El poliuretano termoplástico (TPU) es un polímero versátil conocido por su elasticidad, transparencia y resistencia al aceite, la grasa y la abrasión. Sus propiedades únicas lo convierten en una opción popular en diversos sectores, desde los dispositivos médicos hasta la electrónica de consumo. Sin embargo, comprender los aspectos de seguridad del TPU es crucial para su aplicación eficaz y responsable.
¿Qué es el TPU?
TPU es la abreviatura de elastómero termoplástico, un material que tiene las propiedades tanto del caucho como del plástico. La reacción de poliadición de diisocianatos con dioles da lugar a un material flexible y duradero. El TPU puede procesarse con métodos convencionales como el moldeo por inyección y la extrusión de TPU, lo que lo hace versátil para diversos requisitos de fabricación.
Propiedades clave:
- Rango de dureza: 60A-80D (escala Shore)
- Resistencia a la temperatura: -40°C a 120°C
- Alargamiento: 300-700%
La composición del TPU
Los principales componentes del TPU son:
- Diisocianatos: Son los responsables de la rigidez de la cadena polimérica.
- Polioles (a base de poliéter o poliéster): Aportan flexibilidad y elasticidad.
- Extensores de cadena: Dioles de cadena corta que modifican la dureza y las propiedades mecánicas del TPU.
Esto proporciona versatilidad al TPU, que puede adaptarse cambiando las proporciones de estos componentes para dar a una aplicación concreta dureza, elasticidad y otras propiedades.
Seguridad de los materiales:
- Sin BPA/Ftalatos: A diferencia del PVC, el TPU evita los aditivos que alteran el sistema endocrino.
- Conforme a REACH: Cumple las normas de la UE sobre seguridad química.
Proceso de fabricación de plásticos TPU
El TPU se fabrica en varias etapas de procesamiento:
- Reacción de poliadición: Los diisocianatos reaccionan con los polioles para producir prepolímeros.
- Exyemsion de cadena: Los prepolímeros se hacen reaccionar con extensores de cadena para obtener el peso molecular y las propiedades deseadas.
- Compuesto: El TPU producido se enfría y se transforma en gránulos para facilitar su manipulación y procesamiento.
- Consumo de energía: 80-100 MJ/kg (inferior a los 150 MJ/kg de la silicona).
Esto permite ajustar las propiedades del material para obtener las características deseadas con gran precisión y reproducibilidad en el producto resultante.
¿Es seguro el TPU para los alimentos?
De hecho, el TPU está clasificado como seguro para aplicaciones en contacto con alimentos. No contiene sustancias nocivas como formaldehído y plastificantes, lo que permite su uso en envases alimentarios y utensilios de cocina. Como el TPU no emite sustancias nocivas cuando se procesa de este modo, la salud humana queda protegida de posibles riesgos químicos.
Conformidad con la FDA:
- 21 CFR 177.1680: Aprobado para aplicaciones en contacto con alimentos.
- Condiciones: Evitar temperaturas >100°C para prevenir la degradación.
Aplicaciones:
- Bolsas reutilizables para alimentos, tetinas para biberones.
- Pruebas de lixiviación: <0,01 ppm de metales pesados (límite FDA: 0,1 ppm).
Por qué el TPU podría ser el mejor material de la industria médica
Esto también convierte al TPU en una gran elección para aplicaciones médicas, donde la biocompatibilidad y la elasticidad son primordiales. Es muy útil en dispositivos médicos como catéteres, instrumentos quirúrgicos y tubos. También puede soportar técnicas de esterilización sin degradarse, por lo que no compromete la salud de los pacientes, prolongando la vida útil de los dispositivos de tratamiento.
Impacto medioambiental de los plásticos TPU
El TPU es reconocido por su respeto al medio ambiente:
- Reciclabilidad: Los materiales de TPU son muy reciclables, y los residuos producidos en este proceso pueden reciclarse y reutilizarse, reduciendo el problema de la contaminación ambiental.
- Degradabilidad: El TPU presenta una mayor degradabilidad que muchos materiales plásticos tradicionales en determinadas condiciones, lo que minimiza su contaminación a largo plazo del suelo y las fuentes de agua.
- Cumplimiento de la normativa medioambiental: Muchos productos de materiales de TPU cumplen estrictas normativas medioambientales, como la normativa REACH de la UE y la directiva RoHS, lo que garantiza que su producción y uso tengan un impacto medioambiental mínimo.
| Factor | TPU | PVC |
| Reciclabilidad | Reciclable mecánicamente | Raramente reciclado |
| Biodegradabilidad | No (pero reciclable) | No |
| Huella de carbono | 3.2 kg CO2/kg | 5.8 kg CO2/kg |
¿Es seguro el TPU para la salud humana?
Estudios exhaustivos han demostrado que el TPU no es tóxico y es seguro para la salud humana. No contiene sustancias químicas nocivas como los ftalatos, el látex o el bisfenol A (BPA), por lo que es adecuado para aplicaciones en contacto directo con la piel, como dispositivos portátiles y equipos médicos. Sus propiedades hipoalergénicas mejoran aún más su idoneidad para aplicaciones sensibles.
- Contacto con la piel: No irritante (certificado OCDE 439).
- Riesgo de inhalación: COVs mínimos a <120°C de procesado.
- Toxicidad: DL50 >2.000 mg/kg (clasificado como no tóxico).
Reglamentación y normalización del TPU para su uso seguro
Se han establecido varios reglamentos y normas para mantener el uso seguro del TPU:
- ISO 10993: en China, los productos de TPU de calidad médica deben cumplir las normas de producción ISO 10993 antes de ser utilizados.
- Conformidad con la FDA (Food and Drug Administration): Los materiales a base de TPU sólo pueden utilizarse en aplicaciones en contacto con alimentos en Estados Unidos si cumplen la normativa de la FDA, ya que dichos materiales en contacto con alimentos no deben suponer un riesgo potencial para la salud.
Al cumplir estos criterios, se puede garantizar que los productos de materiales de TPU son seguros para los usos previstos y no suponen ningún peligro para los consumidores o pacientes.
TPE frente a TPU: Comparación de seguridad
Tanto los elastómeros termoplásticos (TPE) como los poliuretanos termoplásticos (TPU) se consideran materiales seguros, pero tienen características distintas:
| Property | TPE | TPU |
| Gama de dureza | 0A a 100A | 60A a 70D |
| Flexibilidad | Más suave y flexible | Más rígido pero ofrece mayor capacidad de carga |
| Resistencia química | Menos resistente a la abrasión, la grasa, los aceites, los productos químicos y las temperaturas extremas | Más resistente a la abrasión, la grasa, los aceites, los productos químicos y las temperaturas extremas |
| Aplicaciones | Adecuado para productos que requieren suavidad y flexibilidad (por ejemplo, juguetes, agarres) | Ideal para aplicaciones de alto rendimiento que requieren durabilidad (por ejemplo, componentes industriales) |
En cuanto a la seguridad, ambos materiales no son tóxicos y cumplen la normativa medioambiental. La elección entre TPE y TPU depende de los requisitos específicos de la aplicación.
El mejor uso para:
TPU: Dispositivos médicos, juntas de automoción.
TPE: Bienes de consumo, asas de agarre suave.
Coste de los materiales de TPU en el moldeo por inyección
El coste de los materiales de TPU en el moldeo por inyección depende de varios factores, como el grado del material, los requisitos de procesamiento y el volumen de producción. He aquí un desglose de las consideraciones de coste:
| Factor | Impacto en el coste |
| Coste de la materia prima | Más alto que los plásticos estándar, pero varía según el grado |
| Complejidad de procesamiento | Requiere un control preciso de la temperatura y la presión |
| Costes de utillaje | El diseño del molde influye en la rentabilidad |
| Volumen de producción | Los mayores volúmenes reducen los costes por unidad |
Aunque el TPU es más caro que algunos plásticos tradicionales, su durabilidad, flexibilidad y seguridad lo convierten en una opción rentable en aplicaciones a largo plazo.
- Coste del material: 3-8/lb(grado médico:3-8/lb(grado médico:10-15/lb)
- Coste del molde: 20.000-50.000 (geometrías complejas).
- Duración del ciclo: 30-60 segundos (más rápido que la silicona).
Consejo para ahorrar: Utilice el moldeo asistido por gas para reducir el uso de material en un 15%.
Aplicaciones comunes del TPU
El TPU posee valiosas propiedades que lo hacen adecuado para diversas industrias:
| Industria | Caso práctico | Beneficio |
| Automóvil | Botas CVJ, juntas | Resistencia al aceite, durabilidad |
| Calzado | Suelas de zapatos | Amortiguación, resistencia a la abrasión |
| Electrónica | Fundas de teléfono | Amortiguación, claridad |
| Médico | Tubos, catéteres | Biocompatibilidad, flexibilidad |
- Electrónica de consumo: Protector de carcasa de teléfono, banda de smartwatch, funda de portátil.
- Calzado: Calzado y plantillas de alto rendimiento gracias a la amortiguación y durabilidad del TPU.
- Automoción: Las juntas, los sellos y las piezas interiores deben ser flexibles y resistentes al desgaste.
- Aplicaciones clave: Cintas transportadoras, juntas y piezas resistentes a los impactos.
- Equipos médicos: Catéteres, tubos, dispositivos médicos portátiles (el TPU ofrece biocompatibilidad).
10 preguntas frecuentes sobre el moldeo por inyección de TPU y la selección de materiales
1. Qué es el material TPU y qué lo hace único para el moldeo por inyección?
El poliuretano termoplástico (TPU) combina elasticidad, resistencia a la abrasión y estabilidad química. Su rango de dureza Shore (60A-80D) y su capacidad para adherirse a sustratos (p. ej., metales, plásticos) lo hacen ideal para el sobremoldeo de agarres, juntas y componentes flexibles.
2. ¿Cómo se compara el TPU con el TPE o la silicona para el moldeo por inyección?
| Property | TPU | TPE | Silicona |
| Resistencia a la tracción | 30-60 MPa | 10–30 MPa | 5–10 MPa |
| Resistencia a la abrasión | Excelente | Moderado | Bajo |
| Precio | $3–8/kg | $2–5/kg | $10–25/kg |
| El TPU destaca en aplicaciones de alta tensión (por ejemplo, cinturones industriales), mientras que la silicona se adapta a temperaturas extremas. |
3. ¿Qué industrias se benefician más del moldeo por inyección de TPU?
- Automoción: Soportes antivibración, botas CVJ.
- Medicina: Catéteres, tubos biocompatibles (certificación ISO 10993).
- Bienes de consumo: Fundas de teléfono, equipamiento deportivo.
4. ¿Cuáles son las condiciones óptimas de procesamiento para el moldeo por inyección de TPU?
- Temperatura de fusión: 180-220°C (varía según el grado de TPU).
- Temperatura del molde: 20-60°C para evitar el alabeo.
- Presión de inyección: 500-1.500 psi (el moldeo a baja presión reduce la tensión interna).
5. Cómo puedo reducir defectos como las trampas de aire o las marcas de hundimiento en las piezas de TPU?
- Diseño del molde: Utilizar canales de ventilación (0,02-0,03 mm) y tamaños de compuerta adecuados.
- Control del proceso: Mantener velocidades de enfriamiento constantes (±2°C).
- Secado del material: Precalentar los gránulos de TPU a 80-100°C durante 4 horas para evitar burbujas de humedad.
6. ¿Se puede sobremoldear el TPU sobre otros materiales?
Sí. El TPU se adhiere bien:
- Metales: Aluminio, acero inoxidable (mediante enclavamientos mecánicos).
- Plásticos: ABS, PC, nylon (unión química tras tratamiento con plasma).
- Aplicaciones: Mangos de herramientas, empuñaduras de dispositivos médicos.
7. ¿Qué certificaciones garantizan la seguridad del material TPU para aplicaciones médicas o en contacto con alimentos?
- Médico: ISO 10993, USP Clase VI.
- Contacto con alimentos: FDA 21 CFR 177.1680, EU 10/2011.
- General: Conformidad REACH, RoHS.
8. ¿Cómo funciona el reciclado del TPU y es rentable?
- Reciclaje mecánico: Triturar la chatarra de TPU en pellets (pierde un 10-15% de propiedades).
- Reciclaje químico: Despolimerizar el TPU en materias primas (mayor coste).
- Coste: El TPU reciclado cuesta entre un 20 y un 30% menos que el material virgen, pero requiere pruebas de calidad.
9. ¿Qué consideraciones de utillaje son críticas para los moldes de TPU?
- Material del molde: Acero endurecido (por ejemplo, H13) para zonas de alto desgaste.
- Acabado superficial: SPI-C1 (texturizado) para ocultar las líneas de flujo.
- Sistema de expulsión: Placas extractoras para evitar dañar las piezas blandas de TPU.
10. ¿Cómo evalúo la experiencia de un proveedor de moldeo por inyección de TPU?
- Cartera: Solicite ejemplos de proyectos de sobremoldeo de TPU o de grado médico.
- Capacidades de ensayo: Verificar que realizan ensayos de tracción, análisis FTIR y ensayos de fatiga.
- Conformidad: Confirme las certificaciones ISO 13485 (medicina) o IATF 16949 (automoción).
Conclusión
TPU (poliuretano termoplástico): un material versátil, flexible, duradero y seguro. Es un material habitual para envases de alimentos, aplicaciones médicas, bienes de consumo y componentes industriales. Está reconocido como seguro para la salud humana y en armonía con las leyes internacionales de seguridad, lo que lo convierte en una gran herramienta que sirve para muchas industrias.
TPU frente a TPE: el TPU será más fuerte y más resistente al desgaste; el TPU suele ser un material más seguro y menos tóxico que el TPE, por lo que considérelos muy similares, siendo el TPU más para cosas de mayor rendimiento. Además, a pesar de que el TPU suele ser la opción más cara para los moldeadores por inyección, teniendo en cuenta sus beneficios a largo plazo, merece la pena el incremento de precio.
Los fabricantes y diseñadores de productos siguen recurriendo al TPU, un material seguro y de alto rendimiento.
