Производство поролона: от исходного сырья до готового изделия
Пенополиуретан, или поролон — лёгкий, пористый, термореактивный материал, состоящий на 95–98 % из газовой фазы. По сути, это вспененная полиуретановая резина со множеством мелких пузырьков (ячеек и мембран). Поролон широко используют для производства мебели, матрасов, подушек, упаковки, в автомобилях и других сферах. При правильной эксплуатации ППУ способен сохранять свои свойства на протяжении длительного времени.
В этой статье мы подробно рассмотрим все аспекты производства поролона, начиная от исходного сырья и заканчивая получением готового изделия.
Материалы, используемые для производства поролона
Для получения пенополиуретана (ППУ) — основного материала для производства поролона — применяется несколько ключевых компонентов. Каждый из них играет свою роль в формировании структуры и свойств готового продукта.
Полиол - главный компонент в производстве эластичного пенополиуретана. Представляет собой органическое полимерное соединение с несколькими гидроксильными группами (–OH).
Различают два типа полиолов:
- простые полиэфиры
- сложные полиэфиры
Изоцианат - органическое соединение с изоцианатной группой (–N=C=O). Это второй ключевой компонент производства поролона. Изоцианаты вступают в реакцию с OH-группами полиолов и водой, формируя полиуретановые и полимочевинные фрагменты структуры ППУ.
Вода - используется как химический вспениватель. При взаимодействии с изоцианатом запускает реакцию образования углекислого газа (CO₂), который создаёт ячейки и обеспечивает увеличение объёма смеси, пока вода полностью не прореагирует.
Для управления процессом вспенивания и улучшения характеристик поролона применяют дополнительные вещества:
- Аминные катализаторы
- Оловосодержащие катализаторы
- Пеностабилизаторы (силиконы)
- Вспомогательные вспениватели
- Сшивающие агенты
- Модификаторы жёсткости
Этапы производства поролона
Процесс изготовления поролона занимает 120–168 часов и включает следующие последовательные этапы:
- Приёмка и перекачка сырья в расходные ёмкости (24–72 часа) – сырьё проверяется, перекачивается в расходные ёмкости и подготавливается к производству.
- Подготовка сырья к процессу вспенивания (24–48 часов) – стабилизация температуры, перемешивание и доведение компонентов до нужных параметров для стабильного вспенивания.
- Проведение процесса вспенивания (5 часов) - компоненты смешиваются, происходит реакция с образованием пенополиуретана и формированием блоков.
- Предварительное вызревание блоков (12 часов) - завершаются первичные химические реакции и испаряются газы.
- Окончательное вызревание блоков (84 часа) - блоки достигают окончательной прочности, размеров и готовности к переработке. Испаряются остаточные газы.
- Полуфабрикатные блоки - готовый материал хранится на складе до переработки.
- Переработка блоков в готовую продукцию (2–8 часов) - производство продукции под заказ.
- Отгрузка готовой продукции клиента - готовая продукция упаковывается, комплектуется и отправляется клиентам.
Методы производства поролона
В промышленности применяются два основных способа производства пенополиуретана (ППУ) — непрерывный и периодический.
Непрерывный метод - ориентирован на массовое производство и обеспечивает высокую производительность (от 9 до 30 тонн в час) при минимальных отходах. Технология основана на работе автоматической линии, где процесс вспенивания происходит без остановки.
Основные операции непрерывной линии:
- подача сырья из складских ёмкостей в смесительное устройство;
- дозирование и смешивание компонентов;
- подача смеси на бумажную форму и её равномерное распределение;
- процесс вспенивания на движущемся конвейере, где пена поднимается и затвердевает;
- удаление паров летучих веществ из рабочей зоны.
Периодический («ящичный») метод - используется для выпуска небольших партий или продукции по индивидуальным заказам. Организация требует меньше затрат, но сопровождается большим количеством отходов и менее однородной структурой поролона.
Процесс включает:
- дозирование компонентов в смесительную камеру;
- перемешивание и заливку в деревянную форму;
- выдержку (около 10 минут), извлечение блока и отправку в зону вызревания;
- очистку и повторную сборку формы.
Переработка блочного ППУ
После вызревания блоки подвергаются дальнейшей переработке для получения листов, рулонов или фигурных изделий.
Основные методы переработки:
Основные методы переработки:
- Резка — позволяет выпускать листовой и рулонный материал, а также детали сложной формы;
- Фрезерование и штамповка — применяются для изготовления деталей сложной формы, губок, прокладок, уплотнителей;
- Ламинирование — соединение поролона с тканью, кожей, плёнкой или другими материалами клеевым или огневым способом.
- Резка блоков
- Рулонный материал получают на Loop-машинах (для длинномерных блоков) или методом пилинга коротких блоков.
- Листовой материал изготавливают на вертикальных и горизонтальных ленточных станках. Первые используют для деления блоков и получения малых размеров, вторые — для массового выпуска листов.
- Фигурные изделия производят на контурных станках с ЧПУ или методом профилирования по трафарету. Контурная резка обеспечивает точность и минимальные отходы, профилирование — возможность получения трёхмерных форм.
Виды готовой продукции
Блочный ППУ - поролон выпускается в виде блоков различного размера. На его поверхности присутствует корка.
Листовой ППУ - прямоугольные листы различной толщины, ширины и длины. Может быть изготовлен по индивидуальным размерам по требованию конкретного заказчика.
Рулонный ППУ - поролон выполнен в виде полотна толщиной не более 50 мм, скатанных для удобства хранения в бобины.
Контурные детали ППУ - изделия из поролона вырезают по специальному чертежу при помощи высокоточного оборудования ЧПУ, чаще всего такие детали применяют в производстве офисных кресел, стульев, подушек.