Основні компоненти пластмас

Полімери, одержувані методами полімеризації чи поліконденсации, звичайно при нагріванні служать рідкою фазою конгломерату. Вони при отвержденні утворять безупинну сітку — матрицю в'язкої речовини і зчіплюють компоненти в єдиний конгломерат — пластмасу.

Найважливішими термопластичными полімерами для виробнидства пластмас є насамперед поліолеофіни (поліетилен), які мають найбільші потенційні можливості в наявності сировинної бази і широкої області застосування; полівінілхлорид, що дозволяє одержати пластмаси і вироби задовільних властивостей і малої вартості; полістирол і ін. З термореактивних полімерів найбільше значення для виробництва будівельних матеріалів і виробів мають фенолоформальдегидні, мочевино-формальдегідні, кремнійорганічні і эпоксидні полімери.

Крім полімеру (сполучного) пластмаси можуть містити напвнювачі, пластифікатори, барвники, стабілізатори, що змазують речовини й інші спеціальні добавки. За структурою і властивостями пластмаси і вироби є представниками штучних будівельних конгломератів.

Наповнювачи. У якості наповнювачів використовують органічні чи мінеральні матеріали. Вони зменшують витрату дорогого сполучного (полімеру) і впливають на властивості пластмас, додаючи їм належну міцність, тепло- і вогнестійкість, електро- і теплопровідність та ін.. Особливе значення мають порошкоподібні (крейда, тальк вапняк і ін.), волокнисті (деревинне волокно, скловолокно) і листові наповнювачі (папір, бавовняні тканини, стеклотканина).

Отверджувачі - хімічні речовини, що вводять у композицію для отверждіння (у процесі виробництва) термопластичних полімерів. До числа найбільш розповсюджених отверджувачів відноситься уротропін.

Пластифікатори - застосовують малолітучі речовини, що молекулярно розподіляються в полімері, знижують їхню крихкість і дозволяють композиції добре формоватися в процесі виробництва виробів. До числа пластифікаторів можна віднести камфору, олеїновую кислоту, диоктифталат, стеарат амонію й ін.

Стабілізатори - речовини складного хімічного складу, що перешкоджають старінню пластмас, тобто зміні фізико-хімічних властивостей у часі. Вони зберігають стабільність структури в процесі переробки пластмас у виріб, а в період експлуатації охороняють виріб від теплових впливів атмосферних факторів, кисню повітря, сонячної радіації.

Речовини, що змазують, вводять у композицію для попередження прилипания виробів до стінок форми в процесі формування. У якості змазуюючих речовин застосовують стеарин, олеиновую кислоту, солі жирних кислот і ін. Барвники - застосовують для надання полімерній композиції декоративного вигляду. Для цих цілей використовують пігменти органічного й мінерального походження.

У виробництві пластмас і виробів, них найчастіше знаходять застосування: охра, мумія, сурик, умбра, ультрамарин, оксид і ін.

Пароутворювачі використовують для одержання газонаповнених пластмас. Вони являють собою рідкі, тверді чи газоподібні речовини як мінерального, так і органічного походження.

Технологія виготовлення полімерних матеріалів

Головною перевагою пластмас порівняно з іншими матеріалами є їх висока технологічність. Вони легко піддаються механічній обробці, склеюються. Технологічні процеси виробництва пластмас, як правило, механізовані та ав­томатизовані. Особливості технологічних процесів виготовлення полімерних матеріалів залежать від їхнього складу та призначення.

Виготовлення полімерних матеріалів та виробів передбачає підготовку сиро­винних компонентів, їх дозування, змішування, формування й стабілізацію.

Вироби виготовляють вальцюванням (каландруванням), екструзією, пресу­ванням, литтям під тиском, термоформуванням, зварюванням, склеюванням, контактним та промазним способами тощо. Ніздрюваті теплоізоляційні матеріа­ли виготовляють спінюванням та пороутворенням.

Вальцювання - це операція, при якій маса формується в зазорі між валка­ми, що обертаються. При проходженні крізь валки компоненти маси стискують­ся, роздавлюються і розтираються, оскільки валки можуть обертатися з різною швидкістю .

Склеювання застосовують для з'єднування як термопластичних, так і тер­моактивних пластмас. У найпростішому випадку клеєм для термопластичних пластмас може бути органічний розчинник або спеціальні клеї.

Залежно від умов виробництва і необхідної швидкості процесу застосовують клеї холодного чи гарячого тверднення.

Напилення - це спосіб нанесення на поверхню будівельних виробів та кон­струкцій порошкоподібних полімерів, які, розплавляючись, прилипають до неї, а при охолодженні утворюють міцне покриття. Розрізняють газополум'яне, вихро­ве та псевдорідке напилення. Напилення використовують для отримання декора­тивних, антикорозійних та антифрикційних покриттів.

Сучасна технологія переробки пластмас дає змогу виготовляти монолітні конструкції з великими прогонами, наприклад купольні, які одержують пошаро­вим напиленням склопластикової оболонки й пінопласту на пневмоопалубку.

Вироби з пластмас одержують з використанням різних прийомів, при виборі яких визначальним фактором є природа полімеру й вид наповнювача.Основними прийомами переробки пластмас є:

- пряме пресування просоченої гарячими смолами основи( тканини, деревного шпону, паперу) у кілька шарів( листові пластики) або полімерного прес- порошку(плитка для підлог) у гідравлічних пресах, що обігрівають, зазначений спосіб застосовується в основному при переробці термореактивних полімерів і композицій на їхній основі;

- лиття просте, при якому рідка композиція заливається у форму й затвердіває у результаті реакції полімеризації або холодження (оргскло,плитки для підлоги та інші вироби з полікапролактаму й поліметилметакрилату);

- лиття під тиском, застосовують при виготовленні пластмас на основі термопластичних полімерів: полістиролу, ефірів целюлози, поліетилену. Полімер у в'язкотекучому стані під тиском впорскується у форму,охолоджувану водою;

- екструзії або продавлювання пластичної маси через насадку певного розміру й форми( плинтуси, поручні для сходів, рейки, герметизуючі й ущільнювальні прокладки для вікон,);

- промазки верхньої поверхні просоченого полотна основи( паперу,тканини, склотканини) пастоподібною полімерною масою з наступним глибоким нанесенням малюнка;

- вальцево-каландровим, що складається з ретельного перемішування компонентів на вальцях,наступної прокатки пластичної маси між двома обертовими в різні сторони валками із зазором, що визначає товщину майбутнього виробу;

- вспінювання полімерної маси за рахунок інтенсивного механічного перемішування в сполученні з дією перегрітої пари з наступним швидким охолодженням,заливанням і фіксуванням пористої структури виробу (пінопласти).

Характеристика матеріалів на основі полімерних речовин: матеріали для покриття підлог, конструкційні матеріали, опоряджувальні матеріали, гідроізоляційні, покрівельні, герметизуючи матеріали, теплоізоляційні, полімерні вироби загальнотехнічного призначення, полімерні клеї.

Матеріали для покриття підлог. Покриття підлог із полімерних матеріалів гігієнічні, еластичні, зносостійкі, тепло- та звукоізоляційні, довговічні і, в поєд­нанні з можливістю індустріалізації будівельних робіт, досить ефективні.

Майже 70% загального випуску полімерних матеріалів для підлог становлять полівінілхлоридні лінолеуми.

Лінолеуми (ДСТУ Б А. 1.1.-18-94) - це рулонні матеріали, які виготовляють на основі полівінілхлоридних, алкідних, гумових та інших полімерів. Вони приз­начаються для влаштування покриттів підлог у житлових, громадських та деяких промислових будівлях. Застосування покриттів з лінолеуму у 5...7 разів скорочує тривалість робіт порівняно з настиланням дощатих та паркетних підлог. Виготов­лені з високоякісних матеріалів згідно з усіма вимогами технології, вони можуть експлуатуватися 20...25 років. Лінолеуми випускають без підоснови, а також на тканинній, повстяній та інших видах підоснови. Безосновні лінолеуми випуска­ють одношаровими та багатошаровими. Вони можуть мати різну поверхню: ко­льорову, гладеньку, з візерунком, блискучу, матову та тиснену.

До сучасних різновидів утеплених лінолеумів на звукоізолюючій основі можна віднести полівінілхлоридні багатошарові покриття, які складаються з шару полівінілхлоридної плівки, зміцненого армуючим прошарком склополотна на голкопробивній волокнистій основі. Іноді використовують додаткові ша­ри каландрових плівок з багатобарвним друкованим візерунком. Такі рулонні покриття випускають шириною 1,5 та 2 м, довжиною у рулоні 25 і 30 м. Такі рулонні покриття можуть бути застосовані у приміщеннях житлових і громадських буді­вель без обмежень, крім шляхів евакуації.

Полівінілхлоридний лінолеум (ДСТУ Б В.2.7-20-95; ДСТУ 2.7-21-95) виго­товляють у вигляді полотнищ, ширина яких 1200...2000 мм, товщина до 1,8 мм і довжина не менш як 12 м. Полівінілхлоридний лінолеум зберігають у рулонах у вертикальному положенні при температурі, не нижчій ніж 10°С; приклеюють до основи бітумними та іншими мастиками. Застосовують його також у вигля­ді зварних килимів на всю площу підлоги приміщення.

Гумовий лінолеум (релін) (ГОСТ 16914) виготовляють із гумових сумішей на основі синтетичних каучуків. Релін - це дво- чи тришаровий рулонний ма­теріал. Він характеризується низьким водопоглинанням, високою зносостійкіс­тю, еластичністю, світло- та кольоростійкістю, кислото- та лугостійкістю, зву­копоглинанням.

Перспективними для покриття підлог у житлових та громадських будівлях є синтетичні килимові матеріали (ГОСТ 4.18; ГОСТ 28415; ГОСТ 28867). Це, як правило,- неткані матеріали ворсової чи повстяної структури (ворсолін та ворсоніт).

Рулонні килимові матеріали, виготовлені із зносостійких синтетичних (по­ліамідних, поліпропіленових) чи змішаних волокон, застосовують як покриття для підлог з високими діелектричними та комфортними характеристиками.

За способом виробництва існує багато різновидів нетканих килимових ма­теріалів. Основні з них - ворсово-прошивні (тафтингові) з розрізним або пе­тельним ворсом різної висоти, голкопробивні (або повстяні) безворсові матері­али, промазні килимові покриття з петельним ворсом та полівінілхлоридною плівковою основою, електростатичні (або флоковані) килими з оксамитовою ворсовою структурою. Килимові матеріали для покриття підлог виготовляють увигляді рулонів, довжина яких становить не менш як 10 м, ширина - 1...3 м (максимальну ширину мають тафтингові та ворсові килими), товщина -3...8 мм; тафтингові килими можуть мати ворс завдовжки в кілька сантимет­рів. Більшість килимових матеріалів дублюють з пористою латексною осно­вою, яка поліпшує їхні акустичні та теплотехнічні властивості.

Килимові матеріали можуть бути однотонними або мати багатоколірний малюнок Недоліком таких матеріалів є знижена гігієнічність, що обмежує їхнє засто­сування.

Плитки для підлог (ГОСТ 16475) виготовляють із полівінілхлориду, інденкумаронових полімерів, каучуків, регенерованої гуми та фенопластів. Порівняно з рулонними матеріалами плитки мають краще зчеплення з основою, створюють потрібний візерунок підлоги; легко замінюються під час ремонту, при укладанні не дають відходів, зручні в транспортуванні. Плитки можна також вирубувати з кусків лінолеуму, що вибраковані. Проте підлоги з плиток менш гігієнічні й більш трудомісткі, а крім того, можуть мати меншу довговічність, ніж безшовні підлоги, через наявність великої кількості стиків.

Крім рулонних та плиткових, для влаштування підлог застосовують масти­ки (ГОСТ 4.54), які наносять поливанням чи розпилюванням на різні основи, пе­реважно бетонні, з наступним отвердінням при кімнатній температурі. Наливні підлоги з мастикових матеріалів гігієнічні та зручні в експлуатації, технологічні.

Як полімерні зв'язуючі, вміст яких у мастикових покриттях підлог не менш як 50%, застосовують водні дисперії полімерів - полівінілацетату та латексів, сополімери вінілацетату з етиленом, поліакрилонітрилу. Використовують також рід­кі термореактивні олігомери: фенолформальдегідні, карбамідні, поліефірні, епок­сидні, фуранові та їхні модифікації.

При введенні в пасти спеціальних наповнювачів або інших добавок, можна створювати теплоізоляційні, пиловідштовхувальні, бактерицидні, діелектричні, рентгенонепроникні та інші підлоги.

Прикладом безшовних мастикових підлог є підлоги на основі епоксидно-сланцевих композицій. У затверділому стані така композиція, укладена шаром 0,2...4 мм, має середню густину 1200 кг/м³, міцність при стиску — 85 МПа, міц­ність при згині - 39 МПа, стираність - 1,15 мкм, твердість за Брінеллем не ниж­че 108 МПа, водопоглинання за масою - 0,01%. Така підлога стійка до дії води, лугів, кислот, органічних розчинників, атмосферних факторів, а також водонеп­роникна. Крім того, епоксидно-сланцева композиція може бути застосована при влаштуванні антикорозійних покриттів для захисту металевих, бетонних і інших поверхонь; при виконанні внутрішньої і зовнішньої гідроізоляції бетонних і ме­талевих конструкцій та герметизації швів і стиків.

Конструкційні матеріали (ГОСТ 25288) з пластмас є досить різноманітними. Як елементи несучих, огороджувальних та інших конструкцій застосовують обо­лонки, тришарові панелі, деревношаруваті пластики, склопластики, полімерні бе­тони, деревностружкові, деревноволокнисті плити, фанеру та фанерні вироби.

Оболонки покриттів відносять до найбільш ефективних конструкцій з пластмас. Завдяки високій технологічності, є можливість виготовляти оболонки раціональної геометричної форми, тип якої дозволяє компенсувати деякі недолі­ки вихідного матеріалу, наприклад підвищену деформативність, і виконувати одночасно несучу та огороджувальну функції.

Пластмасові оболонки вдало поєднують такі властивості, як радіопроник-ність, легкість, стійкість, індустріальність зведення. Такі оболонки дозволяють перекривати прогони споруд від 3 до 110 м. Оболонки виготовляють з викорис­танням різних типів матеріалів: склопластиків (поліефірного, епоксидного і по-лістирольного); алюмінієвого та сталевого профілів; клеєних дерев'яних брусків.

Використовують такі конструкції для перекриття театрів, концертних залів, спортивних арен, торгових майданчиків тощо.

Тришарові панелі - це плоскі чи просторові конструкції, складені з легкого тепло-, звуко-, віброізоляційного матеріалу, обклеєні з обох боків міцними і жор­сткими обшивками, стійкими до різних впливів.

Такі панелі є найбільш ефективними несучими і огороджувальними конструкціями. Середня густина тришарових панелей знаходиться в межах 40...70 кг/м³, що дозволяє значно знизити масу будинку і підвищити індустрі­альність будівництва.

Такі панелі класифікують за призначенням (для стін, покриттів) з урахуван­ням світлопропускаючої спроможності (світлопроникні і глухі) та технологічних властивостей (неутеплені і утеплені).

Основне призначення тришарових панелей - влаштування підвісних перек­риттів і вертикальних огороджувальних конструкцій.

Матеріалом обшивок панелей може бути тонколистовий алюміній, корозій­ностійка сталь, склопластики, фанера, деревні плити, азбестоцемент.

Найчастіше як матеріал середнього шару використовують полістирольний пінопласт, що обумовлено його порівняно низькою вартістю і високими фізико-механічними властивостями. Проте йому притаманні деякі недоліки: низька теп­лостійкість (70...80°С) та низька вогнестійкість, яку іноді підвищують введенням спеціальних добавок.

Більш високою міцністю і теплостійкістю (до 130°С) характеризується піно-полівінілхлорид, але його застосування обмежене внаслідок високої вартості та можливості виникнення корозійних процесів.

Для тришарових панелей широко використовують пінополіуретан. Його у рідинному стані заливають у порожнини, після чого він самочинно спінюється і склеюється з листами обшивки.

Структура пінопласту і ступінь спінювання регулюються зміною складу ви­хідної композиції.

Найбільшу жорсткість і сталість при мінімальній масі мають панелі з серед­нім шаром із сотового заповнення, яке виготовляють з металевої фольги, паперу, пластмас. Іноді для підвищення теплоізоляційних і вогнезахисних властивостей пане­лей чарунки стільників заповнюють пінопластом, спученим перлітом чи верми­кулітом тощо.

При склеюванні стільників з обшивками застосовують різні клеї. Більш жорсткі наносять на стільники, а еластичні - на листи обшивки.

Тришарові плити покриттів і підвісних перекриттів виготовляють з обрамо­вуванням, яке міцно з'єднане з обшивками. Обрамовування може бути із стале­вих, азбестоцементних, фанерних профілів.

Торцеві боки панелей також закривають смугами з водостійкої бакелізованої фанери і обрамовують алюмінієвими кутиками, скріпленими з обрамовуван­ням і фанерою клеєзаклепувальними з'єднаннями.

Стики панелей ущільнюють прокладками з пороізолу, герніту, пінополіуре­тану, які здатні сприймати температурні деформації панелей без порушення гер­метичності стику. Додаткову герметичність забезпечують мастики і механічні пристрої, компенсатори, прокладки.

Азбестоцементні тришарові панелі обрамовують дерев'яними, фанерними чи сталевими профілями, які з'єднають з обшивками клеєгвинтовими з'єднання­ми.

Панелі з алюмінієвими обшивками і середнім шаром із полівінілхлоридного пінопласту обрамовують алюмінієвим швелером, який скріплюють із обшив­ками клеєзаклепувальним чи клеєзварним з'єднанням.

Сучасним вимогам, які пред'являються до будівель відносно теплозахисту, відповідають тришарові панелі із зовнішніми шарами з армованого важкого бе­тону і середнім теплоізоляційним шаром із полістирольного пінопласту ПСБ-С у вигляді плит на «гнучких зв'язках» (з металевих стрижнів).

Деревношаруваті пластики (ДШП) (ГОСТ 20966) - це листові та плиткові матеріали, виготовлені гарячим пресуванням пакетів та листів із деревного шпо­ну, просочених полімером. В'яжучими речовинами для ДШП є резольні фенолформальдегідні чи фенолокарбамідно-формальдегідні полімери. Товщина дерев­ного шпону може бути 0,5...2,5 мм. Стрічку шпону розрізують на листи заданих розмірів, су­шать у роликових сушарках до вологості 9... 12%. Для просочування шпону використовують розчини полімерів різної концен­трації (28...55%).Деревношаруваті пластики за основними фізико-механічними властивостя­ми переважають вихідну деревину і використовуються для виготовлення несучих конструкцій, допоміжних та монтажних елементів.

Склопластики (ГОСТ 27389) - це конструкційні композиційні матеріали, що містять як наповнювач скловолокнисті матеріали, зв'язані синтетичними по­лімерами. Спільна робота склонаповнювача й синтетичної зв'язуючої речовини забезпечує склопластикам ударну міцність, стійкість до атмосферних та хімічних впливів, високі тепло-, електро- та звукоізоляційні властивості.

Залежно від виду й розміщення наповнювача розрізняють склопластики на основі орієнтованих волокон (СВАМ - скловолокнистий анізотропний матеріал), рубаних волокон, тканих та нетканих скловолокнистих матеріалів, а в'яжучою ре­човиною у них є модифіковані поліефіри, фенолформальдегідні та епоксидні смоли.

Склопластики пропускають до 90% світла при товщині до 1,6 мм, у тому числі до 30% ультрафіолетового спектра сонячних променів. їх використовують; у вигляді плоских та хвилястих листів для влаштування світлопрозорої покрівліпромислових будівель і споруд, теплиць, оранжерей; для малих архітектурних форм; тришарових світлопрозорих та глухих огороджувальних засобів і покриттів; оболонок і куполів, виробів коробчастого та трубчастого перерізів, віконних та дверних блоків; санітарно-технічних виробів; форм для виготовлення бетонних і залізобетонних виробів тощо.

Гарячим пресуванням пакетів із оброблених зв'язуючою речовиною полот­нищ скловолокнистої тканини виготовляють шаруватий листовий матеріал -склотекстоліт (ГОСТ 12652; ГОСТ 10292). Його застосовують при влаштуванні електророзподільних щитів, для обшиття тришарових панелей стін і покриттів у будівлях хімічних підприємств. Границя міцності склотекстолітів при розтягу до­сягає 220...390 МПа.

Листові поліефірні склопластики на основі рубаного волокна (завдовжки 40...50 мм) одержують безперервним формуванням у вигляді плоских та хвиляс­тих листів на конвеєрних установках. Границя міцності їх при розтягу має бути не менш як 40...50 МПа. Листові поліефірні склопластики призначаються в основ­ному для покрівлі та декоративних захисних засобів.

Полімербетони - це композиційні матеріали, які одержують внаслідок зат­вердіння суміші, що складається з полімерної зв'язуючої речовини, мінеральних заповнювачів та наповнювачів. Як полімерний компонент застосовують фурано-ві, епоксидні, фенолформальдегідні та поліефірні смоли. До мінеральних напов­нювачів належать порошки з розміром частинок менш як 0,16 мм, до заповню­вачів - пісок з розміром зерен до 5 мм і щебінь з розміром зерен до 50 мм. По-лімеррозчини не мають у своєму складі крупного заповнювача — щебеню.

Основні властивості полімербетонів визначаються хімічною природою полі­мерного компонента, видом і вмістом наповнювачів та заповнювачів.

Найвищі фізико-механічні властивості мають полімербетони, отримані на основі епоксидних смол. Однак висока вартість і дефіцитність епоксидних полі­мерів обмежує їх застосування. Звичайна витрата зв'язуючої речовини 100...200 кг на 1 м³ бетону при відношенні зв'язуючої речовини до мінеральної частини бе­тону 1:5... 1:12 за масою.

Найбільш поширені полімербетони на фуранових смолах, що стверджують­ся добавкою сульфокислот.

Границя міцності полімербетонів при стиску становить 60... 120 МПа, при згині - 12...40 МПа. Морозостійкість полімербетонів 200...300 циклів. Водостій­кість залежить від виду зв'язуючої речовини. Найбільш водостійкі полімерні бе­тони отримують при використанні епоксидних смол. Полімербетони мають висо­ку зносостійкість, кавітаційну та хімічну стійкість. Ударна міцність полімербетону на фуранових смолах в 4...6 разів вища, ніж у цементних бетонів.

Полімербетони добре склеюються з цементним бетоном, міцність зчеплення (адгезія) наближається до міцності на розтяг цементного бетону. Полімербетони можна підсилювати армуванням.

Одним з напрямів використання полімерів та мономерів є модифікація властивостей бетонів за допомогою просочування їх. Щоб змінити структуру й властивості бетонів, застосовують рідкі мономери (метилметакрилат чи стирол) і полімери (епоксидні й поліефірні смоли) та різні композиції на їхній основі. Гли­бина просочування 1...20 см. Для повного просочування щільного бетону потріб­но 2...5% мономеру за масою (4... 10% за об'ємом). Просочені бетони називають бетонополімерами.

Полімерні бетони та бетонополімери слід розглядати як бетони спеціально­го призначення, що відрізняються підвищеною корозійною стійкістю, морозо­стійкістю, міцністю та зносостійкістю.

Опоряджувальні матеріали (ДСТУ Б А. 1.1-28-94; ГОСТ 4.230). Матеріали для опорядження стін - найширша група полімерних оздоблювальних матеріалів: листових, плиткових, рулонних, лакофарбових, профільно-погонажних (ГОСТ 19111) тощо. Серед плиткових та листових матеріалів для опорядження пошире­ні декоративний паперово-шаруватий пластик (ДПШП), листи й плитки з поліс­тиролу та полівінілхлориду (ГОСТ 9639).

Декоративний паперово-шаруватий пластик (ГОСТ 4.229) виготовляють га­рячим пресуванням просоченого полімерами спеціального паперу. Поверхня пластика може бути одно- та багатоколірною, глянсовою, матовою, імітувати де­ревину та камінь.

Полістирольні плитки виготовляють квадратними, розмірами 100x100x1,25 і 150x150x1,35 мм, а також прямокутними й фризовими.

Метод виготовлення — лиття під тиском. Сировиною для їхнього виробниц­тва є емульсійний полістирол та тонкомелені мінеральні наповнювачі. Лицьова поверхня плиток буває гладенькою, глянсовою, напівматовою чи рівномірно забар­вленою. На зворотному боці плиток по периметру є бортики та рельєфна сітка.

Полістирольні листи для індустріального опорядження стін випускають розміром 1400x600 мм, товщиною 1,5...4,0 мм. їх виготовляють методом екстру­зії з ударостійкого полістиролу, границя міцності якого при розтягу становить 30...45 МПа, при згині - 85 МПа. Великорозмірні листи використовують для об­лицювання стін приміщень громадських будівель.

Рулонні полімерні матеріали для внутрішнього опорядження стін, стель та вбудованих меблів поділяють на плівкові, лінкруст, текстовініт та вологостійкі шпалери.

Полівінілхлоридні плівки (ГОСТ 16272; ГОСТ 10354; ГОСТ 12998) - це вели­ка група рулонних опоряджувальних матеріалів, широко застосовуваних у сучас­ному житлово-громадському будівництві для оздоблення стін, меблів та іншихповерхонь. Плівки виготовляють із пластифікованого полівінілхлориду одноко­лірними та з багатоколірним друкованим візерунком, гладенькими та рельєфними.

Розрізняють плівки безосновні, з клейовим шаром, на паперовій та тканин­ній основі. Плівки на звукоізоляційній основі використовують для опорядження приміщень з підвищеними акустичними вимогами.

Лінкруст (ГОСТ 5724) - різновид плівок на паперовій основі. Це рулонний матеріал завдовжки 12 м, завширшки 500...900 мм, товщиною 0,5...1,2 мм. Виго­товляють його нанесенням на папір пасти з полівінілхлориду чи іншого поліме­ру, до якого додають борошно з деревини або з її кори. Він має рельєфний ри­сунок. Наклеївши лінкруст на стіни, його зазвичай зафарбовують олійними чи синтетичними фарбами.

Текстовініт належить до рулонних матеріалів на тканинній основі. Його виготовляють нанесенням пасти, яка складається з полівінілхлориду, пластифіка­тора та мінеральних пігментів, на бавовняну тканину з наступним тисненням та термообробкою. Водопоглинання текстовініту не перевищує 2%. Він стійкий до зміни температур від +50 до -36°С; його видовження при розриві не перевищує 8%.

Застосовують текстовініт для опорядження панелей стін та обшиття дверних полотнищ житлових і громадських будівель.

Близькі до текстовініту павіноли (штучні шкіри) (ГОСТ 4.116; ГОСТ 23367), їх застосовують у виробництві меблів, для високоякісного акустичного опоряд­ження стін, влаштування розсувних перегородок тощо.

Гідроізоляційні, покрівельні та герметизуючі матеріали. Спільною ознакою гідроізоляційних, покрівельних та герметизуючих матеріалів є водо- та пароне-проникність, тріщиностійкість, водо- та атмосферостійкість.

З полімерних матеріалів для гідроізоляції особливо широко застосовують плів­ки, мастики (див. розд.11), лаки та фарби (див. розд.13)(ДСТУ Б А. 1.1-29-94; ДСТУ Б В.2.7-77-98; ДСТУ Б В.2.7-78-98; ДСТУ Б В.2.7-79-98; ДСТУ Б В.2.7-106-2001).

Поліетиленові плівки спеціального призначення для потреб будівництва ви­користовують у конструкціях покриттів для захисту піддахового простору від пи­лу, дощу та снігу.

При застосуванні паропроникних плівок завдяки мікроперфорації крізь них вентилюється водяна пара, що проникає у теплоізоляційний шар покрівельної конструкції.

Для попередження конденсації вологи з пари, що піднімається з піддахово­го приміщення, використовують багатошарові плівки, верхній і нижній шари яких ламіновані і забезпечують гідроізоляційні властивості та паронепроникність матеріалу, а тканинний прошарок - необхідну міцність. Плівки призначені для похилих покрівель, що вентилюються. Наприклад, паронепроникна захисна ар­мована плівка «паробар'єр» використовується як захисний шар із внутрішньоїсторони теплоізоляції підпокрівельного простору, а також для утворення паро­непроникного шару з внутрішньої сторони теплоізоляції у випадках внутрішньо­го утеплення зовнішніх стін будівель. Різновидом такої плівки є паронепроникна підпокрівельна плівка «паробар'єр-Ал», що являє собою чотиришаровий матері­ал, який має несучу сітку для армування. Ця сітка з обох боків ламінована полі­етиленовою плівкою, як нижній шар використовується віддзеркалююча алюміні­єва фольга.

Будівельними герметиками називають матеріали, основне призначення яких - ущільнення стиків між різними конструкціями та панелями будівель з ме­тою надання їм водо-, паро- та повітронепроникності. Герметичність стиків за­безпечується лише тоді, коли для їхнього ущільнення застосовано матеріали, здатні деформуватися разом з деформацією стику. Герметики повинні бути також тепло- та морозостійкими, зручними під час ущільнення стиків, мати здатність зберігати свої властивості протягом усього строку служби будівлі. Найкраще цим вимогам відповідають герметизуючі матеріали на основі полімерів. Залежно від способу ущільнення стику герметики можна поділити на пористі прокладки, про­фільовані ущільнювачі, мастики та обклеювальні плівки (ГОСТ 4.224; ГОСТ 24285; ГОСТ 10174).

Достатньо поширеними герметиками є силіконовий (кислотний, нейтраль­ний), акриловий, поліуретановий, бітумний, каучуковий, полісульфідний, полібу-тановий. Кислотний і нейтральний силіконові герметики є діелектриками, що відрізняються від інших термостабільністю, високою адгезією та підвищеною хі­мічною стійкістю.

Кислотні силіконові герметики поділяють на універсальні та санітарні. Во­ни протягом тривалого часу зберігають еластичність, мають високу волого- і ат-мосферостійкість, витримують коливання температур від -60°Сдо 200°С, прак­тично не мають усадки, стійки до дії ультрафіолетових променів. Та­кі герметики мають високу адгезію до скла, керамічної плитки, емалі, деревини, фарбованих поверхонь. Санітарний герметик містить у своєму складі антисептик, і тому його доцільно використовувати у кухнях, сантехнічних приміщеннях, пральнях, складських приміщеннях.

Нейтральний силіконовий герметик має високу адгезію до непористих по­верхонь, є безусадочним і його можна використовувати в будь-яких приміщеннях і на будь-яких поверхнях, крім мармуру. Він має густину 1,00 г/см³, розтяжність при розриві - 350%, інтервал робочих температур - від -40°С до +180°С, стій­кий до дії ультрафіолетових променів.

Такий герметик найчастіше застосовують при виготовленні склопакетів, для ремонту термошвів. Акриловий герметик має густину 1,55 г/см³, здатен надійно працювати в ін­тервалі температур від -20°С до +75°С, добре піддається фарбуванню, має висо­ку адгезію до різних будівельних матеріалів. Але йому властиві деякі недоліки, що обмежують галузі застосування. До них належать низька водостійкість, усадка від 1 до 15%, низька стійкість до дії ультрафіолетових променів. Тому його застосо­вують тільки для внутрішніх робіт.

Поліуретановий герметик характеризується високою міцністю, зносостій­кістю, стійкістю до дії кислот, мастил, бензину, має високу адгезію до скла, ме­талів, кераміки. Застосовують його у шляхобудуванні, для ущільнення стиків кон­струкцій підземних переходів, тунелів.

Бітумний герметик дуже еластичний, має високу водостійкість і водонепро­никність та адгезію до бітумних матеріалів, бетону, каменю, деревини, металів, скла. Застосовується для потреб дорожнього будівництва, герметизації щілин і швів покрівлі.

Каучуковий герметик має високу еластичність, стійкий до розтягу вальних напружень, дії ультрафіолетових променів та інших атмосферних факторів, в то­му числі і коливань температури від -25°С до +100°С. Після затвердіння його можна фарбувати. Крім того, такий герметик має високу адгезію до бетону, скла, кераміки, природного каменю, деревини. Тому його достатньо широко застосо­вують у будівництві крім випадків, коли з'єднані елементи знаходяться під пос­тійним тиском води.

Теплоізоляційні матеріали.

Полімерні теплоізоляційні матеріали класифіку­ють за структурою, формою, видом основної сировини, середньою густиною, теплопровідністю та стискуваністю (ГОСТ 16381).

Полімерні матеріали, що мають ніздрювату структуру, яка може бути пред­ставлена системою ізольованих пор, називають пінопластами, сполучених пор -поропластами, а регулярно повторюваних порожнин - сотопластами. Такий по­діл пористих пластмас є умовним, оскільки зазвичай не вдається одержати мате­ріали з одним типом пор.

Промисловість випускає різноманітні за формою теплоізоляційні матеріали: рулонні, штучні, сипкі та шнурові.

Полімерні теплоізоляційні матеріали поділяють також за жорсткістю (за стискуваністю під навантаженням 0,002 МПа) на м'які (понад 30%), напівжорсткі (6...30%) і жорсткі (до 6%).

Для будівельної теплоізоляції застосовують жорсткі пластмаси, які мають границю міцності при 50% деформації понад 0,15 МПа. їх одержують з термо­пластичних та термореактивних полімерів хімічними та фізичними способами (ДСТУ Б В.2.7-8-94).

До жорстких пластмас можна віднести теплоізоляційні плити, прикладом яких є плити «Піноплекс» довжиною від 1200 до 4500 мм та шириною 600 мм, виготовлені методом екструзії з пінополістиролу . Залежно від середньої густини, яка змінюється від 30 до 50 кг/м³, матеріал має міцність при стиску 0,25...0,5 МПа, водопоглинання 0,4...0,1%, коефіцієнт теплопровідності 0,028...0,03 Вт/(м • К), ді­апазон робочих температур -50...+75°С. Застосовують плити «Піноплекс» для теп­лоізоляції підлог, стін громадських, житлових і промислових будівель.

За хімічним способом поризації структура ніздрюватого матеріалу утворю­ється при термічному розкладанні газоутворювачів або взаємодії компонентів композиції, при фізичному - внаслідок інтенсивного розширення розчинних га­зів із зниженням тиску чи підвищенням температури, а також їхнього механічно­го диспергування.

Без спінювання одержують сотопласти. їх виготовляють, склеюючи в бло­ки гофровані аркуші паперу чи шматки тканини, просочені полімером.

Густина ніздрюватих пластмас залежить від виду полімеру та вмісту газоутворювача. Середня густина теплоізоляційних пластмас становить 10...200 кг/м³. Теплопровідність пластмас, застосовуваних для теплоізоляції, нижча, ніж теплоп­ровідність інших неорганічних та органічних теплоізоляційних матеріалів. Вона становить 0,026...0,045 Вт/(м • К). При однаковій структурі матеріалу теплопровід­ність певною мірою залежить від величини пор .

Особливістю теплоізоляційних полімерних матеріалів є обмежена темпера­туростійкість (60...70°С), яку потрібно враховувати при визначенні можливості їх застосування.

Полімерні вироби загальнотехнічного призначення.

Труби з полімерних ма­теріалів мають ряд переваг порівняно з металевими: вони легші, стійкі до дії кис­лот та лугів, не піддаються електрохімічній корозії, гнучкі, мають менший опір руху рідин, низьку теплопровідність, прості щодо монтажу. Істотним недоліком полімерних труб є низька теплостійкість (60...70°С) і значне лінійне розширення.

Основні види полімерних труб, застосовуваних у будівництві: поліетилено­ві, поліпропіленові, полівінілхлоридні, з органічного скла та склопластикові (ГОСТ 28117; ГОСТ 29324; ГОСТ 29325; ГОСТ 19034; ГОСТ 18599).

Полімерні труби формують переважно способом екструзії чи відцентровим литтям. Діаметри полімерних труб: поліетиленових - 10... 1200, поліпропіленових - 50...80, полівінілхлоридних - 10...400, склопластикових — 30...300 мм. Поліети­ленові та поліпропіленові труби з'єднують у трубопроводи контактним зварюван­ням, а полівінілхлоридні та склопластикові - склеюють.

Полімерні труби застосовують для влаштування систем водопостачання та каналізації, вентиляції, внутрішніх комунікацій хімічних та харчових виробництв, іригаційних трубопроводів та газопроводів.

Склопластикові труби застосовують у нафтовій, хімічній та гірничовидобувній промисловості.

Полімерні матеріали використовують також для виготовлення великогаба­ритних виробів (ванни, раковини тощо), які пресують з армованих термореактив­них полімерів або виготовляють методом вакуумного формування з термоплас­тичних полімерів. Ці вироби мають значно меншу масу, ніж металеві чи кераміч­ні, високі експлуатаційні та естетичні властивості.

Полімерні клеї. Застосовування синтетичних клеїв у будівництві є вигідним з багатьох точок зору, при цьому не лише знижується витрата традиційних мате­ріалів та затрати на будівництво, а й підвищуються техніко-економічні показни­ки споруд.

Синтетичні клеї (ГОСТ 28780; ГОСТ 4.228) - це розчини, розплави чи дис­персії полімерів, а також оліго- та мономерів, здатних прилипати до поверхонь різних матеріалів і при твердінні з'єднувати ці матеріали.

Розрізняють клеї термопластичні і термореактивні, а також холодного і гарячого ствердження. Механізм отвердження може бути пов'язаний з охолод­женням розплаву, випаровуванням розчинника, реакціями поліконденсації оліго-мерів та полімеризації мономерів.

На основі термопластичних полімерів виготовляють полівінілацетатні, пер­хлорвінілові, поліамідні, поліакрилові, каучукові клеї (ДСТУ Б В.2.7-103-2000; ГОСТ 12172; ГОСТ 22345; ГОСТ 24064). їх використовують для кріплення опо­ряджувальних матеріалів, вбудованих меблів, склеювання піно- та поропластів.

Для силового склеювання (міцність при рівномірному відриванні понад 0,7 МПа) використовують клеї на основі термореактивних полімерів: епоксид­них, фенолформальдегідних, карбамідних, поліефірних та поліуретанових. Ці клеї відрізняються високою адгезією, водостійкістю, стійкістю до вібраційних навантажень та теплостійкістю.

Недоліками деяких полімерних клеїв є висока токсичність у період виготов­лення та склеювання (епоксидні клеї), а також під час експлуатації (фенолформальдегідні клеї).

Клеї на основі термореактивних полімерів застосовують при склеюванні алюмінію, сталі та інших металів, кераміки, скла, бетону, деревини.

Проблеми екології виробництва та застосування полімерних матеріалів

Широке застосування полімерних матеріалів у будівництві передбачає під­вищені вимоги до довговічності їх та надійності при експлуатації.

Однією з найважливіших властивостей полімерних матеріалів є висока корозійна стійкість. Однак і полімерні матеріали не є універсальними. Ступінь їх корозійної стійкості залежить від властивостей, виду, хімічного складу агресивно­го середовища та умов його впливу.

Вплив агресивного середовища на полімерні матеріали може проявлятися у зміні їхньої структури та властивостей. При цьому матеріал в середині може руй­нуватися, але зовні лишатися неушкодженим.

Корозія полімерів - результат подолання сил взаємодії між їх атомами чи молекулами, але може виникати також під впливом різних окиснювальних аген­тів, термічного, радіаційного, механічного впливу та інших енергетичних факто­рів, а також при хімічній взаємодії з різними агресивними середовищами. При цьому в полімерах протікають різноманітні деструктивні процеси.

Окиснювальна деструкція полімерів виникає під впливом кисню повітря чи озону. Крім того, у реальних умовах зберігання чи використання матеріалів на полімер впливають сонячні промені, волога, тепло. Зміни, які виникають під їх­нім впливом, обумовлюють старіння матеріалів.

Термічна деструкція виникає під дією тепла, а іноді при одночасній дії теп­ла та кисню може утворюватись термоокиснювання.

Для протидії полімеру окиснювальній чи термічній деструкції у його склад вводять добавки проти старіння (феноли, аміни) чи стабілізатори (солі свинцю, кадмію, барію, кальцію). Стабілізатори чи добавки проти старіння не повинні по­гіршувати фізико-механічні властивості полімеру, і тому їх вводять у кількості, що не перевищує 2%.

Радіаційна деструкція полімерів проходить під впливом випромінювання «високої енергії» чи «іонізуючого випромінювання» (рентгенівські промені, електрони, протони та ін.). їх дія полягає у збудженні і іонізації окремих ланок мак­ромолекул, що надають макромолекулам ста­лість, полегшуючи деструкцію полімеру. Залежно від типу полімеру і тривалості опромінювання, деструкція супроводжується виділенням низькомолекулярних газоподібних речовин (водню, хлору, азоту, метану).

Механічна деструкція полімерів відбувається під дією механічних наванта­жень, що перевищують границю міцності матеріалів. Така деструкція в присут­ності кисню повітря може прискорюватися.

Біологічна деструкція - дія мікроорганізмів, комах на вироби з синтетичних полімерних матеріалів. Мікроорганізми знижують гігієнічність виробів та погір­шують їхній зовнішній вигляд. Пігменти мікроорганізмів здатні перефарбовувати полімерні матеріали так, що навіть після видалення плісняви на їхніх поверхнях залишаються плями сірого, зеленого, чорного, фіолетового чи рожевого кольорів.

Пліснява сприяє конденсації водяної пари і погіршує властивості матеріа­лу, що проявляється у втраті блиску чи «травленні» поверхні. Деякі види пліс­няви та бактерій використовують для себе як поживне середовище пластифікато­ри чи наповнювачі, що входять до складу полімерного матеріалу, і цим приско­рюють старіння виробу. Іноді пліснява проростає навіть крізь плівки з полімер­них матеріалів.

Більшість природних високомолекулярних сполук чи їхніх похідних - дже­рело харчування для мікроорганізмів. Навпаки, більшість синтетичних полімер­них матеріалів не є поживним середовищем для мікроорганізмів і у присутності їх розмноження останніх пригнічується. Однак присутність у пластмасі наповню­вачів, пластифікаторів, стабілізаторів, які є джерелами вуглецю, може спричиня­ти руйнування виробів, виготовлених навіть з достатньо стійких полімерів.

Хімічна деструкція полімерних матеріалів виникає при хімічній взаємодії їх з навколишнім середовищем.

Хімічні реакції макромолекулярних і органічних низькомолекулярних речо­вин підпорядковані однаковим закономірностям, але протікають по-різному.

Гетероланцюгові полімери (поліаміди, тіоколи, силоксани, поліефіри та ін.) порівняно легко розпадаються під дією гарячої води, кислот, лугів. Карболанцюгові полімери в цілому значно більш стійкі до агресивних середовищ.

Молекулярна гратка полімеру належить до найменш міцних, а енергія роз­риву зв'язків атомів у органічних вуглеводневих сполуках значно менша, ніж у молекулах більшості неорганічних речовин, широко застосовуваних у будівниц­тві. Цим і обумовлені невисока робоча температура, при якій можлива експлуатація пластмас, а також їхня схильність до окиснювальних процесів, які призво­дять до зміни як фізико-хімічних, так і технічних показників властивостей полі­мерних матеріалів.

Особливо швидко ці процеси, які називають старінням, проходять при ком­бінованому впливі кисню повітря та ультрафіолетового випромінювання, а також при підвищенні температури навколишнього середовища. При цьому реакції мо­жуть розвиватися у двох напрямках: перший з них пов'язаний з деструкцією, під якою розуміють сукупність процесів, які призводять до зменшення довжини мо­лекул полімеру, тобто до їх руйнування; другий напрямок, навпаки, призводить до агрегування молекул чи до об'єднання ланок молекул, що обумовлює змен­шення еластичності, підвищення жорсткості полімеру та збільшення не тільки міцності, але і крихкості виробів на його основі.

В матеріалах, що працюють під навантаженням, зазвичай виникає сітка мікротріщин та інших дефектів, які призводять практично до повної втрати структурно-механічних властивостей конструкції або споруди.

Механізм руйнування багатьох полімерів, так само як і процес їх утво­рення, - ланцюговий. Це дозволяє пропонувати у якості ефективних спосо­бів гальмування процесів руйнації обрив ланцюгів, зменшення вірогідності їх зародження.

Практика показує, що велику роль при цьому мають наповнювачі, які пе­рестають бути інертними матеріалами та приймають участь у хімічних процесах. Деякі з них (наприклад сажа, яку вводять у поліетилен) блокують вільні зв'язки на кінцівках молекул полімеру і знижують таким чином його реакційну спроможність. Інші наповнювачі, не пропускаючи чи відбиваючи сонячні проме­ні, зменшують вірогідність розвитку ланцюгових процесів. Деякі наповнювачі мо­жуть виконувати функції антиокиснювачів.

При введенні в полімери тих чи інших наповнювачів зазвичай враховують сукупність властивостей, які вони надають пластмасам. Наприклад, в разі вико­ристання різної кількості тонкодисперсних наповнювачів полімерні матеріали набувають більшої твердості та міцності.

З точки зору фізико-хімічних процесів, що обумовлюють такі зміни, роз­глядають взаємодію зв'язуючої речовини з наповнювачем, яка проходить на ме­жі поділу фаз. При цьому необхідна спорідненість між наповнювачем і зв'язу­ючим компонентом для отримання міцної та довговічної пластмаси.

Таким чином, пластмаси, у яких зв'язуюча речовина поєднується з напов­нювачами - порошкоподібними (тальк, кварцовий пісок), волокнистими (азбест, деревне волокно, костриця льону), застосовують у будівництві не тільки з метою підвищення хімічної стійкості, поліпшення механічних та деформативних показ­ників конструкцій, а і для отримання значного економічного ефекту. Таким шляхом були створені різноманітні композиційні матеріали, в тому числі склоплас­тики, яким притаманні високі показники коефіцієнта конструктивної якості.

Поєднання зв'язуючої речовини з наповнювачем у полімербетонах (пластбетонах) дозволяє знизити усадочні деформації органічного полімеру (що особ­ливо важливо для підлог) і підвищити його міцність; в деревностружкових пли­тах - об'єднати у єдине природні й штучні органічні сполуки, утилізуючи відхо­ди деревини; в полімерцементних композиціях - підвищити непроникність і еластичність. При цьому оптимальна міцність композита досягається при введен­ні певної кількості наповнювача, вид якого вибирається з урахуванням сили адгезійного зчеплення між компонентами.

Крім того, волокнисті і частково порошкоподібні наповнювачі здатні запо­бігати розвитку мікротріщин, які «обриваються» на границі поділу фаз.

За допомогою наповнювача можна надати пластмасам і додаткових спеці­альних властивостей, необхідних, наприклад, для комбінованих виробів. Так, полімерні матеріали мають зазвичай відмінний від металів і бетону коефіцієнт термічного розширення. Введення у полімер наповнювача неорганічного поход­ження, наприклад, кварцу, вапняку, цементу, графітового порошку, сприяє зближенню коефіцієнтів термічного розширення полімеру і неорганічної під­кладки.

Для будівельних пластмас, які так само, як деякі інші органічні сполуки, експлуатують в умовах прямого впливу на них сонячних променів, особливе зна­чення набувають питання стабільності в часі. У подібних випадках введення одних тільки наповнювачів може бути недостатнім і тоді, крім вибору найбільш стійких, до таких полімерів (полістиролу, поліметилметакрилату) треба ще засто­совувати інгібітори - речовини, здатні різко гальмувати ланцюгові процеси.

До ефективних інгібіторів відносять деревносмоляні антиокиснювачі, збага­чені фенолами, а також похідні бензофенолу, деякі аміни та стеарати свинцю, кальцію, барію.

Підвищення еластичності полімерів можна досягти шляхом внутрішньої чи зовнішньої пластифікації за рахунок використання «прищеплених» полімерів, вибору відповідних бокових ланцюгів і найбільш придатних мономерів, а також введенням нелетких висококиплячих органічних рідин, які викликають набухан­ня полімеру.

Як пластифікатори застосовують фосфати, диметилфталат, бутилстеарат і деякі інші речовини.

Для підвищення негорючості будівельних пластмас застосовують галоїдопохідні (полівінілхлорид, хлорований парафін), кремнієорганічні сполуки (силіко­ни), а також антипірени (фосфорнокислий амоній).

Іноді одна й та сама речовина у пластмасі може виконувати одночасно кілька функцій. Так, фосфати використовують одночасно як антипірени і пластифі­катори. Наповнювачі можуть виконувати функції антиокиснювача, пігменту, а також компонента, який підвищує непроникність матеріалу.

При виготовленні та застосуванні в будівництві пластмасових матеріалів, виробів та конструкцій потрібно брати до уваги те, що на стадії виготовлення та застосування деякі з них можуть мати негативний вплив на навколишнє середо­вище. Характер впливу синтетичних полімерів і пластмас на організм людини визначається їхньою хімічною будовою і фізико-хімічними властивостями. Різноманітні пластмаси і їхні низькомолекулярні леткі домішки, впливаючи на орга­нізм, можуть викликати будь-які біологічні реакції, в тому числі сенсибілізуючо­го, мутагенного, канцерогенного та фіброгенного характеру.

Для існуючого асортименту пластмас, з урахуванням способів їх одержання і переробки, слід виділити окремі етапи виробництва (синтез полімерів, форму­вання виробів та їх обробка), які потребують екологічного контролю.

Наприклад, на етапі синтезу полімерів основними причинами забруднення виробничого середовища шкідливими речовинами є періодичність процесів, від­сутність комплексної механізації, дистанційного контролю і управління процеса­ми, використання недосконалого обладнання, наявність ручних виробничих опе­рацій, ручного відбору проб з необхідністю відкривання люків апаратів.

При цьому працівники можуть зазнавати комплексної (інгаляційна та через шкіру) дії незаполімеризованих вихідних продуктів синтезу смол (мономерів), по­бічних продуктів реакції поліконденсації (аміаку, хлористого водню), додаткових речовин (пластифікаторів, розчинників, каталізаторів тощо), які не вступають у міцний хімічних зв'язок з полімером, продуктів деполімеризації, смол (при руч­них операціях).

Процеси формування виробів (екструзія, пресування, лиття під тиском то­що), при яких полімери піддають термічній обробці, характеризуються впливом на працівників складної суміші продуктів термоокиснювальної деструкції. Поряд з такими продуктами при виготовленні виробів з пластмас у повітря виробничих приміщень можуть надходити і хімічні речовини, характерні для попереднього етапу технології.

Під час обробки виробів з пластмас (різання, шліфування, полірування) по­вітря виробничих приміщень забруднюється пилом та високодисперсними аеро­золями.

Проектування і реалізація технологій виготовлення виробів з пластмас по­винні передбачати необхідні правила охорони праці, техніки безпеки та заходи щодо захисту навколишнього середовища від забруднення.

Екотехнології вторинного використання пластмас

Зростання видобутку природного газу і нафти, а також підвищення попиту на них у сферах промисловості та побутових послуг призвели до різкого збіль­шення виробництва полімерних матеріалів та до збільшення відходів.

Пластмаси поки що відносно мало використовують як вторинну сировину. Це пояснюється різноманітністю типів пластмас, які містять поряд з полімерами велику кількість інших компонентів, що ускладнює сортування й переробку пласт­масових відходів, особливо побутових.

Пластмаси використовують у промисловості для виготовлення різного роду напівфабрикатів, виробів та деталей. Іноді ними замінюють більш дорогі та важ­кі метали. З пластмас виготовляють різні плівкові матеріали для пакування, а та­кож піддони, труби, клеї і т.п. Однак пластмасова упаковка забруднює навколиш­нє середовище, оскільки щоразу після використання іде у відходи. Інші пластма­сові вироби переходять у відходи в процесі зношування їх. Американські спеціалісти умовно встановили для всіх пластмасових виробів три строки служби: короткий, оптимальний і тривалий .

Основні напрями утилізації пластмасових відходів: захоронення на поліго­нах та звалищах; переробка з використанням заводських технологій; спільне спа­лювання відходів пластмас з міським сміттям; піроліз та роздільне спалювання у спеціальних печах; використання відходів пластмас як готового матеріалу для ін­ших технологічних процесів.

Захоронення відходів пластмас на полігонах і звалищах, яке поки найбільш поширене в нашій країні, можна розглядати тільки як тимчасову можливість їх знешкодження, тому що пластмаси піддаються розкладу дуже повільно. При цьому методі знешкодження зі сфери корисного використання виводяться тисячі тон цінної вторинної сировини.

Переробку пластмасових відходів за заводськими технологіями можна роз­глядати як найбільш оптимальний метод їх використання.

Перша стадія включає сортування відходів за зовнішнім виглядом, відокремлення непластмасових компонентів.

Друга стадія - одна з найбільш відповідальних у процесі. В результаті одно- чи двостадійного подрібнення отримують матеріал, розміри якого дос­татні для того, щоб можна було здійснити його подальшу переробку.

На третьому етапі подрібнений матеріал піддають відмиванню від забруд­нень органічного чи неорганічного характеру різними розчинами, миючими засо­бами і водою, а також відділяють його від домішок.

Четверта стадія залежить від обраного способу розподілу відходів за видами пластмас. У випадку, якщо перевагу віддають мокрому способу, спочатку прово­дять розподіл відходів, а після нього - сушіння. При реалізації сухих способів спочатку подрібнені відходи сушать, а потім класифікують.

П'ята і шоста стадії полягають у тому, що висушені та подрібнені відходи змішують при необхідності із стабілізаторами, барвниками, наповнювачами та іншими компонентами і гранулюють. Часто на цій самій стадії відходи змішують з товарним продуктом.

Сьома, заключна стадія процесу полягає у переробці грануляту у вироби. Ця стадія практично мало чим відрізняється від процесу переробки товарного про­дукту з точки зору обладнання, що застосовують, але часто потребує специфіч­ного підходу до вибору режимів переробки.

Якщо вдається досягти достатньо високого ступеня очищення і виділення індивідуальних відходів із сумішей, а також якщо відходи попередньо розподіле­ні за видами пластмас, їх переробка дуже схожа на переробку первинних матері­алів. Одним із суттєвих моментів при цьому є спроможність полімерів зберігати чи змінювати властивості у процесі багаторазової переробки, оскільки від цього багато в чому залежить доцільність самого процесу. Вивчення впливу кратності переробки більшості полімерів на їхні фізико-механічні властивості показало, що зміна останніх пов'язана, як правило, із зниженням молекулярної маси пластмас, розгалуженістю їхньої структури і рядом інших показників.

Зазвичай вміст відходів у сумішах з товарним продуктом не повинен пере­вищувати 20%, тому що у протилежному випадку значно погіршується блиск по­верхні, з'являється шорсткість.

Особливістю повторної переробки полівінілхлориду є необхідність його до­даткової стабілізації. Відходи м'якого полівінілхлориду використовують для отри­мання плівкових виробів. Для цього 20% відходів подрібнюють на змішувальних вальцях, змішують з товарним продуктом, стабілізаторами, барвниками та інши­ми добавками, після чого пропускають крізь систему вальців, що підігрівають ма­теріал та надають йому потрібної текстури.

Достатня стабільність якості матеріалів з відходів дозволяє систематично використовувати їх для отримання певних пластмасових виробів. Так, з відходів поліетилену високого тиску виготовляють труби, прокладки, плівки, ущільнюючі профілі. Відходи поліетилену низького тиску, який отримують методом лиття, пе­рероблюють у елементи будівельних конструкцій (опалубки), а поліпропіленові відходи - у сантехнічні деталі, ручки для столярних виробів.

Утилізація полімерних відходів можлива також без попереднього їхнього розподілу. Це робить процес утилізації більш дешевим, однак фізико-механічні властивості виробів, отриманих таким чином, значно нижчі.

Широкого розповсюдження набув метод багатокомпонентного лиття, який передбачає використання відходів для отримання багатошарових полімерних ма­теріалів. Зовнішній шар - це, як правило, товарні пластмаси високої якості, ста­білізовані, певного кольору, що мають високі естетичні властивості. До внутріш­нього шару не пред'являють високих вимог ні за фізико-механічними показни­кам, ні за зовнішнім виглядом. Матеріал може бути не стабілізованим і не фар­бованим. До складу такого шару часто включають такі дешеві наповнювачі, як тальк, сульфат барію, скляні і керамічні кульки, спінюючий агент. Такий складвнутрішнього шару дозволяє значно знизити вартість виробу і утилізувати відходи.

Велика кількість пластмас у вигляді відходів може потрапляти у побутові відходи, але спільне спалювання таких відходів на сміттєспалювальних заводах не допускається з метою запобігання забруднення повітряного басейну.

Останнім часом при утилізації та обробці відходів пластмас все більшого застосування знаходять термічні методи. їх використання є доцільним, коли від­ходи не знаходять практичного застосування і не можуть бути утилізовані шля­хом переробки у вироби.

В країнах з розвинутою промисловістю все більшого розповсюдження зна­ходять піролітичні методи.

При піролізі пластмас частіше застосовують безпосереднє нагрівання, що забезпечує високий коефіцієнт теплопередачі, збільшує продуктивність установок і знижує капіталовкладення у їхнє будівництво та експлуатацію порівняно зі спо­собами непрямого нагрівання. Для реалізації способів безпосереднього нагріван­ня застосовують обертові печі, вертикальні реактори шахтного типу, системи із псевдозрідженим шаром тощо.

З метою поліпшення умов горіння пластмасових відходів та зниження теплоти спалювання іноді їх попередньо брикетують.

Термічне знешкодження пластмас методом спалювання доцільно використо­вувати тільки у тих випадках, коли є надійні апарати очищення газів після спалю­вання, а також коли не можуть бути застосовані більш раціональні методи регене­рації, що передбачають повторну переробку.

У країнах з розвинутою промисловістю відходи полімерних матеріалів, які дуже повільно розкладаються у звичайних умовах, є джерелом забруднення нав­колишнього середовища. Для скорочення часу утилізації відходів пластмас розроблені спеціальні типи полімерів з регульованим строком експлуатації.

Як правило, це фото- чи біодеструкційні полімери, які під дією світла, теплоти, повітря і мікроорганізмів у грунті розкладаються до низькомолекулярних продуктів та асимілюються у ньому, включаючись таким чином у замкнений біологічний цикл. Особливістю цих полімерів є спроможність зберігати необхідні споживчі властивості впродовж усього періоду експлуатації і лише після цього зазнавати фізико-хімічних та біологічних перетворень, які призводять до деструкції і руйнування.

Наприклад, під дією ультрафіолетового випромінювання у штучних чи природ­них умовах фотодеструкційні полімерні матеріали спочатку розтріскуються, потім розсипаються на куски різних розмірів, а в подальшому перетворюються у порошок.

Інший спосіб створення полімерів, які здатні розкладатися під впливом мікро­організмів, полягає у додаванні до полімерної матриці речовин, які самі легко руйну­ються та засвоюються мікроорганізмами.

Крім того, існує спосіб створення біорозкладальних полімерів введенням до їх­нього складу спеціальних штамів мікроорганізмів, здатних руйнувати полімери за ра­хунок засвоєння їхніх елементів.

Одним із способів утилізації пластмасових відходів є їх використання у вигляді добавок. Наприклад, використання відходів поліолефінів у композиціях з бітумом є одним із ефективних напрямків, який дозволяє модифікувати властивості асфальто­вих дорожніх покриттів, підвищуючи їх міцність, водо- та зносостійкість. Крім того, відходи пластмас застосовують у композиціях з багатьма традиційними будівельними матеріалами для виробництва звукоізоляційних плит та панелей, герметиків, труб, нетканих синтетичних матеріалів тощо.

Контрольні запитання

1. Що таке пластмаси? Назвіть основні компоненти пластмас.

2. Надайте загальну характеристику полімерних речовин.

3. Перелічіть основні позитивні й негативні властивості платмас.

4. Яка роль наповнювачів у пластмасах?

5. Які основні методи одержання виробів із пластмас?

6. Перелічіть основні галузі застосування пластмас. Обґрунтуйте свою відповідь.

7. Склопластики. Яка роль компонентів у цьому матеріалі?

8. Які полімерні матеріали для підлог ви знаєте?

9. Полімерні вироби загальнотехнічного призначення, полімерні клеї. Особливості їх використання.

10.Які опоряджувальні полімерні матеріали вам відомі?

11. Які гідроізоляційні, покрівельні, герметизуючи матеріали ви знаєте?