Polyuretanová pěna (PUR), u nás známější pod obchodním názvem molitan, je polymer s buněčnou strukturou, který vyniká svou všestranností. Ačkoliv se jedná o jeden a ten samý materiál, jeho vlastnosti se mohou dramaticky lišit. Díky širokým možnostem úpravy výrobního procesu může být měkký a pružný jako pěna v pohodlné sedačce, nebo naopak tuhý a pevný jako izolace ve stavebnictví.
Nosný materiál pro výrobu polyuretanových matrací je měkká lehčená polyuretanová pěna (PUR). V matracích naleznete pěnu i v pružinové matraci, kde se používá jako horní komfortní vrstva. Je tedy velmi důležité rozlišovat, z jaké konkrétní pěny je matrace vyrobena, to je základním rozlišovacím měřítkem kvality matrace.
Co je objemová hmotnost (hustota) pěny?
Objemová hmotnost, neboli hustota, či gramáž pěny se udává v kilogramech na metr krychlový (kg/m³). Pro vysvětlení to znamená, že pokud bychom z pěny uřízli krychli (kostku) o rozměrech každé strany 1 m, což je 1 m³, může tato krychle pěny vážit 15 kg, 30 kg, 40 kg, nebo také 50 kg a u extrémně odolných pěn 60 a více kg/m³.
Objemová hmotnost je údaj, od kterého si můžeme sami odvodit, zda je matrace kvalitní a vydrží, nebo zda je matrace méně kvalitní a prodejce nám chce prodat matraci, jejíž kvalita neodpovídá nabízené ceně. Čím je vyšší objemová hmotnost pěny, tím bude mít delší životnost než dojde k trvalé deformaci. Čím větší je objemová hmotnost použitého materiálu, tím kvalitnější bude výsledný výrobek.
Objemová hmotnost vs. životnost pěny
- Pokud výrobce zvolí řidší typ pěny, například 25 kg/m³, musíte se smířit s tím, že matrace bude sloužit jen velmi krátkou dobu (odhadem 1-2 roky).
- Doporučovanou objemovou hmotností je 40 kg/m³, zde lze očekávat životnost okolo 8 let.
- Pokud chcete matraci odolnější, nosnější a s životností přes deset let, doporučujeme volit pěny s gramáží 50 kg/m³ a výše, které jsou i velmi nosné.
Kódování objemové hmotnosti
Při výběru molitanu se setkáte s číselným označením, například T3050 nebo N2540. První dvojčíslí v kódu (např. 30 v T3050) udává objemovou hmotnost v kilogramech na metr krychlový (kg/m³). Tento parametr přímo souvisí s kvalitou, odolností a životností pěny.
Čtěte také: Použití pěny na cihly
Typické rozsahy objemové hmotnosti a jejich použití:
- Pěny s nižší hustotou (18-25 kg/m³): Jsou vhodné pro méně namáhané části, jako jsou opěrky zad, područky nebo jako výplňový a obalový materiál.
- Pěny se střední hustotou (25-35 kg/m³): Univerzální volba pro matrace střední třídy a občasně využívané sedáky.
- Pěny s vysokou hustotou (nad 35 kg/m³): Používají se pro vysoce kvalitní a odolné matrace a pro molitanové desky na sedáky, které jsou vystaveny každodenní zátěži.
Objemová hmotnost a tvrdost pěny: Dvě nezávislé veličiny
Tvrdost pěny je nezávislá na objemové hmotnosti. Proto je mylné zaběhlé tvrzení, že čím tužší matrace, tím déle vydrží. To jsou na sobě dvě nezávislé veličiny. S přibývající tuhostí se nezvyšuje objemová hmotnost.
Tvrdost pěny se dá ovlivnit chemickým procesem tvrzení, u pěn se používá například křída. Tuhost má na starosti příměs tužící složky přidané při výrobě pěny a udává se v jednotkách kPa neboli v kilopaskalech.
Odpor proti stlačení (tuhost/tvrdost)
Druhé dvojčíslí v kódu (např. 50 v T3050) označuje odpor proti stlačení. Pozor, toto číslo se obvykle uvádí v desetinách kilopascalů. Číslo 50 tedy odpovídá tvrdosti 5,0 kPa. Tento údaj vypovídá o tom, jak tuhá nebo měkká pěna je na dotek.
Tuhost neboli protitlak je odpor proti stlačení, jehož síla je nutná ke stlačení plochy použitého materiálu při výrobě matrace o 40 % jeho výšky.
Tvrdost pěny a její použití:
- Měkké pěny (do 3,0 kPa): Ideální pro opěrky zad, dekorační polštáře nebo jako komfortní vrchní vrstva matrace.
- Středně tuhé pěny (3,0-4,5 kPa): Nejčastější volba pro matrace, kde poskytují optimální oporu tělu.
- Tuhé a velmi tuhé pěny (nad 4,5 kPa): Perfektní pro sedáky, sedací soupravy, jídelní lavice nebo pro matrace určené pro vyšší váhové kategorie.
V praxi tedy můžeme nalézt pěnu o objemu 50 kg/m³ s tvrdostí 3,0 kPa (označení pěny HR5030), tato pěna bude měkká. Naopak pěna o stejné objemové hmotnosti 50 kg/m³ s tuhostí 4,5 kPa (označení pěny HR5045) bude tvrdá.
Čtěte také: Jak správně montovat plotové sloupky?
Tabulka objemové hmotnosti a tvrdosti PUR pěny
Pro výrobu polyuretanových matrací se používá PUR pěna o objemové hmotnosti 25 - 50 kg/m³. Objemová hmotnost je v určité závislosti s tvrdostí lehací plochy, ale hrají zde další roli např. profil lehací plochy, výška lehací plochy, hmotnost člověka atd., takže se nejedná o závislost lineární (čím větší objemová hmotnost, tím větší tvrdost lehací plochy).
| Kategorie objemové hmotnosti (kg/m³) | Typické použití | Doporučená životnost |
|---|---|---|
| 18-25 (nízká) | Opěrky zad, područky, výplňový materiál | 1-2 roky |
| 25-35 (střední) | Matrace střední třídy, občasné sedáky | 5-7 let |
| 35-50 (vysoká) | Kvalitní a odolné matrace, denně zatěžované sedáky | 8-10 let |
| nad 50 (velmi vysoká) | Vysoce kvalitní, nosné matrace s dlouhou životností | 10+ let |
Druhy polyuretanových pěn a jejich vlastnosti
Pokud chcete vybrat kvalitní matraci, je důležité znát druh a parametry všech pěn, z kterých se matrace skládá. Na trhu je spousta matrací, u kterých je uváděna pouze jen ta nejkvalitnější vrstva a ostatní se výrobce pokouší schovat za zajímavý obchodní název pěny, nebo to vůbec neuvádí. Obecně platí, že kvalitní materiály vhodné do matrací jsou studená pěna, líná pěna a latex.
Tepelně modifikovaná polyuretanová pěna (PUR, Molitan)
- Výroba: Vyráběna za tepla polyadicí diizokyanátů a dvoj- nebo vícesytných alkoholů za vzniku karbamátové (uretanové) vazby. Při výrobě pěnového polyuretanu je důležité uvolňování CO2 (díky reakci izokyanatové skupiny s vodou), protože působí jako nadouvadlo.
- Vlastnosti: Nízká cena a široká využitelnost. Nevýhoda je v nižší prodyšnosti díky technologii uzavřeného póru, nižší komfortnost a kratší životnost.
- Použití: Používá se k výrobě levnějších matrací a k výrobě čalouněného nábytku.
Studená pěna (HR - High Resilient)
- Výroba: Vyráběna za studena, kde při procesu výroby vznikají otevřené póry (buňky), které napomáhají k dokonalé prodyšnosti.
- Vlastnosti: Velmi pružná a nosná pěna s vysokým komfortem a průtlačností cca 70 % svého objemu. Vzhledem velmi připomíná molitan, ale již při bližším zkoumání je pěna s většími póry a po doteku je tvárnější a příjemnější na omak. Její předností je životnost, komfortnost, tvarovací účinky a prodyšnost.
- Použití: Vyvinuta speciálně pro výrobu matrací.
Viskoelastická pěna (Líná pěna s paměťovým efektem)
- Výroba: Paměťová pěna byla vyvinuta v roce 1966 na základě smlouvy NASA s Ames Research Center na zlepšení bezpečnosti polštářů letadel. Pěna má otevřenou buněčnou pevnou strukturu, která odpovídá tlaku proti němu, ale pomalu se vrátí zpět do svého původního tvaru.
- Vlastnosti: Dokonalá tvárnost pěny pro dokonalé obtvarování kontury těla, zdravotní vlastnosti (antidekubitní, vhodná pro onemocnění páteří), komfort, životnost a prodyšnost (neplatí pro všechny typy visco pěn). Dnes v matracích naleznete nejčastěji takzvanou druhou generaci pěny s většími póry zvyšující prodyšnost a odvod tepla. Za velký krok k prodyšnosti je považována perforace pěny. Nevýhodou je cena a u určitých typů visco pěn i prodyšnost.
- Použití: Ve zdravotnictví pro svoje nízké bodové tlaky (dekubity), pro výrobu polštářů, které mohou zmírnit chronickou bolest krční páteře, a jako vrchní vrstva matrací.
Latex
- Výroba: Latexové, nebo také kaučukové matrace, se vyrábějí kombinací přírodního latexu z tropického stromu kaučukovníku a syntetického kaučuku. Latex je vyráběn polymerací ve formě, která díky svému tvarování a výstupkům vytváří v matraci otvory, které nejsou skrz celé jádro. Otvory jsou zde pro vyměkčení - zónování matrace a platí čím větší otvor, tím měkčí místo.
- Vlastnosti: Velká výhoda latexových matrací je delší životnost díky velkým objemovým hmotnostem pěny okolo 60 kg/m³. Mezi její nevýhody patří nižší prodyšnost, menší průtlačnost (cca 50 %). Naopak výhodou je již zmíněná životnost a komfortnost (platí pouze pokud použijete lamelový rošt).
- Použití: Matrace, kde je velmi důležité použití lamelového roštu, který zvýší průtlačnost a prodyšnost matrace.
Pojená polyuretanová pěna (RE)
- Výroba: Pro výrobu polyuretanových pěnových matrací se používá ve formě drti z polyuretanové pěny (regenerátu), která je vhodnou technologií a za použití lepidla slisována a tím spojena do formy např. bloku, ze kterého je možné vyrobit přířez pro výrobu matrace. Tato pěna se vyrábí z odřezků, špatně vypěněné pěny a recyklovaného odpadu.
- Vlastnosti: Vyznačuje se větší hmotností a tuhostí, vysokou objemovou hmotností díky nutné kompresi při výrobě, cena materiálu a vysoká tuhost. Naopak nevýhoda je neprodyšnost, velké množství lepidla, nízká pružnost a životnost. Existuje určité riziko, že pěna může obsahovat i části skla, drátky či jiný odpad.
- Použití: S výhodou se používá jako střední deska, která dodává matraci tuhost, nebo se používá jako lehací plocha pro matrace s vyšší nosností. V matrací se používá jako prostřední vrstva, nikoliv jako horní vrstva matrace, tyto matrace patří k cenově velmi výhodným a tvrdým.
Polyuretanovou pěnu lze kombinovat s ostatními pěnami (studená, líná pěna atd.) a také s dalšími materiály (desky z kokosových vláken, koňských žíní atd.).
Výroba polyuretanové pěny
Polyuretanová pěna (PUR) pro výrobu polyuretanových matrací se vyrábí reakcí vícefunkčních izokyanátů s hydroxilovou složkou. V případě lehčených PUR pěn je obsah vícefunkčního diizikyanátu do 40 % a druhá složka může mít esterový nebo éterový charakter.
V případě PUR pěn na bázi éteru se jedná o levnější a odolnější typy (odolnost proti hydrolýze, oxidaci a stárnutí) než u PUR pěn esterového typu. Všechny suroviny se přivedou kontinuálně do napěňovacích strojů se směšovací hlavou, kde se za vysokých otáček připravuje homogenní kapalina. Kapalina se nalije na pás a zde proběhnou všechny reakce vedoucí k napěnění v průběhu několika sekund. K napěnění dojde pomocí vzniklého CO2.
Čtěte také: Litá cementová pěna: Co byste měli vědět
Další využití PUR a PIR pěn
Polyuretanová pěna existuje dvojího druhu - tvrdá a měkká. Měkká pěna je známá jako molitan, ve stavebnictví se využívá polyuretanová pěna tvrdá - zkratkou označovaná jako PUR pěna.
Tepelně izolační systémy PUR/PIR
Tepelně izolační systémy PUR/PIR (objemová hmotnosti do 40 +/- 5 kg/m³ do 80 +/- 5 kg/m³) jsou dvoukomponentní, polyuretanové, popř. polyizokynurátové pěny s uzavřenou buněčnou strukturou. Zpracování probíhá vysokotlakým vstřikováním do dutin.
Aplikuje se nástřikem nebo litím. Jelikož pěna na povrchu ulpívá, přizpůsobí se i složitě tvarovaným povrchům. Materiál PIR je tvořen kombinací uretanových a isokyanurátových vazeb. Jde o velmi podobný materiál jako známější polyuretan (PUR), PIR má ale obecně vyšší pevnost v tlaku (PUR 100 kPa, PIR 170 kPa) a menší tepelnou vodivost. Aplikovat se může jak litím, tak stříkáním na povrch či do dutin.
V souladu s normou ČSN EN 14315-1 jsou hodnoty λD nízké, neboť se jedná o oboustranně difúzně uzavřený povrch. Systémy PUR/PIR je ze všech hygienických a ekologických ohledů absolutně nezávadný. Systémy PUR/PIR jsou klasifikovány do třídy E (samozhášivá pěna). Na rozdíl od některých konkurenčních materiálů, které jsou ve třídě F (lehce hořlavé).
Polyuretanová i polyisokianurátová pěna se používá mimo lití a stříkání přímo na stavbě i pro výrobu deskových materiálů. Pokud mají být desky pevně spojeny s jinými materiály (například s hliníkovou fólií, plechem, skelnou tkaninou), vyrábí se výhradně napěňováním do finální tloušťky. Suroviny pro výrobu pěny se nalévají mezi tenké materiály tvořící budoucí povrch desek. Kompozity z PUR a PIR pěny se užívají pro izolaci střech, podlah, stěn, popřípadě se vyrábějí jako hotové celostěnové panely s hliníkovým pláštěm (k montáži na průmyslové haly apod.).
Fenolická pěna
Fenolická pěna se vyrábí napěněním fenolformaldehydových pryskyřic do bloků, které se následně řežou na desky a oboustranně opatřují skelným vláknem či reflexní hliníkovou fólií. Používá se pro zateplení fasád, s výhodou u rekonstrukcí či v detailech, kde není místo na velkou tloušťku izolantu pro její dobrou hodnotu součinitele tepelné vodivosti.
tags: #pur #pena #objemova #hmotnost