Основные положения технологии склеивания.
Для того чтобы клей заполнил все неровности и поры склеиваемых поверхностей, необходимо эти поверхности плотно прижимать друг к другу. Величина сжимающего усилия тем больше, чем больше неровностей и прочнее материал. Таким образом, для каждого вида клея и склеиваемых пластмасс имеется оптимальное давление, определяемое обычно опытным путем..
Клеевой шов не должен быть слишком толстым. Чем толще клеевой шов, тем больше абсолютное значение его усадки. Усадка клея может повлечь разрыв шва, особенно при жестких типах применяемых для изготовления клея смол. Теоретически наиболее прочным должен быть шов толщиной порядка :2,5-10-6 см, равной длине молекулы полимера, что и подтверждается на опыте склеивания металлов. Практически шов выполняется более толстым (50—150 микрон) ввиду необходимости заполнить неровности. Чтобы уменьшить отрицательный эффект усадки, при неровных поверхностях применяют пластичные клеи, добавляя в обычные смолы пластификаторы.
Толстый клеевой шов увеличивает также вероятность образования дефектов.
Чтобы обеспечить возникновение нормальных адгезионных сил, склеиваемые поверхности должны быть абсолютно чистыми.
Необходимо создать благоприятные условия для высыхания клея и его полимеризации. Для большинства термореактивных смол лучшим средством для этого является повышение температуры до 100—140° — местное (токами высокой частоты) или общее. При обычной комнатной температуре нанесенный на склеиваемую поверхность клей выдерживают «а воздухе с целью испарения растворителей смол, обычно весьма летучих (спирт, ацетон и т. п.). Период выдержки достигает 5—15 мин. Клей наносится таким образом в 2—3 слоя.
Наиболее распространенным типом клеевого соединения является соединение «внакладку» или «внахлестку» Этот вид соединения обеспечивает работу шва в большей мере на сдвиг. Однако легко видеть, что чистой работы на сдвиг в шве нет при любом знаке усилий. К шву никак нельзя приложить уравновешенные усилия, находящиеся на одной линии, между ними всегда будет некоторое плечо, обусловливающее образование пары сил и соответствующего момента. В конструкции момент уравновешивается тем или иным способом, но в шве при этом возникают с одного конца отрывающие усилия, с другого — сжимающие. Наиболее опасными являются напряжения отрыва, они и ограничивают возможность увеличения несущей способности шва путем развития его длины.
Несмотря на сложность картины распределения напряжений в клеевом шве, прочность его на сдвиг определяется, как отношение разрушающего усилия к площади. Очевидно, что получаемый таким образом усредненный предел прочности зависит от длины шва и от толщины соединяемых элементов, определяющей плечо пары сил. Расчетное сопротивление значительно снижается путем введения коэффициента однородности. Для кратковременных нагрузок, принимая коэффициент однородности для склеивания алюминия 0,4 и в остальных случаях — 0,5.
При склеивании таких материалов, как стружечные плиты и пенопласты, разрушение происходит, как правило, не по клеевому шву, а по материалу, так как прочность на сдвиг здесь меньше прочности клеевого шва, выполненного из самого слабого клея.
Полы
Пол является конструктивным элементом здания, к которому предъявляется целый ряд требований. Полы должны быть прочны, износостойки и устойчивы против воздействия различных агентов, они должны быть бесшумными и обладать высокой звукоизолирующей способностью. Они должны быть также малотеплопроводны и иметь малую теплоусвояемость (быть «теплыми»). Наконец, полы должны быть гигиеничны (легко мыться), удобны в эксплуатации и обладать красивым внешним видом.
В зависимости от назначения здания выдвигаются на первый план те или иные качества полов. В жилых зданиях к полам предъявляются в основном такие требования, как малая теплопроводность и теплоусвояемость, хорошая звукоизолирующая способность, гигиеничность, красивый вид. В промышленных зданиях на первый план выдвигаются требования прочности, износостойкости, удобства эксплуатации и, кроме того, специальные требования, определяемые функциональным назначением здания.
Пластмассы и полимерные материалы обладают высокими физико-техническими свойствами и в состоянии удовлетворять всем этим требованиям порознь и в комплексе. Во многих случаях наилучший технический и экономический эффект можно получить, применяя пластмассы в сочетании с другими материалами, такими, как легкие бетоны, керамзитобетоны древесина и т. п.
По конструкции полы можно разделить на монолитные и на лагах.
Монолитные полы устраиваются непосредственно по несущей конструкции и состоят из выравнивающего слоя (стяжки), подстилающего изолирующего и покрывающего слоев. В отдельных случаях некоторых из перечисленных элементов может не быть. Так, при применении панелей перекрытий «на комнату», пропадает необходимость в устройстве стяжки. При устройстве полов первого этажа в промышленных и общественных зданиях изолирующий слой может стать излишним. Особенностью монолитных полов является отсутствие в них несущих элементов.
Полы на лагах, или по ребрам плит перекрытия устраиваются по типу деревянных полов по лагам. Они имеют изолирующий слой, воздушный прослоек, несущий слой (черный пол) и покрытие. Последние два элемента могут объединяться.
Монолитные полы устраиваются главным образом в промышленных и общественных зданиях, полы по лагам — в жилых зданиях.
Пластмассы применяют в обоих типах полов и во всех их конструктивных элементах. Особенно широкое применение получают пластмассовые покрытия полов из линолеумов, плиток, мастик, древесноволокнистых и древесностружечных плит, черные и чистые полы из древесностружечных плит и изолирующие слои из изоляционных древесноволокнистых и экструзионных древесностружечных плит с пустотами.
Покрытия полов из линолеума. Для покрытия полов применяются следующие виды линолеумов: глифталевый (натуральный), поливинилхлоридный, коллоксилиновый, резиновый (релин) и пергаминный.
Глифталевый линолеум является самым старым видом линолеума, применяющимся уже более ста лет. Он изготовляется на основе джутовой ткани, покрываемой смесью глифталевой смолы с пробкой и древесной мукой. Глифталевая линолеумная смола получается из фталевого ангидрида, глицерина и окисленных растительных масел. Для натурального линолеума используется, в основном, растительное масло.
Глифталевый линолеум имеет высокие декоративные и эксплуатационные качества, но он недостаточно биостоек, влагостоек и эластичен. Печатный рисунок на нем быстро изнашивается. Производство глифталевого и натурального линолеума сложно, требует пищевых растительных масел и дефицитной пробки. В силу этих недостатков применение глифталевого и натурального линолеума не перспективно и производство их не расширяется.
Линолеумная масса поливинилхлоридного линолеума изготовляется из поливинилхлорида с пластификатором и минеральных наполнителей. Различают линолеум безосновный: многослойный или двухслойный и основанный на ткани или войлоке (основанные на ткани и войлоке линолеумы не влагостойки). Линолеумы обладают высокими качествами, имеют широкую сырьевую базу. Стоимость их пока примерно одинакова с глифталевыми, но в отличие от них непрерывно снижается и в перспективе должна уменьшиться не менее чем в 2 раза. Весьма перспективным является применение линолеума, изготовляемого на войлочной или пористой основе размерами «на комнату». Такой линолеум может укладываться прямо по плитам междуэтажного перекрытия.
Коллоксилиновый (нитроцеллюлозный) линолеум производится из нитроцеллюлозы с пластификаторами и наполнителями, он достаточно износоустойчив, но обладает некоторой хрупкостью.
Пергаминный линолеум делается из картона, пропитанного битумом. Верхний слой линолеума состоит из пленки ПВХ. Это самый дешевый линолеум.
Резиновый линолеум — релин состоит из двух слоев: нижний слой резинового линолеума выполняется из смеси дробленой старой резины, битума и асбеста, а верхний, лицевой, слой — из цветного каучука. Линолеум выполняется также на тепло-и звукоизолирующей пористой основе.
Кроме перечисленных, возможно изготовление и других типов линолеумов. Так, в настоящее время исследуется линолеум, изготовляемый из термопластичных полимеров, армированных стекловолокном.
Большое значение для полов из рулонных пластмассовых материалов имеет основание, по которому настилается покрытие.
В монолитных полах без изоляционного слоя, для создания ровного и прочного основания, по плитам перекрытия устраиваются стяжки из цементно-песчаного раствора, бетона, асфальта и других материалов. При выборе типа стяжки существенное значение имеет сборность и отсутствие мокрых процессов. Так, например, монолитные стяжки из растворов и бетонов являются прочными (при марке не менее 50 для теплых полов и не менее 100 для холодных полов), но требуют длительной сушки до влажности не более 10%. Применяются в общественных зданиях (магазины, кинотеатры и т. п.).
В жилых помещениях устройство изоляционного слоя обязательно. Обычно этот слой выполняется из изоляционных древесноволокнистых плит или из пустотелых древесностружечных плит, наклеиваемых по стяжке с помощью битума. Применяются здесь также минераловатные маты, шлакобетон, ксилолит и т. п. В случае применения для этих целей шлака стяжка устраивается сверху шлакового слоя непосредственно под линолеум.
Линолеумное покрытие может применяться и в полах по лагам. Линолеум укладывается по полу из досок или древесностружечной плиты, тщательно выровненных и прошпаклеванных. Дощатый пол должен быть хорошо просушен, что достигается обычно через год его эксплуатации.
Линолеум может укладываться с полным или частичным приклеиванием или насухо. Для приклеивания применяют мастики: изол, битумнокаучуковую, кумаронокаучуковую, коллоксилиновую, неопреновый клей и битумный лак. При частичном приклеивании листы или плитки линолеума смазываются мастикой только по периметру, при укладке насухо швы линолеумных полотнищ свариваются и полученные ковры закрепляются плинтусами. Частичное приклеивание и укладка насухо применяются при пониженных эксплуатационных требованиях к полу, в целях экономии и ускорения работ.
Покрытия полов из плиток. Плитки для покрытий полов изготовляются из поливинилхлорида и коллоксилина, т. е. из материалов, подобных линолеумным. Кроме того, находят применение плитки асбестосмоляные кумароновые, асбестосмоляные битумные, фенолитовые и резиновые. Размеры плиток 15X15, 20X20, 30x30, 40x40 см. Кумароновые смолы, употребляемые для изготовления соответствующих плиток и мастик, получаются из каменноугольной смолы, поэтому они дешевы.
По сравнению с рулонными материалами, плитки обладают рядом преимуществ. Их можно делать из более жестких составов, их проще приклеивать к основанию и легче заменять при ремонте.
Покрытия полов из древесноволокнистых и древесностружечных плит. Значительно более дешевым по сравнению с линолеумными покрытиями. Для этой цели применяются сверхтвердые, закаленные и пропитанные олифой, тунговым маслом или смолами специальные половые древесноволокнистые плиты. Как и линолеум, плиты укладываются непосредственно по стяжке или по изоляционному слою, или по черному полу. Плиты приклеиваются к основанию и швы заделываются с помощью казеино-цементной мастики. Покрытие затем окрашивается.
Полы из сверхтвердых пропитанных древесноволокнистых плит по истираемости не уступают деревянным полам. Пол получается «теплый», если применять трехслойный пол с изолирующим слоем из изоляционной и полутвердой плиты. Такой пол обладает также хорошей звукоизолирующей способностью. Все три слоя могут склеиваться на заводе в щиты, что повышает сборность конструкции.
Полы с покрытием из древесноволокнистых плит применяются в общественных зданиях с неинтенсивным движением и жилых помещениях.
В монолитных полах покрытие может выполняться также из древесностружечных плит укладываемых непосредственно по выравнивающему слою или по изоляционному слою. Сами древесностружечные плиты служат одновременно хорошей изоляцией. Для покрытий полов применяются древесностружечные плиты однослойные толщиной 0,6—1,2 см, трехслойные и оклеенные деревянным шпоном. Не следует применять для этих целей двухслойные плиты, которые сильно коробятся.
В оклеенных шпоном плитах толщина облицовочного верхнего шпона, выполняемого из древесины твердых пород (дуб, бук и др.), равна 0,3—0,5 см, нижний березовый шпон имеет толщину 0,1 см. Общая толщина трехслойных оклеенных древесностружечных плит для полов составляет 2 см.
Древесностружечные плиты могут быть нарезаны в виде плиток или укладываться целыми листами. Взаимное соединение плит производится на клею. Кроме того, плиты можно дополнительно соединять с помощью пазов и гребней. К основанию плиты приклеиваются казеино цементной или битумной мастикой.
Полы с покрытием из древесностружечных плит можно окрашивать, но лучше покрывать прозрачным паркетным лаком или натирочным составом, из древесностружечных плит применяются преимущественно в жилых зданиях. Для помещений с повышенной влажностью они не рекомендуются.
Бесшовные покрытия. Бесшовные полы устраивают из мастичных бесцементных составов на основе поливинилацетатной эмульсии и из полимерцементных составов.
Вяжущим в мастичных полах служит разбавленная водой ноливинилацетатная эмульсия марки ПВЭ—15, в состав которой входит 50% сухой смолы и 15% пластификатора. В качестве наполнителя используется мелкий песок, для придания цвета добавляются минеральные красители. Полы устраиваются из двух слоев мастики: нижнего выравнивающего слоя толщиной 0,2 см и наливного лицевого слоя, наносимого за два раза. В помещениях с малоинтенсивным движением и при высоком качестве основания мастичные полы могут быть однослойными без нижнего выравнивающего слоя. Общая толщина пола в жилых помещениях 0,15—0,2 см, в общественных и жилых зданиях с интенсивным движением и в промышленных зданиях двухслойное покрытие пола должно иметь толщину 0,3—0,4 см.
Основания под мастичные полы должны быть хорошо выровнены, иметь предел прочности на сжатие не менее 50 кг/см2 и влажность не более 10—15%. В случае устройства мастичных полов по железобетонным перекрытиям применяется шлакобетонная или цементно-песчаная стяжка. Мастичные полы для повышения водостойкости покрываются высокопрочными лаками, а в жилых комнатах натираются бесцветными восковыми мастиками.
Мастичные полы обладают высокой прочностью, износостойкостью, хорошей адгезией к любому основанию.
В полимерцементных составах применяется цемент марки 400 и поливинилацетатная эмульсия или латекс. Наполнителем является песок, а для полов типа террацо — гранитная или мраморная крошка. Полы могут иметь различный цвет в зависимости от добавляемого минерального красителя. Полимерцементные полы выполняются однослойными толщиной 0,5 см или двухслойными, состоящими из подготовительного и лицевого слоя при общей толщине до 1,4 см.
Полимерцементные полы применяются в общественных и промышленных зданиях. Полы устраиваются по железобетонным перекрытиям непосредственно или по бетонным и цементным стяжкам. После затвердения покрытия через одни, двое суток поверхность зачищается и шлифуется, рекомендуется также натирать покрытие восковыми мастиками.
Полимерцементные полы имеют высокую прочность и сопротивление истиранию, они водонепроницаемы и водостойки.
Перегородки и стены
В перегородках и стенах пластмассы применяются в качестве отделочных и конструкционных материалов. Как отделочные материалы пластмассы зарекомендовали себя с положительной стороны. По стоимости они уже сейчас успению конкурируют с давно применяющимися в этой области такими материалами, как керамика, камень, алебастр и т. п.
В массовом строительстве для внутренней облицовки стен гражданских и промышленных зданий применяются полистирольные, поливинилхлоридные и фенолитовые плитки, декоративный бумажный слоистый пластик, твердые и сверхтвердые древесноволокнистые плиты, древесностружечные плиты и бакелизированная фанера. Кроме того, стены могут обрабатываться различного рода полимерными мастиками с наполнителями, лаками и красками или оклеиваться рулонными материалами, получаемыми из пластмасс на бумажной или тканевой основе.
К рулонным отделочным материалам относятся моющиеся обои (бумага плюс поливинилацетат или пленка из ПВХ), самоприклеивающиеся обои (пленка из ПВХ с нанесенным на нее клеем, временно прикрываемым бумагой), линкруст, текстовинит и павинол (ткань плюс ПВХ), искусственные велюры и бархаты. Рулонные материалы приклеиваются к любому материалу, из которого выполнена стена, с помощью различных клеев, начиная от клейстера и кончая синтетическими.
Полистирольные плитки имеют различные расцветки, отличаются легкостью, прочностью и красивым внешним видом. Плитки из полимеров применяются для облицовки помещений с повышенными гигиеническими требованиями, имеющими тяжелый влажностный режим эксплуатации (санузлы, кухни, больницы, магазины и т. п.).
Плитки имеют размеры 10X10, 15X15, 30X30 см при толщине 1,2—1,5 мм.
Сборные перегородки изготовляются из различных видов пластмассовых материалов. Во многих случаях перегородки конструируют из нескольких слоев, обладающих различными свойствами. Для наружных слоев применяют бумажные декоративные слоистые пластики, древесностружечные и древесноволокнистые плиты, стеклопластики, а также непластмассовые материалы. Для среднего слоя перегородок используются пенопласты, сотопласты, изоляционные древесностружечные и древесноволокнистые плиты малого объемного веса, минераловатные маты и другие материалы, обладающие хорошей звукоизоляцией.
В зависимости от применяемых материалов конструкция перегородок может быть бескаркасной или иметь каркас. Элементы панелей соединяют между собой на клею, в каркасных панелях возможно крепление обшивок к каркасу с помощью гвоздей или шурупов. Междуквартирные и другие перегородки, требующие повышенной звукоизоляции, могут выполняться из спаренных панелей, разделенных воздушной прослойкой. Перегородочные панели крепятся путем задвижки их в пазы металлических или железобетонных стоек каркаса с помощью закладных частей.