ГлавнаяОтечественными специалистами разработан новый огнестойкий ударопрочный термопласт «Комплекс» на основе сплава ПММА и ПВХ с добавлением антипиренов, стабилизаторов, красителей и др. Материал отличают высокие физико-механические показатели, огнестойкость, стойкость к старению. Цвета могут быть различными путем добавления соответствующих пигментов. Платность составляет 1,33 г/см3, температура размягчения — 76 °С, предел текучести при растяжении — 60,5 МПа, относительное удлинение при разрыве—5,6%, прочность при растяжении — 54 МПа, при изгибе — 93,6 МПа. Новый полимерный материал является негорючим. Высокая ударная прочность термопласта сохраняется при температуре до -60 °С. При напряжении 10 МПа полимер сохраняет свою работоспособность в области температур до 50 °С, в том числе и при длительном воздействии эксплуатационных нагрузок. Интервал температур переработки составляет 170...185 °С и ограничивается снизу температурой течения ПММА, сверху — температурой деструкции ПВХ.
Ударопрочный ПВХ широко применяют для строительства магистральных трубопроводов; он выдерживает ударные нагрузки при монтаже оборудования, из него изготовляют ударопрочные профили и облицовочную плитку, жесткие пленки для покрытия сооружений закрытого грунта.
За рубежом ударопрочные полимеры начали выпускать в конце 1960-х годов, в промышленном масштабе — с 1966 г. Торговые названия ПВХ с повышенной ударной прочностью следующие: «Стэйфлоу», «Виниплон», «Бакелит» «Левапрен» «Вестолит», «Елвакс 150», «Хостаб», «Винофлекс», «Певикон 688».
Повышение ударопрочности достигают с помощью добавок модификаторов ударопрочности — сополимеров акрилонитрила на бугадиенстирольное ядро (АБС) и метилметакрилата на бутадиенстирольное Ядро (МБС): «Новодур А-50, А-70», «Винурак KP-3810», «Биндекс 401, 101» и др.; «Метаблен С-100», «Паралоид КМ-228». Продукция фирм прозрачная (непрозрачная), эластичная, морозостойкая, термосвариваемая, легко обрабатывается и формуется. Получают из ударопрочного ПВХ пленки, трубы, погонажные профили и др. При этом стоимость такого ПВХ по сравнению с обычным увеличивается незначительно.
Однако в результате введения ударопрочных модификаторов появляются следующие недостатки ПВХ:
• повышается эластичность (относительное удлинение при разрыве увеличивается на 30—50 %);
• снижается модуль упругости (на 30 %);
• уменьшается разрушающее напряжение при растяжении (на 30 %);
• уменьшается теплостойкость (на 2...5 °С);
• снижается эффективность модификаторов при эксплуатации изделий при температуре ниже -30 °C.
Был исследован метод повышения ударной прочности изделий из ПВХ композиций с армирующими волокнами. При введении в композицию до 30 % по массе высокомодульных волокон (стеклянных, асбестовых), обработанных специальными добавками, получают изделия с повышенной прочностью (в 2 раза), теплостойкостью (на 10...30 °С), безусадочностью, ударной прочностью. В связи с определенными технологическими трудностями, возникающими при введении армирующих волокон в композицию, фирмами Германии и Японии разработано специальное оборудование для производства армированных труб, листов, фланцев, панелей, которые можно применять для покрытия резервуаров с химически агрессивными жидкостями и газами, для хранения силоса и сыпучих материалов, для промышленных холодильников и др.
Исследования показали, что армирование более выгодно для дорогостоящих пластиков, относительное увеличение стоимости которых невелико. Армирование самого дешевого конструкционного полимера ПВХ целесообразно лишь в тех случаях, когда стоимость окупается уникальными свойствами изделий (трубчатых, листовых и других конструкций) и эксплуатацией их в течение длительного периода времени.
Прочность ударопрочного ПВХ в 3 раза выше обычного. При низких температурах ударная прочность возрастает. Ориентация волокон, улучшая прочностные свойства, положительно отражается на устойчивости материалов к старению. Механические и оптические свойства ориентированных листов фирмы «Солвэй» (Бельгия) после 10 лет эксплуатации в умеренных широтах сохранились более чем на 80 %, а в жарком климате (США, штат Аризона) после 3 лет эксплуатации Прочность и светопрозрачность сохранились на 90 %.
Получение ориентированных изделий экономично, так как повышенная прочность позволяет снизить их массу, например при изготовлении труб, в 2 раза. Таким образом, в настоящее время имеется несколько способов повышения ударной прочности изделий из ПВХ, причем каждый из них позволяет получать изделия с определенным комплексом свойств для конкретных условий и режима эксплуатации.
Болгарские ученые разработали пластификаторы на основе адипиновой кислоты для ПВХ с целью повышения его морозостойкости. При синтезе адипинатных пластификаторов на основе лине вол-спиртов нормального строения в качестве катализатора этерификации рекомендован тетрабутоксититан. Установлено, что адипинатные пластификаторы на основе линевол-спиртов обеспечивают лучшую морозостойкость ПВХ пластикагов, чем спирты с разветвленной структурой. Так, морозостойкость ПВХ, пластифицированного диизооктиладипинатом (ДОА), составляет -35 °С; линево-ладипинатом 79 (ЛА-79) -44 °С; диоктилсебацинатом (ДОС) -44 °С,
ЛА-79 придает ПВХ большую морозостойкость, чем ДОА, хотя и близок по своим свойствам и фактически сопоставим с ДОС, но дешевле его,
С целью снижения стоимости полимера специалистами НИИ полимеров (г. Дзержинск) разработан наполненный жесткий ПВХ. В качестве наполнителя используют 20 % мела без снижения основных физико-механических характеристик. Разрушающее напряжение при растяжении составляет более 35 МПа, теплостойкость 80 °С. Материал легко перерабатывается в изделия (профили, трубы, листы) методами экструзии, прессования, формования и литья на стандартном оборудовании. Полимер рекомендован в строительстве для изготовления погонажных профильных изделий (в частности, для парников, теплиц), облицовки стен, потолков, изготовления оконных и дверных блоков.
Жесткий наполненный ПВХ отличается атмосферо-, коррозийно- и повышенной износостойкостью, негорюч, хорошо окрашивается, не выделяет никаких вредных для организма человека веществ. Он хорошо формуется, склеивается и сваривается, легко обрабатывается вручную и механически.
Для повышения морозостойкости ПВХ пленок используют пластификаторы из эфиров пробковой (субериновой) кислоты. Анализ результатов исследования физико-механических свойств ПВХ пленок подтвердил, что наилучшими свойствами отличаются пленки, пластифицированные диалкилсуберинатами, содержащими в алкильной цепи эфира 6...8 углеродных атомов. Эти эфиры рекомендованы отечественными специалистами в качестве морозостойких пластификаторов ПВХ взамен эфиров адипиновой, азелаиновой и себациновой кислот. Морозостойкость при этом составляет -50...-55 °С.
Для получения жестких прозрачных ПВХ материалов с высокой термостабильностью, стойкостью к УФ-облучению рекомендовано использовать в качестве стабилизирующей системы стеарат кадмия +2-этилгексил-(дифенил)фосфит или оловоорганические соединения. Для повышения огнестойкости ПВХ применяют бинарные смеси пластификаторов, к которым относят: диоктилфталат (ДОФ) с трикрезилфосфатом (ТКФ), трихлорэтилфосфат (ТХЭФ) и хлор-парафин 470 (ХП-470).
В соответствии с принятой классификацией горючести полимеров ПВХ принадлежит к трудносгораемым самозатухающим материалам. Он горит только в пламени горелки.
C целью улучшения физико-механических свойств ПВХ материалов были проведены исследования по химической стабилизации полимеров винилхлорида щелочными солями бензазолов применительно к пленочным материалам, пористым, а также ПВХ линолеуму. Теоретически обоснована и практически показана возможность использования калиевой и натриевой солей бензазолов для замены промышленных стабилизаторов: силикатов свинца, стеарата кальция, бария, кадмия. Предложенные соединения позволяют уменьшить количество добавляемых стабилизаторов в 2...3 раза и обладают высокой стойкостью к светотепловому старению.
Исследования термической, термо-, фотоокислительной деструкции ПВХ в присутствии производных бензоксазолинона различными физико-химическими методами показали совмещение ими свойств термо-, светостабилизаторов и антиоксидантов. N-бензоксазалинон-β-пропионитрил и N-бензоксазолинтион-β-пропионитрил являются эффективными стабилизаторами и позволяют улучшить прочность, истираемость, усадку и цветостойкость рулонного ПВХ материала (линолеума) и пленочных материалов. При этом из рецептуры исключают дефицитные, токсичные стабилизаторы — силикат свинца и стеарат кадмия, что позволяет экономить металлосодержащие стабилизаторы.
По результатам проведенных микробиологических испытаний было выявлено, что опытные образцы, содержащие в своем составе производные бензоксазолинова, практически не подвержены воздействию плесневых грибов, сочетают хорошую совместимость с ПВХ и другими компонентами рецептуры с высокой термостабильностью и нетоксичностью для теплокровных.
Весьма перспективными материалами признаны углепластики на основе ПВХ Специалистами Украины были проведены исследования по установлению оптимального состава такого полимерного материала. Для более равномерного распределения углеродного волокна в полимерной матрице применен способ смешения компонентов во вращающемся электромагнитном поле. Из подученной композиции ферромагнитные частицы извлекают магнитной сепарацией.
При введении в полимерную матрицу до 40 % углеродного волокна возрастает твердость по Бринеллю, разрушающее напряжение при растяжении, теплостойкость по Вика соответственно на 49; 29,3; 9,6 %, теплопроводность — в 4 раза, снижается ударная вязкость ПВХ.
Комплексными исследованиями установлено, что оптимальное сочетание физико-механических и антифрикционных свойств имеет углепластик, содержащий 20...30 % углеродного волокна. Натурные испытания углепластика подтвердили высокую износостойкость, превышающую по этому показателю традиционные материалы. Полимерный материал может быть рекомендован для строительства трубопроводов различного назначения.
Отечественными специалистами разработан подвспененный листовой винипласт марки ВНЭ-В, отличающийся высокой химической стойкостью к действию агрессивных сред. Материал рекомендован для футеровки дымовых труб, защиты железобетонных конструкций, эксплуатируемых в химически агрессивных средах.
Французское предприятие «Капи» разработало болты, винты и гайки из поливинилиденфторида в качестве крепежных элементов для различных конструкций, характеризующиеся высокой химической стойкостью.
Для повышения теплостойкости ПВХ материалов до 100...110 °C (по сравнению с теплостойкостью стандартных композиций 74 °С) отечественными специалистами разработаны ПВХ композиции со стекловолокном, отличающиеся химической стойкостью, уменьшенной ползучестью и горючестью. Такие композиции легко перерабатываются экструзией в трубы и профили.
Из новых добавок, применяемых в ПВХ композициях, большой интерес представляют тройные сополимеры на основе этилена (ЕТП) для получения ударопрочных и атмосферостойких строительных конструкций. ЕТП-4924 рекомендован в качестве модификатора ударной прочности и атмосферостойкости в жестких композициях. Например, кровля из листов ПВХ с ЕТП более долговечна. Преимущества такой кровли особенно проявляются в промышленных и сельскохозяйственных сооружениях, а также при эксплуатации в тропическом, климате.
НИИ химии и технологии полимеров (г. Дзержинск) разработан модификатор «Лакрис-АТМ», повышающий ударную прочность и атмосферостойкость изделий.
Армирование ПВХ рубленым волокном, например целлюлозным, с одновременной его ориентацией по окружности обеспечивает уменьшение себестоимости труб на 20% при значительном улучшении их свойств. Прочность армированной стенки трубы на 66 % выше, чем нормированной, несмотря на ее меньшую толщину, равную 1,9 мм вместо 2,4 мм. Поливинилхлоридные трубы, армированные ориентированным волокном, отличаются также повышенным сопротивлением ползучести, что позволяет использовать их при повышенных температуре и давлении (например, в водопроводных сетях).
Плотность ПВХ композиций со стекловолокном составляет 1,29—1,59 г/см3, содержание стекловолокна — 10...30 %, разрушающее напряжение при растяжении — 56...98 МПа, Модуль упругости при изгибе составляет 3150...8750 МПа.
ПВХ композиции относят к низкомолекулярным соединениям с улучшенными реологическими свойствами. Поскольку новые марки ПВХ дешевле стандартных, ожидается высокий прирост мирового объема потребления ПВХ для изготовления литьевых изделий.
При использовании ПВХ конструкционного назначения новой марки С7077Ж в производстве труб типа ПВХ-100 производительность перерабатывающего оборудования возрастает на 15...30 %. Для изготовления труб нового поколения повышенной прочности ПВХ-125 разработана новая марка ПВХ—С7049-УТ.
За рубежом для получения конструкционных материалов применяют хлорированный ПВХ, который отличается повышенной теплостойкостью по Вика (до 135 °С и повышенной химической стойкостью по сравнению со стандартным ПВХ Композиции на основе хлорированного ПВХ применяют в строительстве для трубопроводов центрального отопления и сантехники взамен медных труб. Зарубежными специалистами разработан ПВХ с содержанием хлора 65,5..,69 % и теплостойкостью 114...135 °С.
Отечественный теплостойкий ПВХ изготовляют по ТУ 6-01-1-212—80 с теплостойкостью по Вика 130 °C.
ПВХ с повышенной ударной вязкостью «Полибленд» получают путем смешения ПВХ с хлорированным полиэтиленом, подобно тому как создают металлические сплавы. В строительстве материал используют для изготовления дверных и оконных профилей, водосточных желобов и стояков, жалюзи и шторных ставней, профильных панелей, стеновых панелей, пленок, различных труб, профилей и др.
В мономерном звене хлорированного ПВХ (ХПВХ) имеются два радикала хлора:
Полимер отличается повышенной температурной формостойкостью по сравнению с обычным ПВХ, обеспечивает эксплуатацию трубопроводов при температуре, ка 20...25 °С и более превышающую соответствующий режим эксплуатации трубопроводов из не-пластифицированного ПВХ. Остальные свойства ХПВХ близки к свойствам обычного ПВХ, за исключением повышенной чувствительности к ударным нагрузкам.
Технология переработки ХПВХ аналогична технологии переработки обычного ПВХ для улучшения ударной прочности в полимер вводят дополнительные добавки-модификаторы.
Мировым лидером в производстве высокопрочного ХПВХ является американский химический концерн «BF Гудрич», а ведущим производителем груб, соединительных деталей и арматуры из этого материала — концерн NIBCO. Срок эксплуатации системы из ХПВХ — 50 лет. В трубопроводах обеспечивается рабочее давление 26,7 атм при температуре 23 °С; 4,9 атм — при температуре 93 °С. Трубы и соединительные элементы из ХПВХ выдерживают при испытании рабочее давление 1 МПа в течение 48 ч при температуре 99 °С. Низкий коэффициент термического расширения составляет 6,2*10в-5 К-1. Клеевые соединения труб обеспечивают полную герметичность и высокую прочность.
Важным преимуществом систем из ХПВХ является их совместимость с обычными металлическими трубопроводами с помощью специальных металлопластиковых переходников.
Принцип разделения и одновременно совмещения функций между отдельными элементами конструкций, например в трехслойных панелях с тонкими обшивками и легким средним слоем, позволяет наиболее эффективно использовать свойства материалов всех трех элементов, работающих совместно.
Природа постоянно демонстрирует примеры доведения этого принципа до совершенства в животном и растительном мире (например, материалы и конструкции листьев и стеблей, растений, костей, панциря черепахи и др.). Строение и структура биологических материалов и конструкций кроме рациональных размеров и форм имеют высокую сопротивляемость внешним воздействиям и различные свойства по толщине. Последнее выражается в наличии прочных, плотных и стойких многофункциональных поверхностных слоев, постепенно переходящих в более рыхлый срединный слой.
Большинство строительных материалов и элементов строительных конструкций требует устройства поверхностных защитных слоев, которые по своим свойствам отличаются от остального объема, особенно в агрессивных средах, подвергаются абразивному износу, тепловому или радиационному облучению. Традиционное решение — применение защитных износостойких или изоляционных покрытий из других, чем основной материал, как правило, полимеров — является неэффективным, поскольку резкий переход свойств материалов на границе адгезионного контакта создает много технических проблем. Наиболее целесообразна разработка усиленных поверхностных слоев градиентного типа аналогично природным материалам.
Отечественными специалистами разработаны структурно-кинетические принципы создания градиентных полувзаимопроникающих сеток с высокими физико-механическими свойствами, тепло-и химической стойкостью на примере изделий из полимера номер один в строительстве — ПВХ — путем диффузионной модификации их фурановыми олигомерами, хорошо совместимыми с ПВХ. Отверждение олигомера в матрице ПВХ возможно за счет выделяющегося при термодеструкции ПВХ хлористого водорода. Тем самым один из самых существенных недостатков ПВХ — его низкая термостабильность — обращен в положительный фактор каталитического отверждения олигомеров в матрице ПВХ. В качестве фуранового олигомера был использован полифурон — жидкий продукт конденсации дифурфурилиденацетона, фурфурола и дифинилолпропана.
Подбирая соответствующую продолжительность набухания ПВХ в олигомере, температуру полимера и вязкость диффузанта, можно получить большую толщину диффузионных слоев и малую концентрацию в них олигомера или, наоборот, малую толщину диффузионных слоев при большей концентрации фуранового олигомера.
Сравнение показателей твердости, температуры стеклования и других для обычного ПВХ и образцов ПВХ, полученных диффузионным набуханием и введением определенного количества полифурона равномерно в объем ПВХ, позволяет заключить о разработке улучшенных свойств ПВХ:
• во-первых, поверхностное диффузионное усиление материалов из ПВХ обеспечивает возрастание на 35—40 °С температуры стеклования» увеличение твердости и износостойкости в 1,5 раза;
• во-вторых» диффузионный метод получения градиентных материалов на основе ПВХ и фуранового олигомера по сравнению с обычным смешением полимера и модификатора позволяет при меньших концентрациях достигать гораздо лучших показателей физико-механических свойств;
• в-третьих, в целом метод усиления полимеров путем диффузионной модификации реакционноспособными олигомерами расширяет диапазон конструкционных свойств этих материалов за счет увеличения теплостойкости, жесткости, химической стойкости и рекомендован для применения в производстве химически стойких конструкций вытяжных труб, емкостей для хранения химически агрессивных жидкостей и газов, газоходов и тонкостенных оболочек.
Специалистами НЛП «Полипластик» (г. Москва), основанного в 1,990 г., разработаны наполненные материалы на основе полипропилена под названием «Армлен» и полиамида 6 под названием «Армамид», рекомендуемые для замены металлов (нержавеющей стали, алюминия, сплавов цветных металлов), реакто пластов и дорогостоящих конструкционных термопластов и композиций. Материалы отличаются химической стойкостью, жесткостью, ударопрочностью, тепло- и морозостойкостью и не уступают по своим параметрам зарубежным аналогам.
Отечественными специалистами в связи с возросшими медико-санитарными нормами и требованиями к охране окружающей среды разработан новый теплоизоляционный материал — ацетон-формальдегидный пенопласт. Существующие пенопласта изготовляют на основе полиуретановых соединений, фаноло- и мочевино-формальдегидных смол, эпоксидных соединений. Однако полиуретановые пенопласта содержат в исходной сырьевой смеси фреоновые газообразователи и токсичные изоционаты, а эпоксидные пенопласты — токсичные катализаторы отверждения. Кроме того, эпоксидные ценопласты дороги. В отличие от них феноло- и мочевиноформальдегидные пенопласта отличаются экономичностью, доступностью сырья, но в процессе эксплуатации выделяют вредные вещества, в основном фенол и формальдегид.
Ацетонформальдегидный пенопласт является экологически безвредным и доступным. Сырьевую смесь готовят в смесителях с быстроходной мешалкой путем смешивания смолы, тонкодисперсного порошка алюминия, стеклоштапеля с длиной волокон 1...3 мм, обогащенного тонкодисперсного каолина. Объемная масса пенопласта составляет 190—230 кг/м3, теплопроводность — 0,03 Вт/(м*град), прочность при сжатии - 0,9—2,6 МПа в зависимости от процентного соотношения исходных компонентов. Образец пенопласта с объемной массой 1240 кг/м3 характеризуется параметрами соответственно: 0,24 Вт/(м*град) и 21 МПа. Вспенивание происходит за счет взаимодействия добавляемого 35 %-ного раствора едкого натра с порошком алюминия с образованием газообразного водорода. Для повышения огнестойкости в качестве газообразователя рекомендован хлористый метилен и хлороформ.
Современный мировой рынок располагает 10 наиболее широко применяемыми типами промышленных полимеров, способных в течение длительного времени работать при температурах свыше 200 °С. К ним относят: ароматические полиакрилаты, бисмалеимидные, политетрафторэтиленовые и другие фторопласты, полиамидоимиды, полибензимидазолы, полиэфиримиды, полиэфирацетоны, полифениленсульфиды, полисульфоны. Основные производители этих полимерных материалов — фирмы «Дю Понт», «ICI Лимитед», «Киба-Гейджи», «Торой», «Секисуи», «Митсуи Тоатсу Компани Лимитед». Однако в настоящее время в строительстве эти материалы находят ограниченное применение из-за высокой стоимости. Основными потребителями являются тяжелая индустрия, электронная и аэрокосмическая техника.
Наибольшей термостойкостью даже при 500 °С отличаются полиимиды. Фирмой «Кемота» (США) запатентован ряд пенопластов, выдерживающих температуру до 300 °С, на базе смесей и ряда термопластов. Выпускаемые под общей торговой маркой Cemofoam, они при плотности 200 кг/м3 имеют коэффициент термического расширения в интервале температур 50—290 °С, равный (29...51)*10в-6 °С. Новые жесткие пенополиимиды рекомендованы для применения в качестве тепло- и огнестойкого изоляционного материала,
Эффективным способом улучшения свойств изделий из полимерных материалов является их поверхностная обработка различными составами: растворителями, пластификаторами, стабилизаторами и др. В результате диффузии жидкости в материал и ее физико-химической реакции образуется поверхностный слой модифицированного полимера с изменяющимися по его толщине структурой и свойствами. Таким образом можно регулировать свойства полимеров в широком диапазоне без нарушения технологического процесса изготовления изделий. Так, например, при обработке винипласта (ГОСТ 9639—96) фурансодержащими олигомерами, в частности фурфуролацетоновым мономером (ТУ 6-05-1618—83), механические свойства материала возрастают по сравнению с немодифицированным ПВХ более чем в 2 раза. Это установили специалисты из Казанского химико-технологического университета, при этом в качестве катализатора отверждения фуранового олигомера в него вводили хлорид олова в количестве 9... 12 %,
Бинарные смеси полимеров, образующие в основном двухфазные системы; отличаются улучшенными свойствами. Кроме того, появляется возможность прогнозирования и регулирования свойств получаемых композиций. Так, для получения ударопрочного полиметилметакрилата (ПММА) используют его смеси с полибутилметакрилатом (ПБА).
Для улучшения физико-механических свойств полимерных материалов можно производить целенаправленное модифицирование. Существуют следующие виды модифицирования полимеров: химическое, физико-химическое, физическое, при которых изменяются соответственно химический состав, молекулярное строение и надмолекулярная структура. Для конструкционных полимерных материалов наибольшее значение имеет физическое модифицирование, которое можно осуществлять с помощью силовых полей, теплоты, радиационных излучений, статическим и динамическим деформированием растворов полимеров с последующим удалением растворителя, а также комплексного воздействия внешних факторов.
Специалистами Казанского государственного архитектурно-строительного университета проведены исследования изделий из ПВХ и эпоксидных полимеров путем диффузионной модификации их фурановыми олигомерами с целью улучшения физико-механических свойств, повышения тепло- и химической стойкости, микротвердости, износостойкости. Исследовались полимеролигомерные материалы на основе крупнотоннажного линейного полимера ПВХ, отличающегося .уникальной способностью к модификации. Выявлено возрастание поверхностной твердости и ударной прочности эпоксидных образцов в результате диффузионной модификации в 1,5...3 раза, увеличение стойкости к гидроабразивному износу на 35 %.
Диффузионный метод модификации ПВХ фурановыми олигомерами позволяет значительно улучшить физико-механические свойства изделий по сравнению с обычным «объемным» совмещением ПВХ с пластификаторами, хотя этот традиционный способ модификации с фурановыми олигомерами позволяет достигнуть высоких показателей. Температура стеклования возрастает на 35...40 °С, механическая прочность — в 1,5 раза, поверхностная микротвердость — до 3 раз и износостойкость — на 15 %. При этом расход полимера уменьшается в 10 и более раз, чем при обычном смешении.
Фирма «Кемикэл GmbH» (Германия) разработала добавки, не содержащие свинец, для всех экструзионных марок ПВХ. Это соединения кальция, цинка и магния. При этом свойства ПВХ не ухудшаются.
В странах Запада в системах отопления и водоснабжения более 70 % труб выполнено из полимерных материалов (полиэтилена, поливинилхлорида, полипропилена, полибутена, стеклопластика и др.). В нашей стране доля полимерных труб в этой области не превышает 10...15 %. Причины: высокая стоимость и сложные соединительные элементы.
Известно, что более половины стоимости готового трубопровода из современных материалов приходится на соединительные элементы. В случае с металлопластиковыми трубами (без сварки или склеивания) соединения осуществляют с помощью латунных фитингов, а изделия из цветных металлов, как известно, очень дорогие. Например, стоимость таких уголков, тройников и муфт колеблется в пределах 5...15 у. е., поэтому компания «Вавин» предложила изготовлять фасонные изделия к полимерным трубам из полифенилсульфона. Этот материал широко применяют в авиакосмической технике и автомобилестроении благодаря высоким прочностным и термическим свойствам. Полифенилсульфон не горит и не поддерживает, горения, сохраняет термическую стабильность при 200 °С, а термическую устойчивость — до 300 °С. Материал безвреден для здоровья и сертифицирован не только для водопроводов — в Германии его применяют в аппаратах для переливания крови.
Полифенилсульфон обеспечивает фитингам малую шероховатость внутренних стенок, высокую механическую прочность, устойчивость к коррозии и высоким температурам. Фитинги могут работать с теплоносителем, нагретым до 95 °С, выдерживать кратковременные повышения температуры до 110 °C при давлении в 10 атм, имеют малое линейное расширение (как у меди), потому их можно замоноличивать.
Монтаж трубопровода не требует специальных навыков, а соединительные элементы выполняют по прессовой технологии. В отличие от резьбовых соединений, герметичность которых можно нарушить, не рассчитав усилие при закручивании накидной гайки, прессовые отличаются большей надежностью. Дополнительным элементом надежности служит особая конструкция обжимных колец, выполненных из нержавеющей стали. Благодаря специальному «окошечку» герметичность соединения легко определить визуально.
Использование фасонных деталей WAVIN позволяет снизить стоимость прессовых соединений на 25—50%. Таким образом, цена готовой системы получается как при использовании более дешевых и менее надежных резьбовых фитингов.
Фасонные изделия WAVTN можно использовать с металлопластиковыми трубами различных фирм.
Фирма «Ю.ЭМ.СИ» (Израиль) выпускает листы из ПВХ различной толщины и цветов марок PALIGHT (1) и PALIGHT 2001 (2). Листы PALIGHT предназначены для внутренних и наружных работ, а листы PALIGHT 2001 — в основном для наружных работ.
Стандартные листы M1 имеют с обеих сторон гладкую матовую поверхность, наружная сторона поверхности листов М2 более жесткая с характерным ярким блеском. Это обеспечивает высокую степень защиты от ультрафиолетового излучения и атмосферных воздействий. Благодаря уникальной многослойной замкнутой ячеистой структуре листы М2 имеют определенные преимущества по сравнению с аналогами из обычного ПВХ.
Стандартные листы PALIGHT и PALIGHT 2001 отличаются следующими положительными свойствами: вес вдвое меньший, чем, у листов из обычного монолитного ПВХ; та же. толщина при меньшей цене; повышенная ударная прочность, хорошие механические характеристики; высокая степень теплоизоляции, пониженная теплопроводность; легкая обрабатываемость обычными инструментами, красками, печатью, тиснением; легкость склеивания, вакуумного формования, крепления гвоздями, болтами, склеиванием и сваркой; пожарная безопасность (самозатухающий материал); низкое водопоглощение; высокая химическая стойкость; отсутствие токсичности; соответствие различным международным стандартам.
В строительстве листы ПВХ рекомендованы для устройства перегородок, вентиляционных коробов, облицовки стен, защиты от коррозии строительных конструкций, эксплуатируемых в химически агрессивных средах. Поскольку листы стабилизированы нетоксичными материалами, они применимы для внутренних работ предприятий пищевой промышленности и совершенно безопасны для детей.
По специальному заказу могут быть изготовлены листы требуемых размеров толщиной 13 и 15 мм.
Листы PALIGHT покрыты защитной полиэтиленовой пленкой с одной стороны, а листы PALIGHT 2001 — с обеих сторон.
Листы ПВХ легко обрабатываются любыми обычными инструментами, Применяемыми для металла и древесины. При резке листов механическим оборудованием рекомендуются высокие скорости резания и малые величины подачи. В особых случаях рекомендуется охлаждать режущее лезвие сжатым воздухом.
Для склеивания листов применяются обычные клеи для ПВХ, а также клеи на основе неопрена. Для временной фиксаций склеиваемых листов можно использовать клейкие ленты.
Сварка листов производят с помощью обычного для ПВХ сварочного оборудования методом горячего воздуха или методом горячего лезвия. Рекомендуемые параметры сварки: угол разделки кромок — 60°; температура сварки — 280...290 °С; скорость сварки — примерно 30 см/мин. Температура горячего лезвия должна быть 240...250 °С. После отверждения сварного шва оставшиеся на листах валики или гребни удаляют обычным режущим инструментом.
Благодаря замкнутой ячеистой структуре листы ПВХ растягиваются незначительно, но хорошо поддаются термообработке методами вакуумного формования, под давлением или сочетанием обоих методов. Температура формования составляет 160...170 °С. Фирма рекомендует использовать для формования керамические инфракрасные нагреватели с двусторонним нагревом (сверху и снизу), в особенности для вистов большой толщины. Для одностороннего нагрева: температура нагревательного элемента 450 °С; удельная мощность — 20 кВт/м2. Для двустороннего нагрева: температура нагревателя 380 °С (верх) и 150 °С (низ); удельная мощность — 40 кВт/м2.
Фирма «Ю.ЭМ.СИ» выпускает также ударопрочные акриловые листы марки HI (50%), HI (100%), которые являются хорошей альтернативой поликарбонату там, где требуется высокая прочность в сочетании с хорошей светопропускаемостью.
Акриловые листы с антибликовым покрытием предотвращают отражение от световых источников, нежелательные тени, выпускаются следующих размеров: длина 1200...2500 мм, ширина 1000...1500 мм, толщина 1,25...2 мм.
Акриловые листы с тиснением изготовляют следующих типов тиснения: колотый лед, призматическое К-12, мелкозернистое тиснение и т. п. Размеры листов: длина 1000...4000 мм, ширина 600...2000 мм, толщина 2—6 мм. Листы рекомендованы для отделочных работ и с одной стороны покрыты защитной полиэтиленовой пленкой.
Листы и рулоны из ударопрочного полистирола фирмы «Ю.ЭМ.СИ» выпускают белого, черного и других цветов с матовой и глянцевой поверхностью и рекомендуют в основном для устройства перегородок и отделочных работ. Материал изготовляют методом коэкструзии, что позволяет получать многослойные листы с различными свойствами.
Листы выпускают длиной 500...3500 мм, шириной 600—2000 мм, толщиной 0,5...6 мм; рулоны шириной 300...1500 мм, толщиной 0,5...2 мм.
К перспективным полимерным материалам с улучшенными свойствами для производства труб можно отнести полибутен (ПБ). Свойства этого материала и область применения сопоставимы с ПП «Рандом». Значительным отличием ПБ труб можно считать их высокую гибкость, что целесообразно учитывать для устройства теплых полов. Трубы из ПБ в настоящее время активно внедряются на строительный рынок России.
Другой перспективный материал — поливинилиденфторид (ПВДФ) — появился в Европе в 1983 г. Среди всех термопластов ПВДф стоек к воздействию прямых солнечных лучей, поэтому трубопроводы из этого материала можно прокладывать бестраншейным способом под открытым небом. Материал практически не подвержен явлению релаксации (снижению прочности во времени). Как и фторопласт, ПВДФ отличается высокой химической стойкостью, износостойкостью, но в отличие от него хорошо сваривается. Температурный диапазон эксплуатации составляет — 40...+140 °С, причем при +140 °C допустимо рабочее давление до 4 атм.
Главным препятствием для внедрения ПВДФ труб на строительном рынке России является их высокая стоимость, поэтому их применение следует обосновывать соответствующим технико-экономическим анализом.