Los TPU se vuelven más ambiciosos

¿Qué tienen en común unos guantes antivibración, unas suelas ligeras adaptadas a las condiciones más duras y unas molduras utilizadas en la decoración de paredes? Los poliuretanos termoplásticos están demostrando sus ventajas teóricas en aplicaciones prácticas de altas prestaciones, cada vez más refinadas y en ocasiones hasta sorprendentes.

ErgoAir es una industria de Las Vegas, Nevada (Estados Unidos), que ha desarrollado una cámara de aire fabricada con poliuretanos. La cámara se llama Antivib y es fruto de la imaginación de los doctores Douglas Reynolds y Thomas Jetzer, creadores de la idea de la cámara de aire y de la empresa que la desarrolló. Esta cámara es tan fina y flexible que se ha utilizado en la fabricación de guantes que protejan las manos de los operarios de las vibraciones. Su nombre comercial es Impacto Airglove y forma parte de la gama de productos de seguridad industrial de Impacto Protective Products. Para desarrollar estos guantes se ha contado también con la colaboración de Dielectrics Industries de Chicopee (Massachussets), que ha aportado al proyecto su experiencia en cámaras de aire, mientras que los TPU los ha puesto la firma Stevens Urethane. Estos guantes, que cumplen las normativas europeas sobre impactos y vibraciones, no son prototipos de última generación sino productos de seguridad que se encuentran el mercado desde hace tres años.

En opinión de Steve Wiater, jefe de proyecto de Dielectric Industries, se necesitaba un material "que pudiera soportar toda una gama de temperaturas extremas y pudiera aguantar muchas vibraciones durante mucho tiempo". Los guantes antivibración que se utilizaban hasta ese momento pesaban demasiado y no eran muy prácticos. Muchos utilizaban polímeros viscoelásticos que abultaban demasiado y que en la mayoría de los casos, no servían para reducir de manera eficaz las vibraciones.

Esta es una de las muchas aplicaciones prácticas de los poliuretanos termoplásticos (TPU) que en los últimos años han demostrado sus teóricas ventajas sobre el papel en aplicaciones cotidianas de productos que requieran materiales ligeros y flexibles, finos pero resistentes.

Por su estructura, los TPU poseen unas propiedades que los hacen muy resistentes, tanto a la abrasión como al desgarro, y también muy elásticos, elasticidad que mantienen a bajas temperaturas. A esto se unen unas excelentes propiedades mecánicas. Son estas propiedades las que los hacen adecuados para la aplicación descrita más arriba. No obstante, no todos los poliuretanos termoplásticos poseen exactamente la misma estructura, y por tanto existen TPU con características algo diferenciadas. A grandes rasgos, se puede hablar de dos grandes grupos, los TPUs basados en poliéter (generalmente politetrahidrofurano) y los TPUs basados en poliéster (generalmente derivados del ácido adípico). Los primeros poseen una mejor resistencia a la hidrólisis, a la acción de los microorganismos y son más termoestables. Los segundos, por su parte, son más resistentes a la termooxidación y a los aceites y grasas.

Esta diversidad aumenta si consideramos los nuevos desarrollos y tendencias. Éstos se orientan hacia aplicaciones que se encuentran entre el caucho convencional y los termoplásticos rígidos, área donde los TPU pueden aportar su resistencia y su flexibilidad. Es el caso, por poner un ejemplo típico, de las suelas de zapatos hechas con TPUs.

La firma ICI Polyureathanes, especializada en la fabricación de poliuretanos para la industria del calzado, desarrolló una nueva tecnología de TPU soplado que reduce en un 35% la densidad de las suelas de zapatos convencionales. El resultado es un calzado más ligero que tiene dos consecuencias positivas: reduce la cantidad de material a utilizar y por tanto reduce costes, y por otro consigue un calzado bastante más confortable. Y todo esto sin provocar por ello una pérdida de resistencia de la suela, como demuestra el hecho que este tipo de suelas pueden utilizarse perfectamente en calzados de calidad (botas de trekking por ejemplo).

Los nuevos desarrollos buscan TPUs más blandos (que continúan siendo menos rentables por debajo de 80 Shore A), y con una gran resistencia a la temperatura. En este último caso, además de los guantes antivibratorios, existe un importante mercado dirigido a los films de la industria del automóvil, que deben poseer un alto punto de fusión por estar en contacto continuado con zonas calientes. También nos encontramos, por ejemplo, con el sector de las juntas, que necesitan una gran elasticidad y una buena resistencia a la temperatura.

También se buscan nuevos TPUs resistentes a la luz para evitar amarilleos antiestéticos. Para conseguirlo se ha optado por la utilización de combinaciones efectivas de absorbentes UV y el uso de isocianatos alifáticos. Evitar amarilleos es importante para dar cancha al uso de este material en un campo donde, de otro modo, todo serían ventajas: el uso de espuma de poliuretano (PUR) en el campo del diseño.

La espuma de poliuretano (PUR) es un material sumamente flexible que se adapta a una amplia gama de aplicaciones de todo tipo. Es el caso de las espumas Baydur y Bayflex, de Bayer, que hace años que se utilizan para aplicaciones de todo tipo.

El PUR es un material bastante interesante también por su capacidad camaleónica en adoptar la forma y las funciones de otros materiales y superficies (puede imitar sin problemas muebles de madera, acolchados de asientos e incluso molduras de yeso). Es por tanto un material muy adaptable que ofrece muchas posibilidades a los diseñadores y que además permite la fabricación económica de grandes piezas moldeadas. A esto se añade además la posibilidad de combinarse con otros materiales y una gran resistencia química. Ambas espumas se han utilizado en campos tan alejados como la industria eléctrica y la construcción de maquinaria agrícola, la industria del mueble y los elementos de tráfico y transporte.

Bayfur y Bayflex se componen de poliol (Desmophen) e isocianato (Desmodur) que se mezclan y se dosifican al molde con baja presión y a una temperatura constante de 60º. La mezcla reacciona químicamente dentro del molde dando lugar a una pieza por lo general sin tensiones (método RIM). Ambas son espumas, aunque Bayflex es un sistema de espuma que posee una mayor elasticidad. En ambos casos, las aplicaciones varían en función de la densidad de la espuma empleada.

Aunque lleva algunos años en el mercado, Bayer afirma que los PUR tienen aún un amplio mercado de crecimiento. En todo caso, esto dependerá de si Bayer sabe resolver los objetivos que ella misma se ha impuesto y que consisten en reducir los costes de producción, ampliar el campo de aplicación mediante el uso de cargas de relleno y de refuerzo y el desarrollo de sistemas más termoestables.