Полиуретановый эластичный поропласт получают при смешивании полиэфира, диизоцианата и воды в Присутствии катализаторов и эмульгаторов. Процесс состоит из двух стадий: синтеза полиэфира и смешивания его с водой, диизоцианатом, катализатором и эмульгатором. В результате взаимодействия диизоцианата, воды и полиэфира выделяется углекислый газ, который вспенивает высокомолекулярный полиуретан в процессе его образования. Смесь начинает пениться через несколько секунд. Пена бурно поднимается, при этом выделяется теплота. Количество углекислого газа регулируют, изменяя дозы компонентов. Процесс продолжается 1—2 мин.
Объем материала в зависимости от заданной плотности поролона увеличивается в 30-40 раз. Вязкость смеси резко повышается, и в течение 15-20 мин после смешивания компонентов смесь застывает, образуя легкий эластичный газонаполненный материал с большим количеством (около 75%) сообщающихся пор. Поры имеют размер 0,5-3 мм, хотя минимальный размер их может доходить до 0,02 мм. Это воздухоемкий материал, в поропласте плотностью 0,03 г/см3 воздух занимает 97,5% объема.
Процесс формирования полимера протекает одновременно с образованием пены, что дает возможность изготовлять пенополиуретан высокопроизводительным непрерывным беспрессовым методом, а также заливать его в формы или наносить на различные поверхности. Технология позволяет получать не только листовой материал, но и детали мебели в виде формованных элементов (сидений, спинок, подлокотников) любой геометрической формы или наносить пену непосредственно на каркасы мебели.
Если говорить о качестве, то эти показатели поролона можно варьировать в довольно широких пределах, изменяя технологический режим, применяя исходные компоненты с различными свойствами, изменяя дозирование компонентов, дополнительно обрабатывая готовый материал и т. д.
Технология производства поролона включает следующие операции:
Из отделения подготовки сырья материалы поступают в рабочие емкости смесительно-разливочной машины, откуда насосами подаются в смесительную камеру. Диизоцианат и активаторную смесь сначала смешивают распылением форсунками в струе полиэфира, затем мешалкой, скорость которой в зависимости от вязкости композиции и плотности поролона изменяется от 3000 до 5000 об/мин. Эта смесь поступает на непрерывно движущуюся бумажную ленту и передается на роликовый конвейер.
Отверждение пеноматериала заканчивается в течение 15—20 мин при прохождении по роликовому конвейеру длиной 30—40 м. Роликовый конвейер закрыт кожухом, с помощью которого удаляются выделяющиеся газообразные продукты. В конце роликового конвейера автоматический резательный станок разрезает непрерывное полотно на блоки определенных размеров. Блоки поступают в камеры для вызревания. В процессе вызревания, продолжающегося не менее суток, блоки обдувают свежим воздухом для удаления из ячеек поролона газообразных продуктов. Физико-механические свойства материала становятся постоянными лишь через двое суток после вызревания. Вызревшие блоки разрезают на листовые заготовки нужной толщины на горизонтально-резательном станке.
Поролон выпускают как неокрашенный (его естественный цвет белый), так и различных расцветок. Окрашивают его в массе, вводя в небольших количествах соответствующие пигменты. Применяют следующие пигменты: красные — родамин С, красный 2Ж, алый Ж; оранжевые — оранжевый 2Ж; желтые — аурамин, хризоидин, желтый светопрочный 23, желтый 2К, желтый 5К; эеленые — зеленый фталоцианиновый; голубые — голубой фталоцианиновый; синие — синий К, синий антрахиноновый; коричневые — пигмент основной коричневый; черные — сажа канальная, сажа газовая, пигмент глубоко черный.
Для мебельного производства поролон выпускается в блоках, рулонах и листах форматом 2000 х 1000 и 2000 х 850 мм, толщиной 5-10, 10-30, 30-50 и 50-100 мм.
Кроме материала прямой резки, выпускается материал профильной резки (рис. 5). Поролон профильной резки имеет ряд преимуществ: при равной нагрузке он обладает большей по сравнению с материалом прямой резки сжимаемостью, поэтому в изделиях он кажется более мягким. Кроме того, он экономичнее.
Плотность поролона, используемого в мебельном производстве, установлена от 35 до 55 кг/м2 с градацией 5 кг/м2.Поролон устойчив к действию веществ, применяемых при химической чистке, мыльных растворов, масел, бензина, разбавленных минеральных кислот (серной, соляной, азотной) и щелочей. Он незначительно набухает в этиловом эфире и этиловом спирте; более значительно — в ацетоне, этилацетате, нитробензоле, хлорбензоле; очень сильно набухает или разрушается при воздействии бензола и концентрированных кислот (серной, соляной, азотной, уксусной).
Важное преимущество поролона перед губчатой резиной — инертность к солнечным лучам и окислению. Под воздействием кислорода и озона изменяется лишь цвет поролона — от белого до темно-желтого. Его физико-механические свойства почти не изменяются даже под воздействием кислорода воздуха и солнечного света в течение двух лет.
Поролон хорошо противостоит плесени, гниению, не повреждается насекомыми, в частности молью. Влагопоглощение поролона значительно ниже, чем ваты: при выдерживании в шкафу с относительной влажностью воздуха 95-98% в течение двух суток оно не превышает 2% (ваты 5,1%). Вместе с тем, он легче отдает влагу: после сушки при температуре 50 °С в течение 3 ч влажность его не превышает 0,07% (ваты 1,2%).
Поролон, только что вышедший с производства, имеет слабый специфический запах третичных аминов, который постепенно исчезает.Поролон горюч. Если поднести к нему пламя, он плавится и загорается, хотя горит довольно вяло (менее активно, чем вата, мочало, древесные стружки и другие настилочные материалы растительного происхождения). Горючесть поролона можно значительно уменьшить, введя в композицию соединения фосфорной кислоты (например трихлорэтилфосфат). Такой поролон при удалении источника загорания гаснет.
Эластичность и деформация под нагрузкой — важнейшие свойства поролона. Стандартное, принятое техническими условиями определение остаточной деформации при сжатии (после сжатия в течение 22 ч на 50% высоты при температуре 50 °С) полностью не характеризует эластичные свойства материала. По эластичным свойствам поролон уступает губчатой резине.
К недостаткам поролона следует отнести кажущуюся жесткость, обусловленную так называемым свойством нижнего слоя, т. е. свойством материала не поддаваться деформации (сжатию) под действием относительно небольшой нагрузки и сжиматься до нижнего слоя под действием большой нагрузки.
Поролон обладает высокой прочностью. По показателям прочности он значительно превосходит губчатую резину.
Эластичный поролон можно использовать в широком диапазоне температур от —40 до +70° С. Остаточная деформация его заметно увеличивается при температуре 75 °С. При температуре 100-120 °С остаточная деформация возрастает до 96%, если материал находился в деформированном состоянии при указанной температуре в течение 1 ч. Разрушение поролона начинается при нагревании до температуры 180°С и выше.
При температуре ниже — 25 °С эластичность поролона снижается, а при —40 °С он сжимается всего лишь на 4— 6%, т. е. почти перестает быть эластичным материалом. Однако с повышением температуры все физико-механические свойства, в том числе эластичность, полностью восстанавливаются.
С уменьшением плотности особенно резко возрастает остаточная деформация и вместе с тем повышается способность материала сжиматься.
Поролон для мебельного производства выпускают двух марок — А и Б.