guia técnico de sistemas de poliuretano

GUIA TÉCNICO DE SISTEMAS DE POLIURETANO
POLYURETHANE
ÍNDICE
1.Introdução......................................................................................................5
2.Poliuretano.................................................................................................... 6
2.1. Reações Químicas...................................................................................................... 6
3.Sistema de Poliuretano............................................................................................ 6
3.1. Espumas Flexíveis Moldadas...................................................................................7
3.2. Espuma Semirrígida de Pele Integral..................................................................10
3.3. Espumas Rígidas.......................................................................................................... 12
4.Propriedades Toxicológicas e Procedimentos de Manuseio..........18
4.1. Polióis Formulados....................................................................................................18
4.2.Isocianatos....................................................................................................................19
4.3. Outros Componentes........................................................................................... 20
5.Glossário....................................................................................................... 21
6.Tabela de Conversão de Unidades................................................... 26
1. INTRODUÇÃO
A química dos poliuretanos teve seu início em 1849
quando Wurtz e Hofmann reportaram pela primeira
vez a reação entre um isocianato e um composto
hidroxílico.
Em 1937, a descoberta da reação de poliadição dos
diisocianatos com glicóis, feita pelo Dr. Otto Bayer e
colaboradores, lançou as sementes da indústria dos
poliuretanos.
A partir de 1950, a Du Pont e a Monsanto iniciaram a
produção comercial de diisocianatos. Em 1953, a Du
Pont anunciou a comercialização de um poliuretano
espumado baseado em pré-polímero.
Ainda no início dos anos 50, o desenvolvimento de
poliuretanos espumados (celulares) fez com que maior
ênfase fosse colocada na produção de diisocianatos
aromáticos (TDI e MDI).
Em 1952, foi anunciada a instalação da primeira fábrica
de espuma flexível na Alemanha. O sucesso comercial
de várias aplicações de poliuretanos na Alemanha
despertou um grande interesse nos Estados Unidos da
América.
Em 1957, Du Pont, Mobay e National Aniline produziam
diisocianatos nos Estados Unidos com uma capacidade
anual conjunta de aproximadamente 35.000 toneladas.
No entanto, o interesse pelo desenvolvimento de
produtos baseados na nova tecnologia ainda era
relativamente pequeno devido aos altos custos e
limitações técnicas.
Entre 1957 e 1958, as empresas Dow Chemical Company,
Union Carbide Corporation e Wyandotte Chemical
Company viabilizaram o desenvolvimento da indústria
de poliuretanos através da introdução dos polióis
poliéter. O uso destes novos produtos possibilitou a
fabricação de espumas com melhores propriedades,
e menor custo, do que aquelas feitas anteriormente
(baseadas em polióis poliéster).
Os novos isocianatos, introduzidos pela Monsanto e Du
Pont, também desempenharam um papel importante
no desenvolvimento das espumas de poliuretano.
Os sistemas a base de poliéster usavam a técnica “One
Shot” (uma etapa) onde o poliéster, diisocianato, água,
catalisadores e estabilizantes eram misturados em uma
só etapa ocorrendo, então, a reação de espumação.
Os primeiros sistemas a base de poliéter empregavam
o processo de pré-polímero, onde o poliéter e o
diisocianato reagiam, numa primeira etapa, para
formar o pré-polímero. Numa etapa posterior, este
era misturado com água, catalisadores e estabilizantes
para produzir as espumas. A maior parte das espumas
flexíveis feitas até 1960 usavam a técnica dos prépolímeros.
A técnica de espumação “One Shot” com polióis
poliéter, que dispensa o uso de pré-polímeros
formados pela reação prévia de isocianato e poliol, foi
introduzida, em 1959, viabilizando o desenvolvimento
de espumas flexíveis para aplicações de grande volume.
As formulações usadas com a técnica “One Shot” eram
baseadas em polióis poliéter, TDI 80/20, catalisadores
amínicos e organo-metálicos e silicones à base de
copolímero de polidimetilsiloxano - Glicol. Espumas
flexíveis de poliuretano são fabricadas, atualmente,
usando os mesmos compostos descritos acima.
Na metade dos anos 60 a Dow foi a pioneira na
introdução dos polióis poliéter contendo óxido de
etileno e óxido de propileno (heteropolímeros) que
permitiram uma melhoria no processo de fabricação
das espumas flexíveis de poliuretano.
No início da década de 70, a Union Carbide fez
a introdução pioneira dos polióis copoliméricos,
contendo estireno e acrilonitrila, que permitiram a
fabricação de espumas flexíveis de bloco e moldadas
com uma faixa ainda maior de propriedades físicas e
melhor processabilidade.
A partir dos meados da década de 80, a preocupação
crescente com o meio ambiente, particularmente a
reciclagem dos produtos a base de poliuretano, e a
destruição da camada de Ozônio, provocada pelos
clorofluorocarbonos, marcou o início de uma nova fase
de desenvolvimento de produtos e processos para os
vários segmentos da indústria de poliuretano.
O Poliuretano é um Polímero que apresenta uma ampla
faixa de produtos, aplicações e processos. Podendo
ser uma espuma, elastômero, tinta, verniz, adesivo e
selantes. Hoje é o Polímero mais versátil que existe
apresentado várias formas e características.
Aplicado nas indústrias automotiva, moveleira,
construção civil, eletroeletrônico, esporte, lazer
e outros. Propiciando principalmente conforto e
tecnologia.
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2. POLIURETANO
Poliuretano é um polímero termofixo obtido através da reação de polimerização entre um poliol e isocianto.
2.1. Reações Químicas
2.1.1.
Reação de Polimerização
A reação de polimerização, também conhecida como reação de gelificação, ocorre em duas etapas sendo que a
segunda etapa é favorecida pelas altas temperaturas desenvolvidas durante o processo de cura do polímero.
Reação Primária
POLIOL
+
ISOCIANATO =>
URETANA
+
ISOCIANATO =>
ALOFANATO
Reação Secundária
URETANA
2.1.2. Reação de Expansão
A reação de expansão, ou reação de sopro, também ocorre em duas etapas sendo que na etapa inicial é produzido
o dióxido de carbono que é o gás responsável pela expansão do polímero. Como na reação de polimerização, vista
acima, que a segunda etapa é favorecida pelas altas temperaturas desenvolvidas durante o processo de cura do polímero.
Reação Primária
ÁGUA +
ISOCIANATO =>
CO2
+
URÉIA DISUBSTITUÍDA =>
BIURETO
Reação Secundária
URÉIA DISUBSTITUÍDA
+
ISOCIANATO
3. SISTEMA DE POLIURETANO
Sistema é o desenvolvimento de dois componentes ( A + B = PU ) para obtenção de um poliuretano específico.
Componente A, é o resultado de uma formulação contendo geralmente polióis, glicóis, silicones, surfactantes,
catalisadores amínicos, catalisadores organometálicos, agentes de expansão químico, agente de expansão físico,
aditivos, pigmentos, corantes e retardantes de chama. Componente B, é o resultado de uma formulação contendo
isocianatos e pré-polímeros.
É nomeada Casa de Sistema as empresas ou indústrias especializadas no fornecimento e desenvolvimento de Sistemas
de Poliuretano.
Os desenvolvimentos de Sistemas de Poliuretano são realizados sempre em função das especificações do poliuretano a
ser obtido e processo de transformação.
6
3.1. Espumas Flexíveis Moldadas
Espumas flexíveis de poliuretano moldadas são produzidas pela injeção, em um molde previamente preparado, de uma
mistura reacional contendo um poliol formulado e um isocianato. O molde é fechado e a massa reagente expande e
polimeriza copiando perfeitamente as dimensões do molde.Estas espumas têm sido usadas na fabricação de diversos
tipos de artigos, tais como: assentos, encostos, tapetes e apóia-cabeça automotivos, assentos e encostos de móveis de
escritório, travesseiros, brinquedos, artigos moldados para fisioterapia, etc.
Os principais aspectos da tecnologia de espumas flexíveis moldadas são discutidos a seguir:
Tipos
Os diversos tipos de espumas flexíveis moldadas e suas principais características, são:
•
Espuma Moldada de Cura Quente
•
Espuma Moldada de Cura Frio “All TDI”
•
Espuma Moldada de Cura Frio “TM20”
•
Espuma Moldada de Cura Frio “TM 60”
•
Espuma Moldada de Cura Frio “All MDI” Espuma Moldada de Cura Quente
As principais características das espumas moldadas de cura quente são:
Poliol
Baixa – Média reatividade
Isocianato
TDI
Tipo de Molde
Metálico
Temperatura do Molde
40 – 45 °C
Tempo do Ciclo
25 – 30 min
Densidade
23 – 45 kg/m3
Propriedades Físicas
Muito boas
Espuma Moldada de Cura Frio “All TDI”
As principais características das espumas moldadas de cura frio “All TDI” são:
Poliol
Alta reatividade
Isocianato
TDI
Tipo de Molde
Metálico
Temperatura do Molde
55 – 65 °C
Tempo do Ciclo
10 – 15 min
Densidade
28 – 45 kg/m3
Propriedades Físicas
Excelentes
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Espuma Moldada de Cura Frio “TM20”
As principais características das espumas moldadas de cura frio “TM20“ são:
Poliol
Alta reatividade
Isocianato
TDI / MDI 80 / 20
Tipo de Molde
Metálico
Temperatura do Molde
50 – 60 °C
Tempo do Ciclo
10 – 15 min
Densidade
32 – 45 kg/m3
Propriedades Físicas
Excelentes
Espuma Moldada de Cura Frio “TM60”
As principais características das espumas moldadas de cura frio “ TM60 “ são:
Poliol
Alta reatividade
Isocianato
TDI / MDI 40 / 60
Tipo de Molde
Resina
Temperatura do Molde
35 – 45 °C
Tempo do Ciclo
10 – 15 min
Densidade
35 – 50 kg/m3
Propriedades Físicas
Boas
Espuma Moldada de Cura Frio “All MDI”
As principais características das espumas moldadas de cura frio “ All MDI “ são:
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Poliol
Alta reatividade
Isocianato
MDI
Tipo de Molde
Metálico
Temperatura do Molde
50 – 60 °C
Tempo do Ciclo
10 – 15 min
Densidade
40 – 60 kg/m3
Propriedades Físicas
Muito Boas
Produção
Independentemente do tipo de tecnologia a ser usado na produção de espumas moldadas os seguintes parâmetros
devem ser observados:
•
Controle de Temperatura dos Componentes
•
Precisão de Dosagem
•
Mistura Eficiente
•
Isenção de Contaminantes
Controle de Temperatura dos Componentes
A viscosidade, densidade e reatividade dos polióis e isocianatos variam com a temperatura. Deste modo é fundamental
controlar a temperatura dos componentes sendo que para obter bons resultados a temperatura deverá ser mantida
entre 22 e 26 °C.
Precisão de Dosagem
A obtenção de espumas moldadas de qualidade depende da dosagem dos componentes nas proporções requeridas
pela estequiometria da fórmula. As máquinas injetoras possuem bombas dosadoras que dispensam quantidades
precisas de material por unidade de tempo (vazão, normalmente expressa em gramas por segundo ou kilogramas
por hora). A calibração dos componentes a cada início de produção deve ser feita para garantir a obtenção de peças
moldadas de boa aparência e dentro dos parâmetros requeridos.
Mistura Eficiente
A mistura dos componentes é tão importante quanto a dosagem precisa para a obtenção de espumas moldadas
com boa aparência e propriedades físicas adequadas. Por este motivo, deve-se evitar a mistura manual no processo
produtivo.
Isenção de Contaminantes
Uma parcela significativa dos problemas encontrados na produção de espumas moldadas deve-se à presença de
contaminantes que desestabilizam o processo, resultando assim nos mais variados tipos de defeitos. Alguns dos
contaminantes mais frequentes são listados a seguir:
•
Partículas de sujeira no líquido reacional
•
Líquido gotejante caído no molde antes da injeção
•
Material residual de outras injeções
•
Resíduos ácidos ou básicos nos componentes
•
Remoção incompleta de detergentes ou solventes usados na limpeza
•
Graxas contendo silicone ou molibidênio
•
Óleo ou água nas linhas de ar comprimido
•
Água ou glicóis que vazam de trocadores de calor
•
Óleo hidráulico que vaza do cabeçote de mistura
•
Dioctilftalato
•
Graxas e lubrificantes de bombas ou válvulas
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Controle de Qualidade
Os dois parâmetros mais utilizados no controle da produção de espumas flexíveis moldadas são o peso
(consequentemente a densidade) e a dureza. Os testes físicos mais usados para determinar a performance das espumas
moldadas são:
•
Densidade
•
Tensão de Ruptura
•
Alongamento
•
Propagação do Rasgo
•
Deformação permanente a 50% e 75% de deflexão
•
Suporte de Carga a 25% e 65% de deflexão
•
Testes de Envelhecimento a Quente e com Umidade
•
Testes de Fadiga Estática e Dinâmica
•
Testes de Flamabilidade
3.2. Espumas Semirrígidas de Pele Integral
As espumas semirrígidas de pele integral são obtidas pela injeção de formulações adequadas em moldes metálicos.
Nesta tecnologia o gás usado para a expansão do polímero é obtido pela volatilização de solventes orgânicos ao invés
do dióxido de carbono gerado pela reação de água e diisocianato. O corte transversal de uma espuma de pele integral
mostra um núcleo celular que se torna mais denso e menos poroso próximo da pele. Esta pele se forma durante o
processo de moldagem e sua espessura varia entre 1 e 5 milímetros.
As espumas de pele integral são usadas principalmente na indústria automotiva para a fabricação de componentes,
tais como descansa-braço, volante, apóia-cabeça, maçanetas de cambio, spoilers e frisos laterais. São usadas ainda na
fabricação de assentos de bicicletas e motocicletas, bem como em itens de mobiliário de escritórios. De um modo
geral dá-se preferência para a fabricação de peças de pequeno porte uma vez que a dificuldade do processo produtivo
é diretamente proporcional ao tamanho das mesmas.
Produção
O processo de fabricação de espumas semirrígidas de pele integral é composto pelas seguintes etapas:
•
Limpeza do Molde
•
Colocação de Insertos
•
Aplicação de Agente Desmoldante
•
Condicionamento do Molde na Temperatura Desejada
•
Injeção de Sistema de Poliuretano
•
Ciclo de Cura
•
Desmoldagem
•
Acabamento
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Moldes
Os moldes devem ter estrutura capaz de resistir a pressões internas de até 20 psi (38 KPa). O alumínio é o material
preferido para a construção dos moldes que devem ter a linha de partição em área fora da superfície nobre da peça. O
uso de um pórtico de injeção com bom fechamento é recomendado.
Controle de Temperatura
O controle da temperatura do molde é essencial para a obtenção de peças com excelente acabamento. Temperaturas
muito baixas provocam o aparecimento de buracos na superfície da peça e temperaturas muito elevadas causam
porosidade excessiva na pele prejudicando o aspecto das peças. A faixa de temperatura ideal varia de acordo com o
tipo de sistema de poliuretano usado, mas de um modo geral fica entre 40 e 60 graus Celsius.
Máquinas de Injeção
Máquinas de alta ou baixa pressão podem ser usadas para a injeção de espumas de pele integral. O tamanho e desenho
do cabeçote de injeção devem ser escolhidos criteriosamente para evitar o encapsulamento de ar durante o processo
de mistura dos reagentes. Este ar encapsulado é uma das maiores fontes de problemas na pele das espumas integrais.A
vazão da máquina deve ser suficiente para permitir a injeção da peça em tempo inferior à metade do tempo de creme
do sistema de poliuretano usado e o tempo de injeção deve ser calculado para permitir a obtenção de peças com
compactação entre 20 e 100%. A porcentagem de compactação é calculada dividindo-se o peso da peça numa certa
compactação pelo peso da peça necessário para apenas completar o enchimento do molde.
Formação da Pele
A pele das espumas semirrígidas de pele integral é formada pela condensação do agente de expansão na proximidade
das paredes do molde. Temperaturas de molde mais altas favorecem a formação de peles mais finas enquanto que
peles mais espessas podem ser obtidas com temperaturas de molde mais baixas ou com um aumento do fator de
compactação da peça.
Desmoldagem
A alta reatividade dos Sistemas de Poliuretano usados na fabricação de espumas semirrígidas de pele integral
bem como a exotermia do processo permitem que as peças sejam desmoldadas após 2 a 5 minutos da injeção. É
conveniente puncionar a peça com uma agulha, principalmente nas áreas mais espessas para ajudar a liberação de gases
e evitar o encolhimento.
Acabamento
Após a cura, as rebarbas são tiradas das peças sendo feita, também, a remoção de eventuais resíduos do agente
desmoldante. Se as peças foram feitas com um sistema contendo pigmento, ou se um coating de transferência
foi utilizado, o processo está completo. Em alguns casos as peças são pintadas a seguir com o uso de coatings
elastoméricos de poliuretano.
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Propriedades Físicas
As propriedades físicas normalmente obtidas em espumas semirígidas de pele integral estão exemplificadas na tabela
abaixo:
Densidade, Kg/m3
Total
200 - 500
Núcleo
100 - 300
Pele
500 - 800
Propriedades Típicas da Espuma
Tensão de Ruptura, Kpa
200 - 400
Resistência ao Rasgo, N/m
500 - 1000
Alongamento, %
50 - 120
CLD,40%, N
100 - 500
Deformação Permanente 50%
4 - 10
Propriedades Típicas da Pele
Tensão de Ruptura, KPa
2000 - 5000
Resistência ao Rasgo, N/m
1000 – 5000
Alongamento, %
60 - 180
3.3. Espumas Rígidas
As espumas rígidas de poliuretano apresentam diversas vantagens quando comparadas com outros materiais, as quais
têm contribuído para o seu rápido crescimento:
Propriedades Físicas
Para uma dada espessura a espuma rígida de uretana é considerada como sendo o material isolante mais eficiente
de que se dispõe. A espuma de poliestireno, o melhor material que se segue, requer uma espessura 15% maior para
promover o mesmo isolamento.
Baixo Peso
A espuma rígida de poliuretano pode ser usada em estruturas tipo “sandwich”, resultando uma alta resistência estrutural
com um peso relativamente baixo.
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Moldabilidade
Uma mistura de poliuretano em expansão é capaz de
preencher formas e orifícios bastante complicados e
ainda reproduzir superfícies intricadas de moldes, em
aplicações decorativas.
Adesão
O poliuretano rígido propicia ainda a auto-adesão
durante a espumação quando aplicaoa aos materiais
mais comuns, tais como: metais, papel, madeira,
inúmeros plásticos e pedra.No caso de espumas
cortadas, os pedaços podem ser colados com os
adesivos corriqueiros.
Processamento em uma Única Etapa
A partir de componentes líquidos, a fabricação da
espuma processa-se em uma etapa. Cura posterior ou
outro tratamento da espuma não são necessários.
Aplicações
A variedade de aplicações nas quais a espuma
rígida de poliuretano é empregada tem aumentado
intensamente. A combinação da espuma rígida com
outros materiais, onde se tira partido das propriedades
particulares de cada material, está se tornando
importante.
A seguir se dá uma breve descrição de suas principais
aplicações:
Espuma em Bloco
em densidade, tamanho e formulação dos itens
produzidos. As únicas ferramentas empregadas são
um agitador, um molde, um recipiente para mistura e
uma balança. O comprimento e a largura do molde são
praticamente ilimitados, contudo a altura dos blocos não
pode exceder 80-90 cm (para uma densidade de
35 Kg/m³) de modo a impedir uma distribuição irregular
de densidade.
Os sistemas de espuma em bloco são caracterizados
por um tempo de creme longo (45-60 seg.), pois
é necessário tempo suficiente para uma mistura
adequada no recipiente e sua deposição no molde.A
deposição do material deve ser realizada antes que
a espuma comece a cremar. Após cada operação de
mistura o equipamento misturador precisa ser lavado
com um solvente.
Um bloco com altura de 80-90 cm só é possível para
densidades de até 50 Kg/m³. Espumas com densidades
maiores requerem um substancial decréscimo na altura,
pois senão podem ocorrer rachos e/ou amarelamento
(“scorching”), causados por um aquecimento elevado no
centro do bloco. Um bloco com 20-30 cm de altura é
obtido comumente para densidades de 80-200 Kg/m³.
Blocos Contínuos de Espuma Rígida
A produção contínua de blocos de espuma rígida
pode ser realizada quando são desejadas grandes
quantidades. Nestes casos a mistura de reação é
dispensada de um cabeçote transversalmente sobre
uma esteira, que está recoberta com papel e permite
uma fácil retirada da espuma. Durante a expansão,
as laterais são suportadas por esteiras verticais. No
fim da linha de espumação o bloco é cortado em
pedaços e estocado por um determinado período.
Posteriormente, a espuma pode ser cortada no
tamanho desejado.
A mais antiga aplicação das espumas rígidas de
uretana é na fabricação de blocos. Com o processo
descontínuo, todos os componentes são misturados
e colocados dentro de um molde normalmente feito
de madeira ou metal, onde a espumação ocorre.
Depois de algum tempo, dependendo do sistema e do
tamanho do molde a espuma é desmoldada como um
bloco. Então, após um tempo de cura adicional, que
pode levar vários dias, o bloco é cortado na forma de
painéis, placas ou outras formas, de modo a facilitar a
desmoldagem do bloco, um agente desmoldante como
cera ou mesmo papel é aplicado nos lados e no fundo
do molde
As vantagens deste método de produção são o baixo
investimento inicial e a grande flexibilidade na variação
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Processo “Spray”
Na técnica de “spray”, uma mistura de reação rápida é
aspergida diretamente sobre um substrato, na forma
de “spray”, onde a mistura expande. A superfície do
substrato precisa estar seca e livre de pó, sujeira e
óleo. A mistura de poliuretano aderirá muito bem
à superfície (que pode ser até mesmo vertical) e
resultará em uma capa fina de espuma. Aplicações
subsequentes podem ser realizadas. Este tipo de
aplicação é frequentemente usado para isolamento ao
ar livre (isolamento de tanques).
Equipamento especial para o “spray” é essencial para
estas aplicações. O sistema de poliuretano precisa
ter um tempo de creme muito curto (cerca de 4 - 5
seg.) para prevenir o escorrimento em superfícies
verticais. A aplicação pode vir a ser impossibilitada se a
superfície estiver a uma temperatura muito baixa.
A espessura das camadas aplicadas não deve exceder
três centímetros, de modo a minimizar o perigo de
fogo. Mais camadas podem ser aplicadas por cima
das anteriores, até que seja atingida a espessura préestabelecida.
Aplicação Local
Este tipo refere-se aos casos nos quais a mistura
é colocada diretamente na cavidade onde a
espumação deve ocorrer. A maior aplicação desta
técnica está na indústria de refrigeradores, onde as
propriedades especiais de isolamento de espuma
tornam possível diminuir a espessura da parede
do refrigerador, aumentando assim o espaço útil
interno em cerca de 30%, sem alterar as dimensões
externas. Além disso, uma boa adesão da espuma
às paredes do gabinete do refrigerador amplia sua
estabilidade dimensional e reforço a estrutura,
possibilitando o uso de paredes leves para o
refrigerador. A técnica de aplicação local permite
um completo preenchimento dos buracos, mas
as cavidades das paredes tem que resistir a uma
pressão de espuma de cerca de 0,5-1,0 Kg/cm² . O
gabinete da geladeira é colocado em um suporte
(“JIG”) e a mistura é introduzida em uma ou mais
etapas por dentro e por trás do corpo da geladeira.
Crescimento da espuma, cura e desmoldagem levam
sete minutos ou menos. Painéis podem ser feitos
da mesma maneira, mas o modo de aplicação pode
afetar a densidade ou as propriedades físicas da
espuma. Um painel injetado na horizontal produz
uma espuma de qualidade melhor: isto é devido ao
fato dos materiais não terem tanto percurso para
crescer quando comparado com a vertical.
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O suporte, necessariamente, requer uma temperatura
elevada para assegurar uma boa adesão e fluidez.
Além disso, é possível afetar a densidade com a
variação da temperatura dentro de certos limites.
Uma alta temperatura resultará em uma densidade
mais baixa, especialmente em secções finas. Em geral a
temperatura do suporte é mantida entre 40 a 60 °C.
Laminação Dupla (DBL)
Neste método de produção de painéis, os
componentes misturados são adicionados ou
espalhados entre as duas paredes móveis, que podem
ser flexíveis (papel) ou rígidas (madeira, metal).
Durante a reação de expansão o poliuretano adere
às paredes móveis. A pressão da espuma é suportada
pelas esteiras de cima e de baixo até que a espuma
endureça o bastante para ficar dimensionalmente
estável. As esteiras permitem que o processo ocorra
continuamente com uma velocidade entre
2 e 20m/min.
Este método de produção permite a produção
contínua e a obtenção de uma excelente estrutura do
painel devido à baixa pressão que prevalece durante
o processo. A espessura do painel pode ser variada
pela distância entre as esteiras e a formulação da
espuma. Com esta técnica uma espuma de espessuras
entre 2mm e 10 cm ou mais pode ser obtida. Após sair
das esteiras, a espuma pode ser cortada no tamanho
desejado. Um período de pós-cura é recomendado
Moldagem
Espumas rígidas de poliuretano têm penetrado cada vez
mais em novos mercados, um dos quais é o de moldados
de alta densidade. Com o aumento do custo de mão-deobra e devido à escassez de madeira de boa qualidade,
cada vez mais caras, novos métodos de produção são uma
necessidade.
A técnica de moldagem de espuma rígida de alta
densidade é parecida com aplicação local, mas a utilização
final é muito diferente. Força mecânica e uma superfície
perfeita requerem considerações especiais e são
extremamente importantes.
Para esta aplicação a indústria usa moldes de elastômeros,
que são baratos, fáceis e rápidos de fabricar. Os materiais
geralmente utilizados são borrachas de silicone e
elastômeros poliuretânicos. Um agente desmoldante que
precisa ser posteriormente removido da parte moldada é
necessário. Esta operação requer muito trabalho e assim
foram introduzidas películas separadoras.
As películas protetoras geralmente são constituídas de
lacas e podem ser usadas apenas em combinação com
moldes de borracha de silicone. Durante a espumação
a película que foi inicialmente borrifada sobre o molde,
transfere-se deste para a peça espumada. A película
protetora assegura uma cor uniforme da peça moldada
e não requer remoção posterior.
A densidade da espuma pode ser variada facilmente
entre 60 a 400 Kg/ m³, dependendo das propriedades
necessárias. Quando a resistência do poliuretano não
é adequada, podem ser inseridos pedaços de madeira
ou metal. O tempo de desmoldagem dependerá
da espessura da peça e do tipo de formulação, mas
encontra-se geralmente entre 5 e 15 minutos.
Normalmente, os moldes de elastômero apresentam
uma vida útil de 100-300 moldagens, dependendo da
complexidade do molde. Os moldes não devem ser
preenchidos excessivamente, visto que isto diminuirá o
seu tempo de vida. Os melhores resultados são obtidos
com 10-15% de compactação.
Espumas Estruturais
A característica básica desta espuma é a sua pele
com uma densidade de 1.200 Kg/m³, formando uma
peça integral com um miolo poroso. Em virtude
desta transição gradual de densidade, não aparecem
regiões fracas na estrutura. Ao contrário de materiais
convencionais do tipo sanduíche, a pele superficial
e o miolo são dos mesmos materiais e fabricados
simultaneamente.
produzir peças com moldes de epóxi ou silicone.
Os moldes metálicos apresentam a vantagem de
fornecer uma superfície melhor, visto que eles
apresentam uma condutividade térmica melhor e
uma superfície polida. Uma superfície perfeita do
molde é essencial porque a espuma apresenta um
elevado grau de reprodução. Qualquer defeito, por
menor que seja do molde, causará defeitos bem
visíveis na superfície do artigo moldado.
O tempo de desmoldagem depende da espessura da
peça e do tipo de formulação empregado, ficando
geralmente entre dois a dez minutos. Depois da
desmoldagem a peça pode ser acabada como se
fosse de madeira. Pintura baseada em lacas de
poliuretana de dois componentes (baseada em
isocianatos alifáticos), bastante estáveis e leves,
permitem a escolha de cores claras e escuras.
Comparado com a moldagem por injeção o
investimento inicial é baixo para máquinas e
moldes. Porém, o preço de uma formulação de
poliuretano é geralmente mais alto que da maioria
dos termoplásticos. Por isto a espuma estrutural
de uretana é um material mais atrativo para peças
grandes (mais de 500 Kg) e série com produções
médias e grandes (5.000 a 30.000 peças).
É possível ainda algum controle sobre as
propriedades físicas. Como na moldagem, os
reagentes químicos são despejados em um molde
fechado, mas, a sobrecarga agora é superior a 700%.
Por esta razão o molde precisa aguentar pressões de
3 a 7 Kg/cm² e a temperatura controlada em nível
adequado. A formação da pele é determinada pelo
equilíbrio termodinâmico do gás e da fase líquida
do agente de expansão. Obviamente a temperatura
do molde também é um fator que precisa ser
controlado.
O resultado final é um material termofixo
muito estável com um módulo de elasticidade
razoavelmente alto e com uma pele excelente.
Normalmente, a densidade total (incluindo a pele)
da espuma estrutural varia de 200-800 Kg/m³. Uma
densidade menor dará um material com uma pele
porosa que trará problemas futuros na pintura.
Os moldes podem ser feitos de metal (aço ou
alumínio), mas para séries muito pequenas é possível
15
Propriedades Físicas
Os dados tabelados abaixo representam as propriedades típicas de vários tipos de espuma rígidas. São mostradas
também as propriedades típicas de outros materiais que são comumente usados em aplicações similares de modo a
fornecer uma comparação de desempenho.
Espuma Rígida com Densidade de 35 Kg/m³:
Células Fechadas
> 90%
ASTM D1940
Permeabilidade a vapor d’água
perm.- 4,0 cm
ASTM C355
Absorção de Água
2% vol.
ASTM D2127
Envelhecimento à Umidade
5 – 10% alteração de volume
ASTM D2126
100% Umidade Ambiente, 70 °C
Temperatura de Trabalho:
Continuamente
110 – 120 °C
Períodos curtos
200 – 220 °C
Propriedades Mecânicas
As propriedades mecânicas mais importantes são resistência à compressão e flexão. A resistência à compressão é
medida com amostras quadradas ou circulares cujo tamanho dependerá do teste realizado.
A espuma é comprimida entre duas placas paralelas. A força P é medida a diferentes porcentagens de deformação
(máximo de 10%).
Resistência à compressão
=
P (10% def.)
=
Superfície de amostra
Kg/cm²
Para a determinação da resistência à flexão a amostra é cortada na forma de um retângulo. A peça é suportada em dois
pontos e uma carga é aplicada no centro até que a espuma quebre. A resistência à flexão é determinada por:
S
Onde:
L = distância entre os dois suportes
d = espessura da amostra
16
=
3PL
2 b d²
Kg/cm²
P = carga quando há a quebra
b = largura da amostra
Para uma comparação da espuma de poliuretana com outros materiais de isolamento veja a tabela a seguir:
Espuma Rígida de Uretana
30
2,0
3,0
Espuma Rígida de Uretana
60
5,0
10,0
Espuma Rígida de Uretana
90
9,0
18,0
Espuma Rígida de Uretana
600
170,0
400,0
Espuma de Poliestireno (expandido)
30
2,0
5,0
Espuma de Poliestireno (extrudado)
30
2,5
7,0
Cortiça
90
1,0
2,0
Fibra de vidro
90
0,2
5,5
Propriedades de Isolamento à Temperatura
Condutividade Térmica*
(K cal/ mh °C)
Espuma Rígida de Uretana (expandida com R- 11)
0,012 – 0,018
Espuma Rígida de Uretana (expandida com H2O)
0,016 – 1,022
Espuma de Poliestireno (expandido)
0,026 – 0,031
Espuma de Poliestireno (extrudado)
0,023 – 0,025
Fibra de Vidro
0,030 – 0,035
Cortiça
0,035 – 0,040
Espuma de Vidro
0,045 – 0,065
Gesso
0,060 – 0,075
* Quanto menor a condutividade térmica, melhor a propriedade de isolamento.
17
4. PROPRIEDADES TOXICOLÓGICAS E
PROCEDIMENTOS DE MANUSEIO
4.1. Polióis Formulados
Contato com os Olhos
Os poliol formulado, em geral, não oferece sério perigo aos olhos. Alguns tipos podem causar uma irritação leve e
passageira, mas muito provavelmente não devem causar ferimento na córnea. Óculos de segurança comuns oferecem
boa proteção durante o manuseio. Em caso dos olhos serem atingidos, lave-os imediatamente com água corrente por
um mínimo de 15 minutos. Se a irritação persistir após a lavagem, procurar cuidados médicos.
Contato com a Pele
A ocorrência de irritação da pele é pouco provável. Em caso de contato, lavar a pele em água corrente abundante
durante 15 minutos. Remover as roupas e sapatos atingidos pelo produto e lavá-los bem antes de reutilizá-los.
Ingestão
A ingestão de pequena quantidade de poliol não deve causar problema algum, pois o produto é pouco tóxico. Se
grande quantidade for ingerida, provocar o vômito e procurar assistência médica.
Perigo de Incêndio e Explosão
Os polióis da Univar têm baixa toxicidade e têm ponto de fulgor (em vaso fechado) na faixa de 148° - 260°, dependendo
do tipo em questão. Como são produtos orgânicos, os polióis queimam na presença do fogo, ou de calor e oxigênio
suficientes, produzindo dióxido de carbono e água. O incêndio poderá ser extinguido com neblina de água, dióxido de
carbono ou pó químico seco.
As pessoas que estiverem combatendo o incêndio deverão usar sistema de respiração autônoma (se possível), ou
evitar a inalação da fumaça gerada. Os polióis da Univar não têm limite de explosividade conhecido, mas como uma
substância orgânica, se aquecida pode se decompor e, se isto ocorrer em um ambiente fechado, pode gerar voláteis
suficientes para formar uma mistura explosiva.
Vazamento e Descarte
Pequenos vazamentos podem ser absorvidos com o uso de serragem ou outro material absorvente, e recolhidos em
sacos plásticos. Vazamentos maiores devem ser contidos para que não atinjam riachos, esgotos, etc., e recolhidos em
recipientes (balde, tambor) para posterior eliminação.
Para o descarte de poliol, deve-se considerar que, sendo o mesmo relativamente solúvel em água, seu despejo
em rios, riachos, lagos, etc., ou seu enterramento, pode contaminar mananciais de água. Assim, o poliol deverá ser
preferencialmente eliminado através da queima em incineradores de alta temperatura e baixa produção de fumos, e de
acordo com as legislações municipal, estadual e federal vigentes.
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4.2. Isocianatos Formulados
Contato com os Olhos
Exposição breve a vapores de isocianato pode causar lacrimejação e ardência ao passo que exposição prolongada pode
causar irritação dolorosa. O contato direto com isocianato líquido pode ser extremamente doloroso e causar irritação
severa ou dano permanente aos olhos caso não seja imediatamente removido.
Óculos de segurança com proteção da área ocular (monogoggle) devem ser usados. Em caso dos olhos serem atingidos,
lave-os imediatamente com água corrente por um mínimo de 15 minutos. Procurar cuidados médicos imediatamente.
Contato com a Pele
Contatos repetidos ou prolongados com isocianato podem causar vermelhidão, bolhas ou queimadura na pele. O
contato direto pode ainda causar sensibilização da pele e manifestações alérgicas. Aventais e luvas devem ser usados
sempre que houver a possibilidade de contato com isocianatos. Em caso de contato, lavar a pele em água corrente,
com o auxílio de um sabonete, durante 15 minutos. Remover as roupas e sapatos atingidos pelo produto e lavá-los bem
antes de reutilizá-los.
Ingestão
Embora improvável de acontecer a ingestão de isocianatos pode causar a irritação das mucosas da boca, esôfago
e estômago. Em caso de ingestão uma grande quantidade de água deve ser ingerida, solicitar pronto atendimento
médico.
Inalação
Inalação de vapores de isocianatos irritam as mucosas das vias respiratórias. Até mesmo breves exposições podem
causar irritação e dificuldades de respirar com acesso de tosse. Sensibilização ao isocianato pode ocorrer após breve
exposição ou após períodos prolongados que provocam sintomas parecidos com o ataque asmático.
A concentração atmosférica de isocianatos não deve exceder 0,02 ppm (partes por milhão). Máscaras apropriadas
devem ser usadas sempre que houver a possibilidade de exposição a concentrações de vapor de isocianato acima do
valor acima mencionado. Em caso de inalação procurar área com boa ventilação, remover qualquer roupa contaminada
e providenciar atendimento médico.
Perigo de Incêndio e Explosão
A maioria dos isocianatos têm ponto de fulgor elevado e não são normalmente considerados inflamáveis. Como são
produtos orgânicos, os polióis queimam na presença do fogo, ou de calor e oxigênio. O incêndio poderá ser extinguido
com dióxido de carbono ou pó químico seco.
As pessoas que estiverem combatendo o incêndio deverão usar sistema de respiração autônoma ou evitar a inalação
da fumaça gerada.
Vazamento e Descarte
Pequenos vazamentos podem ser absorvidos com o uso de material neutralizador que deve ser aplicado sobre as áreas
afetadas e recolhido após duas horas com envase em embalagem apropriada para descarte posterior de acordo com as
legislações municipal, estadual e federal vigentes.
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Neutralizador de Isocianato
Componente
Kilogramas
Serragem
10
Terra de Fuller
17
Água
5,8
Etanol
8,5
Trietanolamina
1,8
Hidróxido de Amônia
1,8
4.3. Outros Componentes
Os silicones devem se tratados de modo similar aos polióis ao passo que as aminas devem ser tratadas de modo similar
aos isocianatos. O cloreto de metileno, agente físico de expansão utilizado regularmente na produção de espumas
flexíveis, apresenta baixa toxicidade, mas podem causar efeito anestésico ou inconsciência. Para qualquer outro aditivo
recomenda-se obter informação mais detalhada do fabricante.
20
5. Glossário
Os termos mais comumente usados pelos profissionais
da indústria de poliuretano estão listados neste glossário.
Algumas palavras têm fundamento científico enquanto
outras têm origem mais popular. Alguns conceitos químicos
básicos são, também, descritos.
Aditivo
Um produto usado para modificar as propriedades ou o
processamento da espuma, mas que não é essencial para
a sua produção. Exemplos típicos são os plastificantes,
corantes, antioxidantes, aromatizantes, cargas, etc.
Agente de Expansão Físico
Um líquido de baixo ponto de ebulição usado nas
formulações de espuma para gerar gás além do dióxido
de carbono gerado pela reação da água com o isocianato.
Também conhecido como agente auxiliar de expansão.
Usado junto com a água para abaixar a densidade da
espuma, em densidades inferiores a 20 kg/m3 ou em
substituição a uma parte da quantidade total de água da
formulação para produzir espumas macias. Exemplo: cloreto
de metileno, dióxido de carbono.
Agente de Expansão Químico
Produto que, a partir de uma reação química, gera um gás
que é, então, usado para expandir a espuma. Exemplo: água.
Agente Desmoldante
Produto, na forma de dispersão, solução ou emulsão,
aplicado na superfície do molde para evitar que a espuma
grude no mesmo na hora da desmoldagem.
Agitadores
Peças com diferentes formatos e tamanhos usadas para
misturar e recircular os componentes líquidos dentro dos
tanques.
Alofanato
Composto formado pela reação de um grupo uretana com
isocianato em temperaturas elevadas.
Amina Terciária
Amina caracterizada por apresentar átomo de Nitrogênio
ligado a três radicais orgânicos. Classe de compostos
amplamente utilizada na catalisação de espumas de
poliuretano.
Antioxidantes
Produtos adicionados aos polióis ou formulações para
aumentar a resistência às reações de oxidação.
Aromático
Termo usado para descrever composto cujas moléculas
possuem pelo menos um anel benzênico. Diisocianato
de tolueno (TDI) e difenil metano diisocianato (MDI), os
principais isocianatos para a fabricação de espumas, são
compostos aromáticos.
Aromatizante
Produto com odor agradável usado em uma formulação
para mascarar o odor desagradável de algum componente.
Balanço Catalítico
A proporção entre o catalisador de expansão (amínico) e o
catalisador de polimerização (organometálico).
Batelada
Pré-mistura contendo poliol com todos os demais
componentes (exceto o isocianato) nas proporções de uma
dada fórmula.
Biureto
Composto formado pela reação de um grupo isocianato
com um grupo uréia.
Bloco
Espuma produzida em caixote pelo processo descontínuo ou
segmento cortado a partir de bloco produzido em máquina
contínua de espumação.
Bloco Contínuo
Bloco de espuma produzido em máquina de espumação
contínua.
Cabeçote de Mistura
Dispositivo que mistura dois ou mais componentes de uma
formulação antes da derrama dos mesmos em um molde.
No caso de espumas flexíveis feitas em caixote este
dispositivo é conhecido como caçamba ou batedor.
Caixote
Termo usado para descrever um equipamento descontínuo
para a produção de blocos de espuma composto por
caçamba de fundo falso, misturador com velocidade e
tempo de agitação variáveis e caixa de espumação.
Carga
Substância adicionada a uma formulação para alterar a
densidade ou as propriedades da espuma. As cargas mais
usadas em espumas incluem o carbonato de cálcio e o
sulfato de bário.
Catalisador
Substância que apresenta a propriedade de alterar a
velocidade de uma reação química. Os catalisadores mais
usados em espumas de poliuretano são as aminas terciárias
e os catalisadores organometálicos contendo estanho.
Células
Cavidades individuais na estrutura da espuma formadas
pela nucleação e crescimento de bolhas dentro de um meio
líquido reativo
Células Fechadas
Células que apresentam membranas intactas que não
permitem o fluxo de ar entre células vizinhas. Um alto teor
de células fechadas prejudica a performance das espumas
flexíveis de bloco.
21
Células Finas
Termo usado para descrever espumas com cerca de 70 - 80
células por polegada linear. Células grandes e irregulares
(“grossas”) que são formadas por mistura ineficiente. Espumas
com estrutura celular grossa (20 a 30 células por polegada
linear) são usadas na fabricação de esponjas de limpeza
Células Irregulares
Células com tamanhos diferentes, não uniformes, presentes
na estrutura celular de uma espuma. Aparecem por excesso
de ar na mistura ou por mistura não homogênea. Espumas de
alta resiliência apresentam estrutura com células irregulares
Clorofluorocarbonos
Compostos formados por Carbono, Flúor, Cloro e
Hidrogênio usados, no passado, como agentes físicos
de expansão na produção de espumas de poliuretano.
Composto Orgânico
Substância química contendo átomos de carbono. As
substância binárias simples como monóxido ou dióxido de
carbono, cianetos e carbonatos metálicos não se enquadram
nesta categoria.
Corte por compressão variável
Processo para o corte de uma lâmina de espuma submetida
a uma força de compressão variável de modo que resultem
duas lâminas que se encaixam perfeitamente contendo
padrões alternados de saliências e depressões. As vantagens
deste processo são a obtenção de espumas mais macias e
resilientes bem como o fato de que as duas lâminas possuem
uma espessura próxima à espessura da lâmina original.
Crescimento Livre
A expansão de uma espuma em um recipiente sem tampa.
A menor densidade possível de uma formulação é obtida
nestas condições.
Descoloração
O amarelecimento gradual de uma espuma causado por uma
reação fotoquímica. Ocorre mais rapidamente na luz solar do
que na artificial. É um fenômeno superficial e não acarreta
perda das propriedades físicas da espuma.
Diisocianato
Composto contendo dois grupos isocianato (NCO) por
molécula.
Durabilidade
Este termo, quando aplicado a espumas flexíveis, se refere
à capacidade de uma espuma reter o suporte de carga e
espessura durante sua vida útil. Existem vários testes de
laboratório que são usados para prever a durabilidade das
espumas que, no entanto, podem não apresentar boa
correlação com a realidade. Estes testes são frequentemente
utilizados para comparar a performance relativa de várias
espumas.
22
Efeito de Massa
Efeito da quantidade total de produtos na reatividade,
tempo de cura e exotermia da espuma. A relação entre a
superfície e o volume do molde ou caixa onde a espuma
é produzida também afetam o processo de espumação.
Equivalente Amínico
Valor analítico usado para expressar a reatividade de
compostos contendo grupos isocianato. O valor é
inversamente proporcional à reatividade do produto. Por
exemplo, o equivalente amínico do TDI é 87 ao passo que
o equivalente amínico do MDI polimérico, menos reativo, é
maior do que 130.
Espuma
Material celular, de baixo peso, resultante da introdução
de bolhas de um gás em uma massa polimerizante.
Espuma Aglomerada
Espuma resultante do processo de unir pequenos flocos de
espuma com o auxílio de adesivo e pressão.
Espuma de Bloco Contínuo
Espuma flexível de bloco fabricada em um máquina contínua
de espumação. Estas espumas apresentam propriedades
físicas superiores, e mais uniformes, quando comparadas às
espumas flexíveis de caixote.
Espuma de Caixote
Espuma flexível de bloco fabricada por processo
descontínuo com o auxílio de um caixote.
As dimensões dos caixotes mais usados são 3, 5 e 10 m3.
Espuma de Copo
Espuma feita manualmente, em copo, com 100 - 300
gramas de reagentes e usando um misturador elétrico ou
pneumático.
Estas espumas são feitas para determinar a reatividade da
formulação, controlar a qualidade das matérias-primas ou no
estágio inicial de desenvolvimento de novas formulações
Espuma de Poliuretano
Plástico celular termofixo formado pela reação de
compostos contendo hidrogênio ativo (poliol) com agente
de expansão (água) e isocianato (TDI, MDI). Podem ser
classificadas em flexíveis, semi-flexíveis, semirígidas e rígidas
Estabilizadores
Aditivos que ajudam a manutenção ou melhoria das
propriedades das espumas tais como: antioxidantes,
absorvedores de ultravioleta, etc.
Exotermia
O calor liberado durante as reações que ocorrem no
processo de espumação. A exotermia das reações é
diretamente proporcional à reatividade dos componentes,
bem como ao nível de água da formulação.
Estequiometria
Hidroxila Secundária
A relação entre os equivalentes reativos de uma
formulação.
Hidroxilas obtidas na fabricação de polióis com óxido de
propileno.
São menos reativas do que as hidroxilas primárias.
Fator de Conforto
A relação entre o valor de IFD a 65% de deflexão e o valor
de IFD a 25% de deflexão. Quanto maior o módulo maior
o conforto da espuma. Espumas flexíveis apresentam
valores de módulo entre 1.8 e 2.4. Espumas de alta resiliência
apresentam, geralmente, valores de módulo acima de 2.6.
Flamabilidade
Queima relativa de um material em condições especificadas.
A denominação pode variar de acordo com o método
utilizado.
Floculador
Equipamento usado para picar retalhos ou sobras de espuma
para utilização posterior (flocos, espuma aglomerada, etc.).
Fluidez
A capacidade de uma formulação de preencher uma cavidade
definida (molde) com a densidade mais baixa possível.
Fluorocarbono
A família de hidrocarbonetos fluorados que é usada como
agente de expansão físico na produção de espumas.
Formulação
Os produtos, expressos em partes por cem partes de poliol,
usados para a fabricação de uma espuma.
Friável
Espuma que esfarela quando submetida a atrito.
Funcionalidade
O número de grupos reativos por molécula. Exemplos:
A funcionalidade da glicerina é 3 (3 grupos OH ).
Gradiente de Densidade
É a variação de densidade que ocorre em um bloco de
espuma devido a problemas físicos inerentes ao processo. A
densidade média de um bloco é obtida de uma amostra do
centro geométrico do mesmo. Amostras do fundo do bloco
apresentam densidades maiores e amostras do topo do
bloco densidades menores.
Grupo Hidroxílico
O radical formado pela combinação dos átomos de
Hidrogênio e Oxigênio (OH) que forma o grupo reativo das
moléculas dos polióis.
Hidroxila Primária
Hidroxilas obtidas pelo acabamento de polióis com óxido
de etileno. São mais reativas do que as hidroxilas secundárias
(obtidas em polióis feitos apenas com óxido de propileno).
Índice de Isocianato
A medida do balanço estequiométrico entre o número de
equivalentes de isocianato usado para reagir com o número
de equivalentes dos compostos reativos da fórmula (poliol,
água, reticulantes, etc.).
Índice de isocianato 100 indica que existe isocianato
suficiente para reagir com todos os compostos contendo
hidrogênio ativo. Normalmente um certo excesso de
isocianato (102 - 115) é usado para melhorar as propriedades
das espumas.
Injeção de Ar
A prática de injetar pequenas quantidades de ar comprimido
no cabeçote de mistura com o objetivo de diminuir o
tamanho das células da espuma.
Isocianato
Grupo químico contendo átomos de Carbono, Nitrogênio
e Oxigênio unidos por duplas ligações (N=C=O); um
composto orgânico contendo um ou mais grupos
isocianato.
Isocianurato
Composto trímero cíclico formado pela reação entre
grupos isocianato em índices de isocianato superior a 100
e na presença de certos catalisadores que favorecem a
trimerização.
Estes grupos conferem características especiais às espumas
rígidas.
Isômero
Uma de duas ou mais estruturas moleculares que contém
o mesmo número e tipo de átomos porém arranjados de
uma forma diferente na molécula (fórmulas estruturais
diferentes).
O TDI, por exemplo, é fornecido com duas relações
diferentes de isômeros, 80 / 20 ou 65 / 35, que apresentam
comportamentos distintos na fabricação de espumas.
Laminação a Chama
Processo de união de espuma flexível com tecido pela
fusão da superfície da espuma por chama e prensagem
posterior.
Linha de Creme
O ponto da esteira de uma máquina contínua de
espumação onde a mistura reagente se torna esbranquiçada
e começa a expandir.
Quando o processo de espumação está estabilizado a linha
de creme permanece a uma distância fixa do cabeçote de
mistura.
23
Linhas de Fluxo
Peso Molecular
Veios que se propagam para o topo do bloco de espuma
flexível geralmente causados por derrama de material do
cabeçote em cima de espuma em fase de expansão.
pH
A soma dos pesos atômicos de todos os átomos de uma molécula.
Linhas de Mistura
A medida da acidez ou basicidade aparente de uma
substância. Três padrões são normalmente usados na
indústria de poliuretano:
Linhas de União
1 - Mistura de água/metanol (relação 1:10 em peso).
2 - Mistura isopropanol/água (relação 10:6 em volume)
3 - 5% em peso de poliol em água
Linhas visíveis em espumas com problema de mistura que se
espalham da base para o topo do bloco.
Linhas que aparecem na espuma mostrando onde dois
fluxos do material se encontraram no estágio final do
preenchimento de um molde.
Membrana Celular
A fina película que forma a parede das células fechadas das
espumas.
Molde
Qualquer recipiente onde a mistura reativa de poliuretano
é derramada para formar um artigo com as formas deste
recipiente.
Nucleação
O processo de geração de bolhas minúsculas dentro de um
líquido. Recurso usado em espumas flexíveis para ajustar o
tamanho das células. Pode-se abaixar, significativamente, o
peso específico do poliol com o uso da nucleação.
Núcleo
A porção interna de uma espuma livre de toda e qualquer
pele.
Número de Hidroxila
Número que expressa a quantidade de grupos hidroxila
disponíveis para a reação com isocianato. Usado no cálculo
estequiométrico da reação. É calculado como o número de
miligramas de hidróxido de potássio equivalentes ao conteúdo
de hidroxilas de um grama do poliol.
Pele
Superfície externa da espuma, de densidade mais alta, que
se forma pelo resfriamento mais rápido do que o núcleo. No
caso de espumas moldadas a pele faz parte do acabamento
final do artigo. No caso de espumas flexíveis de bloco, a
pele, também conhecida como casca, deve ser removida.
Perda Gasosa
A perda de massa durante o processo de espumação calculada
pela subtração do peso final da espuma do peso total de
produtos usado. Esta perda é proveniente da formação de CO2
na reação do isocianato com a água bem como da vaporização
de agentes físicos de expansão.
Peso Equivalente
O peso molecular de um produto dividido pelo número de
grupos reativos da molécula.
24
Plástico
Material polimérico sintético.
Plástico Celular
Material plástico contendo inúmeras células no seu interior.
Plastificantes
Substâncias usadas para aumentar a flexibilidade da estrutura
da espuma.
Poliéster
Material polimérico contendo grupos éster (-COO-) na
cadeia principal ou em ramificações. Os poliésteres são mais
susceptíveis à hidrólise do que os poliéteres.
Poliéter
Material polimérico contendo grupos éter (-C-O-C-) na
cadeia principal ou em ramificações.
Poliisocianato
Substância contendo mais do que três grupos isocianato
ligados na molécula.
Poliisocianurato
Substância contendo vários grupos poliisocianurato (trímeros
cíclicos do isocianato) ligados na molécula.
Polímero
Substância orgânica, natural ou sintética, composta de
unidades químicas que se repetem para formar moléculas
maiores.
Poliol
Molécula que apresenta vários grupos hidroxila (OH) nas
extremidades de cadeias ligadas por grupos éter (poliol
poliéter) ou ligadas por grupos éster ( poliol poliéster). Os
polióis podem ainda ser modificados com polímeros de
estireno / acrilonitrila (polióis copoliméricos), com uréia
(polióis PHD) ou com poliuretano ( polióis PIPA).
Poliol Capeado
Poliol cujos grupos terminais diferem dos grupos intermediários
que constituem a sua estrutura.Por exemplo, um poliol “iniciado”
com glicerina, “extendido” com óxido de propileno (PO) e
“capeado” com óxido de etileno (EO).
Poliol Copolimérico
Uma suspensão de um copolímero de estireno / acrilonitrila,
em um poliol poliéter, com conteúdo variável de sólidos (5
a 45%). Normalmente usado junto com polióis poliéteres
convencionais para aumentar o suporte de carga da espuma
bem como para melhorar a sua processabilidade. Também
conhecido como poliol polimérico ou poliol “grafitizado”.
Poliuretanos
Compostos contendo vários grupos uretano (NHCOO) ao
longo de um polímero contendo ligações éter ou éster.
Ponto de Fulgor
A temperatura onde um líquido forma vapor suficiente para
criar uma mistura inflamável perto da superfície do mesmo.
Porcentagem de Hidroxila
A porcentagem em peso dos grupos OH no peso total do poliol.
Pós-Cura
Histórico de tempo e temperatura de uma espuma após se
removida do molde. Termo usado também para definir o
tempo necessário para que a espuma atinja o máximo de
suas propriedades físicas. Em geral este tempo fica entre 1 e 2
dias para a maioria das espumas de poliuretano.
“Scorch” Coloração marrom no centro do bloco causada por excesso
de exotermia durante o processo de fabricação da espuma.
Pode ocorrer em espumas contendo alto nível de água, alto
índice de isocianato ou contaminadas com certos metais.
Tempo de Creme
O tempo decorrido entre a mistura dos componentes da
formulação e o início do crescimento da espuma. Neste
ponto a mistura reagente muda de cor, tornando-se
esbranquiçada, em função da saturação do líquido pelo
gás que é gerado na reação do isocianato com a água. O
tempo de creme é uma característica importante de uma
formulação e é influenciado por uma série de fatores tais
como: nível de catalisador, temperatura dos componentes,
processo de espumação (alta ou baixa pressão), etc.
Tempo de Crescimento
O tempo decorrido entre a mistura final dos componentes
até o pico de crescimento da espuma.
Tempo de Cura
Pré-Cura
O tempo necessário para que a espuma atinja as suas
propriedades físicas finais, como resultado do término
de todas as reações químicas que ocorrem no processo
de fabricação da espuma. Na temperatura ambiente,
este tempo varia entre 24 e 72 horas para a maioria das
formulações de espumas de poliuretano.
Pré-Polímero
Tempo de Desmoldagem
Histórico de tempo e temperatura de uma espuma durante a
residência no molde.
Produto formado pela reação de poliol com isocianato que,
normalmente, contém isocianato livre para reação posterior
com poliol e aditivos para formar o produto final.
Processabilidade
O grau de facilidade com o qual um produto pode ser
fabricado levando em consideração as variações que
normalmente ocorrem nas matérias-primas, equipamentos e
operadores.
Reação de Expansão
Reação química da água com isocianato que resulta na
formação de dióxido de carbono - CO2 - que propicia
a expansão do polímero. Poliuretanos não celulares são
baseados em formulações isentas de água para evitar a
geração de gás e, consequentemente, a formação de células.
Reação de Gelificação
Uma das reações que ocorrem durante a formação de uma
espuma. A reação entre polióis, reticulantes e isocianatos
que formam grandes moléculas, aumentando a viscosidade
do meio e, eventualmente, formando macro-moléculas de
altíssimo peso molecular. Também conhecida como reação
de polimerização.
Reatividade
Termo amplamente usado para descrever os resultados empíricos ou analíticos de medidas ou observações da velocidade das
reações que ocorrem durante a formação de uma espuma.
O tempo decorrido entre a injeção dos componentes
reativos dentro de um molde e a abertura do mesmo para a
remoção da peça moldada sem que ocorra rasgamento ou
alteração de sua forma original.
Tempo de Gel
O tempo decorrido desde a mistura dos componentes
na câmera de mistura (ou no cabeçote de injeção) até o
ponto onde o polímero já está formado. Normalmente é
determinado pela introdução de um palito de madeira no
bloco até que se perceba a formação de fios.
Tempo de Pega Livre
O tempo decorrido desde o início da reação e o ponto
onde a superfície da espuma pode ser tocada sem provocar
adesão. Espumas semirígidas e espumas rígidas apresentam
tempos de pega livre menores do que espumas flexíveis de
bloco ou moldadas.
Toque
Descrição subjetiva do tato de uma espuma. Espumas com
bom toque têm tato aveludado e, espumas com toque ruim,
têm um tato áspero.
Uretano
O produto da reação de um isocianato com um composto
contendo hidroxila.
25
6. Tabela de Conversão de Unidades
Propriedade Física
Para Converter
Em
Multiplique por
cm
in
0,3937
ft
m
0,3048
in
cm
2,54
m
ft
3,2808
m
in
39,37
gl
l
3,785
l
m3
0,001
M3
l
1.000
M
ft
Comprimento
Volume
3
35,3144
3
Ton/m
lb / ft
62,428
kg
lb
2,2046
lb
g
453,59
g/cm3
lb / in3
0,03613
g/cm3
lb / ft3
62,43
g/cm
3
kg / m
1.000
g/l
3
lb / ft
0,0624
3
3
Peso
Densidade
3
3
kg / m
16,018
kg / m
3
lb / ft
0,0624
lbs/50 in
N/0,0323cm2
4,448
lbs/50 in
0,225
lbs/in2 (psi)
kN/m2(kPa)
6,895
kN/m (kPa)
lbs/in2 (psi)
0,145
Kg/cm
2
kN/m
98,07
Kg/cm
2
lbs/in
14,223
lbs/in (pli)
N/cm
1,75
N/cm
lbs/in (pli)
0,571
KN/m
N/cm
10
Kg/cm
N/cm
9,798
Kg/cm
lbs/in
5,599
lb / ft
3
3
Dureza
N/0,0323cm
2
Tensão de Ruptura
2
2
2
Rasgamento
As informações sobre os produtos, e suas respectivas aplicações, foram coletadas de várias fontes e devem servir como
ponto de partida para a escolha de um determinado produto. Informações mais detalhadas, ou específicas, deverão ser
obtidas junto aos nossos assessores ou dep. comercial.
26
POLYURETHANE
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