Получение и области применения в строительстве листовых полимерных материалов
23 сентября 2009 г. Источник:
Производство пластмассы и полимеров Получение и области применения в строительстве листовых полимерных материалов
Листы, изготовленные из полимеров, нашли широкое применение в современном строительстве. Они могут быть монолитными, гладкими и гофрированными, вспененными, наполненными и армированными. Толщина листов может колебаться от 0,5 мм и до 40 мм и выше, и они могут быть разной ширины. Изготавливаются листы из полиолефинов, полистирола, АБС-пластика, поливинилхлоридных композиций, ПММА, сложных эфиров целлюлозы, полиуретана, мочевиноформальдегидных смол, полиэтилентерефталата, поликарбоната. Часто применяются стеклопластиковые листы, у которых в качестве связующего используют термореактивные смолы (эпоксидные, полиэфирные, а наполнителей — стекловолокно, стеклоткань или базальтовое волокно или ткань). Листы используются как облицовочный и футеровочный материал, а также полуфабрикаты для получения изделий методом термоформования или прессования.
Известен ряд способов получения полимерных однослойных листов, но наибольшее распространение получил экструзионный метод, где формование листа происходит в плоскощелевой головке, а окончательное его калибрование на гладильном каландре.
Многослойные листы могут изготавливаться как из однотипного материала, но разных цветов, так и из разных полимерных материалов, количество слоев может быть разным, а каждый слой выполняет свою функцию. К многослойным плитам и листам относятся бумажно-слоистые, древесно-слоистые пластики, стеклотекстолит, текстолит и др. Соединение слоев расплава может производиться с помощью традиционных головок, которые соединены с блоком подачи расплава (адаптер), подаваемого из разных экструдеров. Основное требование к таким головкам состоит в том, чтобы все поступающие в головку материалы должны иметь близкие температуры переработки и практически одинаково течь.
В многоколлекторных головках расплав сначала подается отдельно и преобразуется в поток нужной формы. Эти головки позволяют экструдировать расплавы с различными температурами переработки и реологическими свойствами.
Для получения листов большой толщины, например, более 40 мм, применяют ленточные прессы.
Бумажно-слоистые пластики — это многослойный листовой материал, состоящий из пакета листов бумаги, проклеенных термореактивными смолами. Лицевой слой представляет собой запрессованную различную по расцветке цветную или текстурную бумагу. Технологический процесс состоит из следующих основных операций: предварительной пропитки крафт-бумаги фенолформальдегидной или мочевиномеламиноформальдегидной смолой, сушки и поперечной резки бумаги на отдельные листы, составление пакетов и их горячее прессование в многоэтажных прессах с прокладкой между пакетами стальных листов, имеющих с одной стороны полированную, с другой – мелкорифленую поверхность. Прессование осуществляется на многоэтажных прессах. Пластик выпускается в виде рулона длиной до 18 м.
Бумажно-слоистые пластики применяются в основном для облицовки стен, дверных полотен, панелей стен, а также щитов встроенной и обычной мебели.
Древесно-наполненные композиционные материалы выпускают на основе термопластов: полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида и их сополимеров, а также на основе реактопластов — фенолоальдегидные, мочевиноформальдегидных, полиэфирных смол. Такие материалы имеют высокие физико-механические характеристики, стойкие к разрушению, низкие по водопоглощению, хорошо механически обрабатываются.
Древесную муку разных марок используют при получении наполненного ПП, что позволяет создать экологически чистое безотходное производство листов. Такие листы могут быть дублированы декоративной пленкой или тканью, их используют в строительстве для устройства перегородок и различных профилей и т.д.
Древесностружечные плиты (ДСП) — это плитный пиломатериал, изготовленный путем горячего прессования частиц древесины (древесной стружки, неделовая древесина, технологическая щепа) и связующего вещества. Измельченная и просушенная стружка хвойных и лиственных пород сортируется, покрывается смолой и тщательно запрессовывается при высоких температурах. В качестве связующих материалов применяют различные связующие компоненты, такие как формальдегидные, феноло-формальдегидные и прочие смолы. ДСП — самый распространенный в производстве мебели материал, для оформления интерьеров, строительства (крыши, перегородки). Для кухонь и ванн используется специальный вид ДСП — с повышенной влагостойкостью. Неоспоримые достоинства ДСП — легкость обработки и экономичность. Изделия из ДСП отличаются привлекательным внешним видом, простотой в эксплуатации и гораздо меньшей стоимостью по сравнению с аналогичными изделиями, производимыми из цельных пиломатериалов
Древесноволокнистая плита (ДВП) — материал, изготовляемый в процессе горячего прессования массы из древесных волокон, сформированных в виде влажного полотна. Эти волокна получают путем пропарки и размола древесного сырья. Они представляют собой отдельные клетки тканей, их обрывки или группы клеток древесины (древесная пыль). Сырьем служат отходы лесопиления и деревообработки, технологическая щепа и дровяная древесина. Для улучшения эксплуатационных свойств в массу добавляют упрочняющие вещества (например, синтетические смолы), антисептики и др. Формирование листа может осуществляться в водной среде с получением плит односторонней гладкости (мокрый способ производства) или в воздушной среде с получением плит двусторонней гладкости (сухой способ).
Из ДВП изготовляют конструкционные элементы мебели, задние стенки и полки шкафов и тумб, нижние полки у диванов, выдвижные ящики, спинки кроватей, перегородки. Их также используют при изготовлении гнутоклеенных деталей с внешними слоями из строганого шпона ценных пород. Технологический процесс включает: получение волокнистой массы, пропитку массы 4-5 процентным феноло-формальдегидным раствором полимера, формование массы в ленту, разрезку на плиты и прессование плит в многоэтажных гидравлических прессах при температуре 433 К и давлении 3,5-5 МН/м2 (35-50 кгс/см2). Количество феноло-формальдегидной смолы составляет 5-10% от массы волокна. Затем плиты шлифуются, грунтуются и покрываются эмалями в два слоя или декоративной полимерной пленкой.
Вспененные листы имеют различное назначение, в одних случаях они используются как термо- и звукоизоляционные материалы, в других случаях для снижения массы строительных конструкций. В первом случае их используют в качестве наружной термоизоляции зданий, здесь применяют вспененный полистирол. При строительстве небольших зданий используют вспененные полистирольные блоки, которые имеют пазы и выступы для монтажа, а также пустоты для их заливки раствором цемента. Листы из вспененных термопластов применяют для внутренней декоративной отделки помещений.
Получение листов из пенопластов осуществляется несколькими путями. Наибольшее распространение получили:
- экструзия полимера с пенообразователем. При таком способе ставят жесткие условия к времени сохранения материала и температурным режимам пенообразования (разложение пенообразователя);
- введение газоподобного порообразователя в зону дозирования экструдера.
Существует пять основных типов листовых ПВХ пластиков: интегральный вспененный лист из твердого ПВХ, свободновспененный лист из ПВХ, компактный лист из ПВХ, компактный прозрачный лист из ПВХ, волнистые прозрачные листы из ПВХ.
Теплоизоляционные пенопласты изготавливают на полимерном связующем в виде газонаполненных пластмасс, а также минераловатных и стекловатных изделий. Пористые и ячеистые пластмассы получают двумя способами — прессовым и беспрессовым. Прессовый способ позволяет получать пористые пластмассы из мелкодисперсного порошка полимера с газообразователями и другими добавками при давлении 15–16 МПа с последующим вспениванием.
Беспрессовым способом изготовления пористых пластмасс осуществляется путем нагрева в форме полимера с добавками и газообразователем до соответствующей температуры. Плиты из пористых пластмасс на основе суспензионного полистирола изготавливают длиной до 1000 мм и шириной до 700 мм, применяют как изоляционный материал для изоляции стен, потолков, крыш, широко используют в холодильной промышленности, вагоно- и машиностроении.
Минеральная вата, получаемая из расплава горных пород или металлургических шлаков, состоящая из тонких стекловидных волокон и различных неволокнистых включений относится к теплоизоляционному материалу с плотностью от 75-150 кг/м3, который не горит и не портится грызунами. Минеральная вата используется для получения различных изделий, таких как войлока, матов, скорлуп, сегментов полужестких и жестких плит, которые могут эксплуатироваться в диапазоне температур от -2000С до +6000С. Стеклянные волокна, входящие в состав минеральной ваты, вызывают раздражение слизистой оболочки и кожного покрова.
Минеральные маты представляют собой минераловатный ковер, заключенный между битуминизированной бумагой, стеклотканью или металлической сеткой, прошитый асбестовой или стеклянной прочными нитями или тонкой проволокой. Применяют минеральные маты для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий и поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре до 400°С. Маты минераловатные на металлической сетке используют для теплоизоляции при температуре до 600°С.
Минеральный войлок выпускают в виде листов и рулонов из минеральной ваты, пропитанной дисперсиями синтетических смол. Плотность войлока 10–150 кг/м3, теплопроводность 0,046–0,052 Вт/(м °С). Применяют для утепления стен и перекрытий в кирпичных, бетонных и деревянных домах в виде листов и полотнищ.
Минеральные маты на обкладке из стеклохолста состоят из минеральной ваты, прошитой стекложгутом, прошедшим обработку в мыльном растворе. Выпускают размером 2000x500x40 мм, плотностью 125-174 кг/м3 , применяют для теплоизоляции поверхностей с температурой до 400°С.
Минераловатные маты представляют собой мягкий рулонный материал с содержанием 5–6% полимера.
Минераловатные полужесткие плиты плотность 75-300 кг/м3 изготавливают из минерального волокна путем напыления на него синтетических смол или битума с последующим прессованием и сушкой. Плиты на основе синтетического связующего применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций и горячих поверхностей оборудования при температуре до 300°С; и до 60°С — на битумном связующем. Технологический процесс получения минераловатных плит состоит из получения минерального волокна, его раздув, опыления смолой, сушка, полимеризация. Полимер составляет 6–8% массы изделия. Выпускают плиты минераловатные полужесткие на фенольном связующем (плиты МФ), на карбамидном связующем (плиты МК), акустические (плиты МА).
Минераловатные жесткие плиты изготавливают путем смешивания минеральной ваты с битумной эмульсией или синтетическими смолами методом прессования и полимеризации. Жесткие плиты изготавливают толщиной 4–10 см, плотностью 100–400 кг/м3, размером 100050060 мм. Жесткие минераловатные плиты на битумном связующем производят мокрым способом формования гидросмеси. Они биостойки и водостойки, применяют для теплоизоляции строительных конструкций, имеющих температуру эксплуатации до 70°С. Жесткие плиты на бентонитоколлоидном связующем, благодаря высокой отражательной способности, очень эффективны для теплоизоляции поверхностей с высокой температурой (до 600°С). Минераловатные жесткие плиты применяют для утепления стен, покрытий и перекрытий жилых и промышленных зданий и холодильных установок.
Стекловата — волокнистый теплоизоляционный материал, получаемый из расплавленной стекломассы, имеет повышенную химическую стойкость, не горит и не тлеет, ее плотность в рыхлом состоянии не превышает 130 кг/м3. Стекловату изготавливают из стеклянного боя или из тех же компонентов, что и оконное стекло (кварцевый песок, известняк или мел, сода или сульфат натрия). Тонкое стеклянное волокно для текстильных материалов получают вытягиванием из расплавленной стекломассы (фильерный или штапиковый способ). Более грубое волокно изготавливают дутьевым способом. Стеклянная вата практически не дает усадки в конструкциях, плохо проводит и хорошо поглощает звук; малогигроскопична; морозостойка. Слой стеклянной ваты толщиной 5 см соответствует термическому сопротивлению кирпичной стены толщиной 1 м. Маты и полосы из стеклянной ваты получают путем прошивки стеклянных волокон асбестовыми или скрученными из стекловолокна нитями. Стеклянную вату применяют для изготовления теплоизоляционных материалов и изделий и теплоизоляции конструкций при температуре поверхности от –200 до 450 °С.
Базальтовое супертонкое стекловолокно (БСТВ) применяют для получения теплоизоляционных материалов, плит, скорлуп строительных конструкций, тепловой изоляции, фильтрации, для изготовления теплостойких бумаг, картонов и матов, эксплуатируемых при температуре от –200 °С до 700 °С. Физико-технические свойства этого материала определяются его очень малой плотностью — 17-25 кг/м3, низкой теплопроводностью — 0,027–0,037 Вт /(м °С).
Асбестовый картон изготавливают из композиции, в состав которой входит асбест 4-го и 5-го сортов (65%), каолин (30%) и крахмал (5%). Полученную смесь прессуют на гидравлическом прессе под давлением 5 МПа. Асбестовый картон применяют для теплоизоляции трубопроводов с температурой эксплуатации до 500 °С, а также для покрытия деревянных и других легковоспламеняющихся предметов и изделий с целью повышения огнестойкости.
Одним из основных строительных элементов системы гипсокартонных отделочных панелей являются панели из гипсокартонных листов с отделкой поверхности лицевого слоя декоративным материалом. Поверхность гипсокартонного листа может быть облицована поливинилхлоридной отделочной пленкой, изопленом или другим декоративным поливинилхлоридным материалом.
Стеновые и кровельные сэндвич-панели, изготавливаются на высокопроизводительных технологических линиях, которые включают устройства для размотки оцинкованной стали, дюрали или стали с полимерным покрытием, а также экструзионную установку для подачи из плоскощелевой головки листа из вспененного полистирола между металлическими листами. В качестве утеплителя может использоваться минплита либо пенополистирол. Сэндвич-панели с наполнителем из негорючей базальтовой минеральной ваты и пенополистирола по теплотехническим характеристикам до 10–15 раз превосходят кирпич, бетон и т.д. Нагрузка на фундамент при применении сэндвич-панелей в 80 раз меньше, чем при применении кирпича, бетона и других стеновых материалов. Панели в целом ряде сооружений имеют идеальную поверхность, не требует отделки как снаружи, так и внутри помещения.
Стальной лист толщиной 0,5–0,55 мм оцинкован с двух сторон, толщина слоя цинка составляет 270–300 г/см2. Каждая из обкладок со стороны обращенной внутрь панели покрыта органическим слоем толщиной около 10 мкм, увеличивающей сцепление наполнения с обкладкой. С наружной стороны панели покрыты органическим полиэфирным лаком с толщиной слоя 25 мкм.
Наполнителем панелей-сэндвич является самозатухающий пенопласт. Плотность пенопласта составляет более 15 кг/м3. В качестве клея применяется клеящая композиция на основе полиуретана.
Большинство стеновых и кровельных панелей имеют в процессе производства полиуретановую уплотнительную прокладку, обеспечивающую высокую плотность и водонепроницаемость соединений.
Широко применяют стеновые сэндвич-панели с покрытием металлических обшивок полиэфирной эмалью («полиэстер») и утеплителем из негорючих минераловатных плит на базальтовой основе или пенополистирольных плит и защитной пленкой с двух сторон.
Стеновые и кровельные панели могут производиться в версиях с несколькими типами профилирования. Обкладки панелей могут либо иметь профиль линейного типа, либо быть гладкими. Линейный тип профилирования представляет собой плоские продольные углубления шириной 13,3 мм и глубиной 1 мм, расположенные с шагом 83,3 мм. Для повышения коррозионной стойкости на наружные стальные обкладки панелей наносится полиэфирное покрытие, стойкое в агрессивных средах, в т.ч. покрытия в щелочных и слабокислых средах, солевых растворах и в воде.
Панели применяются при изготовлении стен и кровли в зданиях. Панели имеют определенную звукоизоляцию и обладают хорошими акустическими свойствами, характеризуемые реверберационным коэффициентом звукопоглощения промышленного здания в диапазоне частот 100–5000 Гц и составляет aсред = 0,1.
В качестве основы декоративных отделочных панелей используется не только натуральная древесина, но и ее заменители — деревопродукты. Для производства панелей с глянцевой поверхностью обычно используют древесноволокнистые плиты. Панели из твердой ДВП отделывают натуральным шпоном или искусственной пленкой, имитирующей текстуру древесины. Производятся декоративные панели и на основе плит МДФ — самой современной модификации древесноволокнистых плит. Они плотнее, чем ДВП и производятся из плотно спрессованной «древесной пыли». При резке такие плиты не крошатся и не ломаются, легко шлифуются и относятся к группе влагостойких.
Стеновые панели могут иметь различный декоративный вид за счет применения внешней оболочки — покрытия, которое наносят на основу. Самый распространенный вид покрытия — ламинат, т.е. ПВХ пленка с изображением текстур различных пород дерева (дуб, сосна, вишня, бук, ясень), камня (мрамор, гранит) или абстрактных рисунков. Такая пленка не выцветает, устойчива к влаге, не пасует перед грязью, не боится механических повреждений. Пленка бывает матовой и глянцевой. А панели — фанерованные, то есть покрытые шпоном — это тонкий слой дерева, приклеенный к ДСП или ДВП методом «горячего пресса». Панели со шпоном дороже, чем ламинированные. Стеновые панели бывают не только с ровной гладкой поверхностью, но и с тиснением — на ДСП или ДВП прессом выдавливают какой-нибудь рисунок, затем плиту покрывают краской. Такие панели часто делают «под кафель» или различные виды обоев.
Пластиковые декоративные отделочные панели изготавливаются из жесткого ПВХ с минимальным содержанием пластификаторов и мягчителей и не имеющих в своем составе кадмиевых, бариевых и свинцовых стабилизаторов и наполнителей типа асбеста и стекловолокна. Они долговечны, не горючи, имеют высокую влагостойкость и за ними очень легко ухаживать. Декоративный рисунок наносится на пластиковую панель с помощью специального метода печати и покрывается защитным слоем реза, обладающим антистатическим действием, износоустойчивостью, устойчивостью к ультрафиолетовому излучению. Лаковое покрытие может быть матово-шелковистым или интенсивно-глянцевым и соответствует 3-хкратной прочности лакированной деревянной поверхности. Чтобы достичь диффузных световых рефлексов, поверхности придается слегка волнообразная форма. Материал — электропроводный и в специальных помещениях может подключаться к общему заземлению здания. Благодаря тому, что пластиковые панели крепятся вплотную друг к другу, облицовка выглядит как единое целое. Зеркальные панели обычно применяются для декорационных работ в фойе гостиниц, ресторанах, виллах, барах, дискотеках. Зеркальные пластиковые панели представляют собой зеркальные плиты из полистирола, покрытые защитной полиэтиленовой пленкой и могут иметь самоклеящуюся основу. Этот материал легко резать, теснить, наносить на него тексты. Эти панели достаточно гибкие и их можно использовать при облицовке закругленной поверхности.
Акустические отделочные панели изготавливаются из особо плотного стекловолокна, служат хорошей теплоизоляцией. Панели могут иметь различную толщину, легко монтируются при использовании необходимых комплектующих «системы деревянных планок»: внутреннего и внешнего угловых плинтусов, Т-образного и нижнего плинтуса. Также используется «система металлических планок». Система акустических стеновых панелей не требует дополнительной обработки, проведения изоляции, облицовки обоями.
© При перепечатке ссылка на http://www.poliolefins.ru обязательна
