W produkcji elastomerów poliuretanowych kontrolowanie reakcji pomiędzy prepolimerem a systemem utwardzania jest niezbędne do osiągnięcia stabilnego przetwarzania i stałej jakości produktu. Jeśli reakcja będzie zbyt szybka, materiał może żelować zanim będzie można go odpowiednio wymieszać lub wylać. Jeśli będzie zbyt wolne, gotowy produkt może pozostać miękki, lepki lub niedostatecznie utwardzony. Jak zatem producenci mogą kontrolować szybkość reakcji?
Pierwszym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę, jest zawartość NCO w prepolimerze i stosunek utwardzacza. Wskaźnik reakcji, często wyrażany jako rzeczywista ilość NCO w stosunku do wymagań teoretycznych, bezpośrednio wpływa na końcową reakcję. W wielu systemach jako praktyczny zakres początkowy przyjmuje się indeks w okolicach 1,02–1,05. Wyższy wskaźnik może pozostawić więcej nieprzereagowanych NCO do czasu reakcji poreakcyjnej, podczas gdy niższy wskaźnik może skutkować niepełnym utwardzeniem. Dokładny stosunek należy jednak zawsze ustalać w zależności od konkretnego preparatu i docelowych właściwości.
Drugim czynnikiem jest rodzaj utwardzacza. Różne utwardzacze mają znacząco różną aktywność reakcji. Utwardzacze na bazie amin, takie jak MOCA i DETDA, mogą zapewniać stosunkowo szybkie reakcje, podczas gdy utwardzacze na bazie dioli, takie jak BDO, generalnie oferują inne okno przetwarzania. Długołańcuchowe diole i inne składniki utwardzające mogą zapewniać jeszcze inną charakterystykę reakcji. Dlatego wybór odpowiedniego systemu utwardzania jest często ważniejszy niż zwykła zmiana ilości utwardzacza.
Katalizatory to kolejne ważne narzędzie regulacyjne. Katalizatory cynoorganiczne mogą znacznie przyspieszyć reakcję pomiędzy grupami NCO i hydroksylowymi. Jednakże nadmiar katalizatora może skrócić czas przetwarzania i utrudnić mieszanie i nalewanie. Dlatego w przypadku systemów elastomerowych należy dokładnie kontrolować poziom katalizatora w zależności od składu. Gdy reakcja jest zbyt szybka, można rozważyć zmniejszenie lub wyeliminowanie katalizatora. Gdy reakcja jest zbyt wolna, niewielka regulacja może pomóc poprawić skuteczność utwardzania.
Temperatura jest jednym z najbardziej bezpośrednich sposobów kontrolowania szybkości reakcji. Zwiększanie temperatury prepolimeru lub formy zazwyczaj przyspiesza reakcję, podczas gdy niższe temperatury ją spowalniają. W praktycznym przetwarzaniu prepolimer można podgrzać do temperatury około 40–60 stopni, przy czym temperaturę formy można również kontrolować w odpowiednim zakresie. W przypadku stałych utwardzaczy, takich jak MOCA, może być konieczne ogrzewanie w celu stopienia utwardzacza przed szybkim wymieszaniem i odlewaniem.
Jednakże temperatury nie należy rozpatrywać oddzielnie od mieszania, wypełniania formy i czasu utwardzania. Stabilny profil temperatury pomaga utrzymać stałą szybkość reakcji w całym procesie produkcyjnym.
Kluczowa zasada jest prosta: szybkość reakcji powinna być wystarczająco duża, aby osiągnąć całkowite utwardzenie, ale wystarczająco wolna, aby zapewnić wystarczający czas pracy na mieszanie, odgazowanie i odlewanie. Dostosowując wspólnie wskaźnik NCO, typ utwardzacza, poziom katalizatora i temperaturę, producenci mogą ustalić bardziej stabilne okno przetwarzania elastomerów poliuretanowych.