El poliuretano (PU) es una familia de plásticos (polímeros) que se forma cuando dos componentes líquidos, un poliol y un isocianato, reaccionan entre sí. Al variar el tipo y la proporción de los componentes, la misma química da una espuma blanda para acolchado, una espuma aislante rígida, un recubrimiento flexible o una pieza moldeada resistente. Por eso la espuma de un colchón, un panel para cámaras frigoríficas y el aislamiento de un refrigerador proceden de la misma familia de materiales.
Contenido
- 1. Cómo se forma el poliuretano
- 2. Tipos de poliuretano
- 3. Principales propiedades del poliuretano
- 4. ¿Para qué sirve el poliuretano?
- 5. ¿Es tóxico el poliuretano?
- 6. ¿El poliuretano es inflamable?
- 7. El poliuretano y otros materiales aislantes
- 8. Medio ambiente y reciclaje
- 9. Cómo elegir el sistema adecuado
- Preguntas frecuentes
1. Cómo se forma el poliuretano
El poliuretano se obtiene a partir de dos materias primas principales: un poliol y un isocianato. Un poliol es una molécula con dos o más grupos hidroxilo (OH). El isocianato suele ser MDI o TDI y tiene dos o más grupos NCO reactivos. Al mezclar ambos se inicia una reacción que libera calor y forma enlaces de uretano, que unen las moléculas entre sí. El polímero toma su nombre de este enlace.
Un sistema de dos componentes: componente A y componente B
En la industria, el poliuretano se suministra normalmente como un sistema bicomponente. En Europa y en Turquía, el componente A suele ser la mezcla ya formulada del poliol con catalizadores, surfactantes, agentes espumantes y otros aditivos, y el componente B es el isocianato adecuado para esa mezcla. En América del Norte las letras suelen usarse al revés, por lo que conviene seguir siempre las etiquetas de los bidones y de las fichas técnicas. Una máquina dosificadora mezcla los dos componentes en una proporción fija y envía la mezcla a un molde, a una línea de paneles o directamente sobre la superficie que se quiere aislar.
Cómo se forma la espuma
Al fabricar una espuma se producen dos reacciones al mismo tiempo. En la reacción de gelificación, el poliol y el isocianato construyen la red polimérica. En la reacción de espumación, el isocianato reacciona con el agua y libera dióxido de carbono. Este gas, junto con el agente espumante físico que pueda llevar el sistema (pentano o HFO, por ejemplo), convierte la mezcla líquida en espuma. El equilibrio entre ambas reacciones determina la estructura celular y la densidad de la espuma. La amina que se forma en la reacción de espumación reacciona con más isocianato y forma enlaces de urea, por lo que la mayoría de las espumas contienen algunos grupos urea además de los grupos uretano.
Por qué una misma química da tantos productos
Las cadenas largas y flexibles de poliol dan productos blandos que recuperan su forma. Los polioles cortos y muy ramificados forman una estructura rígida y muy reticulada. Pequeños cambios en la formulación modifican directamente la densidad, la dureza, el valor de aislamiento y el tiempo de curado. Por eso se habla del poliuretano como de un sistema adaptado a cada aplicación y no como de un único producto. Nuestra guía Poliol e isocianato explica con más detalle las dos materias primas.
Breve historia
El poliuretano lo obtuvieron por primera vez en 1937 Otto Bayer y sus colaboradores en IG Farben, en Leverkusen (Alemania). Se utilizó a pequeña escala durante la Segunda Guerra Mundial, por ejemplo como recubrimiento de aviones, y en la década de 1950 se extendió el uso de las espumas rígidas, los elastómeros, los adhesivos y las espumas flexibles. Hoy es uno de los plásticos más importantes: en 2019 la producción mundial rondó los 25 millones de toneladas, alrededor del 6 % de todos los polímeros.
2. Tipos de poliuretano
En el lenguaje cotidiano, «poliuretano» suele referirse a la gomaespuma o a una espuma aislante. Sin embargo, la misma química abarca grupos de productos muy distintos:
Espuma flexible de poliuretano (gomaespuma)
Una espuma blanda de celda abierta que recupera su forma después de comprimirse y que se utiliza en mobiliario, colchones y asientos de automóvil. Se obtiene en grandes bloques (espuma en bloque, o slabstock) que después se cortan, o bien se moldea. Según la aplicación, su densidad va de unos 10 a 300 kg/m³.
La espuma flexible se fabrica con polioles poliéter o poliéster. En general, los tipos poliéter resisten mejor el agua, mientras que los tipos poliéster resisten mejor los solventes y la abrasión. La densidad es la masa de espuma por metro cúbico (kg/m³). Por sí sola no describe la firmeza, porque la dureza se mide por separado (por ejemplo, mediante un ensayo de indentación según ISO 2439), de modo que dos espumas de la misma densidad pueden sentirse distintas.
Espuma viscoelástica (memory foam)
Una espuma flexible que recupera su forma lentamente después de presionarla. Como se adapta a la forma del cuerpo, se utiliza en colchones, almohadas y cojines de uso médico.
Espuma rígida de poliuretano: PUR y PIR
Una espuma ligera, de celda mayoritariamente cerrada y con un alto valor de aislamiento. Se utiliza en paneles sándwich, paneles para cámaras frigoríficas, refrigeradores, carrocerías frigoríficas de camión y depósitos de agua caliente. El PIR (poliisocianurato) es una espuma rígida elaborada con isocianato adicional, que forma estructuras en anillo y es más estable frente al calor. Ambos se diferencian por la proporción entre isocianato y poliol (el índice): el PUR se fabrica con un índice cercano a 100 y el PIR con uno mucho más alto, normalmente superior a 180. El nombre por sí solo no determina la clasificación al fuego; esta consta en el informe de clasificación del producto. Nuestra guía Paneles aislantes PIR o PUR compara ambos.
Espuma de poliuretano proyectado
Los dos componentes se proyectan en obra con una máquina especial y la espuma se expande en cuestión de segundos. En cubiertas, fachadas y almacenes forma una capa de aislamiento continua, con pocas juntas o ninguna.
Espuma de piel integral
Un sistema que forma una piel exterior densa y un núcleo de espuma más ligero en una sola colada dentro del molde. Se utiliza en volantes, reposabrazos, piezas de mobiliario y productos decorativos.
Elastómeros, recubrimientos y adhesivos
El poliuretano se emplea también en formas que no son espumas: piezas de elastómero resistentes al desgaste, como ruedas y rodillos, recubrimientos de suelos y otras superficies, adhesivos y selladores. El poliuretano termoplástico (TPU), que puede volver a moldearse con calor, pertenece a la misma familia.
Poliuretano y poliurea: la diferencia
El poliuretano se forma cuando un isocianato reacciona con un poliol; la poliurea se forma cuando un isocianato reacciona con una amina. La poliurea tiene un curado muy rápido y suele aplicarse con máquinas de proyección en caliente y a alta presión para impermeabilización y recubrimientos de protección. También existen sistemas híbridos que combinan ambos materiales. Para saber cómo deciden los aplicadores, consulte Espuma proyectada o poliurea.
¿La espuma expansiva en aerosol también es poliuretano?
Sí. La mayoría de las espumas en aerosol que se venden en ferreterías son espumas de poliuretano monocomponente que curan con la humedad del aire. Se diferencian de los sistemas bicomponentes que la industria utiliza para fabricar paneles, espumas para acolchado y piezas moldeadas. La espuma de aerosol sin curar contiene isocianato reactivo, por lo que conviene usar guantes y protección ocular, ventilar el espacio y seguir las advertencias del envase.
| Tipo | Estructura celular | Uso típico |
|---|---|---|
| Espuma flexible | Celda abierta | Mobiliario, colchones, asientos |
| Espuma viscoelástica | Celda abierta | Colchones, almohadas, cojines de uso médico |
| Espuma rígida (PUR/PIR) | Celda cerrada | Paneles, cámaras frigoríficas, refrigeradores |
| Espuma proyectada | Celda cerrada o abierta, según el sistema | Cubiertas, fachadas, almacenes |
| Espuma de piel integral | Piel densa, núcleo de espuma | Volantes, reposabrazos, piezas decorativas |
| Poliurea (material relacionado) | Recubrimiento sólido, no es una espuma | Impermeabilización, recubrimientos de protección |
3. Principales propiedades del poliuretano
Las propiedades del poliuretano dependen de su tipo, de su densidad y de su formulación, por lo que cada punto siguiente se aplica al grupo de productos que se menciona en él:
- Aislamiento térmico: el poliuretano rígido de celda cerrada es uno de los materiales aislantes de uso común con menor conductividad térmica. PU Europe, la asociación de la industria europea del aislamiento de poliuretano (PUR/PIR), indica que el aislamiento de poliuretano rígido con revestimientos puede alcanzar una conductividad térmica (λ) de tan solo 0,022 a 0,028 W/mK, según los revestimientos y el espesor. Cuanto menor es la λ, menos calor pasa, de modo que el mismo aislamiento se consigue con una capa más delgada. Es un rango del sector, no el valor declarado de ningún producto concreto.
- Ligereza y resistencia: según PU Europe, alrededor del 97 % del volumen de la espuma rígida de poliuretano es gas atrapado, y por eso es tan ligera. Su resistencia mecánica aumenta con la densidad. En un panel sándwich se adhiere con firmeza a las caras metálicas y forma el núcleo que mantiene unido el panel.
- Agua y humedad: la espuma rígida de celda cerrada casi no absorbe agua, mientras que la espuma flexible de celda abierta la absorbe con facilidad. La permeabilidad al vapor de agua varía de un producto a otro, por lo que conviene consultar el valor en la ficha técnica.
- Calor y luz solar: la resistencia al calor depende del producto, por lo que no existe una cifra única válida para todos los poliuretanos. Los poliuretanos elaborados con isocianatos aromáticos amarillean con la luz solar y no deben dejarse expuestos sin protección; los recubrimientos que deben conservar su color utilizan sistemas alifáticos.
- Vida útil: PU Europe indica que la espuma rígida de poliuretano tiene una vida útil de 50 años o más, e ISOPA da más de 50 años para el aislamiento de edificios. Son afirmaciones del sector, no una garantía para ningún producto concreto.
4. ¿Para qué sirve el poliuretano?
En resumen, el poliuretano aísla edificios, cámaras frigoríficas y refrigeradores, aporta el acolchado de muebles, colchones y asientos de automóvil, y se utiliza en recubrimientos, adhesivos y muchas piezas moldeadas.
| Sector | Tipo utilizado | Ejemplos |
|---|---|---|
| Construcción y aislamiento | Espuma rígida, espuma proyectada | Paneles sándwich, aislamiento de cubiertas y fachadas |
| Cadena de frío | Espuma rígida | Paneles para cámaras frigoríficas, carrocerías frigoríficas (furgones térmicos) |
| Electrodomésticos | Espuma rígida | Refrigeradores, congeladores, depósitos de agua caliente |
| Mobiliario y colchonería | Espuma flexible y viscoelástica | Sofás, colchones, almohadas |
| Automoción | Espuma flexible y de piel integral | Asientos, reposabrazos, volantes |
| Decoración | Espuma rígida | Cornisas, rosetones de techo, piezas imitación madera |
| Impermeabilización y recubrimientos | Poliurea, recubrimientos de poliuretano | Cubiertas, terrazas, revestimientos de depósitos |
En las piezas moldeadas, un desmoldeante ayuda a que la pieza salga limpia del molde. JiTPOL suministra sistemas para aislamiento, espuma para acolchado, piel integral y aplicaciones de proyección: consulte nuestros sistemas rígidos, flexibles, viscoelásticos, de piel integral y de poliuretano proyectado.
5. ¿Es tóxico el poliuretano?
La respuesta depende de si nos referimos al producto terminado o a las materias primas.
El producto terminado y curado
Según la ficha de información del material de EUROPUR, la asociación europea de fabricantes de bloques de espuma flexible de poliuretano, la espuma flexible de poliuretano curada se clasifica como artículo y no como sustancia peligrosa, y no se conocen efectos sobre la piel ni sobre las vías respiratorias en condiciones normales de uso. Aun así, debe utilizarse una protección adecuada frente al polvo que se genera al cortar o lijar la espuma, y guantes al trabajar con espuma recién fabricada. Esta afirmación se refiere a la espuma flexible; para la espuma rígida, la espuma proyectada y otros productos de poliuretano, consulte las fichas técnicas del propio producto.
Las materias primas y quienes las procesan
Los isocianatos, materia prima del poliuretano, pueden causar sensibilización alérgica de la piel y de las vías respiratorias. Deben ser manipulados por personas con formación, en zonas bien ventiladas y con equipos de protección individual adecuados. En la Unión Europea, el Reglamento (UE) 2020/1149 exige a los usuarios industriales y profesionales de productos que contengan un 0,1 % o más en peso de diisocianatos que completen una formación antes del uso; se aplica desde el 24 de agosto de 2023 y la formación debe renovarse como mínimo cada cinco años. Lea siempre la hoja de seguridad (SDS) de cada producto.
Combustión
Al quemarse, el poliuretano libera humo denso y gases tóxicos, por lo que los residuos de poliuretano nunca deben quemarse al aire libre.
6. ¿El poliuretano es inflamable?
Sí, el poliuretano es un material combustible. Su comportamiento ante el fuego depende del tipo de producto, de su densidad, de si contiene retardantes de llama y de cómo se integra en el panel o en la pared. En Europa, la clase de reacción al fuego de un producto de construcción se determina mediante ensayos y se clasifica según la norma EN 13501-1; consta en el informe de clasificación y en la declaración de prestaciones del producto. Hay que basarse en esos documentos y no en expresiones generales como «poliuretano ignífugo». Términos como «con retardante de llama» suelen referirse solo a ensayos de ignición a pequeña escala y no describen el peligro en un incendio de grandes dimensiones.
7. El poliuretano y otros materiales aislantes
En comparación con el EPS (poliestireno expandido), el XPS y la lana de roca, la diferencia más clara del poliuretano rígido es que su baja conductividad térmica ofrece el mismo aislamiento con una capa más delgada. Cuando importan el espesor y el peso, como en los paneles y las cámaras frigoríficas, esta diferencia decide la elección. La lana de roca, en cambio, se clasifica por lo general como no combustible (Euroclase A1 o A2; compruebe la declaración de prestaciones del producto) y puede preferirse cuando la prioridad es la clase de reacción al fuego. La elección correcta depende del valor de aislamiento exigido, del espesor, de las condiciones de humedad, de los requisitos de fuego y del presupuesto; compare cada material por su propio valor λ declarado.
8. Medio ambiente y reciclaje
La mayor parte del poliuretano es un termoestable: su estructura reticulada hace que no pueda fundirse ni volver a moldearse (el poliuretano termoplástico, TPU, es la excepción), por lo que es más difícil de reciclar que los termoplásticos, pero puede reciclarse. Los recortes de espuma flexible se trituran y se vuelven a aglomerar (rebonded) para obtener productos como las bases para alfombras. Los métodos químicos, como la glicólisis, descomponen la espuma en un producto rico en poliol que puede sustituir en parte al poliol nuevo. Los residuos no reciclables pueden destinarse a la valorización energética mediante incineración controlada con emisiones filtradas; quemarlos al aire libre nunca es aceptable. Según ISOPA, las tasas de reciclaje siguen siendo bajas por el número limitado de instalaciones y los costes elevados. En las espumas aislantes se han eliminado gradualmente los agentes espumantes que dañaban la capa de ozono (primero los CFC y después los HCFC); en Europa se sustituyeron sobre todo por pentano, y algunos sistemas utilizan agentes de tipo HFO. Para más detalles, consulte nuestra guía Reciclaje del poliuretano.
9. Cómo elegir el sistema adecuado
El poliuretano que conviene utilizar depende del producto que se fabrica y de cómo se fabrica. Estas preguntas conducen al sistema adecuado:
- ¿Cuál es el producto y qué necesita: aislamiento, dureza, confort o resistencia?
- ¿Cuál es el método de producción: línea de panel en continuo, vertido en molde, espuma en bloque, inyección o proyección?
- ¿Qué densidad y qué tiempo de curado se necesitan?
- ¿A qué superficies debe adherirse la espuma y en qué condiciones se va a producir?
- ¿Qué clasificación al fuego, ensayo o certificado se exige?
Las empresas que desarrollan mezclas bicomponentes ya formuladas para responder a estas preguntas se denominan casas de sistemas. JiTPOL es una casa de sistemas de poliuretano con sede en Bursa que desarrolla y suministra este tipo de sistemas. Podemos ayudarle a elegir el sistema y enviarle la ficha técnica (TDS) y la hoja de seguridad (SDS) que necesite.
Preguntas frecuentes
¿El poliuretano es un plástico?
Sí. El poliuretano es una familia de plásticos (polímeros). La mayoría de los tipos son termoestables y no se funden al calentarse; algunos, como el poliuretano termoplástico (TPU), pueden moldearse con calor.
¿Es tóxico el poliuretano?
La espuma flexible curada no se trata como una sustancia peligrosa en condiciones normales de uso. Los isocianatos, materia prima del poliuretano, pueden causar sensibilización, por lo que deben ser manipulados por personas con formación y con equipos de protección. Consulte los detalles en la hoja de seguridad (SDS) del producto.
¿El poliuretano es inflamable?
Sí, es combustible y produce humo denso al quemarse. Su clasificación al fuego depende del producto, de su densidad y de si lleva retardante de llama, y consta en el informe de ensayo del producto.
¿El poliuretano amarillea con la luz del sol?
Los poliuretanos elaborados con isocianatos aromáticos, entre los que se cuentan la mayoría de las espumas, cambian de color y amarillean con la luz solar. En la espuma flexible, EUROPUR indica que esto afecta al color de la superficie y no a las propiedades físicas. Las espumas rígidas y proyectadas expuestas deben cubrirse o recubrirse como indique su ficha técnica; los recubrimientos que deben conservar su color utilizan isocianatos alifáticos.
¿El poliuretano absorbe agua?
La espuma rígida de celda cerrada casi no absorbe agua, mientras que la espuma flexible de celda abierta la absorbe con facilidad. Para conocer la permeabilidad al vapor de agua, consulte la ficha técnica del producto.
¿Cuál es la diferencia entre poliuretano y poliurea?
El poliuretano se forma a partir de un isocianato y un poliol; la poliurea, a partir de un isocianato y una amina. La poliurea cura mucho más rápido y suele aplicarse con máquinas de proyección en caliente y a alta presión.
¿Es lo mismo la espuma de poliuretano que la gomaespuma?
«Gomaespuma» es el nombre habitual de la espuma flexible de poliuretano de celda abierta. La espuma rígida de poliuretano es un material aislante de celda cerrada. Ambas proceden de la misma química, pero son productos distintos.
¿El poliuretano aísla mejor que el poliestireno expandido (EPS)?
El poliuretano rígido tiene una conductividad térmica menor, por lo que ofrece el mismo aislamiento con una capa más delgada. La elección depende además del espesor, de los requisitos de fuego, de las condiciones de humedad y del presupuesto.
¿Se puede reciclar el poliuretano?
Sí, aunque es más difícil que con los termoplásticos y las tasas de reciclaje siguen siendo bajas. Los recortes de espuma flexible pueden triturarse y volver a aglomerarse en productos nuevos; también se emplean métodos químicos y la valorización energética controlada.
Fuentes
- ISOPA: ¿qué es el poliuretano? (en inglés)
- ISOPA: preguntas frecuentes sobre el poliuretano (en inglés)
- PU Europe: aislamiento de poliuretano (en inglés)
- EUROPUR: ficha de información del material, espuma flexible de poliuretano
- Ficha informativa de ISOPA: espuma flexible aglomerada (rebonded) (en inglés)
- Wikipedia: Poliuretano
- OSHA: peligros de los isocianatos (en inglés)
- Reglamento (UE) 2020/1149 de la Comisión (diisocianatos, anexo XVII de REACH)