Cos'è una spugna di poliuretano?

La spugna di poliuretano (spugna PUR e PU) è un polimero composto da unità organiche unite da legami carbammato (uretano). Sebbene la maggior parte dei poliuretani siano polimeri termoindurenti che non si sciolgono quando riscaldati, sono disponibili anche poliuretani termoplastici.

I polimeri poliuretanici sono tradizionalmente e più comunemente formati facendo reagire un di- o tri-poliisocianato con un poliolo. Sia gli isocianati che i polioli utilizzati per produrre i poliuretani contengono, in media, due o più gruppi funzionali per molecola.

I poliuretani vengono utilizzati nella produzione di sedili in schiuma ad alta resilienza, pannelli isolanti in schiuma rigida, guarnizioni e guarnizioni in schiuma microcellulare, ruote e pneumatici elastomerici durevoli (come montagne russe, scale mobili, carrelli della spesa, ascensori e ruote da skateboard), boccole di sospensione automobilistiche , composti per impregnazione elettrica, adesivi ad alte prestazioni, rivestimenti e sigillanti superficiali, fibre sintetiche (ad es. Spandex), sottofondo per tappeti, parti in plastica dura (ad es. per strumenti elettronici), preservativi e tubi.

Materie prime

Gli ingredienti principali per produrre un poliuretano sono di- e triisocianati e polioli. Altri materiali vengono aggiunti per facilitare la lavorazione del polimero o per modificare le proprietà del polimero.

Produzione

Le spugne poliuretaniche vengono prodotte miscelando due o più flussi liquidi. Il flusso di polioli contiene catalizzatori, tensioattivi, agenti espandenti e così via. I due componenti vengono definiti sistema poliuretanico o semplicemente sistema.

Nel Nord America l'isocianato viene comunemente chiamato "lato A" o semplicemente "iso". La miscela di polioli e altri additivi viene comunemente chiamata "lato B" o "poli". [citazione necessaria] Questa miscela potrebbe anche essere chiamata "resina" o "miscela di resine".

In Europa i significati di "lato A" e "lato B" sono invertiti. [citazione necessaria] Gli additivi per miscele di resine possono includere estensori di catena, reticolanti, tensioattivi, ritardanti di fiamma, agenti espandenti, pigmenti e riempitivi. Il poliuretano può essere prodotto in una varietà di densità e durezze variando l'isocianato, il poliolo o gli additivi.

Salute e sicurezza

Il polimero poliuretanico completamente reagito è chimicamente inerte. Negli Stati Uniti non sono stati stabiliti limiti di esposizione dall’OSHA (Occupational Safety and Health Administration) o dall’ACGIH (American Conference of Governmental Industrial Hygienists). Non è regolamentato dall'OSHA per la cancerogenicità.

Prova a fiamma libera. La schiuma poliuretanica superiore non trattata brucia vigorosamente. Fondo, con trattamento ignifugo.

Il polimero poliuretanico è un solido combustibile e può incendiarsi se esposto a una fiamma libera. La decomposizione causata dal fuoco può produrre quantità significative di monossido di carbonio e acido cianidrico, oltre a ossidi di azoto, isocianati e altri prodotti tossici. A causa dell'infiammabilità del materiale, deve essere trattato con ritardanti di fiamma (almeno nel caso dei mobili), quasi tutti considerati nocivi.

La California ha successivamente pubblicato il Bollettino tecnico 117 del 2013 che ha consentito alla maggior parte della schiuma di poliuretano di superare i test di infiammabilità senza l'uso di ritardanti di fiamma. Il Green Science Policy Institute afferma: "Sebbene il nuovo standard possa essere soddisfatto senza ritardanti di fiamma, NON ne vieta l'uso. I consumatori che desiderano ridurre l'esposizione domestica ai ritardanti di fiamma possono cercare l'etichetta TB117-2013 sui mobili e verificare con i rivenditori che i prodotti non contengono ritardanti di fiamma."

Le miscele di resine liquide e gli isocianati possono contenere componenti pericolosi o regolamentati. Gli isocianati sono noti sensibilizzanti della pelle e delle vie respiratorie. Inoltre, ammine, glicoli e fosfati presenti nelle schiume poliuretaniche spray presentano rischi.

L'esposizione a sostanze chimiche che possono essere emesse durante o dopo l'applicazione della schiuma spray poliuretanica (come gli isocianati) sono dannose per la salute umana e pertanto sono necessarie precauzioni speciali durante e dopo questo processo.

Negli Stati Uniti, ulteriori informazioni sulla salute e la sicurezza possono essere reperite tramite organizzazioni come la Polyurean Manufacturers Association (PMA) e il Center for the Polyureans Industry (CPI), nonché presso i produttori di sistemi poliuretanici e di materie prime. Le informazioni normative sono reperibili nel Titolo 21 (Alimenti e farmaci) e nel Titolo 40 (Protezione dell'ambiente) del Codice dei regolamenti federali.

In Europa, le informazioni sulla salute e la sicurezza sono disponibili presso ISOPA, l'Associazione europea dei produttori di diisocianati e polioli.

Produzione

I metodi di produzione dei prodotti finiti in spugna di poliuretano spaziano da piccole operazioni di colata manuale di pezzi a linee di produzione di grandi volumi e volumi elevati di bunstock e cartone. Indipendentemente dal prodotto finale, il principio di produzione è lo stesso: per dosare la miscela liquida di isocianato e resina in un rapporto stechiometrico specificato, mescolarli insieme fino a ottenere una miscela omogenea, erogare il liquido reagente in uno stampo o su una superficie , attendere che si indurisca, quindi sformare la parte finita.

Applicazioni

Articoli principali: Elenco delle applicazioni della spugna poliuretanica e vernice poliuretanica

Nel 2007, il consumo globale di materie prime poliuretaniche è stato superiore a 12 milioni di tonnellate, con un tasso di crescita medio annuo di circa il 5%.[51] Si prevede che i ricavi generati dal PUR sul mercato globale aumenteranno fino a circa 80 miliardi di dollari entro il 2020.

Effetti della luce visibile

Schiuma poliuretanica realizzata con un isocianato aromatico, esposto ai raggi UV. Ben evidente è lo scolorimento che si verifica nel tempo.

I poliuretani, soprattutto quelli realizzati utilizzando isocianati aromatici, contengono cromofori che interagiscono con la luce. Ciò è di particolare interesse nel settore dei rivestimenti poliuretanici, dove la stabilità alla luce è un fattore critico ed è la ragione principale per cui gli isocianati alifatici vengono utilizzati nella produzione di rivestimenti poliuretanici.

Quando la schiuma PU, prodotta utilizzando isocianati aromatici, viene esposta alla luce visibile, scolorisce, passando dal bianco sporco al giallo fino al marrone rossastro. È generalmente accettato che, a parte l'ingiallimento, la luce visibile ha scarsi effetti sulle proprietà della schiuma. Ciò è particolarmente vero se l'ingiallimento avviene sulle porzioni esterne di una schiuma di grandi dimensioni, poiché il deterioramento delle proprietà nella porzione esterna ha scarso effetto sulle proprietà complessive della schiuma stessa.

È stato riferito che l'esposizione alla luce visibile può influenzare la variabilità dei risultati di alcuni test sulle proprietà fisiche.

Le radiazioni UV ad alta energia promuovono reazioni chimiche nella schiuma, alcune delle quali sono dannose per la struttura della schiuma.

Biodegradazione

Due specie del fungo ecuadoriano Pestalotiopsis sono in grado di biodegradare il poliuretano in condizioni aerobiche e anaerobiche, come quelle che si trovano sul fondo delle discariche. È stato segnalato il degrado degli oggetti in poliuretano nei musei. I poliuretani di tipo poliestere sono più facilmente biodegradabili dai funghi rispetto a quelli di tipo polietere.

A cura di Santos Wang di Ningbo Master Clean Commodities Co.,Ltd.       

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