Стабильность размеров является важным фактором при производстве полиуретановых эластомеров, особенно для прецизионных компонентов, промышленных роликов, колес, уплотнений, форм и других продуктов, где окончательные размеры имеют решающее значение. Часто производители задают вопрос: почему полиуретановый эластомер продолжает сжиматься или изменять размер после извлечения из формы и как можно уменьшить эту проблему?
Одной из важных причин является то, что химическая реакция может не завершиться полностью, когда изделие вынимают из формы. Отверждение полиуретана включает реакцию групп NCO с химически активными компонентами системы отверждения. Даже когда материал выглядит твердым, остаточные реакционноспособные группы могут продолжать реагировать после извлечения из формы. Эта постреакция может вызвать изменения твердости, механических свойств и размеров.
Поэтому первым шагом в контроле усадки является поддержание соответствующего индекса реакции и коэффициента отверждения. Чрезмерно высокий индекс NCO может оставить дополнительные реакционноспособные группы NCO для последующих реакций. С другой стороны, слишком низкий индекс может привести к неполному отверждению и плохим механическим свойствам. Поэтому требуется сбалансированная рецептура, а не просто увеличение количества отвердителя.
Хорошее перемешивание и дегазация одинаково важны. Плохое смешивание может привести к образованию локальных участков с избытком или недостатком реакционноспособных компонентов. Эти различия могут привести к неравномерному отверждению и изменению размеров. Пузырьки воздуха также могут стать внутренними дефектами и увеличить изменения размеров во время отверждения. Соответствующая вакуумная дегазация перед литьем может помочь снизить этот риск.
Еще одной полезной мерой является контроль температуры пресс-формы. Слишком холодная форма может привести к неравномерному отверждению поверхности и внутренней части детали. Поддержание стабильной и подходящей температуры формы способствует более равномерному отверждению материала.
В некоторых случаях давление на начальном этапе отверждения также может способствовать лучшему контролю размеров. Поддержание материала под соответствующим давлением во время отверждения может помочь уменьшить дефекты и сохранить контакт с поверхностью формы.
Возможно, самым важным шагом для стабильности размеров является постотверждение. После извлечения из формы контролируемый нагрев может позволить остаточным реакционноспособным группам продолжить реакцию в более стабильной среде. В зависимости от рецептуры условия пост-отверждения могут поддерживаться при температуре около 60–80 градусов в течение нескольких часов. Точную температуру и время следует устанавливать путем испытаний, поскольку разные полиуретановые системы имеют разные характеристики отверждения.
Для производства практический процесс может включать предварительный нагрев и дегазацию форполимера, подготовку отвердителя при необходимой температуре, тщательное смешивание компонентов, вакуумную дегазацию, если это необходимо, заливку в предварительно нагретую форму, поддержание соответствующего давления во время первоначального отверждения, а затем проведение контролируемого последующего отверждения.
Основной принцип заключается в том, что стабильность размеров не контролируется одним параметром. Соотношение рецептуры, качество смешивания, температура, дегазация, состояние пресс-формы, начальное и последующее отверждение — все работает вместе. Правильно оптимизированный процесс отверждения может уменьшить изменения размеров после отверждения и обеспечить более стабильные характеристики полиуретанового эластомера.