2.16 Органическое стекло и винипласт

Органическое стекло и винипласт — термопластичные материа­лы. Их применяют для изготовления светопрозрачных элементов конструкций в виде небольших куполов или волнистых листов.

Органическое стекло — прозрачный или окрашенный листовой материал, состоящий целиком из полимера — полиметилметакрилата — без введения в него каких-либо наполнителей.

Листовое органическое стекло изготовляют в формах, стенки которых выполнены из полированных листов силикатного стекла. Длину и ширину листа органического стекла получают равными размерам формы, а толщи­ну—равной просвету между листами силикатного стекла.

Специфическими достоин­ствами органического стекла являются: высокая прочность; высокое светопропускание, в том числе проницаемость для ультрафиолетовых лучей; вы­сокая ударная прочность; мед­ленное старение.

К недостаткам оргстекла относятся: невысокая тепло­стойкость, связанная с термо­пластичной сущностью поли­мера; невысокая поверхност­ная твердость (легкая повреж­даемость поверхности листов). В строительстве в основном приме­няют техническое органическое стекло в листах размером до 15001700 мм, толщиной от 0,8 до 40 мм.

При температуре 20° С прочность органического стекла при рас­тяжении составляет 55 МПа и при сжатии — 80 МПа, а свето­пропускание достигает 0,92. Изменение прочности оргстекла в зависимости от температуры показано на рис. 2.18.

Винипласт может быть светопроницаемым и при этом окрашен­ным в слабые цветные тона (листовой неармированный матери­ал). Волнистые листы из винипласта имеют толщину 1—2 мм, ширину до 1200 мм. По основным механическим свойствам вини­пласт близок к органическому стеклу. Особенностями винипласта, выгодно отличающими его от дру­гих светопрозрачных пластмасс, являются самозатухаемость, вы­сокая химическая стойкость, меньшая стоимость.

Рис. 2.18. Зависимость прочности RВр органического стекла от температуры t: — —при сжатии; ________при растяжении.

Вместе с тем этому материалу присущи и некоторые недостат­ки: меньшее светопропускание и желтоватый оттенок материала, что вынуждает вводить в винипласт красители; более интенсивное старение; невысокая теплостойкость и хрупкость при отрицатель­ных температурах.

Последний недостаток преодолевается путем введения пластификаторов, хотя при этом несколько снижаются механические свойства винипласта.

2.17 Воздухонепроницаемые ткани.

Воздухонепроницаемые ткани предназначены для изготовления пневматических строительных конструкций. Эти ткани состоят из текстиля и эластичных покрытий.

Технический текстиль является прочной основой воз­духонепроницаемых тканей. Он изготовляется из высокопрочных синтетических волокон. Полиамидные волокна типа «капрон» при­меняются наиболее широко. Они имеют высокую прочность при значительной растяжимости и малой стойкости против старения. Полиэфирные волокна типа «лавсан» менее растяжимы и более стойки против старения, и их применение непрерывно растёт. Синтетические волокна не подвержены загниванию, но являются сгораемыми. Текстиль имеет полотняное переплетение. Более прочные нити располагаются вдоль рулона (основа), а менее проч­ные — поперек него (уток).

Покрытия обеспечивают необходимую воздухонепроницае­мость тканей, служат для плотной связи нитей и слоев текстиля между собой и защищают их от активного атмосферного старе­ния. В качестве покрытий применяют главным образом резину на основе синтетических каучуков, а также эластичный пластифици­рованный поливинилхлорид.

Воздухонепроницаемые ткани изготовляются заводами резино­технических изделий в виде полотнищ шириной до 1 м, длиной до 20 м, толщиной от 1 до 2 мм и массой от 0,5 до 1,5 кг/м², свер­нутых в рулоны. По числу слоев текстиля их изготовляют. одно­слойными и многослойными с числом слоёв до трёх. Многослойные ткани бывают параллельно дублированными, в которых нити слоёв располагаются параллельно, и диагонально дублиро­ванными, когда они располагаются под углом 45° друг к другу. Наша промышленность выпускает следующие воздухонепро­ницаемые ткани; пригодные для изготовления пневматических конструкций: однослойная ткань У-93 и двухслойная ткань У-92, параллельно дублированная для воздухоопорных кон­струкций; двухслойная ткань № 109Ф и трехслойная № 110Ф, па­раллельно дублированная для изготовления более напряженных пневмокаркасных конструкций.

Резина из натурального каучука толщиной 1 мм применяется для изготовления камер пневмокаркасных конструкций. Для из­готовления небольших воздухоопорных конструкций со сроками службы, измеряемыми месяцами, применяются малопрочные и не стойкие к свету синтетические плёнки.

Свойства воздухонепроницаемых тканей зависят от свойств со­ставляющих их текстилей и покрытий.

Прочность воздухонепроницаемых тканей зависит не от их толщины, а только от прочности нитей текстиля, направленных вдоль действующего растягивающего усилия. Вдоль основы она значительно выше, чем вдоль утка, что соответствует их относи­тельной прочности. Прочность параллельно дублированных тканей близка к суммарной прочности составляющих их слоев. Диагональ­ные слои диагонально дублированных тканей повышают их проч­ность не более чем на 10%, но существенно повышают их сопро­тивление сдвигам в их плоскости и разрывам. Максимальная проч­ность многослойных воздухонепроницаемых тканей на растяже­ние достигает 200 кг/см.

Деформативность воздухонепроницаемых тканей весьма значительна. При испытании на растяжение ткани показывают сначала повышенные деформации, что объясняется начальным распрямлением напрягаемых волокон, затем рост деформаций приближается к линейной зависимости от усилий и в заключение при разрушающей нагрузке происходит хрупкий разрыв образца. Предельная растяжимость тканей на основе синтетических волокон достигает при одноосном растяжении 30%. Длительный модуль упругости однослойных тканей составляет около 90 кг/см по ос­нове и около 45 кг/см по утку (соответственно 90 и 45 кН/м).

Старение воздухонепроницаемых тканей происходит в ре­зультате длительного воздействия на них в период эксплуатации кислорода и озона воздуха, солнечного света, переменной влажно­сти и температуры. Покрытия ткани при этом снижают свою эла­стичность и воздухонепроницаемость, а нити текстиля уменьшают свою прочность.

Морозостойкость тканей является достаточной, и они сохраняют свои свойства при температуре до 50° С. Теплостой­кость их тоже достаточно высока, и они могут эксплуатироваться при температуре до 100° С. К недостаткам тканей относятся их сгораемость и лёгкая повреждаемость.