Poliuretano

Il poliuretano dai mille impieghi

La chimica dei poliuretani

Il poliuretano è un polimero, cioè una sostanza chimica formata da molte unità molecolari ripetute. I polimeri abbondano in natura: il DNA (acido desossiribonucleico) e l'RNA (acido ribonucleico) sono alla base della vita, la tela del ragno, i capelli umani, le corna dei cervi sono altri esempi di polimeri proteici naturali. Il primo polimero sintetico fu creato nel 1909 con il nome di bachelite, utilizzata per gli involucri di apparecchi raidiofonici, telefoni, penne biro e varie componenti elettriche. La prima fibra polimerica fu prodotta dalla cellulosa col nome di rayon nel 1910. La chimica dei poliuretani è piuttosto complessa, ma le basi sono abbastanza semplici: si formano facendo reagire un poliolo (un alcool con più di due gruppi ossidrilici reattivi per molecola) con un diisocianato o isocianato polimerico, in presenza di additivi e catalizzatori adatti. Poiché una varietà di diisocianati e una vasta gamma di polioli possono essere utilizzati per produrre poliuretano, un ampio spettro di materiali può essere prodotto per ogni applicazione specifica con la varietà di forme che vanno dai rivestimenti resistenti, alle schiume, ai sigillanti, fino agli elastomeri o gomme.

Nascita del poliuretano

Otto Bayer è riconosciuto come il "padre" del settore poliuretani per la sua invenzione del processo di poliaddizione delle basi del diisocianato. L'origine di questo materiale risale all'inizio della seconda guerra mondiale, quando fu sviluppato come sostituto per la gomma. La sua capacità di sostituire materiali rari ha stimolato numerose applicazioni. Durante la seconda guerra mondiale i poliuretani venivano utilizzati per l'impregnazione di capi resistenti al gas mostarda (nome popolare dell'iprite), per le finiture aeree, per proteggere dalla corrosione i materiali. Tuttavia, per la scarsità di materie prime, il mercato del poliuretano si sviluppa lentamente e solo a metà degli anni '50 inizia ad essere prodotto in scala industriale, come adesivo, elastomero e schiuma rigida. Alla fine degli anni '50 erano in commercio le schiume flessibili per materassi e imbottiture e con lo sviluppo di un poliestere poliolo a basso costo, le schiume flessibili hanno aperto le porte alla tappezzeria e alle applicazioni automobilistiche che sono arrivate fino ai giorni nostri, ma formulazioni e tecniche di lavorazione continuano ad essere sviluppate.

La domanda di poliuretano

La ricerca ha portato a utilizzare il poliruetano in fili sottili, che combinati con il nylon rendono gli indumenti più leggeri ed elastici. Nel corso degli anni i poliuretani sono stati migliorati e sono state sviluppate le fibre spandex, rivestimenti poliuretanici ed elastomeri termoplastici. Oggi i produttori possono realizzare una vasta gamma di capi di abbigliamento, dalle pelli sintetiche all'abbigliamento sportivo più una grande varietà di accessori. Il poliuretano espanso rigido invece viene utilizzato nei grandi elettrodomestici: le buone proprietà isolanti della struttura a celle chiuse della schiuma resistono ottimamente al trasferimento di calore e ne fanno il materiale ideale per l'isolamento termico di frigoriferi e congelatori. La schiuma viene utilizzata nella costruzione delle automobili, per riempire i sedili e i seggiolini per l'infanzia ma gli elastomeri poliuretanici trovano impiego nei paraurti, spoiler, porte e finestrini: sono più leggeri e più resistenti dei metalli. Questo consente ai produttori di ridurre significativamente il peso della vettura aumentando il risparmio di carburante, l'isolamento e l'assorbimento acustico e la vita dell'automezzo.

Il poliuretano nelle nostre case

Le case moderne richiedono materiali ad alte prestazioni, resistenti ma leggeri, di facile installazione, durevoli e versatili e variamente colorati. Il poliuretano aiuta a preservare le risorse naturali e protegge l'ambiente riducendo il consumo di energia. Con il suo eccellente rapporto resistenza-peso, le proprietà di isolamento, durata e versatilità il poliuretano viene applicato all'edilizia e nelle costruzioni rispondendo a queste esigenze. L'accessibilità a questi materiali e il comfort che sono in grado di fornire hanno fatto dei materiali poliuretanici componenti privilegiati in tutto il mondo. Nei tetti, coperture di plastica riflettenti poste sopra il poliuretano espanso riflettono luce e calore aiutando la casa a rimanere fresca e a ridurre il consumo di energia. Il poliuretano termoplastico (TPU) può essere colorato e fabbricato in un'ampia varietà di metodi, allo stato fuso, per estrusione, soffiaggio e iniezione e il suo utilizzo aumenta la durata complessiva del prodotto aggiungendo flessibilità di progettazione alle nuove costruzioni. Trovano inoltre impiego nel legno composito e nella produzione di pavimentazioni, sia come substrato che come rivestimento.

Poliuretano: Altri utilizzi dei poliuretani

Il poliuretano viene utilizzato nella forma di resina epossidica negli scafi da acqua, dove aumenta la resistenza alla corrosione. Il poliuretano espanso flessibile isola la barca dal rumore e dalle temperature estreme, fornisce resistenza all'abrasione e alle lacerazioni, aumenta la capacità portante con un peso minimo. Il poliuretano termoplastico trova grande impiego nel settore marittimo. E' elestico, resistente, adatto a rivestire fili, cavi, tubi del motore, cinghie di trasmissione, tubi idraulici e guarnizioni ed è usato persino negli stampi dello scafo. I "composti di impregnazione", poliuretani non-schiuma, sono frequentemente utilizzati nella industria elettrica ed elettronica per incapsulare, sigillare e isolare componenti microelettronici sensibili alla pressione, cavi sottomarini e circuiti stampati. In campo medico i poliuretani trovano impiego nei cateteri e in tubazioni di uso generale, nella biancheria da letto di ospedale, e in una grande varietà di dispositivi. Infine, la schiuma poliuretanica da imballaggio (PPF) fornisce un'imbottitura sagomata che protegge durante il trasporto elementi fragili e delicati, come apparecchiature mediche.