Plástico de poliuretano:desde adhesivos hasta pantalones de yoga

El poliuretano a menudo no parece plástico. ¿Qué es y cómo se produce?

El poliuretano es un polímero unido por enlaces de uretano. Estos enlaces se forman haciendo reaccionar un diisocianato o poliisocianato con un poliol. El poliuretano es único porque no se fabrica como muchos otros plásticos. La mayoría de los polímeros, como el polietileno, se producen en forma de polvo y luego se moldean en la forma deseada. Por el contrario, los poliuretanos normalmente se forman directamente en el producto final.

¿Para qué se utiliza el plástico de poliuretano?

El poliuretano es el componente base para diversas aplicaciones comerciales y materiales de construcción. También se puede encontrar en prendas de vestir, artículos deportivos y dispositivos de gestión del tráfico.

El plástico de poliuretano se usa a menudo como componente base en tablas de surf y equipos marinos.

Piezas de plástico

El plástico de poliuretano puede ser rígido o flexible. El poliuretano rígido se utiliza en piezas estructurales para aplicaciones industriales y comerciales. También se utiliza para componentes de tablas de surf y embarcaciones, así como biseles de instrumentos electrónicos. El poliuretano flexible es un material común para crear empuñaduras en equipos deportivos, como palos de golf y raquetas de tenis.

Los bolardos flexibles son duraderos y rentables, diseñados para la gestión del tráfico no abrasivo y de bajo impacto.

Pilonas flexibles

Los bolardos flexibles de poliuretano ofrecen soluciones de gestión del tráfico en estacionamientos y calles de la ciudad. Los bolardos de bajo impacto son duraderos y rentables y se utilizan como delimitadores de carriles para bicicletas o para marcar el final de un puesto de estacionamiento. Para áreas con necesidades de tráfico cambiantes, un bolardo flexible extraíble permite configuraciones variadas.

El spandex, compuesto por al menos un 85 % de poliuretano, se usa principalmente en ropa deportiva.

Tela

El poliuretano se puede convertir en fibras utilizando una técnica de hilado en seco. Estas fibras se usan ampliamente en telas para prendas de vestir, desde ropa deportiva hasta calcetería. Químicamente, el tejido, conocido como Spandex, Lycra o elastano, se compone de al menos un 85 % de poliuretano.

La característica de gran capacidad de carga del poliuretano hace que las ruedas elastoméricas sean duraderas.

Ruedas

El poliuretano tiene una alta capacidad de carga y es el material base para ruedas y neumáticos elastoméricos. Estos se pueden encontrar en carritos de compras, ascensores, montañas rusas y patines.

Los pisos recubiertos de poliuretano están protegidos contra la abrasión y los impactos.

Pavimentos e infraestructura

Los revestimientos de poliuretano son ideales para superficies que requieren resistencia a la abrasión y la corrosión, como pisos de madera e infraestructura al aire libre. Mediante un mantenimiento regular, estas superficies pueden protegerse del desgaste diario.

Las espumas de poliuretano semiflexibles tienen propiedades más firmes, ideales para tableros de automóviles y revestimientos de puertas.

Espumas y cojines

Las espumas flexibles son suaves con características de alta absorción. Las espumas de poliuretano semiflexibles son más firmes y se usan para tableros de instrumentos de automóviles y revestimientos de puertas. Los productos de espuma de alta resiliencia son adecuados para asientos de espuma, sellos y paneles aislantes.

Los aerosoles de espuma de poliuretano rellenan las grietas alrededor de las ventanas para un mejor aislamiento.

Adhesivos y selladores

El poliuretano se utiliza en adhesivos de alto rendimiento y selladores de superficies. Estos selladores llenan huecos al tiempo que permiten la expansión y contracción de los materiales de construcción. Las propiedades elastoméricas del sellador permiten un movimiento del 25 al 50%. Los aerosoles de espuma también se desarrollan a partir de poliuretano y rellenan las grietas para mejorar el aislamiento de los edificios.

Propiedades del poliuretano

Las densidades de polímero del poliuretano se pueden controlar, lo que da como resultado una variedad de propiedades. Los beneficios del poliuretano incluyen alta elasticidad y moldeabilidad, lo que lo convierte en un material base ideal para muchos productos de plástico, como se ve arriba.

PROPIEDADES DEL POLIURETANO

VENTAJAS

DESVENTAJAS

Alta resistencia a la abrasión y a los disolventes

Baja capacidad térmica

Alta capacidad de carga y elasticidad

Propiedades tóxicas (Isocianatos)

Alto aislamiento

Baja tolerancia a la luz solar

Buena calidad de moldeo

Inflamable

Estructura y producción de poliuretano

El poliuretano se produce por la reacción exotérmica entre dos moléculas, isocianatos y polioles, que crean un enlace de uretano. Es importante comprender primero los isocianatos y los polioles, ya que el poliuretano es el resultado de estos dos compuestos.

1) Isocianatos

El isocianato tiene la fórmula R–N=C=O. Es un compuesto orgánico que es reactivo y, a menudo, contiene materiales poliméricos. Cuando un isocianato tiene dos grupos isocianato, se denomina diisocianato (TDI). El TDI se utiliza para reaccionar con polioles en la producción de poliuretano.

2) Polioles

Los polioles pueden ser poliéter o poliéster polioles. Los polioles de poliéter se obtienen cuando los epóxidos reaccionan con compuestos que contienen hidrógeno activo. La policondensación ocurre entre los ácidos carboxílicos multifuncionales y los compuestos polihidroxilados. Los polioles con un peso molecular más alto dan como resultado poliuretanos flexibles. Los polioles de bajo peso molecular producen poliuretanos rígidos.

3) Poliuretano

El tipo de isocianato y poliol utilizado en la producción de poliuretano influye en sus propiedades. Los polioles son responsables de controlar la flexibilidad y elasticidad del polímero. Las cadenas más largas y la baja reticulación crean un polímero elástico, mientras que las cadenas más cortas dan como resultado un polímero más duro. Hay muchas opciones disponibles para isocianatos y polioles, y se utilizan una variedad de condiciones de procesamiento para la producción.

Los aditivos también están involucrados en el proceso de fabricación del poliuretano. Estos productos químicos controlan las reacciones y propiedades de formación de poliuretano.

ADITIVOS UTILIZADOS EN LA PRODUCCIÓN DE POLIURETANO

Catalizadores

Acelera la reacción química

Agentes de entrecruzamiento

Refuerzo mecánico

Retardantes de llama

Reduce la inflamabilidad

plastificantes

Reduce la dureza

Rellenos

Mejora las propiedades del material y reduce los costes.

Agentes de soplado tensioactivos

Controla la estructura celular de la espuma de poliuretano.

Supresores de humo

Reduce el nivel de humo cuando se quema

Pigmentos

Añade color para la estética.

Clasificaciones del poliuretano

El poliuretano se puede clasificar en dos grupos según sus reacciones al calor:

Termoplástico

El poliuretano termoplástico es versátil porque se puede recalentar y remodelar varias veces. Cuando se calienta, se convierte en líquido y se puede moldear en la forma deseada sin cambios en las propiedades del plástico. El poliuretano termoplástico es más adecuado para productos finales que requieren tolerancias térmicas de más de 250 °F.

Termoestable

El poliuretano termoestable no se puede formar más de una vez. Cuando el poliuretano termoestable se endurece, experimenta una reacción química, lo que hace que el cambio sea permanente. El poliuretano termoestable es la opción más duradera para productos que soportan peso y son resistentes a la abrasión.

Tipos de poliuretano

El poliuretano se puede clasificar en cuatro tipos principales:elastómeros, revestimientos, espumas flexibles y espumas reticuladas. Para cada uno de los tipos, se debe elegir la clase de poliuretano más adecuada, ya sea termoplástico o termoestable. Según el diseño y la aplicación específicos, se deben considerar diferentes requisitos de calor, peso y abrasión.

Elastómeros

Los elastómeros de poliuretano tienen una elasticidad muy alta. Los dispositivos de seguridad vial, como los bolardos flexibles, se benefician de estas propiedades elásticas. Diseñados para doblarse debajo de los vehículos, los bolardos flexibles pueden volver rápidamente a su forma original después de aplanarlos.

Revestimientos

Los revestimientos de poliuretano brindan resistencia a los solventes agresivos, como los limpiadores industriales. También ofrecen cierta protección contra impactos. Los recubrimientos de poliuretano son ideales para superficies que necesitan resistencia a la abrasión. También hay disponibles soluciones a base de agua.

Espumas flexibles

Las espumas flexibles tienen una alta resistencia al impacto y amortiguación. Las espumas de poliuretano semiflexibles también están disponibles como alternativas más firmes.

Espumas reticuladas

Las espumas reticuladas ofrecen una estructura más rígida y gruesa en comparación con las espumas flexibles.

Mantenimiento de plásticos de poliuretano

El poliuretano es fácil de cuidar y de bajo mantenimiento. Es resistente a solventes, aceites y corrosión, y muy duradero contra la intemperie y la abrasión. El mantenimiento regular es tan simple como limpiar la superficie con un paño húmedo. Para casos con más daños en la superficie, se pueden usar detergentes y agentes de limpieza. Sin embargo, es mejor guardar los limpiadores fuertes para uso ocasional, ya que pueden afectar el nivel de brillo de algunos acabados de poliuretano.

Reciclaje de plástico de poliuretano

El poliuretano se puede reciclar de dos maneras:reciclaje mecánico o químico. El reciclaje mecánico reutiliza el material en su forma de polímero, mientras que el reciclaje químico devuelve el material a sus componentes químicos.

1) Reciclaje mecánico

Reencuentro

Los desechos de poliuretano se cortan en pedazos pequeños, se rocían con un prepolímero y se unen al grado deseado de espuma. Un método popular para bases de alfombras recicladas.

Moler

La moldura industrial de poliuretano se muele hasta obtener un polvo fino. Luego, el polvo se puede combinar con materiales vírgenes para producir una nueva espuma de poliuretano.

Prensado adhesivo

Las piezas de poliuretano se granulan y mezclan, luego se someten a calor y presión para formar tableros o molduras. Los tableros de partículas resultantes se pueden utilizar en productos de insonorización y aplicaciones de muebles.

2) Reciclaje de productos químicos

Glucólisis

Los poliuretanos industriales y de posconsumo se mezclan con dioles a altas temperaturas. Los nuevos polioles se crean a través de una reacción química, que luego se pueden usar para fabricar poliuretano reciclado.

Hidrólisis

Una reacción entre los poliuretanos usados ​​y el agua da como resultado polioles que pueden usarse como combustible. Los productos químicos intermedios se pueden utilizar como materia prima para crear poliuretano reciclado.

Pirólisis

El gas y el petróleo se crean al descomponer los poliuretanos en un ambiente libre de oxígeno.

Hidrogenación

El gas y el aceite se crean a partir de poliuretanos usados ​​mediante la aplicación de calor, presión y oxígeno.

El futuro del poliuretano

El poliuretano es un recurso impresionante con su combinación de características viables. Los productos de poliuretano también cuentan con una variedad, desde plásticos, espumas, recubrimientos hasta selladores, que benefician a una multitud de industrias.

Los productos de poliuretano tienen una vida útil cíclica ya que continúan manteniendo su valor incluso después de llegar al final de su ciclo de vida del producto. En 2010, el fabricante estadounidense de automóviles Chrysler anunció que utilizaría 180 000 libras de espumas de poliuretano recicladas para sus asientos y reposacabezas. A medida que el mundo se vuelve ecológico, la industria del poliuretano hace lo mismo con prácticas sostenibles.