1

17. Полимери и пластични маси

17.1 Вовед Природата создала многубројни органски и неоргански материјали кои

човекот со векови ги употребува, многу од нив и денеска ги користи за задоволување на своите потреби. Меѓутоа, поголем дел од природните органски суровини се од растително и животонско потекло и нивниот процес на растење трае со месеци и години. Со текот на времето потребите на човекот растат, така што природните материјали веќе не можат во потполност да ги задоволат истите. Затоа, тој почнува да бара начин некои од природните органски материјали да ги замени со вештачки, односно да создаде нови, кои според разноврсноста и квалитетот ќе имаат и редица предности. Значајно е да се истакне дека производството на вештачките материјали трае од неколку часа до неколку минути или секунди. Во тоа лежи и решението на дел од загатката за брзиот развој на производството и примената на вештачките материјали.

До неодамна, природата, преку растителните и животинските организми, имаше монопол во создавањето на многу ценети и важни органски материјали како што се целулозата, растителните и животинските влакна-волна, памук, животинската кожа, природниот каучук, восокот, смолата, протеините, ензимите и друго. Меѓутоа, со текот на времето научниците со посредство на хемијата и го одзедоа тој монопол на природата и тие веќе произведуваат уште многу други важни и ценети материјали за човечкото постоење.

Во оваа група на нови, вештачки органски материјали спаѓаат и полимерите и пластичните маси, популарно наречени “пластика“ или “синтетички смоли”.

Пластиката е материјалот што го одбележа дваесетиот век и што ги има сите изгледи да ја задржи и да ја проширува сопствената улога и во иднина. За хемичарите претставува прва органска материја добиена по вештачки пат. Толку е присутна во современиот живот што едноставно оваа цивилизација не може да функционира без неа. Употребата е неограничена: во домовите, канцелариите, фабричките хали, во автомобилската индустрија (околу 500 делови во автомобилите се од чиста пластика), во електро индустријата и електрониката, во индустријата за производство на мебел и на амбалажа за храна и ред други производи. Малку е познато дека од овој универзален материјал се прави вештачката крвна плазма и срцевите залистоци како и многу други инплантанти со кои е можно да се заменат некои делови од човечкото тело.

Примената на пластиката во различни гранки, графички е презентирана на Сл. 17.1. Од анализата на овие податоци може да се констатира дека, освен за амбалажа, полимерите и пластичните маси најмногу се користат во градежништвото и тоа со 23% од вкупното светско производство. Интересно е да спомене дека, светската годишна потрошувачка на пластичните материјали порасна, од околу 5 милиони тони во 1950 год., до над 100 милиони тони денеска. Значи, денес се произведува и употребува 20 пати повеќе пластика отколку пред 50 години. Статистички е констатирано дека потрошувачката на пластичните материјали во земјите од Западна Европа расте со стапка од околу 4% секоја година. Досега се произведени околу 50

2

различни групи на пластични материјали со стотина различни веријации. Поголемиот дел од полимерите и пластичните маси можно е да се рециклираат, што е особено важно од еколошки аспект, земајќи го предвид податокот дека секој човек во високо развиените земји остава зад себе, годишно, над 150 кг отпад од најразлични пластични производи.

Сл. 17.1 Употреба на пластичните материјали во различни стопански гранки

17.1.1 Историски развиток А како почнало? Во музеите на светските градови се изложени предмети

од пластика од средината на деветнаесетиот век. Авторското право на првата пластична маса, т.е на првиот полимер, го држи Американецот Џон Весли Хајат, кој во 1868 год. добил награда од 10.000 долари на конкурсот за замена на билијардските топки, дотогаш изработувани од скапата слонова коска. Тој го развил целулоидот, полусинтетичка смола на база на целулоза. Дотогаш непознатиот материал предизвикал и несвојствени реакции, на прво место од каубоите кои ги ваделе револверите зашто при судирањето на топките произведувале звук сличен на истрел. Така, Хајат почнал да го усовршува овој материјал, па ги измислил првите од стотината различни формули на производство. Но, истовремено морал да се расправа со Британецот Александар Паркез, затоа што тој уште во 1862 год. на меѓународната изложба во Лондон ја претставил полусинтетичката смола “паркезин”. Така, Паркез и ден-денес се нарекува татко на пластичната револуција, која го зафатила светот.

Белгијанецот Лео Бакеланд, во летото 1909 год. го развил првиот потполно вештачки полимер, бакелит, на основа на првата контролирана реакција (полимеризација) на формалдехидот со фенолот.

Помасовно производство почнува во 1930 год., а вистински бум настанал пред Втората светска војна, кога за освојувачките походи биле потребни

^evlarstvo 1%

Medicina 2%

Ambala`a 35%

Grade`ni{tvo 23%

Elektrika i elektronika

8%

Poku}nina 8%

Transport 8%

Zemjodelstvo 7%

Drugo 3%

Ma{instvo 2% Sport/igra~ki

3%

3

ефтини и стабилни материјали, во огромни количини. Тогаш, во германската компанија “Фармен” е настанато епохалното откритие на ПВЦ-поливинил хлорид. Овој полимер и денес е еден од најраспранетите, со годишно производство од околу 15 милиони тони. Од ПВЦ се направени пластичните кеси, фолиите од различна дебелина и намена, изолационите навлаки на електричните кабли, водоводни и канализациони цевки, тапети, подни облоги, кровни покривачи и уште безброј производи во различни гранки од индустријата, полјоделството и спортот.

Во исто време, пред војната, во САД е пронајден уште еден револуционерен материјал - најлонот. Тоа е фабричко име на полиамидна смола која како материјал поседува различни својства. Може да се извлекува во тенки конци, да се сече, да се плете, да се бои, да се растегнува. Во педесетите години од минатиот век, перлонот, или најлонот стануваат бестселлер. После 15 години од пронаоѓањето, од најлонот се произведени женските најлон чорапи, кои стануваат многу популарни, така што и ден денес се паметат километарските колони пред продавниците во големите градови во Америка и Британија. За овој производ, до денес сеуште не е најдена замена.

Во 1951 год. во германската фирма BASF е пронајден стиропорот, т.е експандираниот полистирен, Оваа крута бела пена која во себе има заробено 98% воздух импресионирала со својата мала тежина и одличните термоизолациски способности. Како резултат на ова, стиропорот станува незаменлив материјал за топлинска изолација на конструкциите во градежништвото. Тој многу се користи и како материјал за пакување на производите во индустријата за храна, особено за онаа смрзнатата.

Токму со пронаоѓањето на ПВЦ, најлонот и полистиренот започнува вистинската ера на развој и примена на пластичните материјали. Така, животот баз пластиката денеска е воопшто незамислив. Затоа, како основно барање се поставува ниската цена на преработка, што претставувало и мотив за фундаментална промена на методите на производство. Истражувањата покажале дека најефтини производи се добиваат со преработка на нафтата. Со тоа, нафтата почнува да се употребува како суровина за добивање на многу полимери, Сл. 17.2, истиснувајќи го јагленот како многу скап. На овој начин почнува ерата на петрохемијата во светот.

Главно својство на овие материјали, во процесот на производството, да ја примат саканата форма и истата да ја задржат после отстранувањето на дејствувачките сили, е сврзано со нивното популарно име “пластични маси”. Меѓутоа, мора да се разграничи, терминолошки под поимот пластични маси во градежништвото се подразбира многукомпонентен материјал кој содржи полимерно врзно средство-полимери, полнило и пластификатори, како и останати адитиви-стабилизатори, катализатори, бои, порочинители и друго.

Полимерите и пластичните маси денеска имаат голема практична примена и во современото градежништво. Од нив се изработуваат најситни предмети за секојдневна употреба, како и различни материјали кои може да ја заменат хартијата, кожата, дрвото, многу керамички производи, стакло па дури и металите. Како што веќе беше потенцирано, овие материјали имаат многу широката примена во електрониката, автомобилската и авионската индустрија, во текстилната и хемиската индустрија како и во металургијата, земјоделството и многу други гранки.

4

Во градежништвото полимерите се употребуваат како: бои, лепаци и лакови;

китови за заптивање;

еластични, лесно свитливи изолациски материјали за заштита од влага и вода- хидроизолациски фолии и мембрани;

плочи за топлинска и звучна изолација;

материјали за покривање на кровови; плочки за обложување на ѕидови и подови;

адитиви, т.е додаток на бетонот и малтерот за модифицирање на некои од нивните својства;

влакна,

влакнесто армирани полимери, композити кои се употребуваат за изведување на носечки конструкции;

геосинтетици, во вид на текстил,-платна, мрежи кои служат за стабилизација на темелните основи, насипи и големи ископи;

рамки за врати и прозори зајакнати со метални профили;

Вака широката примена на полимерите и полимерните материјали се должи на нивните исклучително ценети својства во градежништвото кои им даваат и предности во однос на другите материјали:

(1) Мала волуменска тежина γ=15÷2200 kg/m3. Замената на металните и силикатните материјали со полимери допринесува да се намали масата на конструкциите, да се намали расходот на материјалот за приготвување и на транспортните трошоци.

(2) Мала топлинска спроводливост: кај полните пластични маси коефи-циентот на спроводливост λ=0,22÷0,68 W/m·ºC, а кај порозните полимери и пластични маси λ=0,03 W/m·ºC.

(3) Многу полимери имаат добар надворешен изглед. Можноста да се произведуваат во различни бои без дополнително бојадисување е важна предност на пластичните маси.

(4) Имаат добра хемиска стабилност што овозможува истите да се користат за заштита на некои конструкции од корозија.

(5) Добри технолошки својства: лесно се оформуваат, се сечат, се стругаат, лесно се заваруваат, се пресуваат, се коваат и друго.

(6) Некои полимери имаат зголемена стабилност на абење, триење и удар, голема јакост, проѕирност и друго.

5

Недостатоци на полимерните материјали:

(1) Мала отпорност на температура (60÷80 ºC). Некои се стабилни и на температура до 200 ºC, а во исклучителни случаи и до 350 ºC. Опасно при горење на пластичните маси при високи температури е одделувањето на отровните соединенија.

(2) Голем коефициент на линерана температурна деформација αT=(25÷120)·10-6. Кај челикот и бетонот овој коефициент е 2,5÷10 пати помал. На ова својство треба да му се обрне посебно внимание особено при проектирањето на конструкции со големи димензии или пак при комбинираните т.е. спрегнатите конструкции.

(3) Полимерните материјали, вклучени во конструкции кои се изложени на продолжено дејство на товарите, ползат, т.е течат, повеќе од традиционалните материјали. При зголемена температура течењето се зголемува што предизвикува непожелни деформации во конструкцијата.

(4) Некои полимери се склони на стареење под влијание на топлина, светлина, на кислород од воздухот и друго. Процесот на стареење се забрзува при дејство на натоварување.

(5) Ослободуваат хемиски соединенија со непријатна миризба кои понекогаш се штетни за човечкото здравје.

(6) При примена на полимерите и пластичните маси во носивите конструкции треба да се земе во предвид промената на јакоста со текот на времето, помалиот модул на еластичност и влијанието на продолженото дејство на товарот како и взаемното дејство на влагата, сончевото зрачење и влијанието на околината.

Примената на полимерите во градежништвото се повеќе се зголемува и тој податок изразен во проценти од вкупната количина на градежните материјали се движел во следните граници: 1965 година - 4,5%, 1975год. - 11%, 1985 год. - 14%, 1995 год. околу 35%, со тенденција во периодот на прагот на новиот милениум да се зголеми дури и до 50%.

17.2 Полимери, структура и однесување при загревање

Двете состојби на материјата: гасовитата и кристалната се наполно определени. Меѓу овие две стабилни состојби се наоѓа една голема нестабилна област во која спаѓаат многу природни и вештачки органски материјали. Својствата на тие материјали, меѓу кои се и полимерите, се определуваат, главно, врз основа на структурата и големината на нивните молекули.

Полимерите се сложени, органски соединенија кои се добиваат со хемиска синтеза на едноставни соединенија познати под името мономери. Полимерите припаѓаат на категоријата на т.н. високомолекуларни соединенија кај кои молекулите се состојат од неколку стотици или неколку илјади атоми меѓусебе споени со валентни врски, т.н макроколекули. Самото име полимер, е добиено од грчките зборови: “поли” што значи многу, и “мерос”-дел .

6

Во зависност од начинот на настанување, полимерите се делат во три групи:

природни полимери: природно создадените високомолекуларни соединенија се наоѓаат во дрвото-целулоза, во памукот, волната, животинската кожа, природниот каучук, восокот, килибарот скробот, протеините и друго;

полусинтетички високомолекуларни соединенија, кои се добиваат од природните со хемиска преработка (вискоза и др.)

потполно синтетички високомолекуларни соединенија, т.н вештачки смоли кои се добиваат со хемиска синтеза од нискомолекуларните основни молекули.

Главно, добивањето на новите материјали со многу голема молекуларна маса од материјалите со релативно мала молекуларна маса се постигнува со полимеризација која може да биде:

адициона, и

кондензациона или т.н. поликондензација, при што се јавуваат двете основни реакции во органската хемија, реакција на присоединување и реакцијата на заменување

Една од основните суровини за добивање на повеќето различни полимери е нафтата. На Сл.17.2 шематски е прикажан начинот на преработка на нафтата за добивање на некои од полимерите.

Во процесот на адиционата полимеризација, под влијание на одредени катализатори, зголемена температура, т.е топлина, или зголемен притисок, молекулите на мономерите се поврзуваат во поголеми молекули полимери, добивајќи на тој начин сосема нов материјал, полимеризат, кој има потполно различен изглед и особини од материјалот од кој што е добиен.

Кон полимеризација особено се склони органските соединенија кои содржат јаглерод во двојна врска (C=C). Такви соединенија се примерно етиленот (C2H4) и винилхлоридот (C2H3Cl) од кои се добиваат полимерите: полиетилен и поливинилхлорид.

Момомер: етилен (гас) H2C=CH2 (молекуларна маса 28) Полимер:

...-CH2-CH2-... полиетилен со молекуларна маса 28000÷56000 единици.

Момомер: винилхлорид H2C=CH-Cl (м. м. 62) Полимер:

...-CH2-CH-Cl-... поливинилхлорид со м. м. 96000÷192000 един.

Постапката на полимеризацијата за добивање на полиетилен и поливинил хлорид е прикажана на неколкуте страници подолу. Во случај на кондензационата полимеризација врзувањето на мономерите во молекули со поголема маса т.е. добивањето на полимерот е пропратено со издвојување на нискомолекуларен нуз продукт: вода, хлороводород, амоњак и други соединенија. На пример, со поликондензација се добива фенолформалдехидната смола, кога од фенолот и формалдехидот кога се одделува вода.

7

Вештачките полимери на нормална температура се тврди супстанци кои а се добиваат од мономерите кои во општ случај може да бидат во сите три агрегатни состојби: тврда, течна и гасовита.

Сл. 17.2: Шематски приказ на добивање на некои полимери од нафтата

Nafta100%

Benzin28%

Ostanato 28%

Mazut 52%

Surovini za petrohemija

10%

Avtomobilsko gorivo

18%

Polimeri 6%

Ostanati hemiski

proizvodi 4%

Polietilen, polivinil-

hlorid Poliuretanski peni

Polipropilen

Poliamidi, poliestri

Polistiren

8

ПОЛИЕТИЛЕН [PE] ⇒ полимеризација ∗ МОНОМЕР: ЕТИЛЕН (гас) C2H4 (содржи јаглерод со двојна врска C=C) ⇒мономер со м.маса 28 ∗ ПОЛИМЕРИЗАЦИЈА: се кршат/кинат двојните врски ⇒ активирајќи го мономерот

CH2=CH2 C C

H

H

H

H

Hydrogen (H) VODOROD

carbon (C) JAGLEROD

dvojna vrska

monomer vo aktivna sostojba

AKTIVIRAN MONOMER C

C

H2

H2

H | C | H

2 ← dve vrzani molekuli

⇒

Spremen da se

povrze so drugite

formiraj}i dolg

sinxir ili

makromolekula

Polimer na ETILENOT

POLIETILEN (PE)

C

C

H2

H2

C

C

H2

H2

grani~nik “terminator”

H | C | H

4

C

C

H2

H2

C

C

H2

H2

(-OH) “terminator”

H | C | H

6

C

C

H2

H2

“Polyethylene” PEso molekularna

masa

28000 ÷ 56000

edinici

9

Краевите на молекулите, т.е. синџирите се проблем. Тие, и двата краја, се поврзани со други макромолекули или завршуваат со “граничник” (“терминатор”), како што е –OH групата.

Полимер или макромолекула се формира ако само две или три молекули се поврзат меѓусебе. Но, да се формира цврст материјал со употребливи физичко-механички карактеристики синџирите мора да бидат подолги, со должина од најмалку 500 молекули. Тие се нарекуваат “high polymers” (за да се разликуваат од кратките полимери), и задолжително нивната должина, или вкупната молекуларна маса (weight), односно тежина, е важна карактеристика на нивната структура. Ова зборува за степенот на полимеризација (degree of polymerisation) или DP, што го покажува бројот на мономерните делови (monomer units) во молекулата. Комерцијалните полимери имаат DP во граници од 103÷105.

Молекуларната маса е DP пати поголема од молекуларната маса на мономерот.

Примерно, етиленот (C2H4) има молекуларна маса од 28 единици. Ако DP на група полиетилен е 104, тогаш молекулите имаат “средна молкуларна тежина” од 28000.

Зборот “средна” е значаен, бидејќи комерцијалните полимери имааат одреден опсег/распон на DP (степенот на полимеризација)

10

11

Структура на полимерите Полимерите може да имаат кристална или аморфна структура.

Кристалната структура на полимерите многу се разликува од истата кај материјалите со мала молекуларна маса. Ова се должи на фактот што градбата на полимерните кристали е специфична. Кристалот се состои од делови на полимерниот синџир кои се правилно средени, меѓутоа има и делови од синџирот кои се наоѓаат во несредено подрачје, кое всушност претставува дефект. Заради тоа практично не постои 100% кристален полимер. На пример, полиетиленот со голема густина има степен на кристалност од околу 95% или помал. Кристалните полимери, во зависност од температутата, може да се најдат во кристална состојба под точката на топење, или во растопена состојба кога температурата е над таа точка.

Синџирите кај полимерите со аморфна структура се хаотично распоредени, односно непостои правилен распоред на честичките изградувачи, т.н. макромолекули. Затоа и однесувањето на овие полимери е сосема различно. Аморфните полимери при промена на температурата поминуваат низ трите состојби-фази: стаклана, високоеластична и растопена.

Во зависност од структурата на молекулите, на полимерите се разликуваат:

• хомополимери, составени од еднакви мономери: -А-А-А-А, и • кополимери, во чии синџири се содржани неколку вида на мономери:

-A-B-A-B-A-B-, поврзани на различни начини. Според начинот на соединувањето на мономерните делови, полимерите

може да бидат: • линиски; • разгранети; • напречно поврзани или мрежести, • просторно вмрежени Полимерите кои се состојат од линиски макромолекули или од разгранети со

гранки кои не се поврзани меѓусебе се викаат линеарни полимери, Сл. 17.3 (а) и (b). Тие се карактеризираат со слаби сили на меѓусебно дејство на поодделните макромолекули што се одразува на нивните својства. Ако линиските полимерни молекули се поврзани со напречни гранки се добиваат т.н. вмрежени полимери, Сл. 17.3 (c), ако врската е тродимензионална тогаш тие се просторно вмрежени, или само мрежи, Сл. 17.3 (d). Овие полимери потешко се деформираат и во поголема мерка отколку линеарните полимери ја задоволуваат дефиницијата на тврдо тело.

Структурата на полимерите има доминантно влијание на најважните нивни својства, што особено се одразува на однесувањето на полимерите при промена на температурата, односно при загревање. Во зависност од ова однесување полимерите се делат на:

(1) термопластични, и

(2) термостабилни или уште т.н. термореактивни полимери

12

Сл. 17. 3. Начин на поврзување на полимерите: (a) линиски, (b) разгранети, (c) мрежасти,

(d) просторно вмрежени

(1) Термопластичните полимери: при загревање омекнуваат така што може да се обликуваат со гмечење и пресување. Со постепено ладење до најмала собна температура стануваат тврди и цврсти задржувајќи ја формата која што ја добиле во процесот на оформувањето. Постапката на омекнување и стврднување може да се повторува повеќе пати. Само после долготрајно термичко третирање оваа група на полимери ја губат способноста да омекнуваат при загревањето. Термопластичните полимери имаат способност да бубрат и се лесно растворливи во органски растворувачи. По своите особини овие полимери се слични на битумените. Вакво однесување имаат главно линеарните полимери кај кои зголемувањето на температурата предизвикува поголема подвижност на поодделните елементи во склопот на макромолекулата, а воедно и слабеење на нивната взаемна врска.

Заради линераната структура термопластичните полимери имаат: мала специфична маса (1000÷1200 kg/m3), мала топлотна проводливост и голема хемиска постојаност. Меѓутоа, овие полимери имаат и низа негативни својства: непостојаност на повишени температури, низок модул на еластичност, кртост на ниски температури, големи деформации на течење и при релативно мали вредности на напрегањата и изразена особина на стареење (процес на влошување на техничките карактеристики под влијание на топлина, светлина, кислородот од воздухот и друго).

Во градежништвото, а и воопшто, најчесто се користат: полиетилен, полистирол, поливинилхлорид, полистирен и други. (2) Термореактивни или т.н. термостабилни полимери, може во литературата да се сретнат и под името дуропласти. Не поседуваат способност за повратно омекнување и стврднување, што значи дека при загревање може еднаш да омекнат т.е. да преминат во пластична состојба,

13

бидејќи со зголемување на температурата доаѓа до поврзување на макромолекулите во напречен правец, преминувајќи во вмрежени полимери. На овој начин, суштински се менуваат нивните физичко-механички својства во однос на термопластичните. Вмрежените полимери ја губат способноста за преминување во пластична состојба при повторно загревање. Меѓутоа тие имаат многу поголема јакост и помали деформации на течење под влијание на константно статичко натоварување.

Овие полимери при високи температури се однесуваат слично како и дрвото кое не се топи и омекнува туку согорува и трпи комплетна деструкција на основната структура.

Карактеристични претставници на овие врсти на термостабилни полимери се фенол-формалдехидните, епоксидните и други видови на смоли.

Главно, како врзива при изработка на пластичните маси се користат синтетички смоли. Како основни суровини за добивање на овие смоли се користат: природен гас, гасовити продукти добиени при преработката на нафтата, катранот кој се добива од камениот јаглен, потоа азот, кислородот (од воздухот), варовник, вода и други материи кои во природата може да се најдат во доволни количини. 17.2.2 Видови на термопластични полимери Термопластичните полимери спаѓат во групата на полимеризирани синтетички смоли: полиетилен, полистирол, поливинил-хлорид и полиакрилати.

(1) Полиетиленот (PE), се добива со полимеризација на етиленот (H2C=CH2), гас кој служи како мономер. Основната суровина за добивање на полиетиленот е природниот гас и некои продукти добиени при преработка на нафтата. Полиетиленот се произведува по следнава шема, која беше детално опишана погоре:

Природен гас етан пропан етилен полиетилен.

Во зависност од начинот на производство, под притисоци со различна големина, полиетиленот може да биде: цврст и доста отпорен на механичкото дејство на надворешните сили, т.н. полиетилен добиен при низок притисок, и мек и многу еластичен, полиетилен добиен при висок притисок.

Полиетиленот е тврд материјал со бела боја во вид на гранули со големина од 3÷5 mm или во вид на прав. Тој е еден од најлесните полимери со специфична маса од 920÷970 kg/m3. Има голема деформабилност, која може да се сочува и до температура од -60°C. Овој материјал се одликува со незначително впивање на вода, како и со голема отпорност на дејство на мраз. Отпорен е на дејство на разни агресивни средини. Јакоста на овие смоли се менува со промената на температурата и со загревање таа опаѓа.

Полиетиленските смоли во градежништвото се користат за изработка на:

• заштитни траки; • хидроизолациони материјали; • цевки за вода и разни агресивни флуиди; • санитарно-технички производи.

14

(2) Поливинилхлорид (PVC), е бел или жолтеникав прав без мирис и вкус. Може да се употребува до температура од околу 60°C. Неговата специфична маса изнесува околу 1400 kg/m3, јакоста при затегнување 50÷60MPa, а јакоста при свиткување 80÷120 MPa. Доста е отпорен на дејство на киселини, бази, бензин, разни масла и др. Со оглед на наведените својства, од поливинил-хлоридот се произведуваат подови (линолеум), хидроизолациони материјали, разни видови на цевки и др.

Како основен недостаток на поливинилхлоридот се смета наглиот пад на јакоста при зголемени температури, како и големи деформации на течење при делување на долготрајни оптеретувања.

(3) Полистирен (PS), претставува продукт на полимеризацијата на стиренот. Овој полимер на нормална температура е тврд, проѕирен материјал сличен на стаклото. Се произведува во вид на гранули со големина од 6÷10 mm, и во вид на прав. Неговата специфична маса се движи околу 1050 kg/m3, јакоста на затегнување 35÷60MPa, а јакоста на притисок 80÷110 MPa. Полистиренот е водонепропустлив и отпорен на делување на многу хемиски агенси. Поради наведените својства, се користи како материјал за производство на плочки за обложување на ѕидови, разни видови цевки и сл. Полистиренот наоѓа примена и како суровина за производство на термоизолациони материјали со порозна структура (стиропор).

Основни недостатоци на полистиролот се ограничена отпорност во однос на зголемана температура и кртост при делување на ударни оптоварувања. Овие недостатоци во значителна мерка можат на се намалат со додавање на разни адитиви во тек на процесот на производство.

(4) Полиметилметакрилат (PMMA), често се нарекува органско стакло поради својата проѕирност. Овој материјал е доста постојан во атмосферски услови и се одликува со голема пропустливост на ултравиолетови зраци. За разлика од обичното стакло кое пропушта само околу 1%, органското стакло пропушта 73,5% од овие зраци. Од овие причини полиметилмета-крилатот најчесто се применува за застаклување на прозорците на болници, стаклени градини, светларници и сл. На температура од 90°C овој полимер станува еластичен и може лесно да се обликува. Полиметилметакрилатот се одликува со одлични јакостни каратеристики: јакост на притисок 120÷160MPa, јакост на затегнување 60÷80MPa и јакост при свиткување 80÷140MPa. Овој полимер не е постојан на дејството на киселини и бази, лесно се раствора во органски растворувачи (на пример во ацетон), и во контакт со оган гори со изразен пламен.

(5) Поливинилацетат (PVA), е полимер кој се одликува со доста ниска температура на премин во стаклеста состојба (28°C), поради што на нормални температури е подложен на деформации и не е погоден за изработка на разни предмети. Поливинилацетатот најмногу се применува за производство на лепаци, бои и лакови. Водените дисперзии на поливинилацетатот често се користат како додаток на бетоните на база на цемент, па на тој начин се добиваат бетони кои се карактеризираат со водонепропустливост и зголемена хемиска отпорност.

(6) Полиизобутиленот е производ на полимеризацијата на изобутиленот кој се добива од остатоците од дестилацијата на нафтата. Тој е доста еластичен материјал кој може да поднесе и релативно издолжување од

15

1000 до 2000%. Се одликува со мала специфична маса (920 kg/m3), водонепропусен е, и отпорен е на делување на различни хемиски агенси. Има голема отпорност на дејство на мраз, што е условено од неговата ниска температура на премин во стаклеста состојба. Во комбинација со различни инертни материјали се применува како маса за затворање (херметизација) на разни видови спојници. Од полиизобутиленот се произведуваат и разни лепаци, хидроизолациони матерјали и др.

17.2.3. Видови на термостабилни полимери (1) Фенолалдехиди претставуваат група на полимери кои се добиваат со

полимеризација на фенолот и на одредени алдехиди. Најголема примена во градежништвото имаат полимерите на база на формалдехид т.н. фенолфор-малдехиди. Овие полимери на нормални температури се тврди и крти супстанци со светло или темно кафена боја со специфична маса 1200-1300 kg/m3. Тие добро се мешаат со струготини од дрво, хартија, ткаенини и други инертни материјали при што се добиваат материјали со поголема јакост и помала кртост отколку на самите фенолформалдехиди. Овие полимери исто така се применуваат како лепаци за дрвени конструкции, лепаци за водоотпорни фурнири, а исто така и како лепаци за производство на слоевити пластични маси.

(2) Епоксидите се полимери кои во рамките на својата структурна формула содржат т.н. епоксидна група.

CH CH2 0 Стврднувањето на епоксидите, кои најчесто се испорачуваат во течна

состојба, се врши со примена на соодветни стврднувачи. Во зависност од видот на епоксидот и употребениот стврднувач, процесот на стврднување може да се регулира со што би се обезбедила можност за работа со конкретниот материјал во текот на одреден временски период. Така, кај епоксидите може да се зборува за “работно време” (pot-life) т.е. за време кое обезбедува изведување на одредена технолошка операција.

Во тврда состојба епоксидите се карактеризираат со висока јакост и голема хемиска отпорност. Јакоста при затегнување изнесува 40÷80 MPa, јакост при притисок 70÷100 MPa а јакост при свиткување 60÷130 MPa. Специфичната маса на епоксидите изнесува околу 1200 kg/m3. Се карактеризираат со доста мала жилавост (релативното издолжување при кинење се движи од 2.5÷8%), но затоа пак се карактеризираат со ралативно висока отпорност на зголемени температури (можат без деструкција да поднесат температури и до 150°C).

Епоксидите се применуваат како лепаци за бетон, дрво, керамика, стакло, па дури и за метали. Исто така се користат и како врзива за епоксидни малтери и бетони. Голема примена наоѓаат како материјали за изработка на индустриски подови, а исто така се користат и како хидроизолациони материјали.

Епоксидите се карактеризираат со висока хемиска отпорност со исклучок на некои јаки оксидациони сретства и на влажниот хлор.

16

(3) Полиестрите кои се применуваат во градежништвото припаѓаат на т.н. група незаситени полиестри. Широката распространетост на суровината како и ниската производствена цена условиле полиестерот да најде широка примена за изработка на разни елементи за покривање на кровови (проѕирни и обоени), санитарно-техничка опрема, лепаци, фасадни бои, лакови и др.

Оцврстувањето на незаситените полиестри се одвива со ослободување на значителна количина на топлина, како и со големо собирање (7÷9%). Специфичната маса на зацврстаниот материјал изнесува 1100÷1400 kg/m3, јакоста на затегање се движи од 30÷70 MPa, додека јакоста на притисок изнесува 90÷240 MPa. Полиестрите се отпорни на делување на голем број на хемиски агенси, на дејство на јаки оксидациони средства и на дејство на влажниот хлор, кој ги разорува епоксидите. Меѓутоа при долготрајно делување на вода кај полиестерот се забележува пад на јакоста (и до 40%), и намалување на атхезионата способност.

(4) Полиуретан, во градежништвото најмногу се користи во вид на порозни (експандирани) термоизолациони матерјали. Со промена на односот на основните компоненти можат да се добијат меки или тврди полиуретани со волуменска маса од 30 до 500 kg/m3. Ако при комбинација на материјали како почетна суровина се употреби полиестер, ќе се добие материјал со поголема отворена порозност, а ако пак се употреби полиетер ќе се добие материјал со систем на затворени пори.

(5) Силициум-органски полимери (силикони) претставуваат посебна група на полимери кои во својот состав имаат и силициум. Доколку се работи за супстанци со ниска молекуларна маса тие се користат како хидрофобни премази, а особено како премази за фасади. Често се додаваат и на бетоните во фаза на приготвување со цел стврднатиот бетон да добие хидрофобни својства.

Силициум-органските полимери со високи молекуларни маси најчесто имаат мрежна структура и како такви се одликуваат со голема крутост и отпорност на зголемени температури. Способни се без деструкција да поднесат температури од 30÷500°C, па поради тоа се користат за производство на огноотпорни лакови и емајли. Исто така се користат за производство на лепаци и разни материјали со порозна структура.

17.3. Каучук и гума-еластомери Каучукот претставува многу важен тип на полимер, кој што, во однос на

начинот на производство, може да биде природен и вештачки. Доколку се зборува за вештачки каучук, тогаш се зборува за една посебна класа на полимери, т.н. еластомери.

Природнот каучук се добива од сокот (латексот) на каучуковото дрво (Hevea braziliensis), а вештачкиот по синтетички пат со полимеризација на мономерите изопрен, бутадиен, хлоропрен, изобутилен и др. Оваа реакција може да се претстави со ралацијата:

nHC

H

C

H

C

R

HC

H

HC

H

C

H

C

R

HC

H

n −⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

−=−−→⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

=−=I

I

III

I

I

I

III

I,

17

Sl. 17.4. Raboten dijagram na kau~okot

σ(MPa) 50 40 30 20 10

200 400 600

ε(%)

0

каде радикалот R може да биде еден од напред наведените мономери. Во зависност од видот на мономерот се дефинира и видот на каучукот: изопренски, бутадиенски, хлоропренски и др. Некои од вака добиените каучуци по своите својства се доста блиску до природниот каучук, блиски се по еластичните својства а го надминувааат во отпорноста на зголемени температури и во отпорноста на абење. При доволно високи температури каучукот постанува

пластичен, мек и леплив. Синтетичкиот каучук по правило е поотпорен од природниот каучук на дејство на светлина, оксидација, киселини и масла. Од типичната σ−ε крива на каучукот, Сл.17.4, добиена со испитување по пат на затегнување, можат да се донесат следниве заклучоци:

матерјалот не се придржува на Хуковиот закон, врската е нелинеарна, но по растоварувањето на примерокот деформациите брзо се губат, а повратниот дел од σ−ε дијаграмот е практично ист со дијаграмот кој одговара на фазата на оптоварување;

присутен е доста висок степен на деформабилност, при што тангентниот модул на еластичност се менува во прилично широки граници од 10- 10000 MPa;

граничната деформација која се регистрира при лом е доста висока и може да се движи од 500-1000%;

волуменскиот модул на еластичност на каучукот е висок во споредба со другите синтетички материјали (10000MPa), а истото важи и за Поасоновиот кофициент (μ≈0.5), па може да се смета дека каучукот практично е нестислив.

Синтетичкиот каучук се применува за производство на лепаци и мастикс. Тој е неопходна компонента за производство на разни материјали за херметичко затворање, што особено се однесува на бутадиенскиот и хлоропенскиот каучук. Исто така се користи и како адитив во некои полимери заради модификација на нивните својства (подобрување на еластичноста).

Гумата претставува продукт на вулканизацијата на каучукот и обично содржи разни полнила кои се додаваат во вид на фин прав. Вулканизацијата претставува процес при кој на температура од 100 до 200°C, како резултат на меѓудејството на каучукот и сумпорот (или некои други супстанци), се добива материјал со помала еластичност и поголема отпорност на зголемени температури, како и помала растворливост во органски растворувачи.

Гумата во градежништвото се применува како материјал за изработка на подови. Исто така се користи и како додаток на разни материјали на база на битумен кои се користат за хидроизолациони цели и како херметици за исполнување на спојници.

18

Табела 1: Преглед на некои од основните полимери

Група Полимер Ознака Полистирен PS Полиметилметакрилат-Акрил PMMA Полиетилен со ниска густина LDPE Полиетилен со висока густина HDPE Полиестер (полиетилентерефталат) PETP Полипропилен PP Полиамид (најлон) PA Поликарбонат PC Поливинилхлорид PVC Полиацетал POM

Термопластични полимери

Политетрафлуороетилен PTFE Епоксид EP Меламин формалдехид MF Уреа формалдехид UF Незаситен полиестер UP Фенопласт PF Алкид -

Термореактивни полимери (Дуропласти)

Полиуретан PUR Природен каучук NR Стирен-бутадиенска гума SBR Полибутадиен BR Бутилна гума BUTYL Полихлоропрен CR Вештачки полисопрен IR Нитрил NBR

Еластомери

Силиконска гума -

19

20

17.4 ПЛАСТИЧНИ МАСИ

17.4.1 Поим и состав Со оглед на високата цена на полимерите, како и на можноста за

модификација на нивните својства во поглед на подобро исполнување на потребите, во градежништвото “чисти полимери се користат доста ретко”. Полимерите кои се испорачуваат во течна состојба и чие оцврснување е обезбедено со примена на одредени оцврснувачи често се употребуваат растворени во органски растворувачи или во водена емулзија. На тој начин во полимерната формулација се намалува содржината на најскапата компонента, а се остваруват некои посебни барања и тоа како кај незацврстените (намалување на вискозноста, подобрување на пенетрационите карактеристики), така и кај зацврстените материјали (зголемување на порозноста, сведување на механичките карактеристики на неопходно ниво и сл.).

Модификацијата на својствата на полимерите може да се изврши и на неколку други начини, па со користење на различни постапки се добива доста широк спектар на материјали кои што носат општ назив пластични маси. Во составот на пластичните маси во општ случај влегуваат повеќе компоненти како што се врзивата (некои од полимерите кои беа спомнати порано), полнила (инертни матерјали), пластификатори, стабилизатори, катализатори, бои, супстанци за формирање на порозна структура и др.

Номенклатурата на полнилата е доста различна. Тие можат да бидат: прашкасти (дрвено и кварцно брашно, креда, талк и сл.), влакнести (стаклени и органски влакна, азбест и др.) и лиснасти - во облик на листови (хартија, разни видови на ткаенини, дрвен фурнир и сл.)

Како полнители можат да се сметаат и воздушните пори кои вештачки се формираат во пластичните маси со примена на различни постапки.

Кај најголем број од пластичните маси поголемиот дел од волуменот отпаѓа на полнилата (80÷90%), додека полимерите, во волуменот учествуваат само со 10÷20%.

Полнителите ја намалуваат содржината на полимерите во пластичните маси и ја смалуваат цената на производите, а исто така влијаат и на техничките својства на овие материјали: го намалуваат собирањето и деформабилност, ја зголемуваат отпорноста на зголемени температури и ја намалуваат горливоста (особено минералните полнители). Некои од полнителите, а особено влакнестите и лиснастите играат улога на арматура во материјалот со што значително ја зголемуваат јакоста при затегнување и свиткување, а исто така ја зголемуваат и отпорноста на делување на атмосферски влијанија. Доколку пак се работи за материјали кај кои во вкупниот волумен се присутни 90% пори, тие претставуваат одлични термоизолатори.

Пластификаторите се материјали кои се додаваат на мешавината за добивање на пластична маси и ја зголемуваат пластичноста на нормална температура, а со тоа ја олеснуваат преработката на пластичните маси снижувајќи ја температурата на премин на полимерите во високо пластична состојба. Содржината на пластификаторите во пластичните маси може да изнесува и до 50% во однос на масата на полимерите. Со зголемување на пластичноста на незацврстениот материјал пластификаторите по правило ја

21

намалуваат неговата јакост и ги зголемуваат деформациите на течење. Како пластификатори најчесто се употребуваат разни масла, камфор, глицерин и др.

Стабилизатори се супстанци кои се додаваат на пластичните маси со цел за спречување на нивното стареење. Како стабилизатори најчесто се користат сапуни заситени со масни киселини и оловни соли.

Катализатори се најчесто супстанци кои по функција одговараат на зацврснувачи и со чие користење се смалува времето на зацврснување на пластичните маси. На тој начин се забрзува технолошкиот процес на изработка на предмети од пластични маси.

За боење на пластичните маси се употребуваат разни пигменти или органски бои. Содржината на овие додатоци во однос на масата на полимерот обично изнесува од 3÷5%.

Порозната структура на пластичните маси може да се формира на два начина и тоа: (1) со донесување на полимерите во пенеста состојба пред оцврстување; (2) со додавање на супстанци кои во периодот на оцврснувањето развиваат определени гасови поради кои доаѓа до експанзија на пластичната маса. Во првиот случај се работи за пластични маси-пенопласти, а во вториот случај за поропласти.

17.4.2 Основни својства Специфичната маса на пластичните маси се движи од 1000÷2000 kg/m3,

додека волуменската маса зависи од остварената порозност. Ова својство на пластичните маси во процесот на производство може да се контролира во доста широки граници. Така, на пример пластичните фолии, линолеумот и материјалите слични на нив практично и не содржат пори, додека порозноста кај пенопластите изнесува 95÷98%. Доколку не се работи за пенопласти или поропласти, останатите пластични маси се карактеризираат со мало впивање на вода, до 1%.

Пластичните маси во општ случај се карактеризираат со ниска топлопро-водливост (λ=0.23÷0.7 W/m°C), при што топлопроводливоста на пенопластите и поропластите е блиска до топлопроводливоста на воздухот. Тие исто така се карактеризираат и со високи вредности на коефициентот на линеарно ширење (5÷10 пати повисоки во однос на другите градежни матерјали), па поради тоа во пракса секогаш треба да се води сметка.

Јакоста на пластичните маси може да биде доста голема. Во случај на армирани материјали со листови или влакна јакоста при затегнување или свиткување може да изнесува и 200÷300MPa (на пример кај пластични маси армирани со стаклена ткаенина).

Модулот на еластичност кај пластичните маси е значително понизок отколку кај другите градежни материјали. Ова, заедно со секогаш присутната појава на течење условува нивна голема деформабилност. Меѓутоа треба да се истакне дека пластичните маси во општ случај имаат значително помала деформабилност, повисок модул на еласточност и помало течење во однос на соодветните полимери.

Најголем број од пластичните маси е отпорен према делувањето на вода, а исто така е отпорен и на делување на водени раствори, киселини, бази и соли.

22

Меѓутоа многу пластични маси се лесно растворливи или бабрат во органски расворачи.

Стареењето, односно губењето на одредени својста на пластичните маси поради загревање, делување на светлина, кислород или поради други фактори е доста голем недостаток на многу пластични маси. Оваа појава е последица на два процеси во полимерите и тоа: (1) процес на умрежување, поради кој доаѓа до губење на еластичноста, зголемување на кртоста, појава на пукнатини и сл. и (2) процес на разложување на полимероте на нискомолекуларни соединенија поради кој доаѓа до деструкција на материјалот. Како што беше понапред речено овие процеси можат да се успорат или сосема да се елиминираат со примена на соодветни стабилизатори.

Гледано во целина, сите пластични маси додека се во течна состојба се карактеризираат со помала или поголема токсичност. Меѓутоа најголем број на пластични маси после зацврстувањето ја губат токсичноста. Токму затоа, секогаш при примена на одреден матерјал треба да се води сметка за ова.

Пластичните маси во општ случај не се постојани на зголемени температури. Најголемиот број од нив поднесуваат температура од 100÷200°, додека пластичните маси на база на силикон ги задржуваат физичко-механичките карактеристики и на температури 300÷500°. При значително повисоки температури доаѓа до топење, односно до согорување на пластичните маси, што претставува една од нивните најголеми недостатоци.

17.4.3 Преработка на пластичните маси и постапки за производство на материјали кои се користат во градежништвото

Како што може да се заклучи од ова што беше досега презентирано, пластичните маси се добиваат со употреба на полимери кои се претходно произведени и кои може да се наоѓаат во цврста (во облик на прав или гранули) или во течна агрегатна состојба. Во зависност од видот на полимерот, а со цел за добивање на одредени пластични маси се применуваат следниве основни технолошки постапки:

• вбризгување • екструдирање( континуирано вбризгување) • пресување • валање • лиење Пластичните маси на база на термопластични полимери претежно се

произведуваат со вбризгување, екструдирање и валање, додека пластичните маси на база на термостабилни полимери се произведуваат со екструдирање, пресување и лиење. Еластомерите (гумите) најчесто се произведуваат со пресување и валање.

На Сл.103а. шематски е прикажано добивање на производи од пластични маси со методот на вбризгување. Полимерот во течна (вискозна) состојба, измешан со сите компоненти на одредена пластична маса или во вид на гранули со потребниот состав, се уфрла низ одреден левак во цилиндарот на машината за вбризгување, каде што, ако се работи за гранули се загреваа и размекнува, а потоа по пат на клип се вбризгува (втиснува) во калап со саканата форма.

23

Процесот на производство завршува со ладење на елементот и негово вадење од калапот. На овој начин се произведуваат елементи со помали димензии, на пример плочи за обложување на ѕидови од полистирол.

Сл.103. Шематски приказ на постапката на вбризгување(a) и екструдирање(b)

Постапката на екструдирање (континуирано вбризгување) (сл.103б.) е слична со постапката на вбризгување. Во овој случај процесот на производство се одвива континуирано благодарејќи на употреба на континуирана преса под чие дејство пластичната маса непрекинато истекува низ посакуваниот отвор. На овој начин се произведуваат цевки, ленти, профили и сл.

Шематскиот приказ на постапката на пресување е прикажан на сл.104а. и во овој случај масата која се пресува мора да има одредена вискозност, што кај полимерите во вид на прав или гранули се остварува со претходно загревање, а кај течните полимери со дефинирање на составот на мешавината (со употреба на оптимална количина на полнители). Во овој случај пластичната маса се излива во калапи (матрици), а потоа материјалот се изложува на притисок со друг (горен) елемент со што се добива саканиот облик. Елементот се вади од калапот откога масата ќе добие доволна цврстина.

При постапката на валање (сл.104b) масата со одредена вискозност поминува низ систем од валци со што се врши нејзино сведување на потребна дебелина. На тој начин се произведуваат еднослојни или повеќеслојни материјали кои се испорачуваат во ролни (фолии, линолеум и сл).

Сл. 104. Шематски приказ на постапките на пресување(a), валање(b) и вакумирање(c)

Лиењето се изведува на вообичаен начин со примена на калапи во кои се излива масата во течна состојба, како мешавина на течни компоненти или како маса која е доведена во течна состојба со претходно загревање.

Покрај овие опишани постапки во кои пластичните маси се обликуваат со примена на притисок, во праксата често се сретнуваат и нивни варијации. Така

24

на пример често се применува постапката на дување (како при производство на стаклени шишиња), како и постапката во која елементите конечниот облик го добиваат со вакумирање на пластичната маса (Сл.104c).

17.4.4 Производи кои се користат во градежништвото Производите од пластични маси кои се користат во градежништвото можат да

се поделат на четири основни групи и тоа: • пластични маси кои содржат ограничено количество или се потполно без

полнила, кои освен полимери во својот состав можат да имаат уште и пигменти, пластификатори, катализатори и стабилизатири. Во оваа група покрај останатите се и разни материјали за антикорозивна заштита (бои, лакови и др.) како и разни видови на лепаци.

• Пластични маси со зрнести (прашкести) полнила кои во општ случај освен полимери и соодветното полнило содржат уште и други неопходни компоненти (пластификатори, стабилизатори, катализатори и бои).

• Пластични маси составени од неколку различни макроструктурни компоненти-композити-армирани и повеќе слојни пластични маси и сл.

Наведените општи типови на пластични маси се применуваат во вид на различни производи кои што ќе бидат опишани во продолжение.

(1) Пластични маси со стаклени или синтетички влакна се материјали кои се добиваат со мешање на неповрзани влакна, или со потопување на ткаенина (волна, филц) од стакло или од некоја синтетика со одредени полимери. Во ваквите материјални системи влакната имаат улога на арматура и во зависност од употребениот полимер (полиестри, епоксиди, силикони и др.) се добиваат композити со разни механички карактеристики: јакост при затегнување 220÷350 MPa, јакост при свиткување 250÷550 MPa, јакост при притисок 250÷360 MPa.

Од вака добиените пластични маси се изработуваат рамни или брановидни полупроѕирни елементи (плочи) за покривање на кровови, разни преградни плочи, а исто така и санитарно-техничка опрема, цевки, фазонски парчиња, различни профили и сл. Пластичните маси армирани со влакна, особено со стаклени, можат да се употребуваат за изработка на трослојни елементи од типот на панели (плочи) во рамките на кои надворешните слоеви се изработуваат од пластична маса, додека внатрешниот слој е од некој термоизолационен материјал. Ваквите елементи најчесто се применуваат како фасадни облоги на згради.

(2) Материјалите за покривање на подови најчесто се изработуваат на база на поливинилацетат, поливинилхлорид, полиестер, епоксиди и гума. Еден од ваквите материјали е и линолеумот кој најчесто се добива на база на поливинилхлорид, а некогаш и на база на гума. Како полнители се користат разни материјали, како на пример барит, каолин, талк, азбестно брашно и др. Линолеумот може да биде неармиран или армиран со некоја ткаенина. Се изработува во дебелина 2÷5mm, а се испорачува во ролни со ширина до 4m. Во една ролна обично има до 12m матерјал. Подовите од линолеум можат да бидат во разни бои и се карактеризираат со еластичност, термоизолациони особини, задоволителна отпорност на абење и долготрајност. Доколку правилно се изведат подовите од линолеум можат да траат и 20÷25 год.

25

Освен линолеумот во ролни се испорачуваат и други видови на подови на база на пластични маси, главно на база на поливинилхлорид и гума. Тоа се најчесто двослојно или повеќеслојни ленти кај кои горните слоеви со дебелина од минимум 1mm се изработуваат од материјал со двојно поголема отпорност на абење. Во рамките на останатите слоеви може да бидат присутни и различни ткаенини кои имаат улога на арматура во подовите.

Посебна врста на подови се теписоните од синтетички влакна со дебелина до 5mm или т.н. топли подови. Во овие подови спаѓаат т.н. иглани теписони (се произведуваат со “иглање”-вметнување на влакна во одредена основа-најчесто некоја синтетичка ткаенина), велур теписи (се произведуваат со лепење на слој од волнени влакна за одредена основа) и шиени теписи (се произведуваат со врзување-шиење на влакната за основата)

Материјалите за покривање на подови се произведуваат и во облик на плочи примерно виназ-плочи кои се добиваат на база на поливинилхлорид и азбестно брашно. Димензиите на овие плочи се 20x20sm или 30x30sm, додека дебелината им изнесува 2÷5mm. Се карактеризираат со исти својства како и линолеумот.

Безрабните подови за разлика од претходно споменатите подови се потполно монолитни т.е. без било какви спојници. За изработка на ваквите подови најчесто се применуваат поливинилацетатски емулзии разредени со вода, полиестри и епоксиди. Овие полимери се мешаат со ситен песок (природен или дробен) и/или камено брашно, односно со некој друг вид на полнило и како такви се нанесуваат на претходно припремена основа. Истите претходно можат да бидат обени со некакви пигменти. Дебелината на ваквите подови, кои скоро секогаш се изведуваат со нанесување на 2÷3 слоја, во зависност од експлоатационите услови изнесува до 5мм. Ваквите подови се одликуваат со голема отпорност на корозија, отпорност на удари и абење. Ако се бара посебно висока отпорност на абење како полнители може да се користат и струготини од челик.

Во зависност од типот на полимерите (смоли) и полнилата, најбитните карактеристики на ваквите подови се движат во следниве граници:

• јакост при притисок 50÷100MPa • јакост при свиткување 30÷35MPa • отпорност на абење 1÷5 sm3/50sm2 • впивање на вода 0.1÷0.5% Треба да се напомене дека сите видови на претходно споменати подови се

изведуваат врз армирана или неармирана цементна кошулка со дебелина 2÷4см, од ситнозрнест бетон со минимална марка MB 20. Горните површини на цементните кошулки мора да ги задоволат пропишаните услови за рамност, бидејќи само на таков начин може да се добие квалитетен под.

(3) Хидроизолациони материјали на база на полимери (синтетички смоли) Во оваа група спаѓаат хидроизолационите материјали во вид на ролни, ленти со дебелина 1÷3мм и фолии со дебелина до 1мм, разни премази, намази и пасти. Сите овие материјали претставуваат одредени фабрички производи, при што за нивно добивање главно се користат термопластични полимери и еластомери.

Најширока примена во градежништвото имаат полимерните ленти и фолии произведени на база на полиизобутилен, поливинилхлорид и етиленкопо-

26

лимербитумен, и исто така и еластомерните ленти произведени на база на бутил, полихлоропрен и етиленпропилен. Фолиите и лентите можат да бидат армирани и неармирани, при што за армирање најчесто се користат терхартија, стаклен филц, стаклени ткаенини, ткаенини од најлон, полипропилен и полиакрил, метални влакна и др. Поставеноста на арматурата може да биде во средина на лентите односно фолиите, а може да биде и поставена надворешно т.н. трака (фолија) еднострано обложена со арматура. Овие материјали се одликуваат со голема јакост на затегнување (3÷20MPa) како и со голема жилавост.

Разликата помеѓу полимерните и еластомерните ленти е во нивното однесување при температрни промени. Кај еластомерните ленти механичките карактеристики (јакоста, издолжување при прекин и др.) практично не се менуваат во целокупното температурно подрачје на примена, додека механичките својства на лентите на база на термопластични полимери битно зависат од промената на температурата. Од тие причини ваквите полимерни ленти можат многу лесно да се обликуваат и “на ладно” и “на топло” поради прилагодување со конкретните услови на примена, а исто така постои и можност за заварување на нивните споеви (“на топло” и “на ладно”, односно по пат на лепење). Ваквите постапки не се можни кај еластомерните ленти. Тие воглавно тешко се спојуваат меѓусебно и бараат посебни лепила и техники на топло заварување.

Во пракса најмногу се применуваат лентите на база на полиизобутилен. На ова покрај останатото допринесува и отпорноста на овој материјал на влијанија од битуменот, како и можноста за ладно заварување на споевите. Голема примена има и поливинилхлоридот кој за хидроизолациони работи се произведува со намалена крутост, односно со зголемена пластичност (мек поливинилхлорид). Од поливинилхлоридот се произведуват повеќе видови хидроизолациони ленти, меѓу кои и ленти кои се отпорни на влијанието на битумен и на нафтени деривати. Лентите од останатите полимери секогаш се отпорни на битуметон и можат со помош на битумен да се лепат на подлогата.

Синтатичките ленти најчесто се применуваат за изведување на хидроизолација на подземните делови од објектите и на крововите, при што треба да задоволуваат услови на експлоатација во температурен интервал од -30°C do 40°C. Во ова температурно подрачје лентите треба да ги имаат основните карактеристики прикажани во следнава табела.

Својство Барање-услов за квалитет

Јакост при траен притисок до 7 MPa Издолжување при кинење min.200% Отпорност на механички удар -без оштетување при удар на тег од

500g при пад од висина h=300 mm Постојаност на ладно -без прснатини при свиткување на -20°C Водонепропустливост -5 бара за еден час Однесување во вода -да ги задржи сите битни својства

Начинот на вградување на синтетичките ленти зависи од нивниот вид. ПВЦ лентите, на пример, поради заштита од оштетувања, секогаш се поставува преку

27

синтетички филц и механички се фиксира за подлогата. Лентите од полиизобутилен се лепат за подлога од бетон или цементен малтер со посебни лепаци (Сл.105).

Сл. 105. Детал на завршеток на хидроизолација на рамен кров со примена на лента од

полиизобутилен

Премазите, намазите и пастите во зависност од базната суровина можат да бидат едно, дво и трокомпонентни системи. Се произведуваат од каучук, полихлоропрен, полиизобутилен, поливинилхлорид, силикон, полиестер, полиуретан и други синтетички материјали со разни хемиски и минерални додатоци. Се испорачувааат со потребните катализатори и забрзувачи на процесот на зацврстување кои со основната полимерна супстанца се мешаат непосредно пред употреба. Се применуваат во два или повеќе слоеви во зависност од својствата на системот кој што треба да се добие. Слоевите најчесто меѓусебно се поврзуваат (армираат) со стаклени или синтетички влакна во вид на филц (мек текстил), ткаенина или мрежа. Во врзана состојба вака добиените хидроизолациони материјали претставуваат композити кои по физичко механичките својства одговараат на синтатичките ленти односно фолии. Еден ваков полиестерски систем од два премази со диоленски филц со вкупна дебелина од 2.5mm има јакост при затегање од околу 4.5MPa и релативно издолжување при кинење од 100%. Ваквите композити имаат голема примена при изведба на хидроизолација на рамните кровови, а особено при санација на веќе дотрајаните битуменски хидроизолации.

(4) Херметици се материјали кои се користат за затварање (херметизација) на споевите од фасадните елементи во рамките на монтажните системи на згради, за исполнување на дилатационите фуги кај голем број на различни конструкции, за пополнување на отворите помеѓу ламелите во тунелите, колекторите, резервоарите и сл., за дихтување на градежната столарија и браварија, за херметизација на санитарната инсталација и.т.н.

Херметиците во тек на целокупното врема на експлоатација треба да задоволат два основни услови и тоа:

(1) да бидат еластични, односно доволно деформабилни за да може трајно да ги пратат деформациите од температурни промени, диферен-цијалните померувања, евентуалните слегнување и др., и

(2) да бидат трајно функционални, што подразбира одреден степен на водонепропустливост и можност за примена на ниски и високи температури (од -50°C до 100°C), како и отпорност на атмосферски

1. Armiran beton 2. Parna brana 3. Lenta za zacvrstuvawe na parnata brana 4. Termoizolacija 5. Poliizobutilenska hidroizolaciona lenta 6. Za{tita na hidroizolacijata (~akal) 7. Poliizobutilenska hidroizolaciona lenta 8. Lepak za vrska na lentata so podlogata 9. "Kapa"-op{ivka od lim 10. Sloj za razdvojuvawe na poliizobutilenska lenta

od za{titata na ~akalot

28

влијанија (влага, топлина оксидација, озон, ултравиолетово зрачече, извесни хемиски агенси и др.).

Доколку се работи за херметици кои треба да бидат цврсто фиксирани, односно залепени за одредени материјали (дрво,челик, бетон, стакло), тие треба да задоволат и одредени услови за прилепливост, атхезија. На пример атхезијата на херметикот за бетонот треба да биде 1.5 до 2 пати поголема од напрегањата кои се јавуваат во матерјалите кои се присутни во спојот (бетонот или херметикот).

Во зависност од еластичноста, односно деформабилноста, кои претставуваат битни особинина сите херметиците, овие материјали се делат на еластични и пластични. Основната разлика помеѓу овие два типа на херметици е тоа што кај еластичните после престанувањето на дејството на товарот тие потполно се враќаат во почетната состојба, додека пластичните после растоварувањето и понатаму остануваат во деформирана состојба. Освен тоа помеѓу пластичните и еластичните херметици постои уште една разлика, а тоа е што кај пластичните херметици за постигнување на иста деформација е потребна многу помала сила отколку кај еластичните. Тоа значи дека пластичните херметици во принцип имаат многу помал модул на еластичност од еластичните, а тоа го објаснува и фактот што еластичните херметици не секогаш се посакувани во спојниците на бетонските елементи. Ако при работа на одредени спојници, се применуваат такви херметици, можно е да се јават доста високи напрегања на контактот бетон-херметик, што може да доведе и до појава на попуштање на врската и одлепувања на тие места.

Имајќи ги во предвид однесувањата на херметиците при дејство на товар, денеска се применуваат такви материјали за херметизирање на споевите кои имаат работен дијаграм кој одговара на однесувањето на пластично-еластичен или еласто-пластичен материјал. Врз база на реалната зависност помеѓу напрегањата и деформациите на одделни видови на херметици како критериум за класификација на херметиците се усвојува големината на модулот на еластичност, поточно големината на модулот на деформации Ed при издолжување од 100%. На тој начин херметиците можат да се поделат на следниве групи:

- пластични Ed ≈ 0.02 MPa - пласто-еластични Ed ≈ 0.05 MPa - еласто-пластични Ed ≈ 0.15 MPa - еластични Ed ≈ 0.30 MPa

Како што се гледа од дијаграмите на Сл.106 при испитување на растегливоста на херметиците можат да се остварат и доста големи вредности на деформациите, кои често можат да ја надминат и границата од 600%. Меѓутоа, во пракса не може да се смета на вака големата растегливост, бидејќи херметиците во реални услови на експлоатација најчесто се изложени на наизменични промени на напрегањата, односно на затегнување и на притисок, што доведува до замор на материјалот и до негова брза деструкција. Поради тоа во праксата, како референтна, секогаш се користи растегливоста од најмногу 20-30%, што претставува т.н. максимална практична растегливост εp, односно растегливост со која се изведуваат пресметките. Двојната вредност на практичната растегливост, 2εp доста често се нарекува и капацитет на деформација на херметикот.

29

Треба да се напомене дека вредноста на практичната растегливост εp, односно капацитетот на деформација на херметикот, секогаш е дефиниран од страна на произведувачот на матерјалот и треба строго да се почитуваа.

Материјалите за херметизирање кои се користат во градежништвото, може да бидат херметици кои се вградуваат во фугите како финализирани фабрички производи во тврда состојба (сл.107) и херметици кои се во облик на пасти со различни конзистенции и кои после одредено време од вградувањето во фугите, поради одвивање на одредени хемиски реакции, формираат материјали со пластични, пласто-еластични, еласто-пластични или еластични карактеристики. Во првиот случај се работи различни профилирани елементи од ПВЦ, полиетилен, синтетички каучук (еластомер), гума и сл., додека во вториот случај за еднокомпонентни или двокомпонентни маси (китови), кои се втиснуваат во фугите и тоа, без претходно поставена подлога, за фуги со ширина помала од 5мм, или со претходно поставена подлога (сунгереста лента, гумено црево или некои слични материјали), за фуги пошироки од 5мм (сл.108).

Сл. 107. Затварање на спојници со профилирани синтетички елементи

Сл. 108. Исполнување на спојници со херметик-кит

elasti~en hermetik

elasto-plasti~en hermetik

plasto-elasti~en hermetik

plasti~en hermetik

0.8

σ(MPa)

100 200 400 600 800 ε(%)

Sl.106. Raboten dijagram na hermeticite

0.6

0.4

0.2

1. betonski panel 2. profiliran sinteti~ki

element 3. atheziv (lepak) 4. cementen malter 5. metalna vodilka

30

Денеска, како материјали за затворања на фугите, најмногу се користат китови на база на полисулфиден каучук (тиокола), полиуретан, полиизобутилен, акрил и силикон, како и полимери кај кои освен синтетичкиот полимер како компонента се јавува и катран или битумен.

Сите овие херметици со оглед на доста важниот услов кој што мора да го задоволат, а тоа е да имаат доволно голема трајност во услови на експлоатација, во праксата доста често се нарекуваат и “трајноеластични” китови. За ваквите материјали долгогодишното искуство покажало дека при нивна примена во фугите најдобро е кога е задоволен односот:

bp=0.6∗ap,

каде што: ap-проектирана (основна) ширина на фугата, bp- длабочина на пополнување на фугата со херметик.

Доколку пак ширината ap≤10mm, може да се усвои однос ap/ bp=1. Полисулфидните двокомпонентни китови имаат практична растегливост до

30%. Имаат доста широка примена, а најмногу за затворање на фугите на армиранобетонските фасадни елементи (сл.109а.), а исто така наоѓаат широка примена и за затворање на фугите кај тунелите(сл.109b.), базените(сл.109c.) и др. За сличните цели се користат и еднокомпонентните полиуретански китови, со растегливост до 20%, кои се поефтини од полисулфидните, па подрачјето на примена им е пошироко. Тие се употребуваат и за затворање на градежната столарија и браварија од надворешната страна (сл.110a.), а исто така и за исполнување на разни други фуги изложени на делување на атмосферски влијанија(сл.110b. и сл.110c.).

Сл. 109. Херметизација на спојниците на фасади(а), тунели(b) и базени(c)

Сл. 110. Херметизација на спојници изложени на делување на атмосферски влијанија

31

Еднокомпонентните полиизобутиленски (растегливост до 10%) и акрилни китови (растегливост 10-15%) воглавно се користат за затворање на фугите во внатрешноста на објектите, односно на места каде нема големи поместувања на фугите. Тие се најповолни за обработка на споевите на два различни материјали (сл.111a,b,c). Еднокомпонентните силиконски китови имаат растегливост до 20% и најчесто се применуваат при вградување на градежната столарија и браварија, кај стаклени фасади, во санитарни уреди и сл. (сл.112a,b,c).

Сл. 111. Херметизација на спојници во внатрешноста на објектите

Сл. 112. Херметизација на спојници во рамките на градежната столарија и браварија(а),

стаклени фасади(b), и санитарија(c). За затварање на фугите кај бетонските коловози, пистите, каналите и сл.

најчесто се применуваат китови кои претставуваат комбинација на одредени полимери (еластомери) и битумен. Растегливоста на овие херметици изнесува до 15%.

Нанесувањето на херметиците во спојниците се врши со наливање, кај хоризонтални спојници кај кои се вградува доволно флуидна маса, или со втиснување, со помош на специјални направи, пиштоли (сл. 113).

Сл. 113. Втиснување на херметик во спојница со помош на специјален “пиштол”

Од пластични маси, односно од гуми се изработуваат уште две специфични врсти на херметици кои се од големо значење за градежништвото. Тоа се специјално профилирани елементи за затворање на дилатационите фуги и елементи познати под името “fugenband” или “waterstop”, со чија помош се обезбедува водонепропустливост на местата на прекинот на бетонирање на конструкцијата како кај базените, резервоарите и сл.

На сл.114 е прикажана примената на елементите за затварање на дилатационите фуги, а на сл.115а се дадени неколку типови на профилирани

32

елементи кои се користат на местата на прекин на бетонирање. На сл.114а, прикажани се производи кои се користат на дилатационите разделници кај мостовите, а на сл.114б е дадена една дилатациона разделница која се сретнува во високоградбата.

Сл. 114. Примена на гумени заптивки во дилатациони спојници

На Сл. 115, се дадени ленти за затворање на местата каде се прекинува бетонирањето, како и начин на примена на една ваква лента на спојот помеѓу плочата и ѕидот кај еден армиранобетонски базен.

Сл. 115. (а)-Типови на “Фугенбанди”, и (b) пример на нивна примена

(5) Термоизолациони материјали на база на полимери (пенопласти и поропласти), воглавно се произведуваат на база на поливинилхлорид, полистирол, фенолформалделхид, полиестер и полиуретан. Пенопластите се карактеризираат со систем на затворени пори, додека поропластите се карактеризираат со отворена порозност. Поголемиот број од споменативе материјали може да се сечат со нож или со жица загреана со електрична струја.

Еден од најпознатите термоизолациони материјали кој припаѓа на групата поропласти е стиропорот т.е. експандираниот полистирол. Се испорачува во табли со различни димензии, а исто така може да биде и во вид на гранули. Таблите се користат како слоеви во разни термоизолациони системи, додека гранулите се применуваат како агрегат за лесни термоизолациони малтери и бетони, или како термоизолациона исполна помеѓу преградните ѕидови, меѓуспратните конструкции и сл. Стиропорот се одликува со следниве физичко-механички карактеристики: волуменска маса 25-40 kg/m3, коефициент на топлотна проводливост 0.03-0.05 W/(m°C), јакост при притисок 0.2-0.5 MPa,

(a) (b)

33

впивање на вода 2.5-10%. Граничната температура до која овој материјал може да се применува изнесува 60°C.

Полиуретаните, како материјали за термоизолација имаат слични својства. Тие се карактеризираат со: волуменска маса 30-500kg/m3, јакост при притисок 0.2-0.4MPa, јакост при затегање 0.3-0.7MPa, коефициент на топлотна проводливост околу 0.02 W/(m°C).

Како термоизолациони материјали во градежништвото се користат и т.н. саќести пластични маси, кои претставуваат специфична врста на композитни материјали. Овие материјали се добиваат со лепење на листови хартија, разни ткаенини, и др., кои се претходно натопени со полимери, така што добива производ со саќест облик кој што е прикажан на сл.116а. На овој начин се добиваат табли или блокови со големина на ќелии 10-30 mm.

Овој материјал може да се испорачува и во облик на трослојни табли сл.116b, при што саќестата маса се наоѓа во средина, додека надворешните слоеви можат да бидат од хартија, картон, пластични маси или сл. Волуменската маса на ваквите материјали изнесува 30-120 kg/m3, додека коефициентот на теплотната проводливост 0.05-0.06 W/(m°C).

Сл. 116. Саќести пластични маси

Во градежништвото, термоизолационите материјали на база на полимери обично се користат во склоп на различни сендвич системи, односно во вид на слоевити композити. Кај овие системи, слоевите од системот имаат точно

определени функции, и тие најчесто се сретнуваат во вид на композиција прикажана на сл.117, односно тие секогаш се составени од површински, заштитни слоеви и термоизолационен слој, а понекогаш се сретнува и т.н. носечки слој кој е присутен во

оние случаи кога дадениот систем има функција на преграда или функција на носечки елемент. Ваквите системи најчесто претставуваат готови фабрички производи.

На сл.118 и сл.119 се прикажани два фабрички произведени сендвиќ елементи. Првиот од нив претставува плоча за покривање на кровови, која се состои од два профилирани алуминиумски лима со слој од полиуретан помеѓу нив, додека во вториот случај се работи за исти такви плочи кои се применуваат како фасадни елементи.

Sl. 117. Primer na kompozit od tipot na "sendvi}" element

34

Сл. 118. Сендвич елемент со профилирани алуминиумски лимови за покривање на кровови

Сл. 119. Фасаден сендвиќ елемент со профилирани алуминиумски лимови

(6) Материјалите за звучна заштита на база на пластични маси можат да се поделат на две основни групи:

• материјали за апсорпција на звук • материјали за звучна изолација

Во првиот случај се работи за материјали со чија помош се намалува енергијата на одбиените (рефлектираните) звучни бранови, па со тоа се намалува јачината на звукот во просториите, додека во вториот случај се работи за материјали кои во принцип се користат за намалување на интензитетот на звукот произведен од удар, иако овие материјали често придонесуваат и за изолација од т.н воздушен звук (на пример кај меѓукатните конструкции).

Како материјали за апсорпција на звук се применуваат специјални фабрички производи комбинирани од повеќе слоеви од различни материјали, како и прозводи со различни површински карактеристики прилагодени истовремено да задоволат два услова и тоа: услов за апсорпција на звукот (волуменска маса, перфорации и др.), и услови на декоративност (боја, површинска обработка и др.). На сл.120a и сл.120b се прикажани два такви производи и тоа: во првиот случај се работи за еднослоен производ од полиуретанска пена со релјефна површина и пирамидална форма, додека во вториот случај за двослоен производ во чии рамки се наоѓа слој од полиуретанска пена зајакната со лепење на слој од некоја друга пластична маса. Површината на овој материјал е релјефна со конусна форма.

Сл. 120. Плочи за апсорпција на звук

35

Матријалите за звучна изолација во општ случај треба да имаат доволно ниска вредност на модулот на еластичност и голема отворена порозност. Вакви материјали од типот на пластични маси се разни ќелијасти синтетички материјали кои се добиваат на база на гума или на база на некои други доволно еластични синтетички полимери како што се: полиуретанот, полистиролот, поливинилхлоридот и др. Од ова може да се заклучи дека материјалите кои се употребуваат за звучна изолација, а кои се произведени на база на пластични маси се карактеризираат со сунгересто-пенеста структура со доста различна волуменска маса и тоа од 50 до 700 kg/m3, од што зависи и нивниот модул на еластичност како и нивната јакост. Ваквите материјали се произведуваат во облик на рамни плочи со дебелини од 2-6см кои што можат да бидат и залепени на PVC фолии, битуменски ленти, хартија или на некои други материјали.

(7) Материјалите за обложување, преградување и внатрешна декорација претставуваат голема група на материјали меѓу кои спаѓаат и:

• плочи за обложување на ѕидови, кои најчесто се изработуваат од полистирол и кои претставуваат замена за керамичките плочки. Овие плочи се одликуваат со ниска цена и високи механични карактеристики, но не се во состојба да поднесат температури поголеми од 80°C.

• Профилирани плочи и табли со поголеми димензии за изработка на прегради и за обложување на ѕидови и плафони кои најчесто се изработуваат од поливинилхлорид и полиметилметакрилат (сл.121). Видните површини на овие производи можат да бидат различни и често имаат текстура и боја која наликува на дрво камен и други материјали.

• Материјали во ролни за обложување на ѕидови (тапети), кои се состојат од хартија врз која во процесот на производство е нанесен тенок слој од водена дисперзија на поливинилацетат, поливинилхлорид, полиметилме-такрилат или силикон. Видната површина на овие материјали може да биде во различни бои и да имитира некоја ткаенина, дрво или сл.

Сл. 121. Плочи-табли за изработка на прегради и обложување

(8) Цевки и санитарно-техничка опрема се произведуваат од поливинил-хлорид, полиетилен, полиметилметакрилат, полистирол, како и од пластични маси со стаклени влакна. Елементите изведени на база на овие материјали се значително полесни од соодветните елементи изработени од класични материјали, а исто така се и значително поевтини. Тоа во прв ред важи за

36

полиетиленските цевки кои се применуваат во водоводните инсталации. Во оваа област исто така широка примена имаат и цевките и фазонските делови од PVC. Цевките се произведуваат во дијаметри од 25, 32, 50, 75, 110, 160, 200 и 250мм, додека фазонските делови можат да бидат различни и тоа:

• прави ревизиони парчиња со гумен затварач и капак, • двострани наглавоци, • лакови од 45°,67.5° и 87.5°, • редукција за дијаметри φ32/50, φ50/75, φ75/110 и φ110/160 мм, • еднокраки рачви со краци под агол од 45°,67.5°и 87.5°, • двокраки рачви со краци под агол од 45°,67.5°и 87.5°, • дилатациони спојници за дијаметри 50, 70, 110 и 160мм, • водени затварачи- сифони, • вентилациони глави за цевки φ50, φ75 и φ110мм. (9) Лежиштата за конструкции, особено за мостови, денес претставуваат

исто така значаен производ од пластични маси. За овие цели најширока примена имаат хлоропренскиот каучук-неопрен и политетрафлуороетилен-тефлон.

Наједноставен облик на лежишта произведени од пластични маси се пло-чите од неопрен со дебелина 0.5-5.0см кои под влијание на лежишните реакции H, V и M се деформираат онака како што е прикажано на сл.122a-c. Треба да се напомене дека прикажаниот облик на деформации се јавува исклучиво во услови кога постои доволно голема сила на триење помеѓу лежиштата и материјалот на кој што налегнуваат, односно се во контакт.. Доколку тој услов не е исполнет, ќе се добие некој друг вид на деформација (на пример ако се работи за лежиште оптоварено со вертикална сила V, ке се добие облик на деформација прикажан на сл.122d.

Сл. 122. Облици на деформација на неопренските плочи

За да се исполни условот за доволно големо триење помеѓу лежиштето и материјалот со кој тие се во контакт, односно условот на неподвижност на контактот конструкција-лежиште, неопренските лежишта денес се изведуваат така што плочата од неопрен се поставува помеѓу две танки плочи од материјал со доволно голема јакост при затегнување, со која неопренот цврсто се поврзува (сл.123а). Исто така доста често се применуваат и решенија во вид на повеќеслојни армирани неопренски лежишта (сл.123b), во кои благодарејќи на примената на поголем број на челични плочи и тенки слоеви неопрен,

37

значително се смалува деформацијата на лежиштата во правец на делување на силата V.

Сл. 123. Еднослојно и повеќеслојно неопренско лежиште

Овие неармирани и армирани неопренски лежишта претставуваат подвижни лежишта на конструкциите, бидејќи овозможуваат придвижување на потпирните точки за големина Δ=γ⋅h (сл.122). Неармираните или армираните неопренски плочи можат да се применуваат и за изведба на неподвижни лежишта во конструкциите. Во такви случаи неподвижноста се обезбедува на различни начини, при што се јавуваат решенија каде што неопренската плоча се поставува во соодветно челично куќиште каде што неопренот може да се деформира само на притисок и ротација на пресекот, додека деформација на смолкнување нема можност да се оствари (сл.122).

На сл.124 се прикажани четири основни, карактеристични типови на неопренски лежишта. На сл.124а прикажано е т.н. неанкерисано подвижно лежиште кај кое потребно е силата на триење на контактот со материјалот од конструкцијата да биде во определени граници. На сл.124b прикажано е анкерисано подвижно лежиште кое се применува кога не постои можност за обезбедување на потребната сила на триење. Сл.124c претставува неподвижно лежиште, при што неподвижноста се обезбедува само во еден правец. На ист начин може да се изведе и лежиште неподвижно во сите правци. На сл.124d е претставено неподвижно лежиште со челично куќиште.

Сл. 124. Основни типови на неопренски лежишта

Тефлонот кој што се карактеризира со доста низок коефициент на триење, главно се користи за изработка на подвижни лежишта. Во рамките на таквите лежишта присутна е тенка тефлонска плоча која ја овозможува саканата работа на тој елемент. Доста често во рамките на современите подвижни лежишта

1. plo~a za ankerisuvawe2. plo~a od politetrafluoroetilen 3. podvi`na plo~a 4. ~eli~en lim so izglancana povr{ina 5. poklopec 6. yid na ku}i{te 7. prsteni za zatvarawe 8. elastomer (neopren) 9. dno na ku}i{te

Sl. 124. Neoprensko-teflonsko le`i{te

38

денес се применува и неопрен сместен во челично куќиште. На тој начин се добиваат лежишта кои благодарејќи на неопренот можат да се деформираат на начин прикажан на сл.122d, а кои благодарејќи на тефлонот ја имаат и доста важната подвижност. Едно такво лежиште кое многу често се применува во пракса е прикажано на сл.125.

Во рамките на неопренските лежишта еластомерните материјали треба да ги исполнат следниве услови:

• тврдост при Шор 55-60° • јакост на затегнување 10-17 MPa • издолжување при прекин-лом 250-500 % • заостанати деформации 15-25 % • модул на смолкнување 1,2-2,0 MPa

Имајќи ги во вид дадените вредности на модулот на смолкнување, во праксата се дозволува да деформацијата на смолкнување на неопренските лежишта, односно аголот на слолкнување γ (сл.122а) изнесува 30-35°. На овие вредности одговараат големини на tgγ од 0,6 до 0,7.

Како што се покажува на сл.124, неопренот во рамките на дадените лежишта не е присутен само во вид на слоеви помеѓу челичните плочи, кои претставуваат еден вид на арматура, а со кои е споен со топла вулканизација, туку тој се наоѓа и на бочните страни на лежиштата. Значи во ваквите лежишта челичните подлошки се од сите страни опкружени со неопрен и со тоа се заштитени од корозија.

Тефлонот кој што се применува во подвижните лежишта, како што беше кажано претходно, претставува материјал кој се карактеризира со доста низок коефициент на триење. Овој коефициент е во функција на притисокот на кој што е изложен материјалот. Така на пример, при притисок од 10 MPa коефициентот на триење е 0.06, додека при притисок од 30 MPa тој коефициент има вредност од 0.03. Исто така треба да се напомене дека тенките слоеви од тефлонот, кои се наоѓаат во рамките на подвижни лежишта, смеат да се изложат на напрегања од најмногу 45-60 MPa.