El poliuretano se expande por el interior del automóvil
Cerca de 900.000 T de poliuretano (PU) se utilizaron en 1996 en la industria del automóvil. Un coche familiar contiene aproximadamente 18 kg de PU, mientras uno de lujo utiliza cerca de los 30 kg de este material. Según fuentes de ICI Polyurethanes estas cifras sobrepasarán el millón de toneladas en el año 2000 y el consumo seguirá creciendo durante el próximo siglo.
Parte del éxito del PU es su capacidad para ser producido de muchas formas diferentes, como espumas flexibles (30 kg/m3 de densidad) o plásticos duros y rígidos (1.220 kg/m3 de densidad). Otras muchas propiedades se pueden ir haciendo a la medida durante la fase de desarrollo, con el fin de reunir la condiciones particulares que cada fabricante de automóviles pueda tener para las diversas aplicaciones.
ICI está trabajando estrechamente con fabricantes de vehículos y transformadores de piezas de todo el mundo para desarrollar sistemas de PU para nuevas aplicaciones y para otras ya existentes, pero que se están realizando con materiales diferentes.
El crecimiento más importante se registrará en el campo de la atenuación acústica, seguido de subsistemas como paneles de puerta, volantes y salpicaderos. En la actualidad el poliuretano ya se está utilizando habitualmente en asientos, aunque también hay que señalar que los recientes avances en las propiedades de los materiales están llevando a progresos significativos en la comodidad para los pasajeros y piloto, así como duración de los asientos y mayor facilidad en su fabricación.
Reducción de ruido
Un exceso de ruido tiene connotaciones tanto de confort como seguridad, sobre todo para el conductor. Los efectos van desde la simple dificultad para hablar hasta las repercusiones del ruido sobre la fatiga. Algunos materiales aíslan acústicamente y absorben el ruido generado por el motor, la suspensión o las ruedas, pero no debemos olvidar que su obligación es cumplir con esas exigencias sin afectar al peso del vehículo o al precio.
Figura 1 Perfil moldeado con espuma t ctil y composite, dirigido a disminuir el ruido en el interior del coche
Dado que la mayor parte del ruido se transmite a través de la parte inferior del coche o del portón delantero, las investigaciones de ICI en el ámbito de la acústica se centran principalmente en estas zonas. Se ha obtenido un cierto éxito en la adaptación de los sistemas antirruido a los diferentes coches, gracias a la combinación de espumas de poliuretano especializadas, con técnicas que tienen en cuenta la características acústicas de cada tipo de vehículo. Esta investigación ha llevado a la citada empresa a desarrollar una gama de espumas de PU atenuantes del ruido con unas prestaciones significativamente mejoradas y que son fáciles de integrar en el coche. La propiedades acústicas de la espuma pueden ser adaptadas a cada uno de los ruidos específicos, para luego moldearla con una alfombrilla de varias capas de composite en un sólo proceso.
Dar forma a la espuma para que se ajuste al perfil del suelo del coche mejora la eficacia de la absorción del composite mediante el contacto óptimo con la superficie del suelo. Esto puede ser mejorado todavía más si se utiliza una espuma de PU diseñada para tener una superficie adhesiva. En este caso, se adhiere directamente al suelo, eliminando posibles burbujas de aire que pueden disminuir el efecto antirruido de todo el sistema. El PU adhesivo puede, asimismo, eliminar los componentes bituminosos pesados tradicionalmente utilizados en la mayor parte de los vehículos.
Aunque el "mapa" computerizado de la acústica se realiza en las fases iniciales de desarrollo, los primeros resultados están demostrando el gran potencial de esta técnica tanto para el interior del automóvil como para aplicaciones bajo el capó.
Asientos
El diseño de los asientos de un coche está siendo objeto de una creciente atención por parte de los fabricantes de automóviles. Está demostrado que el estilo de los asientos, su comodidad y seguridad contribuyen al primer efecto estético del automóvil y aportan una mayor satisfacción del cliente, mientras que su duración puede quedar reflejada en el valor residual del vehículo.
Desarrollos recientes, realizados sobre todo en Europa, están registrando un movimiento de la tecnología de curado en caliente de TDI (tolueno-diisocianato) a tecnología de curado en frío basada en MDI (metileno-difenileno-diisocianato) y TDI. Esta última tecnología tiene la ventaja de unos inferiores costes en moldes y menor consumo de energía, así como menor cantidad de material desechado. Otra gran ventaja del MDI es que la espuma puede ser moldeada en secciones delgadas manteniendo sus propiedades elásticas y excelentes propiedades de fluencia, factores influyentes en la comodidad y la duración del producto.
La función básica del asiento es aportar comodidad al pasajero tanto en condiciones estáticas como dinámicas. La sensación estática requiere una alta resiliencia con la suavidad de la superficie y una buena firmeza para grandes pesos. Sin embargo, es el confort dinámico el que se puede considerar como clave. La habilidad de realizar todas las espuma de MDI PU a la medida de las exigencias dinámicas específicas es, por lo tanto, una ventaja relevante.
ICI ha desarrollado técnicas de modelado por ordenador que pueden simular el comportamiento dinámico de una asiento de coche de espuma. Tienen en cuenta los factores necesarios para poder elegir la espuma de MDI que se ajuste a las vibraciones características del vehículo.
También se está avanzando mucho en la reducción de peso. Los últimos sistemas de MDI PU pueden reducir la densidad de los asientos de 60 kg/m3 (una cifra habitual en 1990) a 32 kg/m3 en 1997. Las propiedades mejoradas de la espuma también permiten una reducción en el volumen del asiento, no perdiendo ninguna de las propiedades que exigen los fabricantes de coches.
Figura 2 Las piezas de acabado del interior de PU SRIM basado en MDI de baja densidad y alta resistencia, ofrecen ahorros considerables de peso en comparación con materiales convencionales.
Otro aspecto no menos importante que los anteriores es el hecho de que reducir el volumen de la espuma también contribuye a bajar los costes. ICI ha iniciado una serie de programas con algunos suministradores para desarrollar un concepto de asiento con bajo volumen de espuma y, por tanto, bajo coste, pero con altos niveles de confort y duración, normalmente asociados a la tecnología de MDI.
Componentes
La versatilidad y ventajas de peso de todos los poliuretanos basados en MDI están desplazando a otros plásticos convencionales en aplicaciones de componentes interiores. Algunas aplicaciones son los volantes, paneles de mandos o salpicaderos de tacto suave, paneles de puertas, bandejas o revestimientos del techo. La seguridad pasiva también puede ser mejorada mediante la introducción de espuma de poliuretano que absorbe la energía (desarrollados originalmente para soportes de parachoques) en componentes interiores estructurales o piezas de acabado. Aquí se incluyen sistemas de protección a impactos laterales y frontales. Se espera un crecimiento importante en este área, sobre todo porque los fabricantes de coches están avanzando hacia nuevos estándares de seguridad, como la FMVSS 201.
Los volantes utilizan espumas de PU integrales que aportan un tacto suave y que pueden ser producidas en una buena variedad de texturas superficiales y colores. El proceso para estas piezas también permite moldear la espuma con diversos insertos, como cubiertas para airbag, a la vez que hace posible la obtención de una amplia gama de diferentes formas variando el grosor de las secciones.
En cuanto a los salpicaderos, a medida que los fabricantes exigen mayores calidades en modelos de gama más baja, es importante responder a la necesidad de producir a bajo coste, con estructuras más ligeras y delgadas, con una sensación suave, y que pueda incorporar accesorios como, por ejemplo, el airbag para el copiloto. Un diseño habitual combina una piel exterior decorativa con un componente estructural, unidos mediante espuma de PU semirrígida. Las pieles exteriores se pueden obtener a partir de PVC, aleaciones de ABS/PVC, láminas TPO o, desde hace poco, poliuretano. Este último material tiene un buen potencial para desplazar a materiales tradicionales como el PVC.
En cuanto a la parte estructural del panel de mandos, puede ser metálico de polipropileno, ABS o, cada vez más, de espuma de PU SRIM (Structural Reaction Injection Moulded) reforzada con fibra de vidrio. Los últimos desarrollos en PU RRIM (Reinforced Reaction Injection Moulded) y espumas SRIM están llevando a su expansión por muchas partes del interior del coche. La principal ventaja es la importante reducción de peso. Como sustituto del ABS en paneles para puertas, por ejemplo, puede bajar el paso hasta en 4 kg.
RRIM y SRIM también ofrecen una gran libertada en el diseño, especialmente por su excelente resistencia estructural, estabilidad térmica y resistencia a la humedad.
