Heterogeneous pores distribution in polyurethane expanding foams detected via X-ray computed microtomography

X-ray computed microtomography (μ-CT) was applied as a noninvasive three-dimensional (3D) imaging technique for characterization of solid cellular material microstructure. Comparison between morphologies of two versions (summer and winter) of polyurethane (PUR) expanding foam (commercially available as the one-component 1K hand-held foams, applicable in building sector) was done. The evident relationship between processing and microstructure was explained. The most significant morphometric parameters were obtained via quantitative and qualitative 3D microstructure μ-CT analysis. The analysis embraced computing: dimensions of the selected structural elements (struts or pores), the average surface areas and volumes either of solid matrix or pores (open and close), as well as porosity assessment. The pores diameters (structure separation) statistical distributions were found and resulted as heterogeneous for both PUR versions, as revealed via proposed Gaussian μ-CT data analysis (“double Gauss” model).

Do charakterystyki mikrostruktury materiału komórkowego zastosowano rentgenowską mikrotomografię komputerową (µ-CT) – nieinwazyjną technikę obrazowania trójwymiarowego (3D). Porównano morfologie dwóch wersji (letniej i zimowej)pianki poliuretanowej (PUR), dostępnej w handlu w postaci jednoskładnikowej ekspandującej pianki typu 1K do zastosowań w budownictwie. Omówiono zaobserwowaną zależność między technologią przetwarzania a mikrostrukturą pianki. Na podstawie ilościowej i jakościowej mikrotomograficznej analizy trójwymiarowej mikrostruktury, obejmującej obliczenia wymiarów podstawowych elementów struktury (więzadeł i porów), a także powierzchni i objętości matrycy stałej i porów (otwartych i zamkniętych), wyznaczono najistotniejsze parametry morfometryczne. Dokonano też oceny porowatości pianki. Rozkłady średnic porów (structure separation) uzyskane w wyniku zaproponowanej gaussowskiej analizy danych mikrotomograficznych (double Gauss model) okazały się niejednorodne w wypadku obu wersji pianek PUR.