Como escolher a espuma de poliuretano para sua aplicação?

O que é espuma de poliuretano (modificação rígida)?

Espuma de poliuretano É na verdade um grupo de materiais pertencentes à categoria dos plásticos, que são feitos à base de poliuretanos. A estrutura dos materiais correspondentes contém uma proporção significativa de cavidades cheias de ar - poros ou bolhas. A espuma de poliuretano foi inventada na década de 1930. Logo ele começou a se envolver ativamente em várias áreas da atividade econômica.

Espuma de poliuretano

A espuma de poliuretano "clássica" é geralmente entendida como sua variedade sólida. Este material é utilizado ativamente como elemento de isolamento térmico na construção de edifícios residenciais. Existem modificações na espuma sólida de poliuretano, que se caracterizam por uma velocidade operacional de endurecimento e podem ser efetivamente utilizadas para dar estabilidade a estruturas de edifícios individuais - estamos falando da chamada espuma de poliuretano.

A espuma de poliuretano curada tem um alto grau de resistência química e térmica. Muitas vezes, é possível removê-lo da superfície na qual é distribuído apenas mecanicamente. É necessário distinguir a espuma rígida de poliuretano de materiais semelhantes, como poliestireno, espuma de látex ou esponja de celulose, que têm uma composição química completamente diferente.

Características distintivas

1. Base de fabricação... A espuma flexível de poliuretano é produzida com poliésteres lineares ou ligeiramente ramificados. Normalmente, o material acabado tem uma estrutura de célula aberta. Poliésteres altamente ramificados são usados ​​para fazer materiais rígidos, que formam polímeros altamente reticulados. A estrutura do produto possui poros fechados. Para propriedades adicionais, fibra de vidro, esteiras de vidro e outros componentes adicionais são adicionados à composição.
2. Elasticidade... A espuma elástica de poliuretano mantém a sua forma muito melhor depois de torcida e esticada. O material retorna rapidamente ao seu estado original após a exposição a forças externas. A espuma elástica de poliuretano é o produto de construção mais flexível que é usado.
3. Densidade... O indicador médio de espuma rígida de poliuretano é 45-60 kg / m3, elástica - 8-20 kg / m3. Com a mesma espessura, a densidade da espuma é maior. Ao criar características gerais, você terá que gastar três vezes mais material elástico do que material rígido, o que não é econômico.
4. Características técnicas típicas... A espuma elástica de poliuretano possui alto isolamento térmico e acústico. O material é caracterizado por propriedades dielétricas e de amortecimento. O produto adere bem a superfícies de madeira, metal, tecido e papel. A espuma rígida de poliuretano possui alto isolamento elétrico e baixa capacidade de absorção de umidade.
5. O custo... O material elástico é mais barato do que a espuma rígida de poliuretano. Na hora de escolher um produto, é preciso estar atento às características técnicas e propriedades, e não ao custo. Cada material tem seu próprio escopo. Apenas em alguns casos eles podem ser substituídos um pelo outro.

O que é espuma de borracha?

O material em questão é um tipo de espuma de poliuretano - em sua modificação elástica. Volumes significativos de espuma de borracha foram importados para o nosso país sob a marca escandinava Porolon - daí o nome do produto correspondente, que é comum na Federação Russa. A borracha de espuma é um material relativamente novo.Começou a ser produzida em escala industrial em meados do século XX, ou seja, um pouco mais tarde que a "clássica" espuma de poliuretano.

Borracha de espuma

A peculiaridade da espuma de borracha é que cerca de 90% de seu volume é ar. Uma parte significativa desse volume pode ser rapidamente substituída por água - se você substituir a borracha de espuma sob o jato ou mergulhá-la em um recipiente com líquido. O material em questão também é caracterizado por uma alta resistência à deformação.

A elasticidade e a capacidade de absorção de água tornam a espuma de borracha um dos materiais mais úteis na vida cotidiana. As esponjas são feitas com ele para lavar pratos e outros fins. A borracha de espuma é freqüentemente usada como enchimento na fabricação de móveis. Às vezes, é usado como um aquecedor - devido à permeabilidade do ar relativamente baixa.

No entanto, o material em questão tem várias desvantagens.

Em primeiro lugar, deve-se observar que a produção de espuma de borracha é um processo muito prejudicial ao meio ambiente, pois nele são utilizadas substâncias tóxicas. Com o tempo, o material em questão perde suas propriedades úteis - torna-se menos elástico, as camadas de ar nele presentes desaparecem. Portanto, a borracha de espuma é mais frequentemente usada nas áreas onde não se espera que seja usada muito intensamente ou onde a substituição frequente de produtos que são feitos com base no material correspondente é aceitável.

Borracha de espuma (espuma elástica de poliuretano)

Em termos de propriedades, a espuma de borracha é o mais próximo possível dos plásticos e borrachas. A espuma flexível de poliuretano tem as seguintes características:

1. Força elevada.
2. Resistência a produtos químicos, ambientes agressivos.
3. Plasticidade, flexibilidade.
4. Respeito ao meio ambiente, segurança.
5. Baixa condutividade térmica.
6. Má absorção de umidade.
7. Alta resistência ao estresse mecânico e físico.
8. Redução insuficiente durante a operação.
9. Recuperação rápida da forma primária após o descarregamento.

As especificações podem variar, dependendo da adição de componentes adicionais durante a produção (corantes, agentes de enchimento, agentes espumantes).

A estrutura não é suscetível à reprodução de roedores, insetos, microrganismos. A reciclagem é possível.

Tabela

Espuma de poliuretano ("espuma de borracha"), inclusive com "espuma viscoelástica" (viscoelástica)

A espuma elástica de poliuretano (espuma de poliuretano para móveis) é utilizada na produção de colchões. Existem várias durezas, nos colchões de molas utiliza-se espuma de poliuretano macia, nos colchões sem molas, utiliza-se também espuma de poliuretano de dureza média e dura como base do colchão (bloco monolítico). O mais barato entre todos os enchimentos em colchões, embora ao mesmo tempo vários tipos de espuma de poliuretano sejam usados ​​na produção de colchões, diferindo em qualidade, carga máxima e, consequentemente, vida útil, incluindo tipos caros e de alta qualidade de espuma de poliuretano (artificial látex, material com efeito de memória), que pelas suas propriedades e qualidade não são inferiores nem mesmo ao látex natural. O bom deste material é a boa respirabilidade devido à sua estrutura porosa.

Borracha de espuma - é o nome comercial da espuma flexível de poliuretano, que na União Soviética era principalmente a empresa escandinava Porolon.

A espuma de poliuretano (PPU) é um filler artificial de tipo celular (visualmente pode ser comparado a uma esponja), é um material comprovado e seguro, o que atesta seu amplo uso no dia a dia, por exemplo: esponjas para lavar louça, filler em assentos de automóveis, isolamento na construção.Os polióis são usados ​​como a principal matéria-prima para a produção de espuma de poliuretano; ao misturar um poliol e vários catalisadores modificadores, ocorre uma reação química, resultando na formação de espuma na mistura. Devido às diferentes dosagens de produtos químicos, vários tipos de espuma de poliuretano são obtidos.

Espuma de poliuretano altamente elástica (látex artificial) tem propriedades melhoradas das matérias-primas utilizadas para a fabricação, bem como a estrutura das células. Ao contrário da espuma PU elástica convencional, que tem uma estrutura celular uniforme, a espuma PU altamente elástica tem uma estrutura não uniforme, as células têm tamanhos e espessuras de parede diferentes e são distribuídas aleatoriamente. Devido à estrutura não homogênea em uma carga baixa, células menores entram em ação e, à medida que a carga aumenta, células maiores entram em ação, com maior resistência à compressão. Portanto, a espuma de PU altamente elástica se distingue pela alta elasticidade e conforto, bem como por uma vida útil mais longa.

A figura à esquerda mostra a estrutura das células de espuma de poliuretano comum, à direita - espuma de PU altamente elástica.

Foto de uma placa de espuma de poliuretano comum (altura 3 cm) usada como enchimento de um colchão.

Foto de um bloco monolítico de espuma de poliuretano altamente resiliente (altura de 8 cm) denominado Waterform pelo fabricante italiano de colchões Lordflex, usado como base em um colchão sem molas.

Espuma viscoelástica de poliuretano com "memória de forma" (outros nomes: Memoriform, Memory Foam, Memorix) é um material caro e exclusivo com propriedades físicas e mecânicas especiais, caracterizado pela recuperação lenta após a compressão. Quando um objeto (por exemplo, um corpo humano) é imerso em uma espuma viscoelástica, a espuma reproduz exatamente a forma do corpo imerso e, após a remoção da carga, a espuma lentamente retorna à sua forma original. A espuma viscoelástica reage ao corpo e à temperatura ambiente, suavizando-se com o calor corporal e se ajustando mais facilmente aos contornos corporais. Devido a isso, o preenchedor exerce a menor pressão sobre os vasos subcutâneos e promove melhor fluxo sanguíneo. Devido à sua densidade aumentada e ao mesmo tempo um alto nível de conforto, a espuma PU com "memória" tem uma baixa permeabilidade ao ar em comparação com a espuma PU convencional. Outras características da espuma viscoelástica são o amortecimento de vibrações e a absorção de choques - produtos feitos de espuma viscoelástica absorvem até 90% da energia aplicada. A espuma viscoelástica de PU é usada em muitas áreas da indústria, incluindo a indústria espacial (foi usada pela primeira vez pela NASA - a Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço dos Estados Unidos).

Foto de uma placa em espuma viscoelástica de poliuretano com "memória" (altura 4 cm) utilizada como enchimento de um colchão.

A foto mostra uma impressão do formato de uma mão após prensar a espuma viscoelástica de poliuretano com “memória” - o efeito dura alguns segundos.

Vídeo sobre a produção de espuma de borracha para móveis na planta russa SIBPLAST:

Mais sobre espuma de poliuretano

Quando no final da década de 30 do século XIX, ou seja, há quase duzentos anos, físicos alemães que trabalhavam para a empresa Bayer trabalhavam no desenvolvimento de elastômeros de poliuretano, não podiam sequer imaginar que o produto final obtido a partir de experimentos, contendo bolhas de gás indesejadas, se tornariam uma nova etapa na evolução dos materiais poliméricos. Os cientistas começaram a combinar propositadamente álcoois poliídricos com isocantes multifuncionais. Foi assim que surgiu a espuma com estrutura celular. Experimentos e experimentos subsequentes levaram à formação do produto final - espuma de poliuretano.

Na verdade, a espuma de poliuretano (PUF) é um plástico de engenharia de uso em massa que pode ser usado para uma variedade de finalidades.

Diferentes tipos de espuma de poliuretano são baseados em poliésteres ou poliésteres simples (PE). Assim, com base no PE complexo em meados do século passado, os plásticos de espuma com propriedades elásticas começaram a ser desenvolvidos. Alguns anos depois, surgiram as primeiras espumas à base de poliéteres. O escopo do PPU foi gradualmente ampliado e, no final da década de 90, os PPU eram ativamente usados ​​em todos os lugares. Além disso, cerca de 70% do volume total de espuma de poliuretano produzida foi utilizado na fabricação de móveis estofados e colchões.

Ao escolher um determinado tipo de espuma de poliuretano para móveis estofados, suas principais características são importantes: o grau de rigidez, peso, elasticidade, propriedades de absorção de choque. Todas essas qualidades dependem de quais produtos e formulações iniciais são usados ​​na produção de espuma de poliuretano.

De acordo com o grau de dureza, a espuma elástica de poliuretano pode ser supermacia (a partir de 0,5 kPa), macia, padrão ou dura. Também existe espuma de poliuretano ultra-rígida (até 10 kPa). A espuma rígida de poliuretano é capaz de substituir os blocos de mola, e as folhas de espuma de poliuretano macia de pequena espessura geralmente são usadas em combinação com outros materiais.

Existem duas maneiras de produzir espuma de PU flexível. Na fabricação de espumas de poliuretano moldadas, cada peça é moldada separadamente. Na produção de espumas de poliuretano em bloco, o produto final são grandes blocos retangulares ou cilíndricos, que são então cortados em blocos.

Na escolha de um tipo específico de espuma elástica de poliuretano em bloco para a fabricação de móveis estofados, conceitos como a rigidez do material e sua densidade aparente são de suma importância. Rigidez é a capacidade de um material de resistir à deformação. A densidade aparente é determinada pela densidade aparente do material poroso. A rigidez e a densidade aparente estão intimamente relacionadas: quanto maior a densidade do material, melhor será a espuma e maior será o limite de sua "fadiga". Ou seja, quanto maior a carga assumida em uma determinada seção do móvel, maior deve ser a densidade aparente. Com uma combinação comprovada de densidade aparente e rigidez do material, você pode obter móveis estofados de alta qualidade.

A prática mostra que as opções a seguir para selecionar PPU para vários elementos de móveis estofados podem ser consideradas as mais bem-sucedidas. Para assentos que experimentam altas cargas constantes, a densidade da espuma PU deve ser de pelo menos 28-30 kg / m3. Para apoios de braços e costas, que têm uma carga muito menor, você pode usar espuma de poliuretano com uma densidade aparente um pouco menor (23-25 ​​kg / m3). O mais alto grau de densidade aparente é necessário para a espuma de PU usada na fabricação de pisos finos em assentos (não menos que 35 kg / m3) e nas costas e apoios de braços (não menos que 28 kg / m3). A razão é que quanto menor a espessura do piso, mais ele se presta à deformação.

O grau de elasticidade da espuma de poliuretano é determinado com base no tamanho da área do circuito de histerese sob a influência da carga. Quanto menor o laço, mais elástico é o material e, portanto, mais rápido ele retornará à sua forma original após o desaparecimento da carga. A espuma de poliuretano em bloco tem amplas oportunidades em termos de seleção do grau de elasticidade. Isso torna possível combinar pisos de materiais de vários graus de elasticidade, que correspondem exatamente aos parâmetros especificados.

A espuma de poliuretano de bloco elástico é especialmente boa na fabricação de colchões. O motivo é alta permeabilidade ao ar, excelente troca de umidade e calor, baixo peso deste material. No entanto, deve-se lembrar que a densidade aparente da espuma de poliuretano usada na fabricação do colchão deve ser de pelo menos 30-35 kg / m3. Isso é necessário para que as células da espuma de poliuretano não sejam deformadas e a umidade e as trocas de ar não sejam perturbadas no interior do produto.

As PPUs em bloco têm muitas vantagens.São duráveis ​​como material para a fabricação de móveis (principalmente os desenvolvidos à base de poliéteres), resistentes ao envelhecimento, à umidade e a temperaturas extremas. Além disso, a espuma de poliuretano em bloco atende aos mais altos requisitos sanitários e higiênicos. Numerosos estudos comprovaram a segurança absoluta do bloco de espuma de poliuretano para a saúde humana. A única desvantagem da espuma de poliuretano em bloco (especialmente com densidade inferior a 30 kg / m3), que deve ser lembrada, é que o material pode perder suas propriedades originais quando restaurado após compressão excessiva. Isso significa que cuidados especiais devem ser tomados ao armazenar e transportar produtos que contenham espuma de poliuretano em bloco.

A espuma de poliuretano moldada é usada na fabricação de elementos de móveis macios complexos e volumosos. Cada peça é produzida em um molde individual. Ao mesmo tempo, a precisão da produção é tão alta que não requer mais refinamento. As peças de espuma de poliuretano moldadas têm uma densidade muito maior do que as peças de espuma de poliuretano em bloco com características semelhantes. A densidade do material para as costas de sofás e poltronas não é inferior a 42 kg / m3, para os assentos - não inferior a 45-48 kg / m3. Em móveis de escritório, onde a espessura do elemento macio é muito pequena e os requisitos para resistência ao desgaste são bastante elevados, é usada espuma de poliuretano com uma densidade de 55 - 70 kg / m3.

A espuma PU tem uma alta capacidade adesiva em quase todos os materiais. Assim, no método de moldagem, blocos de mola, armações de metal e outras peças podem ser usados ​​simultaneamente com espuma de PU. Assim, o processo de confecção de móveis estofados é bastante simplificado: em uma operação, você pode obter uma unidade totalmente acabada.

Hoje, o principal material de piso na fabricação de móveis estofados continua sendo um bloco de espuma de poliuretano mais barato.

Além disso, você pode ler sobre a estrutura química e as aplicações da espuma de poliuretano na Wikipedia.

Desafios e soluções

Folhas de espuma de poliuretano padrão, materiais de espuma de rolo, espumas resistentes ao fogo ou viscoelásticas com uma estrutura complexa - cada tipo de produto apresentado em penopoliuretan-spb.ru tem certos parâmetros técnicos e é projetado para resolver um problema específico. Alguns enchimentos são usados ​​na produção de móveis, outros na indústria de construção e outros para melhorar o isolamento acústico das instalações. Mas existem aqueles que possuem uma ampla gama de aplicações, e é muito difícil decidir sobre a escolha dos produtos desta categoria.

Qual espuma de poliuretano escolher, cada comprador decide por si mesmo, com base nos objetivos que deseja atingir e no orçamento disponível. Mas às vezes, antes de fazer uma compra, será útil descobrir o que empresas conhecidas usam para resolver problemas semelhantes e quais recomendações são feitas por especialistas para cada tipo de espuma de poliuretano. Para fazer isso, basta ir para a página da "sua" tarefa, por exemplo, "Espuma de PU para colchão" ou "Borracha de espuma para isolamento acústico em edifícios residenciais".

Propriedades gerais

A espuma de poliuretano e a espuma de borracha pertencem a um grande grupo químico espumas de poliuretano... Eles são produzidos com base em poliésteres... Quando adequadamente fabricados e usados, os materiais são totalmente ecológicos e seguros para os organismos vivos.

As espumas de poliuretano são amplamente utilizadas em diversos ramos de atividade, dependendo da composição, características técnicas e forma. O material é mais procurado na vida cotidiana, construção e indústria.

Especificações Gerais:

• Densidade - 30-300 kg / m3.
• Faixa de temperatura - de -60 a +80 ° C.
• Não condutividade de corrente elétrica.
• Peso leve.
• Resistência ao ozônio.
• Resistência a reagentes químicos (ácidos, álcalis, solventes, etc.).
• Permeabilidade do ar.
• Baixa resistência à torção.

Na produção, são utilizadas 3 tecnologias de fundição principais:

1. Rotativo - cobertura de grandes objetos e elementos cilíndricos.
2. Livre - a criação de formas pesadas complexas.
3. Sob pressão - usado para a produção em grande escala de peças.

A composição química impede a reprodução de insetos, roedores e o desenvolvimento de microorganismos.

Espuma de poliuretano (espuma rígida de poliuretano)

O material é uma variedade plásticos cheios de gás... 85-90% consiste em fase de gás inerte... A espuma de poliuretano é um isolamento sintético com estrutura celular.

Propriedades técnicas:

• Condutividade térmica - 0,019 - 0,035 W / m * K.
• Densidade - 45-60 kg / m3.
• Absorção de água - 1,2-2,1%.
• Destrutivo - 0,15-1 MPa (compressão) e 0,35-1,9 MPa (flexão).
• O número de poros fechados (85-95 e mais).
• A inflamabilidade é uma categoria de substâncias dificilmente combustíveis.

A espuma de poliuretano é usada para isolamento térmico de edifícios residenciais e industriais... O produto se ajusta perfeitamente a superfícies planas horizontais e verticais. A substituição de material não é necessária durante toda a vida útil do edifício. A espuma de poliuretano é adequada para isolamento térmico de pisos, paredes e tetos.

A vida útil mínima é 25-30 anos... Reagentes químicos (solventes, amaciantes, óleo mineral, combustível, ácidos, álcalis) não podem destruir a estrutura, uma vez que as células nela estão fechadas. O produto é resistente ao aparecimento de roedores e insetos, ao desenvolvimento de fungos, mofo e micróbios. Elementos estranhos não penetram na estrutura.