Полимерные строительные материалы и изделия

 

Кроме полимербетонов и растворов, рассмотренных выше, на 1 основе полимеров изготовляют другие материалы и изделия со (.сходными, конгломератного типа микро- и макроструктурами. По функциональному назначению можно выделить из этой группы материалы для: полов; ограждающих и несущих (кроме бетонов) конструкций; кровли, гидроизоляции и герметизации; тепло- и звукоизоляции; санитарно-технического оборудования и труб; отделочных материалов и покрытий, трубопроводов вспомогательного назначе­ния.

Материалы для полов различают рулонные и плиточные.

Рулонные материалы бывают с теплозвукоизоляционной осно­вой и без основы: поливинилхлоридные, алкидные (глифталевые), коллоксилиновые (нитроцеллюлозные), резиновые. К наиболее эф­фективным и чаще применяемым относятся поливинилхлоридные линолеумы, изготовляемые тремя основными способами: промазным, вальцово-каландровым и экструзионным.

Для изготовления поливинилхлоридного линолеума промаз­ным способом в качестве связующего вещества применяют эму­льсионный поливинилхлорид. Надежным пастообразующим свойст­вом обладает поливинилхлорид марок ПХВ-Е62 и ПХВ-Е70П в присутствии пластификатора, например дибутилфталата или диок-тилфталата. Полученное пастообразное связующее смешивают с наполнителем — тонкоизмельченным известняком, мелом, тальком и др. В качестве красителя может быть применен органический (фталоцианин) или минеральный пигмент (сурик, мумия, оксид хро­ма, литопон), ультрамарин и др. Подоснова — джутовая, войлочная или иная ткань.

Технология производства линолеума промазным спосо­бом состоит из следующих операций (рис. 11.13): подготовка сы­рья, приготовление пигментной пасты; линолеумный замес с полу­чением грунтопромазочной массы; нанесение линолеумной пасты на перемещающуюся подоснову; термообработка и желирование па­сты на подоснове; обрезка, сортировка, упаковка. Каждую опера­цию строго регламентируют, что позволяет получать необходимое качество и однородность готовой продукции. Промазной линолеум на тканевой подоснове выпускают в виде рулонов длиной 12, шири­ной 1,4—1,6 м, толщиной 2—2,5 мм. Его наклеивают на бетонное, деревянное основания или на настил из древесностружечных и дре­весноволокнистых плит. Промазной линолеум на войлочной подо­снове выпускают также либо в виде рулонов длиной 6—12 м и тол­щиной 4,5—5,5 мм, либо в виде сварных ковров, сматываемых для транспортирования в рулоны. Этот линолеум укладывают на осно­вание насухо, без приклеивания, а сварной шов из двух полотнищ прикатывают роликом и выравнивают холодным утюгом. Сварива­ют ковровые полотнища с помощью специального сварочного агре­гата.

 

Рис. 11.13. Последовательность операций по производству поливинилхлоридного линолеума промазным способом:

1 — стол для измерения и контроля ткани; 2 — счетчик метража; 3 — стол для ручной очистки ткани; 4 — гладильный каландр для ткани; 5 — бункер для полихлоридной смолы; 6 — емкость для пластификатора; 7 — емкость для разбавителя; 8 — бункер для наполнителя; 9 — бункер для пигмента; 10 — смеситель для приготовления пасты; 11 — камера для вызревания пасты; 12 — Z-образная мешалка; 13 — краскотерка; 14 — емкость для грунтомассы; 15 — грунтовальная ма­шина; 16 — желировочная камера; 17 — холодильные барабаны; 18 — магазин запаса; 19 — гото­вая продукция; 20 — кромкорезательная установка

 

Технологические операции производства линолеума вальцово-каландровым способом (рис. 11.14) осуществляются в зависимости от принятой разновидности выпускаемой продукции: безосновный однослойный линолеум, безосновный многослойный и основный (на войлоке). Изготовление безосновного однослойного линолеума включает: первичное смешение отдозированных по составу при температуре 60—80°С компонентов; вторичное смешение и пластификацию с подъемом температуры до 140—150°С; пласти­фикацию массы переработкой ее на вальцах, подогреваемых до тем­пературы 120—140°С; вторичное формование полотна на четырех валковых каландрах; охлаждение готовой продукции на холодиль­ном барабане, поверхность которого охлаждается водой до 40°С; подачу на намоточный станок.

При выпуске безосновного многослойного линолеума техноло­гия включает: изготовление лицевой пленки; изготовление пленки для нижнего слоя (или нижних слоев); склеивание (дублирование) пленок. Для изготовления пленок используют суспензионный поли-винилхлорид, наполнители, пигменты, пластификаторы и стабили­заторы. Перемешанная масса поступает на каландр и далее на охла­дительный барабан. Толщина линолеума обусловлена зазором между двумя последними валками. Соблюдается определенный тер­мический режим на стадии прохождения формуемой массы.

 

Рис. 11.14. Технологическая схема производства поливилхлоридного линолеума вальцово-каландровым способом:

1,3 — бункеры для поливинилхлоридного полимера; 2 — вибрационные сита- 4 — бункер для барита; 5 — мерник дибутилфталата; б — мерник трансформаторного масла; 7 — сушильный ба­рабан; 8 — краскотерка; 9 — Z-образная мешалка; 10 — смесительные вальцы; 11 — каландр; 12 — браковочный стол

 

Однослойный и многослойный линолеум выпускают в рулонах длиной 12 м и шириной 1,5—1,6 м, толщиной 1,6—2,0 мм. Истирае­мость 0,05 г/см².

Технологические операции при производстве линолеума экст-рузионным способом слагаются в следующей последователь­ности: подготовка сырья; приготовление смеси для верхнего и для нижнего слоя; экструдирование смесей с получением двухслойного полотна. Белый порошкообразный полимер и мел как наполнитель в определенном массовом соотношении (по проектному составу), интенсивно перемешанные в двухступенчатом смесителе в течение 2—2,5 мин (для лицевой массы) шш 5—5,5 мин (для массы нижнего слоя), при температуре 40—80°С соединяют с пластификатором (обычно диоктилфталатом). После внесения других компонентов (стабилизатора — чаще стеарата свинца; пигмента необходимого колера и интенсивности) при температуре 120°С общую смесь пере­мешивают в течение 4—5 мин (лицевой слой) и 6—7 мин (нижний слой), а затем полученную массу перемещают во вторую ступень смесителя и охлаждают. Затем массу вновь перемещают при темпе­ратуре 40°С в течение 7 мин (лицевой слой) и 10—11 мин (нижний слой).

Приготовленные смеси пневмотранспортом переводятся в емко­сти, расположенные над экструдерами. В экструдерах смесь равно­мерно прогревается и направляется к подогретому (тэнами) мундштуку для изготовления двухслойного линолеума. Завершающая операция — термообработка полотна при температуре 130°С для полной релаксации напряжений.

Коллоксшшновый или нитроцеллюлозный линолеум. Основным компонентом его служит коллоксилин — один из видов нитрата хлопковой целлюлозы с содержанием азота в пределах 10,7—12,5%. В целях удешевления сырья можно добавлять до 30% древесной ни­троцеллюлозы. Следует отметить, что в абсолютно сухом состоянии коллоксилин взрывоопасен (от удара), а при влажности до 25% он не горюч и тогда можно применять его в линолеуме. В качестве на­полнителей используют дешевые минеральные вещества — гипс, глину, пиритные огарки, хризотиловый асбест, а пластификато­ров -L дибутилфталат, трикрезилфталат или их вместе. Кроме того, применяют стабилизатор, краситель, антипирен (обычно борную

кислоту).

Технологические переделы чередуются в следующей последова­тельности: дозирование сырьевых компонентов и приготовление ли-нолеумной массы. При этом влажность коллоксилина колеблется в пределах 25 —45% и тогда он не только взрывобезопасен, но и не го­рюч. Варят массу в водной среде при температуре 60—70°С в тече­ние 2—4 ч, причем коллоксилин набухает в пластификаторах, обра­зуя однородную массу. С помощью центрифуги из массы отжимается вода до 16—20%-ной остаточной влажности. Следую­щая операция — смешение полученной массы с наполнителем, пиг­ментом и антипиреном в течение 45—60 мин. Затем линолеумную массу вальцуют, при этом происходит желатинизация и гомогениза­ция массы, что определяет в основном качество готовой продукции. Чем дольше вальцуется масса, тем лучше и полнее происходит сме­шение ее компонентов и желатинизация. «Созревшее» полотно име­ет ровную, плотную и глянцевитую поверхность. Окончательная от­делка и калибровка полотна линолеума производится на двух последних вальцах с последующим охлаждением на холодильных барабанах. Затем полотно в течение 24 ч выдерживают на специаль­ном стеллаже. В результате выдержки происходит продольная и по­перечная усадка. Заключительные операции — обрезка кромок, рас­крой по длине, упаковка.

Технические свойства коллоксилинового линолеума: средняя плотность, г/см³: марки НЛП 1,76—1,85, марки НЛГП 1,8—1,9, мар­ки НЛ-П J,8—1,9. Цвет соответственно темно-коричневый, тем­но-красный и светло-коричневый. Предел прочности при разрыве для всех марок не менее 2,5 МПа, водопоглощение не более 6% (по массе), трудногорючие, твердость (по ТШР-2) не более 0,3.

Коллоксиалиновый линолеум применяют для покрытия полов по твердому и подготовленному основанию в производственных по­мещениях, в жилых домах и общественных зданиях.

Глифталевый (алкидный) линолеум изготовляют на джутовой, тканевой основе с применением в качестве сырья натуральных рас­тительных масел (льняного, хлопкового, подсолнечного, соевого, тунгового) в количестве до 22—23% от массы линолеума. Наиболее прочную пленку формируют льняное и тунговое масла. В настоящее время найдены заменители растительных масел, что повышает реа­льность развития производства глифталевого линолеума. Кроме по­лимеризированных масел требуются глицерин, фталевый ангидрид, сиккативы, пигменты и большое количество наполнителя (до 45% от массы линолеума). В качестве наполнителя обычно используют пробковую и древесную (хвойных пород) муку (в смеси).

Технологические переделы следуют в определенном порядке: окисление и полимеризация (оксиполимеризация) растительных масел; приготовление модифицированного глифталевого полиме­ра как основного связующего вещества; приготовление линолеумной массы; каландрирование линолеума; вызревание линолеума в сушильных камерах; разрезка, разбраковка и упаковка линолеума. Модифицированный глифталевый полимер содержит: фталевого ангидрида — 26%, глицерина — 14%, тунгового масла — 6% и ок­сидированные кубовые остатки[49]. Линолеумную массу получают введением в модифицированный глифталевый полимер наполните­лей (всего свыше 50%), красителей (12%), парафина (2%). После обработки на валках и в смесителе масса приобретает однород­ность и необходимую пластичность. Затем масса проходит ряд по­следовательных операций на большой и малой смесительно-резате-льных машинах, скребковых валках и поступает на каландры. На каландрах при температуре 85°С масса наносится на джутовую ткань слоем заданной толщины и охлаждается на холодильном ба­рабане. Подготовленный линолеум подают в сушильную камеру. В течение 5 суток появляются необходимая упругость и стойкость на истирание.

Глифталевый линолеум выпускают шириной полотна 180—200 см, толщиной 2,5—5 мм, длиной рулона 20 м. Истирае­мость его не больше 0,06 г/см², твердость по шариковому твердоме­ру ТШР-2 не более 0,7, упругость не менее 50%, водопоглощение не более 6%. Его используют для устройства полов в промышленных, общественных и жилых помещениях.

Резиновый линолеум (релин) — двухслойный рулонный материал, верхний слой которого изготовляют из синтетических каучуков, на­полнителей и красителей и добавочных веществ различного назна­чения. Нижний слой формируют из смеси старой дробленой резины и битума. В качестве наполнителя используют белую сажу — силикагель, древесную муку, асбест, каолин, мел. Для вулканизации ре­зиновых смесей вводят порошкообразную серу и ускорители реак­ции — тиурам или дифенилгуанидин (тоже в виде порошка). Усиливают действие указанных катализаторов введением оксида цинка.

Верхний и нижний слои релина изготовляют отдельно, а затем их соединяют (дублируют) с одновременной вулканизацией каучука и сырой дробленой резины. Вулканизация, как известно, требуется для повышения прочности, твердости, эластичности, тепло- и моро­зостойкости, снижения растворимости в органических растворите­лях как каучука, так и регенерированной с «мягчителем» (маслом) старой резины.

Производство релина слагается из следующих основных опера­ций: изготовление верхнего слоя; изготовление нижнего слоя; дуб­лирование (склеивание) слоев и вулканизация; обрезка, разбраковка и упаковка.

Релин выпускают в виде рулонов длиной 12 м, шириной 1,4—1,6 м, толщиной 3—5 мм, с различной расцветкой. Свойства: водопоглощение за 24 ч — не более 2%, истираемость — 0,05 г/см², упругость — не менее 50%.

Выпускают релин не только безосновный, но и на теплой порис­той основе, хотя и реже.

Кроме линолеума к рулонным изделиям для пола относятся ковровые материалы. Их укладывают в помещениях повышенно­го класса вместо линолеума. Теплозвукоизоляционной основой ковра служат поливинилхлорид, полиуретан или вспененный ла­текс. Для изготовления верха ковра применяют синтетические во­локна. Из них получают тканые и нетканые ворсовые покрытия. Высота ворса 4—8 мм, толщина основы 2—8 мм. Ворс либо, на­клеивается на основу, либо основа наносится в жидком виде на ворс. Чаще других используют ворсолин и материал на пенола-тексной основе.

Ворсолин является нетканым материалом из двух слоев. Верхнее покрытие — из ворсовой пряжи, получаемой из полипропиленовых или полиамидных волокон; основа — поливинилхлорид эмульсион­ной полимеризации; пластификатор — диоктилфталат или дибутил-фталат. Технологические операции слагаются из получения поливинилхлоридной пасты, изготовления петель из ворсовой пряжи на петлеформирующей машине, формирования ковра. Выпускают в рулонах длиной 6 м, шириной 0,7 м и толщиной 5 мм. Этим синтетиче­ским материалом устраивают сплошные покрытия полов в обще­ственных (библиотеки, читальные залы, театры и др.) и жилых зданиях. Для этого ковры сваривают или склеивают в полотнища размером на комнату.

Материалы на пенолатексной основе — двухслойные ворсовые ковры. Верхний слой — синтетическая ткань с капроновым ворсом, нижний — губка из вспененного натурального латекса, име-нуемого квалитексом и представляющего собой однородную жид-кость молочного цвета. Вулканизатором служит сера. В качестве добавок используют пенообразователи, гидрофобизаторы, анти-септики и др. Технология состоит из следующих переделов: приготовление латексной смеси; приготовление добавочных смесей; вспенивание латексной смеси; разлив пены на движущуюся ткань; желатинизация латекса и вулканизация основы при прохождении через термокамеру; промывка ковра; сушка; обрезка кромок; свер­тывание в рулоны и упаковка ковра в бумагу. Используют для покрытая полов в зданиях.

Ковровое поливинилхлоридное покрытие «Ковроплен» — рулонный дублированный материал. Состоит из двухслойной нетканой осно­вы с печатным рисунком и прозрачной поливинилхлоридной пленки. «Ковроплен» выпускают в рулонах длиной полотнища 15м, шириной 1,2 и 1,5 м при толщине ковра 4,5 мм. Используют для покрытия полов в жилых помещениях, дорожек в коридорах и хол­лах общественных зданий.

Рулонные линолеумные и ковровые покрытия, выпускаемые отечественными заводами, гигиеничны, износоустойчивы и долго­вечны.

Плиточные материалы, изготовляемые на основе полимеров с наполнителями, пластификаторами и красителями, получили широ­кое применение в строительстве. Плитки по сравнению с рулонны­ми материалами имеют ряд преимуществ. Они могут быть квадрат­ными, прямоугольными и фигурными. Многообразие форм и цвета плиток создают широкие возможности для художественной отделки пола. К недостаткам плиток следует отнести сниженную гигиенич­ность и недолговечность пола вследствие большого числа швов.

К плиточным полимерным материалам для полов относятся плитки поливинилхлоридные, кумаронополивинилхлоридные, кумароно-битумные, фенолитовые, резиновые, древесностружечные и др.

Поливинилхлоридные плитки вырубают металлическим штампом из полотнищ полимерной композиции. Их применяют для покрытия полов в помещениях жилых, производственных и общественных зданий, где требуется архитектурная отделка пола. Плитки могут быть одно- и многоцветными с гладкой или тисненой лицевой поверхностью. Наиболее ходовой размер квадратных плиток 300x300 мм при толщине 1,5; 2,0 и 2,5 мм. Они характеризуются сле­дующими показателями физико-механических свойств: истирае­мость — не более 120 мкм (потеря в массе при истирании не более 0,05 г/см²); водопоглощение— не более 1,0%; твердость по шарико­вому твердомеру — не более 0,3 мм. Поливинилхлоридные плитки могут быть также прессованными («Превинил») для покрытия полов в общественных зданиях, магазинах и фойе зрелищных пред­приятий.

Кумаронополивинилхлоридные и кумароновые плитки произво­дятся на основе поливинилхлоридного и кумаронового полимеров. По свойствам и применению они мало отличаются от обычных поливинилхлоридных плиток. Покрытия полов достаточно гигиенич­ны, химически- и водостойки и широко используются в помещениях с повышенным режимом влажности.

Фенолитовые плитки изготовляют на основе фенолоформальдегидного полимера, отвердителя и порошкообразных наполните­лей — талька, каолина, слюды, древесной муки и др. Из составляю­щих компонентов получают пресс-порошок, который затем уплотняют на специальных прессах в плитки размером 150x150 мм, толщиной 4—6 мм. Фенолитовые плитки имеют высокую механиче­скую прочность и устойчивость к воздействию большинства мине­ральных и органических кислот. Эти плитки отличаются повышен­ной теплостойкостью, малым водопоглощением. Потеря в массе при истирании таких плиток не превышает 0,03 г/см², а водопогло­щение через 24 ч составляет не более 0,1%. Они могут быть исполь­зованы для покрытия пола и облицовки стен.

Резиновые плитки изготовляют методом прессования резиновых смесей на основе каучуков и резиновой крошки. Они могут быть од­ноцветными с рифлениями на лицевой стороне и ребристой обрат­ной поверхностью. Плитки выпускают размерами 510x510x26 мм. Предназначаются для отделки полов производственных зданий.

Древесностружечные плиты — листовые материалы, получае­мые горячим прессованием органических наполнителей (древесной стружки), обработанных синтетическими полимерами. В качестве полимеров применяют карбамидные и фенольные связующие веще­ства. Они удовлетворяют необходимым требованиям по водостой­кости, отверждению при термообработке массы, прочно и устойчи­во скрепляют частицы древесины между собой. Фенольные полимеры более водостойкие, но они дороже карбамидных и менее надежны в экологическом отношении, поэтому чаще используют карбамидные полимеры марок МФ-17 и МФ-20. Они бесцветны, ма­лотоксичны и быстро отверждаются при температуре 100°С. Их рас­ход определяется в лаборатории, но обычно составляет 8—12% мас­сы плиты. Древесина для получения стружки может быть практически любой, как хвойной, так и лиственной, но для верхних слоев плиты предпочтительнее мягкие и легкие породы, тогда пли­ты получаются плотнее и прочнее. В массу добавляют антисептики, например буру (Na₂B₂O₇∙10H₂О), аммонийную соль серной кисло­ты (NH₄)₂SO₄ или фосфорной кислоты (NH₄)₃PO₄. Для улучшения качества в плиты вводят гидрофобизирующие добавки, например водно-парафиновую эмульсию.

Для покрытий полов применяют трехслойные плиты марки П-3 длиной 2,44; 2,75; 3,50; 3,66 и 5,50 м, шириной от 1,22 до 2,44 м, тол­щиной 10—24 мм.

Древесностружечные плиты должны удовлетворять следующим техническим требованиям: средняя плотность — 800 кг/м³, предел прочности при статическом изгибе — не менее 25 МПа, водопоглощение — не более 15%. Полы из плит марки П-3 устраивают в жи­лых и административных помещениях с нормальным влажностным режимом эксплуатации. По плитам однослойным выстилаются мас­тичные монолитные полы или линолеум.

Древесноволокнистые сверхтвердые плиты СМ-500 изготовляют прессованием молотой древесной массы, обработанной полимера­ми, чаще всего фенолоформальдегидными, с добавками высыхаю­щих масел и некоторых других компонентов. Плиты выпускают длиной 1,2 м, шириной 1,0 м и толщиной 5—6 мм. Полы из таких плит настилают в жилых помещениях и интерьерах общественных зданий.