La función de los espumantes en la formulación del PVC

El PVC es el producto de la polimerización del monómero de cloruro de vinilo a policloruro de vinilo. La resina que resulta de esta polimerización es la más versátil de la familia de los plásticos; pues además de ser termoplástica, a partir de ella se pueden obtener productos rígidos y flexibles. A partir de procesos de polimerización, se obtienen compuestos en forma de polvo o pellet, plastisoles, soluciones y emulsiones.

En 1930 B.F. Goodrich Chemical descubre que el PVC absorbe plastificante y que al procesarse se transforma en un producto flexible. Este descubrimiento hizo posible el desarrollo comercial inicial. Posteriormente con el empleo de estabilizadores más adecuados se hizo posible el desarrollo del mercado del PVC rígido; estos dos importantes desarrollos permitieron que el PVC se convirtiera en el termoplástico más versátil e importante del mercado mundial.

Además de su gran versatilidad, el PVC es la resina sintética más compleja y difícil de formular y procesar, pues requiere de un número importante de ingredientes y un balance adecuado de éstos para poder transformarlo al producto final deseado.

Los espumantes o esponjantes son productos empelados para formar materiales con baja densidad y con efectos y propiedades celulares; muy usados en recubrimientos de tela para tapicería. Se emplean principalmente plastisoles, aunque también es posible elaborarlos a partir de calandreado con resina de suspensión.

Existen dos tipos de espumas para formulación de PVC; la química y la mecánica.

La primera usa un producto químico orgánico que a cierta temperatura desprende dióxido de carbono y forma la célula o burbuja. La espuma mecánica, se produce exclusivamente con plastisoles y consiste en bajar la tensión superficial a tal grado que con agitación enérgica se forma la espuma o burbuja deseada.

Para el espumado químico, comúnmente se emplea azodicarbonamidas y para el espumado mecánico se usan silicones. Existe también el PVC celular que es rígido y sigue similares principios de formulación aunque muy diferentes de proceso.

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El poliuretano es el nombre genérico de los materiales fabricados mediante una polimerización de uretano.

El poliuretano flexible

El poliuretano flexible es también conocido como, “Espuma”, “Hule esponja”, "Hule Espuma", "Espuma de Poliuretano", "Poliuretano Espumado", y “Esponja". En ingles se conoce como PUFF (Poliurethan Flexible Foam) o solamente "Foam".

Se forma básicamente por la reacción química de dos compuestos, un poliol y un isocianato, aunque su formulación necesita y admite múltiples variantes y aditivos. Dicha reacción libera unos gases, (dióxido de carbono) que son los que van formando las burbujas.

El poliuretano flexible está fabricado esencialmente de los siguientes productos:

Poliol (Polioxipropilenglicol) en un 55% a 70% aproximadamente

TDI (Di-isocianato de Tolueno) en un 25% a 35%

Agua

Catalizador Metálico (Octoato Estañoso)

Catalizador Amínico

Surfactante o Estabilizador

Agente Soplante Auxiliar

Colorantes

Aditivos (Retardantes a la flama, Antiestáticos, Antioxidantes, etc.)

De acuerdo al sistema de fabricación utilizado, las espumas de poliuretano se pueden clasificar en dos tipos:

Espumas en caliente

son las espumas que liberan calor durante su reacción, fabricadas en piezas de gran tamaño, destinadas a ser cortadas posteriormente. Se fabrican en un proceso continuo, mediante un dispositivo llamado espumadora, que básicamente es la unión de varias máquinas, de las cuales la primera es un mezclador, que aporta y mezcla los diferentes compuestos de la mezcla; la segunda es un sistema de cintas sin fin, que arrastra la espuma durante su crecimiento, limitando su crecimiento para darle al bloque la forma deseada; y la parte final de la espumadora es un dispositivo de corte, para cortar el bloque a la longitud deseada. Generalmente son las más baratas, las más utilizadas y conocidas por el público.

Espumas en frío

son aquellas que apenas liberan calor en la reacción, se utilizan para crear piezas a partir de moldes; como rellenos de otros artículos; como aislantes, etc. Se fabrican mediante una espumadora sencilla, que consiste en un dispositivo mezclador. Normalmente suelen ser de mayor calidad y duración que las espumas en caliente, aunque su coste es bastante mayor.

La espuma de poliuretano es un material muy versátil, ya que según los aditivos y los sistemas de fabricación utilizados se pueden conseguir espumas de poliuretano de muy distintas características, y destinadas a usos muy diferentes. Desde los bien conocidos bloques de espuma elástica para colchones hasta espumas casi rígidas para juguetería, automoción o calzados.

Otro criterio para clasificar a las espumas es su densidad.

La densidad normalmente se expresa en libras por pié cubico (pcf) o kilogramos por metro cúbico (kg/m3). La densidad es fundamental porque el poliuretano flexible está formado por material y espacios vacíos.

La firmeza del poliuretano flexible es independiente de su densidad. Puede haber espumas de baja densidad y superficie firme o de alta densidad y superficie blanda. Por lo tanto no existe el concepto de densidad “dura” o “blanda”.

Por otro lado existe una diferencia entre “firmeza” y “soporte”. La firmeza es un medida de las características de la superficie del poliuretano. El soporte es la capacidad de “empujar” contra un peso y que previene que la espuma se deforme. Las espumas de mayor densidad previenen que la espuma se colapse con el peso del cuerpo en aplicaciones finales.

Se suele utilizar mucho la densidad para comparar las distintas espumas, pero solo sirve como elemento comparativo cuando hablamos de espumas con la misma composición, ya que distintas fórmulas nos dan características diferentes. En unas espumas buscaremos la mayor duración posible, en otras el precio más económico, en otras la transpirabilidad, la capacidad aislante, la facilidad de perfilar o dar forma, la ligereza, etc.

La espuma de poliuretano tiene múltiples usos en el mundo actual, algunos de ellos son:

En colchones como relleno principal o como integrante de los acolchados;

en muebles en asientos de sofás y sillas, relleno de acolchados, etc.

En la construcción, como aislante térmico o como relleno;

En la industria del automóvil como elemento principal de defensas, asientos, etc.

En muchos artículos como juguetes, prendas de vestir, esponjas, calzados, almohadas, cojines, envases y en general todo tipo de acolchados o rellenos.

En general el poliuretano flexible tiene aplicaciones como acojinamiento en muebles, calchones, bajo alfombras e interiores de automóviles. También ofrece un buen desempeño como absorbedor de golpes con aplicaciones en empaque y automóviles.

La Espuma rígida de poliuretano

La espuma rígida de poliuretano aplicada por aspersión, es la forma mas eficaz de aislar y sellar de manera simultanea prácticamente cualquier tipo de substrato, ya que se obtiene una capa monolítica sin juntas, ni puentes térmicos, adherida por si misma de manera hermética, se aplica sobre cualquier tipo de superficie que este limpia y seca.

La espuma rígida tiene varias aplicaciones como:

Aislamiento e impermeabilización de techos, losas, muros divisorios y acusticos.

Frigoríficos y Bodegas

Refuerzo estructural paneles

Aislamiento de conductos de agua caliente, ductos de calefacción.

Carrocerías de camiones y microbuses

Bases de firmes de azotea como antiruido e impermeabilizante

La espuma de poliuretano tiene magnífica resistencia al agua, agua salada, aceites, ácidos muy diluidos y soluciones alcalinas, no es afectada por hongos, bacterias y malos olores, elimina ruidos excesivos.

Las propiedades térmicas de la espuma de poliuretano

La espuma de poliuretano es un recurso cada vez más utilizado, ya no sólo para el sellado de puertas, ventanas y saneamientos o reparación de muros para aislar del frío, del calor y de la contaminación acústica los hogares, sino también como elemento decorativo.

Algunas de las características de las espumas de poliuretano que le han hecho convertirse en un excelente material aislante son sus buenas propiedades térmicas, puesto que ofrece una gran resistencia a temperaturas extremas, manteniendo todas sus propiedades técnicas en un espectro que va de los 50ºC bajo cero o a 110ºC.

Las planchas o paneles que se realizan son fácilmente ajustables a cualquier necesidad puesto que pueden ser cortadas, perforadas, pintadas, pulidas y pegadas con precisión. Otras de las ventajas de las espumas de poliuretano son su peso reducido y su ausencia de goteo en caso de incendio.

A la hora de utilizarlo hay que saber que éstas espumas pueden aumentar de dos a cinco veces su volumen desde que se aplican hasta que se endurecen completamente. Al aplicar la espuma, ésta se adhiere a todo aquel elemento que entre en contacto con ella, así que es aconsejable proteger aquellas zonas que se encuentren cercanas con bandas adhesivas especiales.

En el mercado se pueden encontrar sprays de espuma de poliuretano de dos tipos, los que están constituidos exclusivamente por el poliuretano o los compuestos que tienen otro elemento (además del poliuretano) con el que hacen la reacción.

La principal diferencia es que las espumas de un sólo componente se endurecen como consecuencia del contacto con la humedad del aire, mientras que las compuestas reaccionan cuando se mezclan los dos componentes y se endurecen con mayor rapidez que las primeras.

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Identificación de Plásticos

Al trabajar con plásticos frecuentemente se desea identificar qué plástico ha sido utilizado para fabricar determinado producto. Esto es fundamental para tener una idea del costo y de las propiedades del producto. La identificación de plásticos es generalmente complicada debido a:

Pese a esto hay varias pruebas sencillas que pueden llevarse a cabo para tener una idea del polímero básico que fue utilizado para la manufactura de un producto dado. Estas pruebas son sencillas, no requieren un equipo especial y permiten tener una primera aproximación del tipo de material que se trata.

Las pruebas deben llevarse a cabo con precaución. Pueden ser peligrosas si se llevan a cabo de manera inadecuada. Tenga cuidado al hacer estas pruebas, especialmente al quemar o al oler gases del plástico quemado. Algunos gases son peligrosos. Tenga especial cuidado cuando queme plásticos. Nunca lo haga solo y no lo haga sin supervisión adulta.

Las pruebas básicas

Las pruebas no son definitivas y pueden dar resultados equivocados dependiendo de la presencia de determinados aditivos, como retardantes a la flama, que pueden modificar el comportamiento del producto.

Se propone llevar a cabo el siguiente procedimiento:

1. Observe la muestra

Esto proporciona mucha información. Por ejemplo, el color del plástico puede dar algunas pistas. Algunos polímeros sólo pueden tener cierto rango de colores, en especial los plásticos termofijos. Otros tienden a ser mas brillantes (polipropileno), mientras que otros son tanto brillantes como transparentes (los acrílicos, el SAN, el poliestireno cristal o de propósito general, el policarbonato, …)

2. Sienta la muestra al tacto

Mediante el tacto se puede saber mucho de los plásticos. Para ello se requiere cierta experiencia. Después de tocar varios tipos de plásticos en varias ocasiones se adquiere cierta sensibilidad. Las poliolefinas tienen una textura muy distintiva y son fáciles de reconocer. Las presencia de fibra de vidrio o de otros materiales reforzantes alteran la textura y dureza de la muestra, por lo que en ocasiones es posible detectar si el plástico tiene reforzante.

3. Corte un fragmento de la muestra

Si el pedazo cortado forma pedazos desmenuzables se trata generalmente de un material termofijo. Mientras que si el pedazo consiste en largas astillas es probable que se trate de un material termoplástico.

Material Termofijo

El pedazo cortado formó pedazos desmenuzables por lo que se deduce que es es probable que sea un material termofijo
Las pruebas continúan de la siguiente manera:

4. Exponga el material a la flama

Coloque la muestra a la flama y huela los gases que emana.
Tenga cuidado al hacer esto. Revise que la flama esté apagada antes de inhalar. No inhale los gases directamente. Coloque la muestra lejos de su nariz (20-30 centímetros) e inhale tan poco como pueda para poder oler. No inhale profundamente. Tenga cuidado al agarrar la muestra. Puede estar muy caliente y quemar. Tenga cuidado en caso de que la muestra esté goteando.

Si se presentan las siguientes características:
La muestra se quema y el fuego se extingue solo. El olor semeja el del fenol. La muestra es negra o café. Es probable que se trate de una resina fenol-formaldehído.

La muestra se quema, el fuego se extingue solo, el olor de los gases es picante o irritante y la muestra tiene un color claro. Probablemente sea una resina fenol-formaldehído epóxida.

La muestra se quema, el humo presenta un olor a pescado y tiene un color claro o blanco. Puede ser una resina urea-formaldehído o melamina-formaldehído. En este caso haga una prueba raspando la muestra con la uña.

Si la muestra se raya, probablemente sea una resina urea-formaldehído

Fin de la Prueba
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Material Termoplástico

El pedazo cortado formó largas astillas por lo que probablemente se trate de un material termoplástico.
Las pruebas continúan de la siguiente manera:

4. Caliente un alambre y toque el plástico con el alambre caliente.
Si la muestra se funde se confirma que se trata de un termoplástico. En caso contrario se trata de un termofijo.

5. Arroje la muestra contra una superficie dura y escuche el sonido del golpe.
Si suena metálico, probablemente se trate de un polímero de estireno

Si no suena metálico lo único que sabemos es que lo más probable es que sea un polímero no basado en estireno, a menos que se trate de un plástico espumado (en cuyo caso el espumado generalmente es evidente) o en caso de que sea un poliestireno alto impacto (en cuyo caso se siente al tacto).

Fin de la Prueba

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Polímero de estireno

Al arrojar la muestra se obtuvo un sonido metálico, lo que indicó que se probablemente se trate de un polímero de estireno.
Las pruebas continúan de la siguiente manera:

6. Exponga el material a la flama

Coloque la muestra a la flama y huela los gases que emana. Tenga cuidado al hacer esto.
Revise que la flama esté apagada antes de inhalar. No inhale los gases directamente. Coloque la muestra lejos de su nariz (20-30 centímetros) e inhale tan poco como pueda para poder oler. No inhale profundamente. Tenga cuidado al agarrar la muestra. Puede estar muy caliente y quemar. Tenga cuidado en caso de que la muestra esté goteando.
Si se presentan las siguientes características
Olor a estireno monómero, probablemente sea poliestireno (si el material es muy rígido y/o transparente, probablemente sea poliestireno cristal o de uso general; si es más flexible y no es transparente, probablemente sea un poliestireno modificado al impacto)

Olor a poliestireno pero un poco agrio y se trata de un material rígido, probablemente sea un copolimero de estireno acrilonitrilo (SAN)

Olor a poliestireno pero también a hule, probablemente sea un copolimero de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS)

Fin de la Prueba
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Polímero no Basado en Estireno

Al arrojar la muestra se obtuvo un sonido no metálico, lo que indicó que probablemente se trate de un polímero no basado en estireno.
Las pruebas continúan de la siguiente manera:

6. Prueba de flote

Coloque la muestra en un recipiente con agua y un poco de detergente. Observe si la muestra flota o se hunde. Si no se agrega el detergente la tensión superficial no permitirá hacer esta prueba. Esta prueba no funciona para plásticos espumados.
Si la muestra flota es generalmente un polímero basado en poliolefinas

Si la muestra se hunde probablemente es un polímero no basado en poliolefinas

Fin de la Prueba
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Polímeros basados en poliolefinas

Al poner la muestra en el agua se observó que flotaba, por lo que se asume que puede ser un polímero basado en una poliolefina.
Las pruebas continúan de la siguiente manera:

7. Rasque la muestra con su uña

8. Exponga el material a la flama

Coloque la muestra a la flama y huela los gases que emana.
Tenga cuidado al hacer esto. Revise que la flama esté apagada antes de inhalar. No inhale los gases directamente. Coloque la muestra lejos de su nariz (20-30 centímetros) e inhale tan poco como pueda para poder oler. No inhale profundamente. Tenga cuidado al agarrar la muestra. Puede estar muy caliente y quemar. Tenga cuidado en caso de que la muestra esté goteando
Si la superficie es brillante, no se raya y se quema con olor a cera parafínica, puede ser polipropileno.

Si la superficie es brillante, se quema y gotea como cera, puede tratarse de polietileno de alta densidad.

Si la superficie no es muy brillante, se raya con facilidad y se quema con aroma a cera parafínica, puede ser polietileno de baja densidad.

Fin de la Prueba
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Polímeros No basados en poliolefinas

Al poner la muestra en el agua se observó que esta no flotaba, por lo que se asume que puede ser un polímero no basado en poliolefinas.
Las pruebas continúan de la siguiente manera:

7. Exponga el material a la flama

Coloque la muestra a la flama y huela los gases que emana.
Tenga cuidado al hacer esto. Revise que la flama esté apagada antes de inhalar. No inhale los gases directamente. Coloque la muestra lejos de su nariz (20-30 centímetros) e inhale tan poco como pueda para poder oler. No inhale profundamente. Tenga cuidado al agarrar la muestra. Puede estar muy caliente y quemar. Tenga cuidado en caso de que la muestra esté goteando.
Si se prende y continua quemándose aun después de haber retirado el cerillo y se quema con una flama clara

Si el aroma es como de frutas, puede ser acrílico, probablemente PMMA

Si el aroma es como de papel quemándose, puede ser acetato de celulosa o propionato de celulosa.

Si el aroma es de mantequilla podrida, probablemente sea acetato-butirato de celulosa

Si se prende con dificultad y la flama se apaga.

Si la flama es verde, el aroma es picante, irritante y el material es suave y flexible, puede tratarse de PVC plastificado

Si la flama es verde, el aroma picante, irritante y el material es duro y brillante, puede tratarse de PVC sin plastificar

Si la flama es amarrilla y huele a formaldehído, tal vez sea poliacetal

Si la flama es amarrilla pero no tiene un olor característico y tiene un tacto resbaloso, acerque una punta fría de metal a la superficie caliente y observe.

Si se forman filamentos, probablemente sea poliamida (nylon)

Si no hay una flama real y el material forma una estructura celular y se descompone, probablemente sea policarbonato.