75 años de poliuretano

Su invención de la química del poliuretano (PUR), basada en la reacción de diisocianatos y polioles, se implantó no sin esfuerzo: la idea de sintetizar plásticos a partir de los isocianatos, conocidos por su elevada reactividad e inestabilidad química, no fue bien acogida por sus superiores. A pesar de ello, el 13 de noviembre de 1937 se solicitó una patente sobre los resultados de la investigación y se puede considerar que la patente imperial alemana DRP 728.981 constituye la «partida de nacimiento» de la química del poliuretano.

Al contrario de lo que se esperaba, a partir de los primeros intentos no se consiguen fibras —que llegarían algo más tarde—, sino una espuma cuyos poros se deben a la formación de dióxido de carbono como subproducto.

Paralelamente al trabajo de laboratorio, el inventor y su equipo se dedican a dilucidar dónde podrían aplicarse las espumas, fibras y elastómeros del nuevo plástico. Algunas citas de las patentes básicas registradas hasta 1948 demuestran que los investigadores desarrollaron una enorme creatividad: “Los materiales porosos ligeros son adecuados como material de soporte en la construcción de aviones y barcos, como aislante térmico y acústico, para piezas de mobiliario, ruedas, juguetes, construcción de edificios, prótesis, suelas de calzado y vendajes de tracción”.

Aunque antes de que tales productos pudieran desarrollarse y lanzarse al mercado, todavía quedaban grandes retos que superar. Así, había que encontrar vías para fabricarlos de forma industrial —para lo cual se necesita la técnica de procesado adecuada— de modo que pronto se inició una fructífera colaboración entre químicos e ingenieros. Por otra parte, antes de nada había que sentar las bases para el inicio de la siguiente cadena de procesos. Aquí, el asunto principal consistía en trasladar la reacción química y, con ello, la producción propiamente dicha de los poliuretanos al cliente manteniendo una elevada calidad de los productos finales.

Poco después de finalizar la Segunda Guerra Mundial da comienzo una rápida evolución de la química del poliuretano, así como de la tecnología de transformación, los ámbitos de aplicación y los mercados y, por ende, también de las capacidades. En 1952 Bayer AG presenta por primera vez un bloque elástico de espuma flexible de la marca Moltopren a partir de diisocianato de tolueno (TDI) y polioles-poliéster. En los años siguientes se introducirá también el poliéter en el mercado, lo cual ampliará claramente las posibilidades de aplicación de los poliuretanos.

En 1955 Bayer registra la marca Desmopan para sus poliuretanos termoplásticos (TPU) —poliuretanos por su origen químico y termoplásticos por su proceso de transformación—, unos productos versátiles que ofrecen un amplio espectro de posibilidades de uso. A partir de 1958, las pinturas de poliuretano a base de Desmodur y Desmophen (pinturas DD) se convirtieron en sinónimo de pinturas de alto rendimiento para la reparación de vehículos, barcos y aviones.

El año 1960 marca la consecución de un nuevo hito en la historia del PUR: en este año se presenta por primera vez una espuma rígida con capas metálicas superpuestas, lo que hoy se conoce como paneles metálicos tipo sándwich. Las espumas flexibles, por su parte, conquistan los muebles y los asientos de los coches al ofrecer confort y una elevada seguridad.

Esta década también marcó el primer uso de las espumas integrales de poliuretano en la fabricación de reposabrazos para automóviles. Los productos fabricados a partir de este material se caracterizan por una transición continua y gradual, desde una superficie lisa hasta un núcleo celular, de manera similar a la estructura de los huesos. Al año siguiente nace el elastómero de extraordinarias prestaciones Vulkollan, capaz de resistir las condiciones más extremas, como en su uso en las ruedas de carretillas elevadoras.

En la industria frigorífica, en 1962 se empiezan a usar los aislantes térmicos con espuma rígida de poliuretano, que en la actualidad siguen dominando claramente en las cadenas del frío, pues proporcionan un aislamiento térmico altamente eficaz y, con ello, un funcionamiento económico de los frigoríficos. La presentación del primer automóvil con carrocería enteramente de plástico durante la feria del plástico K 1967 en Düsseldorf, constituyó una auténtica sensación. La implantación en 1968 del método de doble banda para la producción continua de bloques de espuma rígida, sienta las bases para la expansión del lanzamiento al mercado de paneles termoaislantes para edificios.

A la vista de estos grandes avances no es de extrañar que también el consumo de PUR aumente de forma exponencial. Sólo durante los 'vibrantes años 60' la producción anual mundial aumenta de las 200.000 toneladas a más de 500.000. Esta es también la época en la que ya está en el mercado todo el espectro de componentes de poliuretano: desde los diisocianatos pasando por los distintos tipos de polioles, catalizadores y espumantes, hasta aditivos para los más variados fines.

Las dos crisis del petróleo de la década de 1970 frenan el crecimiento del consumo de poliuretano, aunque no repercuten a largo plazo sobre la evolución del consumo, pues los poliuretanos ya se han convertido en parte integrante de numerosos ámbitos, desde los sectores del automóvil y la construcción, pasando por la alimentación y la industria textil hasta el sector de la salud. Se lanzan nuevos productos al mercado, con lo que vuelven a aumentar las posibilidades de negocio. Un ejemplo de ello es el espumado de cavidades en los automóviles.

Otro de los resultados de la cooperación entre químicos e ingenieros fue la introducción en 1971 de la técnica del moldeo por inyección con reacción (RIM) que permite, mediante la introducción de componentes reactivos de PUR a alta presión en un molde, la fabricación de piezas grandes en ciclos breves y elevada calidad reproducible. Así, actualmente se fabrican en un sólo paso piezas grandes de carrocería de varios metros cuadrados de superficie para maquinaria agrícola.

Las propiedades a medida del cliente del poliuretano cobran cada vez mayor importancia. Un ejemplo lo constituye el aumento del confort y la funcionalidad de los asientos para automóviles en los que ahora se combinan dos durezas distintas. Gracias al sistema de PUR Bayfit de Bayer y a los cabezales mezcladores multicomponente, es posible fabricar dichos asientos en una sola operación.

A finales de la década de 1980 se lanzan al mercado las materias primas Bayhydrol y Bayhydur para pinturas acuosas bajas en disolventes. Otra novedad sostenible es la introducción de espumas flexibles fabricadas sin clorofluorocarbonos (CFC), un proceso más respetuoso con el medio ambiente. Actualmente los poliuretanos también contribuyen en mayor medida a la seguridad de los clientes finales: así, en los habitáculos de los automóviles, las espumas absorbentes de energía fabricadas con Bayfill EA protegen a los ocupantes del vehículo en caso de choques laterales.

Esta década se caracteriza por la expansión global del poliuretano. Al mismo tiempo, empresas como Bayer crean redes mundiales de centros de asesoramiento, distribución y servicio técnico para prestar apoyo a los clientes y que estos obtengan suministros flexibles y rápidos.

Un hito fue la introducción de las espumas viscoelásticas, que se caracterizan por recuperar de forma muy lenta su forma inicial, ofreciendo una gran adaptabilidad y mayor confort que las espumas flexibles convencionales. Un importante ámbito de aplicación son los colchones para enfermos postrados que previenen la formación de úlceras por presión.

Con el desarrollo de los sistemas de pulverización de PUR Baypreg y Multitec, Bayer MaterialScience inicia el nuevo milenio abriendo la puerta a una nueva clase de materiales compuestos que combinan un bajo peso con una elevada rigidez, y que ofrecen numerosas posibilidades de aplicación, desde los automóviles a los aparatos sanitarios.

Las grandes tendencias globales, como el cambio climático, están planteando nuevos retos tanto en el ámbito del aislamiento térmico de edificios y en la cadena del frío, como en el de la construcción de automóviles ligeros que funcionen de forma eficiente y preserven los recursos naturales. Bayer MaterialScience busca soluciones para estas grandes tendencias y presentó algunas novedades al respecto en el marco de la feria Utech 2012 como, por ejemplo, un sistema de espuma rígida para la cadena del frío con la que se consigue un aislamiento mayor y un material más ligero para la fabricación de piezas de automóviles. Además, también se están abriendo perspectivas totalmente nuevas para la fabricación ecológica de materias primas de PUR a partir del gas de efecto invernadero CO₂. Estos hechos hacen prever que la buena trayectoria de los poliuretanos continuará también en el siglo XXI.

Acerca de Bayer MaterialScience

Con una facturación de 10.800 millones de euros en el año 2011, Bayer MaterialScience es una de las mayores empresas de polímeros del mundo. Sus negocios se concentran en la fabricación de polímeros de alto rendimiento y en el desarrollo de soluciones innovadoras para productos aplicables a numerosos ámbitos de la vida diaria. Los clientes más importantes de la empresa son la industria automotriz, la de los aparatos eléctricos y electrónicos y los sectores de la construcción, el deporte y los artículos de tiempo libre. Bayer MaterialScience fabrica sus productos en 30 sedes repartidas por todo el mundo donde, a finales de 2011, daba trabajo a 14.800 empleados. Bayer MaterialScience es una empresa del grupo Bayer.