Poliuretano

Introducción

El poliuretano se fabrica a partir de la reacción química de isocianatos y alcoholes polihídricos. En al año 1937 se fabricaban fibras de poliuretano competitivas con las poliamidas. Las principales aplicaciones de los poliuretanos han sido para aislamiento térmico, como las espumas, también los elastómeros, los adhesivos y recubrimientos superficiales. Los procesos de transformación son diferentes para cada caso. Los tipos lineales se pueden moldear por inyección, compresión o extrusión. Se pueden usar otras tecnologías como la hiladura en húmedo para hilados de calidad, o bien en los tipos reticulados, los sistemas normales de elaboración de la goma, pinturas y adhesivos. El poliuretano básico es formado mezclando dos líquidos, un alcohol polihídrico y un diisocianato. El entrecruzamiento es llevado a cabo con resinas epoxies con la adición de un tercer compuesto reactivo. Los poliuretanos tienen óptima elasticidad y flexibilidad, resistencia a la abrasión (5 a 6 veces más que el caucho) y al corte. Gran resistencia a los aceites minerales y grasas. Buena barrera al oxígeno, ozono y luz UV. Los usos más conocidos son: fuelles, tubos hidráulicos, paragolpes en la industria automotriz, juntas, empaquetaduras. Los más duros se emplean para piezas deslizantes, cápsulas, suelas para zapatillas, ruedas especiales.

Historia

En 1937, realizando pruebas de laboratorio en las que se trataba de formular un componente químico con las propiedades del pegamento, se descubre la espuma de poliuretano; aunque no fue, sino en los años 50 cuando se desarrollaron e industrializaron de un modo científico y progresista.

La producción de poliuretano a escala industrial no se inició hasta 1952. Entonces salían de la fábrica de Bayer en Leverkusen unas 100 toneladas de materias primas de poliuretano al año. Hoy día se estima el consumo mundial de poliuretano en cerca de siete millones de toneladas anuales.

El hecho de que Bayer diera al fin con la espuma de poliuretano fue debido más a la casualidad y a una serie de ensayos bastante fallidos. Si no era posible obtener fibras para tejer bandas sintéticas, se quería elaborar al menos masas moldeables a base de las creaciones macromoleculares. Pero las muestras presentadas de mezclas moldeables de poliéster y diisocianatos tenían una alta cantidad de burbujas.

Al buscarse las causas del revés, se descubrió que la disociación del dióxido carbónico daba lugar a la formación no deseada de burbujas en la masa. Agregándole a la masa porciones de agua dosificadas con exactitud era posible provocar de forma controlada la formación de burbujas definidas en la sustancia base. Ese fue el origen, pues, de la espuma de poliuretano.

Estructura Química

Los poliuretanos componen la familia más versátil de polímeros que existe. Pueden ser elastómeros y pueden ser pinturas. Pueden ser fibras y pueden ser adhesivos. Aparecen en todas partes. El nombre asignado de poliuretanos viene de que su cadena principal contiene enlaces uretano.

Enlace Uretano

Los poliuretanos forman parte de los llamados polímeros termoestables, estos se caracterizan por tener cadenas poliméricas entrecruzadas, formando una red tridimensional que no funde. Esto los diferencia de los polímeros termoplásticos. Además los poliuretanos polimerizan irreversiblemente con calor o presión formando una masa rígida y dura.

Los poliuretanos son los polímeros mejor conocidos para hacer espumas. Pero los poliuretanos son más que espumas.

Uniones uretano en un polímero

Un poliuretano puede ser cualquier polímero que contenga un enlace uretano en su cadena principal.

Cuando se hace reaccionar monómeros con una funcionalidad mayor que dos, se forma un polímero termoestable. Un ejemplo de esto es la reacción de los diisocianatos con un glicerol, o con ésteres poliglicólicos.

Por lo visto anteriormente se puede decir que los poliuretanos se sintetizan haciendo reaccionar diisocianatos con dialcoholes. A continuación se presenta un ejemplo.

Reacción de dialcohol con diisocianato

A veces, el dialcohol se sustituye por una diamina y el polímero que obtenemos es una poliurea, porque contiene más bien un enlace urea, en lugar de un enlace uretano. Pero generalmente se los llama poliuretanos, porque probablemente no se venderían bien con un nombre como poliurea.

Reacción de diamina con diisocianato

Los poliuretanos son capaces unirse perfectamente por enlace por puente de hidrógeno y así pueden ser muy cristalinos. Por esta razón se utilizan a menudo para hacer copolímeros en bloque con polímeros de estructura similar al caucho. Estos copolímeros en bloque tienen características de elastómeros termoplásticos.

Los poliuretanos pueden ser de dos tipos, flexibles o rígidos, dependiendo del número de -OH que tengan. Los rígidos se obtienen cuando el diisocianato se hace reaccionar con poliglicoles. Los poliuretanos flexibles se consiguen utilizando trioles obtenidos a partir del glicerol y del óxido de propileno. También se puede usar el óxido de etileno, aunque se prefiere el propileno porque le da mayor resistencia a la humedad.

Un elastómero termoplástico poliuretánico es el Spandex, que DuPont vende bajo el nombre comercial Lycra. Tiene enlaces urea y uretano en su cadena. Lo que le confiere al spandex sus características especiales, es el hecho de que en su estructura tiene bloques rígidos y flexibles. La cadena polimérica corta de un poliglicol, de generalmente cerca de cuarenta unidades de longitud, es flexible y parecida al caucho. El resto de la unidad de repetición, es decir el estiramiento con los enlaces uretano, los enlaces urea y los grupos aromáticos, es extremadamente rígido. Esta sección es tan fuerte que las secciones rígidas de diversas cadenas se agrupan y se alinean para formar fibras. Obviamente, son fibras inusuales, pues los dominios fibrosos formados por los bloques rígidos están unidos entre sí por las secciones flexibles parecidas al caucho. El resultado es una fibra que actúa como elastómero. Esto permite que logremos una tela capaz se estirarse, ideal para la ropa de gimnasia y similares.

Spandex o Lycra

Dialcoholes

Un dialcohol es un compuesto orgánico que está compuestos por dos grupos Alcohol (-O-H) y que tendrán características magnificas para ser polimerizados.

A continuación se muestran los polialcoholes más usados para la obtención de poliuretanos.

A partir de ácido adípico

El ácido adípico es un ácido carbónico. Los polialcoholes de poliéster hecho a partir de ácidos adípicos son productos importantes para la producción de poliuretano. Los poliuretanos a base de polialcoholes de poliéster tienen en general excelentes propiedades mecánicas. Tanto la estabilidad hidrolítica como la elasticidad de los poliuretanos hechos de polialcoholes de poliéster son inferiores que los poliuretanos hechos de polialcoholes de poliéteres.

A partir de ácido adípico

A partir de ácido caproláctico

Los polialcoholes de poliéster hechos a partir del caproláctico tienen en general una baja viscosidad y una mejor estabilidad hidrolítica.

A partir del ácido caproláctico

A partir de ácido hexanoico

El ácido hexanoico es un ácido carbónico. Los polialcoholes de poliéster hechos a partir de ácido hexanoico son un importante producto intermedio para la producción de poliuretanos.

A partir de ácido maleico

El ácido maleico es un ácido carbónico. Los polialcoholes de poliéster hechos a partir de ácido maleico son un importante producto intermedio para la producción de poliuretanos.

A partir del ácido maleico

A partir de ácido ftálico

El ácido ftálico es un ácido carbónico. Los polialcoholes de poliéster hechos a partir de ácido ftálico son un importante producto intermedio para la producción de poliuretanos.

A partir de ácido tereftálico

El ácido tereftálico es un ácido carbónico. Son muy usados en la producción de poliuretanos como planchas y fibras sintéticas.

A partir del ácido tereftálico

A partir de PEG

El PEG (polietilenglicol) es un polialcohol de polieter. A causa de la estabilidad hidrolítica del polieter, el PEG es usado para elementos flexibles como espumas, elastómeros, adhesivos, etc.

A partir del polietilenglicol

A partir de PPG

El PPG (polipropilenglicol) es un polialcohol de polieter. A causa de la estabilidad hidrolítica del polieter, el PPG es usado para elementos flexibles como espumas, elastómeros, adhesivos, etc.

A partir del polipropilenglicol

A partir de PTMEG

Los PTMEG (politetrahidrofuranos) es entre otros el nombre común para el politetrametileneterglicol. Los poliuretanos de PTMEG tienen muy buenas propiedades mecánicas y tiene estabilidad hidrolítica.

A partir del PTMEG

Nota 1: Los polialcoholes de poliéster nos dan poliuretanos flexibles. Comparados con los poliuretanos hechos de poliéteres, estos van a ser menos estables hidrolíticamente y tendrán una reducida elasticidad. Los productos hechos con polialcoholes de poliéster a menudo se aprovechan de las buenas propiedades mecánicas.

Nota 2: Los polialcoholes con grupos amina en lugar de alguno de los grupos alcohol son muy reactivos.

Nota 3: Los alcoholes con un solo grupo -OH se usan para bajar el peso molecular de los poliuretanos. Van a cambiar las propiedades de los poliuretanos a los que se le añade.

Diisocianatos

Un diisocianato es un compuesto orgánico que está compuestos por dos grupos Cianatos (-N=C=O) y que tendrán características magnificas para ser polimerizados.
Hay muchísimos diisocianatos diferentes pero a continuación se exponen los más importantes para formar poliuretanos.

H12MDI

El 4,4 '-diisocianato diciclohexilmetano (H₁₂MDI o MDI hidrogenado) es una importante materia prima para la producción de dispersiones de poliuretano, prepolímeros y elastómeros de poliuretano resistentes a la luz y al amarillamiento.

H12MDI

HDI

Hexilmetileno o hexileno diisocianato. Se usa en la producción de poliuretanos. Es un líquido incoloro con un olor agudo. Se pueden obtener productos estables a la luz con estos isocianatos alifáticos.

HDI

IPDI

Isopronon diisocianato se usa para obtener adhesivos de poliuretanos o ropa de poliuretano y además, algún elastómero de poliuretano. Es alifático y por lo tanto estable a la luz y menos reactivo que el MDI y el TDI.

IPDI

MDI

Entre el TDI y el HDI está el MDI. Es uno de los diisocianatos más importante técnicamente; el cual en adicción a di-,tri- y polialcoholes genera muy buenos poliuretanos. Hay dos clases: el 2,4-MDI y el 4,4-MDI.

MDI

TDI

La mezcla del 2,4- y el 2,6-toluoldiisocianato es un importante material básico para la producción de poliuretano. Los áreas de uso son las espumas, los elastómeros, bases de lacas, ropas y adhesivos. Dependiendo del campo de utilización la mezcla entre ambos será de diferentes proporciones.

TDI

TMXDI

TMXDI es una abreviación para el 1,3-diisocianato-1-metiletilbenceno, que brinda estabilidad a la luz.

TMXDI

TODI

Es un diisocianato para la producción de poliuretanos de alta calidad y de propiedades tan peculiares como elevadas propiedades mecánicas incluso a altas temperaturas, además de buenas resistencias al corte, rasguño y las abrasiones.

TODI

Síntesis de poliuretanos

Los poliuretanos se van a formar a partir de una polimerización de los dos componentes principales (dialcohol y un diisocianato) y con un iniciador que podrá ser el DABCO o el (CH₃)₂SO₂.

Síntesis

Mediante una molécula llamada diazobiciclo [2.2.2] octano (DABCO) se lograr que ambos polimericen.

El DABCO es un agente nucleófilo, es decir, tiene un par de electrones no compartidos a que atacan el núcleo. Recordar que los electrones tienen cargas negativas y que los núcleos de los átomos tienen cargas positivas. Las cargas negativas y positivas se atraen. Por lo tanto los electrones del DABCO encuentran el núcleo en los hidrógenos alcohólicos del dialcohol. Estos hidrógenos son vulnerables porque se encuentran unidos a átomos de oxígeno. El oxígeno es electronegativo, o sea que atrae hacia sí los electrones de otros átomos. Esto deja descompensada la carga positiva de sus núcleos. Los electrones que podrían compensar esa carga positiva con sus propias cargas negativas, fueron atraídos por el oxígeno. Por lo tanto quedó una ligera carga positiva sobre el hidrógeno.

Reacción con el DABCO

De modo que los electrones del DABCO forman un enlace por puente de hidrógeno entre el hidrógeno (alcohol) y el nitrógeno (DABCO). Este enlace por puente de hidrógeno deja una carga positiva parcial sobre el nitrógeno, y más importante aún, una carga parcial negativa sobre el oxígeno. Esta carga parcial negativa activa mucho más al oxígeno. De modo que se vuelve muy reactivo.

Este oxígeno tiene un exceso de electrones, de modo que reaccionará con algo que se encuentre deficiente de electrones. Si se observa el isocianato, veremos que el carbono del grupo isocianato se sitúa justo en el medio de dos elementos electronegativos como el oxígeno y el nitrógeno. Esto quiere decir que dicho carbono se verá muy pobre en electrones. Por ello, el oxígeno reacciona con él. Arroja un par de electrones sobre ese carbono y se establece un enlace.

Funcionamiento del DABCO

De hecho, esto desplaza un par electrónico del doble enlace carbono-nitrógeno. Este par se sitúa sobre el nitrógeno, confiriéndole una carga negativa. Mientras tanto el oxígeno, que cedió un par electrónico, quedará con una carga positiva.

Esta carga negativa hace al nitrógeno muy inestable. Por ello cede (para estabilizarse) el par de electrones al átomo de hidrógeno del alcohol. Esto forma un enlace entre ese hidrógeno y el nitrógeno.

El nitrógeno cargado negativamente arranca el hidrógeno del dialcohol

Los electrones que el hidrógeno había compartido con el oxígeno ahora pertenecen sólo al oxígeno. Esto elimina esa carga positiva que portaba el oxígeno. Cuando todo esto termina, se obtiene una nueva clase de dímero de uretano.

Este dímero de uretano tiene un grupo alcohol en un extremo y un grupo isocianato en el otro, de modo que puede reaccionar ya sea con un dialcohol o con un diisocianato para formar un trímero. O puede reaccionar con otro dímero, o un trímero, o aún oligómeros más grandes. De esta forma, monómeros y oligómeros se combinan y combinan hasta que obtener un poliuretano de alto peso molecular.

El dímero formado puede volver a reaccionar para formar el poliuretano

Llegados a este punto, no sólo reaccionan los monómeros, sino también los dímeros, trímeros y así sucesivamente. Esto nos habla de una polimerización por crecimiento en etapas. Además, debido a que no se producen pequeñas moléculas como subproductos, se trata de una polimerización por adición.

A veces, en lugar de emplear una molécula pequeña de un diol como el etilenglicol, se usa un poliglicol de un peso molecular mucho mayor.

poliglicol

Esto conduce a un polímero dentro de otro polímero, por así decirlo, y obtenemos:

Resultado del cambio

Propiedades principales

La mayoría de los poliuretanos son termoestables aunque existen algunos poliuretanos termoplásticos para algunas aplicaciones especiales.

Posee un coeficiente de transmisión de calor muy bajo, mejor que el de los aislantes tradicionales, lo cual permite usar espesores mucho menores en aislaciones equivalentes.

Mediante equipos apropiados se realiza su aplicación "in situ" lo cual permite una rápida ejecución de la obra consiguiéndose una capa de aislación continua, sin juntas ni puentes térmicos.

Su duración, debidamente protegida, es indefinida.

Tiene una excelente adherencia a los materiales normalmente usados en la construcción sin necesidad de adherentes de ninguna especie.

Tiene una alta resistencia a la absorción de agua.

Muy buena estabilidad dimensional entre rangos de temperatura desde -200 ºC a 100 ºC.

Refuerza y protege a la superficie aislada.

Dificulta el crecimiento de hongos y bacterias.

Tiene muy buena resistencia al ataque de ácidos, álcalis, agua dulce y salada, hidrocarburos, etc.

Propiedades físicas

Aunque es evidente que las propiedades físicas dependen mucho del proceso de fabricación aquí hay ejemplos de ciertos compuestos.

Densidad	D-1622	Kg./m3	32	40	48
Resistencia Compresión	D-1621	Kg./cm2	1.7	3.0	3.5
Módulo compresión	D-1621	Kg./cm2	50	65	100
Resist. Tracción	D-1623	Kg./cm2	2.5	4.5	6
Resist. Cizallamiento	C-273	Kg./cm2	1.5	2.5	3
Coef Conductividad	C-177	Kcal/m.hºC	0.015	0.017	0.02
Celdas cerradas	D-1940	%	90/95	90/95	90/95
Absorción de agua	D-2842	g/m2	520	490	450

Propiedades mecánicas

Las propiedades mecánicas dependen de la medida de su peso volumétrico; a medida que este aumenta, aumenta su propiedad de resistencia. Los pesos volumétricos más usuales se hallan comprendidos entre 30 y 100 kg/m3, dentro de estos límites se obtienen los siguientes valores:

- Resistencia a la tracción entre 3 y 10 (Kp./cm2)

- Resistencia a la compresión entre 1,5 y 9 (Kp./cm2)

- Resistencia al cizallamiento entre 1 y 5 (Kp./cm2)

- Módulo de elasticidad entre 40 y 200 (Kp./cm2)

Resistencia a los productos químicos

El poliuretano es resistente al agua potable, al agua de lluvia y al agua de mar, las soluciones alcalinas diluidas, los ácidos diluidos, los hidrocarburos alifáticos como por ejemplo la gasolina normal, el carburante diesel, el propano, el aceite mineral, así como los gases de escape y el aire industrial (SO₂). Es condicionalmente resistente (hinchamiento o encogimiento) a los siguientes productos: los hidrocarburos clorados, las acetonas y los éteres, no es resistente a los ácidos concentrados.

Comportamiento ignífugo

En el sector de la construcción se emplean exclusivamente materias primas que dan lugar a una espuma sintética autoextinguible. Mediante la combinación de una capa cubriente incombustible se alcanza el predicado (difícilmente inflamable), según DIN 4102.

Poder adhesivo

Una propiedad particularmente interesante del poliuretano es para el empleo como material de construcción por su adhesión a diferentes materiales. Durante la fabricación la mezcla experimenta su estado intermedio pegajoso y en virtud de la fuerza adhesiva propia, automática y excelentemente se adhiere al papel, al cartón y al cartón asfaltado para techos, así como a las maderas, a las planchas de fibras duras y de virutas prensadas, a la piedra, al hormigón, al fibrocemento, a las superficies metálicas y a un gran número de materias plásticas.

Los poliuretanos tienen en general las siguientes características:

• excelente tenacidad.
• flexibilidad, alta capacidad de alargamiento.
• excelente relleno de holgura.
• puede pintarse una vez curado.
• excelente resistencia química.

Aplicaciones

Material de construcción

Los poliuretanos son una solución a la necesidad de materiales especiales en construcción. Los productos de poliuretano y las correspondientes tecnologías permiten una fabricación económica.

Los sistemas de construcción progresan y las necesidades de conservar la energía aumentan, la espuma rígida de poliuretano puede ser el producto óptimo para llegar a estos objetivos. Proporcionan el aislamiento más eficiente a disposición de la industria de la construcción y refrigeración. El poliuretano se combina fácilmente con los materiales de acabado superficial disponibles, ofreciendo la posibilidad de producir diferentes compuestos. Desde cámaras frigoríficas hasta generadores de energía (donde se debe eliminar cualquier posibilidad de condensación de agua en el techo), son algunos ejemplos. En la técnica de la calefacción y refrigeración los poliuretanos se usan para aislar tuberías, para el caso de tener que aislar grandes superficies se utiliza el método de aplicación por aspersión. La espuma rígida puede ser obtenida en forma de placas aislantes para techos y paredes o se puede inyectar para llenar cavidades. Ahí donde se requiera un aislamiento de baja conductividad, alta resistencia y bajo peso, se puede usar una espuma rígida de poliuretano.

A diferencia de la espuma rígida, la espuma flexible de poliuretano posee una estructura celular abierta, es un material muy elástico, que cuando se retira la carga a la que haya sido sometida, recupera instantáneamente su forma original. Es un material sumamente ligero y con una alta permeabilidad al aire, escogiendo las materias primas en su fabricación y variando la formulación, podemos regular sus propiedades: la amortiguación, la característica elástica, la estructura celular, la densidad aparente y la dureza. 

Campos de aplicación importantes se encuentran en las industrias fabricantes de asientos para coche, sillas y colchones, también se aplican para embalar equipos delicados, en artículos para hospitales, etc.

Adhesivos

Los poliuretanos se forman por un mecanismo en el que el agua reacciona (en la mayoría de los casos) con un aditivo formulado que contiene grupos isocianato. Al igual que en el caso de las siliconas, la molécula de agua ha de migrar al interior del adhesivo, donde se produce el enlace. Su comportamiento de curado es por ello el mismo que el de las siliconas, pero sin liberar subproductos al medio ambiente. La velocidad de curado también depende de la humedad relativa, al igual que en el caso de la silicona.

Para conseguir la mejor y más duradera adhesión se recomienda el uso de productos apropiados de limpieza e imprimación (promotores de la adhesión). Se utilizan diferentes imprimaciones en función de los sustratos.

La aplicación de espuma de poliuretano mediante spray no sólo brinda una excelente aislación térmica y anticondensante, sino también una perfecta impermeabilización. Esto se debe a que el 90% de las celdas son cerradas y actúan como una barrera continua a la penetración del agua. Mientras que en las cubiertas planas convencionales es preciso instalar por superposición gran número de capas, con diversas funciones para cada una, en los recubrimientos por proyección se utiliza, en principio, solo un material, que por su resistencia mecánica y su adherencia sobre toda la superficie, mejora la rigidez estructural de todo tipo de estructura.

Este sistema tiene especial importancia para el saneamiento y la renovación de la protección termohidrófuga de techados deteriorados, como así también para edificaciones nuevas de hormigón o chapa. 

Lacas, pinturas y esmaltes

Pintura impermeabilizante para techos

Las lacas y pinturas de poliuretano se han convertido en una garantía de durabilidad, resistencia y belleza ampliamente aceptadas hoy.

Los poliuretanos son una amplia variedad de polímeros con diferencia total en su composición y sus correspondientes propiedades. La multitud de estructuras y la posibilidad de diseñar polimeraciones está ligada a la necesidad que exija el fabricante de muebles o piezas en madera. Así, un mueble que tenga como protección pinturas de poliuretano garantiza su resistencia al calor, al rayado, a sustancias químicas y al manchado de agua, ya que revisten la pieza con una película de tal dureza, que en condiciones naturales puede mantener su estado original durante diez años sin ninguna alteración; que no es el caso de los otros productos que garantizan solo la mitad del tiempo.

En la actualidad, aproximadamente el 95 por ciento de la industria nacional del mueble da sus acabados con catalizadas y la razón es su costo, son mucho más económicas que las de poliuretano. La causa de la diferencia de precios obedece a que las resinas que componen los productos de poliuretano son muy caras y encarecen considerablemente los productos. De aquí, que son pocas las empresas que fabrican muebles con acabados en poliuretano todavía aunque es una empresa en auge.

No hay duda que las ventajas que ofrece el poliuretano superan ampliamente a otras del mercado que ofrecen un servicio similar. De hecho, las ventajas en resistencia a la abrasión y al rayado le permiten ser usado en pisos muy transitados sin que se deteriore por tráfico continuo. En la actualidad, el poliuretano se aplica con éxito en otros materiales como el metal. Los aviones, equipos, maquinaria y estructuras son recubiertos con esta película para protegerlos de los cambios bruscos de temperatura, aprovechando que su proceso de catálisis es por reacción química y no por contacto con el aire. En este momento la línea poliuretano ofrece una amplia gama de productos de acuerdo a la necesidad. Cada uno tiene una composición que puede mezclar hasta tres componentes y brindar distintos grados de dureza, brillo, resistencia a temperaturas e intemperie, agentes químicos y otros.

Tipos:

• Lacas uretánicas de dos componentes para madera uso interior y exterior. Se componen de poliol elaborado a partir de resinas hidroxiladas que pueden ser acrílicas, poliestéricas libres de aceites y modificaciones, y endurecedor, elaborados a partir de TDI, MDI, IPDI y un glicol.
• Barniz mono componente para pisos de madera. De excelente dureza y flexibilidad, elaboradas a partir de TDI - glicol. El secado de este se produce por reacción con la humedad ambiente la cual actúa como su catalizador.
• Barniz alquídico - uretánico. Se elabora a partir de resinas alquídicas uretanizadas con TDI - IPDI y aceites tales como linaza y soya. Su manejo es muy generalizado en Europa y Estados Unidos para usos domésticos. Su resistencia es mucho menor a las anteriores e igualmente su costo, pero supera en cualidades físicas y químicas de secado a los esmaltes y barnices alquídicos disponibles en el mercado suramericano.
• Laca Exterior.

· Tipo: Laca grado uretano, de un componente. Se recomienda para maderas expuestas a la intemperie como cabañas, puertas, ventanas.
Propiedades y características: Excelente brillo, resistente al rayado, detergentes, abrasión, intemperie y solventes. Protege y embellece.

• Laca Intemperie.

Tipo: Laca en poliuretano de acabado. Todo tipo de madera. Puede utilizarse en exteriores e interiores. Protege objetos o accesorios de madera.
Propiedades y características: Gran dureza y resistencia mecánica y química. Posee alto brillo, dejando superficies tersas con sólo dos o tres capas de pintura.

• Laca Pisos

Tipo: Laca de poliuretano para máxima protección de pisos de madera en interiores.

Propiedades y características: Protege contra la abrasión, solventes, soluciones ácidas, soda cáustica, productos químicos con un excelente brillo. No necesita encerar ni se craquela.

• Lacas Bolos

Tipo: Laca dos componentes para máxima protección de pisos.
Propiedades y características: Protege contra la abrasión resistiendo solventes y soluciones ácidas. Resiste cambios de temperatura conservando su brillo. Fácil mantenimiento. No se encera.

• Selladores de dos y tres componentes.

Para la aplicación de pinturas de poliuretano se utilizan los equipos tradicionales aunque es necesario acondicionarlos colocando trampas para agua o filtros sílicos, que tiene como función retener el agua que va del tanque a la pistola. En este sentido, los equipos HVLP (sistema de aplicación de pinturas de alto volumen y baja presión) son adecuados pues no presentan problemas de humedad. Los equipos de aire directo no son recomendables para la aplicación de este producto pues dan malos acabados y se registra en la aplicación un desperdicio de hasta un 40 por ciento. En materia de secado, el proceso puede hacerse al aire libre y preferiblemente en uno libre de contaminación. El resultado será mejor si se utilizan cámaras con una temperatura de 40 grados centígrados. Igualmente, se recomienda el transporte o manipulación pasadas 6 u 8 horas de secado.

Aplicaciones de los TPU (poliuretanos termoplásticos)

Los poliuretanos termoplásticos (TPU) poseen una estructura que les proporciona unas propiedades que otros tipos de polímeros no poseen y que los hacen muy útiles para aplicaciones de altas prestaciones:

• Excelente resistencia a la abrasión.
• Excelentes propiedades mecánicas, combinadas con gran elasticidad.
• Gran resistencia al desgarre.
• Muy buena resistencia a aceites y grasas.
• Muy buena elasticidad a bajas temperaturas.

Tradicionalmente los TPU se clasifican en dos grandes grupos en función de su naturaleza:

-TPU basado en poliéter (generalmente politetrahidrofurano).

-TPU basado en poliéster (generalmente derivado del ácido adípico).

El TPU basado en poliéter posee mejor resistencia a la hidrólisis, mejor resistencia a los microorganismos y mejor flexibilidad a bajas temperaturas. Por su parte, el TPU basado en poliéster presenta mejor resistencia a la termooxidación y mejor resistencia a los aceites y grasas.

Hay un nuevo TPU base poliéter para aplicaciones donde es necesaria una gran resistencia a la hidrólisis y TPU de diferente dureza basado en copolímero de poliéter que reúnen las mejores prestaciones de los TPU basado en poliéter y en poliéster: buena resistencia a la hidrólisis combinado con una buena resistencia a la termooxidación y excelentes propiedades mecánicas.

Nuevas tendencias y desarrollos:

Las mejores perspectivas para los TPU están centradas en el área entre el caucho convencional y los termoplásticos rígidos. Las aplicaciones tecnológicas y los nuevos diseños se esfuerzan para sacar provecho de sus propiedades únicas para crear productos innovadores a precios razonables.

- TPU más blandos:

Por debajo de una dureza de 80 Shore A, los TPUs tienden a largos tiempos de ciclo de inyección y, consecuentemente, la producción es menos rentable. Estos productos se pueden obtener por la adición de plastificantes a TPUs más duros pero siempre es un compromiso por los problemas que dicho aditivo comporta (exudación y pérdida de propiedades mecánicas). Un mercado potencialmente interesante es el de TPUs blandos sin plastificantes para artículos que precisan altas propiedades mecánicas y buena resistencia a disolventes.

- TPU con alta resistencia a la temperatura:

Los desarrollos en este campo son interesantes en dos sectores de aplicación:
Films.

El mercado requiere productos que, una vez procesados, posean un alto punto de fusión por estar en contacto continuado con zonas calientes. Es el caso de films de poliuretano utilizados en la industria del automóvil (para insonorización de motor).

Juntas.

Este sector requiere alta elasticidad y muy buena resistencia a la temperatura. La propiedad más valorada en este caso es el compression set, que debe ser lo más bajo posible a altas temperaturas. Los TPUs base policaprolactona copoliéster están especialmente recomendados para esta aplicación.

- TPU altamente estables a la luz:

El amarilleo por exposición a la luz es un gran inconveniente en algunas aplicaciones. La utilización de combinaciones efectivas de absorbentes UV y el uso de isocianatos alifáticos permiten obtener TPUs con alta estabilidad a la luz. Estos productos presentan peores propiedades mecánicas y son más caros, pero son también buenos candidatos para aplicaciones biomédicas por su baja toxicidad. El reto está en obtener productos de alta calidad, con muy buena estabilidad a la luz y a precios competitivos.

- TPU como alternativa al PVC plastificado. "Slush moulding":

Se trata de formulaciones especiales de TPU en polvo aplicadas por sinterización rotacional en la industria del automóvil. Se utiliza para recubrir partes interiores del automóvil que precisan tacto imitación a piel.
Fases del proceso:

Colocación del polvo en el molde previamente calentado.

• Aplicación de vacío y rotación o vibración del molde para repartir el polvo uniformemente por su superficie caliente donde funde y la cubre en forma de piel.
• Enfriado del molde.
• Traspaso de la "piel" a la superficie de la pieza a recubrir (a menudo espuma de polietileno).

El producto aplicado por este sistema debe tener unos requisitos básicos:

• Fusión homogénea.
• Viscosidad del fundido adecuada.
• Granulometría muy fina (50-500μm).
• Fácil desmoldeo.
• Alta resistencia a la luz.
• Color estable.

El TPU, además, posee muy buena adhesión a la espuma de polietileno, se comporta mejor a temperaturas extremas y es más agradable al tacto que otros polímeros utilizados en esta aplicación.

El deporte y los poliuretanos termoplásticos

Muchísimos fabricantes de artículos deportivos utilizan hoy en día los poliuretanos. Debido a su resistencia y duración, son ideales para las cámaras de aire que se utilizan en balones, cascos de ciclistas, y en productos laminados sobre tejido como los compensadores de lastrado para submarinistas, e incluso como capas antirasguños de las que se colocan en el fondo de las embarcaciones inflables. La resistencia a la tensión y a la abrasión de estos poliuretanos y su facilidad de fabricación explican su duradero rendimiento.

Las cámaras de aire que se usan en balones, cascos, calzados y otros equipos tienen que ser sólidas por mucho tiempo y mantenerse intactas contra "malos tratos" de todo tipo como golpes, presiones, estrujamientos y flexiones. Además de estos "malos tratos", tienen que resistir las inclemencias naturales, incluyendo las temperaturas extremas y la humedad. Los poliuretanos termoplásticos dan a estas cámaras de aire la necesaria resistencia a la tracción y al reventamiento, junto con la elasticidad y la flexibilidad que hacen falta para aguantar los golpes. Tienen una excelente resistencia a la fatiga por flexión y conservan sus propiedades en toda clase de condiciones excesivas, incluyendo calor y frío extremos. Y como no contienen plastificantes, conservan sus propiedades durante una larga vida útil.

Otra ventaja es su facilidad de fabricación. Es un material con el que se trabaja fácilmente, lo que simplifica la producción y reduce los costos. Puede fabricarse de muchas maneras: en sacabocados, o bien sellado a altas frecuencias, termopegado, formado en vacío, laminado en caliente o bien como adhesivo pegado con otros poliuretanos u otras materias. Puede estamparse o serigrafiarse. Las cámaras de aire de poliuretanos termoplásticos se suelen usar en balones de fútbol, de voleibol o de rugby y para conformar los cascos de ciclismo, los patines de hockey y el calzado de atletismo. Las cámaras de gel se usan para plantillas ortopédicas o antichoques en el calzado.

Otras aplicaciones deportivas, en las cuales se los utilizan, son las compresas de agua fría aplicadas a las heridas que sufren los atletas en las articulaciones. Este tipo de productos no sólo se beneficia de las cámaras de TPU para contener y hacer circular los fluidos en cuestión sino que utiliza poliuretanos termoplásticos laminados sobre tejido para proteger las heridas con un envoltorio que no pierde flexibilidad a temperaturas muy bajas.

Laminados
La resistencia y durabilidad del TPU lo convierte en un excelente material para laminarlo sobre diversos tipos de tejidos, combinación que se utiliza en una gran variedad de artículos deportivos. En función de las necesidades, se aplica una capa muy fina que proporciona resistencia a la tensión y a la abrasión así como impermeabilidad. Además, sirve de adhesivo versátil para pegar juntos varios materiales.

Los laminados para compensadores de lastrado en el deporte submarino utilizan los poliuretanos por su resistencia a la abrasión y a la fatiga causada por la flexiones. Por otro lado, los laminados de TPU facilitan el diseño de sistemas impermeables, lo que es esencial para equipos submarinos y otras aplicaciones.
Pueden ser sellados dieléctricamente en vez de tener que coserse, lo que explica que se trate de productos sin suturas (que tienen que ser obturados luego con un revestimiento impermeable). Además, hay artículos de protección como, por ejemplo, almohadillas de cascos de rugby, que usan poliuretanos termoplásticos como adhesivo entre una capa de tejido y la espuma aislante para una mejor protección exterior. Se usan también estos laminados para pegatinas, calcomanías o parches con números o nombres que se imprimen en un tejido con una plancha.

Los laminados de TPU se suelen usar también en material de camping. Son impermeables pero dejan pasar el aire y dan protección, durabilidad e impermeabilidad a los tejidos de las tiendas de campaña y de mochilas y prendas para la lluvia. Hay colchones inflables de camping que llevan una capa antigolpes de espuma pegada al tejido o al nylon con TPU. Los poliuretanos termoplásticos proporcionan a esos colchones resistencia y durabilidad para mantener inseparables sus distintas capas y evitar los agujeros por los que se escapa el aire.

Versatilidad y posibilidades de diseño

Los poliuretanos termoplásticos son un material sumamente polifacético que ofrece una amplia gama de opciones de diseño. Su facilidad de fabricación, su durabilidad, su resistencia a la tensión y a la flexión y demás propiedades de alto rendimiento explican que sean ideales para las duras exigencias del deporte y de los productos de recreación.

Los poliuretanos son perfectos para situaciones rigurosas y usos exigentes en que el material no puede ni debe fallar. Se pueden fabricar en películas o láminas en espesores desde 0,025 mm a 3,2 mm y a anchuras de hasta 203 cm. Este material está disponible con durezas de 75 a 95 Shore A, en muy diversos colores y en varios grados de opacidad y de texturas de superficie.

Inconvenientes

El inconveniente principal que tienen las espumas de poliuretano, es que son degradadas por los rayos ultravioletas, por lo cual no pueden quedar expuestas a la radiación solar, debiendo ser protegidas de los mismos en el caso de aplicaciones exteriores. También hay que tener en cuenta que para que se produzca la reacción deseada es necesario que el sustrato a aplicar tenga una temperatura mínima de 10ºC.

Reciclaje

Otro gran inconveniente que presenta los poliuretanos en general, es que son difíciles de reciclar o el proceso es poco rentable.

Reciclaje mecánico

Los poliuretanos pueden ser triturados y una vez están convertidos en polvo pueden reutilizarse en la producción de nuevas espumas.

- Los gránulos de espuma flexible finamente triturados pueden ser enlazados entre ellos dando lugar a una variedad de productos que se usan en las prendas deportivas. Estos productos enlazados se pueden enlazar otra vez dando lugar a un ciclo de aprovechamiento que puede llegar a ser bastante largo.

- Sometidos a elevada presión los gránulos de poliuretano se envuelven con un material que se adhiere a ellos, si en ese momento se curan en condiciones de calor y presión óptimas se puede obtener un material aprovechable como por ejemplo el piso del habitáculo de un coche.

- Si se modelan por compresión se producen espumas rígidas de poliuretano de los gránulos triturados, dando lugar a un material tridimensional que se usa para alojar el motor de los coches.

Recuperación energética

Se están estudiando nuevas tecnologías para convertir los poliuretanos de desecho en energía utilizable. En algunos experimentos propuestos por la PURRC (Polyurethanes Recycle and Recovery Council, USA) se aumentó la cantidad de desperdicios quemados por una planta incineradora en un 20% en peso con poliuretanos, encontrando que las emisiones de ceniza no habían aumentado significativamente. En Europa la ISOPA (European Isocyanate Producer Association) controla la incineración de poliuretanos, la energia que se desprende de este proceso se usa en producir energía eléctrica.

Reciclaje químico

Este reciclaje ha sido el resultado de unos 200 procesos de patentes, dando lugar a los métodos siguientes.

- La glicólisis es un proceso por el cual los poliuretanos reaccionan con dioles a una T alrededor de 200 °C produciendo polioles, un producto interesante en la producción del poliuretano en bruto.

- La hidrólisis puede producir tanto polioles como aminas intermedias para los procesos de síntesis de poliuretanos. Una vez recuperados los polioles también pueden ser usados como combustible.

- La pirólisis es un proceso que transforma los poliuretanos y los plásticos en gas y gasoil en condiciones de calor sin oxígeno.

La pureza de los gases y aceites derivados de los procesos de pirólisis e hidrogenación y el costo de producir los productos finales son asuntos importantes que hace falta resolver. 



Fuentes:
http://pslc.ws
http://www.eis.uva.es
http://www.polyurethanes.basf.com
https://arelux.wordpress.com
http://www.mundofuton.com.ar