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Infinergy mantiene una elevada elasticidad y suavidad a lo largo de un amplio abanico de temperaturas

BASF desarrolla el primer TPU pre-expandido

Martin Vallo, de BASF Polyurethanes GmbH, y Gerd Manz, de Adidas AG

08/01/2014
En investigación de plásticos hay varias formas de desarrollar nuevos materiales innovadores y potencialmente de éxito. Por ejemplo, añadiendo aditivos a materiales que ya nos son familiares, se consiguen nuevas propiedades, y combinando polímeros pueden conseguir mezclas interesantes. A veces, el avance viene de la utilización de técnicas de proceso reservadas anteriormente para otros materiales. Este ha sido el caso de la última incorporación a la familia de los plásticos espumados de BASF, es decir, el experto conocimiento técnico de la empresa en partículas pre-espumadas se unió a su experiencia en poliuretanos termoplásticos.

El resultado ha sido el primer poliuretano termoplástico pre-expandido del mundo (E-TPU), que BASF comercializa con el nombre de Infinergy. El primer artículo que recientemente ha aplicado esta espuma de partículas de célula cerrada, completamente nueva en el mercado, es la nueva zapatilla de running ‘Energy Boost’ de Adidas. El fabricante de artículos deportivos lo ha desarrollado en estrecha cooperación con BASF. Por tanto, ahora BASF amplía su cartera de partículas de espumas termoplásticas, que van desde la espuma rígida (EPS) a la espuma flexible y suave (E-TPU).

Expertos en materiales + know-how de procesado = Innovación

Para producir Infinergy, se expande Elastollan, el muy conocido poliuretano termoplástco de BASF, mediante un proceso innovador. En el proceso se mantienen las ventajas del poliuretano termoplástico (TPU), añadiéndole las propiedades típicas de las espumas.

Al ser partículas de espuma, Infinergy presenta una densidad aparente reducida, aproximadamente 110 kg/m3, y tras su procesado en máquinas de moldeo de partículas convencionales, la densidad moldeada de la pieza fabricada alcanza entre 200 y 320 Kg/m3. Esto sitúa a la nueva espuma entre el poliestireno expandido (EPS) y el polipropileno expandido (EPP), que es normalmente más ligero, así como las espumas de poliuretano termoestables, normalmente más pesadas. Gracias a su estructura de célula cerrada, Infinergy también absorbe poca agua, menos del 2% de su volumen en 24 horas. Como el TPU en el que se basa, también se caracteriza por un alargamiento a rotura (entre 100 y 150 % dependiendo de la densidad), resistencia a la tracción (aproximadamente 600 kilo pascales) y resistencia a la abrasión muy elevadas, que se conjugan con su óptima resistencia química.

Su buena capacidad de recuperación se mantiene tanto en frío como en caliente

Una de las principales características de Infinergy es su excelente capacidad de recuperación, que se debe en parte a la estructura de célula cerrada de la espuma. Gracias a ello, es hoy en día la espuma de partículas más elástica del mercado. Los ensayos de elasticidad para medir la resiliencia ISO 8307 (rebote de bola) y DIN 53512 (impacto con péndulo) demuestran que la altura de rebote del E-TPU puede llegar al 55%. Este resultado es significativamente superior al de otras espumas de partícula como el EPS (menor al 20%) y el EPP (30%).

Infinergy no pierde su excelente resiliencia incluso bajo carga continua: durante un ensayo de fatiga de alta frecuencia utilizando cargas dinámicas de cinco ciclos por segundo y a una presión constante de 250 kilo pascales, el rendimiento del material es un 75% mejor que el de EPE. Tras 40.000 ciclos de carga, el espesor de la probeta de E-TPU se mantuvo en 37 milímetros (espesor de partida: 40 milímetros), mientras que el EPE se mantuvo permanentemente comprimido y el espesor de la probeta se redujo aproximadamente a nueve milímetros. Esto significa que Infinergy devuelve prácticamente toda la energía que se le aplica.

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Infinergy.

Además, al contrario que otras espumas, Infinergy mantiene una elevada elasticidad y suavidad a lo largo de un amplio abanico de temperaturas. Un análisis dinámico-mecánico ha demostrado que, incluso a temperaturas extremadamente bajas, de 20 °C, Infinergy se mantiene muy suave, flexible y no se vuelve rígido.

Muchas opciones de procesado con muchos campos de aplicación posibles

Con pre-apertura del molde o sin ella, con más o menos presión de llenado, Infinergy se puede procesar en las mismas máquinas de moldeo que el polipropileno expandido (EPP). Durante las etapas de moldeo, el vapor de agua y la presión sobre las partículas pre-espumadas hacen que éstas se unan. También, dado que los adhesivos de poliuretano termoestable se adhieren muy bien al Infinergy, se puede utilizar otra técnica de procesado consistente en impregnar y unir entre si las partículas pre-espumadas. Este proceso permite la fabricación a gran escala.

Infinergy se puede utilizar siempre que el cliente requiera una combinación de bajo peso, propiedades mecánicas excelentes y buena durabilidad en un ampli rango de temperaturas, por ejemplo, en el sector deportivo o para aplicaciones técnicas. Entre sus posibles usos se incluyen suelos de polideportivos, rellenar ruedas de bicicleta y tapicería. Además, Infinergy podría reemplazar a la goma como componente amortiguador, allí donde quiera que se precise un material de poco peso.

Aumenta la energía y la comodidad de los corredores

Los corredores siempre expresan la necesidad de una “buena amortiguación”. En las zapatillas de running, esta función la realiza la entresuela: en unos pocos milisegundos, mientras el pie se encuentre presionado, absorbe la energía cinética generada cuando se pisa con el pie en el suelo y devuelve parte de esta energía al corredor. La alta elasticidad y capacidad de deformación del material que se utiliza aumentará la eficiencia con la que se produce este proceso.

Anteriormente, los corredores tenían que elegir entre llevar zapatillas de competición duras, elásticas o zapatillas de entrenamiento muy blandas que aportasen mucha amortiguación. En menos de tres años Adidas y BASF han resuelto este dilema. Gracias a la estrecha cooperación de las dos empresas, se ha desarrollado la tecnología Boost de Adidas, que es la primera aplicación mundial del material Infinergy.

Las características excepcionales que las nuevas zapatillas de correr Energy Boost ofrecen a los corredores, se deben principalmente a la combinación de suavidad y gran elasticidad de la entresuela. Durante los ensayos de materiales en el laboratorio de Adidas, las fuerzas y la deformación que se producen durante la carrera se simulan en máquinas de ensayo; así se calcula el desgaste y el retorno de energía. Para garantizar el máximo rendimiento en todas las estaciones del año, y en todas las zonas climáticas, las zapatillas se comprobaron en un rango de temperaturas de -20° a +40°C.

En los ensayos del laboratorio de biomecánica, los desarrolladores de producto de Adidas sometieron a prueba la estabilidad de las zapatillas de running y su impacto en el rendimiento de los atletas, y se hizo mediante el ensayo VO2max, que mide el consumo máximo de oxígeno de un atleta. Se comprobó la comodidad, durabilidad y la sensación al llevar las nuevas zapatillas, y ello trabajando directamente con corredores de todos los niveles. Entre otros atletas, el corredor de maratón Patrick Bakau, que ostenta el record mundial, participó en el desarrollo de las zapatillas de running Boost.

Estos ensayos demostraron que la tecnología Boost es superior, en muchos aspectos, si se compara con los sistemas de amortiguación de etileno vinil acetato (EVA) que se utiliza predominantemente en la industria. Ninguna otra entresuela en el mercado genera mayor rebote (retorno de energía). Comparado con EVA, Boost presenta una resistencia térmica tres veces mejor en cuanto a su comportamiento a deformación, siendo menor el endurecimiento a temperaturas frías y menor el reblandecimiento a altas temperaturas. Su durabilidad bajo cargas dinámicas cíclicas es también significativamente mejor que los sistemas de amortiguación con EVA.

Sin embargo, lo que los corredores que han probado las zapatillas Energy Boost realmente resaltan por encima de todo, es la sensación especial que produce llevar la zapatilla cuando se corre. Los corredores que las probaron en Adidas concluyeron que se trata de un calzado innovador e inspirador.

La energía está visible en el diseño

La enorme importancia de la nueva tecnología Boost se resalta en el impactante diseño de esta gama de producto. La línea amarilla que recorre el material blanco enfatiza su estructura celular característica y pone claramente de manifiesto su energía y su potencial. La suela está formada por unas 2.500 pequeñas bolitas y presenta un aspecto realmente llamativo.

En Alemania, existen unos diez millones de corredores que en 2011 invirtieron alrededor de 200 millones de euros en aproximadamente seis millones de pares de zapatillas de running. Con Energy Boost, Adidas ha logrado uno de los lanzamientos al mercado más exitosos de una zapatilla de running en la historia de la empresa. Desde febrero, Adidas ha vendido alrededor de un cuarto de millón de pares de estas zapatillas innovadoras por todo el mundo. La prensa especializada se deshace en elogios: esta zapatilla fue votada 'Mejor Primicia' por la revista especializada en este deporte Runner’s World: "Energy Boost es la mejor zapatilla de running que puede ofrecer la industria. Su rendimiento es superior a cualquiera de las 800 otras zapatillas que hemos probado”. El atleta de élite Dennis Kimetto logró un nuevo récord en el maratón de Tokio calzando las zapatillas Boost.

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