Parte 3 de nuestra serie «El mundo de los materiales»: el poliuretano termoplástico tiende un puente entre el caucho y el plástico
El Dr. Jürgen Hieber, desarrollador de Freudenberg Sealing Technologies (FST) en Schwalmstadt, quiere dejar clara una cosa desde el principio de la conversación: «No estamos hablando del poliuretano normal, como el que se utiliza en la espuma de los colchones. En Freudenberg trabajamos con poliuretano termoplástico, abreviado TPU».
Este TPU es un material híbrido que combina las propiedades del caucho y el plástico. «A nuestros colegas japoneses les gusta llamarlo caucho de hierro. Nuestro material se estira elásticamente como el caucho, pero es -simbólicamente- tan estable como el hierro». Esta enorme resistencia convierte al TPU en la primera opción como material de sellado cuando imperan las altas presiones. En hidráulica, por ejemplo.
Maniobra de palas excavadoras completamente cargadas
Una aplicación clásica del TPU son los cilindros que garantizan que las palas excavadoras puedan maniobrarse con seguridad incluso cuando están completamente cargadas y extendidas. En estos cilindros se utilizan juntas de vástago, juntas de pistón y rascadores de TPU. Deben soportar presiones de hasta 400 bares. A modo de comparación: la presión de los neumáticos de un coche es de entre 2 y 3 bares. Las juntas de TPU también tienen demanda en otras máquinas de construcción, así como en maquinaria agrícola, máquinas herramienta y taladradoras de impacto.
La planta de Schwalmstadt es el centro de excelencia de TPU de FST. «Producimos nuestro TPU nosotros mismos y utilizamos regularmente unos 50 materiales de TPU diferentes», explica el Dr. Hieber, y añade: «Nuestra experiencia reside en seleccionar las materias primas adecuadas y combinarlas en las cantidades correctas para conseguir las propiedades deseadas». En el caso del TPU, esto no difiere mucho de lo que ocurre con el caucho.
Sin embargo, la producción de TPU se lleva a cabo de una forma completamente diferente, en grandes reactores como los utilizados en la industria química. El término técnico para esta reacción química es polimerización. Los polioles, isocianatos, extensores de cadena, colorantes, superplastificantes y estabilizadores reaccionan para formar moléculas con cadenas largas, conocidas como polímeros. Un tema de futuro es la producción de TPU a partir de materias primas de origen biológico.
El TPU con efecto de bolsa antidesprendimiento
no sólo es especialmente resistente a la presión. Es extremadamente resistente al ozono y también puede soportar cargas de medios hidráulicos minerales. Además de su durabilidad y resistencia al desgaste, la resistencia a la propagación del desgarro también forma parte de la larga lista de ventajas del TPU. «Me gusta explicar la resistencia a la propagación del desgarro con el efecto de la bolsa de patatas fritas. Una bolsa de patatas fritas suele ser difícil de abrir al principio, hace falta fuerza. Pero una vez abierta la bolsa, vuelve a rasgarse muy rápidamente. Pero no con el TPU. Si se daña o se corta, no se rompe más. Esto garantiza una larga vida útil». A altas temperaturas, sin embargo, el «caucho de hierro» alcanza sus límites de rendimiento. A 120 grados Celsius, suele acabarse.
Un aspecto positivo en términos de sostenibilidad: las coladas pueden fundirse y regranularse, es decir, reutilizarse, con TPU. Esto no es posible con el caucho.
Rodar en lugar de sellar
Las uniones de dos componentes con metal u otros plásticos también son posibles con TPU, incluso más allá de las aplicaciones clásicas de sellado. Los llamados discos de texturizado constituyen un campo de aplicación sumamente interesante. El texturado es un proceso de acabado de fibras sintéticas en la industria textil. En este proceso, los hilos lisos de fibra sintética, que recuerdan a los sedales de pesca, se guían a gran velocidad sobre discos que giran rápidamente y tienen una superficie definida. Estos discos de texturizado rugoso confieren a los hilos una estructura esponjosa similar a la del algodón, con sus correspondientes propiedades. FST suministra al fabricante líder mundial de estos discos de fricción una solución de dos componentes: el centro principal de Schwalmstadt aplica un revestimiento de TPU alrededor de una pieza portadora circular de plástico. Ambos componentes encajan entre sí de forma puramente mecánica.
¿TPU en lugar de PTFE?
En cuanto al futuro del TPU, son concebibles otras aplicaciones en el nicho de mercado de los «discos y rodillos». Otro punto de partida para mañana y pasado mañana es la sustitución del material de alta gama PTFE por TPU. El PTFE es una de las «sustancias químicas perpetuas» (PFAS) difíciles de descomponer y sobre las que los legisladores a nivel internacional han lanzado una mirada crítica. «El PTFE tiene unas características únicas en cuanto a resistencia a la temperatura y a los medios que el TPU no puede cumplir. Sin embargo, el PTFE se ha utilizado a menudo en cilindros en lugares donde no se requieren sus altas prestaciones. Con el TPU, ofrecemos aquí una alternativa fiable», dice Hieber, mirando al futuro.
Acentos de color
¿Una junta es (de hollín) negra? No siempre, ni mucho menos. El TPU, por ejemplo, es de color beige claro. Como todos los termoplásticos, puede colorearse fácilmente. Por ejemplo, en azul Freudenberg. Por un lado, este color representa a la empresa. Por otro, el color azul es muy popular en las máquinas de procesamiento de alimentos. Porque: ningún alimento es azul. Una partícula desprendida involuntariamente del material de sellado llamaría inmediatamente la atención.
