La estabilidad dimensional es una consideración importante en la producción de elastómeros de poliuretano, especialmente para componentes de precisión, rodillos industriales, ruedas, sellos, moldes y otros productos donde las dimensiones finales son críticas. Una pregunta común de los fabricantes es: ¿Por qué un elastómero de poliuretano continúa encogiéndose o cambiando de tamaño después del desmolde y cómo se puede reducir este problema?
Una razón importante es que es posible que la reacción química no haya terminado por completo cuando se retira el producto del molde. El curado de poliuretano implica la reacción de grupos NCO con componentes reactivos en el sistema de curado. Incluso cuando el material parece sólido, los grupos reactivos residuales pueden continuar reaccionando después del desmolde. Esta reacción posterior puede provocar cambios en la dureza, las propiedades mecánicas y las dimensiones.
Por lo tanto, el primer paso para controlar la contracción es mantener un índice de reacción y una relación de curado adecuados. Un índice de NCO excesivamente alto puede dejar grupos de NCO reactivos adicionales para reacciones posteriores. Por otro lado, un índice demasiado bajo puede provocar un curado incompleto y malas propiedades mecánicas. Por lo tanto, se requiere una formulación equilibrada en lugar de simplemente aumentar la cantidad de agente de curado.
Una buena mezcla y una buena desgasificación son igualmente importantes. Una mala mezcla puede crear áreas locales con componentes reactivos excesivos o insuficientes. Estas diferencias pueden resultar en un curado desigual y variación dimensional. Las burbujas de aire también pueden convertirse en defectos internos y magnificar los cambios dimensionales durante el curado. Una desgasificación al vacío adecuada antes de la fundición puede ayudar a reducir este riesgo.
Otra medida útil es el control de la temperatura del molde. Un molde demasiado frío puede provocar un curado desigual entre la superficie y el interior de la pieza. Mantener una temperatura del molde estable y adecuada ayuda a que el material cure de manera más uniforme.
Para algunas aplicaciones, la presión durante la etapa de curado inicial también puede contribuir a un mejor control dimensional. Mantener el material bajo la presión adecuada mientras se cura puede ayudar a reducir los defectos y mantener el contacto con la superficie del molde.
Quizás el paso más importante para la estabilidad dimensional sea el poscurado. Después del desmolde, el calentamiento controlado puede permitir que los grupos reactivos residuales continúen reaccionando en un ambiente más estable. Dependiendo de la formulación, las condiciones de poscurado se pueden desarrollar entre 60 y 80 grados durante varias horas. La temperatura y el tiempo exactos deben establecerse mediante pruebas porque los diferentes sistemas de poliuretano tienen diferentes características de curado.
Para la producción, un proceso práctico puede incluir precalentar y desgasificar el prepolímero, preparar el agente de curado a la temperatura requerida, mezclar completamente los componentes, desgasificar al vacío cuando sea apropiado, colar en un molde precalentado, mantener una presión adecuada durante el curado inicial y luego llevar a cabo un poscurado controlado.
El principio fundamental es que la estabilidad dimensional no está controlada por un solo parámetro. La relación de formulación, la calidad de la mezcla, la temperatura, la desgasificación, las condiciones del molde, el curado inicial y el poscurado funcionan juntos. Un proceso de curado adecuadamente optimizado puede reducir los cambios dimensionales posteriores al curado y proporcionar un rendimiento más consistente del elastómero de poliuretano.