Наполнитель пенополиуретан: Наполнитель для дивана ППУ: виды, свойства, показатели качества

11.04.202311.03.2023 alexxlab 0 Комментариев

Содержание

Наполнитель пенополиуретан в матраце | torisbaltika39.ru

01.09.2019access_time

Наполнитель пенополиуретан (ППУ) в матраце

share
Дата публикации: 01.09.2019

Материалы, используемые в качестве наполнителя в матрасах, весьма разнообразны. Каждый из них имеет свойственные ему характеристики, достоинства и недостатки. Так, к примеру, ватные матрасы столь популярные в советские годы, в настоящее время практически не используются, т.к. они недолговечны, удерживают в себе влагу и запахи, в них легко заводятся вредные микроорганизмы и паразиты, их сложно чистить, к тому же очень вредны для здоровья позвоночника. На смену таким матрасам пришел другой наполнитель – пенополиуретан (ППУ), который широко используется и по сей день. Пенополиуретановые матрасы, благодаря своим свойствам и невысокой стоимости, популярны среди покупателей.

Что такое ППУ в составе матраса

ППУ (пенолиуретан) – это вид пластмасс на основе полиуретанов, который вспенивается с помощью газов. ППУ – это тот же самый поролон. Как выглядит поролон, знает каждый человек с детства, ведь этот материал используется не только при производстве мебели, но и в качестве наполнителя для игрушек, губок для уборки, мочалок, валиков для окрашивания поверхностей, фильтров и т.д.

ППУ имеет ячеистую структуру. Каждая ячейка наполнена газом (воздухом, углекислым газом и т.п.), в общей сложности содержание которого достигает 98%. На производствах отливаются поролоновые блоки, используемые в дальнейшем для изготовления матрасов. Для наделения ППУ различными свойствами, такими как эластичность, плотность, высокая воздухопроницаемость, долговечность, при изготовлении добавляются катализаторы.

Польза и вред наполнителя для здоровья

В связи с тем, что пенополиуретан не является натуральным материалом, покупатели с осторожностью относятся к нему. Однако, при выборе изделий из поролона необходимо взвесить все плюсы и минусы данного наполнителя и принять необходимое решение.

Пенополиуретан полезен и привлекателен в качестве наполнителя в матрасах, благодаря тому что:

хорошо поддерживает тело спящего человека;
позволяет позвоночнику и всему телу расслабиться;
не вызывает аллергии;
не накапливает внутри себя пыль, в наполнителе не образуются клещи и сапрофиты;
небольшой вес изделия;
беспружинные изделия из поролона легко транспортировать и хранить, их можно сворачивать в рулон при перевозке;
имеет долгий срок службы;
приемлемая цена;
неприхотлив в уходе.

Тем не менее, очень много противников ППУ в матрасах. Они апеллируют тем, что поролон в матрасах:

ненатурального происхождения;
может удерживать влагу внутри себя;
имеет «химический» запах в первые дни использования;
может нагреваться от тела человека;
при нарушении производства наполнитель при нагревании может выделять вредные вещества. Некоторые люди, спящие на пенополиуретановых матрасах, отмечают частые головные боли, головокружения, тошноту, возникающие после сна;
под воздействием высоких температур и прямых солнечных лучей приходит в негодность, иссушается и крошится.

Вышеназванные преимущества и недостатки наполнителя необходимо оценить самостоятельно, исходя из личных соображений.

Оптимальная концентрация наполнителя из карбоната кальция для гибкого пенополиуретанового композита

Журнал характеристик и инженерии минералов и материалов, Vol. 11, № 3, стр. 311-320, 2012 г.

jmmce.org Отпечатано в США.

311

Оптимальная концентрация наполнителя из карбоната кальция для гибкого полиуретана

Вспененный композит

*М. А. Усман1, С.О. Адеосун2 и Г.О. Осифесо1

1 Факультет химического машиностроения, 2 Кафедра металлургии и материаловедения,

Лагосский университет, Акока-Яба, Лагос, Нигерия.

* Автор, ответственный за переписку: [email protected]

РЕФЕРАТ

Стоимость производства гибкого пенополиуретана в значительной степени зависит от стоимости полиола

, который составляет наибольший процент материалов, используемых в производстве пеноматериалов с

.0011

Характеристики, обеспечивающие превосходные механические свойства. Подходящие наполнители, которые являются относительно дешевыми, могут быть введены в матрицу пенопласта в качестве замены полиола. Однако некоторые составы наполнителя

оказывают вредное воздействие на некоторые соответствующие механические свойства пенопласта

. В этой статье исследуется влияние наполнителя CaCO3 на гибкую пенополиуретановую матрицу для

с двойной целью достижения устойчивых механических свойств и снижения производительности

стоимость. Было обнаружено, что оптимальный состав CaCO3 составляет 20 мас. %, что соответствует сопутствующему снижению себестоимости продукции на 18,54 %.

Ключевые слова: полиуретан, CaCO3, предел прочности, удлинение при разрыве, твердость при вдавливании.

1. ВВЕДЕНИЕ

Гибкие пенополиуретаны являются одним из важнейших классов ячеистых пластиков, используемых в

производстве таких материалов, как поролоновые матрацы, подушки, мебель, прокладочные материалы для

автомобили, упаковка, отдых, обувь и т. д. [1]. Мировое потребление эластичного пенополиуретана

в 2007 г. оценивалось более чем в 7 миллионов метрических тонн, а среднегодовой темп роста

составляет около 5% [2]. Как правило, в отраслях, производящих гибкие пенополиуретаны, используются наполнители для модификации свойств материала

для достижения стабильности размеров, легкости извлечения

из формы и эксплуатационной плотности [3-4]. При добавлении наполнителя к полимеру для образования сопряженного

двухфазный материал, напряжение, прикладываемое к полимерной матрице, будет частично передаваться дисперсной фазе наполнителя

312 М. А. Усман, С. О. Адеосун Том 11, № 3

, поскольку она обладает свойствами, превосходящими чистый полимер [5]. ]. Широко изучено использование нескольких наполнителей

для достижения улучшенных свойств пенопласта [6]. Некоторые примечательные

включают неорганические материалы, такие как карбонат кальция, доломит, алюмосиликат, диоксид титана

и тальк [6], в то время как некоторые из органических материалов, используемых в качестве наполнителя, представляют собой сажу и натуральные волокна

[7-8].

В эластичных пенополиуретанах наполнители способствуют увеличению плотности и устойчивости к сжатию. Однако они снижают упругость и способствуют увеличению остаточных деформаций. Кроме того, такие свойства, как прочность на разрыв, значительно зависят от

введение наполнителя [9]. Соответственно, необходимо определить правильную концентрацию

наполнителя в полимерной матрице, чтобы получить продукт надежного качества [10].

Эластичный пенополиуретан в странах Африки к югу от Сахары используется в основном для изготовления матрасов и мебели

, а в последнее время наблюдается растущий спрос на прочный и высокопрочный пенопласт

с характеристиками (т. 11]. Пены с этими качествами

представляют интерес для многих отраслей народного хозяйства, в связи с чем их получение, характеристики,

и приложения являются предметом интереса [12]. Однако стоимость полиола на нефтехимической основе

, который составляет наибольшую долю материалов, используемых в производстве пеноматериалов и обладающих

характеристиками, обеспечивающими превосходные механические свойства пенопласта, в настоящее время имеет высокое значение

из-за роста затрат. нефтехимического сырья [13].

Было проведено несколько исследований пригодности карбоната кальция в качестве наполнителя в гибком пенополиуретановом композите

Примечательными из них являются работы Сабины и др. al[14] и Latinwo

et.al.[12,15]. Сабина и др. др. [14] исследовали физико-химические свойства гибкого пенополиуретана

, содержащего коммерческий CaCO3, и обнаружили, что избыток коммерческого

CaCO3, используемого в промышленности, вызывает увеличение гистерезиса, что может привести к постоянному

деформации и ухудшение качества конечного продукта. Латиново и др. др. В работе [12] изучалось влияние

CaCO3 различного состава и гранулометрического состава на механические свойства

гибкого пенополиуретана. Исследование показало, что тонкоизмельченный материал наполнителя увеличивает характеристики твердости пены

до композиций до 35 мас.%, в то время как грубый наполнитель

не продемонстрировал какого-либо заметного улучшения свойств. Для всех размеров частиц прочность на растяжение и

удлинение при разрыве уменьшилось при увеличении содержания наполнителя.

Из предыдущих работ видно, что свойства пены оптимизируются при определенном составе наполнителя

и гранулометрическом составе. Однако в этих работах не уделялось первостепенного внимания влиянию затрат.

Например, рентабельность наночастиц наполнителя сомнительна, учитывая стоимость

нанотехнологий. Поэтому в данной работе представлены результаты воздействия различного состава

Vol.11, No.3 Оптимальная концентрация наполнителя карбоната кальция 313

CaCO3 в качестве заменителя полиола в диапазоне 0-30 мас. % на механические свойства гибкого пенополиуретана

с целью определения оптимальные свойства и стоимость.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕТОДИКА

Используемый метод производства гибкого пеноматериала является непрерывным, известным как Slab Stock

Процесс вспенивания. В этом процессе сырье взвешивается, измеряется и/или дозируется

непрерывно из отдельных линий в поточный смеситель, в то время как смешанные реагенты, все еще находящиеся в жидкой

форме, выливаются в форму непрерывного действия с бумажным покрытием на конвейере формы . В форме

происходит собственно вспенивание с образованием сплошного непрерывного блока пенопласта.

Процесс вспенивания плитной заготовки обычно начинается с подготовки, обработки и

кондиционирование химических веществ. Используемые полиол и диизоцианат толуола должны быть охлаждены до

температуры между 22 – 25°C и 20 – 22°C соответственно. Это важно, так как плотность,

вязкость и химическая активность двух химических веществ меняются в зависимости от температуры. Эта операция охлаждения

выполняется с использованием чиллеров с кожухотрубным теплообменником, соединенным с

резервуарами для хранения, содержащими химикаты. Кроме того, используемый октоат двухвалентного олова предварительно смешан

с полиолом в соотношении 1:11. Аналогично, амин также предварительно смешивают с полиолом в соотношении 2:3.

После этого подготавливается лист рецептуры пены. Этот лист рецептуры на основе полиола

содержит список химикатов, необходимых для производства, и их различные расчетные пропорции

, обычно основанные на частях на 100 частей полиола. Эта формула затем используется для калибровки

различных расходомеров, манометров и выкидных линий на заводе. Сырье перекачивается в смеситель

головы в правильных пропорциях.

Точность дозирования и непрерывный равномерный поток поддерживаются, так как любая ошибка

приведет к получению пены низкого качества. С другой стороны, для обеспечения точности измерения каждая производственная линия

калибруется для определения эффективности машины до начала производства.

Перед началом собственно производственного процесса проводится лабораторная смесь (коробочная пена) или лабораторный

анализ. Опыт показал, что эффективность производства значительно повышается, когда

лабораторный анализ интегрирован в производственную программу. Лабораторный анализ — это процесс

, при котором небольшое количество пены производится в лаборатории в контролируемых условиях.

Суть этого заключается в том, чтобы:

• Оценить пригодность сырья в предлагаемой рецептуре;

• Определение фактических уровней активаторов и силикона, необходимых для эффективного производства;

• Проверить наличие загрязняющих веществ в любых химических веществах; и

• Определить подходящий крем и время подъема предлагаемой рецептуры.

314 М. А. Усман, С. О. Адеосун Том 11, № 3

Образцы из полученного пеноматериала разрезаются на различные размеры, подходящие для их соответствующего испытательного оборудования

. Для этой работы в состав вводили

CaCO3 в различной концентрации в диапазоне от 0 до 30 мас.%, как показано в таблице 1, и измеряли следующие свойства:

плотность, предел прочности при растяжении, относительное удлинение, остаточная деформация при сжатии, характеристики вдавливания и твердости.

Таблица 1. Таблица составов для эксперимента.

Образцы и концентрации

C H E MICALS

Polyol (G)

TDI (G)

516,00

490,20

464.40

438,60

11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111Р111111111Р1ЕРСКИЙ

11111111111111111111111111111111111111111111111ЕРС )

Амин (г)

Двухвалентное олово (г)

Силикон (г)

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Процентное (%) содержание карбоната кальция (CaCO 3 ) в каждом образце варьируется от 0 %

в образце A до 30 % в образце G с интервалом 5 %. . Изученные свойства пены и соответствующие результаты

показаны на рисунках 1 – 6.

Рисунок 1 иллюстрирует изменение времени подъема и показывает равномерное уменьшение времени подъема по мере увеличения концентрации

карбоната кальция (CaC O3). Это означает, что пена поднимается быстрее, когда

состав наполнителя увеличивается, что указывает на то, что реакция продувки/образования газа между

толуолдиизоцианатом и водой происходит быстрее. Отсюда нельзя сделать вывод, что введение

наполнителей в рецептуру пеноматериала сильно влияет на время реакции, что является положительным

изменением.

Плотность пены улучшается по мере увеличения содержания CaCO 3 до 30 %, как показано на рис. 2.0011

плотность произошла после с. Это ясно указывает на то, что концентрация наполнителя может достигать

20% и по-прежнему производить пену той же плотности (22,6 кг/м3), что и при полном отсутствии

(21,1 кг/м3). м3).

Однако следует отметить, что при желании можно сохранить плотность при дальнейшем увеличении концентрации наполнителя

. Это можно сделать, изменив другие химические составы

. Концентрация наполнителя 20%, полученная в качестве оптимальной в этом исследовании, составляет всего

наиболее удобен для определения влияния наполнителей на производство пенопласта.

Том 11, № 3 Оптимальная концентрация наполнителя карбоната кальция 315

Также одним из свойств пены, которое отличает хорошую пену от плохой, является ее процентное удлинение

, которое описывает ее эластичные свойства. . На рис. 3 показано, что эластичность пенопласта

сохраняется в пределах нормальных значений 90–110 кН/м2 до концентрации наполнителя

около 20 %. После этого было испытано резкое падение эластичности. Это показывает также, что эластичность пены может сохраняться при введении наполнителей в концентрат.

316 М. А. Усман, С. О. Адеосун Том 11, № 3

Кроме того, на рис. 4 прочность пены на растяжение сохранялась до 20% содержания наполнителя

(145-120 кПа), после чего произошло резкое и внезапное снижение предела прочности.

Способность пенопласта к сжатию и несущей способности была одинаковой (3,5 %) в диапазоне от 0 до 10 % CaCO3

, несмотря на введение наполнителя до 20 % добавки, за исключением 15 % CaCO3

(5,5 %) ( см. рисунок 5). Когда в рецептуре не было наполнителя, эластичность пены неуклонно возрастала до 148 (см. рис. 6) по мере введения наполнителя.

Vol.11, No.3 Оптимальная концентрация наполнителя карбоната кальция 317

Экономическая эффективность этой пены является еще одним важным аспектом данного исследования. Результат

этого исследования показал, что наполнитель CaCO 3 может быть введен в состав пенопласта до оптимального содержания

20% с улучшенными качествами пены, как если бы наполнитель не использовался. Анализ затрат по

себестоимости производства рецептуры без наполнителя (образец А) и рецептуры с 20% наполнителя

318 М. А. Усман, С. О. Адеосун Том 11, № 3

концентрация (проба Е) представлена ниже после проведения исследования рынка. Текущие рыночные цены

за килограмм каждого используемого химического вещества и составы пены для образцов A и

E показаны в таблицах 2 и 3, соответственно, исходя из их требований к производству.

Таблица 2. Стоимость за кг каждого химического вещества в составе пены

CHEMICALS

COSTS OF 1 KG (#)

Polyol

273.00

356.00

608.00

Stannous

1000.00

Silicone

800.00

Table 3. Total Cost of Production per kg каждого химического вещества в составе пены

ОБРАЗЦЫ И ОЦЕНКА СТОИМОСТИ

ХИМИКАТЫ

Образец A

(0%)

ОЦЕНКА (#)

Образец E

0 9 10 %0010 ESTIMATE (#)

Polyol (g)

273.00

218.40

TDI (g)

516.00

183.70

392.80

139.84

Water (g)

Amine (g)

Двухвалентное олово (г)

Силикон (г)

Общие затраты

№ 469,29

№ 382,31

Для оценки снижения себестоимости в процентах с учетом общих затрат в уравнении 3, 19

10 100

cos

coscos

Re% x

talsampleAtot

talsampleEtottalsampleAtot

duction −

%54. 18100

29.469

31.382

29.469

Re% =

−

=xduction

Vol.11, No.3 Оптимальная концентрация наполнителя карбоната кальция 319

Таким образом, себестоимость продукции была снижена примерно на 18,54%, а качество пены и

свойства либо сохранялись, либо улучшались при введении наполнителя CaCO3 в состав пенопласта

до оптимального содержания 20%. Таким образом, CaCO3 может эффективно заменить полиол в производстве гибкого пенопласта

. Таким образом, введение CaCO3 в рецептуру пены не только поможет снизить стоимость производства, но также поможет сохранить/или улучшить качество пены

и ее физические свойства, тем самым делая это предприятие привлекательным.

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Это исследование показало, что добавление карбоната кальция в состав пеноматериала увеличивает скорость

реакции вспенивания/образования газа между толуолдиизоцианатом и водой с уменьшением

времени подъема. Однако наличие наполнителя не влияет на эластичность и прочность на растяжение пенопласта. При правильном введении наполнителя из карбоната кальция в рецептуру пены

могут быть достигнуты желаемая прочность на растяжение и эластичность пены, а в 9Эффект 0011

значительно улучшает способность пены к восстановлению, так как желаемая несущая способность

повышается.

ССЫЛКИ

1. Вудс Г. Книга ICI по полиуретанам. 2 изд. Нью-Йорк: Уайли; 1990.

2. Авар Г. Полиуретаны (ПУ). Кунстштофф Интернэшнл. 2008 г.; (10): 123-127.

3. Saliba CC, Oréfice RL, Carneiro JRG, Duarte AK, Schneider WT, Fernandes MRF. Влияние

на включение нового природного неорганического соединения I3 438 Sant’Anna et al. Исследование материалов

короткое волокно на свойства полиуретановых композитов. Полим. Тест. 2005 г.; 24(7): 819-824.

4. Bartczak Z, Argon AS, Cohen RE, Weinberg M. Механизм прочности в полукристаллических смесях полимеров

: II. Полиэтилен высокой плотности, усиленный наполнителем из карбоната кальция

частиц. Полимер 1999; 40(9): 2347-2365.

5. Каллистер WD. Материаловедение и инженерия: введение. 5 изд. Нью-Йорк: Джон

Wiley & Sons; 2000.

6. Nunes RCR, Fonseca JLC, Pereira MR. Взаимодействие полимер-наполнитель и механические свойства

полиуретанового эластомера. Полим. Тест. 2000 г.; 19(1): 93-103.

7. Mothé CG, Araújo CR, Oliveira MA, Yoshida MI. Кинетика термического разложения полиуретановых композитов

с жмыхом сахарного тростника. Дж. Терм. Анальный. Калорим. 2002 г.; 67(2):

305-312.

8. Mothé CG, Araújo CR. Свойства полиуретановых эластомеров и композитов по термическому анализу

анализ. Термохим. Акта. 2000 г.; 357-358(14): 321-325.

9. Вилар В. Куимика и технология полиуретанов. 2 изд. Рио-де-Жанейро: Vilar Consultoria;

1998.

10. Международная организация по стандартизации. Документ ИСО 3386-1. Полимерные материалы,

320 М. А. Усман, С. О. Адеосун Т.11, №3

ячеистая гибкая: Определение напряженно-деформированных характеристик при сжатии. Часть 1, Низкий-

плотность материалов. Женева; 1986.

11. Латинво Г.К. Прогностическое влияние наполнителей на механические свойства гибкого пенополиуретана

. Докторская диссертация, Лагосский университет, Нигерия, 2009 г.

12. Латинво Г.К., Арибайке Д.С., Ойекунле Л.О., Сусу А.А., Карим С.А. Влияние карбоната кальция

различного состава и гранулометрического состава. о механических свойствах гибкого пенополиуретана

// Природа и наука. 2010. С. 8(9).), 92-101.

13. Нимейер Т., Патель М. и Гейгер Э. Дальнейшее исследование полиолов на основе сои в полиуретановых системах

. Техническая конференция Альянса полиуретановой промышленности. Salt

Lake City, UT, 2006

14. Sabrina Sá e Sant’Annaa, Denilson Arlindo de Souzaa, Danielle Marques de

Araujoa, Cornélio de Freitas Carvalhob, Maria Irene Yoshidaa, P hysi co —

химический анализ Гибкие пенополиуретаны, содержащие коммерческие

Карбонат кальция, Material Research, 2008, 11(4), 433 – 438.

15. Ganiyu Kayode Latinwo, David Stan Aribike, Alfred Akpoveta Susu, Semiu Adebayo

Kareem, Влияние различных обработок филлерами на морфологию и Mechanical

Свойства гибких пенополиуретановых композитов, Nature and Science, 2010, 8(6), 23-

31.

PU Filfoam — GLUEDEVIL — многоцелевой пенополиуретан

FILFOAM устойчив к любым погодным условиям и затвердевает в течение 2-4 часов во влажных условиях. После затвердевания излишки FILFOAM можно обрезать, очистить и покрасить

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

FILFOAM — это многоцелевой пенополиуретан, который можно использовать для заполнения дверных и оконных рам, изоляции труб горячего и холодного водоснабжения, герметизации и общего заполнения щелей и трещин. FILFOAM сцепляется с большинством строительных материалов

ДОСТУПНЫЕ РАЗМЕРЫ УПАКОВКИ	GLUEDEVIL ОПИСАНИЕ КОД
PU FILLER FOAM 250ML – 12 В КОРОБКЕ	00-PUFOAM6709
PU FILLER FOAM 500ML – 12 В КОРОБКЕ	00-ППУФОАМ0625
PU FILLER FOAM 750ML – 12 В КОРОБКЕ	00-ППУФОАМ0624

ИНФОРМАЦИЯ О ПРОДУКТЕ PU FILFOAM ПАСПОРТ БЕЗОПАСНОСТИ PU FILFOAM

Категория: PU Fillfoam and Cleaner

Технический паспорт (TDS)

GLUEDEVIL FILFOAM представляет собой многоцелевой пенополиуретан, который можно использовать для заполнения дверных и оконных рам, изоляции труб горячего и холодного водоснабжения, герметизации и общего заполнения щелей и трещин. FILFOAM приклеивается к большинству строительных материалов, кроме силикона, тефлона, полиэтилена и полипропилена.

Устойчив к любым погодным условиям и затвердевает в течение 2-4 часов во влажных условиях. После затвердевания излишки FILFOAM можно срезать, очистить и покрасить.

Свойства:

Отличная адгезия к большинству материалов (кроме ПЭ/ПП)
Высокая тепло- и звукоизоляция
Очень хорошая заполняющая способность
Отличная возможность монтажа

Техническая информация:

Технические характеристики	Производительность
Основание	Полиуретановый преполимер
Система отверждения	Влагоотверждение
Кожное образование	ок. 10 минут.
Удельный вес	23±3 кг/м3
Время готовности к резке	15-20 мин.
Время готовности	5-8 часов
Температура банки	мин.50ºC
Термостойкость	от -400°C до +1000°C (отвержденный)
Растяжение сила	9 Н/см2
Удлинение	25%
Прочность на сдвиг	5 Н/см2
Прочность на сжатие	4 Н/см2
Огнестойкость	В3 (ДИН 4102)

Детали применения:

Сборка и герметизация оконных и дверных коробок.
Пломбирование полостей.
Герметизация всех отверстий в кровельных конструкциях.
Создание звукоизоляционного экрана.
Подложка: Все подложки, кроме PE, PP.
Состояние поверхности: Чистая, без пыли и жира.
Подготовка: Увлажнение поверхностей улучшает адгезию, отверждение и ячеистую структуру.
Способ применения: Встряхните баллон примерно 20 раз перед использованием.

Архитектурно Строительный портал