Пенополиуретан (поролон)

Пенополиуретан (поролон) по своей структуре напоминает застывшую пену, которая содержит множество мельчайших пор, заполненных воздухом. Он устойчив к действию микроорганизмов и не поражается насекомыми, поэтому является хорошим гигиеническим материалом.

Наиболее ценное свойство поролона — его легкость при относительно высокой прочности.

Уретан — кристаллическое соединение. Оно получается при действии аммиака на эфиры угольной и хлоругольной кислот, а также при взаимодействии спиртов с мочевиной при нагревании. Полимеры уретанов — полиуретановый эластичный поро-пласт получается как продукт взаимодействия при смешении полиэфира, диизоцианата и воды в присутствии катализаторов и эмульгаторов.
Процесс состоит из двух стадий — синтеза полиэфира и смешения полиэфира с водой, диизоцианатом, катализатором и эмульгатором.

В результате взаимодействия между диизоцианатом, водой и полиэфиром выделяется углекислый газ, который вспенивает высокомолекулярный полиуретан в процессе его образования. Количество углекислого газа регулируют, изменяя дозы компонентов.

Смесь начинает пениться через несколько секунд. Пена бурно поднимается, при этом выделяется тепло. Процесс заканчивается в течение 1—2 мин.

В зависимости от желаемой объемной массы поропласта объем материала увеличивается в 30—40 раз. Вязкость смеси резко повышается, и в течение 15—20 мин после смешения компонентов смесь застывает, образуя легкий эластичный газонаполненный материал с большим количеством (около 75%) сообщающихся пор. Обычно поры имеют размер 0,5—3 мм, хотя минимальный размер их может доходить до 0,02 мм. В поро-пласте объемной массой 0,03 г/см3 воздух занимает 97,5% объема.

Пенополиуретан можно изготовлять высокопроизводительным непрерывным беспрессовым методом, а также заливать его в формы или наносить на различные поверхности. Это позволяет получать не только листовой материал, но и детали для мягкой мебели в виде формованных элементов (сидений, спинок, подлокотников и т. п.) любой геометрической формы или наносить пену непосредственно на каркасы мебели.

Качественные показатели пенополиуретана можно варьировать в довольно широких пределах, применяя исходные компоненты с различными свойствами, изменяя технологический режим и дозирование компонентов, дополнительно обрабатывая готовый материал и т. п.

На физико-механические показатели материала существенно влияет изменение рецептуры даже при одном и том же исходном сырье (табл. 7).

Непрерывным способом пенополиуретан получают в основном на машине УБТ-65 производительностью около 3000 т в год. Машина состоит из обогреваемых рабочих емкостей для заполненных воздухом. Он устойчив к действию микроорганизмов и не поражается насекомыми, поэтому является хорошим гигиеническим материалом.

Наиболее ценное свойство поролона — его легкость при относительно высокой прочности.

Процесс состоит из двух стадий — синтеза полиэфира и смешения полиэфира с водой, диизоцианатом, катализатором и эмульгатором.

Непрерывным способом пенополиуретан получают в основном на машине УБТ-65 производительностью около 3000 т в год. Машина состоит из обогреваемых рабочих емкостей дляполиэфира и диизоцианата, перемешивающих и дозирующих устройств, передвижного смесителя с мешалкой, транспортеров, пульта управления, приспособления для получения трехстенной бумажной формы, кожуха над транспортером, туннеля и компрессорной установки.

Таблица 7

Влияние соотношения исходных материалов на физико-механические показатели полиуретанового поропласта

Технология производства пенополиуретана включает следующие операции: тепловая обработка сырья и подготовка актива-торной смеси; получение на разливочной машине пены и формование поропласта в виде непрерывного полотна шириной 1 — 2 м и высотой до 0,45 м; обрезка кромок с двух сторон полотна; резка непрерывного полотна по длине на блоки; вызревание блоков; продольная резка блоков на пластины (листовые заготовки) нужной толщины; продольная профильная резка пластин.

Из отделения подготовки сырья полиэфир, диизоцианат и активаторная смесь поступают в рабочие емкости смесительно-разливочной машины, откуда дозировочными насосами подаются в соответствующей пропорции в смесительную камеру. Диизоцианат и активаторную смесь сначала смешивают распылением форсунками в струе полиэфира, а затем мешалкой, скорость которой в зависимости от вязкости композиции и объемного веса пенополиуретана изменяется от 3000 до 5000 об/мин.
Непрерывно образуемая бумажная форма заполняется благодаря движению транспортера и поступательно-возвратному перемешиванию смесителя.

Отверждение пеноматериала заканчивается в течение 15— 20 мин при прохождении по рольгангу. Рольганг длиной 30— 40 м закрыт кожухом, через который удаляются выделяющиеся газообразные продукты.

В конце рольганга автоматический резальный станок разрезает непрерывное полотно пласта на блоки определенных размеров. Блоки направляются в камеры для вызревания. В процессе вызревания, продолжающегося не менее суток, блоки обдуваются свежим воздухом для удаления из ячеек поро-пласта газообразных продуктов.

Физико-механические свойства материала становятся постоянными лишь после вызревания (через двое суток).

Вызревшие блоки разрезают на листовые заготовки нужной толщины на горизонтально-резальном станке, состоящем из замкнутого ленточного ножа, натянутого на двух дисках, один из которых является приводным; ленточного транспортера, совершающего поступательно-возвратное движение и являющегося опорной поверхностью для разрезаемых блоков; подвижного в вертикальном направлении портала, при помощи которого регулируется толщина срезаемого листа, и пульта управления. Эти станки позволяют разрезать блоки на листы толщиной от 3 до 350 мм.

Для профильной резки служат горизонтально-ленточные станки. Листовая заготовка разрезается на две части в тот момент, когда пеноматериал подвергается переменной деформации при помощи прижимных дисков. Диски с выступами различных размеров и профилей закреплены на двух валах, расположенных горизонтально. Рисунок профильного пеноматериала зависит от характера сжатия (деформации) его во время разрезания.

Пенополиуретановый поропласт по прочности значительно превосходит латексную губку (табл. 8).

Таблица 8

Показатели прочности пенополиуретанового поропласта и латексной губки

Изменение физико-механических показателей пенополиуретана с изменением объемной массы его видно из табл. 9.

Таблица 9

Зависимость некоторых показателей пенополиуретана от объемного веса

Как видно из приведенных в табл. 9 данных, с уменьшением объемной массы особенно резко возрастает остаточная деформация. Вместе с тем с уменьшением объемной массы повышается способность материала сжиматься (табл. 10).

Таблица 10

Сжимаемость пенополиуретана различной объемной массы