Poliuretano

Esquema de síntese de um poliuretano

O esqueleto do poliuretano é formato por carbamatos

Exemplo típico de reação de formação de poliuretano

Poliuretano (denominado pela sigla PU) é um polímeroque compreende uma cadeia de unidades orgânicas uni-das por ligações uretânicas. É amplamente usado emespumas rígidas e flexíveis, em elastômeros duráveise em adesivos de alto desempenho, em selantes, emfibras, vedações, gaxetas, preservativos, carpetes, peçasde plástico rígido e tintas.Poliuretanos tem este nome porque são formados por uni-dades de uretano, ou carbamato[1].

1 História

A criação dos poliuretanos é atribuída ao químico indus-trial alemão Otto Bayer (1902–1982), que descobriu a re-ação de poliadição de isocianatos e polióis[2]. O produtofoi inicialmente desenvolvido como um substituto da bor-racha, no início da Segunda Guerra Mundial[2].

2 Produção

Máquina de alta pressão para produção de PU

Aprincipal reação de produção de poliuretanos tem comoreagentes um diisocianato, disponível nas formas alifáti-cas ou aromáticas, e um diol (como o etileno glicol, 1,4butanodiol, dietileno glicol, glicerol)[1] ou um poliol po-liéster, na presença de catalisador e de materiais para ocontrole da estrutura das células (surfactantes), no casode espumas e tintas. Quando, na reação de polimeriza-ção, o diol é substituído por uma diamina, obtém-se umapoliureia, porque a unidade básica torna-se uma ureia enão um carbamato[1].O poliuretano pode ter uma variedade de densidades e dedurezas, que mudam de acordo com o tipo de monômerousado e de acordo com a adição ou não de substânciasmodificadoras de propriedades. Os aditivos também po-dem melhorar a resistência à combustão, a estabilidadequímica, entre outras propriedades.Embora as propriedades do poliuretano possam ser de-terminadas principalmente pela escolha do poliol, odiisocianato também exerce alguma influência. A taxa decura é influenciada pela reatividade do grupo funcional, ea funcionalidade, pelo número de grupos isocianato. As

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2 2 PRODUÇÃO

Máquina de misturadora de baixa pressão

Matrizes de extrusão.

propriedades mecânicas são influenciadas pela funciona-lidade e pela forma da molécula. A escolha do diisoci-anato também afeta a estabilidade do poliuretano à ex-posição a luz. Os poliuretanos feitos com diisocianatosaromáticos amarelam-se à exposição a luz, enquanto queaqueles feitos com diisocianatos alifáticos são estáveis.Surgem poliuretanos mais macios, elásticos e flexíveisquando segmentos de polietilenoglicol difuncionais line-ares, normalmente chamados de polióis poliéter, são usa-dos nas ligações uretânicas. Esta estratégia é usada parase fazer fibras elastoméricas similares ao spandex (comer-cializado pela DuPont com o nome Lycra[1] e peças deborracha macia, assim como espuma de borracha.Produtos mais rígidos surgem com o uso de polióis po-

lifuncionais, já que estes criam uma estrutura tridimen-sional emaranhada. Pode-se obter uma espuma aindamais rígida com o uso de catalisadores de trimerização,que criam estruturas cíclicas no interior da matriz da es-puma. São designadas de espumas de poliisocianurato, esão desejáveis nos produtos de espuma rígida usados naconstrução civil.A espuma de poliuretano (inclusive a espuma de borra-cha) é geralmente feita com a adição de pequenas quan-tidades de materiais voláteis, chamados de agentes de so-pro, à mistura reacional. Tais materiais podem ser subs-tâncias químicas voláteis e simples, como a acetona ou ocloreto de metileno, ou fluorocarbonetos mais sofistica-dos, que conferem características importantes de desem-penho, primariamente a isolação térmica.Outra rota comum de se produzir espumas é pela adi-ção de água a um dos líquidos precursores do poliu-retano antes que sejam misturados. A água então re-age com uma porção do isocianato, dando dióxido decarbono, formando bolhas relativamente uniformes que,com o endurecimento do polímero, formam uma espumasólida. A presença de água significa que uma pequenaparcela das reações resultam em ligações ureia do tipo−NC(= O)N− , em lugar das ligações uretânicas, deforma que o material resultante deveria ser tecnicamentechamado de poli(uretano-co-ureia).

Efeito de ação rápida conhecido como memory foam

O controle cuidadoso de propriedades viscoelásticas -pela modificação do catalisador ou dos polióis utilizados,por exemplo - podem levar à formação da chamada me-mory foam, uma espuma que é muito mais macia à tem-peratura da pele humana do que à temperatura ambiente.Quanto às espumas, há duas variantes principais: uma naqual a maior parte das “bolhas” da espuma (células) per-manece fechada e o gás, preso nestas bolhas; e uma outraque são sistemas que têm, em suamaioria, células abertas,que resultam depois de um estágio crítico no processo deformação da espuma (se as células não se formam ou se setornam abertas muito cedo, simplesmente não há forma-ção de espuma). Este é um processo vital e importante:se as espumas flexíveis tiverem células fechadas, sua ma-

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Efeito de ação lenta conhecido como memory foam

ciez fica severamente comprometida; tem-se a sensaçãode ser um material pneumático em vez de uma espumamacia; por isso, em palavras mais simples, as espumasflexíveis devem ter células abertas.Já o oposto é o caso da maioria das espumas rígidas.Aqui, a retenção do gás nas células é desejável, já que otal gás (especialmente os fluorocarbonetos mencionadosanteriormente) dá à espuma sua característica principal:a alta isolação térmica.Existe ainda uma terceira variante de espuma, chamadade espuma microcelular, que são os materiais elastomé-ricos rígidos tipicamente encontrados nos revestimentosde volantes de automóveis e em outros componentes paraesta indústria.

3 Aplicações

Espuma sintética de poliuretano

Os produtos do poliuretano têmmuitos usos. Mais de três

Dutos de ar-condicionado revestidos com PU

Canos de ar-condicionados revestidos interiormente com PU

PU pronto para uso em forma de spray.

quartos do consumo global de poliuretano são na formade espumas, com os tipos flexível e rígido grosseiramenteiguais quanto ao tamanho de mercado. Em ambos os ca-sos, a espuma está geralmente escondida por trás de ou-

4 3 APLICAÇÕES

Espuma de PU de memória lenta.

tros materiais: as espumas rígidas estão dentro das pare-des metálicas ou plásticas da maioria dos refrigeradorese freezers, ou atrás de paredes de alvenaria, caso sejamusadas como isolamento térmico na construção civil; asespumas flexíveis, dentro dos estofados dos móveis do-mésticos, por exemplo.

3.1 Verniz

Usa-se materiais poliuretânicos em revestimentos e ver-nizes para mobílias, carpintaria ou trabalhos em madeira.Este acabamento final forma uma camada dura e infle-xível sobre a peça. Quando submetida ao calor ou aochoque, o verniz poliuretânico pode apresentar marcastransparentes ou esbranquiçadas. Como não penetra namadeira, o poliuretano carece do brilho que aparece emoutros tipos de tratamento.

3.2 Cola

Opoliuretano é usado como adesivo, especialmente comouma cola para trabalhos em madeira. Sua principal van-tagem sobre as colas mais tradicionais para madeira é aresistência à água. Também é difundido no segmento au-tomotivo para a montagem de vidros frontais e traseirosdo automóvel. Uma aplicação típica do adesivo de poliu-retano, entre tantas outras, é a montagem de painéis deisolamento térmico fazendo a união de madeira, poliesti-reno expandido, espuma de poliuretano, aço, conhecidoestes materiais como sanduíche de substratos, estes pai-néis são largamente utilizados na montagem de câmarasfrigoríficas e baús de caminhões com refrigeração.

3.3 Pneus

O poliuretano também é usado na fabricação de pneusrígidos. Os patins do tipo roller blading e as rodas de skatesó tornaram-se econômicas e resistentes graças à introdu-ção de peças poliuretânicas fortes e resistentes à abrasão.

Outros produtos foram desenvolvidos para pneumáticos,e variantes feitas de espuma microcelular são muito usa-das nos pneus para cadeiras de roda, bicicletas, entre ou-tros. Tais espumas também são muito encontradas nosvolantes de automóveis, entre outras peças para veículosautomotivos, inclusive para-choques e para-lamas.

3.4 Mobílias

O poliuretano também é usado na fabricação de cantosmacios para mobílias tais como mesas e painéis, dando-lhes um ar de elegância, durabilidade e prevenindo aci-dentes.

3.5 Colchões

Denominado espuma de poliuretano flexível. O mercadode colchões em Portugal e em Espanha tem sido domi-nado por empresas que fabricam este tipo de produto àbase de uma estrutura de molas. Sendo a referida estru-tura o elemento essencial do colchão, estas indústrias es-tão direcionadas para a produção das molas, investindoem tecnologia metalomecânica, que permita melhorar osprodutos existentes e encontrar novas soluções commaiorresistência à deformação, mas mantendo o conforto.Os produtos mais avançados destas empresas começarampor combinar as molas com o látex e atualmente colocamuma camada de espuma a envolver ummiolo efetuado poruma estrutura de molas. No entanto, a tendência verifi-cada nos últimos anos no fabrico e comercialização doscolchões, tem apontado fortemente a favor dos colchõesde espuma, em detrimento dos colchões de molas e delátex. A comprovar esta alteração de hábitos de consumoestá a dinamização da indústria de colchões de espuma naEuropa Ocidental, que conquistou já 35% dos colchõesproduzidos em 2006, contra 39% dos colchões de molase 13% dos colchões de látex.

3.6 Assentos de automóveis

As espumas poliuretânicas flexíveis e semi-flexíveis sãoamplamente utilizadas nos componentes do interior deautomóveis: nos assentos, no apoio de cabeça, no des-canso de braços, no revestimento do teto e no painel deinstrumentos.Os poliuretanos são usados para fazer assentos de auto-móveis de uma maneira notável. O fabricante de assentostem um molde para cada modelo de assento. Este moldetem uma estrutura parecida com a de uma concha de ma-risco, que permite a modelagem rápida da estrutura doassento, que é estofado após a remoção do molde.É possível combinar estas duas etapas (moldagem e esto-famento). Neste caso, as superfícies da parte de dentro domolde têm centenas de pequenos furos que se comunicamcom uma bomba de vácuo. Isto cria um fluxo constante

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de ar que vai do centro do molde à fonte de vácuo. O ope-rador de montagem coloca inicialmente um revestimentode assento completo e totalmente montado no molde eo ajusta de forma que o vácuo puxe firmemente a peçacontra a superfície do molde. Depois que a peça está co-locada no lugar, o operador instala a moldura de metaldo assento no molde, fechando-o. Neste ponto, o moldecontém o que pode-se visualizar como um “assento oco”.A próxima etapa é a injeção da mistura química de po-liuretano na cavidade do molde. É uma mistura de duassubstâncias, medidas exatamente na quantidade certa. Omolde é então mantido a uma temperatura de reação pre-determinada até que a mistura química tenha preenchidoo molde e formado uma espuma macia. O tempo neces-sário é de cerca de dois a três minutos, dependendo dotamanho do assento, da formulação e das condições deoperação. Em seguida, o molde é aberto levemente porum ou dois minutos, durante o qual ocorre a cura da es-puma, até que então o assento completamente estofadoseja removido do molde. O operador apenas remove osexcessos de espuma e coloca a peça sobre uma esteira.

3.7 Preservativos

Vários tipos de preservativos são feitos de poliuretano esão destinados às pessoas sensíveis ou alérgicas aos pre-servativos tradicionalmente feitos de látex.

3.8 Calçados

Muitos tipos de calçados e sapatos, sobretudo femininos,são confecionados em poliuretano. A grande maioria éconfecionada utilizando-se sistemas poliéster, mais resis-tentes mecanicamente. Uma nova aplicação e quem vemcrescendo são nos calçados de segurança pois é um ma-terial que, com a utilização de aditivos, consegue atenderas normas necessárias para a utilização de EPI`s na indus-tria.

3.9 Refrigeração

Em sistemas de isolamento térmico como expositores re-frigerados, tubulações de cobre e termo painéis para câ-maras frigoríficas.

4 Seleção do poliuretano

Uma das “sacadas” para um produto ter sucesso é a cor-reta seleção do material de acordo com as necessidadeexigidas pela aplicação do mesmo. Em alguns casos aço,alumínio ou outros metais são osmateriais escolhidos, emoutros casos plásticos – ABS, poliestireno, PVC ou resi-nas fenólicas são a melhor escolha, no entanto, em um

grande número de aplicações os poliuretanos oferecemmelhores características.Perceba que escrevo poliuretanos no plural. A variedadedos poliuretanos é substancial. Cada material tem seusatributos e deficiências. Desta forma o essencial, quandofalamos em aplicações de engenharia, é verificar cadatipo de PU e então selecionar o que melhor atende às ne-cessidades da aplicação em questão proporcionando me-lhor custo benefício.Este documento tem como finalidade orienta-lo com re-lação aos tipos de poliuretanos disponíveis, informar suasresistências, propriedades físicas e também as aplicaçõesque cada material atende.Primeiramente, definiremos o que é poliuretano: O termoquímico poliuretano pode ser utilizado para diferentes ti-pos de materiais:

• Poliuretanos Fundidos

• Adesivos

• Espumas

• Rígidas e Flexíveis

• Termoplásticos

• Microcelular Para Sola de Sapatos

• Revestimentos Superficiais (Sprays)

• Millable Gums

Os poliuretanos fundidos serão o foco principal deste do-cumento.As espumas, tanto rígida como flexível. As espumas rí-gidas são utilizadas para aplicações com isolamento tér-mico enquanto a flexível é utilizada como molas e amor-tecedores. Na indústria de calçados os solados de po-liuretano são feitos de poliuretano microcelular que sãoespumas especiais. Todas as aplicações acima são bonsnegócios com um grande mercado.Muitos tipos de adesivos também são formulados a partirdo poliuretano. Adesivos com a base química do poliu-retano são muito utilizados para aplicações como fixaçãode vidros automotivos.Os poliuretanos termoplásticos são materiais completa-mente reagidos e são processados por extrusão ou inje-ção.Millable gums são processadas assim como borracha con-vencional, ou seja, elas são compostas por cargas entreoutros ingredientes, são processadas nos mesmos equi-pamentos e curadas pelo processo de vulcanização comperóxidos ou, em alguns casos, com enxofre. Desta ma-neira, os processadores podem atingir diversas proprie-dades dos poliuretanos processando do mesmo modo queas borrachas convencionais.

6 5 RELAÇÕES COM OUTROS MATERIAIS

Revestimentos diversos também são possíveis com mate-riais baseados em poliuretanos, vários tipos de vernizes etintas são utilizados para revestimento de pisos, tambémdisponíveis em sprays utilizados para aplicações que exi-gem resistência à abrasão e corrosão.Este tipo não é somente utilizado para proteger as superfí-cies das intempéries do meio ambiente mas também pro-porcionam uma durabilidade maior para equipamentosde mineração por exemplo.Poliuretanos fundidos são obtidos pela mistura de doisprodutos – um pré-polímero e um curatvio – que são “der-ramados”. Estes dois produtos são homogeneizados pormeio demistura manual ou automatizada, posteriormenteesta mistura é derramada em um molde que vai para es-tufa para cura e finalização da reação, finalmente pode-mos dar acabamento obtendo as medidas finais da peça.A maior característica destes materiais são suas extraor-dinárias propriedades físicas. Os poliuretanos fundidossão atualmente considerados como plásticos de engenha-ria e são selecionados com base nas propriedades de cadatipo de poliretano fundido.Por que utilizar poliuretanos fundidos ao invés de qual-quer outro material? Existem duas principais razões:performance e custo benefício.Em alguns casos, a performance dos poliuretanos fun-didos nos permite utiliza-los em aplicações onde outrosmateriais mais simples não atenderão as necessidades daaplicação em questão.Em outros casos, os utilizadores finais selecionam os po-liuretanos fundidos para conseguir melhorar e aumentarbastante a performance de um outro material utilizado.Isso normalmente é resultado de suas propriedades comoresistência a abrasão, tenacidade, que é resistência a que-bra por impacto ou carga, alta resistência a corte e altacapacidade de carga. Estas quatro propriedades, que cer-tamente não são as únicas propriedades dos poliuretanos,são as que distanciam os poliuretanos de longe de outrosmateriais em muitas aplicações.Custo benefício é a segunda razão: apesar de o poliu-retano ser normalmente mais caro que outros materiais,incluindo borracha, o custo extra é frequentemente justi-ficado em termos de menor inatividade proporcionandomelhor custo benefício. Isso é particularmente crítico nasindustrias de mineração e papel. Inatividade nestas in-dustrias é muita cara. Caso uma mineração pare para re-posição de uma peça que falhou, os custos podem atingirmilhares de reais por hora.O custo mais elevado pago por uma peça de poliuretanoinicialmente é mais que justificado pela sua durabilidadeque, em algumas aplicações, pode ser de 2 até 10 vezessuperior a outro material.Outra área em que o poliuretano tem melhor custo be-nefício é na fabricação de peças especiais e ferramentas.Nestas áreas, onde é necessária a confeção de molde, opoliuretano se sai bem, pois seus moldes podem ser facil-

mente confecionados com materiais como plástico, me-tal, o próprio poliuretano, epoxy reforçado com fibra devidro, ou qualquer material que não absorva umidade, te-nha uma boa transferência de calor e que resista às pres-sões de fundição do processo.Moldes para outros materiais como borracha é relativa-mente mais caro quando comparado ao poliuretano umavez que na fabricação da borracha o processo passa porfases onde são aplicadas pressões e temperaturas eleva-das.Mesmo que o custo da peça propriamente dita seja maiselevado, quando a produção é de pequenas quantidadesa redução com o custo do molde justifica a escolha porpoliuretano.No geral, o poliuretano compete em várias aplicaçõescom metais, plásticos e borrachas.

5 Relações com outros materiais

5.1 Metal

• Menor peso

• Menos ruído

• Melhor ajuste

• Menor custo de fabricação

• Resistência à corrosão

Uma das vantagens do poliuretano sobre o metal é o me-nor peso. Peças fabricadas em poliuretano são, de longe,mais leves que o metal e mais fáceis de manusear, isso ti-picamente resulta em uma movimentação de menor pesonas máquinas e equipamentos. Adicionalmente, peças demetal tendem a gerar mais ruídos que as peças de poliu-retanos que os absorvem.A redução da poluição sonora no ambiente de trabalhoquando substituímos metal por poliuretano pode ser dra-mática.Os poliuretanos substituem metais em várias aplicações,pois podem ser facilmente fundidos em moldes mais ba-ratos como já discutido anteriormente.As peças de metal precisam de operações de fundição,solda e usinagem, como resultado temos um custo ele-vado, particularmente com ligas de alta dureza.Poliuretanos também são resistentes à abrasão. Porexemplo, em muitas aplicações na mineração, soluçõesde alta corrosão causam rápida deterioração nos metais.Quando as aplicações possuem efeitos combinados decorrosão e abrasão como linhas de rejeito ou polpa deminério, a vida de peças de metal são muito inferiores.Poliuretanos, por ter alta resistência a abrasão e corrosãosuperam os metais com grande margem. Esta aplicação

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engloba muitas das vantagens do poliuretano sobre o me-tal descritas acima.Outro grupo de materiais que os poliuretanos podemsubstituir são os plásticos.

5.2 Plásticos

• Não é quebradiço

• Memória Elastomérica

• Resistência a Abrasão

Uma vantagem dos elastómeros de poliuretano com rela-ção aos plásticos é que eles não são quebradiços.Muitos plásticos, particularmente os de alta dureza, ten-dem a trincarem ou quebrarem quando recebem impactosou um carregamento.Poliuretanos enquanto elastómeros mantém sua resistên-cia ao impacto mesmo com altas durezas.Poliuretanos tem memória elastomérica, isto é, eles po-dem ser tencionados mesmo com altas durezas a um alon-gamento significante e retornaram a sua dimensão origi-nal. A maioria dos plásticos, uma vez tencionados apóscerto ponto, não retornarão à sua dimensão original, per-manecendo esticados permanentemente.Finalmente, plásticos não possuem alta resistência à abra-são como os poliuretanos.Uma terceira família de materiais que compete com po-liuretano são os vários tipos de borracha natural e sinté-tica.

5.3 Borracha

• Resistência a abrasão

• Resistência ao corte e ao rasgo

• Resistência a óleo

• Resistência a grandes carregamentos

• Grande variedade de durezas

• Claro e translúcido

• Não marca, não mancha

• Pode ser fundido

• Resistente a ozônio

• Resistente à micro-organismos

• Alta ou baixa histerese

Uma das maiores vantagens do poliuretano sobre a borra-cha são as resistências à abrasão, corte e rasgo e suportagrandes carregamentos. Adicionalmente, muitos poliure-tanos fundidos tem cores naturais, ou seja, sem pigmen-tos, variáveis de transparentes à branco opaco e âmbar.São aptos a receberem pigmentações que variam de pretoa laranjas fluorescentes, vermelho e verde. Isso é usu-almente utilizado em peças codificadas por cores. Umbom exemplo da utilização de peças codificadas por co-res é nas aplicações onde tem-se diversas durezas e pode-se diferencia-las pelas cores dos poliuretanos não sendonecessário a utilização de um durômetro, por exemplo.Borracha é vulnerável ao ozônio, particularmente quandodisposta próximo à equipamentos elétricos onde existealta concentração de ozônio. Poliuretanos são resisten-tes ao ozônio. O fato do poliuretano ser um materialfundido faz com que os preços dos moldes sejam maisbaratos possibilitando a fabricação de peças complica-das. Por outro lado, poliuretanos entre 80 e 95 shore Aaproximam-se do pico de suas propriedades tendo umaexcelente performance.

6 Limitações e desvantagens

Podem ser citadas como desvantagens sobre os produtoscitados anteriormente

• Altas temperaturas

• Ambientes úmidos e quentes

• Alguns ambientes químicos

As limitações do poliuretano são basicamente três. Poliu-retanos não são bons quando trabalham em altas tempe-raturas. Devido à certa termoplacidade em sua natureza,as propriedades do poliuretano tendem a cair conformea temperatura é elevada. Genericamente falando, poliu-retanos são menos utilizados quando se exige uma com-binação de carga e temperaturas superiores a 105/107°Csimultaneamente.Outra limitação é que todos os poliuretanos estão sujei-tos à hidrólise na presença de umidade a temperaturaselevadas. Esta combinação cria problemas para o poliu-retano. No entanto, a baixas temperaturas, a maioria dospoliuretanos podem trabalhar por anos com a presença deumidade, mas, na presença de vapor, ou seja, umidade +temperatura não temos um poliuretano que suporte umavida longa.Dentre os poliuretanos existentes, temos alguns que po-dem trabalhar certo período nestas condições, mas nãoé o produto adequado. Novos desenvolvimentos prome-tem elevar estes limites de temperatura. Existem certosambientes químicos que são impróprios para os poliure-tanos.

8 8 CARACTERÍSTICAS SOBRE APLICAÇÕES

Ambientes muito ácidos ou base, geralmente são prejudi-ciais, assim como certos solventes, especialmente os aro-máticos como toluenos ou cetonas como MEK ou aceto-nas, e ésteres como etilacetato.Por outro lado existem muitos solventes, que o poliure-tano resiste muito bem e são indicados para utilização.Nestes incluem muitos óleos e materiais baseados em pe-tróleo.O descarte de plásticos à base de poliuretano na natu-reza, é um problema ambiental. O fungo da Amazônia,Pestalotiopsis microspora, alimenta-se de poliuretano epode ser uma solução para a poluição causada poreste.[3][4]

7 Pré-polímero de poliuretano

Consiste em duas estruturas básicas:Uma é o di-isocianato. A maioria dos materiais comer-cializados são baseados em MDI (4,4.-difenilmetano di-isocianato) ou TDI (tolilenediisocianato). Cada um des-tes di-isocianatos oferecem diferentes propriedades aoproduto final e também requer diferentes tipos de cura-tivos, em muitos casos, diferentes formas de processa-mento.Existem outros di-isocianatos usados, como os alifáticos,o mais novo é o PPDI (parafenilenediisocianato), e o NDI(nafitileno di-isocianato). Outro componente é o poliol.Existem três tipos: PTMEG (politetrametileno glicol),conhecido como polieter premium, PPG (polipropilenoglicol), um baixo custo, e os poliésteres.Novamente existem outros poliois, como policaprolac-tona, mas são usadas em menor escala. Com estas trêspossibilidades de poliois e duas possibilidades de isoci-anatos existem seis grandes classes de pré-polímeros depoliuretanos disponíveis. A outra parte do sistema é ocurativo. Os poliuretanos fundidos envolvem uma rea-ção química. Quando você mistura os dois componentes(o pré-polímero e o curativo) a reação não pode ser inter-rompida.Curativos também determinam a estrutura molecular dopolímero e suas propriedades. O curative mais comumé o MOCA, predominantemente utilizado nos sistemasTDI, embora outro material, o ETHACURE® 300, es-teja ganhando confiança dos processadores sendo umaalternativa para o MOCA. Curativos Diol como 1,4-butanodiol e HQEE são predominantemente usados emdistemas MDI. Triols são utilizados em combinação comdiols emMDI’s. Mas o uso mais comum para o triol é emuma situação especial no TDI ester, estes são usados parareduzir a dureza dos materiais utilizados geralmente emcilindros de impressão nas industrias de revestimentos epinturas metálicas.Outros fatores que podem influenciar as propriedades doproduto final referem-se ao processo. Provavelmente, o

fator mais importante é a quantidade de curativo. A quan-tidade relativa entre o curativo e o pré-polímero precisaser determinada e tratada com tolerâncias pequenas paraque as propriedades físicas do produto final sejam atingi-das. Existem casos onde pode ser desejável alterarmos arelação curativo / polímero para intencionalmente maxi-mizar uma propriedade particular do poliuretano sacrifi-cando outra.Por exemplo, uma cura com estequiometria alta entre 100e 105% ao invés de 95% fará com que a flexibilidadeaumente, no entanto, isso prejudicará a performance nacompressão. O que é vital é que qualquer modificaçãona estequiometria deve ser feita sob um rigoroso controlecom conhecimento de qual efeito esta alteração terá emoutras propriedades físicas. Uma outra variável que é im-portante controlar é a temperatura do pré-polímero. Issoé crítico em termos de pré-aquecimento do material antesda etapa de fundição assim como a temperatura de curae pós-cura da peça. Normalmente utilizamos aditivospara alterar as propriedades físicas dos poliuretanos. Porexemplo, em rolos de baixa dureza, plastificantes e aditi-vos são utilizados para modificar as propriedades. Comum sistema típico de poliuretano, é muito difícil atingir-mos durezas inferiores a 50/55 Shore A sem a utilizaçãode plastificantes. A maioria dos materiais com durezasentre 20 e 50 Shore A contém plastificantes. Aditivoscomuns são sílicas, que são normalmente utilizados emrolos de pintura. Muitas vezes aditivos especiais ajudama reduzir o atrito diminuindo o desgaste da peça, grafitee fluorcarbonetos normalmente são utilizados com estafinalidade.Podemos também adicionar aditivos protetores como:estabilizantes Anti-UV e contra hidrólise. Estão listadosna tabela abaixo vários itens físicos e do meio onde o pro-duto será utilizado, entre propriedades e resistências, afrente temos o tipo de poliuretano que tem o melhor oupior desempenho na aplicação onde estas propriedadessão importantes.

8 Características sobre aplicações

A primeira propriedade da tabela e provavelmente umadasmais importantes é a dureza. No entanto, uma vez quepodemos obter todas as durezas com todos os 6 sistemasde pré-polímeros existentes, não devemos selecionar umpoliuretano a partir da dureza.Em termos de resistência a tração, poliésteres possuemmelhor desempenho comparado aos poliéteres. No en-tanto, resistência a tração é raramente a principal carac-terística solicitada em uma aplicação. Todos os tipos depoliuretanos podem ter alongamentos elevados.Não podemos nos basear para seleção de um poliuretanona resistência a tração. O mesmo ocorre com o módulode compressão, todos os poliuretanos podem obter altose baixos valores do módulo.

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Como mencionado anteriormente, para formulações debaixa dureza, TDI poliéster são os materiais mais indi-cados pois aceitam grandes quantidades de plastificantessem reduzir as propriedades físicas do material. Polié-teres geralmente não mantém suas propriedades físicasquando utilizado em formulações com grandes quantida-des de plastificantes.MDI poliésteres são uma excelente escolha para aplica-ções onde existe contato com alimento, particularmente,no processamento de carnes ou frango. TDI’s geralmentenão são desejáveis em função dos curativos utilizados se-rem a base de di-amina (Ex.: Moca).MDI’s possuem maior gama de formulação. Para atingir-mos altas durezas com TDI’s, MOCA ou outra di-aminaé necessário para a cura. Já nos MDI’s apenas alguns cu-rativos a base de diol podem ser utilizados, como 1,4-butanodiol e HQEE. Muitas misturas e combinações en-tre estes e outros dióis podem ser utilizadas.Nesta tabela, PPG Poliéteres frequentemente apareceuna coluna de pior desempenho. Suas características nãodeveriam ser comparadas com os outros materiais, masexistem aplicações que eles são desejáveis. O custo be-nefício, com certeza, é a razão de utilizarmos PPG Po-liéteres. Eles são considerados materiais baratos quandocomparados com Poliésteres e Poliéteres de alto custo esão desejáveis em peças que não exigem muitas propri-edades. Normalmente em aplicações onde materiais debaixo custo tem uma performance adequada.MDI Poliéteres foi listado na tabela na coluna de pior de-sempenho em termos de preço, o que significa que sãomateriais caros. Mas, a realidade é que depende da apli-cação porque estes materiais são mais caros em funçãodo curativo.Cada caso precisa ser calculado individualmente: Qual ocusto do curativo? Qual a proporção da mistura? Quantocontribui na formação do preço final?As vezes, o material mais caro é o melhor material emfunção de oferecer um melhor custo benefício. Devemoslevar isso em consideração tanto para os materiais de altocusto quanto para os materiais de baixo custo.

9 Aplicações Específicas

Existem algumas aplicações específicas onde uma carac-terística é dominante quando comparado com os outrostipos de poliuretano. Rodas de skate de alta qualidade to-das são de MDI Poliéter, em função da resiliência. Altaresiliência proporciona velocidades elevadas e uma boadirigibilidade.TDI Poliésteres, material utilizado em rolos de pinturaem função da alta resistência a solvente e por manter suaspropriedades físicas em formulações de baixa dureza.Para pig’s (porcas) de tubulação de óleo é importante que

o material tenha resistência a abrasão e boa resistênciaa óleo para prevenir suas dimensões ao longo da tubula-ção. Em função disso, TDI Poliéster foi escolhido, poiscombina estas duas características.Por outro lado, para equipamentos para grãos MDI Po-liéster foi escolhido, o composto éster possui boa resis-tência a abrasão e o composto MDI é o mais indicadopara trabalho em contato com alimentos.Para pneus de empilhadeiras, TDI Poliéter foi escolhido,pois possuem baixo desenvolvimento de calor e alta re-sistência a rolamento com cargas elevadas.Para martelos, TDI Poliéster é o material mais indicadopois combina resistência a corte e baixa resiliência. Re-sistência a corte é necessário para prevenir a deteriora-ção da face do martelo e a baixa resiliência faz com que aenergia do impacto seja absorvida pelo material evitandodanos ao trabalhador.Em cortinas para jateamento é exigido material com altaresiliência e resistência a abrasão intermitentes. MDI Po-liéter é indicado, pois possui estas características, a altaresiliência permite que as partículas sejam expelidas semtransmitir calor para a cortina, o que a danificaria em umcurto espaço de tempo. O calor é gerado pela energiacinética que se transforma em energia térmica.MDI Poliéter foi escolhido para equipamentos de lavan-deria, como agitadores ou pulsadores para máquinas delavar, em função de sua excelente resistência a abrasão.TDI Poliéter é desejável para rolos da industria de papelem função da combinação entre resistência a hidrólise eestabilidade de dureza. Nesta aplicação é importante quea dureza e as propriedades dinâmicas do rolo sejam man-tidas consistentes durante a operação em uma determi-nada faixa de temperatura, isso é importante para que aperformance do rolo seja constante ao longo da utilizaçãodo mesmo.MDI Poliéster foi escolhido para trabalhos com carnefresca por ser um matéria atóxico e indicado para tra-balhos com alimentos frescos. Esta formulação especialcombina resistência a abrasão e resistência a óleo e gor-dura contida na carne.

10 Referências[1] Polyurethanes, site patrocinado pela Bayer MaterialSci-

ence

[2] Polyurethane - History - Center for the Polyurethanes In-dustry, site www.americanindustry.com

[3] (em português) Tecmundo - Descoberto fungo que sobre-vive comendo plástico e que pode ajudar a salvar o planeta.Acessado em 12/03/2012.

[4] (em inglês) American Society for Microbiology - Biode-gradation of Polyester Polyurethane by Endophytic Fungi.Acessado em 12/03/2012.

10 11 ARTIGOS RELACIONADOS

1. Randall, D (2002). The Polyurethanes Book,Wiley.ISBN 0470850418.

2. Fuest, Dr. RonaldW. (2007). What Polyurethanes?Where?. Crompton Corp. / Tradução PT: PedroVieira Neto (Exsto Brasil)

11 Artigos relacionados• Engenharia de produção

• Engenharia dos materiais

• PET

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12 Fontes, contribuidores e licenças de texto e imagem

12.1 Texto• Poliuretano Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Poliuretano?oldid=41274548 Contribuidores: Mschlindwein, Mecanismo, RobotQuistnix,Ciro~ptwiki, Agil, OS2Warp, 555, Chobot, FlaBot, MarioM, U.m, Adrianrdeitos, Jo Lorib, Luiz Eduardo de Souza Meneghel, Robertalarica, Giacomini, FSogumo, Thijs!bot, Rei-bot, Belanidia, Alchimista, Albmont, Wgviana, TXiKiBoT, VolkovBot, SieBot, Zdtrlik, Beria,PixelBot, Tudoprovisorio, Vitor Mazuco, SpBot, Luckas-bot, LaaknorBot, Nallimbot, Salebot, Pedrovn46, ArthurBot, DumZiBoT, Super-Braulio13, Rubinbot, Onjacktallcuca, FilRBot, Nuno.Paiva SEMIESF, ThiagoRuiz, Viniciusmc, Ldcarvalho, Quiiiz, Jbribeiro1, MerlIw-Bot, Antero de Quintal, Drakedestroier, Amurabe, Addbot, ScraTUp e Anónimo: 43

12.2 Imagens• Ficheiro:Carbamate2.svg Fonte: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8f/Carbamate2.svg Licença: Public domain Con-tribuidores: Obra do próprio Artista original: NEUROtiker

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