POLIURETANO

En la década de los 30's, Otto Bayer, quien esta a cargo  en ese entonces el Departamento de Investigación de Bayer AG   quería descubrir  una fibra sintética parecida  a la poliamida que había sido descubierta en USA. Contaba el mecanismo para formar macromoléculas. Otto Bayer uso como grupo reactivo apropiado el isocianato, que tiene la facilidad de entrar en reacción con alcoholes para originar  la formación de uretanos.

Durante  tiempo se dijo que todo esto que hacía Otto Bayer era "bueno" aunque también era un capricho académico y que no tendría una finalidad. En 1941, a raíz de un experimento fracasado, se pudo colocar la primera piedra de la aplicación de poliuretanos. En el experimento, extensas muestras de masas elastoméricas a base de poliésteres y diisocianatos tenían burbujas que fueron devueltas por la Oficina de Control con la burlesca observación: "Utilizables, cuando mucho, para la fabricación de queso suizo". Pero los tecnólogos lograron dar rápidamente con la causa de dicha formación de burbujas: en algunos poliésteres se ubicaban presentes todavía grupos carboxílicos que reaccionaban con los grupos isocianato obteniendo, a su vez, grupos carbonamida con desprendimiento simultáneo de anhídrido carbónico. Entonces se logró - como dice un refrán alemán traducido al pie de la letra - "hacer de la necesidad una virtud", se produjo una separación de dicho anhídrido carbónico y , la formación de espuma (espumación) mediante la adición de pequeñas cantidades de agua.

Esta fotografía histórica, que data de 1947, muestra el primer dispositivo experimental utilizado en la obtención mecánica de espuma PUR.

A partir de ese momento, se ha evolucionado de tal manera que hoy en día el poliuretano forma parte de nuestra vida: en los automóviles ( volantes, spoilers, alerones, asientos, guardafangos, etc..). existen grandes cantidades  de piezas hechas con poliuretano; las suelas del calzado, sobre todo deportivo, también son de poliuretano; muchos muebles se elaboran con sistemas de poliuretano, proporcionando así a la conservación de nuestros bosques; en ingeniería médica se usan poliuretanos para la produccion de piezas que se usarán en trasplantes y ortopedias; también en la ingeniería aeroespacial y,  en la construcción y en la industria del frío     

( tuberías, cámaras frigoríficas, neveras, etc..) y en muchos otros campos. Esta transformación se debe en gran parte a que los poliuretanos son una clase muy versátil de polímeros, ya que pueden ser procesados en formas muy diversas, como por ejemplo: plásticos termoplásticos y termoestables; espumas flexibles, rígidas y semirígidas; elastómeros blandos y duros; revestimientos, adhesivos, fibras (Spandex), filmes, etc.

Desde la visión ecológica, y de que tuvieron lugar los acuerdos del Protocolo de Montreal de 1991, los sistemas de poliuretano acreditan la normativa y exigencias en base  a la elaboración de productos clorados que atacan la capa de ozono. De esta manera, y desde 1995, los sistemas de poliuretano no usan los llamados CFCs, sino productos alternativos (hidrocarburos, HCFCs, CO2, etc.) que son productos amigables con el medio ambiente.

METODO

Para la fabricación  de polímeros de poliuretano se necesitan 2 grupos de sustancias como mínimo bifuncionales que se presenten como reactivos: compuestos con grupos isocianato, y compuestos con átomos de hidrógeno activo. Las propiedades  físicas y químicas, estructura y tamaño molecular de estos compuestos forman parte de la reacción de polimerización, así como en  procesamiento y las características  físicas finales del poliuretano terminado. Además, se utilizanaditivos, como catalizadores, tensoactivos, agentes sopladores, reticulantes, retardantes de la llama, estabilizadores ligeros y rellenos para controlar y modificar el proceso reactivo y las prestaciones del polímero.

Los poliuretanos se emplean en la producción de bases de espuma flexibles y de alta resiliencia, paneles de aislamientos de espuma rígidos, juntas y sellos de espuma microcelular, ruedas y neumáticos elastoméricos duraderos, casquillos de suspensión para la automoción, compuestos de encapsulado eléctrico, adhesivos de alto rendimiento, revestimientos superficiales y selladores superficiales, fibras sintéticas, reversos de alfombras y piezas de plástico duro.

PROPIEDADES.Y APLICACIONES

Los poliuretanos también pueden generar polímeros rígidos (espumas, plásticos) que no tienen utilización  como fibras textiles. En cambio los poliuretanos flexibles, se catalogan como elastómeros, que son aquellos polímeros que emplean un comportamiento elástico. Pueden ser  termoplásticos ó termoestables, ya que la elasticidad parte  de los enlaces covalentes del polímero (resilencia) y la capacidad de las largas cadenas moleculares, de situarse por si mismas, bajo los efectos de una tensión  externa (estiramiento). Las fibras de poliuretano flexible, pueden alargarse desde una décima parte hasta siete veces dicha longitud.

El Poliuretano Termoplástico, TPU (Thermoplastic Polyurethane), es un elastómero que se caracteriza por:

Alta resistencia al desgaste y a la abrasión.

Resistencia a la conservación de propiedades mecánicas (elasticidad) a temperaturas muy bajas.

Alta resistencia a la tracción y al desgarre.

Muy buena capacidad de amortiguación.

Muy buena flexibilidad a bajas temperaturas.

Alta resistencia a grasas, aceites, oxígeno y ozono.

Es tenaz.

Solidez a la luz (alifáticos).

Excelente recuperación elástica, especialmente cuando se ha reticulado con aditiivos específicos.

                                                                        

Siendo un polímero semicristalino, depende de su grado de cristalinidad puede  presentarse  muy transparente ó completamente opaco. Transparente si es muy amorfo y opaco y si el grado de cristalización es alto. Tanto la formulación, como la elaboración de polimeración y la posterior evolución  durante la fabricación de las piezas, influyen en el grado de cristalinidad final y, por tanto, en el aspecto.

Puede presentarse como un elastómero muy blando hasta muy duro. El rango de durezas es desde el año 2009 y  va desde Shore 35 A hasta Shore 78 D.

La escasa  viscosidad de la masa fundida hace que imite muy bien los detalles del molde, por ello el TPU es el favorito cuando se quiere obtener con un elastómero termoplástico superficies blandas con estructura superficial muy detallada.

Además, los tipos blandos y sin plastificantes (dureza shore entre 55 A y 80 A) presentan un tacto suave, pero también seco, por lo que su háptica es excepcional. Tanto, que para su uso desplaza desde el año 2008 a las lacas tipo "soft" para mejorar la durabilidad de las piezas. En estos casos el TPU se aplica sobremoldeando por inyección un sustrato rígido adecuado o bien "recubriéndolo" con un film de poliuretano termoplástico previamente extrusionado.

Uno de los usos más habituales del Poliuretano actualmente, lo encontramos en la confección de prendas textiles. Y es que el Poliuretano Termoplástico (TPU), es un derivado de los poliuretanos, cuenta con una fibra elástica textil, empleadas en ropa (deportiva y de baño, principalmente) y aplicaciones industriales, tanto de tejidos como de no tejidos.

Las fibras súper elásticas de Poliuretano Termoplástico, elaboradas sin disolventes, son agradables sobre la piel y se utilizan en tejidos de moda, adicionando  libertad de movimientos y resaltando la figura. Otra de las principales peculiaridades que aporta el Poliuretano al textil es su alta resistencia a la rotura. Ahora, es sencillamente fácil  encontrar el Poliuretano en multitud de prendas, que no imaginamos, y fabricados con materiales que quizá nos sean más familiares: en la fabricación de prendas de corsetería, vestuario deportivo, bañadores de Neopreno, impermeables y camisetas de Poliester, ropa y calzado de caucho para realizar trekking. Láminas y películas, para embalaje y para impermeabilizaciones de ropa y colchones, dada su permeabilidad al vapor de agua. Artículos deportivos, interiores de cascos de football americano, balones oficiales de disitintos deportes, suelas y otros componentes de calzado deportivo, por ejemplo botas de fútbol y botas de esquí. Suelas de calzado, tanto de moda como calzado profesional, y tapetas para tacones. En fin el uso del Poliuretano en la ropa está cada vez más presente, gracias a sus numerales ventajas.