INFORME DE OBTENCION DE ESPONJAS RIGIDAS Y FLEXIBLES

1. OBJETIVOS:

1.1. Objetivo general

Obtención de poliuretano espumas( esponjas rígidas y flexibles)

1.2. Objetivos específicos:

Estudio de la características de los poliuretanos.

Estudio de sus aplicaciones.

2. MARCO TEORICO

Este trabajo consiste en investigar acerca de un polímero específico llamado Poliuretano Espumoso y aprender sobre sus usos y características más comunes. Comenzaremos explicando que es en si un poliuretano y luego analizaremos más a fondo el poliuretano espumoso.

El poliuretano es una resina sintética que se caracteriza por su escasa permeabilidad a los gases, alta resistencia química, excelente aislamiento eléctrico.

Se obtiene por polimerización de determinados compuestos que contienen el grupo isocianato (_N=C=O). Los poliuretanos son resinas que van desde las formas duras y aptas para recubrimientos resistentes a los disolventes hasta cauchos sintéticos resistentes a la abrasión y espumas flexibles. La obtención de los poliuretanos se basa en la gran reactividad del enlace doble del grupo isocianato que adiciona fácilmente compuestos con hidrógenos activos en reacciones de condensación como la siguiente:

R1_N=C_O + R2_H => R1_NH_CO_R2

Las espumas comunes son de poliestireno espumas flexibles, semirígidas y rígidas en densidades que van desde 1.6 hasta 960 Kg/m3. Los principales usos para las espumas flexibles, con densidades menores de 100 Kg/m3, son colchones, muebles y aplicaciones automotrices. Las espumas rígidas se utilizan generalmente como aislantes. Estos se pueden aplicar haciendo la espuma en el lugar donde se usarán, o empleando

UNIVERSIDAD PUBLICA DE EL ALTOCARRERA DE INGENIERIA DE GAS Y PETROQUIMICA

DOCENTE: Ing. Filomena Quispe FloresESTUDIANTE: Univ. Aida Gonzales Ch. PARALELO: 10 “A”ASIGNATURA: Industrialización de Gas Natural II FECHA: 29 - 07 - 2013

G

planchas de material ya espumado. Se forman espumas estructurales de servicio pesado fusionando recubrimientos sólidos de plástico con un centro de espuma rígida.

2.1. DESARROLLO

La creación del poliuretano espumoso debe seguir las siguientes etapas en orden, para obtener el resultado esperado. El proceso es el siguiente:

2.3. FORMACION DE ESPUMAS FLEXIBLES DE POLIURETANO

Para producir espumas de poliuretano existen varias técnicas, entre las cuales se encuentra el proceso de una etapa (ONE SHOT). Esta técnica emplea la dosificación y bombeo simultáneo de las materias primas, las cuales se preparan en un número de componentes líquidos o caudales que van al cabezal de mezcla y posteriormente son descargadas como un líquido viscoso que se esparce sobre una banda transportadora, en donde se da comienzo al crecimiento de la espuma hasta su altura final.

Las maquinarias espumadoras operan los siguientes principios básicos:

- Bombeo exacto de los componentes que van al mezclador

- Mezclado eficiente de los componentes en el cabezal mezclador

- Descarga de la mezcla sobre la banda transportadora que debe estar forrada por los tres lados con papel, llevando la espuma en crecimiento por un plano inclinado y dentro de un túnel bien ventilado.

Generalmente se trabaja con una máquina espumadora de alta presión, en la que los componentes se inyectan en el cabezal mezclador, con una presión que varía entre 21 a 250 Kg/cm2, en un rango de 2000 a 6000 rpm, para asegurar la mezcla adecuada de los componentes que se bombean en forma continua.

2.3.1. DOSIFICACION Y MEZCLADO

Los ingredientes se dosifican y se mezclan en cantidades y proporciones adecuadas; generalmente, se arranca con la corriente de Poliol. Seguida del Agente de Expansión, la silicona y los catalizadores y por último el Isocianato.

Durante el mezclado se generan pequeñas burbujas de aire en la mezcla líquida que actúan como agentes iniciadores de la espumación.

2.3.2. CREMADO Y CRECIMIENTO

Después de un corto periodo de inducción los gases de expansión (CO2 y/o cloruro de metileno), empiezan a expandirse dentro de las pequeñas burbujas de aire, agarrándolas y dándole a la mezcla de espuma una apariencia "cremosa". El tiempo que transcurre desde que se empieza la mezcla hasta que aparece la crema y empieza a crecer, se conoce con el nombre de "tiempo de crema", que suele fluctuar entre 6 a 15 segundos.

A medida que se van generando más gases de expansión, la espuma sigue creciendo y simultáneamente se hace más viscosa con la polimerización en la fase líquida. El número total de burbujas permanece razonablemente constante mientras la espuma crece.

La reducción de la tensión superficial, producida por el surfactante de silicona, hace que la mezcla de componentes sea más homogénea y evita que las burbujas coalescan.

Pasados unos 100 a 200 segundos después de empezada la mezcla, la reacción de expansión cesa, mientras que la de gelificación continúa. El tiempo transcurrido desde el inicio hasta que la espuma sube completamente, se denomina "tiempo de crecimiento".

2.3.3. GELIFICACION Y CURADO

La reacción de gelificación y polimerización continúa hasta el punto conocido como tiempo de gel, que es el transcurrido desde la descarga de los ingredientes en el cabezal mezclador, hasta el momento en el que la espuma se sostiene por sí misma, por lo general 20 a 120 segundos después del tiempo de crecimiento.

Los bloques de espuma se llevan luego al área de curado donde deben permanecer por lo menos 24 horas, para asegurar una reacción de polimerización total.

2.3.4. MANIPULACION DE LOS BLOQUES DE ESPUMAS

Deberán utilizarse dos áreas separadas para almacenar los bloques de espuma:

- Área de curado de bloques frescos.

- Área para almacenamiento prolongado.

2.3.5. CURADO DE BLOQUES FRESCOS

El calor de la reacción alcanza su punto máximo usualmente entre los 30 a 60 minutos después del proceso de producción. En el área de curado los bloques de espuma recién hechos deben colocarse separadamente uno del otro durante por lo menos 24 horas.

Durante esta etapa, el calor generado basta para que se vaporicen las aminas y parte del isocianato no reaccionado, es por esto que se debe tener en cuenta el encogimiento del bloque después del enfriamiento.

El área de almacenamiento debe tener:

- Buena ventilación, que incluya sistema eficiente de extracción

- Un sistema de rociado de agua de gran potencia

Distribución adecuada para que el personal pueda evacuarse fácilmente en caso de fuego.

2.3.6. ALMACENAMIENTO PROLONGADO

Aunque el diseño de esta área es menos crítico, se necesita de un lugar amplio, con buena ventilación y suficiente para evitar incendios.

Usos más comunes del poliuretano espumoso

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3. EXPERIMENTACION EN LABORATORIO

Con la finalidad de obtener la fabricación de esponjas de forma experimental se realizó la investigación de industrias o fabricas que venden poliol e isocianato, encontramos una empresa distribuidora de estos productos poliuretanos llamada AMERIX ubicada en la ciudad de Santa Cruz , parque central manzano 29B. Cada reactivo tuvo un costo de $us 8.00.el pedido se realizó para cuatro reactivos, dos para esponjas rígidas y dos para esponjas flexibles.

3.1. OBTENCIÓN DE ESPONJAS RÍGIDAS

RUBITHERM 15000

El RUBITHERM 15000 es un poliol formulado con catalizadores y tensioactivos, apto para ser utilizado con el isocianato RUBINATE 5005 para la fabricación de espuma rígida de poliuretano. Este sistema tiene la característica de ser dimensionalmente a densidad libre.

Utiliza agente soplante HCFC 14b, y dicho agente está incorporado en su formulación final..Se recomienda que la espuma sea protegida con una barrera contra fuego apropiada cuando se utiliza en el interior de edificios o galpones. Cuando es usada en exteriores, deberá colocarse además una protección adecuada contra los rayos ultravioletas. Debe tenerse presente de verificar la eventual necesidad de colocar una barrera de vapor.

PROPIEDADES FISICAS Y QUIMICASApariencia Liquido color ambarGravedad Especifica (25ºC) 1,09g/ccViscosidad 270-350 cps

MATERIALES UTILIZADOS2 Jeringas de 10mlVasos de plásticos de 200 ml1 Estufa eléctrica1 Taladro1 Cronometro1 Termómetro

PROCEDIMIENTO 1) Primeramente reconocer RUBITHERM 15000 y isocianato RUBINATE 5005 para realizar la preparación.

2) Seguidamente en una jeringa extraer el poliol y en otra jeringa extraer el isocianto.

3) Preparar la un espacio donde se va realizar la mezlas de los reactivos a una temperatura de 35 ºC.

4) En un vaso verter los por reactivos y seguidamente realizar la respectiva mezcla con la ayuda de un agitador (utilizado un taladro de alta revolución).

5) Luego dejar crecer la espuma a una temperatura constante.

6) Esperar que enfrié.

PRUEBA DATOS CANTIDAD OBSEVACIONES

PRUEBA 1

temperatura 35 ºCTiempo de agitacion 10 seg.RUBINATE 5005 2 mlRUBITHERM 15000 4 mlTiempo de crecimiento 120 seg

PRUEBA 2

temperatura 40 ºCTiempo de agitacion 10 seg.RUBINATE 5005 4mlRUBITHERM 15000 2 mlTiempo de crecimiento 250 seg

PRUEBA 3

temperatura 38 ºCTiempo de agitacion 10 seg.RUBINATE 5005 2 mlRUBITHERM 15000 2 ml

Tiempo de crecimiento 270 seg

PRUEBA4

temperatura 30 ºCTiempo de agitacion 10 seg.RUBINATE 5005 1 mlRUBITHERM 15000 4 mlTiempo de crecimiento 245seg

3.2. ESPONJAS FLEXIBLES PARA ALTA RESISTENCIA

Rubiflex SC 31550 y Syprasec 7316 es un sistema poliuretano de dos componentes, diseñado para la fabricación de asientos para la industria automotriz y del inmueble, por inyección a molde cerrado o abierto. El isocianato es totalmente base MDI. No se requiere CFC-11 como agente de soplado pero puede agregarse hasta 13 partes para reducir densidad de moldeo.

PROPIEDADES FISICAS

Densidad moldeada 50-60 Kg/m3Resistencia a la tracción > 100 KPaElongación > 100%

Resistencia al desgarro > 150 N/mDeformación permanece al 50% <10%

Identificación al 50% 230 NÍndice 77

ISOCIANATO: SUPRASEC7316

Apariencia liquido color ambarPeso especifico a 25ºC 1,19Viscosidad a 25 ºC 90cp% NCO 26Flash point > 110ºC

POLIOL: RUBIFLEX SC 31550

Apariencia liquido claro casi incoloroPeso especifico a 25 ºC 1.01Viscosidad a 25 ºC 1300cpsValor hidroxilos 36 mg KOH/g

MATERIALES UTILIZADOS2 Jeringas de 10mlVasos de plásticos de 200 ml1 Estufa eléctrica1 Taladro1 Cronometro1 Termómetro

PROCEDIMIENTO 1) Primeramente reconocer poliol RUBIFLEX SC 31550 y isocianato SUPRASEC7316 para realizar la

preparación.

2) Seguidamente en una jeringa extraer el poliol y en otra jeringa extraer el isocianto.

3) Preparar la un espacio donde se va realizar la mezlas de los reactivos a una temperatura de 35 ºC.

4) En un vaso verter los por reactivos y seguidamente realizar la respectiva mezcla con la ayuda de un agitador (utilizado un taladro de alta revolución).

5) Luego dejar crecer la espuma a una temperatura constante.

6) Esperar que enfrie.

PRUEBA DATOS CANTIDAD OBSEVACIONES

PRUEBA 1

temperatura 35 ºCTiempo de agitacion 10 seg.RUBIFLEX SC 31550 2 mlSUPRASEC7316 4 mlTiempo de crecimiento

PRUEBA 2

temperatura 40 ºCTiempo de agitacion 10 seg.RUBIFLEX SC 31550 2 mlSUPRASEC7316 4 mlTiempo de crecimiento

PRUEBA 3

temperatura 35 ºCTiempo de agitacion 10 seg.RUBIFLEX SC 31550 2 mlSUPRASEC7316 4 ml

Tiempo de crecimiento

PRUEBA4

temperatura 35 ºCTiempo de agitacion 10 seg.RUBIFLEX SC 31550 2 mlSUPRASEC7316 4 mlTiempo de crecimiento

4. CONCLUSIONDurante la obtención de esponjas se observo lo siguiente:

La Reacción de Expansión (o Espumado)

Para producir espuma, es necesario generar burbujas nucleadas dentro de la mezcla gelatinosa. Dicha acción de espumado o de expansión puede lograrse empleando uno de los dos agentes descritos a continuación, o ambos.

Un agente físico de expansión, por lo general, un solvente de bajo punto de ebullición que se evapora con el calor de la reacción del Isocianato con el poliol y con el agua.

Un agente Químico de expansión, que sufre reacciones químicas con el Isocianato para liberar un producto gaseoso. En la industria de poliuretanos, el agua es el agente químico de expansión más usado.