Poliuretano (PU) e Poliuretano Termoplástico (TPU)

Poliuretano (PU) é o nome dado aos materiais produzidos através da reação entre isocianatos e polióis. Digo "materiais", no plural, pois o poliuretano é um polímero extremamente versátil e permite desde a fabricação de produtos rígidos, passando pelos elastoméricos/borrachosos, até as espumas/esponjas. Além disso, o poliuretano pode ser tanto termoplástico quanto termofixo (ou termorrígido).

As propriedades dos poliuretanos podem ser alteradas através da variação do tipo ou da quantidade das três substâncias básicas de sua produção: di-isiocianato, diol de cadeia curta e diol de cadeia longa. E sua classificação se dá pelo tipo de poliol usado, por exemplo, poliuretano de poliéster ou poliuretano de poliéter.

O PU de poliéter é mais resistente à hidrólise e geralmente tem temperatura de transição vítrea mais baixa, enquanto o de poliéster têm resistência melhor à óleos e combustíveis.


TPU granulado
O Poliuretano Termoplástico (TPU)

Os TPU's contêm segmentos lineares flexíveis enovelados e rígidos empacotados, capazes de fundir, sem degradação das ligações uretânicas. São essencialmente cadeias lineares de peso molecular da ordem de 15.000 a 40.000 e possuem temperatura de transição vítrea abaixo de 0°C. São geralmente produzidos com polióis de peso molecular médio entre 600 e 4.000, extensores de cadeia com peso molecular entre 61 a 400 e di-isocianatos. Devido à diversidade de combinações de segmentos flexíveis e rígidos podem ser formulados como materiais diferentes, desde os elastoméricos macios e flexíveis (materiais elásticos que preenchem a lacuna entre plásticos e borrachas), aos plásticos duros com alto módulo.

Os TPU's podem ser processados através de técnicas comuns entre os termoplásticos, como: moldagem por injeção, extrusão, sopro etc; sendo recomendada a sua secagem antes do uso até que obtenha menos de 0,05% de umidade, o que pode levar de 3 a 6 horas entre 90° e 110°C dependendo da dureza do material.

O processamento de TPU requer atenção à velocidade da rosca da injetora/extrusora e da temperatura do canhão tendo em vista sua alta viscosidade, já que uma temperatura muito baixa e/ou velocidade alta de rosca pode causar degradação por cisalhamento, além disso, qualquer ponto frio (principalmente no bico de injeção) pode ser um grande problema resultando em entupimento. Segue abaixo um guia de temperaturas de injeção:

Dureza Zona de alimentação Zona de compressão Zona de dosagem Bico
70A 170 - 180 185 - 190 190 - 195 190 - 200
80A 185 - 190 195 - 200 200 - 205 200 - 205
85A 195 - 200 200 - 205 205 - 210 205 - 210
90A 200 - 205 205 - 210 210 - 215 210 - 215
95A 200 - 205 210 - 215 215 - 220 215 - 220
98A 200 - 205 210 - 215 215 - 220 215 - 220
64D 205 - 210 210 - 215 215 - 220 220 - 225
72D 205 - 210 215 - 220 220 - 225 220 - 225


Outra recomendação é realizar um pós-tratamento (cura) na peça de TPU com o objetivo de melhorar o desempenho do produto, esse tratamento consiste em manter a peça em estufa por um determinado período conforme a tabela abaixo:

Dureza Condições de pós-tratamento
Shore A 70-85 80°C x 16h
Shore A 90-98 90°C x 16h
Shore D 64-72 100°C x 16h


Características (dos poliuretanos em geral):

- Aumento de dureza através da adição de cargas como fibra de vidro, talco etc
- Boa resistência à óleos, solventes, oxidação e ozônio
- Resistente a ação de microorganismos
- Boa resistência à hidrólise
- Enfraquecimento de propriedades em temperaturas baixas e altas
- Pode ser rígido ou flexível, termorrígido ou termoplástico

Aplicações: capas para smartphone, retentores, solados, mangueiras, corrente para gelo, rodízio, espuma para colchão, espuma expansiva para vedação de portas
Capa para smartphone
Retentores
Solado para chuteiras e demais calçados
Mangueiras
Corrente para gelo
Rodízio (TPU)
Bola
Espuma para colchão
Espuma expansiva de PU para vedação de portas

Bibliografia:
HARPER, Charles A.; PETRIE, Edward M. Plastics Materials and Process: A Concise Encyclopedia. Hoboken: John Wiley & Sons, Inc., 2003.
WIEBECK, Hélio; HARADA, Júlio. Plásticos de Engenharia: Tecnologia e Aplicações. São Paulo: Artliber Editora, 2005.
Artigo postado em 06/08/2014
Sobre o autor: Daniel Tietz Roda é Tecnólogo em Produção de Plásticos formado pela FATEC/ZL e Técnico em Projetos de Mecânica pela ETEC Aprígio Gonzaga. Trabalhou na área de assistência técnica e desenvolvimento de plásticos de 2008 até 2013 e atualmente é proprietário do Tudo sobre Plásticos.
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