Poliuretano con memoria de forma: de la lámina a la espuma
El espumado sin isocianatos aumenta la seguridad laboral
Investigadores del Instituto Fraunhofer de Investigación Aplicada de Polímeros (IAP) han desarrollado una lámina que se transforma en espuma de poliuretano (PU) cuando se calienta, sin riesgos para la salud. La lámina permite hacer espuma sin isocianatos, lo que mejora la seguridad en el lugar de trabajo. Además, ofrece ventajas logísticas para el almacenamiento y el transporte. El material puede adaptarse a diversas aplicaciones, desde la industria del automóvil y la construcción hasta el envasado.
"Un aspecto frecuentemente discutido en la producción de espuma de PU es el riesgo para la salud en el trabajo de los isocianatos, uno de los principales componentes en la reacción química que forma el poliuretano", explica el Dr. Thorsten Pretsch, jefe de la división de investigación de Síntesis y Tecnología de Polímeros del Fraunhofer IAP en el Parque Científico de Potsdam. "Nuestra lámina permite espumar sin isocianatos. Minimiza los riesgos para la salud en el lugar de trabajo y mejora la seguridad laboral, especialmente en aplicaciones in situ, como en el sector de la construcción", subraya el Dr. Pretsch.
Espumado sin isocianatos
La manipulación de isocianatos está sujeta a estrictas normas y medidas de protección. Son tóxicos y tienen un efecto sensibilizador en las vías respiratorias y la piel; se sospecha que algunos isocianatos provocan cáncer. La lámina recién desarrollada se transforma en espuma de PU simplemente aplicando calor, sin sufrir ninguna reacción química. El innovador enfoque del equipo de investigación también representa una nueva tecnología para la producción de espuma en sí: la espumación térmica. El producto se llama FOIM, una combinación de las palabras "foil" (lámina) y "foam" (espuma).
Flexible: espuma de poliuretano con memoria de forma
El nuevo material es un polímero con memoria de forma. Es capaz de volver a su forma original después de ser deformado. Un estímulo externo, como el calor, desencadena el efecto de memoria de forma. Para la lámina, los investigadores sintetizaron una espuma de poliuretano y luego la comprimieron. A una temperatura de sesenta grados centígrados, la lámina se expande de 2,5 milímetros de grosor a una espuma de 40 milímetros, lo que supone una expansión 16 veces mayor. El resultado es una espuma de PU blanda y elástica con una densidad de 80 kilogramos por metro cúbico. Según la norma DIN EN ISO 33861, se trata de una espuma de baja densidad apta, entre otras cosas, como material de embalaje.
Ahorro de espacio: productos semiacabados de espuma con memoria de forma
La producción industrial utiliza a menudo espumas de poliuretano como producto intermedio estandarizado y prefabricado en forma cortada. Estos llamados productos semiacabados se procesan posteriormente o se integran directamente en los productos finales en el proceso de fabricación. Permiten la producción en masa manteniendo una calidad constante. Su inconveniente: las espumas de poliuretano ocupan mucho volumen. "Nuestra lámina ahorra espacio durante el transporte y el almacenamiento", subraya el Dr. Pretsch. Sólo cuando se calienta a sesenta grados centígrados se forma la espuma. "Esto beneficia a las industrias que buscan reducir costes logísticos y a aquellas en las que es deseable un bajo volumen de transporte, como la industria aeroespacial", afirma el investigador.
Versátil: aislar, rellenar y fijar con espuma laminada
Las espumas de PU de baja densidad son adecuadas para numerosos campos de aplicación e industrias: los fabricantes de muebles las utilizan para tapizar, en la industria del embalaje protegen las mercancías frágiles durante el transporte, en el sector de la construcción las espumas de PU rellenan juntas y en el interior de vehículos se emplean para aislar o revestir. Las pruebas de aplicación para rellenar estructuras de cavidades huecas con la nueva lámina fueron un éxito. El material se espumó casi por completo cuando se calentó, incluso en formas geométricas complejas. La lámina también es adecuada para la tecnología de pegado y unión. Los investigadores demostraron que se pueden fijar dos objetos espumando una cavidad entre ellos. Las propiedades del innovador material son variables: los investigadores pueden ajustar individualmente la flexibilidad y transparencia de la lámina antes de espumarla. Lo mismo ocurre con la densidad, la conductividad térmica, la elasticidad y las propiedades de compresión de la espuma. "Adaptamos las propiedades del material a los requisitos técnicos de las distintas aplicaciones. Desde interiores de automóviles hasta tratamientos médicos y la protección de bienes frágiles", concluye el Dr. Pretsch.
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