La relación entre la estructura de los poros y las propiedades de la espuma de poliuretano

La forma de los poros de las espumas influye directamente en las propiedades de los productos finales. Diferentes niveles de contenido de celdas abiertas dan como resultado diferentes características de rendimiento. En las espumas rígidas, un alto contenido de células cerradas da lugar a productos con menor absorción de agua, mejor hermeticidad y mejor aislamiento térmico. De manera similar, en los productos de espuma flexible de PU, el grado de contenido de células abiertas afecta su resiliencia.

En los productos de espuma flexible de PU de celdas abiertas naturales, la mayoría de los polímeros están bien distribuidos dentro de los puntales de la espuma, lo que resulta en una mejor resistencia. Por el contrario, en los productos de espuma de células abiertas triturados artificialmente, algunas de las paredes y puntales de las burbujas de polímero se rompen, lo que reduce la resistencia. Esto explica por qué los productos de espuma de células abiertas naturales tienen mayor resistencia y resiliencia en comparación con los triturados artificialmente.

Como se muestra en la Figura 1, dentro de las espumas flexibles de PU de tipo poliéter de un solo paso, cuando se usa una cantidad adecuada de catalizador de estaño (T-9), la tasa de rebote de los productos permanece alta ya sea que se trituren o no dentro del espacio abierto natural. -rango de celdas. A medida que aumenta la cantidad de catalizador de estaño y aumenta gradualmente el contenido de células cerradas, la tasa de rebote de los productos de células abiertas no triturados disminuye correspondientemente. Este efecto se debe principalmente a la mayor incompresibilidad de las paredes porosas intactas en comparación con los puntales de espuma de células abiertas. Cuando el contenido de células cerradas es muy alto o casi completamente cerrado, el efecto de amortiguación se vuelve predominante, provocando que la tasa de rebote aumente nuevamente.

Figura 1: Efecto de la concentración del catalizador sobre la resiliencia de la espuma blanda de PU tipo poliéter de un solo paso

Estructura de células abiertas: ● - 23,6 células/cm, no trituradas; ○ - 23,6 células/cm, triturado

Generalmente, la trituración artificial reduce la tasa de rebote de los productos. Antes de la trituración, los productos tienen una mayor tasa de rebote debido al efecto de amortiguación del gas en las celdas cerradas. Después del aplastamiento, la rotura de las paredes de las burbujas provoca la pérdida del efecto de amortiguación y, a diferencia de las espumas de células abiertas naturales, las moléculas de polímero no se concentran naturalmente en los puntales de la espuma, por lo que no logran mantener una alta resistencia y resiliencia. Por lo tanto, la resiliencia de los productos de espuma flexible triturados artificialmente es generalmente menor que la de los productos de células abiertas naturales.

De manera similar, la resistencia a la tracción y el alargamiento de los productos de espuma flexible de células abiertas naturales son mayores que los de los triturados artificialmente. Los productos de espuma de células finas exhiben una mayor resistencia a la tracción en comparación con los productos de espuma de células grandes, como se muestra en las Figuras 2 y 3.

Figura 2: Efecto de la concentración del catalizador sobre la resistencia a la tracción de productos de espuma de células pequeñas y grandes en espumas flexibles de PU de tipo poliéter de un solo paso  

● - 11,8 células/cm, sin triturar; ○ - 11,8 células/cm, triturado

Figura 3: Efecto de la concentración del catalizador en el alargamiento de espumas flexibles de PU tipo poliéter de un solo paso

23,6 células/cm

La Figura 4 también muestra que el valor de la carga de compresión de los productos de espuma de células abiertas naturales es mayor que el de los triturados artificialmente. En formulaciones de concentración de catalizador media a alta, estos fenómenos ocurren porque la mayor parte del polímero se puede distribuir uniformemente en los puntales de la espuma natural de células abiertas, mejorando así el rendimiento. Por el contrario, a concentraciones de catalizador muy bajas, algunos puntales de espuma son más delgados y otros se rompen, lo que da como resultado una menor resistencia del producto.

Figura 4: Efecto de la concentración del catalizador en el valor de la carga de compresión (carga con una deformación del 25 %) de espumas flexibles de PU de tipo poliéter de un solo paso  

23,6 células/cm

Otra explicación para la menor resistencia a la tracción y el alargamiento de los productos de espuma de células grandes en comparación con los productos de espuma de células finas es que las grietas entre las células finas son más pequeñas que las entre las células grandes.