¿Cómo elegir la espuma de poliuretano para su aplicación?

¿Qué es la espuma de poliuretano (modificación dura)?

Espuma de poliuretano En realidad, es un grupo de materiales pertenecientes a la categoría de plásticos, que están fabricados a base de poliuretanos. La estructura de los materiales correspondientes contiene una proporción significativa de cavidades llenas de aire - poros o burbujas. La espuma de poliuretano se inventó en la década de 1930. Pronto comenzó a involucrarse activamente en diversas áreas de la actividad económica.

Espuma de poliuretano

La espuma de poliuretano "clásica" se entiende con mayor frecuencia como su variedad sólida. Este material se utiliza activamente como elemento de aislamiento térmico en la construcción de locales residenciales. Hay modificaciones de la espuma de poliuretano sólida, que se caracterizan por una velocidad operativa de endurecimiento y pueden usarse de manera efectiva para dar estabilidad a las estructuras de edificios individuales; estamos hablando de la llamada espuma de poliuretano.

La espuma de poliuretano curada tiene un alto grado de resistencia química y térmica. A menudo es posible eliminarlo de la superficie sobre la que se distribuye solo mecánicamente. Es necesario distinguir la espuma rígida de poliuretano de materiales similares como el poliestireno, la espuma de látex o la esponja de celulosa, que tienen una composición química completamente diferente.

Caracteristicas distintivas

1. Base de fabricación... La espuma de poliuretano flexible se produce utilizando poliésteres lineales o ligeramente ramificados. Normalmente, el material acabado tiene una estructura de celda abierta. Los poliésteres altamente ramificados se utilizan para fabricar materiales rígidos, que forman polímeros altamente reticulados. La estructura del producto tiene poros cerrados. Para propiedades adicionales, se agregan a la composición fibra de vidrio, esteras de vidrio y otros componentes adicionales.
2. Elasticidad... La espuma de poliuretano elástica conserva su forma mucho mejor después de retorcerla y estirarla. El material vuelve rápidamente a su estado original después de la exposición a fuerzas externas. La espuma de poliuretano elástica es el producto de construcción más flexible que se utiliza.
3. Densidad... El indicador promedio de espuma rígida de poliuretano es de 45-60 kg / m3, elástico - 8-20 kg / m3. A igual espesor, la densidad de la espuma es mayor. Al crear características generales, tendrá que gastar tres veces más material elástico que material rígido, lo que no es económico.
4. Características técnicas típicas... La espuma de poliuretano elástica tiene un alto aislamiento térmico y acústico. El material se caracteriza por propiedades dieléctricas y de amortiguación. El producto se adhiere bien a superficies de madera, metal, tela y papel. La espuma rígida de poliuretano tiene un alto aislamiento eléctrico y una baja capacidad de absorción de humedad.
5. El costo... El material elástico es más económico que la espuma rígida de poliuretano. Al elegir un producto, debe prestar atención a las características técnicas y propiedades, y no al costo. Cada material tiene su propio alcance. Solo en algunos casos se pueden reemplazar entre sí.

¿Qué es la goma espuma?

El material en cuestión es un tipo de espuma de poliuretano, en su modificación elástica. Se importaron volúmenes importantes de gomaespuma a nuestro país bajo la marca Scandinavian Porolon, de ahí el nombre del producto correspondiente, que es común en la Federación de Rusia. La goma espuma es un material relativamente nuevo.Comenzó a producirse a escala industrial a mediados del siglo XX, es decir, un poco más tarde que la espuma de poliuretano "clásica".

Espuma de caucho

La peculiaridad de la goma espuma es que aproximadamente el 90% de su volumen es aire. Una parte significativa de este volumen se puede reemplazar muy rápidamente con agua, si sustituye la gomaespuma debajo del chorro o la sumerge en un recipiente con líquido. El material en cuestión también se caracteriza por una alta resistencia a la deformación.

La elasticidad y la capacidad de absorber agua hacen de la goma espuma uno de los materiales más útiles en la vida diaria. Se hacen esponjas para lavar platos y otros fines. La goma espuma se utiliza a menudo como relleno en la fabricación de muebles. A veces se utiliza como calentador, debido a la permeabilidad al aire relativamente baja.

Sin embargo, el material en cuestión tiene varias desventajas.

En primer lugar, cabe señalar que la producción de gomaespuma es un proceso muy dañino para el medio ambiente, porque en él se utilizan sustancias tóxicas. Con el tiempo, el material en cuestión pierde sus propiedades útiles: se vuelve menos elástico, las capas de aire presentes en él desaparecen. Por lo tanto, la goma espuma se usa con mayor frecuencia en aquellas áreas donde no se espera que se use de manera demasiado intensiva o donde es aceptable el reemplazo frecuente de productos que se fabrican a base del material correspondiente.

Goma espuma (espuma de poliuretano elástica)

En términos de propiedades, la goma espuma está lo más cerca posible de plásticos y cauchos. La espuma de poliuretano flexible tiene las siguientes características:

1. Alta resistencia.
2. Resistencia a productos químicos, ambientes agresivos.
3. Plasticidad, flexibilidad.
4. Amabilidad del medio ambiente, seguridad.
5. Baja conductividad térmica.
6. Poca absorción de humedad.
7. Alta resistencia al estrés físico y mecánico.
8. Poca contracción durante el funcionamiento.
9. Rápida recuperación de la forma primaria después de la descarga.

Las especificaciones pueden variar, dependiendo de la adición de componentes adicionales durante la producción (colorantes, rellenos, agentes espumantes).

La estructura no es susceptible a la reproducción de roedores, insectos, microorganismos. El reciclaje es posible.

Mesa

Espuma de poliuretano ("goma espuma"), incluso con "espuma viscoelástica" (espuma viscoelástica)

La espuma de poliuretano elástica (espuma de poliuretano para muebles) se utiliza en la producción de colchones. Hay varias durezas, en los colchones de muelles se utiliza espuma blanda de poliuretano, en los colchones sin muelles, la dureza media y la espuma de poliuretano dura también se utilizan como base del colchón (bloque monolítico). El más económico entre todos los rellenos en colchones, aunque al mismo tiempo se utilizan varios tipos de espuma de poliuretano en la producción de colchones, que difieren en calidad, carga máxima y, en consecuencia, vida útil, incluidos tipos de espuma de poliuretano costosos y de alta calidad ( látex, material con efecto memoria), que por sus propias propiedades y calidad no son inferiores ni siquiera al látex natural. Lo bueno de este material es la buena transpirabilidad debido a su estructura porosa.

Espuma de caucho - es el nombre comercial de la espuma de poliuretano flexible, que en la Unión Soviética era principalmente la empresa escandinava Porolon.

La espuma de poliuretano (PPU) es un relleno artificial de tipo celular (visualmente se puede comparar con una esponja), es un material probado y seguro, lo que confirma su uso generalizado en la vida cotidiana, por ejemplo: esponjas para lavar platos, relleno en asientos de automóvil, aislamiento en construcción.Los polioles se utilizan como materia prima principal para la producción de espuma de poliuretano; al mezclar un poliol y varios catalizadores modificadores, se produce una reacción química, como resultado de la cual la mezcla forma espuma. Debido a la diferente dosificación de productos químicos, se obtienen varios tipos de espuma de poliuretano.

Espuma de poliuretano muy elástica (látex artificial) ha mejorado las propiedades de las materias primas utilizadas para la fabricación, así como la estructura de las células. A diferencia de la espuma de PU elástica convencional, que tiene una estructura celular uniforme, la espuma de PU altamente elástica tiene una estructura no uniforme, las celdas tienen diferentes tamaños, espesores de pared y están distribuidas aleatoriamente. Debido a la estructura no homogénea a baja carga, entran en funcionamiento celdas más pequeñas y, a medida que aumenta la carga, entran en funcionamiento celdas más grandes, con mayor resistencia a la compresión. Por lo tanto, la espuma de poliuretano altamente elástica se distingue por su alta elasticidad y comodidad, así como por una vida útil más larga.

La figura de la izquierda muestra la estructura de las celdas de espuma de poliuretano ordinaria, a la derecha: espuma de poliuretano altamente elástica.

Foto de una losa hecha de espuma de poliuretano ordinaria (altura 3 cm) utilizada como relleno en un colchón.

Foto de un bloque monolítico de espuma de poliuretano de alta elasticidad (altura 8 cm) denominado Waterform por el fabricante italiano de colchones Lordflex, utilizado como base en un colchón sin muelles.

Espuma de poliuretano viscoelástica con "memoria de forma" (otros nombres: Memoriform, Memory Foam, Memorix) es un material caro y único con propiedades físicas y mecánicas especiales, que se caracteriza por una recuperación lenta después de la compresión. Cuando un objeto (por ejemplo, un cuerpo humano) se sumerge en una espuma viscoelástica, la espuma reproduce exactamente la forma del cuerpo sumergido y, una vez que se retira la carga, la espuma vuelve lentamente a su forma original. La espuma viscoelástica reacciona a la temperatura corporal y ambiental suavizándose con el calor corporal y ajustándose más fácilmente a los contornos del cuerpo. Debido a esto, el relleno ejerce la menor presión sobre los vasos subcutáneos y promueve un mejor flujo sanguíneo. Debido a su mayor densidad y al mismo tiempo un alto nivel de comodidad, la espuma de PU con "memoria" tiene una baja permeabilidad al aire en comparación con la espuma de PU convencional. Otras características de la espuma viscoelástica son la amortiguación de vibraciones y la absorción de impactos: los productos hechos de espuma viscoelástica absorben hasta el 90% de la energía aplicada. La espuma viscoelástica de poliuretano se utiliza en muchas áreas de la industria, incluida la industria espacial (fue utilizada por primera vez por la NASA, la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio de EE. UU.).

Foto de una placa de espuma de poliuretano viscoelástica con "memoria" (altura 4 cm) utilizada como relleno en un colchón.

La foto muestra una huella de la forma de una mano después de presionar la espuma de poliuretano viscoelástica con "memoria"; el efecto dura unos segundos.

Video sobre la producción de goma espuma para muebles. en la planta rusa SIBPLAST:

Más acerca de la espuma de poliuretano

Cuando a finales de los años 30 del siglo XIX, es decir, hace casi doscientos años, los físicos alemanes que trabajaban para la empresa Bayer trabajaban en el desarrollo de elastómeros de poliuretano, ni siquiera podían pensar que el producto final obtenido como resultado de Los experimentos, que contienen burbujas de gas no deseadas, se convertirían en un nuevo paso en la evolución de los materiales poliméricos. Los científicos comenzaron a combinar deliberadamente alcoholes polihídricos con isocianatos multifuncionales. Así apareció la espuma con estructura celular. Experimentos y experimentos posteriores llevaron a la formación del producto final: espuma de poliuretano.

De hecho, la espuma de poliuretano (PUF) es un plástico de ingeniería de uso masivo que se puede utilizar para una variedad de propósitos.

Los diferentes tipos de espuma de poliuretano se basan en poliésteres o poliésteres simples (PE). Entonces, sobre la base del PE complejo a mediados del siglo pasado, comenzaron a desarrollarse plásticos de espuma con propiedades elásticas. Unos años más tarde aparecieron las primeras espumas a base de poliéteres. El alcance de PPU se expandió gradualmente y, a fines de los años 90, las PPU se usaban activamente en todas partes. Además, aproximadamente el 70% del volumen total de espuma de poliuretano producida se utilizó en la fabricación de muebles tapizados y colchones.

Al elegir un determinado tipo de espuma de poliuretano para muebles tapizados, sus principales características importan: el grado de rigidez, peso, elasticidad, propiedades de absorción de impactos. Todas estas cualidades dependen de qué productos de partida y formulaciones se utilicen en la producción de espuma de poliuretano.

Según el grado de dureza, la espuma de poliuretano elástica puede ser súper blanda (a partir de 0,5 kPa), blanda, estándar o dura. También hay espuma de poliuretano ultrarrígida (hasta 10 kPa). La espuma de poliuretano rígida puede reemplazar los bloques de resorte, y las láminas de espuma de poliuretano blanda de pequeño espesor se utilizan generalmente en combinación con otros materiales.

Hay dos formas de producir espuma de poliuretano flexible. En la fabricación de espumas de poliuretano moldeadas, cada pieza se moldea por separado. En la producción de espumas de poliuretano en bloque, el producto final son grandes bloques rectangulares o cilíndricos, que luego se cortan en espacios en blanco.

A la hora de elegir un tipo específico de bloque de espuma de poliuretano elástica para la fabricación de muebles tapizados, conceptos como la rigidez del material y su densidad aparente son de suma importancia. La rigidez es la capacidad de un material para resistir la deformación. La densidad aparente está determinada por la densidad aparente del material poroso. La rigidez y la densidad aparente están estrechamente relacionadas: cuanto mayor es la densidad del material, mejor es la espuma y mayor es el límite de su "fatiga". Es decir, cuanto mayor se asume la carga en una determinada sección del mueble, mayor debe ser la densidad aparente. Con una combinación verificada con éxito de la densidad aparente y la rigidez del material, puede lograr muebles tapizados de alta calidad.

La práctica muestra que las siguientes opciones para seleccionar PPU para varios elementos de muebles tapizados pueden considerarse las más exitosas. Para los asientos que experimentan cargas elevadas constantes, la densidad de la espuma de poliuretano debe ser de al menos 28-30 kg / m3. Para apoyabrazos y respaldos, que tienen una carga mucho menor, puede utilizar espuma de poliuretano con una densidad aparente ligeramente inferior (23-25 ​​kg / m3). Se requiere el mayor grado de densidad aparente para la espuma de poliuretano utilizada en la fabricación de pisos delgados en asientos (no menos de 35 kg / m3) y en respaldos y apoyabrazos (no menos de 28 kg / m3). La razón es que cuanto menor es el grosor del piso, más se presta a la deformación.

El grado de elasticidad de la espuma de poliuretano se determina en función del tamaño del área del bucle de histéresis bajo la influencia de la carga. Cuanto más pequeño sea el bucle, más elástico será el material y, por lo tanto, más rápido volverá a su forma original después de que la carga haya desaparecido. La espuma de poliuretano en bloque tiene amplias oportunidades en términos de selección del grado de elasticidad. Esto permite combinar suelos de materiales de diversos grados de elasticidad, que corresponden exactamente a los parámetros especificados.

La espuma de poliuretano de bloques elásticos es especialmente buena en la fabricación de colchones. La razón es la alta permeabilidad al aire, la excelente humedad y el intercambio de calor, el bajo peso de este material. Sin embargo, debe recordarse que la densidad aparente de la espuma de poliuretano utilizada en la fabricación del colchón debe ser de al menos 30-35 kg / m3. Esto es necesario para que las células de la espuma de poliuretano no se deformen y la humedad y el intercambio de aire no se alteren dentro del producto.

Las PPU en bloque tienen muchas ventajas.Son duraderos como material para la fabricación de muebles (especialmente los desarrollados a base de poliéteres), resistentes al envejecimiento, la humedad y las temperaturas extremas. Además, la espuma de poliuretano en bloque cumple con los más altos requisitos sanitarios e higiénicos. Numerosos estudios han demostrado la seguridad absoluta de la espuma de poliuretano en bloque para la salud humana. El único inconveniente de la espuma de poliuretano en bloque (especialmente con una densidad inferior a 30 kg / metro cúbico), que debe recordarse, es que el material puede perder sus propiedades originales cuando se restaura después de una compresión excesiva. Esto significa que se debe tener especial cuidado al almacenar y transportar productos que contengan bloques de espuma de poliuretano.

La espuma de poliuretano moldeada se utiliza en la fabricación de elementos de muebles blandos complejos y voluminosos. Cada pieza se produce en un molde individual. Al mismo tiempo, la precisión de producción es tan alta que no requiere mayor refinamiento. Las piezas de espuma de poliuretano moldeadas tienen una densidad mucho más alta que las piezas de espuma de poliuretano en bloque con características similares. La densidad del material para los respaldos de sofás y sillones no es inferior a 42 kg / m3, para los asientos, no menos de 45-48 kg / m3. En muebles de oficina, donde el grosor del elemento blando es muy pequeño y los requisitos de resistencia al desgaste son bastante altos, se utiliza espuma de poliuretano con una densidad de 55-70 kg / m3.

La espuma de poliuretano tiene una alta capacidad adhesiva para casi cualquier material. Por lo tanto, en el método de moldeo, los bloques de resorte, los marcos de metal y otras partes pueden usarse simultáneamente con espuma de poliuretano. Por lo tanto, el proceso de fabricación de muebles tapizados se simplifica enormemente: en una operación, puede obtener una unidad completamente terminada.

Hoy en día, el principal material para pisos en la fabricación de muebles tapizados sigue siendo una espuma de poliuretano en bloque más barata.

Además, puede leer sobre la estructura química y las aplicaciones de la espuma de poliuretano en Wikipedia.

Desafíos y soluciones

Láminas de espuma de poliuretano estándar, materiales de espuma en rollo, espumas ignífugas o viscoelásticas con una estructura compleja: cada tipo de producto presentado en penopoliuretan-spb.ru tiene ciertos parámetros técnicos y está diseñado para resolver un problema específico. Algunos rellenos se utilizan para la producción de muebles, otros en la industria de la construcción y otros para mejorar el aislamiento acústico de los locales. Pero hay aquellos que tienen una amplia gama de aplicaciones, y es más difícil decidir sobre la elección de productos de esta categoría.

Qué espuma de poliuretano elegir, cada comprador decide por sí mismo, en función de los objetivos que quiere alcanzar y el presupuesto disponible. Pero en ocasiones, antes de realizar una compra, será útil averiguar qué toman empresas reconocidas para solucionar problemas similares y qué recomendaciones dan los expertos para cada tipo de espuma de poliuretano. Para hacer esto, simplemente vaya a la página de "su" tarea, por ejemplo, "Espuma de poliuretano para un colchón" o "Espuma de goma para aislamiento acústico en edificios residenciales".

Propiedades generales

La espuma de poliuretano y la goma espuma pertenecen a un gran grupo químico espumas de poliuretano... Se producen sobre la base de poliésteres... Cuando se fabrican y utilizan correctamente, los materiales son completamente respetuosos con el medio ambiente y seguros para los organismos vivos.

Las espumas de poliuretano se utilizan ampliamente en diversos campos de actividad, según su composición, características técnicas y forma. El material tiene mayor demanda en la vida cotidiana, la construcción y la industria.

Especificaciones generales:

• Densidad: 30-300 kg / m3.
• Rango de temperatura: de -60 a +80 ° C.
• No conductividad de corriente eléctrica.
• Peso ligero.
• Resistencia al ozono.
• Resistencia a reactivos químicos (ácidos, álcalis, disolventes, etc.).
• Permeabilidad al aire.
• Baja resistencia a la torsión.

En producción, se utilizan 3 tecnologías principales de fundición:

1. Giratorio - Revestimiento de grandes objetos y elementos cilíndricos.
2. Gratis - la creación de formas pesadas complejas.
3. Bajo presión - utilizado para la producción de piezas a gran escala.

La composición química evita la reproducción de insectos, roedores y el desarrollo de microorganismos.

Espuma de poliuretano (espuma de poliuretano rígida)

El material es una variedad plásticos rellenos de gas... 85-90% consiste en fase de gas inerte... La espuma de poliuretano es un aislamiento sintético con estructura celular.

Propiedades técnicas:

• Conductividad térmica - 0.019 - 0.035 W / m * K.
• Densidad - 45-60 kg / m3.
• Absorción de agua: 1,2-2,1%.
• Destructivo: 0,15-1 MPa (compresión) y 0,35-1,9 MPa (flexión).
• El número de poros cerrados (85-95 y más).
• La inflamabilidad es una categoría de sustancias poco combustibles.

La espuma de poliuretano se utiliza para aislamiento térmico de edificios residenciales e industriales... El producto se adapta perfectamente a superficies planas horizontales y verticales. No se requiere reemplazo de material durante toda la vida útil del edificio. La espuma de poliuretano es adecuada para el aislamiento térmico de pisos, paredes y techos.

La vida útil mínima es 25-30 años... Los reactivos químicos (disolventes, suavizantes, aceite mineral, combustible, ácidos, álcalis) no pueden destruir la estructura, ya que las celdas que contiene están cerradas. El producto es resistente a la aparición de roedores e insectos, al desarrollo de hongos, moho y microbios. Los elementos extraños no penetran en la estructura.