Proceso de extrusión para poliuretano (PU)

Poliurethane (PU) extrusion process

En este artículo se pretende dar una mirada al uso y producción de poliuretano, el cual es de los polímeros más importantes en la industria y cuya extrusión representa un papel importante facilitando su procesamiento en la producción de una amplia gama de productos, por lo que se ha aumentado su uso. De esta manera este documento presenta las características principales de este material, los procedimientos utilizados en la industria para su manipulación y las variables principales que gobiernan el proceso de extrusión de poliuretano.

En este trabajo se desea mostrar como es procesado el polímero poliuretano; siendo este uno de los mejores polímeros que existen en la actualidad debido a sus propiedades físico-químicas tales como: abrasión, resistencia a la intemperie, resistencia a químicos, flexibilidad, moldeado además no es toxico para la salud ni para la piel[1]. Por otra parte el poliuretano cuenta con un amplio campo de aplicaciones disponibles en el mercado como lo son: automotores, recubrimientos, en la construcción, calzado, instrumentos mobiliarios, aislantes térmicos, pinturas y mezclas. Estas propiedades han hecho que este material sea producido a gran escala en el mundo pasando de 3.3 millones de toneladas en 1985 a 9.3 millones de toneladas en 2000[2]. La presentación más común de los productos de poliuretanoes en forma de espuma, esto permite que se tenga en sus moléculas poco entrecruzamiento lo que hace que en el proceso de extrusión inmediatamente después de la polimerización por condensación se tenga una viscosidad del polímero baja facilitando así el transporte del mismo.Los poliuretanos son producidos por una reacción de condensación donde reaccionan dos monómeros diferentes, uno de ellos es: isocianato el cual es muy reactivo lo que ha permitido que se produzcan una gran variedad de poliuretanos; el poliuretano de uso más común en nuestros hogares se denomina poliuretano urea cuya aplicación más generalizada es en los termoplásticos y fibras (TPU). La reacción de condensación posee una cinética tipo escalonada lo que permite que en los reactores de polimerización se pueda controlar fácilmente la temperatura y presión. La baja viscosidad del poliuretano permite que se tengan diferentes tipos de densidades de 

25 a 650 Kg/m [2] y por ende diferentes pesos moleculares de las unidades de monómeros [3]. Dependiendo de la aplicación que se desea dar al poliuretano se tiene diferentes formas de extrusión, un tipo de extrusión para material duro, para material espumoso y finalmente para material espumoso pero rígido, este ultimo se construye con un estándar dado por la ASTM de 2.4 m en forma de rollos los cuales son aplicados como aislante térmico en partes de automóviles. 

Los poliuretanos pueden producirse a partir de los siguientes monómeros: poli(metileno), poli(fenilisocianato) e isocianato o una mezcla de los mismos. Para criterios de diseño se tiene moléculas para produccion de poliuretano: polioles, poliureas, alofanatos, carbonamidas. En mezclas se utiliza: poliguanidinas, poli(pseudoureaeteres), poli(pseudotioureaeteres), poli(O-alkilpseudoureas) y politioureas. Por medio de los modelos matemáticos se señalara los principales tipos de extrusión y cual es el mejor para el procesamiento del Poliuretano. Al momento de la inyección se utiliza el extrusor. Se seleccionan los extrusores adecuados para el procesamiento del Poliuretano, se hace una descripción detallada del mismo y sus respectivos modelos matemáticos, reforzándolos con las ecuaciones para el transporte de fluidos no newtonianos, un análisis de: balance del momentum y la influencia de la velocidad del tornillo en la temperatura de procesamiento del Poliuretano.