Гумові матеріали

Гумою називається продукт хімічного перетворення (вулканізації) суміші каучуку та сірки з різними добавками. При виготовленні гуми і а гумових виробів спочатку отримують сиру гуму (суміш усіх цих речовин), після чого проводять вулканізацію при 145...150 °С. При вулканізації змінюється молекулярна структура полімеру (утво­рюється просторова сітка), що приводить до зміни його фізико-механічних властивостей: різко зростає міцність на розтяг і еластичність каучуку, а пластичність майже повністю зникає (наприклад, натуральний каучук має σ_в= 1,0...1,5 МПа, після вулканізації σ_в = 35 МПа). Крім того, збільшується твердість та опір зношуванню.

Гума як технічний матеріал відрізняється від інших матеріалів високою еластичністю, яка властива каучуку — головному вихідному компонентові гуми. Вона здатна до дуже значних деформацій (відносне видовження перевищує 1000 %), які майже повністю зво­ротні. При кімнатній температурі гума перебуває у високо-еластичному стані. Її еластичні властивості зберігаються в широкому діапазоні температур. Особливістю гуми як технічного матеріалу є релаксаційний характер деформації. При кімнатній температурі час релаксації може становити 4... 10 с і більше.

Для гумових виробів характерні висока стійкість до стирання, газо- і водонепроникність, хімічна стійкість, електроізоляційні властивості та незначна питома вага.

Сукупність технічних властивостей гумових матеріалів дає змогу застосовувати їх для амортизації та демпфірування, ущільнення і герметизації в умовах повітряних і рідких середовищ, хімічного захисту деталей машин, трубопроводів, шлангів, для покришок і камер коліс літаків та автотранспорту тощо. Номенклатура гумових виробів налічує понад 40 000 найменувань.

За призначенням у машинобудуванні гумові деталі поділяють на такі групи:

• ущільнювачі;

• вібро- та звукоізолятори;

• протиударні;

• силові (шестерні, корпуси насосів, муфти, шарніри);

• антифрикційні;

• фрикційні деталі та інструменти;

• несилові та захисні;

• декоративні.

Склад і класифікація гум. Основою гуми слугує натуральний (НК) або синтетичний (СК) каучук, який визначає основні властивості гумового матеріалу. Для покращення фізико-механічних власти­востей до каучуку додають різні добавки.

Вулканізуючі речовини (агенти). Найчастіше як вулканізуючі речовини застосовують сірку і селен, іноді — перекиси. Для гуми електротехнічного призначення замість елементарної сірки (яка взаємодіє з міддю) застосовують органічні сірчисті сполуки — тіурам.

Антиоксиданти — речовини, що сповільнюють процес старіння гуми, який призводить до погіршення її експлуатаційних властивос­тей. Для цього використовують парафін та віск, які утворюють повер­хневі захисні плівки.

Пластифікатори ( розм'якшувачі) полегшують переробку гумової суміші, збільшують еластичні властивості каучуку, підвищують мо­розостійкість гуми. Як розм'якшувачі у гуму вводять парафін, вазелін, стеаринову кислоту, бітуми, дибутилфталат, рослинні олії. Кількість розм'якшувачів становить 10...30 % від маси каучуку.

Наповнювачі за впливом на каучук поділяють на активні (під­силюючі) та неактивні (інертні). Активні наповнювачі (вуглецева та біла сажа, кремнієва кислота, оксид цинку й інші) підвищують механічні властивості гум: міцність, опір стиранню, твердість. Неактивні наповнювачі (крейда, тальк, барит) вводяться для здешев­іння вартості гуми.

Часто до складу гумової суміші вводять продукт переробки старих і умових виробів і відходів гумового виробництва (регенерат). Крім зниження вартості, регенерат підвищує якість гуми, знижуючи її схильність до старіння.

Барвники мінеральні або органічні вводять для забарвлення гум. Деякі фарбуючі речовини (білі, жовті, зелені) поглинають корот­кохвильову частину сонячного спектра і цим захищають гуму від світлового старіння.

Основним компонентом гуми крім каучуку є сірка. Залежно від кількості сірки, що вводиться в гуму, одержують різну частоту сітки полімеру. При введенні 1...5 % сірки утворюється рідка сітка і гума виходить високоеластичною, м'якою. Зі збільшенням процентного вмісту сірки сітчаста структура стає все щільнішою, а гума — більш твердою. При максимально можливому (30 %) насиченні каучуку сіркою утворюється твердий матеріал, що має назву ебоніт.

Гуми загального призначення. До таких гум відносять вулканізати неполярного каучуку — натуральний каучук (НК), синтетичний ка­учук бутадієновий (СКБ), бутадієн-стирольний каучук (СКС), синтетичний каучук ізопреновий (СКИ).

Натуральний каучук (НК) є полімером ізопрену (С₅Н₈)_Я. Роз­чиняється він у жирних і ароматичних розчинниках (бензині, бен­золі, хлороформі, сірковуглеці тощо), утворюючи в'язкі розчини, що використовують як клеї. При нагріванні вище 80... 100 °С каучук стає пластичним і при 200 °С починає розкладатися. При -70 °С НК стає крихким. Для отримання гуми НК вулканізують сіркою. Гуми на основі НК відрізняються високою еластичністю, міцністю, водо- і газонепроникністю, високими електроізоляційними властивостями.

Синтетичний каучук бутадієновий (СКБ) отримують за методом Лебедева. Формула полібутадієну (С₄Н₆)_И. Це некристалічний каучук, що має низьку межу міцності при розтягуванні. В гуму на його основі необхідно вводити посилюючі наповнювачі (сажу, оксид, цинк та інші). Морозостійкість СКБ невисока (- 40... - 45 °С). Розбухає він у тих же розчинниках, що і НК.

Бутадієн-стирольний каучук (СКС) отримують при спільній полі­меризації бутадієну (С₄Н₆) і стиролу (СН₂ = СН — С₆Н₅). З такого

каучуку отримують гуми з високим опором старінню, які добре працюють в умовах циклічних деформацій. За газонепроникністю і діелектричними властивостями вони рівноцінні гумам на основі НК. Каучук СКС-10 можна використовувати при температурах - 74...- 77 °С.

Синтетичний каучук ізопреновий (СКИ)— це продукт полімери­зації ізопрену С5Н₈. Отримання СКИ стало можливим у зв'язку з використанням нових видів каталізаторів (наприклад, літію). За бу­довою, хімічними і фізико-механічними властивостями СКИ близь­кий до натурального каучуку.

Гуми загального призначення можуть працювати в середовищі води, повітря, неконцентрованих розчинів кислот і лугів. Інтервал робочих температур становить від - 35... -50 до 80... 130 °С. З таких гум виготовляють шини, паси, шланги, транспортерні стрічки, ізо­ляцію кабелів, різні гумотехнічні вироби.

Як і пластмаси, гуми схильні до процесу старіння, яке спосте­рігається при зберіганні та експлуатації гумових виробів під впливом світла, тепла, кисню та озону. Старіння по-різному позначається на механічних властивостях гум. Температура і тривалість старіння зви­чайно зумовлюють зниження міцності та підвищення твердості різ­них гум.

Гуми спеціального призначення. Такі гуми поділяють на: маслобензостійкі, теплостійкі, світлоозоностійкі, зносостійкі, електротехнічні, стійкі до гідравлічних рідин.

Маслобензостійкі гуми отримують на основі каучуку хлоропрено­вого (наірит), бутадієн-нітрильного та тіоколу.

Наірит є хлоропреновим каучуком. Вулканізація може проводи­тися термообробкою, навіть без сірки, оскільки під дією температури каучук переходить в термостабільний стан. Гуми на основі наіриту мають високу еластичність, вібростійкість, озоностійкість. Вони стійкі до дії палива і мастил, чинять опір тепловому старінню.

За термостійкістю-і морозостійкістю (- 35...- 40 °С) вони поступа­ються як НК, так і СК.

Бутадієн-нітрильний каучук (СКН) — це продукт спільної полімеризації бутадієну з нітрилом акрилової кислоти.

Вулканізують СКН за допомогою сірки. Гуми на основі СКН мають високу міцність (σ_в = 0,34 МПа), спроможні чинити опір сти­ранню, але за еластичністю поступаються гумам на основі НК, мають високу стійкість щодо старіння та дії розбавлених кислот і лугів.

Маслобензостійкі гуми працюють в середовищі бензину, палива, мастил в інтервалі температур від - 30... - 50 °С до 100... 130 °С. Гуми на основі СКН застосовують для виробництва пасів, транспортерних стрічок, металорукавів, маслобензостійких гумових деталей (ущіль­нюючі прокладки, манжети тощо).

Механічні властивості гуми на основі тіоколу невисокі. Еластич­ність гум зберігається при температурі - 40... - 60 °С. Теплостійкість не перевищує 60...70 °С.

Морозостійкими є гуми на основі каучуку, що мають низькі температури склування. Наприклад, гуми на основі СКС можуть працювати при температурі до - 60 °С.

Зносостійкі гуми отримують на основі поліуретанових каучуків СКУ. Такі каучуки мають високу міцність, еластичність, опір сти­ранню, маслобензостійкість, а його газонепроникність в 10...20 разів вища за НК. Робочі температури гум на його основі становлять від - ЗО до 130 °С.

Гуми на основі СКУ застосовують для виготовлення автомо­більних шин, транспортерних стрічок, взуття, для обкладання труб і жолобів, якими транспортуються абразивні матеріали, тощо.

Клеї

Клеями називають колоїдні розчини плівкотвірних полімерів, що здатні при твердненні утворювати міцні плівки, які добре при­липають до поверхонь різних матеріалів.

Клейові з'єднання порівняно з іншими видами нероз’ємних з'єднань (клепаними, зварними) мають ряд переваг: можливість з'єднання різних матеріалів (металів і сплавів, пластмас, скла, кераміки та інші); атмосферостійкість і стійкість проти корозії клейового шва; герметичність з'єднання; можливість з'єднання тонких матеріалів; зниження вартості виробництва; зменшення маси і значне спрощен­ня технології виготовлення виробів.

Недоліками клейових з'єднань є відносно низька тривала тепло­стійкість (до 350 °С), зумовлена органічною природою плівкоутворювача; часта необхідність проведення склеювання з нагріванням; схильність до старіння.

Міцність склеювання забезпечується адгезією та когезією.

Адгезія ( прилипання) — це здатність плівки клею міцно утри­муватися на поверхні матеріалів, що склеюються. Адгезія — резуль­тат дії електростатичних сил, які завжди виникають при контакті різнорідних тіл.

Когезія — це власна міцність плівки. Робота когезії — це робота, що затрачується на подолання сил зчеплення між частинками все­редині однорідного тіла. Міцність склеювання можна підвищити шляхом механічного зчеплення плівки клею з шорсткою поверхнею матеріалу.

До складу клеючих матеріалів входять такі компоненти:

• плівкотвірна речовина — основа клею, яка визначає адгезій ні, когезійні властивості клею і основні фізико-механічні харак­теристики клейового з'єднання;

• розчинники, що створюють певну в'язкість клею;

• пластифікатори — для усунення усадочних явищ в плівці і підвищення її еластичності;

• твердники і каталізатори — для переводу плівкоутворюючої речовини в термостабільний стан;

• наповнювачі — для зменшення усадки клейової плівки, під­вищення міцності склеювання.

Залежно від речовини, яка утворює плівку, клеї поділяють на:

• смоляні;

• гумові.

Смоляні клеї можуть бути термореактивними і термопластичними. Термореактивні смоли (фенолоформальдегідні та епоксидні) дають міцні, теплостійкі плівки. Такі клеї використовують для склеювання силових конструкцій з металів і неметалевих матеріалів. Клеї на основі термопластичних смол (полівінілацетат, акрилат та інші) мають невисоку міцність, особливо при нагріванні, і використову­ються для несилових з'єднань неметалевих матеріалів.

Фенолокаучукові клеї є еластичними теплостійкими плівками з високою адгезією до металів. До них відносяться клеї ВК-3, ВК-4, КК-13 та інші.

Такі з'єднання теплостійкі, добре витримують циклічні наванта­ження, завдяки еластичності плівки забезпечується міцність з'єднан­ня при нерівномірному відриві. Ці клеї водостійкі і можуть вико­ристовуватися за різних кліматичних умов для склеювання конструкцій зі склопластиків.

Фенолополівінілацеталеві композиції найбільш широко використовуються в клеях БФ. Клеї БФ-2 і БФ-4 — це спиртові розчини фенолоформальдегідної смоли з полівінілбутиралем. Клеї БФ-2 і БФ-4 використовують для склеювання металів, пластмас, кераміки та інших твердих матеріалів. Теплостійкість клейових з'єднань невисока, водостійкість задовільна.

Фенолокремнійорганічні клеї містять як наповнювач азбест та алюмінієвий порошок. Ці клеї термотривкі, вони стійкі до води і іронічного клімату, мають високу вібростійкість і міцність. Клеї НК-18 і ВК-18М можуть працювати при температурах 500...600 °С (їх застосовують для склеювання інструментів).

Клеї на основі епоксидних смол. Тверднення таких клеїв відбуваєтьсяза допомогою твердників без виділення побічних продуктів, їмо майже не дає усадки у клейовій плівці. Тверднення смоли і здійснюється як холодним, так і гарячим способом. До клеїв холод­ною тверднення відносять Л-4, КЛН-1, ВК-16, ЭПО. Епоксидні клеї гарячого тверднення К-153, ФЛ-4С, ВК-1 є конструкційними силовими клеями. їх застосовують для склеювання металів, скло­пластиків, кераміки. Для всіх епоксидних клеїв характерна висока механічна міцність, стійкість до впливу атмосфери, стійкість до палива і мінеральних мастил, високі діелектричні властивості. Однак ці матеріали з часом "старіють". В умовах експлуатації і при зберіганні склеєних виробів настає окрихчування клею, яке відбувається тим швидше, чим вища температура.

Поліуретанові клеї. Композиції можуть бути холодного і гарячого тверднення. До складу клею входять поліефіри, поліізоціанати і на­повнювач (цемент). При змішуванні компонентів відбувається хі­мічна реакція, внаслідок якої клей твердне. Такі клеї токсичні. Вони характеризуються високою вібростійкістю та міцністю при нерівно­мірному відриві, стійкістю до нафтових палив і мастил. Прикладом поліуретанових клеїв є ПУ-2, ВК-5, ВК-11, ВК-20, які тривалий час можуть працювати при температурі 350...400 °С і короткочасно — мри 800 °С.

Гумові клеї, в яких основним плівкоутворювачем є каучук, відріз­няються високою еластичністю і використовуються для склеювання гуми з гумою або гуми з металами та склом. Гумові клеї — це розчини каучуку або гумових сумішей в органічних розчинниках. До складу клеїв гарячої вулканізації входить вулканізуючий агент. Скле­ювання проводять при температурі вулканізації 140... 150 °С. З'єднан­ня стає міцним, не поступається міцністю основному матеріалу.

При введенні до складу клейової композиції активаторів і при­скорювачів отримують самовулканізуючий клей (процес вулканізації проходить при нормальній температурі). Для збільшення адгезії в клей вводять синтетичні смоли (наприклад, клей 88Н). З'єднання виходить досить міцним. Недоліком клею 88Н є нестійкість плівки до гасу, бензину і мінеральних мастил. Клеї 9М-35Ф, ФЕН-1 мають високу здатність до склеювання і стійкість щодо впливу мастил і палива.

При з'єднанні теплостійких гум на основі кремнійорганічного каучуку з металом застосовують клеї, до складу яких входять кремнійорганічні смоли (клей КТ-15, КТ-30). Такі сполуки здатні працю­вати при температурах від - 60 до 200...300 °С.

Лакофарбові матеріали

Лакофарбові покриття використовують для захисту конструкцій та матеріалів від впливу атмосферної корозії та надання виробу товарного вигляду. Розрізняють такі види лакофарбових матеріалів:

олійні фарби; • емалеві; • порошкові; • лаки.

Олійні фарби — це суспензії, виготовлені ретельним розтиранням мінеральних або органічних пігментів в оліях, які слугують плівкоутворюючою речовиною. Пігменти додають фарбі відповідного кольору. Ними є оксид цинку, свинцеві білила, вохра і т. д.

Рослинні олії варять із добавкою пластифікаторів та сикативів. Отриману олію називають оліфою. Як пластифікатори застосовують рицинову олію, дібутилфталат та діоктилфталат. Речовини, які застосовуються для прискорення процесу твердіння плівок, називають с икативами (солі свинцю, кобальту, марганцю, цинку, кальцію і а ін.). Для підвищення тривкості й стійкості шару фарби до складу додають наповнювачі (тальк, каолін).

Емалеві фарби (або емалі) — це розчини лаків в органічних розчинниках із добавкою пігментів. Подібно лакам емалі дають блискучі плівки і можуть утворювати теплостійкі і корозійностійкі покриття. Емалеві фарби дешевше лаків. Залежно від зв'язуючої речовини розрізняють такі види емалевих фарб: масляні (на мас­ляних лаках), гліфталеві (на гліфталевих лаках) і н ітроемалі (на нітроцелюлозних лаках). Нітроемалі — це матеріали, що швидко всихають та тверднуть вже через кілька хвилин після нанесення на поверхню. Їх недоліки — легка займистість, невисокі теплостійкість і стійкість до дії ультрафіолетових променів.

Порошкові фарби — це тверді порошкоподібні композиції на основі епоксидних, поліефірних та інших смол, які використовують для отримання захисних та декоративних покриттів. Порошкові фарби мають певні переваги над іншими видами лакофарбових матеріалів, а саме: стабільність щодо властивостей, екологічної без­пеки, малої трудомісткості при нанесенні. Такі фарби наносять електростатичним напиленням та сушать при 180...200 °С протягом 20...30 хв.

Лаки — це розчини природних або синтетичних смол у різних розчинниках. За типом розчинників розрізняють спиртові і масляні лаки. Перші являють собою розчин смоли в спирті (КФ-274, МФ-15, ГФ-13, МА-22), другі - в оліфі (БТ-100, БТ-99, БТ-177 та інші). Після нанесення лаку на поверхню виробу розчинник (ацетон) звітрюється і на ній утворюється міцна плівка.

Переваги лаків порівняно з фарбами полягають в утворенні більш блискучих поверхонь та прискоренні процесу сушіння. Плівки лаків, виготовлених на основі штучних смол, витримують високі темпера­тури, вплив лугів і кислот. Недолік багатьох лаків — слабка адгезія до металів, крихкість захисної плівки.

Технологічний процес нанесення лакофарбових матеріалів вклю­чає підготовчі операції, а саме: фарбування та сушіння. Безпосе­редньо перед фарбуванням наноситься грунтувальний шар (15...20 мкм) для поліпшення зчеплення фарби з металевою поверх­нею та зниження шпаристості лакофарбового покриття. Для чорних металів застосовується гліфталева ГФ-220 і пентафталева ПФ-020, ПФ-033, ПФ-099 грунтовки.

Рамні конструкції та корпуси різних машин фарбують пентафталевими ПФ-133, алкідно-акриловими АС-182 та етрифталевими ЭТ-199 емалями. При фарбуванні кабін, крил і лицювальних частин машин та агрегатів застосовують нітроемалі НЦ різних марок.

Деталі, що піддаються впливу високих температур (блоки двигу­нів, головки, колектори та інші), покриваються лаками з добавками алюмінієвої пудри.

Найпоширеніший спосіб нанесення захисних покриттів — це фарбування розпиленням, яке здійснюється через сопло, пістолета з використанням стиснутого повітря. Тиск повітря в системі становить 3...5 атм. Даний спосіб є продуктивним і використовується для виробів будь-яких габаритів.

Після фарбування виріб піддається природному або штучному сушінню. Для скорочення тривалості процесу застосовують штучне сушіння в спеціальних камерах. Вибір способу, тривалості та темпе­ратури сушіння залежать від характеру та об'єму виробництва, розмірів оброблюваних поверхонь та властивостей лакофарбових матеріалів.

Деревина

Деревина використовується як конструкційний матеріал в різних галузях промисловості як в натуральному вигляді, так і у вигляді різноманітних деревних матеріалів. Деревина складається з орга­нічних речовин: 43...45 % целюлози (С₆Н₁₀О₅), 19...29 % лігніну, низькомолекулярних вуглеводів та інших компонентів.

Перевагами деревини як конструкційного матеріалу є достатньо висока механічна міцність і невелика об'ємна маса і, отже, висока питома міцність, високий опір ударним і вібраційним навантажен­ням. Теплофізичні властивості деревини характеризуються малою теплопровідністю і в 20 разів меншим, ніж у сталі, температурним коефіцієнтом лінійного розширення. Деревина має високу хімічну стійкість до деяких кислот, солей, мастил, газів. Важливими властивостями деревини є її здатність до склеювання, можливість швидкого з’єднання цвяхами, шурупами, легкість механічної обробки і гнуття.

Поруч із вказаними перевагами деревина має ряд недоліків, що помежують її застосування як конструкційного матеріалу, а саме: гігроскопічність, яка є причиною відсутності у деталей з деревних матеріалів стабільності форми, розмірів і міцності, що змінюються зі зміною вологості; схильність до ураження грибковими захворюван­нями; відсутність вогнестійкості; низький модуль пружності; анізотропія механічних властивостей, які внаслідок волокнистої будови деревини неоднакові в різних напрямках дії сил; неоднорідність будови, внаслідок чого властивості матеріалу різні не тільки в межах однієї породи, але й одного стовбура.

Фізичні властивості. Для деревини як конструкційного матеріалу основне значення мають вологість, зміна розмірів і форми, питома вага.

Вологістю деревини називається кількість води, що знаходиться в ній, виражена у відсотках. Усі властивості деревини для порівняння визначають при стандартній вологості 15 %. Виробнича вологість повинна дорівнювати експлуатаційній або бути нижчою на 2 %, інакше деревина всихатиме.

За умов експлуатації або зберігання деревини на відкритому повітрі її вологість може значно збільшуватися і спричиняти загнивання дерев'яних елементів. Для боротьби з цим недоліком застосо­вують гідроізоляційні прокладки, лакофарбові покриття і антисептичну обробку.

Зміна розмірів і форми деревини пов'язана зі зміною її вологості. Ці зміни виражаються в усиханні, розбуханні і викривленні. При висиханні деревини з неї спочатку видаляється вільна волога, при ньому розміри клітин не змінюються (зменшується тільки маса); з моменту точки насичення стінки волокон деревини втрачають вологу і скорочуються в розмірах.

Деревина різних порід дерев має однаковий хімічний склад, тому густина речовини, що утворює стінки клітин, дорівнює 1,54 г/см. Важливо знати також питому вагу γ, яка залежить від вологості матеріалу та коефіцієнта об'ємного усихання. Значення γ для деревини становить 0,34...0,98 г/см. Чим більша питома вага, тим щільніша деревина і тим краще вона чинить опір навантаженням. М'якими породами є сосна, ялина, ялиця, липа, осика, вільха; над­твердими — граб, дуб, груша, самшит.

Механічні властивості деревини. Механічні властивості деревини залежать від вологості й інших факторів. Так, міцність деревини залежить від швидкості навантаження: чим повільніше прикла­дається навантаження, тим менше величина границі міцності. З часом опір деревини поступово зменшується і досягає певної межі довготривалого опору, при якій дерев'яна деталь може працювати невизначено довгий час. При ударних навантаженнях опір ударному згину в'язких порід (ясена, дуба) в 1,5...З рази вищий, ніж крихких хвойних порід (сосни, ялини, ялиці).

Різновиди деревних матеріалів. Матеріали з натуральної деревини застосовують у вигляді пиломатеріалів і заготовок. Пиломатеріали хвойних порід застосовують більш широко, оскільки вони мають високу міцність, менш схильні до загнивання, особливо сосна. З листяних порід дуб і ясен добре піддаються гнуттю; бук і береза слугують їх замінниками.

Хвойні й тверді листяні породи застосовують для силових ненавантажених деталей. М'які породи (липа) є несиловими матеріалами. Хвойні пиломатеріали використовують в суднобудуванні, в авто­мобілебудуванні (деталі вантажних автомобілів), в конструкціях ван­тажних залізничних вагонів, сільськогосподарських машин тощо.

Шпон — це широка рівна стружка деревини, яку отримують шляхом лущення або стругання. Товщина листів шпону — від 0,55 до 1,5 мм. Шпон є напівфабрикатом для виготовлення фанери, де­ревних шаруватих пластиків і гнутих деталей. Шпон з красивою текстурою (дуб, бук) використовується як облицювальний матеріал для виробів з деревини.

Фанера — це листовий матеріал, який отримують шляхом склею­вання шарів шпону. Товщина фанери — від 1 до 12 мм. Залежно від клею, яким склеюють шпон, і водостійкості, фанеру випускають таких марок: ФСФ на фенолоформальдегідному клеї з підвищеною водостійкістю, ФК на карбамідному і ФБА на альбуміноказеїновому клеї з середньою водостійкістю та ФБ на білкових клеях з обмеженою водостійкістю.

Пресовану деревину отримують при гарячому пресуванні брусків, дощок, заготовок, при цьому її піддають спеціальній термообробці в ущільненому стані.

Пресована деревина є замінником чорних, кольорових металів і пластмас. У машинобудуванні для виготовлення деталей машин, що працюють при ударних навантаженнях (кулачки, сегменти зубчастих передач, підшипники, втулки), широко використовують такі марки пресованої деревини: ДПО-П, ДПД-П, ДПК-П, ДПГ-ППр. Вкладиші з деревини порівняно з бронзовими мають вдвоє менший знос, при цьому знижується витрата мастил.

Деревостружкові плити виготовляють гарячим пресуванням де­ревної стружки зі зв’язуючою речовиною. Плити випускають одно­шарові (ПС-1, ПТ-1), тришарові (ПС-3,ПТ-3) та облицьовані шпо­ном, фанерою, папером (ЕС, ЕМ).

Деревостружкові плити легкі, мають об'ємну масу 0,35...0,45 г/см³, мають теплоізоляційні властивості. Для важких і надважких плит питома вага досягає 0,75...1,1 г/см³. Деревиностружкові плити засто­совують для виготовлення підлоги і бортів вантажних машин і причепів, у вагонобудуванні, в будівництві, для виробництва меблів.

Деревоволокнисті плити виготовляють з деревних волокон (роз­дрібненої деревини), іноді з добавками зв'язуючих речовин. Під дією високої температури і великого тиску волокна спресовуються в рівномірно міцний матеріал. Плити поділяють на м'які пористі (М-4, М-12, М-20), напівтверді (ПТ-100), тверді (Т-350, Т-400) і надтверді (СТ-500). У позначенні марки плит цифри означають

σ_в, кгс/см². Деревоволокнисті плити застосовують для оздоблення пасажирських вагонів, внутрішньої обробки автобусів, в радіотехнічній промисло­вості та будівництві.

Неорганічне скло

Неорганічне скло — це затверділий розчин, що є складним роз­плавом кислотних і основних оксидів високої в'язкості. Скло­подібний стан є різновидом аморфного стану речовини. При переході з розплавленого рідкого стану в твердий аморфний в процесі швидкого охолоджування і наростання в'язкості структура наче "заморо­жується". У зв'язку з цим неорганічне скло характеризується не* впорядкованістю і неоднорідністю внутрішньої будови.

До складу неорганічного скла входять склоутворюючі оксиди кремнію, бору, фосфору, германію, миш'яку. Крім того, до складу скла вводять оксиди алюмінію, заліза, свинцю, титану, берилію, які надають склу потрібних технічних характеристик. У зв'язку з цим промислове скло є складною багатокомпонентною системою.

За призначенням все скло поділяють на:

• технічне (оптичне, світлотехнічне, хіміко-лабораторне, прила­дове, трубне);

• будівельне (віконне, вітринне, армоване, склоблоки);

• побутове ( склотара, посуд, побутові дзеркала).

Скло випускається промисловістю у вигляді готових виробів, за­готовок або окремих деталей.

При нагріванні скло плавиться в певному температурному інтер­валі, який залежить від хімічного складу скла. Температура, нижче якої скло стає крихким, називається температурою склування (t_с ),

Для промислового силікатного скла температура склування t_с = 425...600 °С, температура розм'якшення (t_p) знаходиться в межах 600...800 °С. В інтервалі температур між t_c і t_p скло знаходиться у високов'язкому пластичному стані.

При температурах розм'якшення 1000... 1100 °С проводяться всі технологічні процеси переробки скломаси у вироби.

Найважливішими специфічними властивостями скла є його оптичні властивості, а саме:

• прозорість;

• віддзеркалення;

• розсіювання;

• поглинання;

• преломления світла.

Звичайне незабарвлене скло пропускає до 90 %, віддзеркалює приблизно 8 % і поглинає близько 1 % видимого і частково інфра­червоного світла; ультрафіолетові промені поглинає майже повністю. Кварцове скло є прозорим для ультрафіолетових променів. Коефі­цієнт заломлення скла становить 1,47...1,96; коефіцієнт розсіювання (дисперсії) — 20...71. Скло з великим вмістом оксиду свинцю поглинає рентгенівські промені.

Термостійкість скла характеризує його довговічність за умов різких змін температури. Вона визначається різницею температур, яку скло може витримувати без руйнування при його різкому охолод­женні у воді (0 °С). Для більшості видів скла термостійкість коливається від 90 до 170 °С, а для кварцового скла вона становить 800... 1000 °С.

Хімічна стійкість скла залежить від компонентів, що входять до його складу: оксиди SiО₂, ZrО₂, ТіО₂, А1₂О₃, CaO, MgO, ZnO забез­печують високу хімічну стійкість, а оксиди Li₂О₃, Na₂О₃, К₂О і РbО навпаки, сприяють хімічній корозії скла.

Механічна міцність і термостійкість скла можуть бути підвищені шляхом гартування.

Гартування полягає в нагріві скла до температури вище t_с і подальшому швидкому і рівномірному охолодженні в потоці повітря або в маслі. При цьому опір статичним навантаженням збільшується в 3...6 разів, ударна в'язкість — у 5...7 разів. При гартуванні підвищується також термостійкість скла.

Використання технічного скла. В транспортних засобах використовують переважно триплекси, термопан і загартоване скло.

Силікатні триплекси —- це два листи загартованого скла (завтовшки 2...3 мм), склеєні прозорою, еластичною полімерною плів­кою. При руйнуванні триплексу негострі уламки, що утворилися, утримуються на полімерній плівці. Триплекси бувають плоскими і і гнутими.

Термопан — це тришарове скло, що складається із двох шарів скла і повітряного проміжку між ними. Цей повітряний прошарок забез­печує теплоізоляцію.

Оптичне скло використовують в оптичних приладах та інструментах. Воно буває двох видів: з малим коефіцієнтом переломлення (крони), і з високим вмістом оксиду свинцю і великими значеннями коефіцієнта переломлення (флінти). Важкі флінти не пропускають рентгенівські та γ -промені. Світлорозсіююче скло містить фтор.

Для скління кабін і приміщень, де знаходяться пульти управління мартенівських і електричних дугових печей, прокатних станів і підіймальних кранів в ливарних цехах, використовується скло, що містить оксиди заліза і ванадію, які поглинають близько 70 % інфра­червоного випромінювання в інтервалі довжин хвиль 0,7...З мкм.

Кварцове скло завдяки високій термічній і хімічній стійкості застосовують для тиглів, чаш, труб, наконечників, лабораторного посуду.

Скловата є різновидом скловолокнистих матеріалів. Застосування її обмежене крихкістю; матеріали АСИМ, АТМ-3 складаються зі скловолокна, розташованого між двома шарами склотканини або склосітки. Використовують ці матеріали в інтервалі температур від -60 до 450...600 °С.

Скловату застосовують для теплозвукоізоляції кабін літаків, кузо­вів автомашин, залізничних вагонів, тепловозів, електровозів, корпу­сів суден, у холодильній техніці для ізоляції трубопроводів, авто­клавів тощо.

Контрольні запитання

1 З яких компонентів виготовляють пластмаси?

2 Яка відмінність фізико-механічних властивостей термоплас­тичних і термореактивних пластмас?

3 У чому полягає процес старіння пластмас і чим це викликано?

4 Що складає основу термопластичних і термореактивних пласт­мас?

5 Що таке гума та з яких компонентів вона складається?

6 Які компоненти сходять до складу клеючих матеріалів?

7 Як класифікують скло за призначенням?

8 Наведіть приклади використання технічного скла.

9 Які є різновиди деревних матеріалів?

Дата добавления: 2014-01-07