3.1 - Introdução
As espumas flexíveis de PU possuem células abertas, permeáveis ao ar, são reversíveis à deformação e podem ser produzidas numa grande faixa de propriedades incluindo maciez, firmeza e resiliência, oferecendo um conforto aos seres humanos, que nenhum outro único material proporciona. As primeiras espumas flexíveis comerciais foram fabricadas em 1951, utilizando polióis poliésteres. As espumas utilizando poliol poliéter foram comercializadas em 1958, utilizando formulações com catalisadores à base de estanho e aminas terciárias, e silicones especiais como estabilizadores. Em 1964, surgiram as espumas de alta resiliência (HR), curadas a frio, utilizando uma mistura de TDI e MDI polimérico que reagia com polióis poliéteres de alta reatividade terminados com hidroxilas primárias. Nesta mesma época surgiram as espumas semi-rígidas com propriedades específicas de amortecimento, utilizando MDI polimérico. Na década de 70 foram comercializadas as espumas flexíveis produzidas com ar para aplicação em base de carpetes. Nos anos 80 surgiram as espumas feitas com polióis poliéteres copoliméricos com estireno e acrilonitrila.
As espumas flexíveis em bloco têm sido produzidas durante décadas, em uma grande variedade de densidades e suporte de carga, para diferentes usos, como colchões somente de espuma, ortopédicos e de mola, travesseiros, artigos de mobília, materiais almofadados para automóveis, embalagens, recreação, vestuário, calçados, etc. Em 2006, a produção global de espumas felxíveis foi da ordem de 4000 mil toneladas, sendo 3000 mil toneladas de espumas flexíveis em bloco e 1000 mil toneladas de espumas flexíveis moldadas. A produção global de espumas felxíveis em bloco estava assim distribuída: poliéter = 2.300 mil toneladas, HR = 450 mil toneladas, e poliéster = 250 mil toneldadas.
No Brasil, a fabricação de blocos de espumas flexíveis de PU começou nos anos 60, com importação das matérias primas, e nos anos 70, iniciou-se a fabricação local de polióis poliéteres e TDI. Em 2000, foram fabricados 16 milhões de colchões, em cerca de 300 produtores locais, consumindo 150 mil toneladas de espumas flexíveis de PU, com densidade média de 20 kg/m3, variando desde 8 até 45 kg/m3. A produção de blocos de espumas flexíveis pelo processo descontínuo em caixote é a mais utilizada no Brasil, e nos últimos anos os produtores locais têm concentrado seus esforços na qualidade da espuma e automação do processo.
As espumas flexíveis podem ser obtidas em blocos ou moldadas. As em bloco representam o maior segmento de mercado e são fabricadas por processos contínuos e descontínuos. Normalmente, são fabricadas em grande escala em plantas especialmente projetadas. As matérias primas podem ser esadas e misturadas com a utilização de equipamentos simples ou sofisticados. Dependendo do poliol empregado, podem ser espumas de poliéter ou poliéster, e com relação às propriedades elásticas podem ser classificadas como: convencionais, de alta resiliência, semiflexíveis, e de pele integral (Tabela 3.1).
Tabela 3.1 - Comparação entre diferentes tipos de espumas flexíveis de PU base éter
Tipo |
CONVENCIONAL |
ALTA RESILIÊNCIA (HR) |
SEMIFLEXÍVEL |
PELE INTEGRAL |
Descrição |
Colchões e estofados.
D = 14-50 kg/m3
|
Alto
suporte de carga. D = 25-60 kg/m3. Mais macia do que a convencional de mesma densidade |
HR com menor flexibilidade. D = 40-80 kg/m3 |
Semiflexível,
com pele do próprio PU D = 100-700 kg/m3 |
Poliol |
Trióis, PM 3000-4000 OH = 40-56 mg KOH/g |
Trióis (PM 4500-6000, 70% de OH primárias) no OH = 28-38 mg KOH/g, mais agente ligação cruzada ou poliol polimérico |
Como HR |
Trióis (PM 4500-6000) 70% de OH primárias., mais agente de ligação cruzada diol/triol |
Isocianato |
TDI |
TDI/MDI cru, TDI cru, TDI modificado, MDI modificado, TDI puro |
MDI cru |
MDI cru ou MDI líquido puro |
Agente de expansão |
Água/ agente de expansão auxiliar |
Água/ agente de expansão auxiliar |
Água/ agente de expansão auxiliar |
Água/ agente auxiliar de expansão |
Catalisador |
Aminas / octoato de estanho |
Aminas Aminas/octoato de Sn |
Aminas |
Aminas |
Surfactante |
Silicone |
Nenhum ou silicone fraco ou silicone especial |
Nenhum |
Nenhum |
Comentários |
Bloco e moldadas (curada a quente) |
Bloco e moldadas (curadas a frio) |
Moldada/revestida com ABS/PVC. |
Moldada, componentes de carro, descansa braços, volantes, etc. |