9.3. Основы технологии строительных изделий из пластмасс

Процесс получения изделий из пластических масс состоит из следующих операций: подготовка исходных компонентов, дозирование и приготовление полимерных композиций, формование и стабилизация. Подготовка исходных компонентов включает измельчение материалов (наполнителей), при необходимости сушку, сортировку и другие операции. Полимерные композиции могут быть в виде пресс-порошков, пресс-материалов с волокнистым и листовым наполнителями и т.п. Смешение компонентов производят в смесителях периодического и непрерывного действия. Вид смесителя зависит от вида смешиваемых материалов: сыпучие или пастообразные.

Формование полимерных изделий осуществляют вальцеванием, экструзией, прессованием, литьем под давлением, термоформованием и др. Вальцевание (каландрирование) – формование непрерывной ленты из термопластичной полимерной композиции при пропускании ее через зазоры между вращающимися валками каландра. Каландрированием производят рулонные и плиточные материалы, пленки.

Экструзия – непрерывный процесс продавливания вязкотекучей полимерной композиции через мундштук (формообразующее отверстие) экструдера. Метод экструзии применяют для изготовления линолеума, погонажных изделий, труб, пленок.

Прессование – формование изделий из термореактивных полимеров в обогреваемых гидравлических прессах. Таким образом получают детали санитарно-технического и электротехнического оборудования, фурнитуру. Литье под давлением - формование путем нагрева пластических масс до вязкотекучего состояния с последующим выдавливанием в форму. Этим способом перерабатывают термопласты, из которых изготавливают полистирольные облицовочные плитки, детали для соединения труб и т.п.

Термоформование – переработка в изделия пластмассовых заготовок, нагретых до определенной температуры. Так получают тонкостенные санитарно-технические изделия – ванны, раковины и др. Сваркой соединяют большинство термопластов. Склеивание применяют для соединения термопластичных и термореактивных полимеров. Используют клеи холодного и горячего отверждения.

Способом вспенивания получают пластмассы с пористой структурой: пористые звукотеплоизоляционные и упругие герметизирующие пластмассы. Пористая структура может быть получена при термическом разложении газообразователей (порофоров), введенных в состав полимерной композиции или при расширении газов, растворенных в полимерах, после снятия давления или при повышении температуры.

9.4. Свойства строительных пластмасс

Свойства пластмасс изменяются в широком диапазоне в зависимости от их состава, строения полимеров, типа наполнителя, условий изготовления и других факторов.

К положительным свойствам пластмасс относится малая средняя плотность: от от 15-50 кг/м³ у ячеистых пластмасс до 1800-2200 кг/м³. Пористость изменяется в широких пределах: полимерные пленки, линолеум, стеклопластики практически не имеют пор, а пористость пенопластов - 95-98%.

Прочность может быть значительной и достигать у стеклопластиков 300-350 МПа при сжатии; причем прочность при растяжении и изгибе может быть еще более высокой (R_изг у стеклопластиков доходит до 550 МПа). Наряду с малой средней плотностью это обеспечивает пластмассам очень высокую удельную прочность (коэффициент конструктивного качества).

Теплопроводность пластмасс низкая - 0,23-0,7 Вт/(м.⁰С) (до 0,028-0,034 для газонаполненных пластмасс). Высокая водонепроницаемость - плотные полимерные материалы непроницаемые для воды, что позволяет их применять для гидроизоляции зданий и сооружений, в устройстве кровель и трубопроводов.

Химическая стойкость большинства пластмасс высокая, однако многие пластмассы растворяются или набухают в органических растворителях. Светопроницаемость ряда пластмасс позволяет применять их для устройства теплиц, оранжерей. Хорошие электроизоляционные свойства пластмасс позволяют применять их для устройства изоляции электропроводок, изготовления электроарматуры и т.д.

Пластмассы водостойки, гигиеничны, декоративны, имеют малую истираемость. Они способны окрашиваться в различные цвета и очень технологичны. Кроме того, для производства пластмасс у нас в стране имеется обширная сырьевая база.

К отрицательным свойствам пластмасс относится низкая теплостойкость – некоторые пластмассы начинают размягчаться уже при 60-80⁰С; предельная температура применения большинства пластмасс 100-150⁰С. Термореактивные полимеры более теплостойки, чем термопластичные; наиболее теплостойки кремнийорганические полимеры, выдерживающие нагревание до 400⁰С. Температурный коэффициент линейного расширения пластмасс относительно велик – во много раз больше, чем у металлов, бетона, стекла.

При длительном нагружении пластмассы склонны к необратимой деформации – ползучести, которая резко возрастает с повышением температуры. Поверхностная твердость пластмасс достаточно низкая.

Старение - изменение структуры и свойств полимерного компонента пластмасс, выражающиеся в потускнении цвета, хрупком разрушении (растрескивании) и деструкции.

Возможность выделения из пластмасс токсичных веществ в период эксплуатации. К токсичным веществам, которые могут выделяться из пластмасс, например в результате незавершенности химических процессов при получении полимеров, относятся ацетон, бензол, фенол, фурфурол, хлор, винилацетат и др. Полная безвредность может быть обеспечена при соблюдении технологических режимов и тщательном подборе компонентов пластмасс.

Горючесть большинства пластмасс обусловлена горючестью полимеров. Для понижения горючести вводятся добавки - антипирены. При горении выделяются высокотоксичные вещества. Несгораемые пластмассы – фторопласты, материалы из перхлорвинила.