PU é a sigla para poliuretano, um dos polímeros que apresentam a maior quantidade de variações do mercado. Ele pode ser encontrado como termoplástico, termorrígido e até elastômero.
“O próprio elastano (Lycra) é um elastômero à base de poliuretano. Peças feitas de PU elastomérico são utilizadas em diversas indústrias, como por exemplo, componentes de acabamento automotivo”, exemplifica Baltus Cornelius Bonse, professor de Engenharia de Materiais da FEI (Fundação Educacional Inaciana Pe. Sabóia de Medeiros).
O polímero pode ser encontrado também em tintas e adesivos.
Como o poliuretano é produzido?
Os poliuretanos são formados pela reação química de um diisocianato com um poliol, e os diferentes formatos em que é encontrado são determinados no processo de produção, seja pelo tipo de diisocianato, de poliol ou da adição de outros produtos químicos, como catalisadores, extensores de cadeia e agentes de reticulação.
“Alta proporção de extensores de cadeia [componentes químicos que aumentam o comprimento das cadeias poliméricas] de baixo peso molecular resulta em PU termoplástico, ou seja, que consegue ser derretido e conformado várias vezes”, explica Bonse.
Já para obter o PU termorrígido, é preciso utilizar uma determinada quantidade de agentes de reticulação, fazendo com que o material se torne irreversível após a solidificação.
“Agentes de reticulação promovem a formação de ligações cruzadas entre as cadeias poliméricas. Essas ligações cruzadas criam uma estrutura tridimensional na rede polimérica, resultando em estruturas rígidas, resistentes e de alta estabilidade dimensional”, diz.
Para obtenção do poliuretano elastomérico, utiliza-se uma combinação de polióis de alto peso molecular e extensores de cadeia. Por fim, para a formação de espumas de PU é necessário a presença de água, cuja reação com o isocianato libera dióxido de carbono (gás carbônico) que causa a expansão da espuma.
Como o PU é transformado?
Em razão da grande quantidade de variações e aplicações, o poliuretano pode ser transformado por diversos processos, como detalha o professor da FEI.
PU termoplástico (TPU)
Extrusão: o polímero é fundido e forçado através de uma matriz para produzir produtos contínuos de seção transversal constante, como filmes, folhas, tubos e perfis;
Injeção: é aquecido até o ponto de fusão e injetado em um molde, onde solidifica para formar peças com geometrias específicas;
Sopro: um tubo de TPU aquecido é inflado com ar para moldar recipientes ocos, como garrafas e frascos;
Termoformagem: aquecido e moldado usando-se calor e pressão para formar produtos tridimensionais, como embalagens, recipientes e peças para aplicações específicas.
PU termorrígido
As resinas de PU termorrígido, usadas como matrizes para compósitos de fibra de vidro e de carbono, podem ser transformadas como segue:
Moldagem por Compressão: Mantas ou tecidos impregnados com poliuretano termorrígido são colocados em um molde aquecido e submetidos a alta pressão para formar peças sólidas ou com geometrias específicas;
Moldagem por Transferência: similar à moldagem por compressão, com a diferença que a resina de PU é forçada através de um canal específico para o molde contendo as mantas ou tecidos, resultando em um controle mais preciso do volume de material;
Pultrusão: processo contínuo no qual as fibras são impregnadas como poliuretano termorrígido, que é puxado através de um molde aquecido para formar perfis ou peças com seção transversal constante.
Espumas de poliuretano
Já na produção de espumas, a mistura de poliol, isocianato, catalisador (utilizado para controlar a velocidade da reação e o tempo de formação da espuma) e aditivos desencadeia a reação química que resulta na liberação de dióxido de carbono ou outros gases.
Esse processo expande a mistura, formando a base da espuma.
Essa base, ainda em estado líquido, é então vertida em moldes específicos ou em um espaço que permite sua expansão para adquirir a forma desejada. Após a completa solidificação, os blocos de espuma podem ser cortados nos tamanhos desejados.
Características do poliuretano
Entre as principais características do poliuretano, estão:
- Resistência à abrasão, tração e propagação de rasgos;
- Boa elasticidade, flexibilidade e resistência a intempéries;
- Capacidade de suportar cargas;
- Resistência à hidrólise e dielétrica (mas não recomendado como isolante);
- Leveza;
- Absorção de impacto.
Aplicações do poliuretano
Por sua grande variedade, o PU é utilizado por diferentes indústrias:
Móveis: colchões e travesseiros, assentos e encostos;
Automobilística: preenchimento de bancos, revestimento de volante, buchas de suspensão, faces para para-choque, isolamento de portas e assoalho;
Eletrodomésticos: preenchimento de paredes plásticas ou metálicas de geladeiras, refrigeradores e outros;
Vestuário: peças de elastano, tecido sintético;
Higiene Pessoal e Limpeza: esponjas;
Calçados: solados, fibras e laminados sintéticos;
Construção Civil: tubos, perfis, mangueiras, tintas, vernizes e revestimentos.
Reciclagem do poliuretano
A grande vantagem do poliuretano, ou seja, a variedade de composições químicas e propriedades, acaba gerando desafios na hora de reciclar esse polímero.
“Misturar diferentes tipos de PU durante a reciclagem pode resultar em materiais incompatíveis, afetando a qualidade do produto reciclado, que não atende aos padrões necessários ou que carece de consistência”, alerta Bonse.
Para que a reciclagem do PU seja eficaz, a triagem é crucial, porém complexa, devido às suas diversas formas e aplicações.
A composição química, estrutura molecular e forma física do material descartado demandam processos específicos. Bonse lista alguns:
Métodos Mecânicos
Moagem ou Trituração Mecânica: moinhos ou trituradores reduzem o PU a pequenos fragmentos, que podem ser utilizados como matéria-prima para produtos novos.
Reforma Mecânica: Alguns produtos podem ser reprocessados, derretidos e remoldados em novos produtos ou componentes.
Métodos Químicos
Dissolução: Envolve a dissolução do PU em solventes apropriados para separar e recuperar os componentes úteis para reutilização.
Pirólise ou Decomposição Térmica: utiliza altas temperaturas na ausência de oxigênio para quebrar o PU em componentes químicos básicos, que podem ser reutilizados na fabricação de novos produtos.
Outros Métodos
Reciclagem Química Avançada: processos mais complexos que usam reações químicas para decompor o PU em seus componentes básicos para reutilização.
Reciclagem Energética: quando a reciclagem mecânica ou química não é viável, o PU pode ser usado como fonte de energia por meio de processos de incineração controlada.
O professor destaca que nem todos métodos são adequados para todos os tipos de PU, o que pode limitar a eficiência dos esforços de reciclagem.
“A triagem e reciclagem de materiais de PU com diversas composições podem ter custos proibitivos devido à complexidade envolvida, tornando o inviável economicamente”.
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