Mind az új építési projektek, vagy a felújítási munkák során, az építészettel foglalkozó szakemberek új anyagokat keresnek a hatékonyabb építőanyagok érdekében. Mostanában olyan anyagokra fókuszálnak, ami az építőanyagok körében olcsónak és erősnek nevezhető: nevezetesen a műanyag kompozit építőipari termékekre, amelyek tartósságukkal, könnyű súlyukkal, korrózióállóságukkal, nagy szilárdságukkal és az alacsony karbantartási követelményeikkel az építőiparban fontos szerepet töltenek be.

Kapcsolódó cikk

• Melamin és műanyag laminált felületek előkészítése és festése

Ezeknek a műanyag kompozitoknak a sokoldalúsága abból adódik, hogy a kialakításuk során különleges teljesítményjellemzőket tudnak biztosítani, amiket műszaki nevükön szálerősítésű műanyagok vagy szálerősítésű polimerekeknek hívnak (FRP). A műanyag kompozitok általában két összetevőből állnak: egy erősítőszálból és egy polimer kötőanyagból, amit mátrixnak (a kompozitot alkotó alapanyag) is hívnak.

Az erősítőszálak mérete, alakja, arányos tömege/térfogata és anyaga jellemzően meghatározza a műanyag kompozit mechanikai tulajdonságait, például a merevséget és a szilárdságot. Másrészt a műanyag gyanta mátrix típusa és aránya adja a kész műanyag kompozit fizikai tulajdonságait, beleértve az ütésállóságot is.

A műanyag kompozit összetevőit úgy választják ki, és olyan arányokat alkalmaznak, hogy a tulajdonságok olyan kombinációját biztosítsa, amik megfelelnek a beépítendő rész igényeinek. Töltőanyagok vagy adalékanyagok, például epoxidok és szilikonok is használhatók a kész műanyag kompozit olyan tulajdonságainak biztosítására, mint az ultraibolya (UV) sugárzással szembeni ellenállás vagy tűzállóság.

A műanyag kompozit formulák és a gyártási technológia fejlődése izgalmas lehetőségeket kínál a nagy teljesítményű tulajdonságok egyedi kialakítására a kereskedelmi és lakóépületekben alkalmazott alkalmazások széles skáláján, nemcsak az új építéseknél, hanem a felújítási projektek esetében is.

Egyedi anyagok

A műanyag kompozitok tervezői a műanyag gyantafajták, és a szálerősítések anyagok széles választékából választhatnak egy adott termék elkészítésekor. A gyanták, más néven kötőanyagok, jellemzően hőre keményedő műanyagok (pl. poliészter, vinilészter, módosított akril, epoxi, uretán), amelyek az erősítőszálak rendezetten összetartó ragasztóanyagaként szolgálnak. Ezek a szálak, amelyek a műanyag gyantába ágyazódnak, úgy vannak felépítve, hogy átfedjék egymást, és segítsék a terhelés átvitelét a műanyag kompozit szerkezeten belül. A szálak és a gyanta kombinációja általában műanyag öntési eljárással készül, és szilárd laminátummá keményedik.

A műanyag kompozit szerkezeti tulajdonságai elsősorban a felhasznált szálak típusától függenek. Míg sok műanyag kompozit fő összetevője az üvegszál, bizonyos fizikai tulajdonságok szén, aramid vagy bórszálak alkalmazásával is kihasználhatók. Ezek az anyagok merevséget és szilárdságot kölcsönöznek a kész műanyag kompozitnak, és különböző mértékben szabályozhatják a végtermék súlyát. Így a tulajdonságok és teljesítményszintek széles skálája érhető el az adott alkalmazás követelményeinek megfelelően.

Természetes anyagok használata

A mezőgazdaságban jelenlévő természetes anyagok, és a fából készült rostok szintén érdeklődésre tartottak számot az elmúlt évtizedben, különösen a lakásszektorban. Bár a polietilén, a polivinil-klorid (PVC) és a polipropilén a természetes szálas kompozitoknál használt domináns polimerek, a természetes szálak fenolokkal, poliészterrel, polisztirollal, poliuretánnal és más polimer mátrixanyagokkal is használhatók.

Számos műanyag kompozit építőipari terméket ma már úgy állítanak elő, hogy bizonyos növények – szalma, len, juta, kenaf, szizál, kender és kókuszdió – rostjából származó természetes szálakat ágyaznak be poliészter vagy polipropilén mátrixba. A természetes szálak mérsékelt mechanikai tulajdonságai miatt általában nem használhatók nagy teljesítményű alkalmazásokban, de alacsony fajsúlyuk viszonylag nagy fajlagos szilárdságot és merevséget eredményez, ami általában előnyös a hajlítási merevségre tervezett alkatrészek esetében.

Egy másik természetes rostot, a fát elsősorban az építési termékek kompozit változataiban használják, mint például a teraszok, ablak és ajtóprofilok, dekoratív szegélyek, korlátok és paneltermékek esetében. Ezek a műanyag kompozit építési termékek (aminek már csak egy része műanyag) az alkalmazástól függően 30-70 százalékban tartalmazhatnak fát, de jellemzően körülbelül 50 százalékban van jelen a fa.

Az aránytól függetlenül ezekben a műanyag kompozitokban használt faanyag leggyakrabban szemcsés formában (pl. faőrlemény) vannak jelen, nem pedig a szervetlen szálas kompozitoknál általánosan használt hosszabb egyedi szálak formájában. A leggyakrabban használt fafajok közé tartozik a fenyő, a juhar és a tölgy.

A fát használó kompozitokban használt polimermátrix vagy műanyag gyanta állhat:

• Polietilén (külső építőelemeknél gyakori, és az épületprofilok esetében vizsgálják).
• Polivinil-klorid (PVC) (hagyományosan az ablakgyártásban használták, és mostanában a teraszoknál is alkalmazzák).
• Polipropilén (PP).
• Polisztirol; és/vagy akrilnitril-butadién-sztirol (ABS).

Néhány műanyagtermék-gyártó más hőre keményedő műanyag gyantákat használ fel magas fatartalmú speciális műanyag kompozitok előállításához.

A szervetlen szálas kompozitokhoz hasonlóan a fa-műanyag kompozitokhoz (WPC-k) is adható kis mennyiségű más anyag a feldolgozás és a teljesítmény javítása érdekében. Az adalékanyagok lehetnek kötőanyagok, fénystabilizátorok, pigmentek, kenőanyagok, gombaölő szerek és habképző anyagok.

Műanyag kompozitok mint építőanyagok

Mind az új építési projektek, mind a felújítási/helyreállítási munkák esetében a könnyű és korrózióálló műanyag kompozit anyagok a hagyományos anyagokkal versenyeznek a lakossági, kereskedelmi és iparlétesítményi alkalmazásokban, beleértve a csöveket, a támfalakhoz való cölöpöket, a zsindelyeket és a beton megerősítéseket (pl. betonacél helyett). Amikor egy szerkezeti elem, például egy fal vagy gerenda megerősítése szükséges, az FRP kompozitok megoldást jelenthetnek.

A műanyag kompozitokat előregyártott moduláris épületekben, valamint külső burkolatpanelekhez használják, amelyek falazatot vagy követ szimulálhatnak. A beltéri alkalmazásokban a műanyag kompozitokat zuhanykabinokban és tálcákban, fürdőkádakban, mosdókagylókban is alkalmazzák.

Műanyag kompozit és fűrészáru termékek párosítása

A poliuretán alapú kötőanyagokat műanyag kompozit panelek és lapok gyártására is használják különböző konfigurációkban, beleértve az OSB (oriented-strand board), a HB (hardboard), a MDF (medium-density fiberboard), és a furnérfa rétegelt lemezeket.

A lakásépítésben gyakran szerkezeti burkolatként, padlóburkolatként és tetőfedésként használt OSB-lap úgy készül, hogy a faforgácshoz műanyag gyantát adnak, majd magas hőmérsékleten és nyomáson összepréselik őket, hogy lemezeket alkossanak. A réteges elrendezéssel (az egyes rétegek nagyjából merőlegesek az előzőre) az OSB-lemezek jelentős szerkezeti szilárdságot képesek kifejteni egységnyi vastagságra vetítve, így megfelelnek a számos építési szabályzatban előírt követelményeknek számos speciális alkalmazás esetén.

Egy másik szerkezeti elem az I-gerenda, amely polimeranyagokból is állhat. Az I-gerendák alternatívát kínálnak a hagyományos építésű gerendákhoz képest, mivel jellemzően kisebb a súlyuk. Továbbá, mivel a hosszukat csak a gyártási berendezések mérete és a szállítási szempontok korlátozzák, az I-gerendák nagyobb hosszúságban gyárthatók, mint a hagyományos anyagokkal jellemzően elérhetőek.

Egy tér tervezésekor a hosszabb I-gerendák segíthetnek megnövelni az épület fesztávolságát, ami nem csak nagyobb esztétikai szabadságot biztosít az építészeknek, de esetleg segíthet a közbeeső támfalak vagy oszlopok számának csökkentésében is.

Deszkák, kerítések és korlátok

A fa-műanyag kompozitokat általában akkor célszerű használni, amikor eljön az ideje a külső teraszok és díszlécek, korlátok, kerítések és egyéb alkalmazások cseréjének, ahol a tartósság fontos teljesítményjellemző. Ha megfelelően gyártják és telepítik, a fa-műanyag kompozit (WPC) fűrészáru ritkán rothad, reped, vetemedik vagy szilánkosodik normál éghajlati körülmények között.

A jellemzően foltálló, vízálló, ultraibolya (UV) fénynek ellenálló és a rovarok számára áthatolhatatlan fa-műanyag kompozitok elég erősek az olyan alkalmazásokhoz, mint például a terasz teherhordó elemei. Emellett általában jó méretstabilitással és a tömör műanyagoknál alacsonyabb tágulási együtthatóval rendelkeznek. Az ilyen alkalmazásokban gyakran használt szerves töltőanyagok a farost, a faőrlemény és a rizshéj.

A koextrudált fa kompozit korlátokat – amelyek jellemzően polivinil-klorid (PVC) vagy ABS (akrilnitril-butadién-sztirol) gyanta magból és faanyagból állnak, amelyet időjárásálló polivinil-klorid (PVC) vagy akrilnitril-sztirol-akrilát (ASA) védőréteggel fednek le – egyre gyakrabban kínálják a kivitelezők és a barkácsolók számára is, a testreszabás további lehetőségeként.

Ajtók és ablakok

A polivinil-kloridot (PVC) gyakran használják az ablakok kereteinél (bár más műanyagokat is alkalmaznak). Az ablakokban és ajtókban is alkalmaznak fa-műanyag mátrixot, amely hőstabilitást, nedvességállóságot és merevséget biztosít.

Az új külső alkalmazásokban (ajtó,ablak) mind a vinil, mind a poliolefin (pl. polietilén és polipropilén) műanyag gyantákat faforgáccsal kombinálják, hogy rothadásnak és az időjárás viszontagságainak ellenálló anyagot hozzanak létre. Az így kapott anyagot a legkülönbözőbb mintákba lehet önteni, amelyek általában nem igényelnek festést vagy speciális tisztítószerek használatát.

Az ajtók esetében is egyre nagyobb teret hódít a magas minőségű műanyag kompozitok használata. A fa-műanyag kompozit ajtók azáltal, hogy kiküszöbölik az általánosan használt anyagok néhány teljesítménybeli problémáját, teljes körű, gyakorlatilag karbantartásmentes terméket kínálnak.

A szendvicsszerkezet – a műanyag kompozit szerkezetek másik gyakori típusa – egy könnyű maganyagot kombinál laminált kompozithéjakkal. A merev poliuretánhab vagy expandált polisztirol (EPS) magot körülvevő üvegszál-erősítésű műanyag (FRP) héjakból készült ajtók jelenleg mind a lakossági, mind a kereskedelmi projektek számára elérhetők. Ezek a kompozit “szendvicsajtók” nagy fajlagos szilárdságot és merevséget, alacsony súlyt, ütésállóságot és egyenletes sima vagy texturált felületet kínálnak.

A mag stabilizálja a burkolatokat és viseli a nyíróterhelés nagy részét. (A méhsejtből vagy habanyagból készült, alacsony sűrűségű mag minimális súly mellett is biztosíthatja a szerkezeti teljesítményt). Egyéb szempontok, például a hangszigetelés, a hőállóság és a rezgéscsillapítás határozzák meg a maganyag kiválasztását.

Fürdőszobai felhasználás

Az öntött műanyag polimerek, amelyek utánozhatják a márvány, a gránit, ónix, vagy szint bármilyen szilárd felület textúráját, kémiailag kötött és ásványi anyagokkal töltött anyagokból állnak, amelyeket a fürdőszobai alkalmazások széles körében is lehet használni. Ezen alkalmazások közé tartoznak a munkalapok, mosdók, zuhanytálcák, fürdőkádak, burkolatkészletek, ablakpárkányok, falpanelek, padlólapok, pezsgőfürdők.

Az öntött műanyag polimerek erősek és kevésbé törékenyek lehetnek, mint egyes hagyományos anyagok. Ezen műanyag termékek gyártási folyamata olyan tervezési szabadságot és összetett formákat tesz lehetővé a késztermékben, amelyet sok alternatív termékkel nehéz elérni. Az öntött műanyag polimer termékek továbbá ellenállnak a penésznek és a foltoknak, és könnyen tisztíthatók nem abrazív (súroló, dörzsölő) tisztítószerekkel. Az öntött műanyag polimer egy darabból álló szerkezete könnyen karbantartható és törésálló.

A speciálisan összeállított, nem erősített műanyag poliészter gyanták, az úgynevezett gélbevonatok javíthatják a végtermék ütés és kopásállóságát, valamint felületi megjelenését. Mind az új projektek, mind a korszerűsítések esetében a polimetil-metakriláttal készült üveg/akril egységek a hagyományos anyagokból készült termékekkel versenyeznek a kádak és zuhanyzók piacán.

A jövő

A nagy teljesítményű építési megoldások iránti növekvő érdeklődés várhatóan továbbra is ösztönzi e műanyag kompozit hibrid anyagok növekedését az új építkezések és felújítások során, különösen a lakóházak esetében. A műanyag kompozitok abban különböznek a hagyományos anyagoktól, hogy a határozottan különböző összetevőik kombinálásával új, nagy szilárdságú, könnyű, korrózióállósággal, tartóssággal és alacsony karbantartási követelményekkel rendelkező anyagokat lehet létrehozni.

A műanyag kompozitok emellett rugalmasságot, jó rezgéscsillapítást, valamint fáradással és szélsőséges hőmérsékleti viszonyokkal szembeni ellenállást is biztosítanak. A képzett tervezők és gyártók ismerik a műanyag kompozitok egyedi tulajdonságait és teljesítményképességeit, és képesek egyedi tervezésű műanyag termékeket kifejleszteni az optimális anyagteljesítmény érdekében. A végtermékbe tervezett tulajdonságok egyedi keveréke lehetővé teszi a tervezők és gyártók számára, hogy a hagyományos anyagokat nagy teljesítményű műanyag kompozitokkal helyettesítsék.