Производство пенополиуретана ппу

Пенополиуретаны главным образом являются вспененными пластичными материалами. Пенополиуретан имеет однородную структуру, состоящую из пузырьков воздуха, которые составляют около 85-90 % от всего объема. Пенополиуретаны обладают самой малой теплопроводностью и водопоглащением, абсолютно безвредны и получили широкое применение повсеместно. Пенополиуретан разделяют на жесткий ппу, эластичный и интегральный ппу. Жесткий пенополиуретан имеет плотность от 32 до 300 кг/м³. Это достаточно твердый но в то же время легкий материал. Благодаря своим свойствам он широко применяется при тепло и звуко изоляции. Эластичный пенополиуретан по своим характеристикам имеет сходство с поролонами, но превосходит его по прочности и долговечности. Такой ппу используется в перспективных отраслях мебельной промышленности, обувной, автомобильной, а, благодаря своей экологичности, и в медицине. Интегральный пенополиуретан имеет монолитную структуру, поверхность которого имеет более плотную консистенцию. Интегральный пенополиуретан используется главным образом в автомобильной промышленности. Подлокотники, элементы салона автомобиля, рулевое колесо – всё это изготовлено из интегрального пенополиуретана.

Впервые, пенополиуретан был открыт немецким ученым – физиком Байером Отто Георгом Вильгельмом. Байер проводил исследования синтеза полиамидов с целью разработать принципиально новый материал, который бы пришел на смену каучуку, стали и пробке. Благодаря работе Байера уже в 1944 году было открыто производство ппу в Германии.

Производство пенополиуретана в зарубежных странах широко развито. Производство ппу к примеру в Соединенных Штатах Америки на конец 20 века составляло более 2 086 6000 тонн в год. Самое большое производство пенополиуретана в мире приходится на Западную Европу(Англия, Германия, Испания), США и Японию.

Производство ппу в России началось сравнительно недавно – 80-90е годы. В первое время производство пенополиуретана использовалось в высоких технологиях. Советские ученые использовали уникальные свойства пенополиуретана – легкость и минимальный коэффициент теплопроводности при производстве космических ракет. Позже началось освоение производства ппу в строительстве и при производстве холодильного оборудования. В наши дни в России идет серьезное наращивание производства пенополиуретана. Большое применение пенополиуретан получил конечно же в строительстве, но также интенсивно проникает и в другие сферы деятельности - автомобильная промышленность, медицина, мебельная промышленность, военная промышленность. Благодаря уникальным свойствам пенополиуретана он получает повсеместное применение.

Производство ппу в строительстве трудно переоценить. Пенополиуретан прочно занял лидирующие позиции в списке современных теплоизоляционных материалов. Легкий, устойчивый к воде, с минимальным коэффициентом теплопроводности в 0,019 Вт/м*К материал не дает никаких шансов как традиционно используемым раньше пенопластам, минеральной вате и т.п. так и новомодным синтезированным покрытиям. Благодаря превосходной адгезии и технологии напыления, пенополиуретан образует бесшовную теплоизоляцию, исключающую стыки и необходимость в крепежных материалах. К тому же, пенополиуретан имеет гарантированный срок службы в 20-25 лет. Все это делает теплоизоляцию из пенополиуретана самой выгодной и быстро окупаемой. Из жесткого пенополиуретана изготавливают теплоизоляционные панели, которые просты в монтаже и обладают самой низкой теплопроводностью. Сэндвич панели с теплоизоляционным слоем из ппу стоят особняком среди прочих строительных материалов. Сэндвич панели представляют собой панели виде металлических листов, соединенных слоем ппу. Такие панели позволяют быстро и с минимальными финансовыми затратами возводить утепленные помещения. Также получило развитие такое новое направление в строительных материалах как производство так называемой клинкерной плитки. Данная конструкция представляет собой теплоизоляционную панель с декоративным внешним слоем из керамической плитки любого рельефа и цвета.

Производство ппу в мебельной промышленности началось сравнительно недолго, но интенсивно развивается. Эластичный пенополиуретан вытесняет недолговечный поролон, используемый для мягкой мебели. Диваны с наполнителем из пенополиуретана дольше держат форму, не сыпятся, не впитывают влагу, абсолютно безвредны и экологичны. Производство пенополиуретана в современной мебельной промышленности можно наблюдать в виде узорных подлокотников, подставок, обрамлений для кроватей, выполненных «под дерево». Из пенополиуретана можно изготовить деталь любой сложности, которую грунтуют и покрывают нужным колором.

Производство ппу для автопрома также сравнительно молодо, но набирает свои обороты. Эластичный пенополиуретан полностью вытеснил пружинно-поролонную структуру сидений в автомобилях. Во-первых такие сидения долговечней, поскольку пенополиуретан более износостоек нежели вечно сыпящийся поролон, во-вторых он не впитывает влагу, в-третьих, отпадает необходимость в пружинах, что снижает не только себестоимость, но и вес, а как следствие это экономия на горючем. Применение пенополиуретана в такой активно используемой части автомобиля как сидения несомненно пошло на пользу автопрому. Производство пенополиуретана применимо и к внутренним элементам салона автомобиля. Приборные панели, рулевые колеса, подлокотники, козырьки от солнца и много других вещей изготавливаются из пенополиуретана (по большей части из интегрального). Благодаря добавлению пигментных добавок возможно получение любого цвета. Верхний интегральный слой пенополиуретана на рулевом колесе, приборной панели и прочих элементах может быть выполнен с нужным рельефным рисунком. Такое свойство пенополиуретана как легкость наряду с высокой прочностью получило распространение в производстве элементов внешнего тюнинга автомобилей. Из пенополиуретана с высокой плотностью изготавливаются разнообразные спойлеры, бамперы и прочие элементы повышающие аэродинамические показатели автомобиля.

Производство ппу для холодильного оборудования давно используется при изготовлении бытовых холодильников, автомобильных термофургонов и вагонов для железнодорожных составов. Поскольку теплопроводность у пенополиуретана самая низкая, то это позволяет сохранять не только тепло, но и холод.

Такой вид транспорта как трубопровод зачастую также нуждается в изоляции. Специалисты сферы ЖКХ и нефтяной промышленности давно применяют пенополиуретан как изоляцию для трубопроводов. Производство пенополиуретана в данном случае подразумевает изготовление теплоизоляционной скорлупы ппу для имеющегося трубопровода и изготовление предизолированных труб ппу с изоляционным слоем из пенополиуретана. Скорлупы ппу представляют собой полуцилиндры из пенополиуретана, которые выполнены в соответствии с размерами трубы. Данные полуцилиндры монтируются на имеющийся трубопровод хомутами или каким-либо другим способом, эффективно поддерживая температуру как хладо так и теплоносителя в трубе. Предизолированные трубы ппу изготавливаются из металлической или стеклопластиковой трубы, поверх которой устанавливается труба бОльшего диаметра, а в пространство, между трубами большого и малого диаметра заполняется теплоизоляционный пенополиуретан. На выходе получают изолированный и дополнительно защищенный от коррозии трубопровод. Применение пенополиуретановой изоляции для трубопроводов быстро окупается и позволяет снизить затраты на теплопотерях до 40 %.

Производство ппу применимо также и к судостроению. Пенополиуретан – легкий материал, к тому же не подвержен воздействию влаги. Производство пенополиуретана используется при ремонте и судостроении – им заполняют полости на судах для придания большей плавучести. Кроме того, пенополиуретан используется для производства удобных анатомических кресел для скоростных катеров. Такие кресла имеют монолитную структуру. Они эластичные и в то же время прочные.

Благодаря всё той же прочности и легкости, производство ппу используется и при строение самолетов.

Технология производства пенополиуретана

Сам процесс производства ппу предусматривает смешение жидких компонентов – изоцианата и полиола в нужных пропорциях. В ходе реакции происходит вспенивание и увеличение в объеме полученной смеси после чего она отвердевает.

Технология производства пенополиуретана подразумевает соблюдение нескольких параметров. Это температура компонентов и окружающей среды, соотношение компонента А(полиольный) и компонента В(изоцианатный). Немаловажным моментом в производстве пенополиуретана является качественное смешение компонентов. Особенно важным соблюдение технологических параметров касается производства ппу эластичного и интегрального. Любое не значительное отклонение хотя бы одного из параметров приводит к браку изделия.

Температура влияет на производство ппу достаточно сильно. При пониженной температуре не только увеличивается расход сырья, но и увеличение брака на выходе. От качественного перемеса компонентов при производстве пенополиуретана зависит однородность самого пенополиуретана на выходе, отсутствие воздушных полостей и уплотнений.

Производство пенополиуретана можно разделить на две части :

• Производство ппу напылением
• Производство ппу методом заливки

Производство ппу напылением

Напыление пенополиуретана – самый выгодный способ теплоизоляции жилых и промышленных помещений, резервуаров, трубопроводов большого диаметра. Напыление пенополиуретана не требует дополнительного монтажа, поскольку обладает высокой степенью адгезии к любым поверхностям(исключая маслянистые), а самый низкий коэффициент теплопроводности позволяет экономить на толщине слоя изоляции. К тому же, при производстве пенополиуретана методом напыления образуется бесшовная изоляция, которая исключает наличие мостиков холода и проникновения влаги на изолируемую поверхность. Сам процесс напыления пенополиуретана происходит с помощью специального оборудования для напыления, в которых происходит перемес компонентов и подача под действием давления сжатого воздуха на изолируемую поверхность. Напыление пенополиуретана похоже на покраску с помощью краскопульта.

Производство ппу методом заливки

Под производством пенополиуретана методом заливки подразумевается перемешивание компонентов пенополиуретана и подача в подготовленную форму или полость без участия давления воздуха. Производство ппу методом заливки позволяет изготавливать теплоизоляционные скорлупы ппу для трубопровода, теплоизоляционные панели из пенополиуретана. Все формованные изделия из ппу изготавливаются методом заливки в пресс форму. Производство пенополиуретана методом заливки в подготовленную форму позволяет изготавливать разнообразные элементы декора интерьера и экстерьера. Блочный мягкий пенополиуретан для офисной и домашней мебели также получают способом заливки в пресс форму. В качестве уменьшения себестоимости строительства дома, применяют заливку пенополиуретана в межстенное пространство. К примеру, 2 см пенополиуретана по своим теплоизоляционным свойствам эквиваленты 50 см кирпича. Такой дом будет теплый, но выйдет значительно дешевле. Производство ппу методом заливки в пресс форму подразумевает специальную обработку формы ввиду сильной адгезии ппу. В качестве антиадгезионной смазки применяют различного рода маслянистые, силиконовые и восковые смазки.

Оборудование для производства пенополиуретана

Пенополиуретан оборудование для напыления

Для напыления применяются установки ппу, позволяющие дозировать компоненты пенополиуретана в нужной пропорции. У напылительного оборудования имеется смесительная камера, в которой происходит интенсивный перемес компонентов. В распылительном пистолете такого оборудования происходит выброс полученной эмульсии из сопла под действием давления сжатого воздуха. Для удобства оператора оборудование снабжается плавной регулировкой производительности, чтобы можно было выбрать интенсивность режима нанесения изоляции на поверхность. Для работы в холодное время года, применяется оборудование, которое предусматривает автоматический подогрев компонентов до нужной температуры. Для напыления используются установки с малой производительностью, поскольку под производство ппу требуется от 1 до 3 кг/мин

Пенополиуретан оборудование для заливки

Заливочное оборудование под производство пенополиуретана отличается увеличенной производительностью. Это обосновано необходимостью изготовления формованных изделий большого объема. Для удобства работы, заливочные машины для производства пенополиуретана оснащаются таймером заливки. Такой прибор следит за временем подачи нужного количества сырья в форму и автоматически отключается. Таймер времени заливки при производстве ппу позволяет предельно точно дозировать сырье, избегая брака изделия ввиду «недолива» нужного количества компонентов или же наоборот «перелива». На практике было установлено, что пенополиуретан оборудование, оснащенное таймером времени заливки, экономит до 40 % сырья.

При производстве формованных изделий из жесткого пенополиуретана для теплоизоляции применяются специальные пресс формы ппу. Для производства теплоизоляционной скорлупы используют пресс формы в виде полуцилиндрических полостей. При производстве скорлупы ппу в такую форму подается нужное количество пенополиуретановой смеси, после чего она закрывается. В пресс форме происходит реакция, в ходе которой пенополиуретан вспенивается, отвердевает и занимает всю форму. Спустя несколько минут форму открывают и вытаскивают готовый продукт. По аналогичной схеме происходит изготовление теплоизоляционных панелей из пенополиуретана.

Среди оборудования можно встретить комбинированные установки ппу, позволяющие заниматься производством ппу как методом заливки так и методом напыления.

Меры предосторожности при производстве пенополиуретана

Производство ппу предусматривает некоторые меры предострожности. Это связано главным образом со спецификой компонентов ппу. При контакте со слизистыми оболочками может вызвать раздражение. Изоцианат, используемый при производстве ппу оказывает раздражительное действие на кожу и дыхательные пути. Поэтому при производстве ппу необходимо чтобы глаза, дыхательные пути и кожа оператора были защищены от попадания компонентов. При производстве пенополиуретана методом напыления в воздухе образуется взвесь из вспененных ппу компонентов, так называемый аэрозольный туман. Он оседает на одежде и на близко стоящих автомобилях. Такой налет зачастую удается удалить только механически. Запрещается выливать не переработанные компоненты в канализацию или водоемы, так как это вызывает сильное засорение. Не переработанные пенополиуретан компоненты стоит уничтожать на специализированных свалках. Пролитые при производстве пенополиуретана компоненты рекомендуется посыпать древесными опилками, в которые они лучше всего впитывается. После отвердевания, пенополиуретан становиться полностью безвредным как для человека так и для окружающей среды.

Компоненты для производства пенополиуретана

Для производства ппу используются главным образом три типа компонентов:

• Компоненты для производства жесткого пенополиуретана
• Компоненты для производства эластичного пенополиуретана
• Компоненты для производства интегрального пенополиуретана

Все компоненты характеризуются такими основными параметрами как время старта и плотность. Время старта – время, начала увеличения компонентов в объеме(вспенивание).

Жесткий пенополиуретан получают методом напыления и методом заливки. Компоненты для напыления пенополиуретана отличаются минимальным временем старта. Поэтому при производстве пенополиуретана происходит моментальное вспенивание и отвердевание смеси. Для напыления как правило использует компоненты с плотностью от 30 до 60 кг/м³.

Жесткий пенополиуретан используемый для производства формованных изделий из ппу, предизолированных труб и декора отличается увеличенным временем старта. Это позволяет перемешанным компонентам находиться в жидком состоянии и успеть заполнить всю форму или необходимый объем. Время старта у таких компонентов достигает 80 секунд(в то время как для напылительных систем время старта составляет 3-7 секунд).

Производство ппу с интегральной структурой предусматривает смешение от 2 до 8 компонентов в нужных пропорциях по массе. Производство интегрального ппу является самым сложным ввиду специфики соблюдения всех технологических параметров по температуре и пропорциям.