A relação entre a estrutura dos poros e as propriedades da espuma de poliuretano

A forma dos poros nas espumas influencia diretamente nas propriedades dos produtos finais. Diferentes níveis de conteúdo de células abertas resultam em características de desempenho variadas. Nas espumas rígidas, um alto teor de células fechadas leva a produtos com menor absorção de água, melhor estanqueidade e melhor isolamento térmico. Da mesma forma, em produtos de espuma flexível de PU, o grau de conteúdo de células abertas afeta a sua resiliência.

Em produtos de espuma flexível de PU de células naturalmente abertas, a maioria dos polímeros está bem distribuída dentro dos suportes de espuma, resultando em melhor resistência. Por outro lado, em produtos de espuma de células abertas esmagados artificialmente, algumas das paredes e suportes das bolhas de polímero são quebradas, levando à redução da resistência. Isto explica porque os produtos de espuma de células abertas naturalmente têm maior resistência e resiliência em comparação com os esmagados artificialmente.

Como mostrado na Figura 1, nas espumas flexíveis de PU do tipo poliéter de uma etapa, quando uma quantidade apropriada de catalisador de estanho (T-9) é usada, a taxa de recuperação dos produtos permanece alta, sejam eles triturados ou não dentro do ambiente aberto natural. - intervalo de células. À medida que a quantidade de catalisador de estanho aumenta e o conteúdo de células fechadas aumenta gradualmente, a taxa de recuperação de produtos de células abertas não triturados diminui correspondentemente. Este efeito é principalmente devido à maior incompressibilidade das paredes dos poros intactos em comparação com as escoras de espuma de células abertas. Quando o conteúdo de células fechadas é muito alto ou quase completamente fechado, o efeito de amortecimento torna-se predominante, fazendo com que a taxa de recuperação aumente novamente.

Figura 1: Efeito da concentração do catalisador na resiliência da espuma macia de PU do tipo poliéter de uma etapa

Estrutura de Células Abertas: ● - 23,6 células/cm, não triturada; ○ - 23,6 células/cm, triturado

Geralmente, a britagem artificial reduz a taxa de recuperação dos produtos. Antes da britagem, os produtos apresentam maior taxa de rebote devido ao efeito amortecedor do gás nas células fechadas. Após o esmagamento, a quebra das paredes das bolhas leva à perda do efeito de amortecimento e, ao contrário das espumas naturalmente de células abertas, as moléculas do polímero não se concentram naturalmente nos suportes de espuma, falhando assim em manter alta resistência e resiliência. Portanto, a resiliência dos produtos de espuma flexível esmagados artificialmente é geralmente menor do que a dos produtos de células abertas naturalmente.

Da mesma forma, a resistência à tração e o alongamento dos produtos de espuma flexível de células abertas naturalmente são maiores do que os dos produtos triturados artificialmente. Os produtos de espuma de células finas apresentam maior resistência à tração em comparação com os produtos de espuma de células grandes, conforme mostrado nas Figuras 2 e 3.

Figura 2: Efeito da concentração do catalisador na resistência à tração de produtos de espuma de células pequenas e grandes em espumas flexíveis de PU do tipo poliéter de uma etapa  

● - 11,8 células/cm, não triturado; ○ - 11,8 células/cm, triturado

Figura 3: Efeito da concentração do catalisador no alongamento de espumas flexíveis de PU do tipo poliéter de uma etapa

23,6 células/cm

A Figura 4 também mostra que o valor da carga de compressão dos produtos de espuma de células abertas naturalmente é maior do que o dos produtos triturados artificialmente. Em formulações de concentração de catalisador média a alta, esses fenômenos ocorrem porque a maior parte do polímero pode ser distribuída uniformemente nas hastes da espuma naturalmente de células abertas, melhorando assim o desempenho. Por outro lado, em concentrações muito baixas de catalisador, alguns suportes de espuma são mais finos e outros quebram, resultando em menor resistência do produto.

Figura 4: Efeito da concentração do catalisador no valor da carga de compressão (carga com 25% de deformação) de espumas flexíveis de PU do tipo poliéter de uma etapa  

23,6 células/cm

Outra explicação para a menor resistência à tração e alongamento dos produtos de espuma de células grandes em comparação com os produtos de espuma de células finas é que as fissuras entre as células finas são menores do que aquelas entre as células grandes.