Пенополиуретан чаще всего позиционируется как «зеленый» стройматериал благодаря его энергосберегающим свойствам. Он теплоизулирует лучше, чем стекловолокно или целлюлоза, а также множество других материалов. Однако при оценке экологичности важно учитывать, вреден ли пенополиуретан в жидком или твердом виде для здоровья. При рассмотрении материалов типа пенополиуретан вред здоровью оценивается анализом побочных действий, которые могут вызвать химикаты в его составе. В высохшем виде правильно нанесенный слой ППУ не выделяет в атмосферу никаких веществ, вредные испарения возможны лишь при непрофессиональном обращении. Давайте рассмотрим худший случай.
История появления материала
Датой рождения пенополиуретана можно с уверенностью назвать 1937 год, когда небольшая группа ученых из лаборатории в Левенкузене синтезировала материал с необычными свойствами. В зависимости от того, каков был коэффициент смешивания компонентов нового материала и как быстро проходила реакция, свойства пенополиуретана кардинально отличались. С одной стороны материал был упругий и гибкий, но достаточно непрочный к разрывным нагрузкам. С другой стороны – прочность, твердость, плотность, но хрупкость при изгибании. У материала открывались чрезвычайно широкие перспективы, но Вторая мировая война существенно замедлила их исполнение. Однако начиная с 60-х годов прошлого столетия изготовление ППУ стало развиваться бурными темпами.
Методы формовки
Покупателю требуется функциональное изделие, имеющее определенные свойства. Для достижения этого применяются способы обработки, которые аналогичны работе со всеми пластмассами.
Экструзия
Полиуретан полимер отлично подходит для формования методом продавливания. Под давлением нагретый и размягченный материал подается в выходное отверстие экструдера. В этой же зоне происходит отвердение. В результате на выходе получается пруток с заданным сечением или плоский лист. Полученный прокат нарезается или скручивается в рулоны.
Литье
Этот метод является самым распространенным. С помощью него изготавливаются товары со сложной геометрией: втулки, опоры, манжеты, уплотнители, элементы для гидравлики и подшипники. Преимуществом является легкая автоматизация процесса, возможность выпуска больших партий. Для изготовления штучных деталей, размеры которых могут быть до нескольких тонн, используется литье на стенде. В оправу заливается размягченная масса, с последующим отверждением и приобретением устойчивой формы.
Для ускорения процесса в автоматических линиях применяется повышенное давление. Метод мало отличается от технологий изделий из любой пластмассы. Часто необходимо покрыть полимером заготовку из металла. Тогда размягченный полиуретан вручную или под контролем компьютера наносится на вещь. Остывая, слой становится упругим и создает защитную пленку.
Прессование
Подготовленный материал (листовой, прутковый или гранулированный) подается на аппарат, где методом экстремального давления в ограниченном пространстве придается форма. Процесс может сопровождаться предварительным нагревом или размягчением субстанции за счет сжатия. При этом получается деталь с измененными свойствами, имеющая четко заданную геометрию. На производствах такое действие контролируется с помощью программного обеспечения.
Заливка
Для выпуска художественных или штучных изделий используется метод естественного литья. Вручную в подготовленную оправку помещается жидкий материал. Под влиянием высокой температуры или реагентов устройство застывает, сохраняя необходимую конфигурацию. Таким способом можно сделать небольшую серию любых заготовок. Чаще применяется для изготовления больших форм и элементов декора.
Компонентный состав ППУ
Основными компонентами, входящими в состав пенополиуретана и необходимыми для образования и присоединения цепочек полимера являются полиол (компонент А) и полиизоционат (компонент В). Иногда отечественные производители в полиол могут добавлять еще один компонент – катализатор. Основные составляющие пенополиуретана имеют специфический запах и представляют собой жидкость достаточно густой консистенции с оттенками от светло-желтого до темно-коричневого.
Полиол при длительном хранении имеет свойство слоиться, поэтому перед применением его рекомендуют перемешивать. Полиизоционат взаимодействует с водой — при контакте начинается кристаллизация. При длительном хранении на открытом воздухе на поверхности материала образуется пленка. По своему компонентному составу ППУ может быть двух видов – для напыления и для заливки.
Виды полиуретана
Химическая отрасль выпускает три основных класса.
Адипрены
Это эластичные вещества, имеющие хорошие характеристики сохранения формы. Из них изготавливают защитные пыльники, протекторы шин для автомобильного транспорта, прокладки и уплотнители, валики для тележек и конвейеров, покрытие для решеток и узлов в обрабатывающей промышленности. Применяют детали в циклонах, грохотах и сепараторах (для предохранения изделий от износа). Изготавливают оправы для литья из гипса и бетона.
Вулколланы
Благодаря повышенной твердости и диапазону температур от -60 до +120 градусов, при которых не меняются параметры, этот материал необходим для создания опор, втулок, сайлентблоков.
Вулкопрены
Это типы, которые используются для последующей вулканизации в сочетании с другими полимерами (каучук). Позволяют достичь высоких показателей по истиранию.
Биогенные свойства
Полиолы и полиизоционаты, применяемые для производства ППУ, являются нефтепродуктами. Однако известно, что компоненты пенополиуретана можно вырабатывать и из растительных масел. Оптимальный вариант для этой цели — касторовое масло. Полиольный компонент также можно получить из масел подсолнуха, сои, рапса. Однако стоимость этого сырья достаточно высока и производство экономически нецелесообразно. Биогенные ППУ-материалы выпускаются в небольших объемах и используются для решения очень узких специфических задач.
Свойства ППУ
Пенополиуретан, выпускаемый отечественными и зарубежными производителями, имеет ряд как положительных, так и отрицательных характеристик.
Низкая теплопроводность материала (0,019 – 0,03 Вт/м), практически полная паронепроницаемость, водонепроницаемость делают пенополиуретан прекрасным тепло- и годроизолятором. То же самое можно сказать и о шумоизоляции. Высокий коэффициент адгезии делает возможным нанесение ППУ практически на любую поверхность.
Однако не только положительными качествами характеризуется пенополиуретан. Вред для здоровья человека может быть нанесен во время горения ППУ (при наличии прямого источника огня материал горит). Кроме того, пенополиуретан выделяет в атмосферу токсичные вещества — формальдегиды. Пенополиуретан, компоненты которого вступают во взаимодействие с воздухом и водой, неустойчив к влиянию солнечных лучей. С течением времени он темнеет и отваливается.
Сфера применения ППУ
Этот современный строительный полимер нашел широкое применение в различных областях жизнедеятельности человека. Наиболее широка его область применение в строительстве: теплоизоляция, акустическая и гидроизоляция гражданских и промышленных объектов любого назначения (жилых, загородных домов, цехов, складов, ангаров и т.д.). По причине низкой теплопроводности ППУ используют для утепления не только кровель, но и стен как внутри, так и снаружи зданий. Сэндвич-панели из ППУ незаменимы при строительстве быстровозводимых строительных объектов.
ППУ с плотностью 30-86 кг/м³ (жесткие пенополиуретаны) применяются в качестве шумо- и теплоизоляционного материала. Материал с плотность от 70 кг/м³ имеет плотную структуру, не пропускает воду и с успехом используется для гидроизоляционных работ.
При производстве холодильной техники ППУ применяется в качестве хладоизолятора. Обувная промышленность использует материал для изготовления различных элементов обуви и супинаторов.
Однако есть сферы, где очень сомнительна польза от применения такого материала, как пенополиуретан. Вред для здоровья могут причинить подкладочный материал и наполнители для мягкой мебели, матрацев, подушек и т.п. (пенополиуретан плотностью 5-40 г/м³ — мягкие пеноблоки). Хотя производители ППУ и уверяют, что материал экологически и биологически нейтрален, применение его в качестве наполнителя для детских игрушек также может заставить задуматься родителей о здоровье своих детей.
Сон в объятиях ППУ…
Речь пойдет о таких предметах спальных принадлежностей, как матрасы из пенополиуретана. Вред, и достаточно серьезный, может быть нанесен вдыханием испарений сложных летучих химических соединений (около 30 видов), наиболее опасными из которых являются фенол и 2-этилгексановая кислота. Причем новые матрацы с наполнителем из ППУ выбрасывают в атмосферу в 5-6 раз больше опасных веществ, чем старые. Концентрация паров этих веществ сопоставима с выделениями от нового ламинированного полового покрытия.
Уверения в безопасности матрацев с наполнителем из пенополиуретана сомнительны по той простой причине, что на этапе их изготовления применяют смолы, катализаторы, растворители, активные химические компоненты (фенол!).
Токсикологическая опасность пенополистирола
На первый взгляд наиболее безопасными среди органических полимеров должен являться ПЕНОПОЛИСТИРОЛ, т.к. в процессе его полимеризации, вспенивания и последующей дегазации токсичность СТИРОЛА должна ликвидироваться. Однако ПОЛИСТИРОЛ (ПC), из которого изготовлен ПЕНОПОЛИСТИРОЛ, относится к равновесным полимерам, т.е. находится в термодинамическом равновесии со своим высокотоксичным мономером — СТИРОЛОМ (С):
ПСn = ПСn-1 + С.
Поэтому этот полимер подвержен процессу деполимеризации с выделением мономера — СТИРОЛа.
СТИРОЛ это высокотоксичное вещество. От микродоз стирола страдает сердце, особые проблемы возникают у женщин (стирол — является эмбриогенным ядом, вызывающим уродство зародыша в чреве матери). Стирол оказывает сильное воздействие на печень, вызывая среди прочего и токсический гепатит. Пары стирола раздражают слизистые оболочки. Он имеет самый жесткий допуск из всех ядовитых веществ (величина ПДКсут СТИРОЛа 1500 раз меньше, чем, например, у оксида углерода), способных выделяться из строительных материалов (см. таблица 1)
Столь низкое значение ПДК на стирол и соответственно многократное превышение его норм ПДК в помещении вызвано особыми свойствами стирола. Это вещество относится к конденсированным ароматическим соединениям, имеющим в своей молекуле одно или несколько бензольных ядер, и, подобно аналогичным веществам (бензол, бензопирен), имеет повышенные коммулятивные свойства: накапливается в печени и не выводится наружу. Вещества этой группы относятся к особо опасным. Например, бензопирен является активным канцерогенным веществом с ПДК 0,000001 мг/м3.
Велика ли угроза от фенола?
Фенол считают токсичным веществом по той причине, что он испускает ядовитые испарения, и процесс этот без снижения или потери токсичности может продолжаться годами. Этот химический элемент может стать причиной нарушения деятельности важнейших систем организма человека: дыхательной, нервной, сердечно-сосудистой. Следствием могут стать головные боли, потери сознания, нарушения координации движений. Функционирование почек и печени также может быть нарушено. Постоянный контакт с фенолом и его испарениями может стать причиной появления таких грозных заболеваний, как астма, инфекционные легочные патологии, аллергия.
По мнению ученых, занимающихся исследованиями в этой области, применение пенополиуретана для изготовления детской мебели, матрацев, игрушек необоснованно. ППУ вполне может быть заменен на более безопасные материалы. Если родители озабочены здоровьем своих детей, им надо очень внимательно относиться к выбору для них игрушек и матрацев, в которых в качестве наполнителя может быть использован пенополиуретан. Основная масса цивилизованных стран запретила использование фенола для изготовления товаров повседневного пользования.
Угарный газ (окись углерода, моноокись углерода, CO).
Основным токсическим компонентом продуктов сгорания пенополиуретанов и пенополиизоциануратов на всех стадиях пожара, как при низкой, так и при высокой температурах, является угарный газ.
Естественный уровень СО в воздухе — 0,01 — 0,9 мг/м3, а на автострадах России средняя концентрация СО составляет от 6-57 мг/м3, превышая порог отравления. Оксид углерода (угарный газ) токсичен, он обладает способностью в 200-300 раз быстрее кислорода соединяться с гемоглобином крови. Кровь становится неспособной переносить достаточное количество кислорода из легких к тканям, наступает быстрое и тяжелое отравление.
При содержании 0,08% СО во вдыхаемом воздухе человек чувствует головную боль, тошноту, слабость и удушье. При 1%-ой концентрации оксида углерода в помещении через 1-2 минуты оказывает смертельное воздействие. При повышении концентрации СО до 0,32% возникает паралич и потеря сознания (смерть наступает через 30 минут). При концентрации выше 1,2% сознание теряется после 2-3 вдохов, человек умирает менее чем через 3 минуты.
Что еще вредно?
Изделия из пенополиуретана достаточно широко применяются во многих сферах жизни человека. Монтажная пена и пенокартон на основе ППУ отрицательно влияют на легкие, кожу, глаза. Плиты для теплоизоляции, изготовленные из пенополиуретана, выделяют в воздух токсичные соединения полиизоцоанатов, способные вызвать аллергию или астму. При нагревании ППУ-плит отопительными батареями или солнечным светом выделение полиизоционата усиливается.
При возникновении пожара ППУ горит и выделяет токсичные газы, что является дополнительным источником опасности и угрозы для жизни. Однако стоит заметить, что в последнее время все больше применяются негорючие виды ППУ, получаемые путем введения в их состав специальных добавок. Такой пенополиуретан вред для здоровья практически не наносит.
Безопасность пенополиуретана для здоровья
ППУ безопасен для здоровья в твердом виде, поскольку не выделяет токсины и не является аллергеном. Также он противостоит плесени и грибку, которые часто появляются на других утеплителях, например, на целлюлозе. Пылевой клещ и другие насекомые не жалуют этот искусственный материал. Поэтому продукты их жизнедеятельности не угнетают дыхательную систему человека. Из-за своей плотности ППУ не крошится, не распадается на части в воздухе. Минеральная вата, например, состоит из мелких частиц, которые оседают в легких и могут вызвать кашель и аллергию.
За счет способности к парообмену и удержанию влаги на поверхности, ППУ не мокнет, не гниет, улучшает микроклимат помещения, продлевает срок эксплуатации утепленного здания.
На видео показан процесс утепления здания пенополиуретаном.
Так где же правда?
Пенополиуретан – что это такое? Вред от него или польза? Огромное количество мест применения пенополиуретана в различных сферах жизни человека не позволяет дать однозначный ответ на этот вопрос. Для отраслей строительства это, безусловно, польза, и огромная. Возможность изготовить смесь и нанести ППУ на утепляемую поверхность прямо на строительной площадке снижает сопутствующие расходы и позволяет создать монолитную ППУ-поверхность без щелей при монтаже и мостиков холода. Теплоизоляция магистральных трубопроводов, изоляция низкотемпературных трубопроводов химической промышленности также на сегодняшний момент вряд ли возможна с той же эффективностью, которую обеспечивает пенополиуретан.
Однако применение этого материала при производстве товаров для людей (и для детей в особенности) многим специалистам в этой области видится не совсем обоснованным. Выделение токсичных веществ может оказать негативное влияние на здоровье человека. Еще до 2003 года технология изготовления отечественных компонентов для производства ППУ предусматривала применение высоколетучих эфирных соединений. Сегодня производители уверяют, что от этой технологии отказались. В течение 3 дней после нанесения материал освобождается от небольшого количества газов, оставшихся после реакции компонентов, и после этого пенополиуретан экологически безопасен.
В общем, в каждом конкретном случае, перед тем как использовать изделия из ППУ, надо здраво подойти к оценке всех «за и против» применения этого материала в той или иной сфере жизнедеятельности.
Плюсы и минусы полиуретановых матрасов
Преимущества полиуретановых матрасов очевидны:
- Оптимальное сочетание качества и цены.
- Обладает ортопедическим свойством.
- Гигиеничны (не гниет, безразличен для вредителей).
- Не вызывают аллергических реакций.
- Полностью безопасный наполнитель.
- Длительная эксплуатация и сохранение качеств.
- Легкость в уходе и чистке (не боится воды).
Во время сна на полиуретановом матрасе наполнитель как бы подстраивается под контуры тела человека, поддерживая его и расслабляя мышцы. Несмотря на это матрац достаточно упругий он правильно поддерживает позвоночник, улучшает циркуляцию крови, тем самым устраняя застойные явления в организме. Полиуретановые матрасы рекомендуют полным людям, лежачим больным в послеоперационные периоды, либо в периоды болезни, так как предотвращают появление пролежней.
Несомненно, приятен тот факт, что матрас из полиуретана не скрепит, не деформируется и не мнется. Если появилась необходимость транспортировки – его можно легко свернуть в рулон и перевезти в нужное место, после чего он опять примет свою первоначальную форму.
При таких существенных преимуществах у полиуретановых матрасов имеются и недостатки. А именно:
- Быстро впитывает жидкость, даже испарения.
- Дешевые полиуретановые матрацы быстро изнашиваются и деформируются.
- Требуют тщательного ухода (проветривание, чистка).
- Относительно небольшой срок эксплуатации до 10 лет.
По истечению срока эксплуатации (более 10 лет) полиуретан постепенно разрушается, он деформируется и это сразу отражается на его ортопедических свойствах, комфорте сна и отдыха. Недостатки полиуретановых матрасов незначительны и они полностью компенсируются его преимуществами, а вот покупать его или нет, каждый должен сделать выбор самостоятельно.
Похожие записи
- Сталь х12мф для ножей: характеристики, плюсы и минусы
- Эвкалиптовое одеяло: плюсы и минусы выбора
- Сталь 110х18 для ножей: плюсы, минусы и особенности
- Плюсы и минусы вакуумной упаковки
- Спутниковое телевидение: преимущества и недостатки
- Гироскутер: плюсы, минусы и что нужно знать
- Электрическая плита: преимущества и недостатки
- Твердотопливные котлы — плюсы и минусы выбора
Как сделать матрас из поролона своими руками
Специалисты рекомендуют использовать в быту исключительно ортопедические матрасы, помимо комфортного отдыха это еще и профилактика заболеваний опорно-двигательного аппарата. К сожалению, цена матрасов фабричного производства достаточно высока и не всем по карману. Между тем, сделать поролоновый матрас своими руками – не такая уж и сложная задача.
Структура фабричного ортопедического матраса
При пошиве матраса пойти можно двумя путями:
- максимально упростить задачу и толстый слой высокоэластичного материала использовать как наполнитель. После раскройки останется только обработать края материала, обшить его тканью и поместить в чехол. Поролоновый матрас 10 см, созданный таким способом будет достаточно удобным и комфортным;
- можно усложнить задачу и попытаться в матрасе сочетать слой поролона и пружинную основу. В таком случае на выходе получится аналог фабричных ортопедических матрасов.
Одним из лучших вариантов можно считать пружинную основу с независимыми пружинами. При этом человек гарантированно сможет принять удобную позу. В предложенной конструкции пружинная основа будет размещаться в коробке, склеенной из кусков поролона. Для боковых граней можно использовать поролон толщиной около 30 мм, а вот для верхней и нижней частей – как минимум 50 мм. Также понадобится войлок, ткань для обшивки матраса и пошива чехла, тесьма.
Основная часть матраса
Основа матраса – конструкция, состоящая из двух слоев поролона, двух слоев войлока и пружинной основы, расположенной между ними. После раскройки поролона и войлока на любую горизонтальную поверхность укладывается сначала слой поролона, затем идет войлок, пружинная основа, опять слой войлока и накрывается этот «пирог» слоем поролона. Войлок здесь используется для того, чтобы пружины под нагрузкой не повредили поверхность полиуретана.
Структура будущего матраса
По бокам свободное пространство нужно закрыть вставками из того же полиуретана, в итоге должна получиться закрытая коробка. Для склеивания элементов коробки лучше использовать специальный клей. Можно обойтись и обычным ПВА и или жидкими гвоздями, но, во-первых, время высыхания клеевого слоя увеличится, а во-вторых, на месте склеивания образуется твердая корка, которая просто растрескается при деформации.
Склеенная основа матраса
Дополнительно фиксировать войлок и пружинную основу не нужно. При эксплуатации они не сместятся.
Для дополнительной прочности можно при склеивании положить на поролон широкую доску, а на ней разместить груз.
Инструкция по пошиву чехла
Для чехла понадобится ватин и ткань, при раскройке нужно просто учесть размеры поролоновой «коробки». Ну и, конечно, оставить запас на обработку краев.
На первом этапе ватин пришивается к ткани. На ровной поверхности ватин и ткань совмещаются друг с другом и вручную прошиваются вдоль длинной стороны прямоугольника несколько раз. После этого можно переходить к обработке краев.
Сначала обрезается лишний ватин, который выступает за пределы ткани, после этого по периметру деталь будущего чехла прошивается обметочным швом. После этого можно сшить узкие части чехла в одно целое.
Пришивать крупные части нужно с использованием декоративной тесьмы, скрывающей шов. Сначала тесьма пришивается по периметру крупной детали, потом к этой же тесьме прикладывается край узкой части, тесьма складывается и прошивается. По тому же принципу пришивается и молния для того, чтобы матрас можно было достать при стирке чехла.
Готовый матрас
