Definizione
Gli adesivi, noti anche come resine polimeriche (poliesteri, vinilesteri, acrilici modificati, resine epossidiche, resine fenoliche e poliuretani), possono legare le fibre di rinforzo insieme in modo ordinato. Nei materiali compositi, le fibre e i tessuti svolgono un ruolo di rinforzo, mentre le resine sono il materiale matrice. I materiali da costruzione compositi in poliuretano stanno mostrando caratteristiche più vantaggiose nelle applicazioni di costruzione.
Riepilogo generale
Sia che si tratti di un nuovo progetto di costruzione o di un progetto di ristrutturazione, i vantaggi dei materiali da costruzione compositi in poliuretano realizzati con adesivo in poliuretano vengono gradualmente esplorati, inclusi durata, leggerezza, resistenza alla corrosione, alta resistenza e bassa manutenzione. I prodotti compositi hanno un'elevata flessibilità nell'applicazione del prodotto grazie alla loro buona progettabilità. Tecnicamente li chiamiamo plastici/polimeri rinforzati con fibre (FRP), e di solito consistono di due materie prime: fibre di rinforzo e leganti polimerici (solitamente chiamati matrici). Fattori come dimensione del prodotto, forma, rapporto peso/volume e materiali delle fibre di rinforzo di solito determinano le proprietà meccaniche dei compositi plastici, come rigidità e resistenza. Il tipo e il rapporto di aggiunta della matrice di resina poliuretanica conferiscono al prodotto finito diverse proprietà fisiche, come la resistenza agli urti.
Vantaggi nelle applicazioni di compositi in fibra naturale
I materiali da costruzione compositi in PU sono solitamente prodotti mediante stampaggio a compressione con adesivi in poliuretano. Le proprietà strutturali dei compositi plastici dipendono principalmente dal tipo di fibra utilizzata. Sebbene la fibra di vetro sia il componente principale di molti compositi plastici, ora è disponibile anche con fibra di carbonio, fibra aramidica o fibra di boro. Queste materie prime forniscono rigidità e resistenza ai materiali compositi, che possono soddisfare varie aree di applicazione. Negli ultimi 10 anni, le fibre vegetali e le fibre di legno sono state ampiamente utilizzate, specialmente nella costruzione residenziale. Sebbene il polietilene, il cloruro di polivinile (PVC) e il polipropilene siano le principali resine polimeriche utilizzate nei compositi in fibra naturale, le fibre naturali possono anche essere utilizzate in compositi con resine fenoliche, poliesteri, polistirene, poliuretani e altre matrici polimeriche.
Molti attuali materiali da costruzione compositi in poliuretano, l'aggiunta di fibre naturali, principalmente dall'epidermide delle piante (come fibre di paglia di grano, lino, juta, kenaf, sisal, canapa e cocco), sono legati con adesivi PU come poliestere o polipropilene. A causa delle moderate proprietà meccaniche delle fibre naturali, di solito non vengono utilizzate in applicazioni ad alte prestazioni, ma le fibre stesse sono leggere e hanno buona resistenza e rigidità e un'eccellente rigidità alla flessione. Un'altra fibra naturale, il legno, è utilizzata principalmente in pannelli compositi per prodotti da costruzione come ponti, profili di porte e finestre, rifiniture decorative, ringhiere e prodotti in pannelli. Questi materiali da costruzione compositi in PU di solito contengono dal 30% al 70% di fibra di legno a seconda dell'area di applicazione, con il 50% essendo l'applicazione più tipica. Indipendentemente dal rapporto, il rinforzo utilizzato nei compositi legno-plastica è solitamente trucioli di legno o particelle di legno, che sono modellati e composti con un adesivo in poliuretano.
Vantaggi nelle applicazioni di compositi speciali con alto contenuto di legno
Le varietà comuni di fibre derivano principalmente da pino, acero e quercia. Alcuni produttori utilizzano adesivi in resina termoindurente PU per produrre compositi speciali con un contenuto di legno più elevato. Per i compositi in fibra inorganica, piccole quantità di altri materiali possono essere aggiunte ai compositi legno-plastica (WPC) per migliorare l'efficienza di lavorazione e le prestazioni. Gli additivi possono includere agenti di accoppiamento, stabilizzatori di luce, pigmenti, lubrificanti, fungicidi e agenti schiumogeni. Gli adesivi in poliuretano sono utilizzati principalmente nell'industria delle costruzioni per pavimenti, pareti e tetti. I compositi possono anche simulare mattoni o pietre per la decorazione delle pareti esterne degli edifici. All'interno degli edifici, i compositi possono essere utilizzati in box doccia, vasche da bagno, lavandini.
Vantaggi nelle applicazioni di fogli compositi
Gli adesivi poliuretanici possono essere utilizzati per realizzare una varietà di pannelli compositi di diverse specifiche, tra cui pannelli di particelle (OSB), pannelli duri (HB), pannelli di fibra a media densità (MDF) e cartone, pannelli di particelle (PB) e compensato (LVL). Viene solitamente utilizzato come protezione strutturale, pavimentazione e copertura di edifici residenziali. I compositi legno-plastica sono spesso utilizzati come pavimentazione esterna, telai di porte, recinzioni e altre applicazioni che richiedono durabilità. Se vengono adottate corrette procedure di fabbricazione e installazione, i prodotti compositi legno-plastica raramente marciscono, si crepano o si deformano sotto la maggior parte delle condizioni climatiche normali negli Stati Uniti. Inoltre, questo tipo di pannello è resistente alle macchie, all'acqua, ai raggi UV, non è suscettibile all'infestazione da insetti e ha una buona capacità di carico. Tendono anche ad avere una buona stabilità dimensionale e un coefficiente di espansione inferiore rispetto alle plastiche dure, il che è migliore della stabilità dimensionale del legno. Fibre di legno, trucioli di legno, bucce di riso e altri riempitivi organici comunemente usati in queste applicazioni.
Vantaggi dell'applicazione in scenari come porte e finestre
Le porte e le finestre sono le applicazioni più tipiche. Il cloruro di polivinile (PVC) è spesso utilizzato come matrice di resina termoplastica nel campo delle porte e delle finestre (anche se altre materie plastiche utilizzano anche questa materia prima). Le fibre utilizzate in questo campo sono solitamente fibre di legno da 80 a 200 griglie, che producono prodotti in cloruro di polivinile (PVC) riempiti di legno con buona stabilità, resistenza all'umidità e rigidità. In nuove applicazioni esterne, resine plastiche in vinile e poliolefine (come polietilene e polipropilene), trucioli di legno miscelati con una certa proporzione di adesivi PU per realizzare compositi legno-plastica hanno una buona resistenza alla corrosione e resistenza agli agenti atmosferici.
Vantaggi dell'uso nei pannelli sandwich
Un'altra struttura a sandwich comunemente usata è realizzata con materiali a sandwich leggeri e materiali compositi laminati con adesivi poliuretanici. Le porte sono principalmente realizzate con superfici in plastica rinforzata con fibra di vetro (FRP) e schiuma di poliuretano o sandwich di polistirene espanso (EPS). Attualmente, questo tipo di prodotto è principalmente utilizzato in progetti residenziali e commerciali. Queste porte a sandwich composite "sandwich" offrono alta resistenza specifica e rigidità specifica, leggerezza, buona resistenza agli urti e una texture superficiale uniforme e liscia. Altre considerazioni, come l'isolamento acustico, la resistenza al calore e lo smorzamento delle vibrazioni, determinano la scelta del materiale del nucleo.
Conclusione
In breve, i vari materiali si completano a vicenda in termini di prestazioni, producendo un effetto sinergico, in modo che le prestazioni complessive dei materiali da costruzione compositi realizzati con adesivi poliuretanici siano migliori dei materiali componenti originali e soddisfino vari requisiti. Riempitivi o additivi possono anche rendere i materiali compositi finiti resistenti alla luce ultravioletta (UV) o al fuoco. La tecnologia di produzione di materiali compositi all'avanguardia offre alle persone più opportunità di applicazione e può personalizzare materiali compositi ad alte prestazioni per vari edifici commerciali e residenziali.
