Стабільність розмірів є важливим фактором у виробництві поліуретанового еластомеру, особливо для точних компонентів, промислових роликів, коліс, ущільнень, прес-форм та інших виробів, де кінцеві розміри є критичними. Виробники часто запитують: чому поліуретановий еластомер продовжує стискатися або змінювати розмір після виймання з форми, і як можна зменшити цю проблему?
Однією з важливих причин є те, що хімічна реакція може бути не повністю завершена, коли виріб виймають із форми. Затвердіння поліуретану включає реакцію NCO-груп з реакційноздатними компонентами в системі затвердіння. Навіть коли матеріал виглядає твердим, залишкові реакційноздатні групи можуть продовжувати реакцію після виймання з форми. Ця пост-реакція може викликати зміни твердості, механічних властивостей і розмірів.
Тому першим кроком у контролі усадки є підтримка відповідного індексу реакції та коефіцієнта затвердіння. Надмірно високий індекс NCO може залишити додаткові реактивні групи NCO для наступних реакцій. З іншого боку, надмірно низький індекс може призвести до неповного затвердіння та поганих механічних властивостей. Тому потрібна збалансована формула, а не просто збільшення кількості затверджувача.
Добре змішування та дегазація однаково важливі. Погане змішування може створити локальні ділянки з надлишком або недостатньою кількістю реактивних компонентів. Ці відмінності можуть призвести до нерівномірного затвердіння та зміни розмірів. Бульбашки повітря також можуть стати внутрішніми дефектами та можуть збільшити зміни розмірів під час затвердіння. Відповідна вакуумна дегазація перед литтям може допомогти зменшити цей ризик.
Іншим корисним заходом є контроль температури цвілі. Занадто холодна форма може призвести до нерівномірного затвердіння між поверхнею та внутрішньою частиною деталі. Підтримка стабільної та відповідної температури форми сприяє більш рівномірному твердінню матеріалу.
Для деяких застосувань тиск на початковій стадії затвердіння також може сприяти кращому контролю розмірів. Утримання матеріалу під належним тиском під час затвердіння може допомогти зменшити дефекти та зберегти контакт із поверхнею форми.
Мабуть, найважливішим кроком для стабільності розмірів є додаткове затвердіння. Після вилучення з форми контрольоване нагрівання може дозволити залишковим реакційноздатним групам продовжувати реакцію в більш стабільному середовищі. Залежно від рецептури, умови після затвердіння можуть створюватися при температурі 60–80 градусів протягом кількох годин. Точну температуру та час необхідно встановити шляхом тестування, оскільки різні поліуретанові системи мають різні характеристики затвердіння.
Для виробництва практичний процес може включати попереднє нагрівання та дегазацію форполімеру, підготовку затверджувача при необхідній температурі, ретельне змішування компонентів, вакуумну дегазацію, якщо це необхідно, лиття у попередньо нагріту форму, підтримку відповідного тиску під час початкового затвердіння, а потім проведення контрольованого подальшого затвердіння.
Основний принцип полягає в тому, що стабільність розмірів не контролюється одним параметром. Співвідношення рецептури, якість змішування, температура, дегазація, умови формування, початкове затвердіння та додаткове затвердіння – все працює разом. Правильно оптимізований процес затвердіння може зменшити зміни розмірів після затвердіння та забезпечити стабільніші характеристики поліуретанового еластомеру.