Пенополиуретан

Пенополиуретан (ППУ)

Определение

Поролон представляет собой вспененную пластмассу (пенополиуретан) и состоит из большого количества закрытых непроницаемых ячеек, наполненных газом. Благодаря особой технологии производства поролон на 85-90% состоит из инертной газовой фазы. Такая структура определяет все свойства материала, а также обуславливает его широкое применение в различных сферах.

На сегодняшний день на рынке присутствуют поролоны различных типов: HL (очень мягкий или мягкий), ST (стандартный), HS (жесткий или очень жесткий), HR (высокоэластичный латексный), а также поролоны со специальными свойствами, такими как, например, высокая огнестойкость

Альтернативные названия

Название «поролон» распространено только на территории бывшего Советского Союза и связано это с тем, что первоначально этот материал поставлялся в страну компанией из Скандинавии, носившей название «Porolon» (подобно этому, копировальные аппараты в свое время получили название «Ксерокс»). На сегодняшний день распространено название, лучше отображающее особенности данного материала — пенополиуретан. Кроме того существует и ряд других названий, например OrmaFoam или OrtoFoam. Эти два названия явно указывают на то, что они предназначены для изготовления ортопедических матрасов. Материал иногда еще называют искусственным латексом.

По сути, все перечисленные названия относятся к одному и тому же пенополистиролу. Однако некоторые из этих материалов могут отличаться от других некоторыми характеристиками и вхождением в их состав различных добавок. Не лишним будет сказать, что кроме поролона на рынке есть и другая форма пенополиуретана — пенопласт.

Кстати, пенополиуретаном является и не так давно изобретенная для космических нужд пена, носящее название Memory или MemoryFoam — пенополиуретан с памятью формы.

История возникновения

Первые эксперименты, в результате которых появился пенополиуретан, начались еще в 1937 году. Именно тогда в немецком Леверкузене работники лаборатории IG Farben, смешав полиол и полиизоцианат, получили абсолютно новое вещество, сочетающее в себе прочность, гибкость и упругость. На тот момент оно получило кодовое название Perlon U. Некоторые модификации материала обладали большей плотностью и твердостью. Все это открывало перед пенополиуретаном отличные перспективы коммерческого использования. В 1940 году началось коммерческое производство поролона, которое было остановлено второй Мировой войной.

После войны вновь возник интерес к этому уникальному материалу. Однако всплеск его популярности начался в 1960-х годах и спрос не снижается до сих пор, несмотря на то, что на рынке появляется множество более современных материалов.

Характеристики

Пенополиуретан обладает уникальными характеристиками, делающими его незаменимым в производстве мебели, сидений для авто и многих других изделий бытового назначения. Ниже мы приводим лишь основные характеристики поролона.

• Плотность. Говоря о плотности поролона, имеет смысл говорить только о кажущейся плотности — отношению массы вещества к объему, который оно занимает. Учитывая, что почти на 9/10 поролон состоит из воздуха или газов, его плотность очень невысока. Стандартная для нашей страны плотность этого материала составляет всего 25 кг/м³. Для сравнения, плотность воды в 40 раз больше. Что касается качественного импортного поролона, то его плотность может составлять 45кг/м³ и более. При этом, естественно увеличение массы происходит за счет роста количества ячеек и, как следствие, общей площади ячеечных мембран. Размеры и количество ячеек определяют некоторые другие свойства поролона.

• Жесткость. Этот параметр характеризует усилие, при приложении которого материал деформируется (сжимается) на 40%. Говорить о величине этого параметра имеет смысл только в приложении к конкретному виду поролона, очень уж сильно он варьируется в зависимости от плотности, применения добавок или количества открытых (негерметичных) ячеек.

• Эластичность. Под этим параметром подразумевается способность материала восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия силы. У поролонов, используемых для изготовления мягких элементов мебели, такая способность довольно велика, что позволяет им функционировать годами без появления вмятин. Однако по мере того, как растет плотность пенополиуретана, его эластичность снижается.

Предел прочности определяется силой, которую нужно приложить к концам стандартного образца для его разрыва. Для отечественного поролона с плотностью 25кг/м³ такое усилие составляет около 130кПа.

Относительное удлинение характеризует, на какую величину нужно растянуть материал, чтобы разорвать его. Для рассмотренного выше стандартного образца такое удлинение составляет от 240% до 280%. Подобная способность очень важна, ведь во время эксплуатации матрасы нередко не только сжимаются, но и несколько растягиваются. Благодаря довольно большому относительному удлинению разрушения материала не происходит.

Диапазон рабочих температур определяет температуры, при которых поролон полностью сохраняет свои эксплуатационные характеристики. Большинство видов пенополиуретана сохраняют свои свойства в пределах от −100 до +180 градусов Цельсия. Это гарантирует, что они отлично могут применяться во всех климатических зонах даже в мебели, располагающейся на улицах или открытых верандах.

• Остаточная деформация — изменение изначальных геометрических размеров стандартного образца поролона после того, как на него в течение определенного времени будет действовать некоторая нагрузка. Понятно, что чем ниже остаточная деформация, тем больше материал подходит для изготовления матрасов или других элементов мягкой мебели. При этом существует вполне четкая прямая зависимость между плотностью поролона и остаточной деформацией.

• Стойкость к внешним воздействиям. Поролон относится к материалам, которые не разрушаются под воздействием прямых ультрафиолетовых лучей и могут эксплуатироваться на солнечном свету. Материал не повреждается большинством средств бытовой химии и многими агрессивными веществами (щелочами, разбавленными кислотами, солями, бензином, маслом и пр.). Однако его структура довольно легко разрушается под воздействием уксуса или неразбавленных кислот и может деформироваться под действием нефтяных растворителей. Впрочем, данные вещества с мебелью контактируют не часто и риск повреждения матрасов минимален.

• Безопасность. Поролон — очень плохая среда для размножения микроорганизмов, они скорее предпочтут натуральную основу, чем искусственную. На нем не образуются колонии плесени и даже не приживаются казалось бы вездесущие пылевые клещи. Пенополиуретан очень плохо аккумулирует пыль. Кроме того, поролон, вопреки расхожему мнению о вредности искусственных материалов, не выделяет в воздух токсические вещества. Все это делает его материалом, пригодным для создания мебели для аллергиков.

• Поглощение влаги. Всем известно, что поролон отлично вбирает в себя влагу. С этим мы стакиваемся каждый раз, когда моем посуду поролоновой губкой. Однако стоит заметить, что для производства губок часто используется не такой поролон, который идет на изготовление матрасов. Последний довольно «неохотно» вбирает в себя влагу и, что еще более важно, легко испаряет ее в окружающую среду. Так что, даже если матрас значительно намокнет, высушить его не составит труда и при этом пенополиуретан не потеряет своих свойств и срок его службы не сократится.

• Наконец, для матраса важна еще и теплопроводность. У поролона она очень низкая, что дает возможность сохранить тепло тела и предотвратить его рассеивание в окружающую среду.

Производство

Технология производства на сегодняшний день у различных производителей может значительно отличаться, могут использоваться специальные добавки или применяться различное оборудование, но независимо от этого основные этапы останутся неизменными. Так, для получения поролона необходимо смешать два вещества — полиол и полиизоцианат в определенных пропорциях. Кроме того, в смесь добавляется вода, которая в результате химической реакции приводит к появлению углекислого газа. Именно углекислый газ осуществляет вспенивание вещества и придает ему пористую структуру. Кроме того, используются пеностабилизаторы и катализаторы процесса. Быстрая фаза процесса длится до 20 минут, после этого блок отправляется на несколько суток на выдержку, где осуществляется окончательная полимеризация.

Достоинства и недостатки

К достоинствам поролона, безусловно, можно отнести его эластичность, прочность, низкие остаточные деформации, низкую плотность и теплопроводность, экологичность, бактериальные свойства и безопасность. Однако не менее важным является и то, что на сегодняшний день это один из самых недорогих материалов для изготовления матрасов, в том числе и ортопедических. При этом «недорогих» вовсе не означает плохих. Современные поролоны не уступают по качеству другим более дорогим материалам.

Самый важный недостаток пенополиуретана — выделение токсических веществ на стадии производства. Это требует соблюдения особых требований техники безопасности, но никак не сказывается на потребительских свойствах. Выделение этих веществ происходит только на стадии химических реакций и вспенивания, но не позднее. Также стоит учесть, что поролон довольно пожароопасен (если только это не специальный противопожарный поролон).

Применение

Применение поролона весьма и весьма широко. Наверное, нет ни одного дома, в котором не использовался бы поролон: кухонные губки, набивки для мягкой мебели (диванов, кресел, стульев и пр.), матрасы, подушки, сиденья автомобилей и множество других предметов обихода содержат в своем составе пенополиуретан.

В матрасах полиуретан может использоваться как в качестве устилочного материала (например, в матрасах с пружинным блоком), так и в качестве основного блока.