Производство пенополиуретанов на простых полиэфирах организовано во многих зарубежных странах. Одно из ведущих мест занимает фирма «Байер" (Германия) в сотрудничестве с фирмой "Машиненфабрик Хеннекс". Доля их продукции на мировом рынке составляет свыше 30%.
Доминирующая роль в ассортименте выпускаемых пенополиуретанов занимают эластичные материалы (свыше 60%), которые производятся как в форме блоков, так и в виде формованных элементов. Формованный пенополиуретан на простых полиэфирах холодного формования выпускается фирмой «Байер» под торговым названием "Байфит" и широко применяется в мебельном производстве. В настоящее время объем формованного пенополиуретана из общего объема эластичного ППУ составляет примерно 20%.
Фирма PRB (Бельгия) выпускает различные модификации эластичного и жесткого пенополиуретана на простых полиэфирах холодного формования, при этом в больших объемах производят эластичный ППУ. Освоен процесс получения высокоэластичных блочных пенопластов с кажущейся плотностью 20...40 кг/куб.м. в мебельном производстве в последние годы начал широко применяться эластичный огнестойкий ППУ "Файренд", содержащий до 30% минеральных добавок со значительным колебанием кажущейся плотности, твердости и огнестойкости. Серийно организовано производство двух марок этого материала: "Файренд PPI" и "Файренд Т".
Фирма NPI (Япония) выпускает большой ассортимент пенополиуретанов, в том числе компоненты для изготовления элементов мягкой мебели (простые полиэфиры и толуилендиизоционат Т-80).
Французская фирма «Пьер Бониэрр» разработала различные марки эластичного пенополиуретана: Ех-20 - высокоэластичный ППУ, Ех-27 -ППУ, применяемый для изготовления матрацев; D-25 и D-30 с повышенной твердостью - для изготовления сидений и локотников.
Различные марки эластичного пенополиуретана выпускаются в США, Канаде, Италии и других, промышленно развитых странах.
Крупнейшим производителем эластичного пенополиуретана на простых полиэфирах в Скандинавских странах является финская фирма «Эспе». Ею производятся высококачественные пенопласты марок HR (High Resilience) и комбинированный пенопласт Суперфлекс-33.
В последние годы в ряде стран наряду с жесткими интегральными пенополиуретанами начали выпускать и эластичные интегральные ППУ (ИППУ), которые отличаются высокой механической прочностью. Плотность пленки эластичных ИППУ равна плотности мономера (в среднем 400 кг/куб. м), а плотность сердцевины примерно 50...60 кг/куб.м. наиболее важными показателями ИППУ при изготовлении элементов мягкой мебели являются относительное удлинение и разрушающее напряжение при сжатии. Для получения оптимальных значений этих параметров варьируют рецептуру системы, в частности содержание простых полиэфиров.
В России ИППУ широко применяют в основном в автомобильной промышленности.
В ФРГ эластичные ИППУ для мебельной и автомобильной промышленности выпускает известная фирма "Басф".
ПЛАСТМАССЫ
В промышленности, в том числе и в производстве мебели, полимеры в чистом виде без добавок практически не применяются.
Материалы на основе полимеров, содержащие различные целевые добавки, для получения определенного сочетания свойств называются пластмассами. Кроме полимеров, е состав пластмасс могут входить в качестве компонентов наполнители, отвердители, пластификаторы, мягчители, красители, стабилизаторы и т.д. Таким образом, пластмассы обычно представляют собой сложную композицию различных веществ, основным из которых является полимер, выполняющий роль связующего и определяющий основные технические свойства материала.
В зависимости от эластичности пластмассы делят на три группы: жесткие (модуль упругости - 700 МПа), полужесткие (70.. ,700 МПа) и мягкие (до 700 МПа).
Добавки, вводимые в пластмассы, выполняют различные функции. Наполнители обычно вводят для улучшения внешнего вида изделий из полимера, повышения показателей физико-механических и химических свойств, а также для снижения стоимости изделий.
Различают инертные и усиливающие наполнители. Инертные наполнители не оказывают влияния на физико-механические свойства композиции и лишь снижают её стоимость, а в ряде случаев облегчают их
переработку. Усиливающие наполнители повышают механическую прочность полимерных материалов.
Наполнители бывают газовые, порошковые, волокнистые и слоистые. В качестве газовых наполнителей применяют воздух, азот и другие газы, в качестве порошковых - древесную муку, графит, тальк, цемент и т.п. Волокнистыми наполнителями служат различные волокна (асбестовые, льняные, стеклянные и др.), слоистыми - ткани, шпон, бумага.
В табд.1 приведены данные, показывающие влияние наполнителей на прочностные свойства полимера.
Отвердители способствуют переходу линейных полимеров в пространственные. В качестве отвердителей применяют перекиси, кислоты, щелочи, соли.
Стабилизаторы повышают устойчивость полимерных материалов к действию тепла, света, атмосферным воздействиям и т.д., т.е. удлиняют срок службы полимеров. Количество стабилизатора не превышает 2-3%, обычно их вводят в долях процента. Хорошим термо - и светостабилизатором является сажа.
Таблица 1. Прочность полимеров с различными наполнителями
| Прочность, МПа * | 10 | ||
| Материал | |||
| растяжению | изгибу | удару | |
| Фенолоформальлегидпый | |||
| полимер: | |||
| беч наполнителя | 343.35 | 735.75 | 1.1772 |
| с древесной мукой | 392.40 | 784.80 | 4,5126 |
| с асбестовым волокном | 343.35 | 784.80 | 26.4870 |
| со стеклотканью (текстолит) | 2746,80 | 1765 | 10" 3 |
Пластификаторы вызывают набухание полимеров, в результате чего повышаются его прочность, морозостойкость, снижаются усадочные напряжения и деформации, повышается сопротивление ударным нагрузкам. Введение пластификаторов в полимер способствует ослаблению межмолекулярного взаимодействия, благодаря чему повышается гибкость макроцепей. Величина этого эффекта, как правило, определяется количеством введенного пластификатора.
От выбора пластификатора во многом зависят свойства пластмасс и их поведение в условиях эксплуатации. Применяют жидкие или смолообразующие пластификаторы. Из жидких пластификаторов применяют дибутил - и диактифталаты, трифенил - и трикрезилфосфаты и
др. из смолообразных - высокоэластичные полимеры- каучуки (полисульфидный, полиизобутилен и др.).
Модификаторы позволяют направленно изменять физические, механические или химические свойства полимеров, например, снизить их хрупкость, горючесть, склонность к старению и т.д.
В качестве модификаторов могут применяться твердые, жидкие и газообразные вещества минерального и органического происхождения, например хлор, кислоты, природные смолы, битулен, растительные масла и т.д.
Мягчители в отличие от пластификаторов действуют как инертные разбавители, повышая мягкость, гибкость и эластичность полимеров.
Антипирены снижают горючесть полимеров.
Порофоры (газообразователи) образуют газы, необходимые для получения газонаполненных пластмасс (пено - и поропластов). При помощи их создается ячеистая структура. Они могут быть твердыми, жидкими и газообразными. Твердые порофоры выделяют газы при нагревании или химических реакциях с компонентами пластмасс (например, карбонат и бикарбонат натрия и т.п.), жидкие порофоры способствуют образованию ячеистой структуры при испарении (изопентан, фреон, бензол и др.). в качестве газообразных применяют воздух, инертные газы.
Антистатики уменьшают электролизацию полимеров в процессе переработки.
Красящие вещества окрашивают пластмассы. Их подразделяют на ИИ1 мен ты и красители. Пигменты не растворяются ни в каких растворителях, красители -растворимые вещества. Как правило, окрашивание производят добавлением красящих паст в пластмассу перед переработкой или окрашиванием в процессе синтеза полимера.
Пластмассы могут быть монолитными и газонаполненными (ячеистой структуры).
Газонаполнительные пластмассы, в отличие от монолитных, физически неоднородны и представляют собой материал с системой изолированных или сообщающихся ячеек. Их подразделяют не пено - и поропласты. В пенопластах полимер образует систему изолированных ячеек, содержащих газ и разделенных тонкими стенками. По своей структуре они напоминают затвердевшую пену. Плотность пенопластов 0,03....0,3 г/куб.см. В поропластах полимер образует системы сообщающихся ячеек, заполненных газом. Плотность поропластов 0,3 г/куб.см. И больше. Однако получить газонаполненные пластмассы с одним видом ячеек не удается.
Газонаполненные пластмассы могут быть жесткими, полужесткими и эластичными. Они обладают ценными свойствами, основные их которых - чрезвычайная легкость при относительно высокой прочности и низкая
теплопроводность. Так, масса 1 куб.м. пластмассы составляет всего 15.,..20 кг, а теплопроводность слоя пенопласта толщиной 2,5 см равна теплопроводности древесины толщиной 15 см.
Получение вспененных полимеров включает стадию введения или образования газовых пузырьков в реакционной системе. Образование газовой фазы может осуществлятся двумя путями: воздух захватывается жидкой фазой при перемешивании или газовая фаза образуется за счет реакции полимеризации, испарения низкокипящих растворителей, термического разложения порофоров и т.д.