Размещено на http://allbest.ru

Тема 2. Материалы для строительных конструкций

В качестве элементов и деталей несущих, ограждающих и других строительных конструкций применяют следующие виды полимерных материалы: древесно-слоистые пластики, стеклопластики, органическое стекло и т.д.

2.1 Древесно-слоистый пластик

Древесно-слоистые пластики - то листовые и в виде плиток материалы, получаемые горячем прессованием пакетов с листов древесного шпона, пропитанного полимером.

Слово «фанера» пришло к нам из немецкого языка (нем. Furnier - шпон, фанера, от франц. fournir - снабжать, накладывать) и обозначает листовой древесный материал

Преимущества:

- влагостойкость,

- исключительная прочность,

- превосходная твердость поверхности,

- минимальный вес,

- красивая текстура древесины,

- высокое качество шлифовки,

- быстрый монтаж и легкая обработка,

- возможность комбинирования с другими материалами.

Основными составляющими древесно-слоистых пластиков являются полимерное связующее, растворитель и отвердитель.

В качестве полимерного связующего используют фенолоформальдегидные, а также карбамидоформальдегидные, меламиноформальдегидные или смешанные полимеры, например, фенолакарбамидо-формальдегидные.

В качестве заполнителя используют древесный шпон березы или бука - листы толщиной 0.5…2.5 мм. В качестве растворителя может применяться этиловый спирт. При использовании спирторастворимых смол качество древесного слоистого пластика получается заметно выше.

Технологический процесс древесно-слоистых пластиков (фанеры) включает следующие стадии:

1. подготовка древесного шпона, то есть отбор листов по качеству и подсушка их до влажности 9-12%, разрезка ленты на листы необходимых размеров;

2. пропитка шпона спиртовым или водным раствором полимера. После прирезки листов шпона на определенные размеры, позволяющие составлять из них пакеты требуемого формата, листы пропитывают или намазывают смолами. Пропитка шпона может выполняться погружением листов в ванну, содержащую раствор смолы комнатной температуры (15…25⁰С), нагнетанием смолы внутрь листов (пропитка под давлением 0.4…0.5МПа в автоклаве, что приводит к сокращению времени в два раза) и другими способами. В последнее время находит применение метод пропитки с подогревом смолы (в закрытых ваннах) или шпона, что позволяет использовать смолу 50%-ной концентрации и тем самым сократить расход спирта. полимер фанера стеклопластик поликарбонат

Для изготовления ряда пластиков (графитизированного, текстильного и др., а также бакелизированной фанеры) шпон (толщиной более 0,55 мм) не пропитывается, а намазывается смолами. Эта операция выполняется на обычных клеевых вальцах, барабаны которых имеют гладкую поверхность. После намазки листы выдерживаются в плотных стопах в течение 4 час. для лучшего их насыщения смолой и равномерного распределения последней в древесине. Содержание смолы в шпоне должно составлять 16-24%.

3. сушка пропитанного шпона необходима для удаления из него различных летучих веществ, содержащихся в пропитанном или намазанном шпоне, последний подвергается сушке до влажности 3-7%. Сушка должна проводиться с максимальной интенсивностью, но в смоле недопустимо образование более 2% нерастворимых продуктов. Недопустимым является также образование на поверхности листов шпона пузырьков смолы, которые, осыпаясь после сушки, снижают заданный процент ее содержания в шпоне. На этом основании в первый период сушки температура воздуха не должна быть более 70-75°С при спирторастворимых смолах и 90-95° С при водорастворимых смолах. Высушивание шпона проводится в камерных сушилках периодического действия или в конвейерных сушилках непрерывного действия. Скорость воздуха в сушилах около 1,5 м/сек, относительная влажность 10-25%, время сушки 20-35 мин.

Пропитка шпона на ней ведется концентрированной смолой при температуре 60-65°С, а сушка при температуре в первой зоне 70-75°С и во второй зоне 90-95°С.

Рис. 1. Схема сушилки НИИФ Ст-2 для сушки пропитанного смолой шпона (1 -- первая часть сушильной камеры; 2 -- вторая часть сушильной камеры; 3 - поворотный круг; 4 -- вагонетки со шпоном; 5 -- брезентовая штора; 6 -- центробежный вентилятор; 7 -- пластинчатый калорифер; 8 -- экраны; 9 -- выхлопная труба; 10 -- труба притока свежего воздуха)

Сушилка Ст-2 (рис. 1) состоит из двух частей, отделенных друг от друга брезентовой шторой, что позволяет создать двухфазный режим сушки. Циркуляция воздуха в сушилке различная: в первой ее части -- циркуляция поперечная, а во второй части -- продольная. В каждой из частей сушилки поддерживается свой режим сушки. Так, в первой части температуру воздуха при сушке шпона, пропитанного спирторастворимой смолой, поддерживают в пределах 70 75°С, а при водорастворимых смолах -- около 90°С; скорость воздуха около 1,51,8 м/сек и относительная влажность воздуха w = 1025%. Такой режим сушки препятствует кипению содержащегося в смоле растворителя, а следовательно, и образованию на поверхности шпона пузырьков.

Во второй части сушилки режим сушки несколько иной: температура 90°С, скорость воздуха 0,8--1 м/сек, относительная влажность воздуха W = 1025%.

Продолжительность сушки пропитанного смолой шпона толщиной 0,350,55 мм (в обоих отделениях) при укладке шпона по одному листу в ряд должна быть не больше 1 часа, при укладке в два листа не больше 1 час. 40 мин.

Производительность сушилки типа Ст-2 при сушке шпона толщиной 0,55 мм (по два листа в ряд) составляет 20002500 листов. Обслуживают сушилку двое рабочих.

Высушенный шпон после охлаждения сортируется для отбора наиболее качественных листов па рубашки. Производится также отбраковка листов, содержащих непропитанные места или имеющих на поверхности недопустимо большие скопления смолы.

Сбор шпона в пакеты. Сборка пакетов является ответственной операцией в технологическом процессе изготовления ДСлП. При ее проведении требуется выдержать определенное число слоев шпона по толщине пакета для получения плиты заданной толщины, а также соединить короткие листы шпона по определенному правилу для получения одинаковой прочности плиты во всех сечениях.

Пропитанный и высушенный шпон собирают в пакеты с учетом толщины изготовленного пластика и его свойств. На 1 см толщины готового изделия необходимо 20…25 листов шпона. Прочностные свойства древесно-слоистого пластика зависят от направления волокон шпона соседних слоев материала. Древесно-слоистый пластик, в котором волокна шпона размещены в одном направлении отличаются ярко выраженной анизотропией: максимальная прочность его - вдоль волокон, минимальная - поперек. При взаимно перпендикулярном размещении волокон в соседних слоях пластик имеет одинаковые механические свойства в этих направлениях;

Рис 2. Многослойный гидравлический пресс (1 - рейка; 2 - траверса; 3 - колонна; 4- плиты пресса)

Пакеты загружают в пресс, уложив их на гладкие металлические прокладки, поверхности которых смазаны олеиновой кислотой, минеральным обезвоженным маслом или покрыты тонким слоем талька.

Прессование пакетов. Пакеты шпона прессуют на многоэтажном гидравлическом прессе (рис. 2), пустотелые плиты которого обогреваются паром и охлаждаются водой. Пакеты, укладывают на металлические отполированные прокладки и помещают между плитами пресса.

Таблица 1. Этапы и режимы прессования

Этапы прессования	Режим прессования
	температура плит в С	удельное давление в кг/см2	продолжительность операции при толщине плиты в мм
			менее 25	менее 25
Загрузка пакетов в пресс	4050	-	До 57 мин.	До 710 мин.
Постепенный прогрев и повышение давления до заданного предела	145150	150160	2025 мин.	3040 мин.
Выдержка под давлением	145150	150160	5 мин/мм	4 мин/мм
Охлаждение пакетов в зажатом состоянии	4550	150160	40 мин.	50 мин.
Дополнительная выдержка в зажатом состоянии	4550	150160	1 мин/мм	1 мин/мм
Спуск давления и выгрузка	4550	0	56 мин.	56 мин.

Как видно из таблицы 1 загрузка пакетов в пресс производится при сравнительно холодных плитах для предупреждения преждевременного образования в смоле продуктов отверждения. При последующем постепенном прогреве и увеличении давления температура в центре пакета достигает 60-80°С. С этого момента свойства термопластичности настолько возрастают, что древесина начинает энергично упрессовываться. Упрессовка протекает до температуры в центре пакета около 130-132°С и возрастания удельного давления до предела, предписанного режимом. Период постепенного прогрева и доведения давления до необходимого предела ограничивается определенным временем для предотвращения преждевременного отверждения смолы (до момента окончания упрессовки). Затем начинается отсчет времени прессования при температуре и давлении соответственно 145…150⁰С и 15…16 МПа. Пакеты прессуют при таком оптимальном режиме в течении заданного времени. За период прессования смола должна перейти в отвержденное состояние и тем самым зафиксировать приданную материалу форму.

Охлаждение спрессованного материала в зажатом состоянии производится для ликвидации внутренних напряжений, которые могут привести к короблению и разрушению. Выполняется оно следующим образом. За 10-20 мин до окончания прессования прекращается доступ пара в каналы плит пресса и начинается их воздушное охлаждение. Затем в плиты пресса нагнетается холодная вода, что позволяет понизить их температуру до 40-50°С. После этого дается дополнительная выдержка, по окончании которой снижается давление, размыкаются плиты и спрессованный материал выгружается из пресса. Общая продолжительность запрессовки при изготовлении плит толщиной 20 мм составляет около 3 ч.

Для прессования древесных слоистых пластиков применяются многопролетные клеильные прессы (рис. 3) большой мощности с устройствами для механической загрузки и выгрузки пакетов ввиду значительного их веса.

Для подачи жидкости в цилиндры прессы оборудуются специальной индивидуальной насосно-аккумуляторной установкой, состоящей из двух насосов (высокого и низкого давления), наполнителя, воздушного ресивера, компрессорной установки и бака. Для создания высокого давления могут применяться также грузовые аккумуляторы.

Управление прессом и загрузочно-разгрузочными устройствами сосредоточивается на центральном пульте, располагаемом в непосредственной близости от пресса, благодаря чему удобно наблюдать за температурой плит.



Рис. 3. Схема двадцатипролетного пресса для прессования древесных слоистых пластиков (1 -- пресс; 2 -- подъемные этажерки; 3 -- передвижная этажерка)

Техническая характеристика многопролетных клеильных прессов:

- Общее усилие, развиваемое прессом в т - 360012000

- Наибольшие размеры плит в мм - 5800Ч1350Ч60

- Число промежутков - 620

- Высота промежутка в мм - 80240

- Число цилиндров - 314

- Рабочее давление воды в цилиндре в атм - до 400

- Наибольшее удельное давление плит на материал в кг/см2 - 150240

Обрезка листов и плит до заданных размеров производится после выдерживания в помещении при температуре 15…25⁰С в течении не менее 2 часов.

Обработка плит. Выгруженный из пресса материал после продолжительной выдержки (не менее 2 ч) подвергается обрезке режущим инструментом, имеющим определенные угловые параметры, значения которых устанавливаются с учетом строения листа (плиты) ДСП. Для раскроя армированных пластиков применяют пилы, зубья которых снабжены пластинами из твердого сплава (например, ВК-15, ВК-30 и т. д.). Обрезка выполняется преимущественно на трех- и четырехпильных станках.

Древесные слоистые пластики сортируются по видам, маркам, формату и толщине листов и плит. Сортность этих материалов не устанавливается. Основными показателями, определяющими их качество, являются данные о результатах физико-механических испытаний, при которых устанавливаются пределы прочности на растяжение, скалывание, изгиб (статический и ударный), сжатие, объемный вес, влажность, водопоглощение, теплостойкость и маслостойкость. Внешним осмотром листов ДСП контролируется наличие в них трещин, выпучин, расслоения, недопрессовки, посторонних включений и отпечатков на поверхности.

Свойства и использование древесно-слоистых пластиков. Изготовленный древесно-слоистый пластик характеризуется хорошими декоративными качествами (имеет гладкую глянцевую поверхность, похожую на лакированную, с хорошо видной текстурой дерева), высокой прочностью (предел прочности вдоль волокон при сжатии 120…160 МПа, при растяжении 110…260 МПа, при статическом изгибе 150…280 МПа), средняя плотность пластиков составляет 1250…1330 кг/м³, влажностью не более 7…8%, водопоглощением за 24 часа 1…15%, стойкостью к агрессивным средам, органическим растворителям и маслам, легко поддаются механической обработке. Он не расслаивается, отличается высокой звукоизоляционной способностью, достаточно высокой теплостойкостью, низкой теплопроводностью - 0,17...0,29 ВТ/(м·К).

К недостаткам древесно-слоистого пластика относятся невысокая огнестойкость и необходимость защиты его от влаги и атмосферных воздействий во время эксплуатации.

Изготовляют древесно-слоистые пластики в виде листов (толщиной до 15 мм) и плит квадратной (толщиной более 15 мм), прямоугольной и многогранной формы. Длина их 700…5600 мм, ширина 700…1200 мм и толщина 1…60 мм.

Древесные слоистые пластики (ДСП) выпускают в виде листов и плит прямоугольной формы марок ДСП-А, ДСП-Б, ДСП-В, ДСП-Г. Буквы А, Б, В, Г указывают порядок укладки шпона в пластике:

А -- волокна древесины шпона во всех слоях имеют параллельное направление или каждые четыре слоя с параллельным направлением волокон древесины шпона чередуются с одним слоем, имеющим направление волокон под углом 20-25° к смежным слоям;

Б -- каждые 8-12 слоев шпона с параллельным направлением волокон древесины шпона чередуются с одним слоем, имеющим перпендикулярное направление волокон древесины к смежным слоям;

В -- волокна древесины шпона в смежных слоях взаимно перпендикулярны;

Г -- волокна древесины шпона в смежных слоях последовательно смещены на угол 45 .

В отделке зданий пластик применяют для обшивки и декоративной облицовки поверхностей внутри помещений, изготовления дверей, встроенной мебели, санитарно-технических кабин.

По виду обработки поверхностей различают:

НШ -- не шлифованная фанера;

Ш1 -- материал, шлифованный с одной стороны Ш2 -- материал шлифованный с двух сторон.

По внешнему виду (определяется количеством сучков на квадратный метр поверхности наружного слоя шпона): E (элита), I, II, III, IV.

Условия хранения. Древесные слоистые пластики хранят в сухих, хорошо проветриваемых помещениях, защищенных от попадания атмосферных осадков при температуре от -40 до 35°С и относительной влажности воздуха не выше 70 % в стопах отдельно по маркам и размерам, уложенными горизонтально на ровных площадках.

Плиты укладывают в плотные штабеля без прокладок на толстых брусьях-подкладках. Боковые кромки плит покрывают спирторастворимой смолой для предохранения от насыщения влагой.

Перевозят ДСП в крытых транспортных средствах, обязательно предохраняя от ударов, механических повреждений и атмосферных осадков.

Для крепления плит и листов, кроме шурупов и гвоздей применяют фенолоформальдегидные, каучуковые клеи и мастики.

Рис. 4. Схема пропитки и сушки шпона (1 - стопа шпона, 2 - подъемник, 3 - агрегат пропитки, 4 - механизм для загрузки, 5 - конвейер, 6 - промежуточный механизм, 7 - конвейер сушилки, 8 - сушилка, 9 - привод сушилки, 10 - механизм для выгрузки шпона, 11 - пульт управления)



Таблица 2. Характеристики шпоночных плит

Наименование показателей	Норма для плит толщиной от 15 до 90 мм
	ДСП Бэ;Б	ДСП Вэ;В
	цельные	составные	цельные	составные
Плотность, не менее кг/м3	1300	1300	1300	1300
Влажность,% не более	6	6	6	6
Водопоглащение за 24 ч,% не более, для пластика толщиной: 15-20 мм	3	3	3	3
25-50 мм.	2	2	2	2
55-60 мм.	1	1	1	1
Предел прочности при растяжении вдоль волокон, не менее, МПа	255	216	137	108
Предел прочности при сжатии вдоль волокон, не менее, МПа	157	152	122	118
Предел прочности при статическом изгибе вдоль волокон, не менее, МПа	274	255	176	147
Ударная вязкость при изгибе вдоль волокон наружного слоя, не менее, кД/м2	78	69	29	29
Предел прочности при скалывании по клеевому слою, не менее, МПа	7,8	6,9	6,9	5,9
Твердость торцовой поверхности не менее МПа	196	196	196	196

Древесно-слоистый пластик. Декоративная водостойкая фанера - бакелизированная (ГОСТ 11539-83), Отличается от обычной фанеры водостойкостью, биостойкостью, большей прочностью и меньший горючестью. Листы этой фанеры не коробятся и не расслаиваются от сырости; не подвержены воздействию слабых растворов кислот, щелочей, спирта, керосина, бензина и других растворителей; выдерживают мытье горячей мыльной водой.

Изготовляют бакелизированную фанеру аналогично обычной, но шпон склеивают не белковыми клеями животного происхождения, а фенолформальдегидными смолами. На поверхность пакета из промазанных такими смолами нескольких слоев шпона (нечетное число) укладывают бакелитовую пленку, затем - специальную текстурную бумагу, пропитанную резольной смолой, и снова прозрачную водостойкую бакелитовую пленку. Если такую облицовку делают двусторонней, то сначала укладывают на хромированный металлический лист бакелитовую пленку, текстурную бумагу и еще один слой пленки; затем фанеру необходимой толщины и верхний слой той же облицовки. После этого выполняют горячее прессование.

Бакелизированную фанеру выпускают с гладкой, слегка глянцевой как бы лакированной поверхностью, с различным рисунком в соответствии с выбранной текстурной бумагой, чаще всего имитирующей дуб, орех, красное дерево и другие ценные породы дерева, а также малахит и другие породы камня. Используют ее для внутренней облицовки стен и деталей интерьера, устройства встроенной мебели, Фанеру декоративную (ГОСТ 14614-79) изготовляют, как и обычную, способом горячего прессования. Ее выпускают двух марок: ДФ-1 и ДФ-3 - с поверхностью шпона, покрытой бесцветной или цветной пленкой; ДФ-2 и ДФ-4 - с фоновым или текстурным бумажно-смоляным покрытием.

2.2 Листовой стеклопластик

Стеклопластики представляют собой конструкционные композиционные материалы, содержащие армирующий наполнитель стекловолокнистые материалы, связанные синтетическими полимерами. Совместное действие стекло наполнителей и синтетического связующего обеспечивает стеклопластикам высокую ударную прочность, стойкость к атмосферным и химическим влияниям, высокие тепло- электро- и звукоизоляционные свойства.

Листовой стеклопластик производится в виде плоских и волокнистых листов разного цвета.

Исходным сырьем для изготовления листового стеклопластика служат: в качестве связующего используются полиэфирмалеинаты и полиэфиракрилаты (относятся к поликонденсационным полимерам группы полиэфиры), могут еще применяться фенолформальдегидные и другие полимеры; для перевода полиэфиров в твердое и неплавкое состояние вводят отвердители (перекись бензоила или гидроперекись кумола) и ускорители (нафтенат кобальта в виде раствора стирола); наполнителем пластика является стекловолокно диаметром 10…15 мкм и длиной до 50 мм, а также стекловолокнистый материал толщиной 0.3…1.5 мм, кроме стекловолокна наполнителем может быть тальк, каолин, гипс и другие порошкообразные вещества. Для предания изделию необходимого цвета в сырьевую смесь вводят пигменты - фталоцианитовые, кадмиевые, кубовые и др.

На сегодняшний день существует несколько способов получения листовых стеклопластиков, но на практике производства листовых и волокнистых листов применяют только два - это метод прессования и метод непрерывного формования.

Суть метода прессования заключается в следующем: в форму, которая покрыта пленкой целлофана, ставят рубленное волокно или стекловолокнистую ткань, спрыскивают связующем (25-30% от массы наполнителя) и сверху покрывают целлофаном. Следует отметь, что сначала стекловолокно, которое может содержать парафин, желатин и другие маслянистые вещества, промывают растворителем (бензином, водным раствором карбамида), водой с одновременной обработкой ультразвуком или прокалыванием при температуре 400-600⁰С в течение 30…90 сек.

Из форм, в которых находится обработанное связующем стекловолокно, набивают пакеты и уплотняют их на многослойном прессе под давлением 0.15…0.2 МПа и температуре 120…150⁰С. после выдерживания в течение одного часа пресс разгружают, формы разбирают, достают изделия и спрыскивают их водой и снимают с поверхности целлофана.

Листовой стеклопластик получаемый непрерывным методом формования (рис. 5) характеризуется лучшими свойствами, а также такой метод более продуктивный и совершенный по сравнению с методом прессования.

Рис. 5. Технологическая схема получения листовых стеклопластиков непрерывным методом

Процесс производства листового стеклопластика включает такие стадии:

- изготовление связующего (перемешивание полимерного вяжущего, отвердителя, ускорителя и пигментов);

- рубка джутов на стекловолокно необходимой длины;

- придание изделию необходимого профиля;

- желатирование и отвердевание связующего;

- охлаждение изделия и спрыскивание водой;

- обрезка кромок, поперечный раскрой, разбраковка и упаковка листов.

Смешивание полимерного вяжущего с предварительно подготовленными отвердителем, ускорителем и пигментами проводят в механическом смесителе 12. Приготовленное связующее направляют в ванну для просачивания 15. Стеклоджуты с установленных на стеллажах бухт 10 подают к механизмам 11, с помощью которых они перерабатываются в короткое волокно длиной до 50 мм. Далее из рулона 16 разматывается пленка целлофана 13 и с помощью валков 14 покрывается тонким слоем связующего вещества и подается под камеры 9 напыления волокна.

Стеклянные джуты после рубки в камерах 9 распыляются воздухом и подаются на покрытую связующем поверхность целлофана, где образуется слой заданной толщины (1 мм и более). На пленке целлофана волокно спрыскивается связующем и уплотняется резиновым валком. Далее этот слой накрывается листом целлофана, который поступает с рулона 8. изготовление пакета можно упростить если вместо рубленого волокна использовать стекловолокнистое полотно. Если необходимо получить стеклопластик повышенной прочности, то сверху стекловолокнистый слой армируют в продольном направлении стеклянными нитями. Подготовленная таким образом лента-пакет проходит последовательно камеру желатирования 7 (нагревается до температуры 60…65⁰С в течении 4 мин. и возрастает его вязкость), в которой с помощью гладких валков достигается просачивание наполнителя связующем, и камеры отвердевания 5, где происходит отвердевание связующего (камера имеет десять температурных зон, разделенных перегородками. Температура в начальной зонах камеры 105…110⁰С, в зонах окончательного твердения связующего 115…185⁰С). Следует заметить, что срок просачивания есть условным, поскольку полимер не проходит в структуру стеклянного волокна, а только обволакивает его. При изготовлении волнистых листов необходимый профиль надают им в начале камеры твердения с помощью гребней 6.

Ленту стеклопластика, которая выходит из камеры, охлаждают воздухом, что облегчает снятие целлофана с его поверхности. Продольное обрезание кромок осуществляется с помощью дисковых пил, поперечное - фрезой 3. изготовленные листы проверяют на столе 2 и складывают в пачки 1.

Свойства и использование листового стеклопластика. Листовой стеклопластик выпускают трех типов: плоский, волнистый с продольной и поперечной волной. Длина листов плоского и волнистого стеклопластика с продольной волной 1000…6000 мм, ширина не меньше чем 800мм, толщиной 0.8, 1.0, 1.2, 1.5, 2.0 и 2.5 мм, а длина с поперечной волной не больше чем 4000 мм, ширина не меньше чем 800 мм, толщиной 1.5, 2.0 и 2.5 мм. Примечание. Размеры листов по согласованию с потребителем.

Листовой стеклопластик отличается легкостью, высокой прочностью и химической стойкостью, а также он легко поддается механической обработке. Он является атмосферостойким и может использоваться в широком температурном интервале (от -50 до +80⁰С). в зависимости от марки плотность может находится в пределах 1200…1300 кг/м³, водопоглащение за 24 часа не более 1.2...1.5 %, прочность при растяжении составляет более 40…50 МПа.

Изготавливают стеклопластик в виде:

Фибролайт - светопрозрачный бесцветный лист. Основные области его применения - теплицы и иные сооружения, где этот материал используется для облицовки ограждающих конструкций с целью пропускания естественного света. По оптическим свойствам стеклопластик немногим уступает стеклу (светопропускание до 92%). Это дает экономию электроэнергии и возможность применять стеклопластиковые панели взамен других, более дорогих или хрупких материалов там, где требуется естественное освещение, а также взамен традиционных непрозрачных элементов конструкций (кровли, ангары, навесы и пр.).

Широкое применение стеклопластика для строительства теплиц, поскольку он не подвержен бактериальному разложению, устойчив к продуктам биологической жизнедеятельности. Кроме того, за счет перечисленных качеств увеличивается срок эксплуатации объектов из данного материала в агрессивных средах.

Фибротон - светопрозрачный тонированный лист. Бывает различных оттенков. Используется в основном в облицовке ограждающих конструкций, декоративной отделке сооружений различного назначения.

Фибровер - непрозрачный лист имеющий широкую цветовую гамму. Основные области применения - кровля и облицовка ограждающих конструкций различного назначения.

Листовой стеклопластик при изготовлении окрашивается в любой цвет путем добавления светопрозрачных или светонепрозрачных пигментов, имеющих высокую стабильность к воздействию ультрафиолетового излучения. Это означает, что на протяжении всего срока эксплуатации материал не изменит своего внешнего вида. В листовой стеклопластик введены добавки против выгорания. Он очень хорошо рассеивает свет, причем вредную (сжигающую) часть излучения отражает, а полезную для роста растений - пропускает. Кроме того, иногда применяется ламинирование материала термостойкой пленкой для придания дополнительной стойкости. Красить его не надо - он полностью цветной.

За счет низкого водопоглощения существенно продлевается срок службы изделий из данного материала, особенно в климатических зонах с влажным климатом и значительными среднегодовыми колебаниями температур. При этом стеклопластик при небольшом удельном весе обладает высокими физико-механическими характеристиками, что позволяет ему выдерживать большие статические и динамические нагрузки, сопротивляться внешнему ударному воздействию, сохраняя после него исходную форму. Как итог - длительный срок эксплуатации объектов, изготовленных из данного материала.

Механическая обработка стеклопластика. Этот материал легко монтировать с помощью любых строительных клеев для полимеров: «жидких гвоздей», поролонового, силиконового и других. Отлично сочетается стеклопластик с силиконовым герметиком.

Стеклопластик - это композитный легкий материал. Стандартный лист его размером 3Ч1 м при толщине 0,8 мм весит всего 3,5 кг. Поэтому работать с ним может даже человек, не обладающий значительной физической силой. Стеклопластик очень легко и быстро пилится ручной пилой с мелкими зубьями, электролобзиком, ручным электромеханическим инструментом с мелкозубчатым абразивным отрезным диском. Край отрезанного листа не требует дальнейшей обработки. Крепить стеклопластик к деревянной обрешетке можно саморезами для дерева с резиновой прокладкой. К металлу стеклопластик крепится саморезами для металла, также с резиновой прокладкой. Предварительного засверливания лист не требует.

Стеклопластик - универсальный кровельный и фасадный материал. Для кровли традиционно используется волновой лист. При этом стеклопластик, профилированный крупной волной и дополнительно ламинированный специальной пленкой, выглядит на крыше весьма впечатляюще. Мелковолновой при той же прочности значительно дешевле, но служит так же долго. Вообще, для кровли дома применяется лист (независимо от вида профиля) толщиной 1,2-1,5 мм, а для надворных построек, беседок, террас - толщиной 0,8-1 мм. Для теплиц достаточно толщины листа 0,8 мм.

Для устройства забора используют профилированный лист толщиной 1,2-1,5 мм и располагают опоры так, чтобы лист крепился как минимум к трем опорам: к двум по краям и к одной в центре. Экономить на крепеже не нужно, так как следует помнить, что резкий и сильный ветер может срывать даже листы металла. Не рекомендуется крепить стеклопластик на гвозди, однако если вы все-таки их используют, то применяют только специальные - с насечкой, широкой шляпкой и резиновой прокладкой, а при монтаже кровельных листов предварительно засверливают под гвозди отверстия.

2.3 Органическое стекло

Органическое стекло является наиболее известным из всех видов пластиков, производящийся уже более, чем 70 лет. Сегодня оргстекло, заслужившее отличную репутацию во всем мире, по-прежнему популярно.

В рекламной, светотехнической, строительной индустрии наступившего 21-го столетия широчайшее применение находят и далее все большее значение будут иметь прозрачные и матовые (молочные) листовые полимерные материалы. Правильный выбор конкретного пластика позволяет изготовить изделие современного дизайна, имеющий высокие прочностные, светотехнические и другие характеристики и, в то же время, низкую себестоимость, что и определяет конкурентоспособность всего изделия на отечественном рынке.

В настоящее время наиболее употребляемым из листовых полимерных материалов является оргстекло (полиметилметакрилат - ПММА). В Украине и за рубежом существуют различные общеупотребимые термины для обозначения, в общем-то, одного и того же материала.

- «Полиметилметакрилат (ПММА)» потому, что исходным продуктом в производстве этого полимера является мономер метилметакрилат (метиловый эфир метакриловой кислоты).

- «Оргстекло», «органическое стекло» потому, что по внешнему виду и по применению похоже на обычное силикатное стекло (но полученное из продуктов органической химии).

- «Акрил» или «акриловое стекло» потому, что изготавливается их органических продуктов-производных акриловой кислоты.

- «Плексиглас», «плекс» потому, что этот материал был впервые получен в Германии в 30-х годах на фирме «Rohm» и получил фирменное название «Plexiglas» (пластичное, гибкое стекло).

Химический состав оргстекла у всех производителей одинаков. Другое дело, когда необходимо получить материал с разными специфическими свойствами: ударопрочными (антивандальными), светорассеивающими, светопропускающими, шумозащитными, УФ-защитными, теплостойкими и др. Тогда в процессе получения листового материала может быть изменена его структура или в него могут быть добавлены соответствующие компоненты, обеспечивающие комплекс необходимых характеристик.

В Европе, Америке и Азии существует много производителей оргстекла, выпускающих этот материал под различными торговыми марками: Plexiglas («Рем», Германия), Perspex («ICI», Англия), Moden Glas («ICI», Таиланд), Altuglas («Атоглас», Франция-Голландия), Deglas («Дегусса», Германия), Akrylon («ПХЗ», Словакия). В России листы из оргстекла выпускаются на заводе «Оргстекло» (г. Дзержинск) под марками СЭП (экструзионное оргстекло, ТУ 2216-213-05757593-94) и ТОСП (блочное, литьевое оргстекло, ГОСТ 17622-72).

Все эти марки оргстекла (исключая специальные, которые имеют отличия в зависимости от фирмы-производителя) по основным эксплуатационным характеристикам мало отличаются друг от друга. В тоже время, разные фирмы-производители используют для получения листового оргстекла различное оборудование, технологию, упаковку, сырье, добавки, замутнители, красители и, соответственно, имеются небольшие различия между конечными материалами.

Основным исходным сырьем для изготовления органического стекла является метилметакрилат или раствор полиметилметакрилата. При изготовлении также может добавляться пластификатор - дибутилфталат. Необходимый цвет органическому стеклу придают пигменты, которые вводятся в сырьевую смесь.

Полиметилметакрилат при комнатной температуре находится в твердо-вязком состоянии, при нагревании размягчается до состояния текучести и снова отверждается при охлаждении. Термопласт можно расплавлять, подвергать пластическому формообразованию и растворять.

Одним из наиболее «продвинутых» на строительном рынке импортных листовых материалов является оргстекло марки «AKRYLON» (Акрилон) - производитель «Поважские химические заводы» (Словакия). Популярность этого листового оргстекла объясняется рядом обстоятельств, немаловажных для отечественных производителей. По техническим характеристикам (механические, оптические, теплостойкие, электроизоляционные и другие свойства) Акрилон не уступает подобным импортным материалам. В то же время, его стоимость в Украине ниже, чем у остальных импортных аналогов. Это объясняется длительностью его присутствия на рынке, льготными условиями поставок со стороны завода-производителя, территориальной близостью Словакии, большой технической и информационной поддержкой для пользователей Акрилона со стороны завода-производителя и Украинских дилеров. В тоже время, Акрилон несколько дороже отечественного оргстекла. Однако, проведенные маркетинговые исследования показали, что, несмотря на финансовые трудности, испытываемые украинскими фирмами в последние два года, потребление Акрилона по сравнению с отечественным оргстеклом быстро растет, особенно фирмами-производителями рекламной продукции. Многие фирмы используют в своей работе только Акрилон, так как отечественное оргстекло не отвечает высоким требованиям заказчиков рекламной продукции по оптическим и механическим характеристикам: Как говорят сами «производственники»- оно «сероватое», хрупкое при резке и легко «царапается». А фирмы-заказчики требуют в последнее время очень высокого качества производимой рекламной продукции и готовы пойти на завышение стоимости рекламы, если качество изготовления и, соответственно, ее внешний вид повысит их конкурентоспособность.

Для понимания «успеха» листовых материалов марки Акрилон у отечественных производителей рекламной, светотехнической, строительной продукции рассмотрим технологические, эксплуатационные, ассортиментные и другие качественные и количественные показатели, обеспечивающие широкое применение этого материала в самых различных сферах деятельности.

Оргстекло представляет собой прозрачный, светопроницаемый или светорассеивающий с разной степенью светопропускания синтетический материал из акриловых смол с некоторым процентом различных добавок, которые придают оргстеклу определенные свойства.

Листовое оргстекло по способу изготовления бывает двух видов. Блочное («литьевое») оргстекло получают методом «заливки». Технологический процесс получения органического стекла данным методом заключается в следующем: полимер-метилметакрилат растворяют в мономере-стироле, реакция растворения чаще всего проводится в атмосфере азота или углекислого газа - в присутствии катализатора. Далее полимерное связующее охлаждают до 70⁰С и направляют в смеситель для соединения его с пластификатором и пигментами если это необходимо. Полученный после перемешивания однородный раствор заливают в формы и охлаждают.

Экструзионное оргстекло изготавливают непрерывным методом на экструзионных линиях. Экструзионная линия состоит из нескольких технологических узлов. Гранулы уже готового полимера полиметилметакрилата через дозаторный бункер поступают в экструдер, который представляет собой обогреваемый цилиндр определенного диаметра - от величины диаметра зависит производительность экструдера. Внутри цилиндра находится спиралевидный червеобразный шнек, который перемещает расплавленную под действием тепла массу полимерного материала к передней части экструдера при этом перемешивая и гомогенизируя расплав с необходимыми добавками.

По мере продвижения расплава в различные части экструдера могут быть добавлены (если это необходимо) различные добавки к полимеру: красители, наполнители, различные стабилизаторы, в том числе, добавки, улучшающие эксплуатационные характеристики листового материала и другие необходимые в каждом конкретном случае компоненты. По достижении расплава передней части экструдера он поступает в, так называемую, «щелевую головку», которая определяет ширину и толщину листа. После выхода из «головки» материал проходит через несколько валков, имеющих между собой точно заданное расстояние, которое и определяет конечную толщину получаемого листового материала. Поверхность валков имеет специальный слой с высокой степенью чистоты обработки, что позволяет получать листы с высокими оптическими и эксплуатационными характеристиками. Далее материал охлаждается, причем это происходит постепенно и равномерно, что исключает возникновение внутренних напряжений в изделии. Затем по мере продвижения по линии непрерывный лист покрывается с двух сторон предохранительной пленкой, автоматически режется по заданному размеру и тут же складируется. Весь этот процесс происходит непрерывно и автоматически.

Температурный интервал, в котором производят термоформование, зависит от вида Акрилона - для экструзионного оргстекла это 130-150°С, и для литьевого - 140-180°С. Для устранения внутренних напряжений необходимо производить сушку листовых заготовок перед термоформованием в интервале температур 75-85°С и «отпуск» готовых изделий при 60-70°С.

Свойства оргстекла. Оргстекло пользуется большой популярностью благодаря таким своим свойствам, как легкость (почти в 2,5 раза легче обычного стекла), влагоустойчивость (используется для остекления яхт, производства аквариумов), ударопрочность (ударная прочность акрилового листа в 5 раз выше, чем у обычного силикатного стекла), стойкость к атмосферным явлениям (40-градусные морозы оргстеклу не страшны, оно способно работать в широком диапазоне температур, не размягчаясь и не деформируясь при высоких температурах (до +80 °С), и не трескаясь и не коробясь при низких, устойчиво к неблагоприятным погодным явлениям); прозрачное стекло характеризуется высокой светопроницаемостью (такая же, как и у стекла), а матовое хорошо рассеивает свет; акриловое стекло легко в обработке (его можно резать, сверлить, склеивать, гнуть и формовать, окрашивать); оргстекло - термопластичный материал (т.е. оно имеет способность размягчаться при нагреве и сохранять при охлаждении ту форму, которую ему придали).

Стандартные размеры листов Акрилона - 2050Ч3050 мм и 2050Ч1500 мм при толщине от 1,8 мм до 10 мм.

Литьевое и экструзионное оргстекло Акрилон по оптическим характеристикам подразделяется на прозрачное (светопропускаемость 90-92%), прозрачное цветное, матовое (молочное, опаловое, светопропускаемость 20-80%).

По физико-механическим характеристикам, листовое и экструзионное оргстекло мало отличаются друг от друга - оба вида имеют достаточно высокие значения физико-механических свойств.

К недостаткам оргстекла можно отнести недостаточную стойкость к поверхностным повреждениям, технологические трудности при термо- и вакуумформовании изделий (появление внутренних напряжений в местах сгиба).

Органическое стекло характеризуется стойкостью к воде, спиртам, жирам и маслам. Прочность при сжатии не пластифицированного органического стекла 80 МПа, при растяжении 70-75 МПа, а при изгибе 100 МПа. Плотность составляет 1190 кг/м³, температура размягчения 92…113⁰С.

Органическое стекло склеивается различными клеями, распиливается, сверлится. Сохраняют органическое стекло в закрытых складских помещениях с относительной влажностью не выше за 60% и при температуре от 5 до 35⁰С.

Органическое стекло применяют для остекления парников, теплиц, оранжерей, плавательных бассейнов, больниц, санаторий, для изготовления труб. Учитывая низкие тепло- и огнестойкость органического стекла, его не следует эксплуатировать при температуре воздуха +90⁰С и выше.



Таблица 3. Физико- механические характеристики оргстекла Акрилон

Характеристика	Единица измерения	Метод испытания	Экструзия	Литье
Плотность	г/смі	DIN 53479	1.19	1.19
Водопоглощение за 24 ч	%	DIN 53495	0.3	0.3
Температура воспламенения	°С	DIN 53794	460	460
Коэффициент линейного расширения	К-1	ASTM D676	7·10-5	7·10-5
Предел прочности при разрыве	МПа	DIN 53455	70	75
Удлинение при разрыве	%	DIN 53455	4	5
Ударная вязкость по Шарпи	кДж/мІ	ГОСТ4647	12.0	13.5
Теплостойкость по Вика	°С	ГОСТ 15088-83	113	119
Светопропускание	%	DIN 5036	90	91
Твердость при вдавливании шарика H 358/30	МПа	STN 640619	140	140
Электрическая прочность	кВ/мм	DIN 53481	30	30
Температура использования	°С		-25...+90	-25...+95

Таблица 4. Влияние внешних воздействий на свойства Акрилона

Характеристика	Единица измерения	Исходная величина	Послевоздействия
Светопропускание	%	90	88
Индекс желтизны		12.6	13.6
Ударная вязкость по Шарпи	кДж/мІ	12.0	11.5
Теплостойкость по Вика	°С	113	108

Из таблицы 4 видно, что после воздействия на Акрилон УФ-излучения и термовлажностного режима, соответствующих нахождению изделий из оргстекла на открытом воздухе в течение 2,5-3 лет, эксплуатационные характеристики материала снижаются не значительно. Можно говорить о том, что на качество изделий из Акрилона погодные условия влияют мало и в реальные сроки службы (2-3 года) такие изделия, в частности рекламоносители, не изменяют своего внешнего вида и не теряют прочностных качеств. Фирма-изготовитель гарантирует 10-летний срок использования листов Акрилон без изменения их оптических, физико-механических и эксплуатационных характеристик. В этом отношении оргстекло Акрилон существенно отличается от других прозрачных пластиков. Это объясняется тем, что по своей химической природе полиметилметакрилат (оргстекло) прозрачно для УФ - излучения и пропускает его практически полностью (95-97%). Поэтому УФ-излучение не задерживается в массе полимера и не действует разрушающе на его внутреннее строение.

В заключение следует сказать, что сочетание высоких прочностных оптических, теплостойких и других эксплуатационных характеристик оргстекла Акрилон ставит этот материал на самое высокое место в ряду разнообразных листовых материалов, с успехом использующихся в производстве рекламной продукции, в светотехнике и в строительной индустрии.

2.4 Поликарбонатные монолитные и сотовые листы

Для изготовления поликарбонатных листов используют в качестве полимерного связующего поликарбонат, который представляет собой твердое бесцветное вещество в виде гранул. Он прочный, легкий, оптически прозрачный, пластичный, морозостойкий, является хорошим диэлектриком и очень долговечный. Так как поликарбонат является термопластичным полимером (термопластом), то это означает, что он восстанавливает свои свойства при затвердевании, сколько бы раз его не расплавляли. При высокой температуре физические связи между его макромолекулами распадаются, соответственно исчезают и физические свойства поликарбоната такие, как твердость и прочность и он переходит в расплав. Сами же макромолекулы сохраняют свою целостность, и когда расплав охлаждается и затвердевает, физические связи между ними возникают вновь, и поликарбонат становится таким же, как до процесса плавления. Благодаря этому поликарбонат можно подвергать многократной переработке, что делает материал особенно привлекательным с экологической точки зрения.

Поликарбонатные листы изготавливаются из поликарбонатных гранул методом экструзии и завоевали большую популярность как универсальный материал с уникальными эксплуатационными характеристиками и очень широким спектром применения.

Изготавливают поликарбонатные листы в виде: сотовых и монолитных.

1. Сотовый поликарбонат представляет собой пустотелый полимерный лист с внутренней структурой, представляющей собой многослойную конструкцию, заполненную продольными перемычками -- ребрами жесткости. Благодаря его внутренней структуре, его еще называют «структурированным» или «ячеистым». Структура может иметь двух-, трех- или четырехслойную конструкцию, а ее ребра жесткости образовывать квадраты, треугольники или крестовые структуры. Другие названия, отражающие структуру материала, -- Multiwall polycarbonate Sheet, Cellular polycarbonate.

Сотовый поликарбонат производимый из высококачественного поликарбоната методом экструзии подразумевает расплавление гранул и выдавливание этой массы через особую форму, которая определяет строение и конструкцию листа. Получаются полые листы, в которых 2 или более слоев поликарбоната соединены внутренними продольными ребрами жесткости ориентированными в направлении длины листа.

Высокая пластичность и прочность самого материала делает возможным получать экструзионным способом листы с очень тонкими стенками (0,3-0,7 мм) без потери ударопрочных характеристик и в то же время с очень малым весом. Воздух, содержащийся в пустотах между слоями листа, обеспечивает его высокие теплоизоляционные свойства, а ребра жесткости - большую конструктивную прочность по отношению к весу. За счет большого количества пустот вес листа снижается, а значит, снижается и его себестоимость. Сотовая структура придает поликарбонатным конструкциям визуальную легкость и воздушность.

Производители выпускают в основном панели толщиной от 4 до 35 мм. Они могут быть прозрачными, цветными, а также разноцветными, когда одна из наружных поверхностей имеет один цвет, а другая - другой. Пластичность поликарбоната позволяет формировать сотовые листы различной конфигурации (зигзаго- и волнообразные), а также профилированные листы.

2. Монолитный поликарбонат - это сплошной полимерный лист без внутренних пустот. Внешне он напоминает обычное стекло, только намного легче и прочнее.

Выпускаются различными по толщине -- от 0,75 до 40 мм, цвету, структуре поверхности и размерам. Они могут быть также многослойными. Например, верхний -- внешний -- слой имеет матовую или шершавую поверхность, второй слой не пропускает УФ-излучение, а третий слой представляет собой монолитный поликарбонат, который обеспечивает всей композиции высокую прочность. На рынке пользуются спросом монолитные листы с двухсторонней УФ-защитой.

Преимущества:

- Прочность. Благодаря структуре своих молекул поликарбонат обладает непревзойденными показателями ударопрочности -- панели из него способны выдерживать на порядки большие весовые (ветровые и снеговые) нагрузки, чем стекло. Дополнительную конструктивную прочность по отношению к весу сотовому поликарбонату придают многочисленные ребра жесткости, образующие ячеи внутри панели.

- Прозрачность. Монолитный поликарбонат прозрачен и пропускает до 90% света, что выше показателей обычного стекла. Панели сотового поликарбоната не прозрачны, однако также обладают высокой степенью светопропускания -- наиболее тонкие из них пропускают до 85% видимого спектра.

- Гибкость. В холодном состоянии делает листы из поликарбоната идеальным материалом для покрытия сооружений сложной геометрической формы: арочные и сводчатые конструкции и другие, геометрически сложные строительные проекты.

- Тепло- и звукоизоляция. На высоте у всех поликарбонатных листов, а звукоизоляция сотовой поликарбонатной панели в 2 раза выше в сравнении со стеклом той же толщины, благодаря воздуху, наполняющему ее пустоты.

- Лёгкость очистки. Поликарбонатные листы легко очищаются большим количеством воды и 100% хлопковой тканью (разрешается использовать средства для мытья посуды или специальные средства, за исключением средств содержащих аммиак, что ведёт к разрушению поликарбоната).

- Простота монтажа. Для монтажа поликарбонатных листов применяются удобные поликарбонатные профили, обладающие той же цветовой гаммой и механическими свойствами.

- Простота обработки. Листы из поликарбоната прекрасно обрабатываются обыкновенными режущими инструментами.

- Безопасность. От удара поликарбонат не разлетается на опасные осколки, что также дает ему преимущество перед стеклом.

- Температуро- и пожаростойкость. Широкий температурный диапазон эксплуатации от -40 до +120°С.

- Стойкость к химическим воздействиям и воздействиям окружающей среды. Поликарбонатные листы выдерживают воздействие большинства химических веществ и соединений и сохраняют свои характеристики на протяжении длительного времени.

Область применения:

Коммерческое строительство:

- Остекление и перекрытия зданий (торговых, офисных и производственных комплексов).

- Экстерьерные решения: антивандальная защита в магазинах, музеях, банках; витрины, оформление торговых и выставочных павильонов; промышленные теплицы.

Городское строительство:

- Перекрытия спортивных помещений (стадионов и т.п.)

- Специальные спортивные ограждения (хоккейные коробки и т.п.)

- Перекрытия вокзалов и перронов железнодорожных станций

- Ветровые и антишумовые ограждения автотрасс

- Перекрытия автозаправочных станций

- Крытые автостоянки

- Остановочные комплексы

- Светопрозрачные переходы между зданиями

- Оформление детских площадок и жилых дворов

- Экстерьерные решения

- Малые архитектурные формы



Список литературы

1. Шейдин И.А., Пюдик П.Э., Технология производства древесных пластиков и их применение, М., 1971;

2. Баженов В.А., Карасев Е.И., Мерсов Е.Д.. Технология и оборудование производства древесных плит и пластиков, М., 1980;

3. Доронин Ю.Г., Шулепов И.А., Направления развития производства древесных слоистых пластиков, М.. 1983, (ВНИПИЭИлеспром, в. 9). Е.Д. Мерсов;

4. ГОСТ 13913-78. Пластики древесные слоистые (ДСП). Технические условия.

Размещено на Allbest.ru

...