Investigación de los parámetros que influyen en la ergonomía de una espuma flexible

La espuma es un elemento clave del mobiliario, el cual podemos encontrar presente en sillas, sillones, sofás, colchones… El uso de este mobiliario es diario, pasando muchas horas de nuestra vida en él tanto por cuestiones de trabajo como por descanso. De aquí la necesidad de evaluar ergonómicamente este elemento, ya que una correcta adecuación al uso nos ayudarán a prevenir malas posturas y futuras dolencias.

Para dar respuesta a lo planteado anteriormente, AIDIMA planteó un proyecto con el título de “Investigación de los parámetros que influyen en las características ergonómicas de una espuma flexible” financiado por el IMPIVA y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional, el cual finalizó en el 2010, y gracias al cual se pudo recopilar información de gran interés que dio lugar a unas conclusiones basadas en un estudio real sobre espumas.

El proyecto indicado se dividió en 3 anualidades, realizándose en la primera un análisis global de las espumas presentes en el mercado, en la segunda se desarrolló la fabricación de tres tipos diferentes de espumas en las instalaciones de AIDIMA como actividad principal, y la tercera y última donde se realizaron los estudios ergonómicos a dichas espumas obteniéndose unas conclusiones finales.

En el estudio ergonómico de las espumas se realizaron mapas de presiones y cuestionarios ergonómicos a una serie de sujetos, gracias a los cuales se pudo realizar un análisis ergonómico entre espumas de poliuretano, viscoelásticas y de látex.

Índice confort medio Respaldo 100 mm.

A continuación se indican las principales conclusiones obtenidas del estudio de ergonomía realizado en dicho proyecto:

• Se puede relacionar de manera directa la sensación o percepción del usuario con las características mecánicas y ergonómicas de la espuma estudiada.
• Los diferentes usuarios poseen percepciones diferentes según sus características de peso, altura, estructura ósea, pero aún así se pueden observar preferencias generales de los usuarios frente a unas espumas y otras.
• En el estudio del mueble seleccionado, silla, se observa, como era de esperar, que al hacer la valoración por separado del asiento y respaldo la espuma obtenida como mejor valorada por los usuarios para una posición y otra, presenta características muy diferentes.

Así se observa claramente que:

• Los usuarios prefieren espumas duras para el asiento y blandas para el respaldo, sin ser determinante el tipo de espuma para una mejor o peor valoración.
• Por otro lado se observa que se prefieren espumas menos envolventes, que mantienen mejor la forma, para el asiento y espumas con mayor capacidad de deformación para el respaldo.
• Así se obtiene que para el asiento los usuarios prefieren espumas de poliuretano, que a su vez  presentan una buena distribución de presiones en el asiento. Mientras que para respaldo son mejor valoradas las espumas viscoelásticas que, en los mapas de presiones, también son las que mejor distribuyen el peso en la zona del respaldo.

Vanesa Parada Artigues
Laboratorio de Materiales y Medio Ambiente

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Retardante de llama en espumas

Las espumas de poliuretano se encuentran dentro del grupo de materiales plásticos denominados comúnmente espumas poliméricas, caracterizadas por la presencia en su composición de dos fases, una matriz polimérica y una fase gaseosa derivada de un agente espumante. AIDIMA investiga y ofrece sus servicios avanzados en este complejo campo.

El proceso de formación de las espumas es un proceso de polimerización entre los reactivos poliol y disocianato (ambos derivados del petróleo), mientras la fase gaseosa se dispersa en la matriz polimérica durante la polimerización, en presencia de ciertos catalizadores y aditivos. Al finalizar queda una estructura porosa de retículos denominados celdas. Estas celdas pueden ser abiertas (principalmente en espumas flexibles) o cerradas (en espumas rígidas).

En cuanto a la industria del mueble, son las espumas flexibles de poliuretano (EFP) las que revisten mayor importancia ya que cada vez son más utilizadas, exigiéndose características más concretas que afectan al conforme (espumas convencionales, de alta resiliencia, visco elásticas, etc.), a los aspectos medioambientales (durante su fabricación y deshecho) y a los aspectos de seguridad, destacando su comportamiento frente al fuego (espumas ignífugas).

Los aditivos ignifugantes son de gran importancia para las EFP ya que la seguridad de los materiales es un aspecto cada vez más exigido por los usuarios y por la legislación, presentando las espumas de poliuretano una alta inflamabilidad, dada su naturaleza química y su estado físico, al implicar sus células abiertas una gran superficie y una elevada permeabilidad al aire.

La familias de aditivos ignifugantes más utilizadas son las de esteres halogenados de fósforo, polvos de melanina, aluminios trihidratados, y cada  vez en mayor medida, compuestos órgano fosforados con el fin de disminuir el uso de compuestos halogenados por los problemas de toxicidad que algunos pueden llegar a ocasionar. Muchas veces se utilizan mezclas de aditivos de distintas familias, por ejemplo de actuación son diferentes y en muchos casos complementarios obteniendo una sinergia en sus efectos.

A pesar de sus evidentes ventajas, el añadir aditivos ignifugantes a las EFP también tiene sus inconvenientes, ya que provoca un empeoramiento de su comportamiento se ha realizado en AIDIMA el proyecto “Investigación de la influencia de los retardantes al fuego, en el comportamiento de las espumas flexibles de poliuretano utilizadas en tapicería” subvencionado por el IMPIVA y por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional, con el fin de conocer la influencia real de distintos retardantes comerciales durante el proceso de fabricación de las espumas y sobretodo sobre sus características mecánicas y frente al fuego finales.

Para ello, se han utilizado materias primas de uso habitual en la industria de las EFP incluyendo varios aditivos ignifugantes de distintas clases y marcas. Se ha trabajado con  diferentes formulaciones, para seleccionar la más apropiada a fin de obtener espumas de buena calidad para su uso en tapicería a escala de laboratorio. Asimismo, se ha fabricado la espuma sin aditivos ignifugante y las espumas ignifugas (añadiendo cada uno de los distintos aditivos a varias concentraciones). Finalmente se han ensayado las propiedades mecánicas más importantes y el comportamiento frente al fuego de todas las espumas fabricadas. De esta manera, se han establecido pautas de comportamiento para los distintos tipos de aditivos ignifugantes, lo que nos permite comprender mejor la química y la problemática de las EFP.

Entre las características mecánicas y frente al fuego de las espumas ensayadas en los laboratorios de AIDIMA, cabe señalar las siguientes:

• Densidad (UNE EN ISO 845:1996)
• Dureza por identación (ISO 2439:2001)
• Deformación remanente por compresión (UNE EN ISO 1856:2001)
• Resistencia a la tracción y alargamiento de la rotura (UNE EN ISO 0798:2001)
• Resiliencia (UNE EN ISO 8307:1998)
• Resistencia a la penetración antes y después de fatiga dinámica (UNE 11-020:1992 e ISO 2439:2001)
• Inflamabilidad de mobiliario tapizado. España. (UNE EN 1021-1 y 2:2006)
• Inflamabilidad de mobiliario tapizado. Reino Unido. (BS 5852:1982)
• Velocidad de propagación de llama (UNE 23-724:1990)

Isabel Aguilar / Manuel Belanche
Dpto. de Materiales y Medio Ambiente

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