第五章塑料建材

1、第五章 塑料建材 塑料在建筑中的應(yīng)用日益廣泛，近幾年來國內(nèi)塑料建材的生產(chǎn)和應(yīng)用發(fā)展較快。許多新型建筑塑料制品，如塑料墻紙，塑料地板、塑料門窗、塑料管道等已在建筑中大量采用。 塑料之所以能作為建筑材料使用，并能日趨廣泛地應(yīng)用，首先是因為塑料具有許多比傳統(tǒng)建筑材料優(yōu)越的性能，如質(zhì)輕、易加工、耐腐蝕、高強、出色的裝飾性等，其次是現(xiàn)代建筑工業(yè)的規(guī)模和發(fā)展需要新型建筑材料，再則是石油工業(yè)的日益發(fā)展為塑料在建筑上的應(yīng)用提供了可能。 塑料建材的發(fā)展已有40多年的歷史，現(xiàn)在已在建筑工業(yè)中奠定了牢固的市場，成為除了金屬、水泥、木材之外的第四種主要建筑材料。在某些國家，塑料建材已占全部建材的11%，占全部塑料產(chǎn)量

2、的25%以上。 塑料建材也有一定的局限性。從而限制了它的應(yīng)用，但是人們可以在加工和應(yīng)用中采取各種措施加以克服。 塑料的易燃性和老化是人們普遍關(guān)心的問題。但是通過特殊的配方技術(shù)，完全有可能使它符合建材的防火要求，塑料管道，塑料門窗在國外已使用30多年仍完好無損，這足以說明老化問題已不成為建筑中使用塑料的主要障礙了。 塑料的耐熱性較差，剛性較小是它的另一個缺陷，但是通過改性或與其他材料復(fù)合完全可以制得高性能的塑料?？梢灶A(yù)見，塑料建材將以更快的速度發(fā)展。第一節(jié) 塑料墻紙塑料墻紙的發(fā)展已有50多年的歷史，美國、西德、日本等國家使用十分普遍，近二十年來發(fā)展特別迅速。其中以乙烯基墻紙使用最多，主要是聚氯乙

3、烯墻紙。一 生產(chǎn)工藝概述塑料墻紙的生產(chǎn)一般分為兩步。第一步在基層(紙或布)上復(fù)合一層塑料。最常用的復(fù)合方法是壓延法和涂布法。壓延法是使壓延薄膜與基紙在壓延機后直接加壓復(fù)合。涂布法又可分為刮刀涂布、圓網(wǎng)涂布和逆輥涂布等方法。 第二步是對復(fù)合好的墻紙半成品進行表面加工，包括印花，壓花，印花壓花，化學(xué)壓花、發(fā)泡壓花等。二 塑料墻紙的原材料 1樹脂 生產(chǎn)塑料墻紙的主要材料是PVC樹脂。壓延法采用懸浮PVC樹脂，涂布法采用乳液法生產(chǎn)的糊狀PVC樹脂，在墻紙生產(chǎn)中，一般采用分子量較低的樹脂以便于加工。 2增塑劑 增塑劑是一類高沸點、低發(fā)揮性的有機液體。它們在高溫時能溶解PVC，從而使制品變得柔軟。常用的增

4、塑劑主要是鄰苯二甲酸酯類，如二丁酯(DBP)，二辛酯(DOP)。3穩(wěn)定劑 PVC在加工和使用過程中受光和熱的作用，會發(fā)生分解放出氯化氫。放出的HCl對 PVC的分解有催化作用。PVC穩(wěn)定劑能吸收HCl，從而抑制其分解。最常用的是鉛系穩(wěn)定劑，如三鹽基硫酸鉛(3PbO·PbSO4·2H2O)、二鹽基亞磷酸鉛(2PbO·PbHPO3·1/2H2O)，用量一般為樹脂量的25%。 4填料 在塑料中加入適當(dāng)?shù)奶盍?，一方面能降低制品的成本，另一方面能提高制品的尺寸穩(wěn)定性、耐熱耐燃性。常用的填料有重質(zhì)或輕質(zhì)碳酸鈣粉，滑石粉等。 5潤滑劑 潤滑劑的作用是使PVC便于加工，

5、防止PVC粘輥，粘模，保證制品表面光潔。常用的潤滑劑為硬脂酸，加入量為樹脂量的0.21%。 6發(fā)泡劑 在發(fā)泡墻紙中需加入發(fā)泡劑。最常用的是偶氮二甲酰胺，俗稱AC發(fā)泡劑。呈黃色粉狀結(jié)晶，比重1.66，本身及分解產(chǎn)物、殘碴均無臭無毒。它在塑料中的分解溫度為155210。它的發(fā)氣量為190220ml/g。一般來說，堿性物質(zhì)會降低其分解溫度，酸性物質(zhì)會抑制其分解，這一現(xiàn)象正是化學(xué)壓花法的機理。 7基紙 作為塑料墻紙的基紙，除一般要求強度、耐折度、裂斷伸長等外，還應(yīng)注意基紙必須有足夠的耐熱性、背面涂膠后卷曲度要小，以便粘貼施工，有較好的濕強度等。塑料墻紙基紙的質(zhì)量一般為80l00g/m2，厚0.120.

6、15mm。三 壓延法聚氯乙烯墻紙 壓延法生產(chǎn)PVC墻紙成本低，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)量大，但其設(shè)備投資大。 1生產(chǎn)流程 PVC樹酯和各種添加劑經(jīng)高速捏合機捏合、密煉機塑化成團狀物料，再經(jīng)兩臺煉塑機塑化供料給壓延機。壓延機把塑化物料壓制成薄膜，再在復(fù)合輥上與基紙復(fù)合，復(fù)合后經(jīng)冷卻卷取成為半成品，再經(jīng)表面加工成為各種塑料墻紙。 2設(shè)備及工藝 (1)捏和。 在高速捏合機里樹脂和添加劑均勻混合。PVC樹脂吸收增塑劑發(fā)生溶脹，在90左右的溫度下經(jīng)數(shù)分鐘捏合物料呈潤濕狀。 (2)密煉。密煉機經(jīng)夾套加熱溫度較高，達120135。捏合料在較高溫度下經(jīng)23分鐘密煉呈初步塑化。 (3)混煉?；鞜挼哪康氖鞘刮锪显诟叩臏囟?/p>

7、下(一般為145155)塑化均勻、完全。 (4)壓延。經(jīng)過充分塑化的物料在壓延機里壓制成表面平整光潔、無毛刺、氣孔等弊病的薄膜。這就必須選擇合適的工藝條件，如：輥溫、車速、速比、輥距等。 (5)復(fù)合。在復(fù)合機里PVC薄膜和基紙壓制成塑料墻紙半成品。 從壓延機出來的PVC薄膜經(jīng)引離輥到達復(fù)合裝置。基紙經(jīng)松卷裝置到達復(fù)合裝置。為了減少與PVC膜的溫差，提高與PVC膜的剝離強度，基紙在進入復(fù)合機前需經(jīng)預(yù)熱輥預(yù)熱，復(fù)合是在鍍鉻鋼輥和橡膠襯輥組成的層壓裝置里完成的。鋼輥表面有60100目的網(wǎng)目，鋼輥內(nèi)通熱水，控制輥面溫度在8090。鋼輥通過兩端的氣缸來施加壓力，氣缸壓力一般在0.60.8MPa。 為了保

8、證PVC薄膜與基紙復(fù)合時兩邊對齊，常應(yīng)用一種光電自動控制的邊位調(diào)節(jié)器。當(dāng)基紙發(fā)生橫向位移時，邊位調(diào)節(jié)器發(fā)出的電信號使直流馬達驅(qū)動，從而帶動壓延機第四壓輥上的圓頭刀作相應(yīng)的位移，保證PVC薄膜的兩邊和基紙對齊。 (6)冷卻取卷。壓延法的產(chǎn)量大，速度高，車速可達4050m/min，因此必須使PVC薄膜迅速冷卻。為了防止薄膜粘輥，冷卻輥經(jīng)噴砂處理后磨光鍍鉻。 取卷常用雙軸回轉(zhuǎn)式卷取機。收卷時的張力能夠在收卷過程中自動調(diào)節(jié)。 (7)原料及配方。壓延法PVC墻紙幾乎都用懸浮法聚氯乙烯制造，有關(guān)原料已在前面作了討論。四 涂布法聚氯乙烯塑料墻紙涂布法PVC塑料墻紙的生產(chǎn)是通過糊狀PVC樹脂的涂刮，再經(jīng)過塑化

9、、冷卻，印上圖案，或再經(jīng)過發(fā)泡，制成發(fā)泡或不發(fā)泡的產(chǎn)品。涂布法生產(chǎn)PVC塑料墻紙的特點是品種多。圖案的可變性大，設(shè)備投資較壓延法低。缺點是原料中糊狀PVC的成本較高，溶劑的揮發(fā)帶來一定的損失和污染。 引進的涂布法PVC墻紙生產(chǎn)線都采用獨立式結(jié)構(gòu)，可根據(jù)生產(chǎn)需要組合成不同的生產(chǎn)線。通常除了能生產(chǎn)印刷發(fā)泡、發(fā)泡壓花和發(fā)泡壓花溝底印花等較高擋墻紙外，還能生產(chǎn)不發(fā)泡壓花，印花和直接在紙上壓花印花的中低擋墻紙。 1涂布工藝 涂布法PVC墻紙生產(chǎn)中常用的涂布工藝有：刮刀涂布，圓網(wǎng)涂布、逆輥涂布等。 (1)刮刀涂布。 常用的是輥筒刀涂，輥筒刀涂機有一動力驅(qū)動的橡皮輥，在輥筒的最高點垂直放置一把刮刀。調(diào)節(jié)刮刀

10、與涂布輥的間隙可控制涂布層厚度。刮刀涂布機比較簡單，涂覆量大，設(shè)備價格較低，缺點是刮涂質(zhì)量較粗糙。 (2)逆輥涂布。 逆輥涂布機一般由34個輥筒組成。糊料由傳遞輥傳遞至涂膠輥上，由定量輥控制涂膜的厚度，基底材料與涂膠輥作反向運動，用輥涂機涂膜平整，均勻性好，精度高，但設(shè)備價格較刀涂機高。 (3)圓網(wǎng)涂布。 圓網(wǎng)涂布機中的圓網(wǎng)是利用金屬電鍍沉淀法制成的無接縫空心鎳網(wǎng)，網(wǎng)中有一塊可調(diào)節(jié)角度的刮板。用料漿泵將PVC糊通過料漿通道送入空心的旋轉(zhuǎn)鎳網(wǎng)中，通過調(diào)節(jié)刮板的角度產(chǎn)生不同的壓力，能方便地控制糊料通過網(wǎng)上細孔印刷在基紙上的涂布量。糊粘度不宜太大，也不宜過小，若粘度太小，料漿能自由地通過網(wǎng)孔，涂布量

11、不易控制。反之，若粘度太大，則容易造成網(wǎng)孔的堵塞，甚至損壞圓網(wǎng)。 2生產(chǎn)工藝 用涂布法可以生產(chǎn)各類墻紙，下面介紹涂布法生產(chǎn)的兩類發(fā)泡墻紙的生產(chǎn)工藝流程。 (1)低發(fā)泡壓花墻紙。這種墻紙是采用刮刀涂布或逆輥涂布將聚氯乙烯料漿均勻地涂覆在基紙上，通過烘箱塑化發(fā)泡，再經(jīng)壓花輥進行壓花，還可用溝底印花機進行印花面成。生產(chǎn)工藝流程如圖。 PVC糊料紙基松卷 刮刀涂布 烘箱發(fā)泡 壓花印花 冷卻 分切成卷低發(fā)泡壓花工藝流程 (2)浮雕法發(fā)泡墻紙，這種墻紙是采用圓網(wǎng)印刷法生產(chǎn)的，分三層，底層為基紙，中間層為不發(fā)泡及低發(fā)泡PVC層及印刷油墨層，表面層為PVC高發(fā)泡層。生產(chǎn)工藝流程如圖。 PVC湖料紙基松卷 圓網(wǎng)

12、涂布 預(yù)膠凝 冷卻 圓網(wǎng)套式印花(多次) 膠凝(發(fā)泡) 冷卻 分切成卷浮雕法發(fā)泡墻紙 在涂布法PVC塑料墻紙生產(chǎn)工藝中，PVC糊料配制的好壞直接影響成品表面是否平滑，糊料必須混和得非常均勻，無塊料、結(jié)團及氣泡。穩(wěn)定劑，顏料和發(fā)泡劑一般先用研磨機與增塑劑研磨成漿料，然后與樹脂、增塑劑，填料、稀釋劑等用高速分散機分散均勻，最后用研磨機研成均勻的PVC糊，并經(jīng)真空脫泡處理，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。 PVC糊料經(jīng)涂布后，必須經(jīng)過塑化箱的加熱干燥，使其塑化膠凝成膜。塑化箱必須有足夠的長度，可分幾段設(shè)置，塑化箱內(nèi)溫度可達280，箱內(nèi)溫度必須均勻，溫差<±2塑化箱設(shè)有排氣裝置及時排出各種廢氣。 P

13、VC塑料墻紙多利用發(fā)泡劑受熱分解放出CO2、氫、氧等氣體來進行發(fā)泡。發(fā)泡墻紙應(yīng)加入穩(wěn)定劑，常用的穩(wěn)定劑為液體復(fù)合穩(wěn)定劑Ba-Cd-Zn、Ba-Zn、Cd-Zn等。這類穩(wěn)定劑對PVC起穩(wěn)定作用外，還對發(fā)泡劑的分解起促進作用。發(fā)泡過程可以在糊料干燥塑化時同時進行，也可在糊料膠凝或塑化后在專門的發(fā)泡箱中完成。 3工藝配方 涂布法發(fā)泡PVC塑料墻紙的參考配方如下： 乳液PVC樹脂 100 DOP增塑劑 6080 AC發(fā)泡劑 35 Ba-Cd-Zn穩(wěn)定劑 34 CaCO粉 1520 TiO2 1020 著色劑 適 量五 PVC塑料墻紙半成品的表面加工 1. 印花 PVC塑料墻紙的印花是在印花機上完成的。

14、單色印花機是由印花輥、橡膠壓輥，刮墨片、上油墨器、油墨槽等組成。一臺單色印刷機實際上是一個印刷單元。多色印刷機的每一種顏色由一個印刷單元完成。每一個印刷單元都有一個熱風(fēng)干燥器和冷風(fēng)干燥器，熱風(fēng)干燥的溫度為90100，熱風(fēng)風(fēng)速達50m/s，干燥速度很快。使用冷風(fēng)冷卻，就不需要用冷卻輥，減少了阻力，冷卻效果也很好。 多色印刷的質(zhì)量首先取決于套色的精確。多色印刷機具有自動橫向和縱向的套色精度控制器。 涂布印花墻紙可在印刷機上一次完成。前幾個印刷單元在底紙上印刷圖案，最后一個印刷單元用作涂布機，在印刷圖案表面滿涂一層透明罩面層。 2壓花 經(jīng)過壓花的塑料墻紙，表面凸凹不平，富有立體感，并由于壓花花紋有不

15、同的斜網(wǎng)線角度而能閃光，外觀可仿不同的錦緞。壓花可以在壓花機上完成。壓花機主要包括松卷、預(yù)熱，加熱、壓花、冷卻，卷取等裝置。壓花裝置包括一個壓花輥和一個膠輥，壓花壓力可以調(diào)節(jié)，兩輥間的間距也可按需調(diào)節(jié)。經(jīng)過加熱的墻紙，表面呈熔融狀態(tài)。在壓花輥的壓力下，墻紙表面被壓出預(yù)定的花紋，經(jīng)過冷卻，使花紋定型。 PVC塑料墻紙的壓花也可以利用對發(fā)泡有抑制作用的化學(xué)物質(zhì)來控制墻紙的發(fā)泡，使發(fā)泡后墻紙表面凹凸不平，達到與壓花相似的效果。這種方法也稱化學(xué)壓花。即在某一種顏色的印刷油墨內(nèi)加入一種發(fā)泡抑制劑，印刷后抑制劑向可發(fā)泡PVC、層內(nèi)滲透。這樣在發(fā)泡時被該色油墨印過的部分發(fā)泡受到抑制，在表面成為凹下去的地方。

16、凹的部分與該色油墨印刷的線條完全一致，這是用機械壓花很難實現(xiàn)的。常用的發(fā)泡抑制劑為反丁烯二酸。 另一種化學(xué)壓花法是在印刷油墨中加入AC發(fā)泡劑，中間層內(nèi)不加。印刷過含發(fā)泡劑油墨的部分因發(fā)泡劑向PVC層內(nèi)滲透而發(fā)泡，其他部分不發(fā)泡。 除了發(fā)泡、壓花，印花等表面處理方法以外，PVC塑料墻紙半成品還有其他多種表面加工方法如：印花發(fā)泡、溝底壓花印花、印花壓花等。第二節(jié) 塑料地板一 聚氯乙烯塑料地板磚 1工藝流程 PVC塑料地板磚是以PVC及其共聚樹脂為主要原料，加入各種助劑與礦物填料混合加工制成。工藝流程見圖。PVC樹脂 捏和 煉塑 壓光 冷卻 切斷 沖切成形 檢驗 各種添加劑 包裝2配方塑料地板磚的典

17、型配方如下： PVC XO-5 100 DOP 2026 氯化石蠟 1013 三鹽基硫酸鉛 3 二鹽基亞磷酸鉛 2 硬脂酸鈣 1 硬脂酸 2 CaCO3 60200 石棉 30100 顏料 適量我國目前生產(chǎn)的大多數(shù)是無石棉地板磚，在不摻石棉時，必須采取特殊技術(shù)來保證它的尺寸穩(wěn)定性。二 印花發(fā)泡塑料卷材地板 印花發(fā)泡塑料卷材地板是一種新穎的裝飾材料。這種卷材多采用涂布法工藝生產(chǎn)，用這種工藝涂布量可大可小，印刷花紋細膩準(zhǔn)確。 1工藝流程 印花發(fā)泡塑料卷材地板的工藝流程與涂布法PVC塑料墻紙的工藝流程相似。 整個生產(chǎn)過程可分為三步。第一步，涂布發(fā)泡層達到所需厚度。如底層為有滲漏性的多孔表面，則最好用

18、打底PVC糊涂一層，再在其上涂PVC發(fā)泡糊，這樣才能得到平整的表面，這就增加了一次涂布過程。第二步是在乎整的已塑化成膜的表面上印刷，其中在一種顏色油墨中加入發(fā)泡抑制劑。第三步是涂透明層，再塑化發(fā)泡。這三步是在一條連續(xù)的涂布生產(chǎn)線上完成的。 2配方設(shè)計 (1)底層。 采用聚酯無紡布，規(guī)格，50g/m2。 (2)發(fā)泡PVC糊。 發(fā)泡PVC糊配方的設(shè)計要求：發(fā)泡倍率23，使發(fā)泡層有一定的耐凹陷性，又有較好的彈性，較低的發(fā)泡溫度和較快的發(fā)泡速度。 為了改變PVC發(fā)泡糊料的流變性能，抑制其在高剪切時的膨脹性，降低成本，可在PVC糊狀樹脂中摻混部分PVC懸浮樹脂。增塑劑選用綜合性能較好的DOP。BBP能改

19、善泡孔結(jié)構(gòu)，使泡孔均勻；與快速發(fā)泡促進劑配合使用時能提高發(fā)泡倍率。 發(fā)泡PVC糊的配方如下： PVC糊狀樹脂 75100 PVC懸浮樹脂 2530 增塑劑(DOP:BBP=45:10的混合料) 5560 AC發(fā)泡劑漿(AC:DOP=1:1) 610 YA-220發(fā)泡促進劑 34 Ba-Cd-Zn穩(wěn)定劑 35 重質(zhì)CaCO3 20 (3)透明面層。作為地面卷材的透明面層要求有較好的耐沾污性印刷圖案清晰，它的收縮與發(fā)泡層接近，使卷材不翹曲變形。透明性要好，使增塑劑用量過多，會使耐沾污牲變差，比發(fā)泡糊中DOP用量略少，因為面層不含填料，同樣增塑劑含量高時收縮較大。 如透明層糊的粘度太高，可加適量稀釋

20、劑。透明面層的配方如下： PVC糊狀樹脂 100 DOP 5055 Ba-Cd穩(wěn)定劑 2 環(huán)氧大豆油 2 (4)發(fā)泡抑制劑?；瘜W(xué)壓花中常用的抑制劑是有機酸或酸酐、酚化合物、多胺類等。隨著抑制劑用量的增加，AC的發(fā)泡溫度提高，但抑制劑與發(fā)泡劑的比例超過1:1以后，抑制效果就不明顯了。馬來酸酐的抑制效果較好。實際使用時，抑制劑是加在印刷油墨內(nèi)的，它們在油墨中的加入量為6%8%。三 壓延法生產(chǎn)塑料地板 塑料地板的生產(chǎn)可采用與塑料墻紙類似的壓延法工藝。如在壓延后裝上壓花印花裝置，則可生產(chǎn)壓花印花塑料卷材地板，也可沖切成一定尺寸的塑料地面磚。但塑料地板的厚度較塑料墻紙大，當(dāng)塑料卷材地板的厚度大于2mm時

21、，一次壓延成型比較困難，供料也成問題?？梢韵葔貉?.51mm厚的薄片，充分退火后成卷，再將3片薄片用鼓式復(fù)合機復(fù)合成卷。第三節(jié) 塑料門窗 自50年代德國開始研制塑料門窗以來，已有近50年的歷史。塑料門窗經(jīng)過不斷改進和發(fā)展，終于以改性聚氯乙烯空腹異型材，用拼裝的方法組成不同尺寸與結(jié)構(gòu)，在建筑上得到廣泛應(yīng)用。塑料門窗表面光潔，外表美觀大方而且還具有優(yōu)異的防腐性、密封性、隔熱性，良好的力學(xué)性能、不需涂漆維護。使用壽命長達30年以上。一 塑料擠出異型材 1塑料異型材 塑料異型材是指斷面形狀比較復(fù)雜的制品。塑料異型材利用熱塑性樹脂易于加工成型的特點。只要模具設(shè)計得合理、完善就能成功地生產(chǎn)出各種斷面形狀復(fù)

22、雜的異型材，其加工費用較鋁合金等異型材的加工費用低。塑料異型材還有不少其他優(yōu)點，如質(zhì)輕、耐腐蝕、可以加工成各種顏色，可和其他材料復(fù)合使用等。因而大多數(shù)建筑用木質(zhì)型材都可以由它代替。塑料異型材在建筑業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用前景。 2異型擠出技術(shù) 塑料異型材的擠出是靠擠出機來完成的。擠出機有單螺桿，雙螺桿兩種。用單螺桿擠出機擠出塑料異型材必須把PVC塑料和添加劑混合并制成粒料，所以工藝流程長，配方成本高。雙螺桿擠出機特別適合于門窗異型材的擠出。該工藝無需造粒，能將PVC塑料和其他添加劑的混合粉料直接加入雙螺桿擠出機。雖然雙螺桿擠出機的設(shè)備投資大，但從整個工藝線來考慮，采用雙螺桿擠出工藝成本比單螺桿擠出工

23、藝減少約20%。同時避免了造粒的分解，縮短了物料在加工過程中受熱時間，并且有配方成本低，塑化效率高的特點，因而可降低擠出機螺桿的轉(zhuǎn)速，降低加工溫度。這對熱敏性的聚氯乙烯樹脂來講，有利于擠出質(zhì)量的提高。 塑料異型材擠出生產(chǎn)線一般由以下部分組成：擠出機、異型材模具(或稱機頭)、冷卻和定型裝置、牽引裝置，切割或卷取裝置、堆料架。其關(guān)鍵部分是擠出機、模具和定型冷卻裝置。 模具設(shè)計是異型材擠出的關(guān)鍵。擠出機機頭的作用是使熔融物料擠出時各部分流速均勻，擠出的型材尺寸穩(wěn)定，形狀及外觀符合要求。其模具的設(shè)計除了考慮型材斷面的大小、形狀、壁厚等因素，主要的是正確選擇擠出機機頭各結(jié)構(gòu)參數(shù)。在很大程度上異型材模具的

24、設(shè)計取決于設(shè)計者的經(jīng)驗。 定型模的作用是賦于異型材最終的幾何尺寸、形狀、表面光潔度。機頭設(shè)計中的一些疵病(有些是人為的)也可以通過定型模得到修正。因此，從某種意義上來講，定型模的設(shè)計和制造比機頭顯得更為重要。定型模結(jié)構(gòu)為鋼板組合式，內(nèi)設(shè)真空室(孔)及冷卻水通道。 冷卻定型最常用的為真空定型。靠近機頭的第一段為冷卻區(qū)，使異型材表面降溫，不粘在定型套表面，減少摩擦阻力。以后真空區(qū)和冷卻區(qū)可交替排列。國外還有人設(shè)計了從內(nèi)部噴水冷卻的定型模。據(jù)稱這種定型方法，不僅冷卻速度高，而且內(nèi)外冷卻均勻，異型材尺寸穩(wěn)定。在定型模后一般還有一個水噴冷卻槽，進一步冷卻，然后進入牽引裝置，最后切割成一定長度的異型材。二

25、 塑料窗1原料和配比 PVC樹脂價格低，易加工，具有自熄性，耐候性較好，并有足夠的強度，因而是制造塑料窗的主要材料。但是它的抗沖擊性能較差，所以在制造窗框異型材時可加入其他抗沖擊性好的樹脂與之共混來解決。目前最常用的是乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)，還有氯化聚乙烯(CPE)、聚丙烯酸酯(PAE)等。改性樹脂加入量一般占PVC樹脂重量的 37%。 窗框用異型材為硬質(zhì)制品，配料時增塑劑盡可能不加或少加，以提高強度。但可加入一定量的填料，如碳酸鈣或輕質(zhì)碳酸鈣粉，可提高硬度，改進尺寸穩(wěn)定性。如與偶聯(lián)劑一起使用，填料可加得較多，甚至加到PVC樹脂重量的50%60%。表5-2為聚氯乙烯窗框配方參考配比。2P

26、VC窗的結(jié)構(gòu)PVC窗的形式很多，一般可分為固定窗，開啟窗(分側(cè)開、上開、下開)，翻窗，滑窗等。由于塑料易于成型加工，因而在設(shè)計塑料窗的結(jié)構(gòu)時可以突破傳統(tǒng)窗的結(jié)構(gòu)形式，充分利用塑料的特點，最大限度地滿足建筑物對其功能、經(jīng)濟與美觀的要求。 日本設(shè)計的一種塑料窗，采用中空玻璃，玻璃剛度大，窗立面分格比較簡潔，面積達3m2的整片玻璃不加分格條。 滑窗的設(shè)計不僅可以降低造價，還可少占室內(nèi)有效使用空間。 為了發(fā)揮塑料異型材易于加工成比較復(fù)雜的斷面結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，可設(shè)計成單扇安裝，雙層甚至三層單玻璃，以達到單層窗可起到多層窗的作用，有利于節(jié)能和隔音。三 塑料門 塑料異型材的另一個主要用途是拼裝塑料門。與塑料窗一

27、樣，塑料門也主要是由硬質(zhì)PVC塑料來制造。PVC塑料門的結(jié)構(gòu)主要有拼插式內(nèi)門，鑲板式內(nèi)門，膠合式內(nèi)門及整體式內(nèi)門等。 1拼插式塑料門 拼插式塑料門是由帶燕尾槽的異型材拼插而成的。我國60年代生產(chǎn)的單腔窄幅異型材拼插門，由于拼裝接界面多，自重大、整體性差，目前已由寬幅中空異型材拼插門所代替。后者拼裝塊數(shù)大大減少，重量輕，產(chǎn)品性能優(yōu)良，尺寸精度得到保證，外型美觀大方。這類產(chǎn)品是由引進的雙螺桿擠出機生產(chǎn)的異型材拼裝而成的。 2鑲板式塑料門 鑲板式塑料門類似于木質(zhì)鑲板門，由板材和門邊材組成。板材采用薄型中空格子板，這種板材的特點是自重輕，強度高。邊材采用斷面復(fù)雜的多腔中空異型材。這種門充分發(fā)揮了板材的

28、面層和異型材的支承作用，使門的重量大大降低，用料省、成本低。但這種門的外型不夠理想，結(jié)構(gòu)不夠合理，拼裝工序復(fù)雜，門扇的整體性、剛性、平整性較差。3膠合式塑料門 膠合式塑料門是80年代發(fā)展起來的。它采用門板與內(nèi)襯骨架包覆成類似于三合板，五合板結(jié)構(gòu)。這種門整體性優(yōu)良、剛性好、結(jié)構(gòu)新穎、具有優(yōu)異的防潮、防腐，防蛀等性能。但由于生產(chǎn)這種門所需的板材尺寸大，只能在具有大型開放式密煉機和四輥拉片機所組成的壓延生產(chǎn)線和高噸位多層壓機的大廠生產(chǎn)。 4整體式塑料門 整體式塑料門是一次性擠出成型的塑料門，采用三合并聯(lián)的單螺桿擠出機擠出。該產(chǎn)品是意大利阿姆托公司的專利。其特點是自動化程度高、設(shè)備先進。一個規(guī)格的產(chǎn)品

29、，模具套數(shù)可減少。產(chǎn)品的整體性好，重量輕、顏色一致、外觀漂亮。工藝線的生產(chǎn)效率高，整個組裝工序大大簡化，省去了拼裝、焊接、平磨等一系列工藝。但是對于每一個規(guī)格的整體式塑料門都要有一套昂貴的模具，設(shè)備投資大，生產(chǎn)技術(shù)高，對材料的要求嚴(yán)格。 5塑料門的應(yīng)用 目前我國尚無生產(chǎn)整體式塑料門。對其他幾種塑料門來說，綜合性能較好的膠合式塑料門作臥室門較合適，寬幅中空拼插式門用作廁所、壁廚門較合適，而鑲板式半玻璃門用作過道門、醫(yī)院病房門、廚房門較為妥當(dāng)。在一些特殊場合，如地下工程、防腐建筑上塑料門更能發(fā)揮其特點。第四節(jié) 塑料管道 建筑用塑料管道包括聚氯乙稀(PVC)、硬聚氯乙烯(UPVC)、高密度聚乙烯(H

30、D-PE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)管道等。國外以PVC管道的生產(chǎn)量為最大。一 基本配方和工藝技術(shù)路線 生產(chǎn)建筑用聚氯乙烯管材多使用XS-t型和XS-5型懸浮法聚氯乙烯樹脂。懸浮法聚氯乙烯樹脂產(chǎn)量約占我國各類樹脂總產(chǎn)量的40%。1管材的基本配方 建筑用聚氯乙烯管材的參考配方如表5-3。 表5-3 PVC管材配方原 料配 方PVC樹脂(XS-4型)三鹽基性硫酸鉛二鹽基性硬脂酸鉛硬脂酸鉛硬脂酸鈣聚乙烯醇硬脂酸丙烯酸酯碳酸鈣粉1000.81.50.30.51.21.80.20.50.10.200.202.005.02管材生產(chǎn)工藝路線塑料管材的生產(chǎn)工藝與塑料異型材的生產(chǎn)工藝相似，可以用

31、單螺桿擠出機也可以用雙螺桿擠出機擠出成型。 3管件的基本配方 管件用XS-5型或XS-6型聚氯乙烯樹脂。因管件的機械強度、抗沖擊強度要求比管材高，所以需要加入抗沖擊劑，常用的抗沖擊劑有：MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)，CPE(氯化聚乙烯)、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)，ACR(丙烯酸酯類)。 目前，塑料管道的聯(lián)接，國內(nèi)采用粘接、橡膠圈聯(lián)接和螺紋聯(lián)接。國際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定及英、美、前蘇聯(lián)等國家規(guī)定用粘接和橡膠圈聯(lián)接兩種方式。日本一般采用粘接。我國標(biāo)準(zhǔn)推薦粘按系列，但也不排除螺紋連接及橡膠圈聯(lián)接。二. 塑料壓力管道的快速開裂危險性和制止措施塑料壓力管道的發(fā)展經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：(1)開

32、始采用塑料壓力管道的初級階段；(2)保證和改進塑料壓力管道的耐蝤變開裂長期壽命和長期強度的階段；(3)防止塑料壓力管道快速開裂破壞的危險的階段。目前世界先進水平已進入第三個發(fā)展階段。我國的水平處于第二個發(fā)展階段。目前用量大，危險性大的塑料壓力管道首推聚乙烯燃氣管?？焖匍_裂是一種偶發(fā)性事故，但一旦發(fā)生，裂紋將以l00500m/s的速度迅速擴展幾十米至幾千米，造成大面積泄漏事故和災(zāi)難性的后續(xù)事故。燃氣管的安全運行絕對不能允許快速開裂事故發(fā)生。近年來，塑料壓力管道快速開裂的最著名的例子是匈牙利1986年在一條315mm，運行壓力0.8MPa的聚乙烯燃氣管上進行的快速開裂的驗證性試驗。試驗中該管道一次

33、開裂700m。80年代，我國青海某工廠曾發(fā)生聚氯乙烯管道快速開裂破壞十幾米的事故?？焖匍_裂危險是客觀存在的，后果是災(zāi)難性的。英國科學(xué)家和工業(yè)界對此有清醒的認識。英國天然氣公司建有一套塑料管道快速開裂全尺寸試驗裝置。從70年代起，利用該裝置得到的結(jié)果給塑料管道頒發(fā)許可證和規(guī)定管網(wǎng)運行壓力，這樣就從根本上保證了英國塑料天然氣管道的安全。換句話說，決定英國天燃氣管道的運行壓力的關(guān)鍵因素不是蠕變開裂長期強度，面是抵抗快速開裂的能力。為了防范塑料壓力管道的快速開裂危險，在70年代，英國塑料天然氣管道的運行壓力很低，僅為0.2MPa。到80年代隨著塑料材料抵抗快速開裂的能力的提高，運行壓力提高到0.3MP

34、a，到80年代后期，英國石油公司開發(fā)成功具有優(yōu)異的抵抗快速開裂能力的第三代高密度聚乙烯，借此實現(xiàn)了250mm，SDR17.6，運行壓力從0.3MPa提高到0.7MPa的重大突破。這種管道在0進行的全尺寸實驗，臨界壓力Pc在1.4MPa以上。先前東歐國家在規(guī)定塑料壓力管道的運行壓力時，以蠕變開裂長期強度為依據(jù)，不知道快速開裂危險。這樣，他們的315mm聚乙烯燃氣管的運行壓力竟高達0.8MPa，后來在英國的幫助下，認識到快速開裂危險，實施了上面敘述過的著名的快速開裂危險性的驗證性試驗。以后，將這種管道的運行壓力從0.8MPa降至0.3MPa，以保證免除快速開裂危險。以上兩個例子的鮮明對比，進一步表

35、明了快速開裂危險是決定塑料壓力管道運行壓力的關(guān)鍵因素。管道的運行壓力決定著管道的輸送能力，在一個國家的大范圍內(nèi)影響到管道輸送工業(yè)的經(jīng)濟效益。到目前為止，根據(jù)防范快速開裂危險所決定的允許壓力仍然低于根據(jù)耐蠕變開裂長期強度所決定的允許壓力。但是，“第三代高密度聚乙烯”根據(jù)防范快速開裂危險所決定的允許壓力0.7MPa已經(jīng)很接近根據(jù)耐蠕變開裂長期強度所決定的允許壓力的極限值0.96Mpa。 快速開裂和蠕變開裂有兩個重要不同之處： (1)蠕變開裂的破壞速度在高溫時快，低溫時慢?？焖匍_裂的危險在低溫時更嚴(yán)重。在很低的溫度下，快速開裂呈脆性開裂模式，溫度升高后達到脆韌轉(zhuǎn)化溫度Tc，開裂模式轉(zhuǎn)化為韌性開裂模式

36、，開裂阻力提高約1個數(shù)量級。塑料天然氣管道的最低使用溫度是由各國的氣候條件決定的。英國的規(guī)定為0?！暗谌呙芏染垡蚁币郧暗牟牧希吹诙垡蚁?，脆韌轉(zhuǎn)化溫度位于0附近，不能保證在0時有很好的抵抗快速開裂的效果?！暗谌呙芏染垡蚁睂⒋囗g轉(zhuǎn)化溫度Tc下移到-15-20，就能保證在0時有很好的抵抗快速開裂的效果?？焖匍_裂給開發(fā)低溫壓力管道帶來更大困難。 (2)若SDR(管外徑與管壁厚之比)不變，按蠕變開裂長期強度計算的許用壓力與塑料管的直徑和壁厚無關(guān)，但快速開裂的危險隨管徑和壁厚增大面增大?？焖匍_裂是一個動態(tài)問題。定性地看，快速開裂危險隨管徑和壁厚增大，但定量關(guān)系十分復(fù)雜。從實驗可得到一個臨

37、界厚度tc，管材厚度低于tc時，開裂呈韌性模式，開裂阻力大；管材厚度大于tc時，開裂呈脆性模式，開裂阻力小。因此在保持SDR不變，增大管徑時，管壁厚度相應(yīng)增加，快速開裂的危險性也增大?？焖匍_裂危險在決定大口徑管道運行壓力問題上起到限制作用?？焖匍_裂過程可以分為兩個階段：引發(fā)裂紋和裂紋增長。壓力管道在實際運行中，可能因為偶發(fā)性事故引發(fā)裂紋：如地層下陷、第三方施工、蠕變開裂裂紋演化到一定程度后轉(zhuǎn)入快速開裂等。引發(fā)裂紋后，管璧的應(yīng)變能的釋放和氣體從裂紋噴出所產(chǎn)生的撕開作用提供了裂紋繼續(xù)增長的驅(qū)動力。裂紋增長時，形成單位面積的開裂表面所需消耗的能量是裂紋增長的阻力，即動態(tài)裂紋增長阻力GD。當(dāng)驅(qū)動力大于

38、增長阻力時，裂紋可以以一個穩(wěn)定的高速度開裂至無限長度，否則裂紋將自行止裂。由于引發(fā)開裂的偶發(fā)性事故難以預(yù)測和防范，人們的注童力完全集中在快速開裂裂紋增長問題上。另一方面，管道工業(yè)可以容忍因裂紋引發(fā)所產(chǎn)生的小范圍事故。但不能容忍因快速開裂裂紋增長所產(chǎn)生的大范圍事故。管道工業(yè)的目標(biāo)是在快速開裂條件下，裂紋有自行止裂的能力。第五節(jié) 化學(xué)建材的火災(zāi)危險性及其對策隨著聚合物材料的發(fā)展，同時由于它的優(yōu)異性能，在建筑上得到了廣泛應(yīng)用，例如將聚合物作隔熱、隔音、屋頂材料；作內(nèi)裝修、天花板、護墻板、地板材料；作電線電纜絕緣層，電線電纜導(dǎo)管、上水管、下水管、煤氣管、通風(fēng)管道材料等。聚合物還用于器具和設(shè)備外罩和零部

39、件、整套家具、各式座墊、地毯、墻紙墻布、裝飾織物等。然而聚合物材料大都是可燃燒的，有些材料在一定條件下燃燒還非常迅速，給人的生命和財產(chǎn)帶來了極大危害，引起了人們的共同關(guān)注。 一、化學(xué)建材的火災(zāi)危險性 從消防安全考慮，能夠表明化學(xué)建材火災(zāi)危險性因素主要有著火性、火焰蔓延、釋熱速率、煙和燃燒產(chǎn)生物的毒性等，下面分別予以介紹。 1著火性。在外界熱源作用下，聚合物材料溫度升高，達到分解溫度以上時，分解出的可燃性氣體在一定條件下，開始燃燒謂之著火。所謂著火性，即材料著火的難易程度。著火的難易可以用材料的閃點和自燃點來衡量，氧指數(shù)實質(zhì)上也能表示材料的著火性。 材料的著火性是衡量火災(zāi)危險性的重要因素之一?，F(xiàn)

40、實生活中，經(jīng)常發(fā)生諸如由于亂扔火柴和香煙頭等小的火種，引起沙發(fā)、地毯等易燃物著火而發(fā)生的火災(zāi)；因電焊火花引起未經(jīng)阻燃處理的玻璃鋼著火而釀成大火的例子。由此可見，材料的著火難易對減少火災(zāi)是何等的重要。一般來說，在其他條件相同的情況下，著火溫度高的材料比著火溫度低的火災(zāi)危險性要小。例如，由于火災(zāi)而使環(huán)境溫度達到300時，那末著火溫度為200的材料就會燃燒，而著火溫度為400的材料則仍然是安全的。由此可知，對聚合物材料進行了阻燃處理，合成新的耐熱材料，提高材料著火溫度，對于減少火災(zāi)具有重要意義。2火焰蔓延。 火焰蔓延指在一定條件下火焰沿聚合物材料表面的傳播，它是燃燒過程中的一個內(nèi)容。所謂火焰蔓延速度

41、是指在一定環(huán)境條件下，火焰前峰面在固體表面移動的速度，它可以度量材料蔓延火災(zāi)的危險程度。由于表面火焰的傳播，決定火焰蔓延速度快的材料火災(zāi)危險性大，反之危險性就小，所以研制低傳播火焰的材料對消防安全是有現(xiàn)實意義的。 影響火焰蔓延的因素主要有；材料本身性能、環(huán)境條件、火焰?zhèn)鞑シ较虻取?熱釋放速度。 越來越多的研究結(jié)果表明，許多實驗室規(guī)模小型燃燒試驗得出的結(jié)果，往往難以與材料真實火災(zāi)的燃燒行為相一致。有時對同一材料的評價，不同實驗方法會得出相互矛盾的結(jié)果。尋求一種新的實驗方法是當(dāng)務(wù)之急；1982年由美國國家標(biāo)準(zhǔn)局的錐形量熱儀可以測量材料熱釋放速率等10余個參數(shù)。實驗所得結(jié)果與大型1:1試驗結(jié)果有良好

42、的相關(guān)性，因此被世界越來越多的實驗室所采用，所謂熱釋放速率即單位時間內(nèi)材料燃燒放出的熱量，是表明材料火災(zāi)危險性最重要的參數(shù)。4煙。煙帶來的主要危險是使能見度降低。煙常會妨礙人們逃離火災(zāi)現(xiàn)場。決定在一定空間內(nèi)能見度降低程度的最重要因素是產(chǎn)生在這個空間內(nèi)的煙氣濃度，濃度以煙的光通密度為計量單位，它與煙氣濃度直接成正比。表5-5給出了部分材料的發(fā)煙量(NBS煙室法)。5有毒氣體。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，人們往往首先想到的是熱和火焰的危險。實際上，造成傷亡事故的主要原因是吸入高溫有毒和缺氧的氣體。聚合物材料燃燒產(chǎn)生的有毒氣體主要有：CO、CO2、烴類、醛類、氰化物和硫化物等。 CO是最危險的有毒氣體。當(dāng)材料不完全燃燒時就會產(chǎn)生CO，絕大多數(shù)火災(zāi)中，材料都處在不完全燃燒的狀態(tài)，因此都有CO產(chǎn)生。所有的有機材