4. Стабилизаторы, отвердители, инициаторы.

Стабилизаторы - способствуют сохранению структуры и свойств во времени, предотвращая их старение от воздействия солнечного света, кислорода, нагрева и т. д. По своему действию делят на светостабилизаторы (производные фенолов, газовая сажа, оксид цинка) и термостабилизаторы (соли щелочных металлов ,стеарат кальция), соединения свинца (стеарат свинца)). Светостабилизаторы обладают способностью поглощать УФ свет преобразовывать тепловую энергию, что препятствует протеканию цепных реакций под воздействием УФ, приводящих к повышению хрупкости. Термостабилизаторы препятствуют термоокислительной деструкции, происходящей под воздействием температуры.

Отвердители - вещества, с помощью которых осуществляется сшивка линейных молекул олигомеров в сетчатые полимерные молекулы. (эфиры изоциановой кислоты)

Инициаторы - ускоряют процесс отверждения

Красители-органические (нигрозин, хризоидин) и минеральные (охра, сурик, белила)

Порообразователи-обеспечивают создание в материале пор (изопентан)

3.ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Особенности технологических процессов изготовления поли­мерных материалов зависят от их состава и назначения.

В основном производство складывается из подготовки (включает сушку, помол, перемешивание), в некоторых случаях – подготовку полуфабрикатов (пресс-порошков, таблеток, дозировки и приготовления полимерных композиций, которые затем перерабатываются в изделия и обеспечивается ста­билизация их физико-механических свойств, размеров и формы.

Основными приемами переработки пластмасс являются: вальцевание, каландрирование, экструзия, прессование, литье, промазывание, про­питка, полив, напыление, сварка, склеивание и др.

Смешение композиций - это процесс повышения однородности распределения всех ингредиентов по объему полимера иногда с до­полнительным диспергированием частиц. Смешение может быть пе­риодическим и непрерывным. Конструкция и характер работы смеси­телей зависят от вида смешиваемых материалов (сыпучие или пасто­образные).

Вальцевание - операция, при которой пластмасса формуется в за­зоре между вращающимися валками. Перерабатываемая масса 2 несколько раз пропускается через зазор между валками 1 и 3 (рис.а), рав­номерно перемешивается (рис б), затем переводится на один валок (рис в) и срезается ножом 4(рис г). На вальцах непре­рывного действия масса не только пропускается через зазор, но движется вдоль него, а в конце про­цесса срезается ножом в виде узкой непрерывной ленты.

Вальцы позволяют перетирать и дробить компоненты пла­стмасс. Это обеспечивается тем, что при движении в зазоре материа­лы сжимаются, раздавливаются и истираются, поскольку валки могут вращаться с различной окружной скоростью. Таким образом, вальцевание позволяет доброкачественно смешивать компоненты пластмасс с целью получения однородной массы. При этом полимер, как правило, переводится в вязкотекучее состояние благодаря повышению температуры при истирании. (темп. вальц.=130-150)

При многократном пропуска­нии массы через вальцы происходит пластикация, т.е. совмещение полимера с пластификатором путем ускоренного взаимного проник­новения.

По характеру работы вальцы бывают периодического и непрерывного действия, а по способу регулирования температуры -обогреваемые (паром или электричеством) и охлаждаемые (водой).

В зависимости от расположения в технологической цепи, валки используют для гомогенизации смеси (перед каландрированием), для охлаждения материала, для отделки поверхности материала (тиснение).

Каландрирование (для термопластич. полимеров) - процесс образования бесконечной ленты за­данной толщины и ширины из размягченной полимерной смеси, од­нократно пропускаемой через зазор между валками. По числу валков каландры подразделяются на двух-, трех-, четырех- и пятивалко­вые. Валки могут распола­гаться вертикально в линию, горизонтально в линию, Г-образно (рис.а), L-образно и Z-образно (рис. б).

Конструкции каландров различаются в основном в зависимости от вида перерабатываемой массы - резиновых смесей или термопластов. Валки каландров изготовляют из высококачественного кокильного чугуна. Рабочую поверхность валка шлифуют и полируют до зер­кального блеска. Валки для улучшения формования обогреваются паром через внутреннюю цен­тральную полость и периферийные каналы.

При каландрировании масса проходит через зазоры нагретых валков. При этом возникает так называемый каландровый эффект, оцениваемый разницей в прочности материала в направлении каландрирования и перпендикулярной к нему. Для устранения каландрового эффекта материалы подвергают термообработке (отжигу), пропуская их через обогреваемые печи, барабаны и т.д.

Этим способом изготавливают пленки ПВХ (безосновные, самоклеющиеся (с последующим промазыванием)), изделия для полов (линолеумы (однослойные (рис. 1 ), многослойные), синтетические ковровые материалы (на основе пленок из ПВХ - ворсолин (верх из синтетич. волокон), плитки ПВХ, полученные вырубанием из готового полотна.

Как правило, каландрирование выполняется в комплексе с вальце­ванием в одной технологической линии.

В случае производства многослойных материалов, отдельные слои, полученные каландрированием, дублируют на специальных каландрах или многовалковых приспособлениях (кашировальных машинах). (рис. 2,3 )

Рис. 1 Схема производства однослойного линолеума методом каландрирования: бункера: 1 - ПВХ; 2 - пластификаторов; 3 - стабилизаторов;4 - пигментов; 5 - наполнителей с дозирующими весами; 6 - смесители жидких компонентов; 7 - то же, сухих компонентов; 8 - смеситель-активатор; 9 - смесительные вальцы; 10 - конвейер; 11 - стрейнер; 12 - каландр;13 - камера нагрева; 14 - охладительная камера; 15 - устройство продольной и поперечной резки; 16- намоточное устройство.

Рис. 2 Схема дублирования: а) на дублирующем каландре (1- размоточное устройство, 2- отклоняющие ролики, 3- обогреваемые барабаны,4- металлический валок,5- гуммированный валок,6- охлаждающее устройство,7- намоточное устройство); б - на дублирующе - текстильном каландре (1-размоточное устройство, 2 - обогреваемый барабан, 3 - нагревательное устройство, 4 - обрезиненный вал, 5 - тиснильный валок, 6- охлаждающее устройство, 7- намоточное устройство); в - в калибрующем зазоре каландра (1 - размоточное устройство, 2 - трехвалковый каландр, 3 - охлаждающее устройство, 4 - намоточное устройство); г - на валке каландра (1 - размоточное устройство, 2 - Г-образный каландр,3 - обрезиненный прижимной ролик, 4 - охлаждающее устройство, 5 - намоточное устройство)

Рис. 3 Схема работы кашировальной машины: 1- размоточное устройство, 2- накопитель,3- отсасывающее устройство, 4- узел нанесения клея, 5, 6- размотчики, 7 - кашировальный узел,8- гуммированные ролики, 9 - кашировальный узел, 10 - каландровый узел, 11- роликовый конвейер, 12- охлаждающее устройство, 13- устройство для обрезки кромок, 14- намоточное устройство.

Экструзией (для термопластичных полимеров) называется операция, при которой изделиям из пла­стмасс придают определенный профиль путем продавливания нагре­той массы через мундштук (формообразующее отверстие). Методом экструзии получают профильные (погонажные) строительные изде­лия, трубы (рис.5 ), листы, пленки, линолеум, и многие другие Размеры поперечного сечения изделий, изготовляемых методом экс­трузии, лежат в большом интервале: диаметр труб 5-250 мм, ширина листов и пленок 0,3-1,5 м, толщина 0,1-4 мм. Экструзионными машинами пользуются также для смешения композиций и гранули­рования пластмасс. Применяются экструзионные машины двух ти­пов: шнековые с одним или несколькими шнеками и шприц-машины. Наибольшее распространение нашли шнековые, или червячные, экструдеры (рис 4 ). Рабочим органом машины является винт (чер­вяк), который осуществляет перемешивание массы и продвижение ее через профилирующую головку (дорн). В машину масса подается в виде гранул, бисера или порошка. Размягчение материала происходит за счет тепла, поступающего от обогревателей, которые устанавли­ваются в нескольких зонах (рис. 4 ).

Рис. 4 Схема работы экструзионной машины: 1 - загрузочный бункер; 2 - шнек; 3 - головка; 4 - калибрующая насадка; 5 - тянущее устройство; 6 - дорн; 7 - фильтр.

Рис 5 . Производство труб методом экструзии: 1 - литьевая машина, 2 - калибровочная машина, 3 - охлаждающая ванна, 4 - вытяжное устройство,5 - пила, 6 - площадка для укладывания

Прессованием называют способ формования изделий в обогре­ваемых гидравлических прессах. Различают формование в пресс-формах (рис.6) - при изготовлении изделий из пресс- порошков и плоское прессование в многоэтажных прессах - при изготовлении листовых материалов, плит и панелей. Прессование применяется преимущественно при переработке термореактивных полимерных композиций (фенопласты, аминопласты и др.).

Рис 6. Схема штампования (пресс-формования): а) загрузка пресс-материала; б) смыкание формы и прессование; в) выталкивание изделия; 1 - пресс-материал; 2 - обогреваемая матрица пресс- формы; 3- обогреваемый пуансон; 4 - ползун пресса; 5 - электрообогреватель; 6 - изделие; 7 - выталкиватель.

Для прессования строительных листовых материалов и панелей применяют многоэтажные гидравлические прессы усилием от 10 до 50 т, обогреваемые подогретой водой или паром. Прессование на многоэтажных прессах складывается из следующих операций: подготовка пакетов (пропитка (под давлением) сушка (т=80-90 для удаления воды и растворителей), обрезка, сборка), за­грузка пресса, смыкание плит, тепловая обработка под давлением (т=135-140, р=15-16МПа), снятие давления, разгрузка. Методом плоского прессования формуют древесно-стружечные плиты, бумажные слоистые пластики, текстолиты, древесно-слоистые пластики (на основе древесного шпона), трехслойные клееные панели. В пресс-формах изготовляют детали санитарно-технического и элек­тротехнического оборудования, детали для отделки встроенного обо­рудования, оконные и дверные приборы, детали строительных машин и механизмов, плитки для полов алкидные или ПВХ (изготавливают из нескольких слоев пленок, полученных каландрированием, т=100-150, обладают высокой износостойкостью), отделочные панели из ПВХ (рельефные).

Промазыванием называется операция, при которой пластическая масса в виде раствора, дисперсии или расплава наносится на основа­ние - бумагу, ткань, войлок, разравнивается, декоративно обрабаты­вается и закрепляется. Сущность заключается в следующем: отдозированные компоненты подвергаются смешиванию в смесительных установках, а затем приготовленная полимерная масса поступает в бункер промазочной машины, и с помощью питателя наносится на тканевую основу, которая движется непрерывной лентой из рулона. Лента с полимерной массой сглаживается и калибруется по высоте с помощью калибрующих ножей и подается в тепловую камеру для размягчения полимерного слоя и лучшего сцепления его с основанием (т=260, время 7-13 мин.) (изоплен - верх ПВХ, низ-бумага, промазной ПВХ линолеум (рис 7 ).

Рис 7 . Схема производства промазного ПВХ линолеума на тканевой подоснове:

1 - смеситель для приготовления линолеумной пасты; 2 - дозатор; 3 - смеситель для предварительного перемешивания основных составляющих линолеумной пасты; 4 - краскотерка; 5 - подоснова; 6 - электроплита для подогрева подосновы; 7 - грунтовальный станок с паклями; 8 - терможелировочная камера; 9 - каландр; 10 - барабанный охладитель; 11 - станок для обрезки кромки и раскроя; 12 - рулон готового линолеума.

Пропитка состоит в окунания основы (ткани, бумаги, волокон) в пропиточный раствор с последующей сушкой. Эта операция осуще­ствляется в пропиточных машинах вертикального и горизонтального типа. Методом пропитки получают, декоративные пленки (мочевиномеламиновые), а также полотнища на основе стеклянных, асбестовых и хлопчатобумажных тканей, из которых в дальнейшем получают текстолиты.

Литье. Различаются два вида литья: простое в формы и под дав­лением. При простом литье жидкая композиция или расплав залива­ются в формы (подогреваемые) и отвердевают в результате реакций полимеризации, поликонденсации. Примером служат получение органического стекла и декоративных изделий из полиметилметакрилата. Охлаждением расплава при простом литье получают некоторые простейшие изде­лия из полиамидов

Литье под давлением применяется при изготовлении изделий из термопластов. Полимер нагревается до вязкотекучего состояния в нагревательном цилиндре литьевой машины (рис. 8 ) и плунжером впрыскивается в разъемную форму, охлаждаемую водой.

Давление, под которым впрыскивается расплав, может достигать 20 МПа. Таким способом изготовляют изделия из полистирола (плитки для стен), ПВХ, полиэтиленовые трубы (центробежное литье). Литье под давлением от­личается быстротой цикла, при этом виде переработки операции ав­томатизированы.

Рис 8 . Схема работы машины для литья под давлением:

а) плавление и пластификация массы; 1-поршень;2- загрузочный бункер;3- обогреватели цилиндра; 4- цилиндр; 5-разъемная форма; б) впрыскивание массы в форму и выдержка; в) размыкание формы

Формованием называют переработку листовых, пленочных, трубчатых пластмассовых заготовок с целью придания им более сложной формы и получения готовых изделии. Формование произ­водят в основном при нагревании. К главным методам формования из листов относят штампование, пневмоформование и вакуум-формование.

При штамповании из листов вырезают заготовки, нагревают их, помещают в пресс-форму между матрицей и пуансоном и сжимают под давлением до 1 МПа. Таким путем изготовляют детали канализа­ционных систем из винипласта, световые колпаки из оргстекла для покрытий промышленных зданий, профильные детали из текстолитов для строительных конструкций.

При пневмоформовании лист закрепляют по контуру матрицы и нагревают до слабого провисания. Затем нагретым воздухом, сжатым до 7-8 МПа, прижимают лист к поверхности матрицы. Разновидно­стью этого способа является свободное выдувание. Таким способом получают световые колпаки, емкости, кольца из полиакрилатов, де­тали вентиляционных систем и химически стойкой аппаратуры из поливинилхлорида.

При вакуум-формовании лист закрепляют по контуру полой фор­мы, нагревают и создают разрежение в полости. Под влиянием атмо­сферного давления лист прижимается к поверхности формы. Таким путем изготовляют детали санитарно-технического оборудования из ударопрочного полистирола, полиакрилатов, виниловых полимеров.

Напыление - способ нанесения на поверхность порошкообразных полимеров, которые, расплавляясь, прилипают к ней, а при охлажде­нии образуют прочную пленку покрытия. Различают газопламенное, вихревое и псевдосжиженное напыление. При газопламенном напы­лении порошок полимера (полиэтилен, полиамид, поливинилбутироль), проходя через пламя, расплавляется и, падая на поверхность каплями, прилипает, образуя слой нужной толщины.

Сварка и склеивание служат для соединения заготовок из пласт­масс для получения изделий заданной формы. Сварку применяют для соединения термопластических пластмасс - полиэтилена, поливинил­хлорида, полиизобутилена и др. По способу нагревания соединяемых концов различают сварку воздушную (нагретым воздухом), высоко­частотную, ультразвуковую, радиационную, контактную (рис. ).

Рис.9. Сваривание пластмасс:

а - контактное ; б - с радиационным прогревом; в - горячим воздухом; г - с высокочастотным нагревом; д - фрикционное; в - ультразвуком.

Склеивание применяют для соединения как термопластичных, так и термореактивных пластмасс. В простейшем случае клеем для тер­мопластичных пластмасс может служить органический растворитель, вызывающий набухание стыкуемых концов деталей и их слипание при сжатии. Чаще же используют специальные клеи. В зависимости от условий производства и требуемой скорости соединения приме­няют клеи холодного и горячего отверждения.

Вспенивание - метод изготовления пористых звукотеплоизоляционных и упругих герметизирующих пластмасс. Пористая структура пластмасс получается в результате вспенивания жидких или вязкотекучих композиций под влиянием газов, выделяющихся при реакции между компонентами или при разложении специальных добавок (порофоров) от нагревания. Вспенивание веществ - стабилизаторов пены путем нагнетания или растворения в полимере газообразных и легко испаряющихся веществ.

Вспенивание может происходить в замкнутом объеме под дав­лением и без давления, а также в открытых формах или на по­верхности конструкции.

КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Основными представителями пластмасс, применяе­мых для возведения несущих, ограждающих и других строительных конструкций, являются древесно-слоистые пластики и стеклопластики, полимерные бетоны. К по­лимерным материалам для ограждающих конструкции можно отнести также древесно-стружечные и древесно-волокнистые плиты, фанеру и фанерные изделия.

Древесно-слоистые пластики (ДСП) — материалы, изготавливаемые в виде листов и плит горячим прессованием пакетов древесного шпона, пропитанного полимером. Технология производства ДСП включает подготовку древесного шпона, пропитку его полимером, сушку и сборку шпона в пакеты, прессование и обрезку. Шпон получают с помощью лущильных станков из распаренных кряжей березы, ольхи и бука. Толщина листов шпона в зависимости от настройки лущильного станка может колебаться от 0,5 до 2,5 мм. Ленту шпона разрезают на листы квадратной или прямоугольной формы, которые сушат в роликовых сушилках до влажности 9—12 %.

Связующим для ДСП служат резольные фенолформальдегидные или фенолокарбамидно-формальдегидные полимеры. Для пропитки используют разбавленные 28— 36%-ные или концентрированные 50—55%-ные раство­ры полимеров. Шпон, уложенный в специальные кассеты или контейнеры, пропитывают в ваннах полимерным ра­створом. Глубокая пропитка достигается под давлением 0,4—0,5 МПа в автоклаве. Пропитанный полимерным раствором шпон сушат в камерных или конвейерных су­шилках при 80—90°С для удаления воды и растворите­лей и направляют на сборку в пакеты.

Применяют несколько схем укладки листов шпона в зависимости от требуемых свойств ДСП: одинаковое расположение волокон в смежных слоях, перпендикулярное, смешанное. Существенная анизотропия свойств материала достигается при одина­ковом расположении волокон в смежных слоях, и нао­борот, одинаковые механические свойства в разных на­правлениях обеспечиваются при взаимно перпендику­лярном расположении волокон. Прессуют собранные пакеты на многоэтажных гидрав­лических прессах, обогреваемых паром при давлении 15—16 МПа и температуре 140—150 °С.

Древесно-слоистые пластики по основным физико-механическим свойствам превосходят ис­ходную древесину и используются для изготовления не­сущих конструкций, перегородок, опалубки.

Таблица.1 Основные физико- механические свойства древесно-слоистых пластиков

Свойства	Нормы для ДСП
	При смешанном расположении волокон шпона	При взаимно перпендикулярном расположении волокон шпона
Плотность, кг/м3	1300	1250-1280
Влажность, %, не более	7	8
Водопоглощение за 24 часа, не более	1-3	5-15
Набухание, % объема, не более	22	-
Предел прочности, МПа: -при сжатии вдоль волокон -при растяжении вдоль волокон	155-160 220-260	120-125 110-140
Ударная вязкость вдоль волокон, кДж/м2	70-80	25-30

Древесностружечными плитами называют листовые материа­лы, которые получают горячим прессованием древесных стружек, пропитанных полимером. В процессе горячего прессования струж­ки уплотняются, а полимер из вязкотекучего состояния превра­щается в твердое, склеивая при этом наполнитель в монолит. Древесностружечные плиты изготовляют из древесины хвойных и лиственных пород. В качестве связующего для изготовления плит применяют высококачественную карбамидную смолу. Для при­дания ей повышенной водостойкости в стружку вводят парафино­вую эмульсию, для большей биостойкости — антисептики (напри­мер, пентахлорфенол), а для огнестойкости—антипирены (суль­фат или фосфат аммония и др.).

Изготовляют древесностружечные плиты прерывным или не­прерывным способом. По прерывному способу (рис.10 ) измель­ченная и высушенная стружка смешивается с полимером и направляется на формовочные рамы, где подвергается холодной подпрессовке на одноэтажных прессах при давлении 5—20 кГ/см². Затем отформованные плиты поступают на полки многоэтапного гидравлического пресса, где их прессуют под давлением до 35 кГ/см² при температуре 160—190°. Отпрессованные плиты снимают с полок пресса и на 4—7 сут направляют на склад, где они набирают необходимую прочность. Завершается процесс из­готовления плит обрезкой и шлифовкой. По непрерывному спо­собу формование и горячее прессование массы производят в лен­точном гусеничном прессе или методом выдавливания (экстру­зии). Эта схема производства позволяет создать непрерывность потока, полностью автоматизировать весь процесс и изготавли­вать не только сплошные плиты, но и пустотные. Плиты в процессе производства могут быть облицованы декоративными пленками, пластиком или офанерованы.

Рис. 10. Технологическая схема производства однослойных древесностружечных плит:

1—рубильная машина; 2—вибрационное сито; 3 и 5—бункера; 4 — сушила; 6— смеситель; 7 — настилочная машина; 8 — холодный пресс; 9 — загружатель; 10 — пресс горячего прессования; 11 — разгружатель; 12 — камера для выдержки плит, 13 — станок для обрезки плит

Размер плит 350х175 см при толщине 1...2,5 см (реже изготов­ляют более толстые пустотелые плиты толщиной до 5 см). Для конструкционно-отделочных целей используют пли­ты плотностью 600...800 кг/м³. Прочность таких плит при изгибе 12...25 МПа., плотность теплоизоляционных плит составляет250-500 кг/м3. Древесностружечные плиты легко подаются механической обработке, хорошо гвоздятся. Их применяют для устройства каркасных и щитовых стен, пе­регородок, встроенной мебели, а также для облицовки стен, потолков с целью звуко-, теплоизоляции, и особенно широко в мебельной промыш­ленности.

Древесноволокнистые плиты представляют собой листовые ма­териалы, состоящие из органических волокнистых наполнителей, связанных полимером путем горячего прессования. В качестве сырьевых материалов применяют древесину, камыш, кенаф и другие волокнистые растения. В зависимости от объемного веса древесноволокнистые плиты выпускают трех видов: полутвердые с объемным весом не менее 400 кг/м³, твердые—не менее 850 кг/м³ и сверхтвердые — не менее 950 кг/м³. Полутвердые и твердые плиты применяют для облицовки стен и перегородок, а сверхтвердые — большей частью используют для полов.

Технологическая схема производства твердых древесноволокнистых плит (рис.11) состоит из следующих основных опера­ций. Древесину предварительно режут длиной до 1—1,5 м и нап­равляют в рубильную машину для измельчения в щепу, затем очищают щепу сепаратором от случайных металлических включе­ний и направляют в бункер запаса, а из него в питающий дефибратор для пропаривания и измельчения щепы в волокна. Полу­ченную волокнистую массу разбавляют водой и перекачивают в бассейн для смешивания с раствором феноло-формальдегидного полимера, гидрофобными добавками, антисептиками и антипиренами. Полимера вводят 4—5% от веса сухой массы. Волокнистую массу из бассейна насосом подают на длинносетчатую отливоч­ную машину для отжима излишней воды и формования массы в непрерывную ленту. Далее через рольганг лента идет на обрез­ной станок, где она разрезается на плиты, которые направляют в камеру акклиматизации, где плиты выдерживаются 4—7 ч при температуре 110—120°, а затем увлажняются до 7—8%. Обрезкой кромок заканчивается процесс изготовления неофактуренных плит.

При изготовлении офактуренных плит их покрывают полимер­ными плёнками, текстурной бумагой, древесным шпоном или окрашивают мочевино-формальдегидными или строительными эмалями.

Сверхтвердые плиты выпускают длиной 1,2—3,6 м, шириной 1,2 м и толщиной 3—4 мм, влажностью 6—10%, водопоглощением не более 15%, пределом прочности при изгибе 500 кГ/см², разбуханием 12%. Твердые древесноволокнистые плиты выпус­кают длиной 1,2—3,6 м, шириной 1,6 м, толщиной 3—6 мм, влажностью плит 6—10%, водопоглощением не более 30%, пределом прочности при изгибе 400 кГ/см², разбуханием не более 20 %; полутвердые плиты выпускают длиной 1,2—3,6 м, шириной 1,8 м, толщиной 4—8 мм, влажностью до 10%, водопоглощением не более 40%, пределом прочности при изгибе до 150 кГ/см² и раз­буханием не более 20%.

Рис. 11 . Схема производства древесноволокнистых плит:

1- отходы деревообработки- 2 - дровяное долготье; 3 - отходы лесораз­работок; 4-рубильная машина; 5 -дефибратор; б—краситель; 7- эмульсия; 8-бассейн для древесного волокна; 9-отливочная машина;10 - рольганг; 11 - отжимные вальцы; 12 - разрезка отлитой массы; 13 - пресс гидравлический 20-этажный; 14- раскройплит; 15- готовые плиты

.

Стеклопластики—пластмассы, содержащие в качест­ве упрочняющего наполнителя стекловолокнистые мате­риалы. Высокие значения механической прочности, легкость, низкая теплопроводность и другие ценные свой­ства определили широкое использование стеклопласти­ков в различных строительных конструкциях. Использо­вание легких конструкций, изготовленных на основе стек­лопластиков, позволяет снизить массу здании в 16 раз по сравнению с кирпичными и в 8 раз по сравнению с крупнопанельными железобетонными зданиями. Стекло­пластики легче в 1,5 раза изделий из алюминиевых сплавов, существенно превышая последние по механической прочности. Они в несколько десятков раз более стойки к ударным воздействиям, чем стекло, их прочность на из­гиб и растяжение в 5—10 раз выше стекла, а плотность в 1,5—2 раза меньше.

Светопропускание стеклопластиков может достигать 90 % на толщину 1,5 мм, в том числе до 30 % — в ультра­фиолетовом спектре против 0,5 % для обычного и сили­катного стекла. Стеклопластики обладают теплопровод­ностью в 6—10 раз более низкой, чем такие материалы, как керамика, бетон и железобетон. Для стеклопласти­ков характерна высокая демпфирующая способность, они могут применяться в конструкциях, подвергаемых действию вибраций, они могут выдерживать длительные эксплуатаци­онные нагрузки. Однако некоторые стеклопластики имеют склонность к старению и понижен­ную долговечность при эксплуатации в суровых клима­тических условиях.

Полимерным связующим стеклопластиков обычно яв­ляются полиэфиры, реже фенолоформальдегидные и эпоксидные смолы; наполнителем - тканые и нетканые стекловолокнистые материалы.

Стекловолокно изготовляют из расплавленной стек­ломассы фильерным или штабиковым способами. Диа­метр волокна может колебаться от 0,1 до 300 мкм. По длине волокно делится на штапельное (от 0,05 до 2-Зм) и непрерывное.

В производстве стеклопластиков получили примене­ние ткани и сетки из стекловолокна, а также нетканые материалы в виде жгутов и холстов, обеспечивающие эффективную пропитку связующим. С целью повышения вязкости полимерного связующего, уменьшения усадки, придания отвержденным композициям необходимой же­сткости и твердости, а также соответствующего декора­тивного вида, наряду с волокнистыми материалами, в стеклопластики вводят инертные наполнители: каолин, маршалит, тальк, слюду и др.

В зависимости от вида и расположения стеклянных волокон в материале различают три основные группы стеклопластиков: листовой стеклопластик (плоский и вол­нистый) на основе рубленого стекловолокна; стеклотекстолит—на основе стеклоткани; листовой стеклопластик СВАМ (стекловолокнистый анизотропный материал), на­полнителем в котором является ориентированное стекловолокно в виде стеклошпона - тонких полотнищ одно на­правленных стеклянных нитей, склеенных полимером.

Стеклопластики, изготовляемые на основе стеклянной ткани - (стеклотекстолиты), получают горячим прессованием полотнищ ткани, пропитанной термореактивным полимером, при высоком дав­лении и температуре. Стеклотекстолит идет для наружных слоев трехслойных стеновых панелей (внутренний слой панели из тепло­изоляционного материала). Этот же материал применяют для ус­тройства оболочек и других строительных конструкций.

Стеклотекстолиты получают также прессованием пастообразной массы из полиэфирного полимера, стекловолокна, асбеста и порош­кообразного наполнителя. Из этого материала формуют оконные и дверные блоки, фурнитуру, санитарно-технические изделия.

Стеклопластики с рубленым стеклянным волокном (длина волокна 40-50 мм) получают по конвейерной технологии и изготовляют в виде волнистых или плоских листов на полиэфирном связующем, обладающим светопрозрачностью. Эти изделия применяют для уст­ройства кровель, ограждений балконов, лоджий и перегородок.

На основе ориентиро­ванных волокон получают стекловолокнистый анизо­тропный материал СВАМ. Первоначально из волокон путем склеивания формируют стеклошпон, причем волокна в нем рас­положены параллельно. Стеклошпон просушивают на воздухе и складываю в пакеты, которые прессу­ют на гидравлических прессах при повышенной температуре. Предел прочности листов СВАМ при растя­жении достигает 1000 МПа, плотность мала (1,8-2 г/см3), химически стойки. Их используют преиму­щественно для обшивок трехслойных панелей, в производстве труб и емкостей.

Трубы из пластических масс получили широкое распространение. Ряд неоспоримых преимуществ перед металлическими обеспечивает дальнейшее увеличение производства пластмассовых труб, потребность в которых, растет очень быстро, так как они находят все более широкое применение во всех отраслях промышленности и строительства. По ме­ре увеличения производства пластических масс, применяемых для выра­ботки труб, снижения стоимости пластмасс, а также совершенствования и упрощения технологического процесса производства труб, неуклонно растёт их количество и ассортимент. Пока еще стоимость пластмассо­вых труб весьма высока. Однако уже сейчас можно считать равными за­траты на изготовление пластмассовых и металлических трубопроводов, если относить затраты не к единице массы, а к пропускной способности и протяженности трубопроводов. Экономическая эффективность внедре­ния пластмассовых трубопроводов становится совершенно очевидной, если учесть экономию на транспортирование труб, увеличение срока службы трубопровода, отсутствие расходов на систематическую, слож­ную и дорогую окраску труб для защиты их от коррозии и атмосферных воздействий, а также расходов на ремонт и замену вышедших из строя труб.

Какие же свойства пластмассовых труб дают им преимущество перед металлическими? В первую очередь это стойкость к действию кислот и щелочей, благодаря которой пластмассовые трубопроводы особенно широко применяют на химических предприятиях, вытесняя трубопро­воды из дорогостоящих металлов—серебра, меди, свинца, нержавею­щей стали и др. Пластмассовые подземные трубопроводы более долго­вечны, чем металлические, так как не подвержены электрохимической коррозии. За счет очень гладкой внутренней поверхности пластмассовых труб потеря давления при прохождений по ним жидкости примерно на 10—30% меньше, чем в новых стальных трубах, а это дает большую экономию электроэнергии. Масса этих труб значительно меньше, чем металлических, При достаточной прочности. Благодаря большой эла­стичности пластмассовых труб они не повреждаются при замерзании транспортируемой жидкости, тем более, что теплопроводность пластмасс во много раз меньше теплопроводности металла, что до известной степени предохраняет жидкость от переохлаждения. Высокая влагостой­кость позволяет применять пластмассовые трубы без каких-либо анти­коррозионных покрытий в среде, любой влажности. Возможность про­изводства длинномерных труб ведет к сокращению числа соединений, что значительно упрощает и удешевляет монтаж и снижает его трудо­емкость.

Отрицательное свойство пластмассовых труб — малая теплостой­кость. Так, например, поливинилхлоридные трубы, обладая очень невы­сокой температурой размягчения, не пригодны для транспортирования жидкостей с температурой выше 60° С. Другие виды пластмассовых труб могут выдерживать и более высокую температуру, но все же нельзя монтировать пластмассовое трубопроводы рядом с отопительной систе­мой, горячими трубопроводами и аппаратами, работающими при темпе­ратурах, близких к температуре размягчения пластмассы, из которой изготовлены трубопроводы.

Помимо труб, изготовленных целиком из пластмассы, применяют внутреннюю футеровку металлических труб пластмассой. В этом слу­чае благодаря наличию прочной и жесткой оболочки пластмассовая тру­ба почти полностью освобождается от механических нагрузок, а металл защищен от воздействия транспортируемых по трубам агрессивных ве­ществ. Такие трубы могут хорошо работать при больших давлениях в большом диапазоне температур. Кроме того, они надежно защищены от случайных повреждений.

Наибольшее распространение получили у нас полиэтиленовые, по­ливинилхлоридные и стеклопластиковые трубы. Они имеют свои досто­инства и недостатки, и применяют их в соответствии с требованиями, предъявляемыми к данному трубопроводу.

Для изготовления полиэтиленовых труб применяют полиэтилен высокой и низкой плотности. Получают их методом непрерывного вы­давливания размягчённого полиэтилена (экструзии). Трубы отличаются большой морозостойкостью—не утрачивают гибкости до температуры —80⁰ С, а также высокой пластичностью. Вырабатывают их диаметром 13—150 мм. Они рассчитаны на рабочее давление до 1,2 МПа. Эти тру­бы в 9 раз легче стальных.

Полиэтилен обладает высокими диэлектрическими свойствами, стойкостью к воздействию кислот и щелочей больших концентраций, различных масел и растворителей, незначительным влагопоглощением (до 0,01% после 24 ч) и хорошим сопротивлением прониканию водяных паров. Трубы, соединительные фланцы и другие детали трубопроводов из полиэтилена легко поддаются механической обработке: их можно ре­зать, строгать, точить, сверлить, фрезеровать и сваривать. Склеивать полиэтиленовые трубы между собой и с фасонными частями нельзя, так как к поверхности полиэтилена клей не пристает. Для монтажа полиэти­леновых трубопроводов широко применяют фитинги из легких металлов, не подвергающихся коррозии (различные сплавы алюминия).

Полиэтиленовые трубы хранят в закрытых складских помещениях, которые, учитывая стойкость полиэтилена к отрицательным температу рам, могут не отапливаться в зимний период. Не следует, однако, под­вергать трубы большой нагрузке, особенно при длительном хранении. Трубы из чистого полиэтилена без защитной окраски сажей необходимо предохранять от воздействия солнечного света.

Для изготовления поливинилхлоридных труб применяют терми­чески пластифицированный эмульсионный поливинилхлорид. Стойкость поливинилхлорида против химических воздействий, высокие антикорро­зионные и электроизоляционные свойства делают его особенно ценным в качестве материала для трубопроводов различного назначения.

Степень химической стойкости поливинилхлоридных труб зависит от концентрации агрессивного вещества: как правило, она наибольшая при средней концентрации этих ^веществ. Поливинилхлорид можно счи­тать условно стойким, если максимальное его набухание под воздей­ствием реагента не превышает 1 %.

Трубы из поливинилхлорида, рассчитанные на рабочее давление 0,6 МПа, изготовляют внутренним диаметром (условный проход) 6— 150 мм, толщиной стенок 2-8 мм и длиной 1,5—3 м. Масса 1 м длины таких труб 0,07—5,6 кг.

Поливинилхлоридные трубы могут транспортировать под напором жидкости, нагретые до 40° С, и самотеком—до 50°С. При 60⁰ С поливинилхлорид размягчается. Жидкости, проходящие через эти трубы, испы­тывают меньшее гидравлическое сопротивление, чем в стальных или чу­гунных трубах (за счет гладкости внутренней поверхности трубы), по­этому пропускная способность их примерно на 10% больше, чем новых металлических труб.

Основным сырьем для производства труб является один из распро­страненных синтетических термопластичных полимеров — поливинилхло­рид.

В качестве стабилизаторов, препятствующих деструкции поливинил­хлоридной композиции в процессе ее обработки и повышающих стой­кость труб в эксплуатации, применяют различные соединения свинца. Наиболее широкое применение в качестве стабилизаторов получили стеараты свинца, кадмия, кальция и бария. Стабилизаторы вводят в сырь­евую композицию в количестве до 30%. Для облегчения переработки по­ливинилхлоридной композиции в нее вводят не более 4% мягчителей- стеарина, парафина, стеарата кальция и других. Поливинилхлоридные трубы могут быть окрашены в различные цвета; наибольшее применение в качестве красителей имеют окиси железа (сурик, мумия, охра), дву­окись титана, желтый крон и пигменты- алый, оранжевый молибдено­вый и др.

Производство поливинилхлоридных труб можно разбить на пять этапов: приготовление поливинилхлоридной композиции; грануляция поливинилхлоридной композиции; процесс экструзии труб с предварительной подсушкой гранулированной композиции; калибровка и охлаж­дение труб; резка труб.

Применяют поливинилхлоридные трубы для устройства водопроводных и канализационных сетей, для вентиляционных систем, а также в химическом производстве для транспортирования агрессивных жидко­стей и газов.

Теплопроводность поливинилхлоридных труб примерно в 400 раз меньше, чем стальных. Благодаря этому на наружных стенках труб не образуется конденсата, что создает при эксплуатации лучшие гигиени­ческие условия.

В отличие от полиэтиленовых поливинилхлоридные трубы обладают способностью прочно склеиваться. Это ценное свойство широко исполь­зуют при соединении частей трубопровода между собой и с фасонными изделиями. Прочность склеенных соединений оказывается примерно в 5 раз больше, чем сварных. Склеивают трубы различными клеями, из которых чаще всего применяют 15—20%-ный раствор перхлорвинилового полимера в ацетоне .

Поливинилхлоридные трубопроводы делают также разъемными при помощи фланцев и накидных гаек. Резьбовые соединения этих труб не рекомендуются, так как резьба сильно ослабляет прочность на удар на­резного участка.

Обрабатывать поливинилхлоридные трубы и детали можно на обыч­ных металлообрабатывающих станках, причем следует помнить, что температура обрабатываемого участка не должна превышать 60° С, по­этому соблюдение скорости резания, подачи и режима охлаждения обя­зательно при обработке.

Не допускается применять поливинилхлоридные трубы в средах, содержащих ароматические углеводороды, галопроизводные углеводо­роды жирного и ароматического рядов, кетоны и азотную кислоту кон­центрацией выше 50%.

При монтаже трубопроводов необходимо учитывать весьма значи­тельный температурный коэффициент линейного расширения поливи­нилхлоридных труб (в 7 раз больший, чем стальных труб) и создавать конструкцию трубопровода, компенсирующую изменения линейных раз­меров при колебаниях температуры (изгибы). Радиусы изгиба труб должны превышать диаметр трубы в 4—5 раз. Трубопроводы не следу­ет нагружать дополнительными усилиями, возникающими при исполь­зовании водоразборной и запорной арматурой, которая поэтому должна иметь самостоятельное крепление к стенам или щиткам Качество мон­тажных работ играет очень большую роли в надежности и продолжи­тельности эксплуатации трубопровода. Учитывая текучесть поливинилхлорида (как и некоторых других полимеров), во избежание провисания труб опоры трубопроводов необходимо располагать достаточно часто (на расстоянии 80—215 см) в зависимости от диаметра труб. В ка­честве опор применяют хомутовое крепление с изоляцией поверхности трубы эластичной резиновой прокладкой.

Стеклопластиковые трубы изготовляют из СВАМ.

При­меняемое стеклянное во­локно по сравнению с ор­ганическими волокнами имеет ряд технических преимуществ: большую прочность на разрыв, вы­сокий модуль упругости химическую устойчивость, малую гигроскопичность, незагниваемость и огне­стойкость. Трубы из СВАМ предпочтительнее металлических ) и других видов пластмассовых труб. Главными преимуществами их по сравнению с металлическими являют­ся высокая коррозионная стойкость и малая масса, что особенно важно при проведении монтажных работ с трубами больших диаметров.

По сравнению со всеми другими пластмассовыми трубами, трубы из СВАМ обладают наибольшей прочностью и способностью выдерживать температуры до 150° С.

Особенно широкое применение стеклопластиковые трубы получили в нефтяной промышленности, так как они не реагируют на действие нефтепродук­тов. Однако высокая стоимость этих труб ограничивает их применение.

Изготовляют также стеклопластиковые трубы с армированием их стекловолокном вдоль оси трубы. Эти трубы имеют наружный диа­метр 43 мм и толщину стенки 4 мм. В массе для формования труб содержится 65% стекловолокна. Предел прочности при сжатии этих труб вдоль оси до 300, при изгибе—до 600 МПа. Необходимо отметить, что прочность стеклопластиковых труб уменьшается со временем под влиянием воздей­ствия внешней среды, переменных нагрузок и других факторов.

Фитинги- различные соединительные детали для монтажа трубо­проводов. Обычно это короткое звено трубопровода, помещаемое в местах поворотов, переходов и разветвлений, а также служащее для сое­динения прямолинейных звеньев труб. К фитингам относят и различные вспомогательные детали, применяемые при монтаже трубопроводов,— заглушки, колпачки, седелки, сгоны и др. Фитинги, применяе­мые для соединений трубы одного размера, называют прямыми, а для соединения труб разного диаметра — переходными.

При монтаже пластмассовых трубопроводов метод соединения труб выбирается с уче­том свойств полимерного материала трубы. Так, например, метод склеивания, дающий прекрасные результаты при монтаже поливинилхлоридных трубопроводов, неприменим к трубопроводам из полиэтиле­на. Нарезка (механическая) труб в местах соединений (например, поливинилхлоридных) резко ослабляет прочность на удар нарезанного участка и потому не может быть рекомендована. Резьба, полученная при изготовлении трубы путем выдавливания, значительно прочнее нарез­ной, так как при выдавливании сохраняется ориентация материала вдоль оси трубы, в то время как при нарезании волокна материала пере­резают. Удобнее всего применять разъемное соединение труб, так как применение неразъемных соединений затрудняет ремонт трубопроводов.

ОТДЕЛОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Для отделочных работ в строительстве широко при­меняют плиточные, рулонные и погонажные полимерные материалы. Из плиточных и листовых материалов для отделки получили распространение декоративный бу­мажно-слоистый пластик (ДБСП), листы и плитки из полистирола и поливинилхлорида.

Декоративные бумажно-слоистые пластики получают прессованием специальной бумаги, пропитанной термореактивными полимерами. Их поверхность может ими­тировать ценные породы дерева или камня, быть глян­цевой или матовой, одно- и многоцветной. ДБСП выпус­кают трех марок: А—повышенной износостойкости для отделки горизонтальных поверхностей; Б—для отделки вертикальных поверхностей и менее жестких условий эк­сплуатации; В - для поделочных работ. Производство ДБСП включает приготовление пропитывающих рас­творов, пропитку бумаги, сушку бумажного полотна, резку на листы и сборку пакетов, прессование при 135— 145°С и давлении 10—12 МПа, обрезку кромок. При из­готовлении пластика для внутренних слоев применяют крафт-бумагу, для верхних - декоративную бумагу. Пе­чатный рисунок защищает специальная покрывающая бумага «оверлей». ДБСП выпускают в виде листов дли­ной 1000—3000 мм, шириной 600—1600 мм, толщиной 1—5 мм. Предел прочности при растяжении ДБСП со­ставляет не менее 90 МПа вдоль листа и не менее 70 МПа поперек. После 24 ч выдержки в воде эти пока­затели должны быть соответственно не менее 72 и 56 МПа.

Пластики хорошо обрабатываются: их можно пилить, сверлить. Толщиной до 1,6 мм крепят различными мастиками, эпоксидными клеями, более толстые листы - механическим путем.

Бумажно-слоистый пластик обладает сравнительно большой для пластмасс поверхностной твердостью и тер­мостойкостью (выдерживает нагрев до 120°С). Основ­ная область применения бумажно-слоистого пластика — мебель для кухонь, встроенная мебель и облицовка сто­лярных изделий. Благодаря высокой твердости и износостойкости его применяют для облицовки стен помещений с большой интенсивностью эксплуатации (вестибюли, ко­ридоры, аудитории), а благодаря водостойкости и гигие­ничности - для отделки ванн, туалетов, лабораторий и т. п.

Полистирольные плитки изготовляют квадратными с размерами 100Х100Х1,25 и 150Х150Х1,35, а также прямоугольными и фризовыми. Сырьем для их производ­ства служат эмульсионный полистирол и тонкомолотые минеральные наполнители. Плитки получают методом литья под давлением на автоматических литьевых маши­нах. Полистирольные плитки обладают высокой паро- и водостойкостью, хорошими диэлектрическими показате­лями и стойкостью против многих агрессивных сред. Ли­цевая поверхность плиток бывает гладкой, глянцевой, полуматовой или равномерно окрашенной. На нелицевой стороне плиток по периметру имеются бортики и рель­ефная сетка. Термостойкость плиток 70 °С. Применяют полистирольные плитки для облицовки внутренних стен и перегородок помещений жилых, общественных и про­изводственных зданий. Их нельзя применять для обли­цовки стен и перегородок из сгораемых материалов, а также в помещениях с нагревательными приборами открытого огня, в детских учреждениях и на лестничных клетках.

Наряду с плитками для индустриальной отделки стен применяют полистирольные листы размером 1400Х600 мм, толщиной 1,5—4 мм. Их изготовляют методом экструзии из ударопрочного полистирола с пределом прочности при растяжении 30—45 МПа, при изгибе 85 МПа.

Отделочные полистирольные плитки ("полиформ") изготовля­ют из ударопрочного полистирола с добавлением вспенивающего компонента толщиной 8-10 мм. Панели крепят при помощи шурупов и гвоздей, используют для внутренней облицовки потолков, стен, а также для устройства передвижных перегородок и элементов интерь­ера.

Фенолитовые плитки получают горячим прессовани­ем из прессматериала (фенолита), состоящего из фенолоформальдегидного полимера, отвердителя и порошкооб­разного наполнителя (каолина, слюды, талька, древес­ной муки и др.) Применяют фенолитовые плитки для об­лицовки стен помещений с агрессивной химической сре­дой.

Рулонные полимерные материалы для внутренней отделки стен, потолков и встроенной мебели подразде­ляют на пленочные, линкруст, обои

Декоративные пленочные материалы—один из на­иболее перспективных типов полимерных материалов для внутренней отделки. Различают отделочные пленки без­основные и на основе (бумажной, тканевой).

Пленки без основы - тонкие полимерные (главным образом поливинилхлоридные) пленки, окрашенные по всей толщине и имеющие рисунок или тиснение с лицевой стороны. Рисунок, наносимый типографским способом, может имитировать древесину различных пород, ткани, керамическую плитку и т. п. Пленка выпускается в виде рулонов длиной 10...12 м при ширине 0,5...0,75 м. С тыль­ной стороны пленка может иметь клеевой слой из так на­зываемого «неумирающего» клея, прикрытый специаль­ной легкоснимающейся бумагой. Такие пленки сразу же после снятия защитной бумаги прикатываются к отделы­ваемой поверхности.

Пленки на основе представляют собой рулонные от­делочные материалы, в которых цветная полимерная (обычно поливинилхлоридная) пленка сдублирована с бумажной или тканевой основой. В нашей стране наи­большее распространение получил материал «Изоплен», получаемый нанесением цветной поливинилхлоридной пасты на бумажную основу, с последующим тиснением полимерного слоя. Толщина образующейся полимерной пленки 0,1...0,5 мм. Такие пленки применяют для отделки стен, как и обычные обои, но с учетом их повышенной влагостойкости и прочности к механическим воздейст­виям.

Линкруст - рулонный отделочный материал, состо­ящий из бумажной подосновы, покрытой слоем пасты из глифталевого полимера или поливинилхлорида. Поверх­ность линкруста рифленая. После наклейки на стены лин­круст можно окрашивать масляной или синтетической краской.

Влагостойкие (моющиеся) обои являются разно­видностью рулонных отделочных материалов. Это обыч­ные обои, лицевая сторона которых покрыта тонким сло­ем поливинилацетатной эмульсии. Такие обои можно про­тирать влажной тряпкой и периодически мыть теплой водой.