Poliuretano

Los poliuretanos utilizados para fabricar espumas se obtienen a partir de alcoholes polifuncionales o bien a través de una poliadición entre aminas y poliisocianatos. El mecanismo de la reacción transcurre de la siguiente manera: el oxígeno del poliol ataca al carbono del poliisocianato, desplazando un par de electrones sobre el nitrógeno. A fin de mantener la electroneutralidad de la molécula, se produce una migración del hidrógeno del grupo hidroxilo en nitrógeno; de esta forma se genera un grupo uretano (-HN-CO-O-), que da lugar al nombre de este grupo de plásticos. Añadiendo cantidades exactas de agua, una parte del poliisocianato reacciona con ella y la masa se espuma debido al anhidrocarbónico gas que se forma, inflando el producto final.
A lo largo de la reacción de síntesis, las moléculas que han adquirido una longitud mayor reticular por reacción de sus grupos hidroxilo o isocianato, tanto terminales como laterales, y con los grupos urea o uretano formados dan lugar a mallas grandes (espumas flexibles) o mallas tupidas (espumas rígidas). Estas reticulaciones también son poliaddiciones.



Las espumas flexibles de PUR se fabrican a partir de resinas de isocianato, mayoritariamente diisocianatos aromáticos o productos de dioles con peso molecular bajo. Como poliol se utilizan poliéter-polioles o poliéster-polioles alifáticos, lineales o poco ramificados, con un número bajo de grupos hidroxilo. Se forma una cadena relativamente larga de polioles con un pequeño número de grupos hidroxilo, por lo que las moléculas reticulado en malla grande; la distancia entre los grupos uretano y urea, que hacen de enlace entre cadenas, son grandes y en consecuencia se forman espumas flexibles y elásticas.



Las espumas rígidas de PUR se obtienen de poliéter-polioles ramificados con un número relativamente alto de grupos hidroxilo en la molécula. El gran número de grupos hidroxilo hace que las moléculas reticulen en malla tupida. Las distancias entre los grupos urea y uretano dan rigidez al conjunto, son pequeñas y las espumas resultantes son rígidas.

 

En total se pueden fabricar cuatro tipos de espumas de PUR: rígidas, flexibles, semirrígidas o integrales. Las espumas integrales o estructurales poseen una piel externa no espumadas donde el material es poroso sólo en el interior. Además, las integrales pueden ser flexibles, semirrígidas o rígidas y la piel externa es más densa que el núcleo, que es poroso. Las espumas integrales se fabrican por el proceso RIM; una instalación RIM consta de depósitos, bombas de transporte y dosificadoras de los componentes, dispositivos de mezcla y colada y moldes en los que se inyecta la mezcla espumante. La formación de la piel externa, no espumadas, de la pieza se consigue mediante un control de la temperatura y la presión. La estructura o diseño da a estas piezas una gran estabilidad, y por lo tanto también se las denomina espumas estructurales. Las piezas pequeñas se pueden fabricar por moldeado rotacional, sin presión.
Por otra parte, se diferencia también entre espuma de bloque y espuma de moldeado. Las de bloque se obtienen por colada, dando bloques que mayoritariamente se cortan horizontalmente para fabricar planchas o piezas sencillas. Para fabricar piezas de geometría compleja se necesitan espumas de moldeo. La espumación tiene lugar dentro de un molde cerrado caliente (espumación en caliente) o sin calentar (espumación en frío).