Конструкционные полимерные материалы в производстве мебели (стр. 6 из 8)

Для изготовления эластичных пенополиуретанов с применением вспенивающего агента (хладона) требуются более активные аминные катализаторы. В этом случае используют катализатор дабко, бисдиак-тламилоалкиловый эфир или алифатический третичный полиамин.

Для сокращения цикла формования и повышения при этом производительности оборудования часто стремятся увеличить дозу катализатора, чтобы ускорить полимеризацию. Однако предельно допустимое содержание катализатора в реакционной композиции лимитируется временем её желатинизации. При высоком содержании катализатора реакция начинается менее чем через 2 с, поэтому даже при применении самых современных заливочных машин система не успевает целиком заполнить форму вследствие быстрой потери текучести. Поэтому для решения этой проблемы начиняют применять многокомпонентные катализаторы пролонгированного действия, постепенно высвобождающие активные группы по мере повышения температуры реакционной смеси. Потребность в таких катализаторах особенно возросла с внедрением производства высокоупругого блочного ППУ холодного отверждения. В качестве таких катализаторов применяют растворы солей третичного амина в органическом растворителе.

Средняя молекулярная масса эластичных ППУ 2500 ... 20000, т.е. значительно больше, чем жестких пенополиуретанов. Свойства ППУ, полученных на основе простых и сложных полиэфиров, по целому ряду показателей различны. В мебельном производстве за рубежом, особенно в США, Западной Европе и Японии, в настоящее время в основном используется пенополиуретан на простых полиэфирах, обладающий лучшими показателями физико-механических и эксплуатационных свойств одним из важных преимуществ этого материала является возможность получения из него формованных элементов любой конфигурации.

Впервые формованные элементы из ППУ на простых полиэфирах холодного формования для изготовления изделий мягкой мебели применили в 1967г. итальянские и западногерманские мебельные фирмы. В России при производстве мягкой мебели также достаточно широко используется пластичный ППУ на простых полиэфирах, однако объемы его потребления ниже, чем поролона (ППУ на сложных эфирах). Однако и в отечественной

промышленности наблюдается тенденция роста применения эластичного ППУ на простых полиэфирах холодного формования.

Основные преимущества пенополиуретана на простых полиэфирах как настилочного материала заключаются в возможности изготовления деталей с различной степенью жесткости в зависимости от функционального применения, хорошей воздухопроницаемости, высокой упругой деформации, длительной стабильности свойств в процессе эксплуатации.

По упругой деформации ППУ на простых полиэфирах аналогичен пенорезине, о чем свидетельствует узкая петля гистерезиса.

Под воздействием окружающей среды пенополиуретаны, как и все полимерные материалы, изменяют свои свойства, т.е. стареют. Стойкость ППУ к старению зависит от состава и степени сшивания ячеек. Наиболее подвержены старению слабосшитые эластичные пенополиуретаны на основе сложных полиэфиров. Эластичные ППУ в процессе старения становятся вначале более жесткими. Установлено, что при старении свойства пенополиуретанов изменяются в основном в поверхностном слое вследствие возникающих внутренних напряжений при относительной стабильности свойств внутренних слоев.

При характеристике токсических свойств пенополиуретанов следует различать токсичность в процессе их производства и в процессе эксплуатации. Токсичность пенополиуретанов в процессе их получения обусловлена токсичностью некоторых исходных компонентов, поэтому при изготовлении деталей мебели из эластичного пенополиуретана или получении блочного ППУ необходимо строго соблюдать требования техники безопасности. После завершения процесса отверждения и установленной технологической выдержки ППУ не токсичны.

При горении ППУ выделяются токсичные газы (цианистый водород, угарный и углекислый газы). При свободном горении образуется гораздо меньше цианистого водорода, чем в процессе сгорания ППУ при отсутствии воздуха, поэтому пенополиуретаны не относятся к высокотоксичным материалам. При горении с отсутствием воздуха при температуре примерно 500°С выделяется значительное количество цианистого водорода, который адсорбируется частицами дыма. При свободном горении ППУ образуется низковязкая масса, удерживающая цианистый водород, благодаря чему он успевает разложиться, что приводит к снижению токсичности продуктов сгорания ППУ. Пенополиуретаны холодного формования не являются быстрозагорающимися материалами, что делает перспективным их использование в ряде отраслей промышленности, в том числе и мебельной.

Основные эластичные пенополиуретаны на простых полиэфирах. За последние три десятилетия в нашей стране освоен выпуск эластичных пенополиуретанов на простых полиэфирах различных марок (разработчик - HI 10 «Полимерсинтез»). Из них требованиям мебельной промышленности удовлетворяют ППУ-201-1 (ТУ 13-63-82), ППУ-222 (ТУ 011-13-0273250-19-88), ППУ-ВЭ (ТУ 6-05-221-906-87). ППУ-5-30 (ТУ 6-05-2029-86).

ППУ-201-1 и ППУ-222 предназначены для получения формованных деталей мягкой мебели в специальных формах, а ППУ-ВЭ и ППУ-5-30 -блочный пенополиуретан. ППУ-201-1 применяется на предприятиях мебельной промышленности для получения формованных беспружинных элементов мягкой мебели. Объем его производства в 1987г составил более 8 тыс.т.

Пенополиуретан марки ППУ-222 разработан НПО «Полимерсинтез» совместно с ВПКТИМом и представляет собой облегченный формованный ППУ для изготовления беспружинных элементов мягкой мебели сложных архитектурно-художественных форм. Производство компонентов для изготовления эластичных элементов мягкой мебели из ППУ-222 организовано на ПО «Корунд» взамен ППУ-201-1.

Блочный эластичный пенополиуретан марки ППУ-5-30 предназначен, как и поролон, для применения в качестве настила на пружинные блоки. 11роизводство его осваивается Киевским заводом химикатов. Отличается от поролона более низкой кажущейся плотностью и лучшей упругой деформацией.

Блочный высокоэластичный пенополиуретан ППУ-вэ 30 и 40 предназначен для изготовления высококомфортабельных беспружинных элементов мягкой мебели путем различной профильной резки.

В табл.6 приведены показатели физико-механических свойств различных эластичных ППУ на простых полиэфирах холодного формования, предназначенных для изготовления элементов мягкой мебели.

Сырье для производства эластичного ППУ на простых полиэфирах холодного формования состоит из двух жидких компонентов: компонента А и Б.

Компонент А содержит простые полиэфиры, катализатор, газообразователь и воду. Из простых полиэфиров применяют лапролы. Например, для ППУ-201-1 используют лапрол 5003 с небольшой добавкой лапрола 402. в качестве катализатора используется третичный амин (дабко), в качестве гозообразователя - хладон-1 1.

Таблица 6.

Показатели физико-механических свойств различных пластичных ППУ

Показатель ППУ-201-1 ППУ-222 ППУ-5-30 ППУ-ВЭ-30 ППУ-ВЭ-40

Кажущаяся плотность, 55...85 40...50 30 ± 5 30 ± 5 40 ± 5

кг/куб.м

Эластичность по от- 60 60 40 58 58

скоку,%, не менее

Напряжение сжатия 2...12 2.. .8 2...4 2...4 3...5

при 40%-и ой деформации. КПа

Относительная оста- 5 5 5 5 5

точная деформация

через 72 ч при t= 20C.

и 50%-ном сжатии, %, не более

Разрешающее напря- 70 70 70 70 70

жение при растяжении. КПа. не менее

Относительное удли- 60 60 60 60 60

нение при разрыве, %, не менее

Компонент Б представляет собой смесь изоцианатов. Для ППУ-201-1 применяют толуилендиизоционат и полиизоцианат в соотношении 1:1.

При производстве пенополиуретана на простых полиэфирах холодного формования основными параметрами технологического режима являются длительность выдержки пенокомпозиции в форме и длительность вызревания изделий после извлечения их формы. Для более быстрого отверждения композиции в формах и сокращения сроков вызревания необходимо применять более реакционноспособные компоненты, чем компоненты, применяемые при производстве полиуретанов горячего или теплого отверждения. Поэтому применяются полиэфиры с высоким содержанием первичных гидроксильных групп (гидроксильное число 28...35) и поли-изопианаты с соответственно высоким содержанием изоцианатных групп (37...44%).

В России для производства элементов мягкой мебели наряду с отечественными ППУ широко используется пенополиуретан на простых полиэфирах холодного формования системы «Сиспур» (производство Германии): «Сиспур» SWK 6308 и SWK 6307/4. «Сиспур» SWK представляет собой двухкомпонентную систему для изготовления пенополиуретана с кажущейся плотностью 15...34 кг/куб.м при изготовлении блочного

материала и 35...80 кг/куб.м при изготовлении формованных элементов, вспененных в форме.

Основные свойства материала указанных марок приведены в табл.7.

«Сиспур» SWK 6307/4 обладает несколько лучшими механическими свойствами. Вследствие хорошей текучести композиции система пригодна для получения крупных формованных изделий, в том числе армированных.

Обе системы «Сиспур» перерабатываются цреимущее1венно па машинах низкого давления вспениванием в форме. Длительность выдержки в форме зависит от. толщины деталей и составляет 10... 15 мин для SWK 6307/4 и 15.. .20 мин для SWK 6308. Изменение соотношения компонентов в сторону увеличения доли компонента А приводит к сокращению длительности реакции и соответственно снижению длительности выдержки в форме.