Tworzywa sztuczne w budownictwie

2003-08-13  Leszek Piecyk

Budownictwo jest znaczącym odbiorcą materiałów polimerowych. W Europie Zachodniej budownictwo pochłania 20% tworzyw. Kondycja budownictwa jest nie bez znaczenia dla producentów tworzyw sztucznych oraz wielu zakładów przetwarzających te materiały. Szacuje się, że w kraju ok. 2000 firm, w tym większość handlowych, dostarcza wyroby z tworzyw dla budownictwa.

Tworzywa sztuczne zastępują w coraz większym stopniu tradycyjne materiały. Równocześnie tworzywa umożliwiają wykonywanie lżejszych konstrukcji, łatwość montażu, eliminację zabezpieczeń antykorozyjnych i malowania oraz zmniejszenie pracochłonności, co w ostatecznym rozrachunku przekłada się na niższe koszty. Globalna produkcja tworzyw sztucznych wyniosła w 2000 r. około 180 mln ton, z czego ponad 26% przypadło na kraje Europy Zachodniej, tzn. ponad 47 mln ton. Główni odbiorcy wyrobów z tworzyw sztucznych w Europie Zachodniej wywodzą się z następujących sektorów: przemysł opakowań - 37%, budownictwo - 20%, motoryzacja - 8%.
30% zużycia tworzyw w Europie Zachodniej przypada na Niemcy. Wśród tworzyw sztucznych mających zastosowanie w budownictwie dominuje polichlorek winylu (PCV) z udziałem 47% w łącznej masie wyrobów, stosowany m.in. do produkcji rur, kabli, okien i drzwi oraz wykładzin podłogowych. Na twardy PCV przypadało 67% (w tym rury - 26%, profile - 23%), a na plastyfikowany PCV-U 33% (w tym kable - 8%). Światowe zużycie PCV wyniosło w 2000 r. około 26 mln ton, a 20% przypadło na kraje Europy Zachodniej. PCV suspensyjny stanowił około 90%. Produkcja tworzyw w Polsce przedstawia się następująco: PCV - ok. 245 000 ton rocznie, LD-PE - ok. 170 000 ton, PP - ok. 140 000 ton, PS - ok. 90 000 ton i PU - ok. 50 000 ton rocznie. Jak widać, również w kraju dominującą role odgrywa PCV. W Polsce ponad 2000 firm dostarcza wyroby z tworzyw sztucznych dla zastosował w budownictwie. Wiele firm handlowych oferuje produkty z importu, wzbogacając zakres możliwych zastosowań. Zapotrzebowanie na produkty z tworzyw sztucznych w budownictwie ciągle rośnie i nie ogranicza się tylko do obiektów o przeciętnym standardzie.

Aprobaty techniczne dla wyrobów stosowanych w budownictwie
Według prawa budowlanego wyroby stosowane w budownictwie muszą odpowiadać Polskim Normom lub aprobatom technicznym, zgodnym z wymaganiami uznawanymi w krajach zachodnioeuropejskich. Uwzględnione są warunki dyrektyw UE w zakresie: bezpieczeństwa konstrukcji, bezpieczeństwa pożarowego, warunków higieny i ochrony środowiska, bezpiecznego użytkowania, ochrony przed hałasem i wibracją oraz oszczędności energii cieplnej do ogrzewania.
Instytut Techniki Budowlanej w Warszawie jest upoważniony do wydawania aprobat technicznych na nowe materiały, elementy, metody badań i technologie stosowane w budownictwie. W odniesieniu do wyrobów z zakresu inżynierii sanitarnej aprobaty wydaje Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Techniki Instalacyjnej INSTAL w Warszawie, zaś Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Przemysłu Elementów Wyposażenia Budownictwa METALPLAST w Poznaniu w zakresie elementów budowlanych wyposażeniowych i wykończeniowych. Na wyroby termoizolacyjne i hydroizolacyjne aprobaty techniczne wydaje Centralny Ośrodek Badawczo- Rozwojowy Przemysłu Izolacji Budowlanych w Katowicach.

Cechy tworzyw istotne w zastosowaniach w budownictwie
Zaletami tworzyw sztucznych są: stosunkowo łatwe przetwórstwo, trwałość, odporność na korozję, gładkość powierzchni, właściwosci hydrofobowe i nienasiąkliwość wodą, możliwość uzyskiwania ładnych kolorów, niski ciężar, łatwe łączenie (spawanie, zgrzewanie, klejenie) i montaż. Tworzywa mają ograniczoną odporność mechaniczną i są na ogół palne. Ta ostatnia cecha ogranicza zakres zastosowań. Istotne znaczenie mają te właściwości, które określają zachowanie się podczas pożaru, tzn. palność, łatwość zapłonu, łatwość rozprzestrzeniania się płomienia, intensywność generowania płonących kropli czy wydzielania dymu i toksycznych gazów.
W wyniku modyfikacji tworzyw poprawić można udarność, barierowość, odporność na działanie ognia, stabilność wymiarową, przewodnictwo cieplne czy antystatyczność.

Przegląd zastosowań tworzyw sztucznych w budownictwie
Dla zapewnienia większej przejrzystości przedstawiam obszary zastosowań według asortymentów, natomiast kolejność odpowiada fazom budowy, a nie poziomom zapotrzebowania tworzyw.

Betonowanie
Włókna cięte PP to tani materiał wzmacniający dodawany do masy betonowej. Tworzywowe podkładki dystansowe pod elementy zbrojenia szeroko wykorzystywane są podczas betonowania konstrukcji żelbetowych. Z wysoko wytrzymałych tkanin technicznych powlekanych PCV wykonuje się formy powietrzne wykorzystywane do bezpodporowych, kopułowych konstrukcji żelbetowych w technologii torkretuj - betonu natryskowego.

Profile kompozytowe w wysoko wytrzymałych konstrukcjach betonowych i fibrobetony
Od kilku lat wprowadzane są w USA i Japonii zbrojenia kompozytowe na bazie polimerów w miejsce tradycyjnych prętów stalowych. Wykorzystywane są kompozyty polimerowe zawierające włókna węglowe, szklane lub aramidowe. Kompozyty z włókien węglowych służą do wzmacniania konstrukcji mostowych. W USA stosowano już dźwigary i pylony z rur kompozytowych wypełnionych lekkim betonem oraz cięgna do mostów podwieszonych wykonane z włókien węglowych i aramidowych. Nowe generacje betonów konstrukcyjnych, tzn. betony wysokowartościowe (BWW) oraz betony bardzo wysokowartościowe (BBWW) mogą być modyfikowane m.in. włóknami z polipropylenu, polietylenu, PVA lub aramidowymi. Fibrobetony zawierające włókna polimerowe zabezpieczają przed zarysowaniem świeżego betonu podczas skurczu.

Izolacje przeciwwilgociowe
Do izolacji ścian piwnic, fundamentów, ław fundamentowych, zabezpieczenia zewnętrznej warstwy ocieplającej fundamenty i izolacji poziomej podłóg wykorzystywane są folie płaskie PCV. Izolacje wodoszczelne wykonywane są przy budowie balkonów i tarasów. Do izolacji fundamentów w miejscach podwyższania sił poziomu wód gruntowych wykorzystywana jest przewiewna, gruba folia tłoczna z PE-HD.

Elementy ścian, wypełnienia i przegrody, listwy maskujące
Warstwowe płyty z blach aluminiowych bądź lakierowanych stalowych mogą zawierać wewnątrzizolacyjną warstwę spienionego PS, PU lub PE. Płyty „sandwiczowe” wykorzystywane są również na wypełnienia drzwiowe. Profile z kolorowego PCV służą jako narożniki ścienne wewnętrzne i zewnętrzne.
Z elastycznych, transparentnych taśm PCV wykonywane są kurtyny drzwiowe w obiektach przemysłowych oraz bramy najazdowe dla wózków widłowych. Wytłaczane twarde profile służą jako listwy maskujące przy elementach wewnętrznej zabudowy lub jako listwy przypodłogowe.
Mineralno-akrylowe płyty na blaty i lady wykorzystywane są w pomieszczeniach kuchennych, szpitalnych, restauracyjnych, recepcyjnych i laboratoryjnych.

Materiały izolujące drgania
Wśród materiałów można wymienić podkładki, płyty i masywy gumowe, w tym produkowane także w oparciu o granulat gumowy pozyskiwany ze zużytych opon samochodowych. Elementy izolujące drgania wykorzystywane są zarówno w konstrukcji obiektów (zabezpieczenie przed przenoszeniem drgań od przebiegających w pobliżu linii kolejowych i tramwajowych), przy posadowieniu maszyn, urządzeń czy elementów instalacji (wentylatory i kolektory wentylacji mechanicznej).

Drzwi i okna
Profile z twardego PCV to popularny materiał do wykonywania kompletnych okien (ościeżnic i skrzydeł) oraz drzwi w różnych systemach stolarki. Około 40% okien wykonywanych jest w zachodniej Europie z PCV i udział ich rośnie w łącznej produkcji. Wymogi ochrony środowiska powodują to, że technologie otrzymywania PCV są bardzo zaawansowane ekologicznie. Zaletami PCV są: trudnopalność, odporność na ścieranie i czynniki atmosferyczne, dobra izolacyjność oraz łatwość utrzymania czystości i konserwacji. PCV stosowany do produkcji profili okiennych jest specjalnie stabilizowany, głównie przez stabilizatory wapniowo-cynkowe.
Jako uszczelnienia sprawdzają się wytłaczane precyzyjne profile silikonowe bądź z TPE. Uszczelki perforowane zapewniają potrzebną mikrowentylację. Do koloru okien można dobrać wykończenie oferowane również z PCV, tj.: szyny i karnisze wytłaczane jako jedna część, wykładziny ościeży i komorowe parapety wewnętrzne. Folie poliestrowe montowane na wewnętrznej powierzchni szkła okiennego zabezpieczają przed promieniowaniem UV oraz utrudniają rozbicie szyby i włamanie.
W USA i Kanadzie popularnym materiałem do produkcji profili okiennych jest kompozyt poliestrowo-szklany. Do produkcji okien wprowadza się również termoplasty napełnione do 40% naturalnymi włóknami sosnowymi. Technologia formwood polega na formowaniu elementów na prasach z wytłaczanych, plastycznych półfabrykatów. Technologia ta powszechnie jest stosowana w krajach azjatyckich do wykonywania wytłaczanych płyt, użebrowanych wzdłuż profili z przeznaczeniem na wytwarzanie drzwi wewnętrznych. W niewielkim zakresie stosowane są na świecie okna z profili poliwęglanowych (PC) i PP.

Pomieszczenia sanitarne
Wanny żeliwne zastępowane są coraz częściej wyrobami z żywic akrylowych wzmocnionych włóknem szklanym. Z akrylu są również brodziki. Pozwala to na dowolność kształtów i ciekawszą kolorystykę. Płyty z polistyrenu wykorzystywane są w kabinach prysznicowych. Styropianowe obudowy do wanien i brodzików są łatwe w montażu i spełniają funkcje izolacji termicznej. Do uszczelniania narożników wykorzystywane są taśmy uszczelniające, na ogół z powlekanej centralnie włókniny lub siatki PP.

Dylatacje i uszczelnienia dylatacji
Do zabezpieczenia fug dylatacyjnych służą wytłaczane lub kalandrowane profile i taśmy z PCV, TPE lub EPDM. Do wykonywania wylewek betonowych na posadzkach, tarasach, podjazdach wygodne są listwy dylatacyjne wykonane jako profile: „odwrócone V” z HD-PE.

Ocieplenia ścian, stropów i elewacje
Sztywne płyty ze spienionego polistyrenu (PS) lub poliuretanu (PU) o różnej grubości sprawdzają się jako izolacja termiczna podłóg, posadzek posadowionych na gruncie, posadzek nad pomieszczeniami nieogrzewanymi oraz ścian zewnętrznych. Znaczne ilości płyt z polistyrenu wykorzystuje się do ocieplania wielokondygnacyjnych obiektów mieszkalnych budowanych przez wiele lat z wielkiej płyty. Konieczność docieplenia tych obiektów ze względów ekonomicznych to jedna sprawa, a niemniej ważna to zapobieżenie korozji stalowych rygli z powodu braku zabezpieczen przed oddziaływaniem czynników atmosferycznych. Sztywna pianka PU posiada najniższy współczynnik przewodzenia ciepła - rzędu 0,019-0,022 W/m °K, co umożliwia zastosowanie izolacji o ok. 50% cieńszej w porównaniu z powszechnie stosowanym materiałem termoizolacyjnym jakim są płyty ze styropianu. Panele jako wykładziny elewacji zewnętrznych (siding) lub wewnętrznych wytwarzane są w różnych kolorach z PCV. Ostatnio wykorzystuje się do produkcji drewnopodobnych paneli poliolefiny z napł³nieniem włóknami drewna. Materiał podobny do drewna jest nienasiąkliwy, odporny na czynniki atmosferyczne oraz działanie bakterii i grzybów. Wśród płyt na elewacje budynków znajdują się płyty poliestrowo-kruszywowe oraz poliestrowe wzmocnione włóknem szklanym. Zarówno szyby zespolone, jak i panele przeszklenia w elewacjach strukturalnych uszczelniane są i klejone spoiwami silikonowymi. Jako doszczelnienie fug służą sznury z poliuretanu. Uszczelnienia ruchomych elementów to profile z EPDM, silikonu lub TPE.

Pokrycia dachowe
W konstrukcjach dachów spadzistych i ścian szkieletowych stosowane są folie budowlane. Folie wstępnego krycia wykonywane są jako paroprzepuszczalne (ale wodoszczelne), słabo paroprzepuszczalne lub paroizolacyjne. Otrzymywane z PE lub PP jako folie lub laminaty z włókniną. Na dużych przestrzeniach płaskich dachów powodzeniem cieszy się technologia wykonywania wylewania termoizolacji ze spienionego PU. Zarówno na dachach płaskich, jak i spadzistych szerokie zastosowanie mają pokrycia bitumiczne modyfikowane TPE, papy termozgrzewalne, folie termoplastyczne PCV i PE-LD, oraz folie elastomerowe (membrany z EPDM, bądź z IIR-butylowe). Folie elastomerowe popularne są również przy wykonywaniu izolacji wodoszczelnej „zielonych ogrodów” na dachach.

Inne elementy montowane na dachach - kominki wentylacyjne mogą być wykonywane z PCV.
- elastomerowe rurkowo-pasmowe kolektory słoneczne z EPDM, umożliwiające wykorzystanie nie tylko promieniowania bezpośredniego, ale również rozproszonego.
- świetliki płaskie, łukowe lub pilaste z PC.

Odwodnienie
Rynny z PCV produkowane są w różnych kolorach. Elementy pionowe: rury, kolana, trójniki itp. zabezpieczone są na ogół gumowymi O-ringami z EPDM. Materiałem na wpusty dachowe jest PCV z kołnierzami uszczelniającymi z PCV lub EPDM. Nowym rozwiązaniem są kompletne systemy rynnowe z PCV z podwójną ścianką. Rozwiązanie takie jest lżejsze, a równocześnie sztywniejsze i odporne na mechaniczne uszkodzenia.

Wewnętrzne instalacje rurowe
Rury do ciepłej i zimnej wody wykonane z PP lub PE mają wiele zalet w porównaniu ze stalowymi. Przede wszystkim nie powodują odkładania kamienia na wewnętrznej powierzchni. Rury do c.o. z PP lub sieciowanego polietylenu (PE-X) powinny posiadał warstwę barierową z polialkoholu winylowego (PVAL), kopolimeru etylen/octan winylu (EVAC) lub folii aluminiowej w celu zabezpieczenia przed przenikaniem tlenu z powietrza do wody. Współczynnik rozszerzalności liniowej rur z tworzyw sztucznych jest wyższy (od kilku do kilkunastu procent) w porównaniu do rur stalowych. Niski jest dla rur barierowych. Rury i kształtki wodociągowe, kanalizacyjne i sanitarno-odpływowe wykonywane są z PE lub PCV. W ślad za rurami z tworzyw sztucznych wykonywany jest szeroki zakres tworzywowej armatury. Zaciski ślizgowe jako wygodne elementy podczas montażu rur osłonięte są powłoką PA. Do transportu ciekłych mediów grzewczych bądź chłodzących stosowane są giętkie rury preizolowane. Rury wykonuje się z polibutylenu (PB), otuliny z pianki PUR, a karbowane osłony rur z HD-PE.
Wewnętrzne instalacje gazowe nie mogą być wykonywane z tworzyw. Znane są jednak skuteczne metody renowacji i uszczelnienia starych instalacji gazowych emulsyjnymi systemami polimerowymi wprowadzanymi do wnętrza. Do izolacji termicznej rur ciepła i zimna oraz dla zabezpieczenia powierzchni rur wodociągowych przed roszeniem stosowane są otuliny ze spienionego EPDM, PU lub PE.

Ogrzewanie i wentylacja
Wewnętrzne zbiorniki na olej opałowy wykonywane są na ogół z PE-HD, podobnie jak orurowanie. Rzadziej spotykane sż zbiorniki z PA lub żywic epoksydowych zbrojonych włóknem szklanym. Gumowe płyty porowate o zamkniętej strukturze komórkowej wykorzystuje się do izolacji kanałów wentylacyjnych rozprowadzających powietrze w systemach nawiewu centralnego czy klimatyzacji. Jako alternatywa dla tradycyjnych kanałów wentylacyjnych z blachy instalowane są kanały z płyt ze spienionego PU powlekane obustronnie warstwą aluminiową. Zaletami tego rozwiązania są: mniejszy hałas, izolacja termiczna (istotna podczas przemieszczania powietrza o innej temperaturze niż panująca w pomieszczeniu), odporność na korozję, szczelność i lekkość. Z PCV wykonywane są elementy wentylacji grawitacyjnej i mechanicznej o małych przekrojach (przewody okrągłe i prostokątne, kształtki, nawiewniki, anemostaty, kratki nawiewnowywiewne) stosowane w pomieszczeniach biurowych, kuchennych, restauracyjnych, łazienkach i garażach.

Instalacje elektryczne
Materiałem osłonowym na kable i przewody jest najczęściej PCV. Instalacje elektryczne prowadzone są pod tynkiem lub w posadzce w karbowanych rurach osłonowych typu „peszel". Z tworzyw wykonywane są przepusty w ścianach i stropach na kable elektryczne oraz maskujące profile dla instalacji natynkowych.

Kable telekomunikacyjne i światłowodowe
Powłoki tych kabli wykonywane są zazwyczaj z polietylenów: LLD-PE, MD--PE i HD-PE.

Instalacje centralnego odkurzania Instalację centralnego odkurzania stanowi system rur i kształtek z PCV z wymagana aprobata techniczną dla rur próżniowych.

Poczta pneumatyczna
W typowych systemach poczty pneumatycznej wykonywanych z PCV spotyka się rury o średnicach w przedziale od O 60-160 mm i przeźroczyste pojemniki transportowe.

Elementy wykończenia wnętrz
Coraz większe zainteresowanie wzbudzają drewnopodobne kompozyty zawierające odpowiednio spreparowane włókna drzewne (70-90%) oraz tworzyw (PCV, PP, PE, PS, ABS lub PET) w ilości 10-30%. Wytłaczane elementy o wyglądzie drewna służą do wytwarzania systemów podłogowych, schodów, balustrad czy profili okiennych.

Posadzki
Do szerokiej grupy posadzek i wykładzin tworzywowych zaliczamy: posadzki epoksydowe, poliuretanowe, winylowe. Posadzki winylowe w szerokim asortymencie układane mogą być z płytek lub materiałów rolowanych. Przy dużym natężeniu ruchu zalecana jest wierzchnia warstwa PU odporna na ścieranie. Warunki pracy w pomieszczeniu narzucają wykonanie posadzek jako chemoodporne lub antyelektrostatyczne. Materiały na wykładziny dywanowe z włókien syntetycznych to poliamidy i poliestry. Jako materiał na systemy czyszczące przed wejściami i w holu wykorzystuje się m.in. gumę i TPE.

Ściany i sufity
Do wykończenia ścian stosuje się m.in. tapety i panele. Ciekawe efekty uzyskuje się, wykorzystując wysokoplastyczne folie PCV do wykonania dekoracyjnych sufitów w obiektach użyteczności publicznej lub obiektach sportowych (np. pływalnie).

Instalacje zewnętrzne
Z polietylenu PE-HD wykonywane są rury ciśnieniowo-wodociągowe, rury kanalizacyjne, drenarskie oraz rury sieci gazowych. Z PCV wytłacza się rury sanitarno-odpływowe, drenarskie i osłonowe. Wymagania ochrony środowiska w zakresie szczelności kanalizacji sanitarnej spowodowały powstanie nowych wyrobów z polimerobetonu: rury kanalizacyjne, studzienki rewizyjne, obudowy separatorów. Sa szczelne, trwaółe i chemoodporne. Jako uszczelnienia najlepiej sprawdzają się uszczelki gumowe z EPDM. Osadniki w przydomowych oczyszczalniach ścieków wytwarza się z PE-HD technika rotomoulding. Bezwykopowe renowacje nieszczelności starych sieci kanalizacyjnych można przeprowadzać, używając poliuretanowych rękawów zbrojonych matami szklanymi klejonymi do wewnętrznych powierzchni.

Pozostałe
Płyty akrylowe (PMMA) służą na przeszklenia oraz jako ekrany akustyczne wzdłuż dróg o dużym natężeniu ruchu kołowego. Dźwiękochłonne ekrany z twardego, wysokoudarowego PCV, z jednostronne perforacja posiadają aprobatę techniczną Instytutu Budowy Dróg i Mostów. Do produkcji reklam i tablic informacyjnych stosuje się m.in. spieniony PCV i płyty komorowe z PP. Z PCV produkowane są profile osłonowe na poręcze i balustrady oraz pojawiające się od niedawna komorowe parapety okienne. Z tworzyw sztucznych wytwarzane są: kołki rozporowe, łączniki, podkładki dystansowe, opaski kablowe, uchwyty do mocowania rur i inne akcesoria ułatwiające szybki montaż. Szeroka gama chemii budowlanej oparta jest na bazie polimerów: farby i lakiery, impregnaty, uszczelnienia montażowe, kleje i montażowe taśmy klejące, masy uszczelniające i kity, zaprawy klejowe.

Obiekty sportowe i sportowo-widowiskowe
Do osłony lodowisk hokejowych, kortów do squasha, przeszklenia basenów pływackich ma zastosowanie PC. Poliwęglan może mieć postać litej płyty lub płyty komorowej o grubości do 40 mm. Konstrukcja płyty komorowej przeciwdziała kondensacji pary wodnej na jej powierzchni. Przejścia na lodowiska wykładane są płytami gumowymi o dużej odporności na ścieranie, umożliwiającymi przejście z łyżwami pozbawionymi ochraniaczy. Wewnętrzne nawierzchnie sportowe mają różną, wielowarstwową strukturę w zależności od spełnianych funkcji. Bieżnie lub nawierzchnie wielofunkcyjne w halach sportowych, salach gimnastycznych, rekreacyjnych czy kulturystycznych pod zewnętrzną kilkumilimetrową, bezspoinową warstwę wylewanego PU mają grubszy podkład z mat o grubości 4-14 mm, wytwarzanych z granulatu gumowego - produktu recyklingu odpadów gumowych.
Szeroko stosowane są wykładziny z PCV jedno- i wielowarstwowe. Warstwę podkładową może stanowić spieniony PU lub maty gumowe. Boiska do gry w hokeja na łyżworolkach, sale do aerobiku i inne mają nawierzchnię z PP. Z PCV wykonywane są folie zabezpieczające okresowo materiał posadzki boiska na czas organizowania imprez masowych. Jako materiał nawierzchni kortów tenisowych wykorzystywane są wielowarstwowe powłoki akrylowe z granulatem gumowym.
Do nawierzchni sportowych boisk piłkarskich czy kortów tenisowych, znanych pod nazwą sztuczna trawa, stosuje się igłowane maty z PP najczęściej w kolorze zielonym, pokryte warstwą piasku dla zabezpieczenia przed „kładzeniem się” wystających kilkucentymetrowych włókien. Z PP lub rzadziej z PA wytwarza się kolorowe siedziska dla kibiców na widowniach obiektów sportowych. Bardzo popularne, zwłaszcza w Stanach Zjednoczonych, są pokrycia obiektów o znacznych rozpiętościach za pomocą membran powłokowych, wykonanych z wysoko wytrzymałych tkanin technicznych zawieszonych na stalowych lub kompozytowych linach nośnych. Znajdują tutaj zastosowanie tkaniny poliestrowe powlekane PCV, tkaniny szklane powlekane PTFE bądź silikonem oraz tkaniny aramidowe z powłoką teflonową. Te ostatnie są najdroższe i dają jasnobrązowy odcień. Powłoki membranowe przepuszczają do 20% światła. Lepsze pod tym względem, ale dające inne efekty, są elementy powłokowe z poliwęglanowych płyt komorowych.

Źródło: Tworzywa Sztuczne i Chemia nr 4/2003 zobacz wiecej

Tworzywa sztuczne - ogólna charakterystyka

Tworzywa sztuczne są jednymi z najczęściej współcześnie stosowanych materiałów użytkowych. Tak szerokie rozpowszechnienie spowodowane jest ich specyficznymi, w wielu przypadkach unikalnymi właściwościami. Właśnie z tego względu są one niezastąpione i w wielu zastosowaniach przewyższają tworzywa naturalne. Pod pojęciem tworzywo sztuczne na ogół rozumiemy materiał, który został wytworzony sztucznie z makrocząsteczek pochodzenia organicznego. Ponieważ, wiele tworzyw sztucznych z wyglądu i właściwości przypomina żywice naturalne, nazwano je początkowo żywicami sztucznymi. To określenie do dziś jest czasem stosowane szczególnie do utwardzonych polikondensatów, jak żywica epoksydowa i fenolowa. Tworzywa sztuczne (wg PN-74/C-89KB), stanowią grupę materiałów, których najistotniejszym składnikiem jest polimer, czyli organiczny związek wielkocząsteczkowy. Poza tym zawierają one składniki dodatkowe (środki pomocnicze) nadające im wymagane właściwości użytkowe i przetwórcze. Charakterystyczną cechą budowy polimeru jest występowanie powtarzalnych elementów w postaci ugrupowań atomów, które są nazywane merami. Polimery można otrzymywać na drodze modyfikacji wielkocząsteczkowych substancji pochodzenia naturalnego (np. kauczuk naturalny, kazeina, celuloza), ale obecnie wytwarza się je przede wszystkim syntetycznie.

Tworzywa sztuczne - zalety i wady

Szybki rozwój produkcji i stosowania tworzyw sztucznych w różnych dziedzinach techniki i życia codziennego jest uzasadniony względami technicznymi i ekonomicznymi. Względy techniczne to łatwość formowania wyrobów i zróżnicowane ich właściwości. Istnieje przy tym możliwość modyfikacji właściwości tworzywa w pożądanym kierunku poprzez odpowiedni dobór polimeru i składników dodatkowych. W porównaniu z materiałami klasycznymi przetwórstwo tworzyw sztucznych jest z. reguły tańsze i mniej pracochłonne. Straty materiału w procesie produkcji nie przekraczają zwykle 1 ÷ 5%, co wynika, między innymi, ze stosowania do wytwarzania wyrobów metod obróbki plastycznej. Korzystne cechy tworzyw sztucznych to między innymi: • łatwość formowania przedmiotów o skomplikowanych kształtach, • mała gęstość, wynosząca dla większości tworzyw 0,8÷1,5 g/cm3, a dla tworzyw o budowie komórkowej - poniżej 0,15 g/cm3, • korzystny stosunek wytrzymałości mechanicznej do ciężaru właściwego, jest to tzw. wytrzymałość właściwa, • dobre właściwości mechaniczne i często bardzo dobre - elektroizolacyjne, • dobra lub bardzo dobra odporność chemiczna oraz wysoka odporność na działanie wody, • dobry wygląd otrzymanych przedmiotów (barwa, połysk, faktura powierzchni) • duża żywotność bez konieczności konserwacji Cechy niekorzystne: • wytrzymałość mechaniczna gorsza niż metali (ale kompozyty szklane lub węglowe mają ją zbliżoną) - w porównaniu ze stalami: wytrzymałość 20÷30 razy mniejsza, udarność 20÷50 razy mniejsza, • duże pełzanie - większe niż metali, • mała stabilność właściwości wytrzymałościowych oraz skłonność do przechodzenia w stan kruchości podczas dłuższego oddziaływania zmiennych temperatur, • mała stabilność kształtu wynikająca z małej sztywności (20 ÷ 200 razy mniejszej niż sztywność stali), • duża rozszerzalność cieplna - 5 ÷ 20 razy większa niż stali, • mała twardość (w porównaniu ze stalami 10 ÷ 100 razy mniejsza), • mała odporność cieplna - zwykle 60 ÷ 150 °C, wyjątkowo 200 ÷ 300 °C (tworzywa fluorowe, poliamidy), są również tworzywa sztuczne odporne na temperaturę powyżej 300 °C.

Tworzywa sztuczne

Tworzywa sztuczne są materiałami pochodzenia organicznego, o złożonej budowie chemicznej jako żywice syntetyczne, naturalne modyfikowane oraz wiele innych związków chem. , zbudowane są z prostych cząsteczek tzw. monomerów. Stanowią one powtarzające się elementy strukturalne tworząc duże cząstki tzw. polimery. Polimeryzacja: proces podczas którego wielka liczba małych jednorodnych cząstek łączy się ze sobą w cząstkę zwaną polimerem. Proces ten nie produkuje subst. ubocznych. Otrzymuje się: polichlorek winylu, polistyren, polioctan winylu. Polikondensacja: podczas tego procesu powstaje nowa subst. w wyniku oddziaływania na siebie dwóch lub więcej rodzajów monomerów. W tym procesie powstają produkty uboczne: woda, alkohole, amoniak. Otrzymuje się: większość poliamidów, żywice. Poliadycja: polireakcja stopniowa podobnie jak polikondensacja ale bez skutków ubocznych. Otrzymujemy: żywice epoksydowe, poliuretany. Termoplasty: są plastyczne w temperaturze podwyższonej, a twardnieją w temperaturze otoczenia, proces ten jest nieodwracalny. Produkty: polistyren, poliamidy, polichlorek winylu, polimetakrylan metanu. Duroplasty: przechodzą ze stanu plastycznego w stan utwardnienia pod działaniem wysokiej temp. lub pod wpływem czynników chem. Otrzymujemy: fenoplasty, żywice epoksydowe, żywice sylikonowe. Zastosowania: termoplasty: polistyren-przedmioty gospodarstwa domowego, zabawki, części samochodów i maszyn biurowych. Poliamid: włókna, folie, elementy armatury sanitarnej. Polimetakrylan metylu(szkło organiczne): szyby samochodowe i lotnicze, soczewki, szkiełka odblaskowe i do zegarków. Polichlorek winylu(PCW):rury i kształtowniki podstawowe formy i typy PCW z domieszkami zmiękczaczy, stabilizatorów i pigmentów przerabia się na granulki. Duroplasty: fenoplasty: kleje, spoiwa, tworzywa piankowe. Aminoplasty: papiery wodotrwałe, spoiwa rdzeniowe. Żywice: materiały konstrukcyjne do budowy jachtów, łodzi, w budownictwie, zbiorniki na benzynę.

---