Поролон и характеристика его рынка на Украине

Поролон (грамотнее – эластичный пенополиуретан, ППУ) в настоящее время нашел широкое применение в мебельной промышленности для производства мягкой мебели,

офисных стульев и кресел, в матрасном производстве, в автомобильной, текстильной промышленности и т.д. Кроме этого, поролон используется в качестве упаковочного материала, а также в технических целях (фильтры, изоляционные материалы), в быту (хозяйственные губки, малярные валики т.п.)

Технологии производства поролона. Поролон производят в виде блоков или различных форм (так называемый формованный ППУ, когда пена заливается в специальные формы). Блочный поролон с последующей порезкой на станках контурной резки в виде деталей по своим физико-механическим свойствам лучше своих формованных аналогов. Кроме того, детали из блочного поролона «дышат», а формованные изделия покрыты коркой, которая не пропускает воздух. В то же время формованные изделия более экономичны и могут иметь различную стереометрию, в то время, как станки контурной резки не позволяют вырезать из блочного поролона детали любой формы.

С точки зрения химических компонентов поролон бывает на простых и сложных полиэфирах (полиэфир является основным весовым составляющим в рецептуре поролона, который определяет его свойства). Поролон на сложных полиэфирах в силу собственных свойств используется в основном для производства фильтров и огневого дублирования тканями и кожей. Для производства мягкой мебели и матрасов поролон на сложных полиэфирах не применяется, так как под действием влаги разрушается.

В настоящее время поролон производится периодическим или непрерывным способом. Периодический, или, так называемый, «ящичный», способ имеет 50-летнюю историю и предполагает вылив порции пены в ящик, боковые стенки которого, после поднятия пены (как дрожжевого теста), открываются. Полученные таким способом блоки отличаются друг от друга своими свойствами и обладают, по сравнению с непрерывным способом, худшими качественными показателями. «Ящичный» способ обычно применяют так, где невысоки требования к качеству поролона, и требуемый объем поролона не превышает 100 тонн в месяц. Современные «ящичные» установки оснащаются вакуумными камерами, где полученный блок поролона содержится некоторое время после своего формирования. Вакуумная камера позволяет получить поролон низких плотностей (до 20 кг/м3) без применения метиленхлорида, а также поролон стандартной и ниже стандартной жесткости. Однако прочностные и другие характеристики такого поролона оставляют желать лучшего.

Непрерывный способ производства поролона предполагает наличие конвейера, по которому движется сформировавшаяся пена и имеется возможность получать блоки различной длины (современное оборудование позволяет получать блоки длиной до 60м). По сравнению с «ящичным» способом переходные процессы при запуске машины вспенивания и смешивании различных химических компонентов оказывают свое влияние на первые приблизительно 1,5м непрерывного блока (так называемую пусковую часть блока). Далее на машине вспенивания устанавливается стационарный режим работы, и производимый поролон имеет стабильное качество.

В настоящее время различают две основные технологии непрерывного вспенивания: технологию Maxfoam, когда пена поступает на конвейер через так называемое «корыто» и технологию прямого разлива пены на движущийся конвейер. При этом, в обеих технологиях химические компоненты могут подаваться в смесительную камеру машины вспенивания под низким или высоким давлением. При подаче компонентов под высоким давлением поролон получается более однородной структуры по сравнению с тем же, полученным под низким давлением. Обе технологии непрерывного вспенивания имеют свои достоинства и недостатки. Машины вспенивания с технологией Maxfoam существенно дешевле аналогичных машин с другой технологией, и позволяют получить по сравнению с ними более однородную по плотности пену (плотность поролона в блоке изменяется в соответствии с его высотой в пределах до 1,5кг/м3).

К недостаткам технологии Maxfoam следует отнести: невозможность получения поролона на сложных полиэфирах, и ограниченые возможности по получению поролона специальных марок и поролона большой плотности (свыше 60кг/м3). По внешнему виду поролон, полученный по технологии Maxfoam, имеет больше воздушных включений, чем поролон, полученный по технологии розлива пены на конвейер. Однако столь существенного влияния на качество поролона, применяемого для производства мягкой мебели и матрасов, это отличие не оказывает. В последнее время широкое распространение получили универсальные машины вспенивания, работающие по обеим технологиям.

Особняком стоит технология непрерывного производства поролона (Vertifoam), при которой конвейер устремлен вверх. Достоинством этой технологии является возможность получения круглого блока (конвейер в этом случае имеет форму трубы), а недостатками – невозможность получения длинного блока, поролона высокой плотности, специальных марок поролона.

Типы поролона.Различают следующие типы поролона, используемые при производстве мебели и матрасов: стандартные, повышенной жесткости и жесткие, мягкие, супермягкие, высокоэластичные, специальные (негорючие и вязкоэластичные).

Стандартные марки поролона (ST) производятся на базе одного, так называемого стандартного (или базового) полиола и характеризуются зависимостью жесткости от плотности (например, стандартный поролон плотностью 25 кг/м3 имеет жесткость 3,4 кПа, а плотностью 30 кг/м3 — 3,8 кПа). Поролон повышенной жесткости (EL) или жесткий (HL) требует в отличие от стандартного использования в рецептуре добавочного полиол-полимера (или в случае жесткой пены – только полиол-полимера), который придает поролону нужную жесткость. Мягкие и супермягкие марки поролона (HS) получаются путем применения специального полиола (вместо базового) или дополнительного к базовому, который смягчает пену. Высокоэластичные марки поролона (HR), используемые для дорогой комфортной мебели и матрасов, производятся только на базе специальных полиолов, причем для получения широкого спектра высокоэластичной пены требуется система из двух или трех полиолов. Система обязательно включает специальный полиол-полимер и полиол-разбавитель. Высокоэластичный поролон, полученный на базе одного полиол-полимера, так же, как и стандартный, характеризуется определенной зависимостью жесткости поролона от его плотности (например, поролон плотностью 35 кг/м3 имеет жесткость 3,5 кПа, а плотностью 40 кг/м3 — 4 кПа). Высокоэластичный поролон, полученный путем использования только одного полиола-разбавителя имеет низкую жесткость (например, поролон плотностью 30 кг/м3 имеет жесткость всего 1,8 кПа). В процессе производства высокоэластичной пены полученные блоки (так же, как и формованные изделия) необходимо через сутки прокатать на специальном станке, чтобы механическим путем вскрыть закрытые ячейки.

Негорючие марки поролона возможно получить, используя в рецептуре следующие компоненты: специальный порошок (меламин); PHD-полиолы фирмы Bayer; специальные добавки (антипирены). Лучший результат по пожаростойкости дает применение меламина, но при этом физико-механические свойства такого поролона существенно хуже, чем в остальных случаях.

Вязкоэластичные марки поролона нашли в последнее время широкое применение в матрасном производстве. Для их получения требуются не только специальные полиолы, но и специальные изоцианаты (ТДИ 65/35 или МДИ).

Характеристики и показатели качества поролона. Физико-механические свойства поролона отражают следующие его характеристики: плотность; жесткость; воздухопроницаемость; размер ячейки; эластичность; остаточная деформация; прочность на разрыв; относительное удлинение. Для высокоэластичных пен применяются еще два показателя: коэффициенты опоры и комфорта.

Плотность и жесткость определяют марку поролона (например, марка EL2540 означает : тип поролона EL – повышенной жесткости, плотность – 25 кг/м3, жесткость – 4 кПа). Воздухопроницаемость характеризует насколько открыты ячейки поролона (при закрытых ячейках жесткость пены искусственно завышена, поскольку при открытии ячеек механическим путем, например, садясь на поролон, «искусственная» жесткость пропадает). Излишне открытая пена имеет тонкие стенки ячеек, что отрицательно сказывается на других ее характеристиках (прочности и остаточной деформации). Размер ячеек так же, как воздухопроницаемость косвенно влияет на другие характеристики поролона, но не так сильно. Чем больше размер ячеек поролона, тем он «шершавее» на ощупь. Остальные характеристики поролона можно и необходимо использовать в качестве критериев при сравнении образцов различных производителей пены. Тот образец поролона лучше, у которого показатели эластичности, прочности на разрыв, относительного удлинения (у высокоэластичной пены дополнительно – коэффициенты опоры и комфорта) выше, а остаточной деформации – ниже. При этом определяющим показателем является остаточная деформация, характеризующая возможность сохранения поролоном долгие годы своей формы.

Качество поролона и его применение

Поролон (более точное название мягкий пенополиуретан) в настоящее время является одним из основных материалов для изготовления мягкой мебели и матрацев. Различают поролон на простых и сложных полиэфирах (последний разрушается под действием влаги и по этой причине в производстве мягкой мебели и матрацев практически не используется). Сегодняшний рынок предлагает весьма широкий ассортимент различных марок поролона: стандартные, повышенной жесткости и жесткие, мягкие и сверхмягкие, высокоэластичные. Каждый из вышеперечисленных типов поролона отличается своими качественными характеристиками и имеет свое назначение при изготовлении мягкой мебели и матрацев.

Основные показатели качества поролона

Плотность

Эта величина показывает, сколько поролона содержится в единице объема (поскольку в ячейках поролона находится еще и воздух, эту величину называют еще и кажущейся плотностью). При обозначении различных марок поролона, например ST 2534, первые две цифры показывают его плотность — двадцать пять килограмм на кубический метр. В то же время блок поролона неоднороден, поэтому измеряют плотность в различных точках по высоте среза, а затем определяют среднюю величину плотности. Плотность очень важный показатель качества особенно для стандартных марок поролона, поскольку по величине плотности, не проводя измерений, можно судить о значениях других показателей. Например, если мы говорим о стандартном поролоне плотностью 25 кг/м3 , то напряжение сжатия будет находиться в пределах 3,4-3,5 кПа (исключение составляют марки поролона, полученные с помощью специальных добавок, повышающих жесткость поролона). Однако более важным является тот факт, что в основном от плотности зависит срок использования поролона (чем выше плотность поролона, тем дольше срок его использования).

Напряжение сжатия

Эта величина характеризует жесткость поролона и показывает согласно международному стандарту ISO 3386 (DIN 5377) какую силу в кПа нужно приложить к образцу поролона, чтобы сжать его на 40%. Обычно напряжение сжатия вместе с плотностью характеризуют марку поролона. Например, рассмотренная выше марка поролона ST 2534 имеет напряжение сжатия 3,4 кПа. Отдельные производители искусственно повышают жесткость поролона, сознательно используя рецепты его получения с полузакрытой структурой (для такого поролона характерен треск при его нажатии). Однако после механического открытия ячеек, путем нажатия, поролон приобретает естественную более низкую жесткость.

Показатели прочности

К ним относятся предел прочности при разрыве и относительное удлинение при разрыве. Это два родственных показателя: первый показывает какое усилие нужно приложить чтобы разорвать поролон, а второй — на какую относительную (по отношению к первоначальной) длину можно растянуть поролон, прежде чем он разорвется. Так, для поролона марки ST 2534 эти показатели обычно находятся в следующих пределах: предел прочности при разрыве — 130-140 кПа; относительное удлинение при разрыве — 210-280 %.

Эластичность

Эластичность поролона определяется по высоте отскока специального шарика после его свободного падения на образец поролона с определенной высоты. Очевидно, что чем жестче поролон, тем он менее эластичен.

Остаточная деформация

Это один из важнейших показателей качества поролона, характеризующий его способность сохранять свои размеры и форму в процессе эксплуатации. Для определения остаточной деформации образец поролона сжимают на 50% и в таком состоянии он находится в течение определенного времени при определенной температуре и влажности окружающего воздуха. Затем замеряется величина отклонения (в %) размеров образца поролона от исходных. Очевидно, что поролон с высокой остаточной деформацией нельзя использовать для изготовления сидений у мебели. Показателен также следующий факт — чем выше плотность поролона, тем меньше его остаточная деформация.

Показатели комфортности.

К ним относятся коэффициент комфорта и коэффициент опоры. Коэффициент комфорта — характеризует приятное осязание на ощупь и мягкость поролона при малом сжатии, а коэффициент опоры — способность поролона лучше удерживать и распределять усилие, вызванное помещенной сверху большой нагрузкой. Эти показатели определяются по следующим формулам:

n      Коэффициент комфорта = сила при 20% сжатии (кПа)/сила при 5% сжатии (кПа)

n      Коэффициент опоры = сила при 65% сжатии (кПа)/сила при 25% сжатии (кПа)

Очевидно, чем выше значения показателей комфортности, тем лучше поролон.

Коэффициент комфорта

Для обеспечения максимальной комфортности своей продукции производители мягкой мебели и матрацев часто используют принцип многослойности: в качестве верхнего настилочного слоя они используют марку поролона с высоким значением коэффициента комфорта, а нижнего слоя — марку поролона с высоким значением коэффициента опоры.

Кроме вышеперечисленных показателей качества поролона заслуживает внимание проверка усталости (деформации) поролона при циклическом сжатии.

Проверка поролона методом циклического сжатия предполагает непрерывное сжатие образца поролона на 50% 250000 раз, после чего измеряется его остаточная деформация.

  Области применения различных типов поролона

Стандартные марки поролона (ST)

Они производятся с использованием одного, так называемого базового полиола и по этой причине имеют стандартные (естественные) значения показателей качества (диапазон изменения значений этих показателей при изменении рецептуры и введения в нее специальных добавок не превышает 10%). Поскольку в последние годы на мировом поролоновом рынке наблюдается спрос на поролон с улучшенными характеристиками, стандартные марки вытесняются другими марками. В то же время стандартный поролон плотностью 25-30 кг/м3 может быть использован для производства спинок, подлокотников, подголовников, а плотностью выше 30 кг/м3 — сидений и матрацев.

Для остальных типов поролона, с точки зрения их производства, характерно использование как минимум двух видов полиолов (в том числе и специальных). Изменяя их соотношение в рецептуре, можно получить поролон с широким диапазоном значений показателей качества.

Марки поролона повышенной жесткости (EL) и жесткие (HL)Деление марок поролона с повышенной жесткостью на EL и HL чисто условно. Так, например, поролон плотностью 25 кг/м3 и напряжением сжатия 4,0 кПа относится к группе EL, а с напряжением сжатия 4,6 кПа — к группе HL. Марки поролона повышенной жесткости плотностью 25-30 кг/м3 в отличие от стандартных марок могут использоваться при изготовлении сидений и матрацев с учетом планируемых на них нагрузок (от 60 до 80 кг). Поролон повышенной жесткости при плотности свыше 30 кг/м3 успешно применяется в сочетании со смягчающим настилом из поролона группы HS при изготовлении сидений и матрацев, без каких либо ограничений на величину планируемой на них нагрузки. В то же время, анализируя развивающийся рынок поролона стран СНГ, нельзя не заметить, что производителям мягкой мебели и матрацев поролон обычно поступает в упакованном, сжатом виде (степень сжатия составляет примерно 4-6 раз). После распаковки такой поролон, конечно же, не имеет прежних (до сжатия) значений показателей качества. Особенно это характерно для поролона плотностью до 30 кг/м3. Исследования показали, что при нахождении поролона группы EL в сжатом виде более одного месяца, его характеристики по жесткости приближаются к характеристикам стандартного поролона. Стандартные же марки поролона плотностью до 30 кг/м3 после сжатия имеют крайне низкие значения показателей качества. По этой причине поролон в странах Западной и Восточной Европы не сжимают.

Марки мягкого и сверхмягкого поролона (HS)

К распространенным маркам мягкого поролона относятся: HS 2520, HS 3030, HS 3530. Сверхмягким поролоном считается поролон с напряжением сжатия ниже 1,5 кПа. Марки мягкого и сверхмягкого поролона широко применяются для изготовления спинок в мягкой мебели и настилочного материала у матрацев. Кроме этого, поролон марки HS 3530 самостоятельно используется для изготовления сидений, а сверхмягкие марки — при изготовлении чехлов для поролоновых подушек.

Высокоэластичные марки поролона (HR и HR*)

Высокоэластичный поролон, как уже было отмечено выше, отличается от стандартного улучшенными характеристиками комфортности и, конечно же, своей высокой эластичностью (эластичность отдельных высокоэластичных марок поролона достигает 75%, в то время как у стандартных 60%). Высокоэластичные марки поролона с каждым годом находят все большее применение: из них делают высококачественные матрацы, подушки, комфортную мебель (во Франции производство высокоэластичных марок уже составляет 30% от общего объема производства поролона, несмотря на то, что они дороже остальных марок). По своим характеристикам высокоэластичный поролон в будущем может полностью заменить с большим успехом мягкий и стандартный поролон. Показателен в этом отношении факт появления в последние годы на рынке латексоподобного высокоэластичного поролона, который на сегодняшний день является наиболее комфортным материалом и успешно поставляется на рынок нашим предприятием.

Вязкоэластичные марки поролона (VE)

Вязкоэластичный поролон (VE) – новейшая разработка в области эластичных пенополиуретанов. Обладает уникальной способностью повторять и «запоминать» форму тела человека. Эти свойства позволяют получить наименьшее удельное давление на тело, что особенно важно для изготовления ортопедических матрацев, настилочных слоев комфортной мягкой мебели.

Рекомендации потребителям поролона
МаркаОбласть применения

Стандартный (ST)

2025упаковка, акустика
2230упаковка, акустика, декоративные элементы
2534упаковка, акустика, дачная мебель
2836спинка, матрац при нагрузке 60-80 кг
3038спинка, матрац при нагрузке 60-80 кг
3542сиденье, спинка, матрац при нагрузке 60-80 кг
4645сиденье и матрац при нагрузке 80-100 кг

С повышенной жесткостью (EL)

2235спинка и матрац при нагрузке до 60 кг, упаковка, плечики
2240спинка, сиденье и матрац при нагрузке до 60 кг
2540сиденье и матрац при нагрузке до 60 кг, спинка при нагрузке 60-80 к
2842спинка, сиденье и матрац при нагрузке до 60 кг
3050сиденье и матрац при нагрузке более 100 кг
3245сиденье и матрац при нагрузке до 80-100 кг
3550сиденье и матрац при нагрузке более 100 кг
4050сиденье и матрац при нагрузке более 100 кг

Жесткий (HL)

2550сиденье и матрац при нагрузке 80-100 кг
4065сиденье и матрац при нагрузке более 100 кг

Мягкий и с повышенной мягкостью (HS)

2012спинка при нагрузке до 60 кг
2220спинка при нагрузке до 60 кг
2516смягчающий настил при нагрузке до 60 кг, спинка при нагрузке до 60 кг
2520смягчающий настил при нагрузке до 60 кг, спинка при нагрузке до 80 кг
3030сиденье и матрац при нагрузке до 60 кг, смягчающий настил и спинка при нагрузке 80-100 кг
3530сиденье и матрац при нагрузке до 60-80 кг, смягчающий настил и спинка при нагрузке 100-120 кг
4534сиденье и матрац при нагрузке до 80-100 кг, смягчающий настил и спинка при нагрузке 120-140 кг

Высокоэластичный (HR)

3027сиденье и матрац при нагрузке до 60 кг, смягчающий настил и спинка при нагрузке 80-100 кг
3535сиденье и матрац при нагрузке до 100 кг
4040сиденье и матрац при нагрузке до 100 кг
4545сиденье и матрац при нагрузке до 120 кг
5040сиденье и матрац при нагрузке до 120 кг

Высокоэластичный c повышенной комфортностью (HR*)

3018спинка, смягчающий настил при нагрузке до 80кг
4025спинка, смягчающий настил при нагрузке до 100кг, сиденье и матрац при нагрузке до 60 кг
5530спинка, смягчающий настил при нагрузке до 120кг, сиденье и матрац при нагрузке до 80 кг
5035спинка, смягчающий настил при нагрузке до 120кг, сиденье и матрац при нагрузке до 100 кг
5535сиденье, матрац, спинка, смягчающий настил при нагрузке до 120 кг

Вязкоэластичный (VE)

5520смягчающий настил при нагрузке до 120 кг, для изготовления ортопедических матрацев при нагрузке до 120 кг

Высокоэластичный пожаробезопасный (СМHR)

3535сиденье и матрац при нагрузке до 100 кг
4040сиденье и матрац при нагрузке до 100 кг
5555сиденье и матрац при нагрузке более 100 кг

Специальные марки

SM2536для огневого дублирования
SM2836для огневого дублирования
SB2238для изготовления губок банных