El poliuretano es el nombre genérico de los materiales fabricados mediante una polimerización de uretano.

El poliuretano flexible

El poliuretano flexible es también conocido como, “Espuma”, “Hule esponja”, "Hule Espuma", "Espuma de Poliuretano", "Poliuretano Espumado", y “Esponja". En ingles se conoce como PUFF (Poliurethan Flexible Foam) o solamente "Foam".

Se forma básicamente por la reacción química de dos compuestos, un poliol y un isocianato, aunque su formulación necesita y admite múltiples variantes y aditivos. Dicha reacción libera unos gases, (dióxido de carbono) que son los que van formando las burbujas.

El poliuretano flexible está fabricado esencialmente de los siguientes productos:

Poliol (Polioxipropilenglicol) en un 55% a 70% aproximadamente

TDI (Di-isocianato de Tolueno) en un 25% a 35%

Agua

Catalizador Metálico (Octoato Estañoso)

Catalizador Amínico

Surfactante o Estabilizador

Agente Soplante Auxiliar

Colorantes

Aditivos (Retardantes a la flama, Antiestáticos, Antioxidantes, etc.)

De acuerdo al sistema de fabricación utilizado, las espumas de poliuretano se pueden clasificar en dos tipos:

Espumas en caliente

son las espumas que liberan calor durante su reacción, fabricadas en piezas de gran tamaño, destinadas a ser cortadas posteriormente. Se fabrican en un proceso continuo, mediante un dispositivo llamado espumadora, que básicamente es la unión de varias máquinas, de las cuales la primera es un mezclador, que aporta y mezcla los diferentes compuestos de la mezcla; la segunda es un sistema de cintas sin fin, que arrastra la espuma durante su crecimiento, limitando su crecimiento para darle al bloque la forma deseada; y la parte final de la espumadora es un dispositivo de corte, para cortar el bloque a la longitud deseada. Generalmente son las más baratas, las más utilizadas y conocidas por el público.

Espumas en frío

son aquellas que apenas liberan calor en la reacción, se utilizan para crear piezas a partir de moldes; como rellenos de otros artículos; como aislantes, etc. Se fabrican mediante una espumadora sencilla, que consiste en un dispositivo mezclador. Normalmente suelen ser de mayor calidad y duración que las espumas en caliente, aunque su coste es bastante mayor.

La espuma de poliuretano es un material muy versátil, ya que según los aditivos y los sistemas de fabricación utilizados se pueden conseguir espumas de poliuretano de muy distintas características, y destinadas a usos muy diferentes. Desde los bien conocidos bloques de espuma elástica para colchones hasta espumas casi rígidas para juguetería, automoción o calzados.

Otro criterio para clasificar a las espumas es su densidad.

La densidad normalmente se expresa en libras por pié cubico (pcf) o kilogramos por metro cúbico (kg/m3). La densidad es fundamental porque el poliuretano flexible está formado por material y espacios vacíos.

La firmeza del poliuretano flexible es independiente de su densidad. Puede haber espumas de baja densidad y superficie firme o de alta densidad y superficie blanda. Por lo tanto no existe el concepto de densidad “dura” o “blanda”.

Por otro lado existe una diferencia entre “firmeza” y “soporte”. La firmeza es un medida de las características de la superficie del poliuretano. El soporte es la capacidad de “empujar” contra un peso y que previene que la espuma se deforme. Las espumas de mayor densidad previenen que la espuma se colapse con el peso del cuerpo en aplicaciones finales.

Se suele utilizar mucho la densidad para comparar las distintas espumas, pero solo sirve como elemento comparativo cuando hablamos de espumas con la misma composición, ya que distintas fórmulas nos dan características diferentes. En unas espumas buscaremos la mayor duración posible, en otras el precio más económico, en otras la transpirabilidad, la capacidad aislante, la facilidad de perfilar o dar forma, la ligereza, etc.

La espuma de poliuretano tiene múltiples usos en el mundo actual, algunos de ellos son:

En colchones como relleno principal o como integrante de los acolchados;

en muebles en asientos de sofás y sillas, relleno de acolchados, etc.

En la construcción, como aislante térmico o como relleno;

En la industria del automóvil como elemento principal de defensas, asientos, etc.

En muchos artículos como juguetes, prendas de vestir, esponjas, calzados, almohadas, cojines, envases y en general todo tipo de acolchados o rellenos.

En general el poliuretano flexible tiene aplicaciones como acojinamiento en muebles, calchones, bajo alfombras e interiores de automóviles. También ofrece un buen desempeño como absorbedor de golpes con aplicaciones en empaque y automóviles.

La Espuma rígida de poliuretano

La espuma rígida de poliuretano aplicada por aspersión, es la forma mas eficaz de aislar y sellar de manera simultanea prácticamente cualquier tipo de substrato, ya que se obtiene una capa monolítica sin juntas, ni puentes térmicos, adherida por si misma de manera hermética, se aplica sobre cualquier tipo de superficie que este limpia y seca.

La espuma rígida tiene varias aplicaciones como:

Aislamiento e impermeabilización de techos, losas, muros divisorios y acusticos.

Frigoríficos y Bodegas

Refuerzo estructural paneles

Aislamiento de conductos de agua caliente, ductos de calefacción.

Carrocerías de camiones y microbuses

Bases de firmes de azotea como antiruido e impermeabilizante

La espuma de poliuretano tiene magnífica resistencia al agua, agua salada, aceites, ácidos muy diluidos y soluciones alcalinas, no es afectada por hongos, bacterias y malos olores, elimina ruidos excesivos.

Las propiedades térmicas de la espuma de poliuretano

La espuma de poliuretano es un recurso cada vez más utilizado, ya no sólo para el sellado de puertas, ventanas y saneamientos o reparación de muros para aislar del frío, del calor y de la contaminación acústica los hogares, sino también como elemento decorativo.

Algunas de las características de las espumas de poliuretano que le han hecho convertirse en un excelente material aislante son sus buenas propiedades térmicas, puesto que ofrece una gran resistencia a temperaturas extremas, manteniendo todas sus propiedades técnicas en un espectro que va de los 50ºC bajo cero o a 110ºC.

Las planchas o paneles que se realizan son fácilmente ajustables a cualquier necesidad puesto que pueden ser cortadas, perforadas, pintadas, pulidas y pegadas con precisión. Otras de las ventajas de las espumas de poliuretano son su peso reducido y su ausencia de goteo en caso de incendio.

A la hora de utilizarlo hay que saber que éstas espumas pueden aumentar de dos a cinco veces su volumen desde que se aplican hasta que se endurecen completamente. Al aplicar la espuma, ésta se adhiere a todo aquel elemento que entre en contacto con ella, así que es aconsejable proteger aquellas zonas que se encuentren cercanas con bandas adhesivas especiales.

En el mercado se pueden encontrar sprays de espuma de poliuretano de dos tipos, los que están constituidos exclusivamente por el poliuretano o los compuestos que tienen otro elemento (además del poliuretano) con el que hacen la reacción.

La principal diferencia es que las espumas de un sólo componente se endurecen como consecuencia del contacto con la humedad del aire, mientras que las compuestas reaccionan cuando se mezclan los dos componentes y se endurecen con mayor rapidez que las primeras.

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Usos y aplicaciones de la espuma rígida de poliuretano

El uso de la espuma rígida de poliuretano (PUR) ha crecido sustancialmente en los últimos años debido a sus excelentes características como aislante térmico, su impermeabilidad al agua y a los combustibles y sus excepcionales características físicas.

El poliuretano es un aislante térmico rígido que se caracteriza por una estructura de pequeñísimas celdas cerradas, que contienen gas de baja conductividad térmica, libre de agentes CFC y HCFC, perjudiciales para el medio ambiente, que otorgan a este material su excelente capacidad aislante.

La espuma rígida de poliuretano se puede aplicar en sitio y se obtiene cuando un diisocianato y un poliol se mezclan en presencia de una agente activador. El activador es liberado junto con el calor que se genera en la reacción, dándole a la espuma un volumen cercano a las 30 veces del que tienen los componentes en estado líquido.

El material que queda en contacto con la superficie forma una capa que le da protección a la espuma y sello adicional.  Las cualidades físicas y mecánicas del producto son, en general, función de su densidad, que puede oscilar entre 27 y 80 Kgs/m3 según el uso a que sea destinado.

El grado de aislación térmica que ofrece una capa de esta espuma rígida equivale al de espesores mucho más amplios de otros materiales utilizados tradicionalmente.

Una equivalencia sería a grandes rasgos la siguiente:

25 mm espuma rígida de Poliuretano = 40 mm de lana de vidrio = 40 mm de poliestireno expandido de 20 kg/m3 = 50 mm de corcho = 65 mm de tablero de fibra = 140 mm de madera = 380 mm de bloques de concreto.

La Espuma Poliuretano (PUR) puede obtenerse a través de los siguientes métodos:

Sistema Spray
Consiste en mezclar los componentes del Poliuretano con una máquina equipada para aplicar el material atomizado en sitio en capas superpuestas y sucesivas. Esta técnica se basa en la capacidad autoadhesiva de la espuma durante su proceso de reacción, que la hace adherirse a casi cualquier superficie limpia y seca.

Vertido o Colado
Se mezclan los componentes en un recipiente cuyo contenido se vuelca en un molde o en una cavidad que se quiera aislar. Esta técnica se usa especialmente para la fabricación de grandes bloques, que luego son cortados en piezas del tamaño y forma que se desee, incluyendo caños y otros.

Inyección
Consiste en mezclar los componentes en una máquina, que permite inyectar el material entre dos superficies de tal forma que al espumar, ambas quedan unidas.

Las principales ventajas de la espuma de poliuretano son:

Actúa como capa distribuidora de cargas
Adherencia a todo tipo de materiales
Ahorro de espacio
Autoextinguible
Bajas pérdidas dieléctricas y de reflexión
Constante dieléctrica muy baja
Estable dimensionalmente, no se elonga, contrae ni deforma.
Excelente capacidad aislante
Excelente sello (debido a su estructura cerrada)
Fácil y rápida aplicación
Impermeabildad avanzada
Muy buena estabilidad
Muy buena resistencia a la compresión.
No es atacado por roedores
No necesita mantenimiento posterior
No pueden anidar insectos, contrariamente a lo que ocurre con el poliestireno expandido.
Peso ligero
Puede aplicarse en casi cualquier superficie
Resistencia a los agentes químicos
Resistente a los ácidos
Resistente a sacudidas y vibraciones.
Resistente al fuego

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Principales tipos de adhesivos, descripción y consejo de uso

Adhesivos en base acuosa

DESCRIPCIÓN:

Se basan en dispersiones o disoluciones de polímeros (de origen vegetal o sintético) en agua. El adhesivo fragua por evaporación del agua en él contenida.

CONSEJOS DE USO:

-Debido a que los adhesivos en base acuosa y en base solvente fraguan por evaporación de agua o un disolvente orgánico respectivamente, al menos uno de los sustratos sobre los que se aplican debe ser poroso (a no ser que se empleen como colas de contacto).

-Cuanto más porosas sean las superficies mayor será lavelocidad de fraguado. Las condiciones ambientales afectan al tiempo de secado de los productos (cuanto mayor sea la temperatura ambiente mayor será la velocidad de fraguado; la excesiva humedad ambiental aumenta el tiempo de fraguado de los productos en base acuosa).

a. Colas celulósicas

DESCRIPCIÓN:

Son adhesivos en base acuosa obtenidos por dispersión de derivados celulósicos en agua.

Los más usados son la carboximetilcelulosa y la metilcelulosa. También existen colas celulósicas reforzadas por la adición de polímeros de origen sintético.

CONSEJOS DE USO:

-Respetar la proporción cola/agua indicada.

-Asegurar una dispersión homogénea (singrumos) de la cola.

-Esperar el tiempo indicado por el fabricante antes de comenzar a aplicar el producto.

b. Colas vinílicas

DESCRIPCIÓN:

Adhesivos en base acuosa que contienen poliésteres vinílicos (homo y copolímeros), frecuentemente usados para el encolado de madera, cartón y papel.

CONSEJOS DE USO:

- Las superficies a unir deben tener una cierta porosidad.Debe tenerse en cuenta que la velocidad de fraguado se ve afectada tanto por el grado de porosidad de los materiales como por las condiciones ambientales.

Adhesivos en base solvente

DESCRIPCIÓN:

Son disoluciones de polímero en un disolvente orgánico. El fraguado se produce al evaporarse el disolvente. Los adhesivos en base solvente son más rápidos que los adhesivos en base acuosa debido a la mayor velocidad de evaporación de los disolventes orgánicos respecto al agua.

CONSEJOS DE USO:

Al emplear adhesivos en base solvente debe verificarse que el disolvente del adhesivo no ataque (por disolución) a las superficies a unir.

Esto debe ser tenido especialmente en cuenta en referencia a ciertos plásticos y al porexpán.

a. Colas de contacto o de impacto

DESCRIPCIÓN:

Reciben su nombre por la forma en que se emplean: el adhesivo se aplica sobre las dos superficies a unir y se espera un tiempo (5-15 min) durante el cual se evapora el disolvente. A continuación se unen las superficies (se ponen en contacto) ejerciendo fuerte presión (impacto) durante unos segundos. Tradicionalmente las colas de contacto han sido adhesivos de policloropreno en base solvente. La creciente preocupación por el medio ambiente ha desencadenado la aparición de colas de contacto a base de polímeros dispersados en agua.

CONSEJOS DE USO:

-Debe respetarse el tiempo abierto indicado porel fabricante. Este tiempo varía según las condiciones ambientales (a mayor temperatura es más corto).

-Las colas de contacto están concebidas para ser aplicadas a las dos superficies a unir. Una aplicación unilateral sólo es posible cuando una de las partes es muy porosa (e.g. espuma de poliuretano). En ese caso, se debe efectuar la unión cuando la película de adhesivo aún esté húmeda.

-Debe verificarse que el disolvente del adhesivo no ataque (por disolución) a las superficies a unir. Esto debe ser tenido especialmente en cuenta en con ciertos plásticos y con el porexpán.

Adhesivos reactivos

DESCRIPCIÓN:

No contienen agua ni disolventes orgánicos. Las unidades de monómero o prepolímero

polimerizan por diferentes tipos de reacciones químicas teniendo así lugar el fraguado del adhesivo.

CONSEJOS DE USO:

Adhesivos reactivos como siliconas, cianoacrilatos o espumas de poliuretano necesitan humedad (ambiental o de los materiales) para polimerizar.

a. Anaeróbicos

DESCRIPCIÓN:

Adhesivos reactivos que fraguan a temperatura ambiente en ausencia de oxígeno. Por tanto, el adhesivo permanece inactivo mientras está en contacto con el oxígeno atmosférico. Los materiales metálicos, sobre los que generalmente se aplica este tipo de adhesivos, aceleran el proceso de fraguado.

CONSEJOS DE USO:

-Están especialmente concebidos para la fijación de tornillos, roscas, ejes y juntas metálicas, que pueden ser desenroscados por medios mecánicos tras vencer un determinado par de fuerzas.

-Debido a su mecanismo de curado (en ausencia de oxígeno) no admiten holguras.

-Ciertos metales (hierro, cobre, acero, latón, bronce) aceleran su fraguado. Otros (acero inoxidable, aluminio, estaño, níquel,cromados...) lo retardan haciendo necesario el uso de un activador.

b. Cianocrilatos

DESCRIPCIÓN:

Adhesivos reactivos que fraguan por polimerización al entrar en contacto con superficies ligeramente alcalinas (en general es suficiente la humedad ambiental o de los materiales a unir). La polimerización, una vez iniciada, es una reacción en cadena que transcurre muy rápidamente.

CONSEJOS DE USO:

-Es conveniente no aplicar producto en exceso y hacerlo únicamente a una de las dos superficies.

-Debido a su elevadísima velocidad de curado, este tipo de productos son especialmente adecuados para la unión de superficies pequeñas que además tengan un encaje perfecto (carecen de poder rellenador).

-En materiales muy porosos, el adhesivo puede penetrar en exceso en el material de modo que la superficie de unión quede desprovista de adhesivo.

-Las superficies muy ácidas pueden llegar a impedir el curado del adhesivo y las superficies alcalinas lo aceleran.

-Por otro lado, es importante señalar que la humedad contenida en la piel (humana) es más que suficiente para que el adhesivo cure y por eso se afirma que estos productos `pegan la piel y los ojos en segundos´. Los cianoacrilatos deben emplearse con mucha precaución, protegiéndose los ojos si es posible. Si se llegaran a pegar los dedos, mójense en agua jabonosa y muévanse poco a poco para despegarlos.

c. Epoxis

DESCRIPCIÓN:

Adhesivos reactivos bicomponentes que fraguan por reacción química ente una resina epoxi y un endurecedor al efectuar la mezcla de los dos componentes. Los adhesivos epoxi se caracterizan por poseer excelente resistencia a los agentes químicos, al calor y a la humedad, además de elevadísimas resistencia a rotura en tracción y cizalla. Como contrapartidas son frágiles al choque (impactos), poseen resistencias mediocres al pelado y son irritantes.

CONSEJOS DE USO:

-Son adhesivos bicomponentes por lo que hay que mezclar el contenido de dos tubos(en las proporciones que se indican) antes de proceder a la aplicación del producto.

-Es recomendable utilizar adhesivos epoxi de curado rápido cuando se efectúe la unión de piezas pequeñas y de curado lento si se desea unir grandes superficies.

-La resistencia final de los adhesivos epoxi se incrementa si se proporciona calor a la mezcla durante el fraguado.

-Se puede disponer de adhesivosepoxi con o sin poder rellenador adecuados para cada aplicación específica.

-Los adhesivos epoxi se caracterizan por poseer excelente resistencia a los agentes químicos al calor y a la humedad, además de elevadísimas resistencia a rotura en tracción y cizalla. Como contrapartidas son frágiles al choque(impactos), poseen resistencias mediocres al pelado y son irritantes.

d. Poliuretanos

DESCRIPCIÓN:

Pueden ser de dos tipos:

Poliuretanos bicomponentes. Fraguan por reacción de un prepolímero poliuretánico que contiene terminales isocianato con la humedad ambiental.

Poliuretanos monocomponentes. Fraguan por reacción química entre un poliol/poliéster o poliol/poliéter y un isocianato.

CONSEJOS DE USO:

-Espumas de poliuretano: Es conveniente pulverizar los sustratos y el producto una vez aplicado. Debe tenerse en cuenta que estos productos duplican su volumen al curar por lo que si se aplican en exceso, durante el proceso de fraguado pueden desplazar o reventar los elementos a fijar (madera, mármol...).

e. Siliconas

DESCRIPCIÓN:

Adhesivos reactivos. El polímero base es un polisiloxano que reacciona, en presencia de la humedad ambiental, con un silanoderivado para dar un sellador elástico. En la reacción puede desprenderse ácido acético (se habla de siliconas ácidas), oximas (siliconas neutras), aminas (siliconas básicas), alcoholes...

CONSEJOS DE USO:

-Estos productos están especialmente concebidos para el sellado de juntas en cristalería, saneamiento... Debe elegirse el tipo de sellador adecuado a las prestaciones requeridas (según la resistencia y elasticidad necesarias para cada uso).

-El curado de las siliconas necesita de la presencia de humedad.

-Su alisado se efectúa fácilmente con la ayuda de agua jabonosa.

-Las llamadas siliconas ácidas liberan ácido acético durante el curado por lo que no es recomendable aplicarlas sobre sustratos que contengan carbonatos (cemento, hormigón, mármol). En ese caso, debe elegirse una silicona neutra como sellador.

-Las siliconas no se pueden pintar. Restos del producto deben eliminarse mecánicamente antes de que endurezcan.

Hot-melts o termofusibles

DESCRIPCIÓN:

Adhesivos termofusibles: Sustancia sólida que una vez fundida se puede emplear como adhesivo. Al enfriar se alcanza de nuevo la resistencia original. El polímero base puede ser de naturaleza diversa (copolímeros etileno?acetato de vinilo, poliamida, poliuretano...) con distintas propiedades.

CONSEJOS DE USO:

-Debe respetarse y verificarse la temperatura de aplicación señalada por el fabricante. Es importante ceñirse al tiempo abierto y tiempo de cierre establecidos para el proceso de aplicación.

-Deben tomarse las precauciones derivadas de la alta temperatura a que se aplica este tipo de productos.

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