La relation entre la structure des pores et les propriétés de la mousse de polyuréthane

La forme des pores des mousses influence directement les propriétés des produits finaux. Différents niveaux de contenu à cellules ouvertes entraînent des caractéristiques de performances variables. Dans les mousses rigides, une teneur élevée en cellules fermées conduit à des produits avec une plus faible absorption d’eau, une meilleure étanchéité à l’air et une isolation thermique améliorée. De même, dans les produits en mousse souple PU, le degré de teneur en cellules ouvertes affecte leur résilience.

Dans les produits en mousse PU flexible à cellules naturellement ouvertes, la plupart des polymères sont bien répartis dans les entretoises en mousse, ce qui entraîne une meilleure résistance. À l’inverse, dans les produits en mousse à cellules ouvertes artificiellement écrasés, certaines parois et entretoises de bulles de polymère sont brisées, ce qui entraîne une résistance réduite. Cela explique pourquoi les produits en mousse à cellules naturellement ouvertes ont une résistance et une résilience plus élevées que celles artificiellement écrasées.

Comme le montre la figure 1, dans les mousses flexibles PU de type polyéther en une étape, lorsqu'une quantité appropriée de catalyseur à l'étain (T-9) est utilisée, le taux de rebond des produits reste élevé, qu'ils soient écrasés ou non dans le milieu naturel ouvert. -plage de cellules. À mesure que la quantité de catalyseur à l'étain augmente et que la teneur en cellules fermées augmente progressivement, le taux de rebond des produits à cellules ouvertes non broyés diminue en conséquence. Cet effet est principalement dû à l'incompressibilité plus élevée des parois des pores intactes par rapport aux entretoises en mousse à cellules ouvertes. Lorsque la teneur en cellules fermées est très élevée ou presque complètement fermée, l’effet coussin devient prédominant, provoquant une nouvelle augmentation du taux de rebond.

Figure 1 : Effet de la concentration du catalyseur sur la résilience de la mousse souple PU de type polyéther en une étape

Structure à cellules ouvertes : ● - 23,6 cellules/cm, non écrasées ; ○ - 23,6 cellules/cm, broyées

Généralement, le concassage artificiel réduit le taux de rebond des produits. Avant le broyage, les produits ont un taux de rebond plus élevé en raison de l'effet coussin du gaz dans les cellules fermées. Après l'écrasement, la rupture des parois de bulles entraîne la perte de l'effet coussin et, contrairement aux mousses naturellement ouvertes, les molécules de polymère ne se concentrent pas naturellement dans les entretoises de mousse, ne parvenant ainsi pas à maintenir une résistance et une résilience élevées. Par conséquent, la résilience des produits en mousse flexible artificiellement écrasés est généralement inférieure à celle des produits à cellules naturellement ouvertes.

De même, la résistance à la traction et l’allongement des produits en mousse flexible à cellules naturellement ouvertes sont supérieurs à ceux des produits artificiellement écrasés. Les produits en mousse à cellules fines présentent une résistance à la traction plus élevée que les produits en mousse à grandes cellules, comme le montrent les figures 2 et 3.

Figure 2 : Effet de la concentration du catalyseur sur la résistance à la traction des produits en mousse à petites et grandes cellules dans les mousses flexibles PU de type polyéther en une étape  

● - 11,8 cellules/cm, non écrasées ; ○ - 11,8 cellules/cm, broyées

Figure 3 : Effet de la concentration du catalyseur sur l'allongement des mousses flexibles PU de type polyéther en une étape

23,6 cellules/cm

La figure 4 montre également que la valeur de la charge de compression des produits en mousse à cellules naturellement ouvertes est supérieure à celle des produits artificiellement écrasés. Dans les formulations à concentration de catalyseur moyenne à élevée, ces phénomènes se produisent parce que la majeure partie du polymère peut être répartie uniformément dans les entretoises de mousse à cellules naturellement ouvertes, améliorant ainsi les performances. À l’inverse, à de très faibles concentrations de catalyseur, certaines entretoises en mousse sont plus fines et d’autres sont brisées, ce qui entraîne une moindre résistance du produit.

Figure 4 : Effet de la concentration du catalyseur sur la valeur de la charge de compression (charge à 25 % de déformation) des mousses flexibles PU de type polyéther en une étape  

23,6 cellules/cm

Une autre explication de la résistance à la traction et de l'allongement inférieurs des produits en mousse à grandes cellules par rapport aux produits en mousse à cellules fines est que les fissures entre les cellules fines sont plus petites que celles entre les grandes cellules.