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Revista M&M
Espumas inyectadas flexibles:
versatilidad hecha comodidad
Camilo Marín Villar
Periodista
El poliuretano inyectado representa una de las soluciones más eficientes y versátiles para la
industria del mueble actualmente. Estas espumas ofrecen un espectro cada vez más amplio
y creciente de aplicaciones y beneficios, ya que pueden mejorar la apariencia de un producto,
alargar su vida útil y aumentar la satisfacción y el confort de los usuarios finales.
Foto: img.archiexpo.es/
L
os poliuretanos han sido materiales tradicionales en la
fabricación de diferentes tipos de espumas para el reforzamiento, acolchado y tapizado de muebles. Por su amplia versatilidad y múltiples aplicaciones han hecho parte de esta industria durante décadas, estando presentes,
principalmente, en la elaboración de colchones, somieres,
sillas y sofás.
Constantemente, la industria química desarrolla nuevas formulaciones para espumas, con mejores y más prestaciones.
No obstante, la gran mayoría de muebleros casi siempre
emplean los mismos materiales para tapizar, especialmente
las espumas laminadas; son muy pocas las empresas que
asumen el reto de buscar y probar otras alternativas dentro
del amplio portafolio que ofrece el poliuretano, y así diversificar sus productos y líneas de negocio.
Una de estas alternativas es la espuma inyectada de alta
densidad, también llamada goma espuma en algunos países hispanoparlantes. Por sus excelentes características y
propiedades, este material puede ser usado en una gran
variedad de productos, con diferentes formas, colores,
tamaños y funcionalidades. El límite es quizás la imaginación y la creatividad del industrial.
En Colombia no solo hay un gran número de compañías
que ofrecen piezas terminadas de este producto –como
espaldares, asientos, reposabrazos, cabeceros, cojines y
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accesorios en espuma inyectada– también es muy sencillo encontrar las materias primas, los insumos y la maquinaria para fabricar y, por qué no, ofrecer el servicio al
resto del sector.
Tal como explica Jorge Lara, ingeniero mecánico y gerente
de Manupol Ltda., la idea es innovar a partir de la adaptación de una tecnología conocida y probada para desarrollar productos técnicos, con alto valor agregado y con
una amplia funcionalidad, de tal forma que sea posible
ofrecer mayor variedad y alta calidad a los usuarios de los
muebles.
“Puede que no sea fácil para todas las industrias capitalizar la oportunidad que representa integrar en los
productos tradicionales materiales poliméricos con características mecánicas y físicas especiales y, a partir de
esto, crear nuevos modelos de negocio. Sin embargo, los
poliuretanos proporcionan oportunidades que debemos
aprovechar al máximo”, explicó el ingeniero, quien lleva veinte años fabricando muebles, especialmente para
oficina.
6 Kg/m3, hasta plásticos de alta dureza con densidades
de 1.220 Kg/m3. Vale la pena recordar que la densidad
es la propiedad que permite medir el peso de un material, cuanto mayor sea la densidad de un cuerpo, más
pesado parecerá.
Existen tres tipos principales de espumas definidos por
su densidad: espumas flexibles, espumas rígidas y elastómeros. Las primeras son utilizadas, básicamente, en
la fabricación de mobiliario; por su parte, las rígidas y
los elastómeros, similares a los plásticos, se usan para
conformar suelas de calzado, como sellante de juntas,
impermeabilizante o como aislamiento térmico y acústico en la construcción de vivienda.
Se estima el consumo mundial de poliuretano en cerca
de dieciséis millones de toneladas anuales, según las
cifras entregadas, en septiembre de 2013, durante el
“Polyurethanes World Congress” de Phoenix, Arizona.
Lara agregó: “este no es un tema nuevo; las espumas inyectadas fueron desarrolladas hace más de medio siglo,
lo que sucede es que el sector ha desaprovechado la versatilidad del producto y no lo explota como debe ser”.
Específicamente, las espumas flexibles para muebles
se caracterizan por tener una celda abierta, en la cual
el agente soplante no reside dentro de la estructura,
ya que se pierde durante el proceso, esto hace que las
densidades del producto varíen en un intervalo de 10
a 80 Kg/m3.
Tipología de la espuma
Este tipo de material se puede fabricar en bloques, para
luego ser cortado en láminas, producto que se conoce
Pero, en sí, ¿qué son las espumas de poliuretano y cuál
es la gran diferencia entre una espuma laminada y una
inyectada?
Fotos: i.ytimg.com
Para entender esto, es conveniente explicar que las espumas de poliuretano son materiales plásticos que se
obtienen a través de la reacción exotérmica de un poliol
con un isocianato. Dos polímeros que, al combinarse en
su forma líquida, generan dióxido carbónico, provocando la expansión de su masa hasta adoptar una forma sólida de espuma o un plástico rígido.
A la mezcla del poliol e isocianato se adicionan algunos
agentes catalizadores, tensoactivos, agentes soplantes y
entrecruzantes que permiten controlar la velocidad de la
reacción, el tamaño de la celda (poros) de la espuma, la
densidad del material y modificar la dureza del producto
final, entre otras características.
Según sea necesario, y dependiendo del know how de
cada fabricante y de sus formulaciones, se pueden conseguir desde espumas con densidades muy bajas como
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La inyección de espuma flexible es una producción
en serie que se realiza en moldes fabricados de
resina epóxica y aluminio.
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Tecnología para la inyección de poliuretano
Adopta la forma y los
detalles del molde
en el cual se inyecta,
no es necesario
realizar procesos de
corte o conformado
posteriores.
Fotos: www.lemoptix.com
Generalmente, el mercado ofrece máquinas de inyección de poliuretano
básicas, específicamente, para trabajar con formulaciones convencionales
(poliol + isocianato), y máquinas diseñadas para todo tipo de formulación
con las que se pueden fabricar espumas flexibles, rígidas y elastómeros, o,
incluso, para inyectar otros polímeros diferentes al poliuretano.
Esta tecnología es controlada por PLC (Controlador Lógico Programable)
el cual cuenta con un panel de mando en el que se regulan los diferentes
parámetros del proceso: la cantidad de material; la velocidad de la inyección;
el cambio de colores y el sistema de limpieza automático, entre otros.
Las máquinas para inyección de poliuretano se pueden dividir básicamente en
dos tecnologías: la de baja presión (colada de poliuretano) y la de alta presión
(inyección de poliuretano). Aunque, ambas dosifican, mezclan e inyectan el
poliuretano, su diferencia principal es el modo de realizar la mezcla de los
productos químicos y sus capacidades de fabricación.
En las primeras, las de la baja presión, la mezcla se realiza previamente en
una cámara dotada de un mezclador que realiza el proceso mecánicamente a
miles de revoluciones por minuto. Para su limpieza, al terminar la colada, este
mezclador debe lavarse con un disolvente (lo cual se realiza automáticamente),
normalmente usando cloruro de metileno.
También es posible utilizar otros sistemas de lavado alternativos, como
disolventes especiales no clorados y reutilizables, o agua caliente, aunque la
elección de uno u otro debe hacerse en función del producto a trabajar.
Por la presión reducida, estos equipos se utilizan, principalmente, para fabricar
espumas flexibles de producciones pequeñas o medianas, de entre 100 o 500
productos diarios. Son equipos de gran flexibilidad y eficiencia ya que pueden
llevar a cabo la mezcla y realizar la inyección en micro caudales, desde 1
gramo por segundo (gr/seg) o si se requiere un alto caudal, a partir de 5 a
10 Kg/seg, según el tamaño de la pieza a conformar y las necesidades de la
producción.
Es común emplearlas para fabricar productos de distintos colores y sistemas
de poliuretano. Puesto que hay máquinas de baja presión que pueden
dosificar hasta siete componentes distintos (polialcohol, isocianato, pinturas,
catalizadores, etc.) directamente en la cámara de mezcla, en ellas el cambio
de color no supone ningún problema. Además, pueden procesar componentes
de alta viscosidad y químicos difícilmente miscibles (mezclables).
Por su parte, las máquinas de alta presión no tienen cámaras mezcladoras
y, por ello, la combinación del poliol y el isocianato se realiza al hacer chocar
los químicos a presión elevada, entre 120 y 180 bar, dependiendo del tipo de
producto. Esto equipos son adecuados, especialmente, para la inyección de
espuma rígida y cuentan con un cabezal autolimpiante (no requiere lavado)
que, al término de la inyección de poliuretano, se cierra sin generar pérdidas
de material ni la necesidad de usar ningún disolvente.
La tecnología de alta presión incluye un amplio abanico de caudales y
prestaciones empezando por un caudal de 35 gr/seg, hasta los 12 Kg/seg.
Hay diferentes modelos de equipos que permiten numerosas configuraciones
para adaptarse a cualquier necesidad productiva.
Para el ingeniero Manuel Lanuza García, director general de Maquiuretanos
Lanuza S.A., empresa fabricante de inyectoras de poliuretano, antes de elegir
una máquina el empresario debe tener en cuenta los productos que desea
fabricar. Pues, dependiendo de esto se selecciona: el tipo de mezcla de los
componentes que forman el poliuretano, ya sean dos o más componentes, en
baja o alta presión.
En el caso particular del cabezal de baja presión es importante cerciorarse que
el equipo tenga un sistema de suministro independiente, el cual garantice que
un componente no pueda pasar de un lado a otro, hasta que inicie la mezcla.
Algunos cabezales disponen de entrada para un tercer componente,
generalmente colorante que permite, con los equipos adecuados, un cambio
de color rápido, pudiendo hacer una colada con un color y la siguiente con otro
con la simple selección por programa.
Los moldes para el vaciado de la espuma flexible, generalmente, están
diseñados con programas como SolidWorks, que crean, de forma rápida y
sencilla, las cavidades, ensamblajes y vistas tridimensionales; además, son
fabricados de aluminio para producciones altas o con resinas epóxicas para
lotes pequeños o medianos.
como espuma laminada, con densidades entre 15 y 30
Kg/m3, y que representa, aproximadamente, el 75% del
mercado de las espumas flexibles. También se fabrica a
través de moldeo por inyección, proceso con el que se
pueden obtener espumas de altas densidades, de entre
los 30 y 75 Kg/m3.
En el caso de las espumas inyectadas, tema principal de
este artículo, las materias primas para la fabricación (poliol, isocianato y agentes) se inyectan a través de bombas independientes a un cabezote de mezcla hermético,
utilizando un sistema de alta o baja presión, después la
mezcla se dosifica en moldes individuales, por lo general
abiertos, con la forma del producto que se desee obtener.
En el interior del molde los componentes reaccionan y se
produce el efecto exotérmico. (Véase el recuadro: Tecnología para la inyección de poliuretano).
Pasados un minuto y medio o tres minutos, la reacción
de expansión cesa, y continua la fase de gelificación hasta el momento en el que la espuma se sostiene por sí
misma, por lo general, entre 20 segundos y dos minutos
después del tiempo de crecimiento. Las propiedades generales de las espumas inyectadas dependen, principalmente, de la mezcla de poliol y de isocianato utilizado.
El uso de polioles de alto peso molecular y alta funcionalidad genera una mayor estabilidad de la espuma y una mejora en la resistencia a la ruptura. Mientras que, la dureza
de la espuma depende principalmente de la cantidad de
isocianato y del agua de la formulación.
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Además de mayores densidades, las espumas inyectadas presentan alta resistencia al desgaste y alta resiliencia; es decir, comparadas con los materiales laminados,
cuentan con una mejor capacidad de recobrar su forma original después de haber sido sometidas altas presiones, por esta razón, se utilizan para aplicaciones en
muebles y colchonería de alta calidad, permitiendo una
mayor durabilidad y confort.
Dentro del grupo de espumas inyectadas se destaca la
espuma de piel integral –también llamada “self-skinning foam”, por su nombre en inglés– con una amplia
gama de densidades, de entre 50 Kg/m3 y 80 Kg/m3,
para los muebles de alto tráfico, los descansabrazos,
o los apoyacabezas, especialmente usados en las sillas
de los vehículos de transporte de pasajeros. En Colombia empresas como Marcopolo y Scania utilizan este
material para los asientos de sus autobuses.
La espuma piel Integral es un núcleo microcelular cuya superficie exterior es dura y similar al cuero, con un acabado
suave al tacto y muy resistente a la abrasión.
Foto: liveimageserver.dlf.org.uk
La principal ventaja del método de inyección es que,
durante la mezcla, en el interior del cabezal, no hay presencia de aire, lo que favorece no sólo una producción
de espuma continua y pareja sino también la obtención
de un material con una celda o poro uniforme que mejora las propiedades físicas y mecánicas del producto
final.
La espuma inyectada ofrece una gran gama de
formas, estilos y colores. Literalmente, se adapta
a las necesidades del industrial.
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Fotos: www.wfrcdn.com
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Sillas de oficina con espuma inyectada.
Desde el punto de vista práctico, la
inyección de espumas tiene la ventaja de que ofrecer un producto ecológico, de alta densidad, con una mejor
relación costo beneficio al de las espumas laminadas y con funcionalidades especiales para muebles ortopédicos y ergonómicos. A continuación,
los detalles de estas ventajas:
• Ecológica: Aunque el poliuretano
se deriva de recursos no renovables como el petróleo, el balance
medioambiental es positivo ya que
la espuma flexible se puede reciclar
y la espuma rígida se puede incinerar para aprovechar la energía
generada. Esto va acorde con la legislación medioambiental aplicable
al sector de fabricación de muebles
en Colombia, y permite que las empresas cumplan las normas.
• Alta durabilidad: Existen datos que
avalan la utilización de la espuma
inyectada de poliuretano en la fabricación de muebles y que muestran una vida útil de hasta 10 años.
Gracias a la excelente resistencia
química y biológica de este material, su gran estabilidad, incluso
bajo condiciones especiales (temperaturas extremas, ambientes
muy húmedos y altos esfuerzos) y
la amplia gama de densidades que
se adaptan a cualquier condición, la
espuma inyectada puede ofrecer la
mejor garantía de durabilidad. A su
vez, este producto tiene excelente
desempeño mecánico, resistencia a
la elongación y al desgarre.
Sus celdas abiertas permiten circulación óptima de manera uniforme
del aire y proporcionan una mayor
elasticidad; también es resistente a
la humedad.
inversión inicial en muebles de espuma inyectada se recupera.
“Mientras que, por ejemplo: un
trozo de espuma laminada naranja, con densidad de 30 Kg/m3, para
fabricar el asiento de una silla de
oficina, cuesta $4.000; los insumos
necesarios (el isocianato y el poliol)
• Economía: Aunque el aspecto de calidad ha sido una de las razones primordiales que explican la elección
de las espumas inyectadas, hoy en
día, gracias a las mejoras de las tecnologías productivas, y de las técnicas de inyección, este material se ha
vuelto mucho más competitivo, en
términos de costo, que en el pasado.
Según explica, Jorge Lara, en la actualidad hay muchas empresas que
exigen para sus muebles espuma
inyectada, especialmente, del sector
automotor, el financiero, las entidades del gobierno y las compañías
promotoras de salud, cuyos empleados deben permanecer durante largas jornadas en sus puestos de trabajo. Gracias a su alta durabilidad,
este tipo de espuma permite ahorrar
en los costos de mantenimiento o
en el reemplazo de los muebles, por
lo que, a mediano y largo plazo, la
Foto: www.plasticsportal.net/
Ventajas prácticas
Por su durabilidad, resistencia y
capacidad de ser ergonómica, la
inyección de espuma se emplea
en la mayoría de muebles con
aplicaciones de alto tráfico.
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para elaborar el mismo producto en espuma inyectada, de alta densidad (45 Kg/m3), valen entre $8.000 y
$10.000. No obstante, la durabilidad del poliuretano
inyectado es dos veces la del material laminado. Además, al ser moldeada, la pieza se adapta al cuerpo del
usuario, garantizando ergonomía y confort. Al final, la
cuestión es de costo/beneficio”, enfatizó el ingeniero
Lara.
Adicionalmente, Lara comentó que incluir muebles
con espumas inyectadas dentro de su portafolio le ha
permitido ofrecer valor agregado y un diferencial en el
producto. “No es posible reemplazar por completo las
espumas laminadas, pues también son materiales con
excelente calidad y muy útiles en el tapizado de muebles; sin embargo, no tener el poliuretano inyectado
se puede convertir en una limitante para la empresa.
Incluso, al combinar las espumas laminadas con las inyectadas, se reducen los espacios de almacenamiento, y, con los moldes necesarios, se pueden fabricar
productos específicos bajo pedido”, dijo el gerente de
Manupol.
• Ergonomía: Los muebles deben ser concebidos especialmente para un sitio y un usuario específicos, por
ejemplo, en el caso de las sillas, la realidad muestra
que cada aplicación necesita un asiento acorde a la
Aplicación
de espumas
inyectadas
para
muebles de
escenarios,
auditorios
o salas de
cine.
Foto: www.modernmanhattan.com
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función, a las dimensiones y el servicio que prestará. Al
ser moldeada, la espuma inyectada adopta las dimensiones y la forma interna de la cavidad del molde, por lo
que ya no hay que cortar la espuma para darle la forma
ergonómica al mueble.
Los moldes para inyección de poliuretano son diseñados
en programas especializados con dimensiones y medidas
exactas para que la pieza de espuma se adapte a la forma
del cuerpo distribuyendo el peso y dando un mayor confort y descanso al usuario final.
• Versatilidad de diseño y fabricación: Gracias al proceso de
moldeo, con espuma inyectada se pueden fabricar muebles personalizados para cada destinario (niños, adultos,
hombres, mujeres, personas con problemas lumbares,
etc.), o para un sector o producto específico (para el hogar, para la oficina, para el transporte ferroviario, aéreo,
naval, las motocicletas, los automóviles, el transporte público, para salas de cine, auditorios, restaurantes y lugares de descanso, entre muchos otros).
La espuma flexible inyectada se puede cubrir con todo
tipo de telas, pieles o materiales sintéticos, adicionalmente, al tener poros más pequeños que una espuma
laminada, los adhesivos permanecen en la superficie del
material, y no se absorben en su interior, lo cual facilita la
unión con los revestimientos.
Foto: img.archiexpo.fr
La industria también emplea revestimientos de vinilo
previamente termoformados, que luego son instalados
directamente en una espuma moldeada ergonómicamente. Este proceso facilita la producción de asientos de
formas complejas, elimina las costuras del revestimiento
de vinilo y aumenta al mismo tiempo la impermeabilidad,
la durabilidad y la resistencia antibacteriana y antimicrobiana de la espuma, ya que los recubrimientos termoformados cuentan con estas propiedades.
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Estas soluciones resultan ideales para: carros de golf;
tractores de uso agrícola y muebles de jardín; motos,
vehículos todoterreno y utilitarios, cojines y camillas
para uso médico.
En general, la variedad de propiedades que posee este
material abre una enorme gama de posibles aplicaciones; por ende, es una alternativa útil para abrir nuevos mercados en una industria altamente competitiva
como es la del mobiliario.
Un buen ejemplo de esto es la presentación de la nueva línea de muebles Giovanetti Collezioni, en la que
los diseñadores italianos Enrico Buscemo y Piergiorgio
Leona, exhibieron una serie de sofás hechos, ciento por
ciento, con una nueva generación de espumas inyectadas de 140 Kg/m3.
Basados en el clásico modelo Chesterfield, los creadores intentaron revitalizar la idea mediante el uso
de moldes de grandes dimensiones y colores vivos y
excéntricos, aplicados sobre espuma inyectada de altísima densidad, muy resistente y en cierta medida
novedosa.
Por todo esto, la espuma de poliuretano reúne condiciones importantes que la convierten en una alternativa interesante para ser tenida en cuenta.
Al respecto, el ingeniero Lara comentó que los ejemplos internacionales demuestran que estas espumas
representan una opción y que se puede adaptar a las
necesidades de la industria nacional, ya que tiene incontables prestaciones y opciones de diseño.
“Es cierto que en Colombia influye mucho el factor precio y que esta espuma terminó asociándose con un material costoso; aún más en el último año si se tiene en
cuenta que los insumos se han encarecido como consecuencia del alza del dólar. Pero la devaluación también
aumenta los costos de los muebles importados, y es allí
donde se abre la oportunidad para que los fabricantes
nacionales compitamos con productos de calidad y con
valor agregado”, aseguró Lara.
Fuentes
Línea de muebles Giovanetti Collezioni en
espuma inyectada de alta densidad.
•
Jorge Lara. Gerente general de Manupol Ltda. manupol@manupol.
com.co
•
Manuel Lanuza García. Director general de Maquiuretanos Lanuza
S.A., [email protected]
•
www.polioles.com.mx - www.espumlatex.com.co - alcoplastcolombia.com - www.poliuretanosrivas.com - poliuretanoinsumos.com.ar
- www.preformadosdecolombia.com - www.kraussmaffei.com
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