La espuma de poliuretano es una espuma polimérica sólida basada en la química del poliuretano . Como material sintético especializado con aplicaciones muy diversas, las espumas de poliuretano se utilizan principalmente para el aislamiento térmico y como material de amortiguación en colchones, muebles tapizados o como asientos en vehículos. Su baja densidad y su mala conductividad térmica combinadas con sus propiedades mecánicas las convierten en excelentes aislantes térmicos y acústicos, así como en materiales estructurales y confortables.
Las espumas de poliuretano son polímeros termoendurecibles . No se pueden fundir ni remodelar después de su formación inicial, porque los enlaces químicos entre las moléculas del material son muy fuertes y no se rompen con el calor. Una vez curado y enfriado, el material mantiene su forma y sus propiedades [1] .
Las espumas de poliuretano son los representantes más utilizados de las espumas termoendurecibles. Dependiendo de su estructura celular, se pueden clasificar como espumas de celdas abiertas o cerradas. En cuanto a las propiedades mecánicas, existen dos tipos principales de espuma de poliuretano: espumas flexibles (blandas) y espumas rígidas (duras). [2] En términos generales, las espumas de poliuretano flexibles tienen una estructura de celdas abiertas donde los poros están interconectados, son de menor tamaño y tienen una forma irregular; al contrario que las espumas de poliuretano rígidas que tienen una estructura de celdas cerradas, donde los poros no están interconectados. [3] La cuota de mercado entre estos dos tipos es en gran medida igual. [4]
Existen diversas tecnologías de procesamiento en la producción de espumas de poliuretano. Dependiendo de las propiedades de la aplicación final, las dos más utilizadas en la producción a gran escala son el moldeado y la espumación en bloques. [5] Además de estas, otros tipos destacados incluyen la espuma para relleno de cavidades (por ejemplo, rellenos de automóviles utilizados para aislamiento acústico) y la espuma en aerosol (por ejemplo, aislamiento térmico de techos). Estas se conocen como espumas semiflexibles detrás de capas superpuestas adecuadas. [6]
La denominada espuma de poliuretano flexible se produce a partir de la reacción de polioles e isocianatos , un proceso iniciado por primera vez en 1937. [7] La espuma de poliuretano flexible permite cierta compresión y resiliencia que proporciona un efecto amortiguador. Debido a esta propiedad, se utiliza a menudo en muebles, ropa de cama, asientos de automóviles, equipamiento deportivo, embalajes, calzado y alfombras. [7]
La espuma rígida de poliuretano posee muchas propiedades deseables que han permitido un mayor uso en diversas aplicaciones, algunas de las cuales son bastante exigentes. [8] [9] Estas propiedades incluyen una baja conducción térmica, lo que la hace útil como aislante. También tiene una baja densidad en comparación con los metales y otros materiales y también una buena estabilidad dimensional. [10] Un metal se expandirá con el calor, mientras que la espuma rígida de PU no lo hace. Tienen una excelente relación resistencia-peso. [11] Al igual que muchas aplicaciones, ha habido una tendencia a fabricar espuma rígida de PU a partir de materias primas renovables en lugar de los polioles habituales. [12] [13] [14]
Se utilizan en vehículos, aviones y edificios en aplicaciones estructurales. [15] También se han utilizado en aplicaciones ignífugas. [16]
La espuma de poliuretano se ha utilizado ampliamente para aislar los tanques de combustible de los transbordadores espaciales . Sin embargo, requiere una aplicación perfecta, ya que cualquier bolsa de aire, suciedad o un pequeño punto descubierto puede hacer que se desprenda debido a las condiciones extremas del despegue . [17] Esas condiciones incluyen vibraciones violentas, fricción del aire y cambios abruptos de temperatura y presión. Para una aplicación perfecta de la espuma ha habido dos obstáculos: limitaciones relacionadas con el uso de trajes y máscaras de protección por parte de los trabajadores y la imposibilidad de probar si hay grietas antes del lanzamiento, dichas pruebas se realizan solo a simple vista. [17] La pérdida de espuma causó el desastre del transbordador espacial Columbia . Según el informe del accidente del Columbia , los funcionarios de la NASA encontraron pérdida de espuma en más del 80% de las 79 misiones para las que tienen fotografías. [17]
En 2009, los investigadores crearon una espuma de poliimida superior para aislar los tanques de combustible criogénico reutilizables de los transbordadores espaciales. [18]