Komplexný proces výroby polyuretánovej (PUR) peny: Od surovín po inovácie

Polyuretánová pena (PUR pena), známa aj ako molitan, je polymérna zlúčenina, ktorá vzniká chemickou reakciou medzi polyolom a diizokyanátom. Ide o všestranný materiál so širokým spektrom využitia. Dá sa nájsť vo všetkom od nábytku cez izoláciu až po obuv, pričom si vďaka svojim vlastnostiam získala kľúčovú úlohu v mnohých priemyselných odvetviach.

História a vývoj polyuretánu

Polyuretán má svoju históriu z dôb pred druhou svetovou vojnou. Centrom výskumu bolo mesto Leverkusen v Nemecku u firmy BAYER, kde v roku 1937 profesor Otto Bayer a jeho tím zistili, že reakcia alifatických diizokyanátov a alifatických dipolyolov vedie ku vzniku lineárnych polymérov s vysokou molekulovou hmotnosťou. Ďalšími významnými osobnosťami, podieľajúcimi sa na procese tvorby polyuretánu, boli americkí vedci Dr. William "Butch" Hanford a Dr. Donald Fletcher Holmes. V roku 1942 objavili skutočnosť, že di-izokyanáty a existujúce polyoly sa dajú zlúčiť veľmi rýchlo, na rozdiel od pôvodnej (časovo zdĺhavej a finančne nákladnej) nemeckej metódy. Hanfordova veta "vývoj tohto vynálezu mi trval sedemnásť minút" sa stala známou aj vzhľadom k faktu, že predovšetkým rýchlosť reakcie bola dôležitou časťou tohto objavu. Ich postup sa používa dodnes pre výrobu väčšiny polyuretánových systémov.

Polyuretán sa začal vyrábať pre bežnú verejnosť až v roku 1952 a výroba flexibilného polyuretánu začala o dva roky neskôr. Základnými surovinami bol diizokyanát toluénu a polyestrové polyoly, pričom tento materiál bol vtedy využívaný na výrobu pevných pien, gúm či elastomérov. Skutočný rozmach polyuretánu nastal až v roku 1957, keď začali spolupráce a vývoj v oboroch ako je chemický či strojárenský priemysel, keďže už samotní spracovatelia produkovali PUR penu. V tomto roku bola PUR pena po prvýkrát použitá napríklad pri výrobe čalúnenia.

Výrazný posun vo výrobe polyuretánu nastal v 60. rokoch minulého storočia, kedy sa týmto materiálom začali masovo zaoberať také firmy ako DuPont, Monsanto, BASF či Union Carbide. 60. roky boli významné vývojom druhej generácie PUR pien, boli vyrobené éterové peny s otvorenými buňkami, ktoré ponúkali vyšší komfort pre čalúnené výrobky. Dôležitá inovácia prebehla v roku 1970 vytvorením "supersoft" (super mäkkej) peny, prispěním nadúvadiel ako metyléndichlorid a freón 11. 80. roky boli významné vývojom tretej generácie vysoko elastických pien, nazývaných „studené“ peny, kedy začala produkcia pien s vysokou pružnosťou (peny typu HR), pien s vyššou hustotou a s jedinečnou bunkovou štruktúrou. V 90. rokoch bol vývoj pěn obzvlášť intenzívny, boli vytvorené peny s vysokou elasticitou, nahrazující pěnovou pryž (peny typu ROYAL, K).

V roku 1990, kvôli dopadu používaných chemikálií na ozónové vyčerpanie, stanovil Montrealský protokol veľmi redukované použitie mnohých chlórových látok, ktoré obsahujú nadúvadlá, ako napríklad trichlórofluorometán (freón 11). V priebehu ďalšieho vývoja už freón 11 nebol používaný ako nadúvadlo, využíval sa kysličník uhličitý, acetón a metyléndichlórid. Vývoj pokračoval sériou „viskoelastických“ pien (špeciálne mikroporózne polyuretánové peny s viskoelastickými vlastnosťami - napríklad CELSIUS - typ DUREN). Tieto peny majú schopnosť dočasnej tvarovej pamäte, vplyvom teploty menia svoje vlastnosti - s rastúcou teplotou mäknú. Pre lehacie plochy boli ďalej vyvinuté špeciálne studené peny s dlhoročnou farebnou identifikáciou.

Základné princípy a chemické reakcie pri výrobe PUR peny

Polyuretán je polymérny materiál vytvorený počas chemickej reakcie medzi polyolom a diizokyanátom. Proces výroby spočíva v polyadícii, čo je reťazová reakcia bez vzniku vedľajších produktov. Polyadícia polyuretánov nastáva pri reakcii izokyanátov (látky, ktoré obsahujú aspoň jednu takzvanú funkčnú skupinu - 1 dusík, 1 uhlík, 1 kyslík) a viacsýtnych alkoholov (polyoly, obsahujú viac hydroxylových skupín) za vzniku uretánových väzieb. Na výrobu PUR peny sa najčastejšie využívajú dva druhy izokyanátov - TDI (toluyléndiizokyanát) a MDI (metyléndifenyldiizokyanát). Oba dobre reagujú s látkami s obsahom aktívneho vodíka, medzi ktoré patria aj alkoholy. Voľbou vhodnej kombinácie látok vstupujúcich do reakcie možno získať polyuretány s rôznymi vlastnosťami, od veľmi pružných elastických pien až po silne zosieťované tvrdé peny.

Prvým krokom pri výrobe PU peny je vytvorenie základných surovín kombináciou polyolu (druh alkoholu) s izokyanátom (druh chemickej zlúčeniny). Polyuretánová pena, ktorá sa používa na výrobu matracov, vzniká reakciou viacfunkčných izokyanátov s hydroxylovou zložkou. Suroviny sú vložené do napeňovacích strojov so zmiešavacou hlavou. Za vysokých otáčok sa pripraví homogénna kvapalina, ktorá sa naleje na pás. Tu prebehnú všetky reakcie, ktoré vedú k napeneniu, a to v priebehu iba pár sekúnd. K napeneniu surovín dochádza za pomoci vzniknutého CO₂.

Proces „vypenenia“ začína vývinom nadúvacieho plynu. Týmto plynom môže byť buď CO₂ (uvoľnený chemickou reakciou izokyanátu s vodou) alebo inertná látka freón R-XX, ktorý sa pri vzraste teploty nad jeho bod varu mení na plyn, pričom predtým chemicky nereagoval. Predpokladom pre začiatok napenenia je presýtenosť reakčnej zmesi plynom a dostatok zárodočných centier pre vznik bublín. V ďalšom priebehu reakcie sa objem bublín, ktoré majú približne guľovitý tvar, zväčšuje až do objemovej hmotnosti peny približne 250 kg/m³.

Ďalším krokom je pridanie ďalších chemikálií do zmesi na vytvorenie požadovaných vlastností v pene. Príprava PUR peny je teda zložitý chemický a fyzikálny proces. Pre dosiahnutie určitých vlastností PUR pien je nutné k reagujúcim zložkám primiešať pomocné a prídavné látky, ktoré ovplyvňujú ich výslednú podobu. Po zmiešaní týchto komponentov dochádza k chemickej reakcii a následnému vytvrdzovaniu, čím vzniká materiál s charakteristickými uretánovými väzbami. Celkovo je výrobný proces PU peny zložitý, ale fascinujúci, vyžaduje si starostlivú pozornosť k detailom a hlboké pochopenie chémie.

Štruktúra a vlastnosti polyuretánovej peny

Polyuretánová pena má trojrozmernú štruktúru vzájomne spojených buniek. Bunka je základnou jednotkou peny a jej počet sa mení od 20 miliónov až do 20 miliárd na m³ peny. Bunka predstavuje tvar dvanásťstenu zhotovený z 30 podpier a 12 plôch päťbokých hranolov - okien. Okná sú povrchovo ohraničené 5 podperami. Podpery sú pevný materiál peny (elastomer polyuretánu), zatiaľ čo zvyšok peny je naplnený vzduchom. Mechanické vlastnosti sú ovplyvnené funkčnosťou a parametrami buniek peny. Vlastnosti peny sú závislé na atribútoch jednotlivých buniek, najmä na chemických vlastnostiach materiálu elastomeru polyuretánu, na hrúbke podpier, objeme bunky, výskyte reziduálnych membrán z okna a anizotropii bunky. Polyuretánová pena je izotropný materiál, čo je výhodné tak z hľadiska opracovania - delenia peny, tak aj z hľadiska jej aplikácie v konštrukcii čalúneného výrobku.

Peny pre použitie vo výrobe čalúneného nábytku sú mäkké ľahčené polyuretány, vznikajúce ako adičný produkt polyisokyanátov a zlúčenín s vysokým obsahom hydroxylových skupín (polyolov). Sú tvorené sieťou buniek, ktoré sú prevažne otvorené a navzájom prepojené. Vyrábajú sa peny éterové a esterové. Polyuretánové peny sú vyrábané v rozsiahlom sortimente objemových hmotností a tvrdostí a pridávaním ďalších substancií sú modifikované ich charakteristické vlastnosti i pridaná hodnota.

Technologické postupy výroby PUR peny

Výroba ľahčených PUR pien prebieha vo dvoch základných technologických postupoch: technológiou vypenenia na kontinuálnych linkách a vypenenia v diskontinuálnych zariadeniach - vo forme nekonečných pásov - blokov, tvarovaných dielcov alebo vo forme vákuového vypenenia do poťahu. Výroba polyuretánových pien éterových i esterových je v zásade realizovaná dvoma výrobnými postupmi, z ktorých potom vznikajú produkty nazývané „horúce“ a „studené“ peny.

Horúce peny

• Sú vývojovo staršie.
• Výrobný postup je charakteristický vyššími teplotami (cca 150 °C).
• Štruktúra bunkovej steny je otvorená, rovnomerná, bunky sú menšie.
• Vo všeobecnosti možno konštatovať, že horúca pena má nižšiu priedušnosť a elasticitu.

Studené peny (HR pena)

• Sú vyrábané pri nižších výrobných teplotách (cca 40 - 60 °C).
• Štruktúra buniek je väčšia a otvorenejšia, bunky pôsobia ako mikropružiny.
• Pena je poréznejšia, má vysokú elasticitu a lepšiu priedušnosť.
• Svojimi parametrami sa peny približujú penovej gume, pričom postrádajú jej negatívne vlastnosti.
• Vzniká technologickou úpravou štandardnej PUR peny s použitím iných vstupných surovín.
• Pri výrobe sa nepoužíva formaldehyd ani iné škodlivé látky, čo ju robí ideálnym materiálom pre zdravotné matrace.

Kontinuálna technológia penenia

Technológiou kontinuálneho penenia je vyrábaný takzvaný „nekonečný blok“ (pás) PUR peny. Súčasťou výrobnej linky je vertikálna píla, ktorá „nekonečný pás“ delí na jednotlivé bloky (dĺžka blokov je stanovená podľa priestorových možností skladu - 30 až 60 m), ktoré sú systémom dopravníkov následne prepravené k dozrievaniu v odvetraných priestoroch. Minimálna doba „zrenia“ pred ďalším spracovaním činí približne 3 dni. Na výrobných peniacich linkách sa najčastejšie vyrábajú bloky polyuretánovej peny v rozmedzí hustoty od 20 - 50 kg/m³. Bloky PUR peny sú takmer pravidelného tvaru, čím je znížené množstvo odpadu, ktoré vzniká pri kupolovitom vydutí bloku. Procesné a kontrolné systémy sú riadené počítačom.

Diskontinuálne zariadenia a penenie do foriem

Pre výrobu menšieho množstva kvalitných éterových polyuretánových pien (napríklad HR peny, viskoelastické peny) sú používané diskontinuálne zariadenia. Ďalšou výrobnou metódou je princíp penenia tvarových dielcov PUR peny do foriem. Po pridaní chemikálií sa zmes naleje do formy. Keď sa zmes naleje do formy, začne prebiehať chemická reakcia, pri ktorej molekuly izokyanátu a polyolu začnú navzájom reagovať a vytvárajú plynný oxid uhličitý. Pena časom stvrdne a stuhne. Po úplnom vytvrdnutí je možné ju vybrať z formy a orezať do požadovaného tvaru. Penenie do formy je technológia užívaná nielen pre produkty polyuretánových pien, ale aj pre produkty z penovej gumy. Pri tomto spôsobe výroby možno s výhodou vkladať pred penením do podsestavy aj ďalšie prvky. Tento spôsob sa uplatňuje predovšetkým pri sériovej výrobe izolačných prvkov, u ktorých sa požaduje presný rozmer a vysoká kvalita povrchu spolu s dobrými mechanickými vlastnosťami. K liatiu sa používajú systémy PUR peny o objemovej hustote 30-250 kg/m³. Použité nadúvadlo je najčastejšie na báze CO₂. Najrozšírenejšie uplatnenie tejto technológie je vo výrobe izolačných panelov sendvičovej konštrukcie v stavebnom a automobilovom priemysle.

Striekanie PUR peny na mieste (In-situ)

Spracovanie PUR peny striekaním na mieste patrí k najmodernejším, ale súčasne k najnáročnejším spôsobom vytvárania tepelných a vodotesných izolácií. PUR pena vzniká priamo na mieste zmiešavaním dvoch tekutých zložiek, ktoré sa na podklad nanášajú striekaním. K nástreku PUR pien sa používa špeciálne vysokotlakové zariadenie so zmiešavacou pištoľou. Tepelná izolácia PUR penou začína zmiešaním dvoch zložiek - izokyanátu a polyolu - vo vyhrievaných hadiciach. V nich má PUR pena ešte tekutú formu. Pomocou striekacej pištole sa zmes aplikuje na zatepľovaný povrch, kde okamžite zreaguje, niekoľkonásobne zväčší svoj objem a stuhne. Vďaka svojej forme sa dostane aj na miesta, kam iné formy izolácie nie. Tohto spôsobu sa používa predovšetkým u veľkopriestorových izolácií ako sú zásobníky, nádrže, energetické kanály a iné medzistenové izolácie. Najčastejšie sa vykonáva ako liatie po vrstvách tak, aby nedošlo k deformáciám alebo k poškodeniu PUR peny vysokou koncentráciou reakčného tepla. V prípade tak vysoko účinných tepelnoizolačných systémov, ako je PUR pena v sudoch, sud umožňuje vyrobiť až 100 m² (alebo aj viac) peny z jednej sady.

Injektáž PUR peny

Táto špeciálna technológia sa používa predovšetkým pre spevňovanie hornín alebo muriva, utesňovanie stavebných konštrukcií proti prienikom tlakovej vody (tunely, podzemné stavby, hrádze vodných diel, banské konštrukcie a podobne). Princíp injektáže PUR spočíva obvykle v predvŕtaní potrebného množstva otvorov v mieste aplikácie, do ktorých sú upevnené špeciálne injektážne trysky. Injektážny PUR systém je po pripojení vysokotlakového čerpadla na tieto injektážne trysky vháňaný pod vysokým tlakom až do miesta injektáže, kde účinkom reakcie zložiek dôjde k následnému spevneniu a zatesneniu injektovanej časti stavby.

Špeciálne výrobné techniky a zušľachťovanie PUR peny

Nové penové materiály si vyžiadali vývoj nových technologických postupov zušľachťovania a s tým aj konštruovanie nových strojovo-technologických zariadení, ktoré upravujú ich vlastnosti až po uskutočnenej výrobe peny.

Reticulované (sieťované) peny

Pokrokovejším postupom výroby PUR pien je metóda výroby retikulovaných - sieťovaných pien. Základným procesom výroby pien je tvorenie sietí. Flexibilné peny, získané z blokovej produkcie čiastočne obsahujú uzavreté bunky. Termickým procesom - (explóziou kyslíkového vodíka v uzavretom reaktore) - sú všetky zvyškové bunkové membrány roztavené a kompletne otvorené, je získaná bunková sieť. Všetky najdôležitejšie typy flexibilných pien môžu byť sieťované. Význam retikulácie peny pod vákuom je v tom, že redukuje mäkkú penu na penu so rovnomernejšou ušľachtilejšou pórovitou štruktúrou. Používa sa postup „VakuForm“. Pri speňovaní pod vákuom postupom „VakuForm“ sa pórovitá štruktúra peny optimalizuje a jej hustota redukuje až o 20 %. Výhodou tejto technológie je aj úspora surovín, lebo dosahuje menšie straty v spotrebe. Je predpoklad využitia tohto materiálu v automobilovom priemysle, avšak v súčasnej produkcii čalúneného nábytku táto pena zatiaľ nebola významnejšie uplatnená. Jej užívateľské vlastnosti a charakteristiky použitia sú overované.

Technológia „CRUSH“

Táto technológia bola vyvinutá pre zdokonalenie mechanicko-fyzikálnych vlastností novej generácie „studených“ pien. Stlačením penového materiálu až na 15 % jeho objemu a jeho valchovaním valcami dôjde k prasknutiu bunkového obalu a tým k maximálnemu otvoreniu buniek.

Povrchová úprava PUR pien

Povrchová úprava PUR pien je nová progresívna technológia, umožňujúca používanie jednoduchých aj zložito tvarovaných dielcov bez potreby tvorby poťahu. Ide o aplikáciu farieb nástrekom priamo na dielce PUR peny. Nástrek je vykonaný špeciálnymi PUR farbami, ktoré vytvoria na povrchu peny takzvanú „umelú kožu“ a zaistia výrobku nielen zachovanie pružnosti, ale aj hygienickosť, lebo sú priedušné, vode neprepustné a umývateľné. Farby sú hygienicky nezávadné. Nános polyuretánových farieb nenarušuje penový materiál dielca, nedeformuje jeho tvar, ale vytvorí na ňom rovnomernú vrstvu aj v oblých a miestach, kde tvorba poťahu by bola veľmi technologicky náročná. Pre určitý sortimentný druh výrobkov možno teda vytvoriť dokonale kopírujúci poťah s malými výrobnými nákladmi a v škále farebných variantov. Takto povrchovo upravené výrobky majú kratšiu trvanlivosť než s klasickým poťahom z poťahových materiálov. Ide o systém nánosu, ktorý podlieha svetelnej degradácii, preto je použitie tejto technológie vhodné pre interiérové výrobky bez priameho slnečného žiarenia.

Typy PUR pien a ich špecifické vlastnosti

PUR pena patrí medzi mäkčené polyuretánové peny a je nevyhnutným materiálom pri výrobe čalúneného nábytku, ako sú sedačky, kreslá, postele, stoličky a matrace. Podľa spôsobu spracovania a použitých surovín vznikajú rôzne typy PUR pien s odlišnými vlastnosťami a tvrdosťou.

Štandardná PUR pena (Molitan)

• Je pružná, mäkká a menej odolná proti stlačeniu a deformáciám.
• Jej životnosť závisí od hustoty - čím hustejšia pena, tým dlhšia životnosť.

Studená pena (HR pena)

Oproti PUR matracom majú matrace zo studenej peny jemnejšiu štruktúru, vyššiu životnosť, sú pružnejšie, tvarovo stálejšie a s vysokou odolnosťou proti preležaniu.

Viskoelastická polyuretánová pena (Pamäťová pena)

Vzniká vypeňovaním polymérov a je kombináciou PUR a HR peny. Jej hlavnou prednosťou je "pamäť" - pri kontakte s telesným teplom mäkne a telu ustúpi, čím sa rovnomerne rozloží hmotnosť a materiál sa dokonale prispôsobí krivkám ľudského tela. Znižuje protitlak na exponované miesta a poskytuje úľavu chrbtici, krku, ramenám aj nohám. Pamäťová pena sa za 50 rokov svojej existencie čiastočne zmenila a vedcom sa darilo postupne zlepšovať jej úžitkové vlastnosti.

RE pena (recyklovaná)

Je to spájaná, lisovaná molitanová drť. Je obľúbená pre svoju tvrdosť a nízku cenu, čo z nej robí jednu z najlacnejších pien. Najčastejším problémom je jej nepriedušnosť a zloženie spojené s lepidlom, ktoré môže u niektorých osôb vyvolávať podráždenie.

Peny s otvorenými bunkami

Vyznačujú sa vysokým tepelným výkonom, sú ľahké a paropriepustné. Fungujú ako alternatíva k minerálnej vlne a sú elastické, čo ich robí vhodnými na izoláciu konštrukcií a materiálov, ktoré môžu časom meniť tvar. Polyuretánové peny s otvorenými bunkami sú výrobky s nižšou hustotou, čo má za následok ich lepšiu paropriepustnosť.

Peny s uzavretými bunkami

Odporúčajú sa ako izolačný materiál na miesta vystavené vlhkosti, pretože majú vysokú odolnosť voči vode. Majú štruktúru mikroskopických uzavretých bublín a vynikajúce tepelnoizolačné parametre, čo ich predurčuje na vonkajšiu tepelnú izoláciu. Tvrdá PUR pena s uzavretou bunkovou štruktúrou je mimoriadne účinná forma tepelnej izolácie, ktorá neprepúšťa vodnú paru, a preto môže slúžiť aj ako parozábrana. Dlhodobo si udržiava svoj tvar, objem a izolačné vlastnosti a nevyžaduje údržbu. Na rozdiel od polotuhej izokyanátovej peny, polyuretánová pena s uzavretými bunkami sa vyznačuje vyššou hustotou a účinnosťou, vďaka čomu sa okrem iného používa pri realizácii nástrekových izolácií podkrovia, stropov, stien, striech a základov.

Tabuľka: Základné parametre a označenie PUR pien

Hustota peny je vyjadrená v kg/m³ a platí, že čím je pena hustejšia, tým je jej životnosť dlhšia. Tuhosť (tvrdosť) PUR pien je vyjadrená odporom pri stlačení a vyjadruje sa v kPa. Značenie PUR pien je obvykle zložené z písmena, ktoré označuje klasifikáciu peny, a číselného vyjadrenia, ktoré udáva hodnoty objemovej hmotnosti (OH) v kg/m³ a tuhosti (pri 40% pomernom stlačení) v kPa. Napríklad, N 4050 znamená typ peny Normal, objemovú hmotnosť 40 kg/m³ a tuhosť 5,0 kPa.

Široké spektrum použitia PUR peny

PUR pena má vďaka svojim všestranným vlastnostiam široké uplatnenie v mnohých odvetviach.

V nábytkárstve a výrobe matracov

PUR pena je kľúčovým materiálom pri výrobe matracov, sedačiek, kresiel a iného čalúneného nábytku. Matrace z PUR peny môžu byť vyrobené z jednej vrstvy peny alebo z viacerých vrstiev rôznych typov. Medzi ich hlavné výhody patria pružnosť, tvarová stálosť a cenová dostupnosť. Polyuretánová pena je dnes základným materiálom na výrobu matracov, a to nielen tých najlacnejších, ale je na nej založený aj taký kvalitný materiál, ako je pamäťová pena. Pre deti sa odporúčajú matrace zo studenej peny s vyššou tuhosťou, ktoré poskytujú dostatočnú oporu vyvíjajúcej sa chrbtici, zatiaľ čo dospelí si môžu vybrať materiál podľa svojich preferencií a pocitu pri ležaní. PUR pena skvelo poslúži aj ako čalúnenie sedacích súprav, kresiel, vankúšov, sedákov stoličiek, výplní dverí alebo v interiéroch automobilov.

V stavebníctve a priemysle

Polyuretánová pena je vysoko kvalitný polymér používaný aj ako tepelnoizolačný materiál. Vyrába sa priamo na stavbe pomocou špeciálnych peniacich strojov. Výhody PUR peny ako tepelného izolantu zahŕňajú: vysokú účinnosť (má najnižšiu tepelnú vodivosť spomedzi dostupných izolačných materiálov, až 0,022), univerzálnosť (dá sa použiť na izoláciu prakticky akéhokoľvek povrchu ako betón, drevo, kov, polystyrén), priľnavosť (výborne drží na rôznych materiáloch), tenkú vrstvu (poskytuje rovnaký tepelný efekt už pri polovičnej hrúbke v porovnaní s inými materiálmi), bezškárovú izoláciu (vytvára súvislú izolačnú vrstvu bez škár, čím minimalizuje tepelné straty a chráni pred zatekaním), tepelnú a hydroizoláciu (zlepšuje energetickú efektivitu, znižuje náklady na vykurovanie a chráni pred vlhkosťou), akustickú izoláciu (tlmí kročajový hluk a pomáha udržiavať stabilnú teplotu v interiéri) a bezpečnosť (je bezpečná pre ľudí, zvieratá aj životné prostredie, nespôsobuje alergické reakcie a nezvyšuje prašnosť).

PUR lepidlo

PUR pena a PUR lepidlo majú spoločné zloženie - polyuretán. Zatiaľ čo PUR pena sa používa na vyplnenie škár, izoláciu, tesnenie a upevňovanie, PUR lepidlo je primárne určené na lepenie rôznych materiálov, ako sú drevo, polystyrén, kov a plast. Poskytuje pevný a trvanlivý spoj a využíva sa pri montáži drevených konštrukcií, opravách nábytku či lepení plastových prvkov. Pridáva sa aj do lepidiel a farieb.

Výroba spojenej (recyklovanej) PUR peny

K výrobe penových matracov sa môže používať aj polyuretánová drť, ktorá nesie označenie RE pena. Je to vlastne rozdrobený a opätovne za pomoci lepidla a tlaku spojený PUR materiál do novej matracovej dosky. Výroba spojenej polyuretánovej peny prebieha v nasledujúcich cykloch: odpad penového materiálu (rôznych akostných typov) je drvený pomocou nožového drviča na vločky, ktoré sú dopravníkom presunuté do zásobníka. Zo zásobníkového sila sú drvené penové vločky šnekovým dopravníkom presúvané a dávkované do miešacej nádoby, kde je pridaný polyuretánový systém. Zmes peniaceho systému a vločiek PUR peny je následne dôkladne premiešaná. Zmes je rovnomerne rozvrstvená, stlačená lisom (tlak cca 0,6 - 0,7 MPa) a parou o teplote cca 110 °C prevarená. Potom je blok materiálu uvoľnený z formy a presunutý do skladu, kde dozrieva minimálne 24 hodín. Pri zrení dochádza k spevneniu bunkovej štruktúry, k odpareniu vodnej pary a zvyškových technologických zložiek peniaceho systému.

Na rozdiel od PUR pien sa PPUR pena nevyrába v presne stanovených hodnotách (objemovej hmotnosti a tvrdosti), rozlišuje sa u nej iba objemová hmotnosť. PPUR peny sa vyrábajú v sortimentnej rade objemových hmotností od cca 35 do 230 kg/m³. Ich číselné označenie je zároveň informáciou o objemovej hmotnosti materiálu. Výroba PPUR peny je možná aj do tvarovaných foriem. Technológiu penenia do formy možno využiť aj pri spracovaní odpadov PUR peny na výrobu podsestav dielcov čalúnených výrobkov. Výhodou tejto technológie oproti peneniu PUR peny do formy je najmä skutočnosť, že výrobné náklady na tvorbu formy pre PPUR penu sú nízke a teda je táto technológia vhodná aj pre malé výrobkové série. Ďalšou nespornou výhodou penenia PPUR peny do formy je možnosť vopred vloženia ďalších prvkov, ktoré sú potrebné pre konštrukciu výrobku.

Inovácie a moderné materiály z PUR peny

Neustály vývoj nových penových materiálových variant ponúka konštruktérom čalúneného nábytku ďalšie zaujímavé možnosti. Niektoré materiály veľmi rýchlo zaujmú miesto v súčasných konštrukciách, iné je potrebné ďalej overovať, lebo iba prax môže správnosť ich aplikácie potvrdiť.

• GELTECH: Gél-3D materiál, ktorý má schopnosť „obtékání“ tela užívateľa, dodáva vyššiu oporu s veľmi dobrou tepelnou vodivosťou a zároveň schopnosťou akumulácie tepla. Bol vyvinutý pre použitie v jadre matraca.
• CELLPUR: PUR pena s prímesou celulózy, ktorý zvyšuje schopnosť peny absorbovať vlhkosť prostredníctvom vnútornej štruktúry veľmi jemných vlákien. Jeho uplatnenie je najmä vo výrobe profilovaných penových matracov alebo jadier matracov, kde sú najlepšie využité jeho špecifické vlastnosti.
• ELIOSOFT a ELIOFORM: Penové materiály, vyvinuté kombináciou polyuretánovej peny penenej vo vode zlúčenej s molekulami latexu. Pena má mikro bunkovú štruktúru, je pružná, priedušná a výborne reguluje vlhkosť, zaisťuje optimálnu tuhosť a odolnosť matraca.
• HYDROLATEX: Novo vyvinutá pena, vzniknutá kombináciou penovej gumy a PUR peny. Jej priečna perforácia zabezpečuje dokonalú ventiláciu, pena má lepšiu priepustnosť než samotná PUR pena.
• VISCOLATEX: Viskoelastická penová guma s tvarovou pamäťou, ktorá v sebe spája výhody materiálov s efektom pomalého vracania a penovej gumy. Materiál je prispôsobivý, priedušný, pružný, tvarovo stály s vysokou trvanlivosťou.
• Viacobjemová penová guma (Dual latex by Gumotex): Nový typ penovej gumy, ktorý vznikol zapenením dvoch typov penovej gumy do jediného jadra (bez lepenia), kde je spodná vrstva s vyššou hustotou a horná vrstva s nižšou hustotou peny.

Polyuretánová pena (PUR) môže byť obohatená o antibakteriálnu prísadu od švajčiarskeho výrobcu Sanitized® alebo iónmi striebra.

Environmentálne aspekty a certifikácia

V 90. rokoch, kvôli dopadu používaných chemikálií na ozónové vyčerpanie, stanovil Montrealský protokol veľmi redukované použitie mnohých chlórových látok, ktoré obsahujú nadúvadlá, ako napríklad trichlórofluorometán (freón 11). V priebehu ďalšieho vývoja už freón 11 nebol používaný ako nadúvadlo, využíval sa kysličník uhličitý, acetón a metyléndichlórid. Pri chemikáliách, medzi ktoré nepochybne patrí aj polyuretánová pena, by mal výrobca vynaložiť maximálne úsilie na zabezpečenie environmentálne bezpečného výrobného procesu. Napríklad produkty ponúkané spoločnosťou PCC Prodex nepoužívajú nadúvadlá, ktoré prispievajú k poškodzovaniu ozónovej vrstvy. Izolačné peny sú zároveň recyklovateľné a vďaka svojej účinnosti a výbornej tepelnej izolácii umožňujú merateľné zvýšenie energetickej hospodárnosti budovy.

Polyuretánová pena je chemicky inertná, čo znamená, že materiál nereaguje s okolitými látkami a nepredstavuje tak chemické či zdravotné riziko. Časom sa však PUR pena znehodnocuje, a to aj bez aktívneho používania. Dokonca existujú baktérie, ktoré dokážu tento materiál rozkladať. Mnoho pien je certifikovaných podľa normy Öko-Tex Standard 100 a štandardu EUFAC. Polyuretánové peny a ich komponenty získali množstvo certifikátov a schválení udelených ITB, IMBiGS, GIG, DVN a ďalšími renomovanými certifikačnými centrami.

tags: #pur #pena #vyroba