Định nghĩa
Keo dán, còn được gọi là nhựa polymer (polyesters, vinyl esters, acrylics biến đổi, nhựa epoxy, nhựa phenolic và polyurethanes), có thể kết dính các sợi gia cố lại với nhau một cách có trật tự. Trong vật liệu composite, sợi và vải đóng vai trò gia cố, trong khi nhựa là vật liệu ma trận. Vật liệu xây dựng composite polyurethane đang cho thấy các đặc điểm ưu việt hơn trong các ứng dụng xây dựng.
Tóm tắt tổng thể
Dù là một dự án xây dựng mới hay một dự án cải tạo, những lợi ích của vật liệu xây dựng composite polyurethane làm từ keo dán polyurethane đang dần được khám phá, bao gồm độ bền, trọng lượng nhẹ, khả năng chống ăn mòn, độ bền cao và bảo trì thấp. Sản phẩm composite có tính linh hoạt cao trong ứng dụng sản phẩm nhờ khả năng thiết kế tốt của chúng. Về mặt kỹ thuật, chúng tôi gọi chúng là nhựa/plastic gia cố sợi (FRP), và chúng thường bao gồm hai nguyên liệu thô: sợi gia cố và chất kết dính polymer (thường được gọi là ma trận). Các yếu tố như kích thước sản phẩm, hình dạng, tỷ lệ trọng lượng/thể tích và vật liệu sợi gia cố thường xác định các tính chất cơ học của composite nhựa, chẳng hạn như độ cứng và độ bền. Loại và tỷ lệ bổ sung của ma trận nhựa polyurethane mang lại cho sản phẩm hoàn thiện các tính chất vật lý khác nhau, chẳng hạn như khả năng chống va đập.
Lợi ích trong các ứng dụng composite sợi tự nhiên
Vật liệu xây dựng composite PU thường được sản xuất bằng cách ép nén với keo dán polyurethane. Các tính chất cấu trúc của composite nhựa phụ thuộc chủ yếu vào loại sợi được sử dụng. Mặc dù sợi thủy tinh là thành phần chính của nhiều composite nhựa, nhưng hiện nay cũng có sẵn với sợi carbon, sợi aramid hoặc sợi boron. Những nguyên liệu thô này cung cấp độ cứng và độ bền cho vật liệu composite, có thể đáp ứng các khu vực ứng dụng khác nhau. Trong 10 năm qua, sợi thực vật và sợi gỗ cũng đã được sử dụng rộng rãi, đặc biệt là trong xây dựng dân dụng. Mặc dù polyethylene, polyvinyl chloride (PVC) và polypropylene là các nhựa polymer chính được sử dụng trong composite sợi tự nhiên, sợi tự nhiên cũng có thể được sử dụng trong composite với nhựa phenolic, polyesters, polystyrene, polyurethanes và các ma trận polymer khác.
Nhiều vật liệu xây dựng composite polyurethane hiện nay, việc bổ sung sợi tự nhiên, chủ yếu từ vỏ cây (chẳng hạn như sợi rơm lúa mì, lanh, đay, kenaf, sisal, gai dầu và dừa), được kết dính với keo PU như polyester hoặc polypropylene. Do các tính chất cơ học vừa phải của sợi tự nhiên, chúng thường không được sử dụng trong các ứng dụng hiệu suất cao, nhưng bản thân các sợi này nhẹ và có độ bền và độ cứng tốt và độ cứng uốn tuyệt vời. Một loại sợi tự nhiên khác, gỗ, chủ yếu được sử dụng trong các tấm composite cho các sản phẩm xây dựng như sàn, hồ sơ cửa và cửa sổ, trang trí, lan can và sản phẩm tấm. Những vật liệu xây dựng composite PU này thường chứa 30% đến 70% sợi gỗ tùy thuộc vào khu vực ứng dụng, với 50% là ứng dụng phổ biến nhất. Bất kể tỷ lệ nào, sự gia cố được sử dụng trong composite gỗ-nhựa thường là dăm gỗ hoặc hạt gỗ, được đúc và kết hợp với keo dán polyurethane.
Lợi ích trong các ứng dụng composite chuyên dụng với hàm lượng gỗ cao
Các loại sợi phổ biến chủ yếu có nguồn gốc từ thông, phong và sồi. Một số nhà sản xuất sử dụng keo dán nhựa PU nhiệt rắn để sản xuất các composite chuyên dụng với hàm lượng gỗ cao hơn. Đối với composite sợi vô cơ, một lượng nhỏ các vật liệu khác có thể được thêm vào composite gỗ-nhựa (WPCs) để cải thiện hiệu quả xử lý và hiệu suất. Các chất phụ gia có thể bao gồm chất kết hợp, chất ổn định ánh sáng, sắc tố, chất bôi trơn, chất diệt nấm và chất tạo bọt. Keo dán polyurethane chủ yếu được sử dụng trong ngành xây dựng cho sàn, tường và mái. Composite cũng có thể mô phỏng gạch hoặc đá để trang trí tường ngoại thất. Bên trong các tòa nhà, composite có thể được sử dụng trong vách tắm, bồn tắm, bồn rửa.
Lợi ích trong ứng dụng tấm composite
Keo dán polyurethane có thể được sử dụng để làm nhiều loại tấm composite với các thông số kỹ thuật khác nhau, bao gồm ván dăm (OSB), ván cứng (HB), ván sợi mật độ trung bình (MDF) và bìa cứng, ván dăm (PB) và ván ép (LVL). Nó thường được sử dụng như bảo vệ cấu trúc, sàn và mái của các tòa nhà dân dụng. Vật liệu composite gỗ nhựa thường được sử dụng làm sàn ngoài trời, khung cửa, hàng rào và các ứng dụng khác yêu cầu độ bền. Nếu quy trình sản xuất và lắp đặt đúng được áp dụng, sản phẩm composite gỗ nhựa hiếm khi mục nát, nứt hoặc cong vênh dưới hầu hết các điều kiện khí hậu bình thường ở Hoa Kỳ. Ngoài ra, loại ván này có khả năng chống vết bẩn, nước, tia UV, không dễ bị côn trùng xâm nhập và có khả năng chịu tải tốt. Chúng cũng có xu hướng có độ ổn định kích thước tốt và hệ số giãn nở thấp hơn so với nhựa cứng, tốt hơn so với độ ổn định kích thước của gỗ. Sợi gỗ, mảnh gỗ, vỏ trấu và các chất độn hữu cơ thường được sử dụng trong các ứng dụng này.
Lợi ích của ứng dụng trong các cảnh như cửa và cửa sổ
Cửa và cửa sổ là những ứng dụng điển hình nhất. Polyvinyl chloride (PVC) thường được sử dụng làm ma trận nhựa nhiệt dẻo trong lĩnh vực cửa và cửa sổ (mặc dù các loại nhựa khác cũng sử dụng nguyên liệu này). Các sợi được sử dụng trong lĩnh vực này thường là sợi gỗ 80 đến 200 lưới, tạo ra các sản phẩm polyvinyl chloride (PVC) chứa gỗ với độ ổn định, khả năng chống ẩm và độ cứng tốt. Trong các ứng dụng ngoại thất mới, nhựa vinyl và polyolefin (chẳng hạn như polyethylene và polypropylene), mảnh gỗ trộn với một tỷ lệ nhất định của keo dán PU để làm vật liệu composite gỗ-nhựa có khả năng chống ăn mòn và chống thời tiết tốt.
Lợi ích của việc sử dụng trong các tấm sandwich
Một cấu trúc sandwich thường được sử dụng khác được làm từ các vật liệu sandwich nhẹ và vật liệu composite được cán mỏng với keo dán polyurethane. Cửa chủ yếu được làm từ bề mặt nhựa gia cố sợi thủy tinh (FRP) và sandwich bọt polyurethane hoặc polystyrene mở rộng (EPS). Hiện nay, loại sản phẩm này chủ yếu được sử dụng trong các dự án dân dụng và thương mại. Những cánh cửa composite "sandwich" này cung cấp độ bền và độ cứng cụ thể cao, trọng lượng nhẹ, khả năng chống va đập tốt và bề mặt mịn màng đồng đều. Các yếu tố khác, chẳng hạn như cách âm, khả năng chịu nhiệt và giảm rung, quyết định sự lựa chọn của vật liệu lõi.
Kết luận
Tóm lại, các vật liệu khác nhau bổ sung cho nhau về hiệu suất, tạo ra hiệu ứng cộng hưởng, do đó hiệu suất tổng thể của vật liệu xây dựng composite làm từ keo dán polyurethane tốt hơn so với các vật liệu thành phần ban đầu và đáp ứng các yêu cầu khác nhau. Chất độn hoặc phụ gia cũng có thể làm cho vật liệu composite hoàn thiện có khả năng chống tia cực tím (UV) hoặc chống cháy. Công nghệ sản xuất vật liệu composite hàng đầu cung cấp cho con người nhiều cơ hội ứng dụng hơn và có thể tùy chỉnh vật liệu composite hiệu suất cao cho các tòa nhà thương mại và dân dụng khác nhau.
