3. Конструкционные пластмассы

Древесные пластики

Среди большого многообразия пластмасс конструкционными материалами считают древесные пластики, стеклопластики, термопласты, пенопласты, ткани, армированные пленки

Древесные пластики - это материалы, полученные на основе переработки натуральной древесины и соединены синтетическими термореактивными смолами.

Дерево-слоистые пластики (ДСП) выпускаются в виде плит толщиной 3 … 60 мм. Их изготавливают из тонких листов (0,3-1,5 мм) березового (иногда ольхового, липового или букового) шпона, пропитанного фенольно- или крезольноформальдегиднимы смолами и запрессованного при высоком давлении 150-180 кг / см² и температуре t = 145-155 °С.

В зависимости от взаимного расположения слоев шпона в пакете, различают 4 основные марки ДСП:

- ДСП-А - все слои параллельны друг другу;

- ДСП-Б – через каждые 10–12 параллельных слоев один поперечный;

- ДСП-В - перекрестное расположение, причем внешние слои располагаются вдоль плиты;

- ДСП-Г - звездообразная, каждый слой смещен относительно предыдущего на 25-30 °.

Для строительных конструкций рекомендуется использовать ДСП-Б и ДСП-В как наиболее прочные поперек и под углами к волокнам.

Во всех случаях прочность ДСП превышает прочность цельной древесины, а для некоторых марок при воздействии усилий вдоль волокон шпона не уступает прочности стали. Широкому использованию ДСП препятствует высокая стоимость материала. Поэтому их применяют в особо ответственных соединениях стержневых конструкций.

Строительная фанера изготавливается склеиванием под давлением березового или лиственничного шпона на фенольных (марка ФСФ) или карбамидных (марка ФК) клеях. Плотность 0,6 т / м³. Выпускается много сортов фанеры, которые отличаются между собой числом шпона, размещением волокон соседних листов шпона, направлением волокон внешних шпона (рубашек). Для несущих и ограждающих конструкций используют фанеру ФСФ сорта не ниже В / ВВ. Стандартные размеры листа 1220×1525 мм, толщина 6, 8, 9, 10, 12 мм (может быть и больше).

Фанеру могут изготавливать также в виде труб, швеллерного и других профилей. Применяется такая фанера в стержневых решетчатых конструкциях, для несущего каркаса панелей и т.

Бакелизированная фанера - это фанера повышенной водостойкости. Изготавливается из нечетного числа очень тонких березового шпона, склеенных под давлением на фенолформальдегидных смолах. Плотность 1,05 т / м³, марки ФБС и ФБС / В, выпускается толщиной 5, 7, 12, 14, 16, 18 мм, длиной 1,5 ... 7,7 м и шириной до 1,5 м.

Древесноволокнистые плиты (ДВП) изготавливают горячим прессованием растертой в волокнистой массы древесины, смоченной канифольный эмульсией и с добавлением антисептиков и гидрофобизаторов. Для изготовления твердых и сверхтвердых плит в дерево-волокнистую массу добавляют еще фенолформальдегидных смол.

Плиты ДВП выпускают трех видов:

- сверхтвердые - прочность на изгиб более 50 МПа, плотность 0,95 т / м³

- твердые - плотность 0,8 т / м³

- полутвердые.

Твердые и сверхтвердые плиты используют для устройства обшивок панелей, подвесных потолков, перегородок, полутвердые - в качестве теплоизоляционного и отделочного материала. При длительном воздействии влажной среды древесноволокнистая плита, из-за высокой гигроскопичности, набухает и теряет прочность, поэтому во влажных условиях применять ДВП не рекомендуется.

Древесностружечные плиты (ПС и ПТ) получают путем горячего прессования древесных стружек, перемешанных, вернее опыленных фенолформальдегидными смолами.

Выпускаются одно и трехслойными, длиной до 3,5 м, шириной до 1,5 м, толщиной 10, 13, 16, 19, 22, 25 мм. Используются для внутренних обшивок панелей покрытия и стен в помещениях с невысокой влажностью. ПС и ПТ является дешевым и доступным материалом, они широко используются в строительстве для перегородок, подвесных потолков. Также отличаются высокой гигроскопичностью, что ограничивает область использования.

Стеклопластики

Стеклопластики представляют собой материалы, которые состоят из стекловолокнистого наполнителя и вяжущего.

Для вяжущего чаще используют термореактивные смолы (полиэфирная, эпоксидная, фенолформальдегидные). Кроме того, смола защищает волокна от агрессивного воздействия внешней среды и способствует более равномерному распределению усилий между волокнами под нагрузкой. Стеклянное волокно, благодаря чрезвычайно высокой прочности (1000 ... 2000 МПа), подобно железобетона, выполняет роль арматуры. Основой стекловолокон является элементарные волокна (первичные нити). их получают из расплавленной стеклянной массы, извлекая ее через небольшие отверстия - фильеры; элементарные волокна (около 200 шт.) диаметром 6 ... 20мт сочетают в нити, а несколько десятков нитей - в жгуты (крученые нити). Последние используют в виде отдельных нитей, тканей, рубленых волокон.

Стеклопластик полиэфирный изготавливается из хаотично расположенных рубленых волокон (схема РС, рис. 5, д) и полиэфирных смол. Выпускается в виде плоских и волнистых листов, отличается высокой светопроницаемостью, поэтому используется в качестве обшивок или для цельно прессованных светопропускающих панелей. Из всех стеклопластиков, полиэфирный в нашей стране используется больше всего.

Стеклотекстолит (КАСТ-В) получают горячим прессованием наполнителя (стеклоткани по схеме КС, рис. 5, г) с фенолформальдегидными смолами. Выпускается в виде плоских листов, толщиной 0,5 ... 35 мм, и используются в узловых соединениях стержневых конструкций. С стеклотекстолита изготавливают также уголки и швеллеры. Этот материал рекомендуется использовать для конструкций, работающих в условиях сильной химической агрессии.

Стеклопластик Свами (стекловолоконный анизотропный материал) - результат горячего прессования стеклошпона с ориентированным размещением волокон по схеме ППС (рис. 5, б).

Предел прочности Свами за растяжения или сжатия составляет 400-500 МПа, при изгибе - 700 МПа. Используется в несущих конструкциях.

Стеклопластик АГ-4С, АГ-4В - это высокопрочный материал с наполнителем в виде однонаправленных нитей (схема ОС, рис. 5, а) на основе фенолформальдегидной смолы. Применяют для изготовления соединительных элементов (болтов, фасонок), а также для профильных изделий для эксплуатации в агрессивной среде, где металл быстро корродирует.

Термопласты

Характерной особенностью термопластов является отсутствие наполнителей, благодаря чему они обладают высокой светопроницаемостью. Наиболее распространенными термопластами является органическое стекло, винипласт, полиэтилен.

Недостатком термопластов является невысокая теплостойкость. Прочность их в значительной степени также зависит от температуры.

Органическое стекло или оргстекло - это конструкционный материал, который полностью состоит из термопластичной смолы - полиметилметакрилата, без каких-либо наполнителей. Производимый в виде листов и плит размером до 1700 мм, толщиной до 40 мм. При температуре 20 °С органическое стекло имеет достаточно высокие прочностные характеристики (55 МПа за растяжения и 80 МПа при сжатии). При температуре 105 ... 170 ° С хорошо формируется в изделия криволинейной формы, легко подается механической обработке.

Главное преимущество оргстекла - высокая светопроницаемость: до 90% видимых и более 73% ультрафиолетовых лучей света.

Применяется для остекления криволинейных поверхностей, в виде зенитных фонарей, сводов, куполов и т. Этот материал достаточно эффективен для покрытия теплиц, парников и оранжерей.

Винипласт выпускается пластифицированным и непластифицированным (твердым). По окраске может быть темным (темно-коричневого цвета) или прозрачным (бесцветным). Одним из главных преимуществ винипласта является его исключительная антикоррозионная стойкость в химически агрессивной среде. Он легко обрабатывается, практически водонепроницаемый, легко сваривается и склеивается.

Основные недостатки - малая теплостойкость (всего до 60 °С и морозостойкость до -30 °С), большой коэффициент линейного расширения (в 7 раз больше, чем у стали) и малая ударная вязкость. По большинству механических показателей винипласт близок к органическому стекла.

Область применения в строительстве широка и многообразна, поскольку этот материал является самым дешевым из термопластов. Винипласт используется для гидроизоляции, как кровельный материал, из него изготавливают трубы, профили, перила, другие погонажные изделия.

Перспективным материалом является армированный винипласт. В этом случае повышается прочность винипласта, и он может использоваться в несущих конструкциях (например, фермах).

Полиэтилен в чистом виде представляет собой твердый белый роговидный продукт. Сырьем для его производства служит бесцветный газ этилен.

Полиэтилен имеет достаточно высокую морозостойкость (ниже -70 ° С) и высокой химической стойкостью к воздействию кислот, щелочей и большинства растворителей. Однако очень подвержен старению. При введении стабилизатора (сажи до 2%) атмосферостойкость его увеличивается примерно в 30 раз (такой полиэтилен называют стабилизированным). Из полиэтилена изготавливают трубы и арматуру к ним, профильные изделия, болты, письма и т.

Перспективным является применение клейких лент со стабилизированного полиэтилена в качестве защитного покрытия для конструкций, находящихся в условиях химической агрессии.

Ткани и армированные пленки

Ткани и пленки используются в пневматических и тентовых конструкциях.

Основными требованиями к ним являются: воздухо- и водонепроницаемость, эластичность, способность к прошивки и склеивания, достаточная прочность и долговечность.

Ткани прорезиненные капроновые изготавливают в виде однослойной ткани (№60) для пневматических и тентовых конструкций, а также двухслойной (№109ф) и трехслойной (№110ф) ткани, которые используют для сильно напряженных пневмокаркасных конструкций.

Пленки изготавливают из термопластов. Наиболее широкое применение нашли полиэтиленовые, полиамидные и полиэфирные пленки. Для повышения прочности и снижения деформативности пленки армируют сетками из капрона, лавсана, стекловолокна. Используются пленки в малонапрягаемых пневматических конструкциях и в качестве ограждения по несущему каркасу.

Пенопласты и сотопласты

Эти материалы используют в трехслойных панелях для заполнения пространства между обшивками. Основная их цель - теплоизоляционный материал, однако в отдельных случаях они могут выполнять и несущие.

Пенопласты имеют пористую структуру. Изготавливают из чистого полимера с добавкой, которая после нагрева переходит в газообразное состояние, в результате чего полимер становится пористым. Плотность пенопластов 10 ... 220 кг / м³, что делает их отличными утеплителями. Изготавливаются методом прессования или вспенивание непосредственно в полости панели.

Наиболее распространены пенопласты: полистирольные - ПС-1, ПС-4, ПСБ, ПСБ-С; поливинилхлоридные - ПХВ-1, ПХВ-2, ПХВ-3; фенолформальдегидные ФРП-1.

Сотопласты изготавливаются в виде сот из обычной бумаги, прочной бумаги (крафт-бумаги), тканей, различных листовых материалов, стеклоткани и т.п. Если сотопласты изготовлены из нежесткого материала, после склеивания в соты его пропитывают смолами.

Используют сотопласты для изготовления легких трехслойных панелей.

Лекція №1-2 Страница 1