Espuma flexible de poliuretano: Una introducción (2)

August 1, 2025

Espuma Producción

Las propiedades de la espuma se pueden entender mejor con un poco de información sobre cómo se fabrica la FPF. La espuma de poliuretano flexible se produce a partir de la reacción de dos productos químicos clave, un poliol y un isocianato con agua. Estos se mezclan en cantidades específicas con otros ingredientes, y la reacción de la espuma comienza casi inmediatamente. Se forman burbujas,y la mezcla se expande. Se ha comparado con el crecimiento del pan. En cuestión de minutos, la reacción se completa.

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	Proceso de espuma Slabstock Para fabricar espuma para acolchado, se utilizan dos procedimientos básicos. En uno, la mezcla química se vierte sobre una cinta transportadora en movimiento, donde se le permite reaccionar y expandirse. Los lados de la cinta transportadora permiten que la espuma se eleve en un bollo o losa de entre dos y cuatro pies de altura. La losa continua se deja curar durante típicamente 24 horas (más tiempo para grados especiales). Este procedimiento de fabricación es el proceso de producción de slabstock. La espuma curada se fabrica posteriormente en formas útiles. La mayoría de las espumas para uso en muebles y ropa de cama se producen de esta manera.
	Proceso de espuma moldeada Un segundo método,moldeo de espuma, es un proceso en el que los artículos individuales se producen vertiendo productos químicos en moldes de forma especial y permitiendo que se produzca la reacción de la espuma. Ejemplos de usos incluyen asientos automotrices, muebles de contrato y almohadas.
	Mezcla de materia prima El proceso de producción de espuma se puede controlar mediante cambios en la mezcla de materia prima de la espuma. Además del poliol, el isocianato y el agua utilizados para producir espuma, se pueden incluir una variedad de otros productos químicos y aditivos basados en las especificaciones del cliente para cambiar las propiedades finales de la espuma. Estos incluyen:Agentes espumantes auxiliares, que aumentan el agente espumante primario (dióxido de carbono), se pueden usar para hacer que la espuma sea más suave o liviana;Catalizadores, que controlan la velocidad de la reacción para mejorar la productividad o cambiar las propiedades de la espuma;Tensioactivos, que ayudan en la formación de celdas de espuma;Retardantes de llama, utilizados para mejorar la resistencia de una espuma a la ignición o la combustión. (Desafortunadamente, estos tienden a tener una influencia negativa en la comodidad, el soporte y la durabilidad de la espuma.);Rellenos, que aumentan el peso de la espuma, pero que posiblemente pueden tener una influencia negativa en las propiedades físicas de la espuma. Al ajustar la mezcla química de la espuma, los productores de espuma pueden fabricar literalmente cientos de diferentes grados de espuma, cada uno con sus propias propiedades de rendimiento.Propiedades que afectan el rendimiento de la espuma

Hay una serie de propiedades físicas de la espuma de poliuretano flexible que guían la selección de FPF para diferentes aplicaciones. A continuación se muestra una breve descripción de las propiedades físicas clave de la espuma y la importancia de cada una. Las propiedades físicas de la espuma se miden en un laboratorio en condiciones de humedad y temperatura estrictamente controladas. Se debe tener cuidado de reproducir esas condiciones al probar muestras para propiedades físicas Densidad La densidad es una medida de la masa por unidad de volumen. Medida y expresada en libras por pie cúbico (pcf) o kilogramos por metro cúbico (kg/
m3), la densidad es una de las propiedades de la espuma más importantes de todas. La densidad es una función de la química utilizada para producir la espuma y los aditivos incluidos con la química de la espuma. (Los aditivos a veces se utilizan para dar a la espuma propiedades especializadas. Por ejemplo, los aditivos de gel a la espuma viscoelástica, o "memoria" utilizada en colchones pueden usarse para ayudar a los usuarios a dormir más frescos.)La densidad afecta la durabilidad y el soporte de la espuma. Típicamente, cuanto mayor sea ladensidad, mejor la espuma conservará sus propiedades originales y proporcionará el soporte y la comodidad para los que fue originalmente diseñada.IFD La deflexión de la fuerza de indentación (IFD) es una medida de la firmeza de la espuma.La firmeza es independiente de la densidad de la espuma, aunque a menudo se
piensa que las espumas de mayor densidad son más firmes. Es posible tener alta espumas de densidad que son suaves, o espumas de baja densidad que son firmes, dependiendo del IFD. La especificación IFD se relaciona con la comodidad. Es una medida de la sensación superficial de la espuma. Se mide indentando la espuma al 25% de su altura original. Las espumas se ofrecen típicamente en rangos de IFD de ±10%.Factor de soporteA veces se toma una segunda medición de IFD indentando la espuma al 65 por ciento de su altura original. Esta segunda medición de IFD se utiliza paraayudar a determinar la capacidad de la espuma para proporcionar soporte profundo.
Típicamente, cuanta más diferencia haya entre el IFD del 25 por ciento y el 65 por ciento de IFD, más capacidad tiene la espuma para soportar el peso. La proporcióndel 65 por ciento de IFD dividido por el 25 por ciento de IFD se llama el factor de soporte de la espuma. Los factores de soporte para la espuma varían de aproximadamente 1.5 a 2.6. Cuanto mayor sea el número, mejor será la capacidad de la espuma para proporcionar soporte. Las espumas con altos factores de soporte ofrecen una serie de ventajas. Un IFD del 25 por ciento bajo en una espuma con un alto factor de soporte para crear una suavidad superficial adicional sin hacer que la espuma se "desfonde" cuando se aplica peso. Típicamente, cuanto mayor sea la densidad de la espuma, mejor será el factor de soporte.Fatiga dinámicaHay varias pruebas que se utilizan para determinar la durabilidad de la espuma, o qué tan bien la espuma conserva sus propiedades de firmeza y altura originales. Algunas son pruebas de laboratorio estándar; otras son pruebas personalizadas desarrolladas por diferentes fabricantes. Pero prácticamente todas ellas se basan en flexionar o comprimir la espuma un número específico de veces a una deflexión o carga de peso establecida, y medir la firmeza y la altura de la espuma antes y después de la prueba.
Las diferencias se denominan fatiga. En las pruebas de fatiga, las muestras de espuma pueden comprimirse unas pocas mil vecesveces, o muchas miles de veces. Luego se mide el porcentaje de pérdida de IFD. Las pruebas más cortas dan una idea de cuánta firmeza puede perder una espuma a través del uso inicial, mientras que las pruebas más largas proporcionan datos sobre la durabilidad general de la espuma. Cizallamiento por rodillo Una prueba de fatiga por flexión particularmente severa es el cizallamiento por rodillo, donde un peso rodante se ejecuta sobre una muestra de espuma desde dos direcciones, típicamente durante unos 25,000 ciclos. Esta prueba de cizallamiento por rodillo proporciona una combinación de compresión y
abrasión, y ayuda a identificar cómo la espuma resistiría aplicaciones particularmente difíciles, como mobiliario comercial o como cojín de alfombra. Nuevamente, se mide la pérdida de IFD, y se pueden tomar múltiples mediciones, en diferentes períodos de tiempo después de que la espuma haya tenido la oportunidad de "recuperarse."
Resistencia al desgarro Las espumas de poliuretano flexible también se miden por su capacidad para resistir desgarros, roturas o estiramientos. Esto es importante en aplicaciones donde las espumas deben manipularse con frecuencia, como en tapicería. Las pruebas para determinar estas propiedades son la resistencia a la tracción, la resistencia al desgarro y el alargamiento. Determinan la capacidad de la espuma para estirarse o flexionarse sin desgarro. Estas mediciones de durabilidad son particularmente importantes para las espumas que contienen grandes cantidades de rellenos (como espumas modificadas por combustión), porque estos aditivos pueden aumentar la tendencia de las espumas a desgarrarse o triturarse. Al especificar espumas que contienen aditivos, la tracción se deben revisar las pruebas de resistencia, desgarro y elongación para ver si la espuma puede requerir un manejo especial
Resiliencia (rebote de bola) La resiliencia es un indicador de la elasticidad superficial o "elasticidad" de espuma. La resiliencia puede relacionarse con la comodidad. La resiliencia se mide típicamente dejando caer una bola de acero sobre el cojín de espuma y midiendo qué tan alto rebota la bola. La resiliencia de la espuma varía de aproximadamente el 20 por ciento de rebote de la bola a hasta el 80 por ciento de rebote. Una mayor resiliencia en una espuma a menudo significa que los cojines de los asientos del sofá, por ejemplo, tienen una mejor "sensación" o sensación superficial. Las espumas también se pueden hacer para que tengan muy poca resiliencia para ciertas aplicaciones.
Por ejemplo, los productos viscoelásticos (espuma de memoria) típicamente exhiben muy poca resiliencia. Histéresis La histéresis es otra prueba de laboratorio utilizada para determinar la capacidad de una espuma para retener sus propiedades de firmeza originales. La histéresis se mide primero indentando la muestra de espuma al 25 por ciento y midiendo la firmeza, luego indentándola al 65 por ciento y midiendo nuevamente la firmeza, y finalmente liberando la indentación al nivel del 25 por ciento sin permitir que la espuma se relaje por completo. Sin liberar completamente la indentación, la espuma no recuperará inmediatamente toda su firmeza original del 25 por ciento, pero se cree que el porcentaje de firmeza que recupera es un buen indicador de la durabilidad general del cojín.
A diferencia de otras pruebas de durabilidad, la histéresis se puede realizar rápidamente en una variedad de muestras de espuma. Métodos de prueba
Para obtener más información sobre las pruebas de espuma de poliuretano flexible, consulte el método de prueba D3574 de ASTM International, Métodos de prueba estándar para materiales celulares flexibles: losas, espumas de uretano unidas y moldeadas, que detalla los procedimientos y la terminología de las pruebas. Flujo de aireEl flujo de aire es una prueba de diagnóstico importante. El rendimiento de la espuma se optimiza cuando el flujo de aire se maximiza. Esto indica que las celdas están abiertas y son tanflexibles como deberían ser. Una buena regla general para el flujo de aire en espumas de poliuretano flexible es un mínimo de 2.0 pies cúbicos por minuto (cfm). (Nota: las espumas viscoelásticas o de memoria tienen un flujo de aire más bajo debido a su

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química, pero aún así funcionan como se pretende.)

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