Полимерные конструкционные материалы

По назначению полимерные материалы делят на конструк­ционные, облицовочные, клеевые и отделочные.

В качестве конструкционных полимерные материалы обес­печивают высокую прочность и легкость изделий, их стойкость к атмосферным воздействиям, удобство пользования ими, так как изделиям можно придать любую форму. В производстве мебели нашли применение пластмассы разных видов.

Пластмассы — это материалы, полученные на основе вы­сокомолекулярных органических соединений. На определен­ной стадии переработки они обладают свойствами пластично­сти, принимают любую форму и сохраняют ее после прекра­щения действия теплоты и давления.

Основными компонентами пластмасс служат связующие, наполнители и пластификаторы. Кроме того, в их состав вхо­дят красители, стабилизаторы и ускорители. Главным компо­нентом являются связующие — полиэфирные, эпоксидные и фенолоформальдегидные смолы. Наполнители служат для уменьшения расхода связующих и улучшения физико-меха­нических свойств пластмасс.

В зависимости от эластичности пластмассы делят на три группы: жесткие (модуль упругости 700 МПа и выше), полу­жесткие (70-700 МПа) и мягкие (до 70 МПа).

Пластмассы могут быть монолитными и газонаполненны­ми (ячеистой структуры). Последние подразделяют на пено-и поропласты. В пенопластах ячейки изолированы; плот­ность пенопластов равна 0,03-0,3 г/см³. В поропластах по­лимер образуют системы сообщающихся ячеек, заполненных газом. Плотность поропластов — 0,3 г/см³. Газонаполненные пластмассы могут быть жесткими, полужесткими и эластич­ными.

Для производства конструкционных элементов применяют термопластичные полимерные материалы (полиэтилен низко­го давления, полипропилен, ударопрочный полистирол, АБС-пластики, поливинилхлорид, стеклопластики, полиамиды и др.) и термореактивные (жесткие пенополиуретаны, аминопласты и др.).

Полиэтилен применяется в основном при изготовлении детской мебели, стульев, кресел, различных емкостей, крепеж­ной фурнитуры.

Ударопрочный полистирол применяется для изготовления ящиков, погонажных элементов детской мебели, крепежной фурнитуры и др.

АБС-пластики имеют высокую прочность, твердость, жест­кость, устойчивость к истиранию, ударопрочность. Применя­ются для изготовления каркасов кресел и стульев, детской ме­бели, фурнитуры, подлежащей металлизации, и др.

Поливинилхлорид наиболее дешевый и наименее дефицит­ный, поэтому получил широкое применение при производстве ящиков из погонажных профильных элементов, направляю­щих планок, полозков, раскладок, емкостей и т. д.

Полипропилен применяется для изготовления емкостей, погонажных изделий, фурнитуры, а также совмещенных бло­ков сидений и спинок стульев.

Стеклопластики — это армированные пластмассы, состоя­щие из связующего и стеклонаполнителя. Применяются для изготовления каркасов кресел, стульев.

Полиамиды применяются для изготовления фурнитуры, стяжек, полкодержателей и других мелких деталей, работаю­щих под большими нагрузками.

Пенополиуретаны — это газонаполненный сверхлегкий конструкционный материал. Пенополиуретаны бывают элас­тичные и жесткие. Первые применяют в производстве мягкой мебели, сидений автомобилей, тракторов и других изделий, вторые — для изготовления корпусов кресел, декоративных элементов, различных легких конструкций, в качестве тепло-и звукоизоляционных материалов.

Пенополиуретан (ППУ) эластичный на простых поли­эфирах холодного формования предназначен для получения мягких элементов сложной формы. Формованные элементы представляют собой пористые изделия, которые хорошо соеди­няются с другими материалами (каркасы, арматура, тканевые подложки). Форму любой сложности можно получить за один цикл формования элемента. Изготовление формованных мяг­ких элементов включает подготовку компонентов вспененной композиции, установку опорных армирующих закладных эле­ментов, заливку форм, выдержку (10-15 мин), открытие форм и извлечение готового элемента.

Физико-механические свойства вспененных полиуретанов в значительной степени зависят от их газонаполненности, т. е. их кажущейся плотности. ППУ на простых полиэфирах холодного формования характеризуется кажущейся плотно­стью 35-70 кг/м³ и пределом прочности при растяжении 0,07-0,11 МПа.

Эластичные ППУ имеют закрытые, несообщающиеся газо­наполненные ячейки (пенопласты) и сообщающиеся ячейки (поропласты). Часто применяется общий термин — пеноплас­ты.

Полиуретановый эластичный поропласт (поролон) имеет кажущуюся плотность 25-59 кг/м³, хорошо противостоит го­рению, веществам, применяемым при химической чистке из­делий. Его можно использовать при температурах от — 40 до + 70 °С.

Недостатком поропласта на основе сложных полиэфиров является высокая остаточная относительная деформация — до 15 %. Это означает, что в процессе эксплуатации мебели с мягким элементом из поропласта последний будет постепен­но уменьшаться по высоте, что приведет к потере формоустойчивости мягкого элемента и провисанию ткани. Недостатком является также неравномерная степень сжатия блока при нагружении. В первый момент нагружения деформация неболь­шая, в дальнейшем значительно увеличивается, что вызывает у человека ощущение провала.

Широкое распространение находят наполненные пенопласты. Наполнители снижают расход дорогостоящих полимеров, повышают прочность и стойкость изделий. В качестве напол­нителей используют отходы пенопластов и пластмасс, древес­ную муку и стружку, песок и т. д.

Пенорезина — материал на основе натурального и синтети­ческого каучука. Пенорезину выпускают в виде листов или формованных элементов мебели. Мягкие элементы из пеноре­зины (вместо пружинных блоков, как настилочный материал и т. п.) имеют хорошие амортизационные, тепло- и звукоизо­ляционные свойства, высокое сопротивление сжатию, они ги­гиеничны и долговечны, не сбиваются и не проваливаются, об­ладают хорошей упругостью и вибрационно-заглушающей (демпфирующей) способностью. По показателям эластичнос­ти, упругости, остаточной деформации пенорезина превосходит ППУ и другие амортизирующие материалы, является идеаль­ным материалом для мягкой мебели. Она также самовенти­лируется и охлаждается за счет прохождения воздуха через сообщающиеся поры. Пенорезина уступает ППУ по прочности на растяжение и кажущейся плотности (60-100 кг'м³). Для снижения массы элементов последние делают с пустотами, но, чтобы элементы не теряли способности выдерживать значи­тельные нагрузки, объем пустот не должен превышать 40 % объема всего элемента.

Гуммированное волокно — материал, получаемый пропит­кой натуральных или синтетических, волокон натуральным лаком с последующей его вулканизацией. Кажущаяся плот­ность его составляет 40-85 кг/м³, остаточная относительная деформация сжатия — 10 %.

Гуммированное волокно по сравнению с ППУ и пенорези­ной более жесткое и упругое, поэтому может применяться в сочетании с ними.

Винипор — эластичный пенопласт на основе поливинил-хлорида с открытыми порами и однородной структурой. Мяг­кие элементы из него обладают хорошей стойкостью (хими­ческой, биологической), упругостью и формоустойчивостью, имеют продолжительный срок службы, хорошо моются. Эти элементы можно изготавливать с декоративными покрытиями из винилового материала. Эти элементы можно изготавливать с декоративными покрытиями из винилового материала. Оба материала составляют единое целое, и обивка мягкого элеме^н-та не требуется.

Применение полимерных материалов в качестве конструк­ционных позволяет значительно снизить трудоемкость при производстве мебели.

Внедрение в производство новых химических конструкци­онных материалов в корне меняет технологию производства, позволяет получать значительную экономию древесных мате­риалов и снижает трудозатраты. Но по сравнению с древеси­ной стоимость их высока, они более чувствительны к воздей­ствию температуры и знакопеременным нагрузкам, быстрее стареют. За исключением вспененных, полимерные материа­лы имеют высокую плотность.

Полимерные материалы

Применение полимерных материалов в производстве мебели ежегодно расширяется. При этом механизируются технологи­ческие процессы, повышается производительность труда, улуч­шается внешний вид, комфортабельность и качество мебели, сокращается расход более дорогостоящих, трудоемких в обра­ботке металлов, древесины и других материалов,

С помощью полимерных материалов мебели придают плавные формы, легкость и эстетическую выразительность. На их основе можно получать изделия, соответствующие очертаниям челове­ческого тела и его движениям во время работы, отдыха, приема пищи. Наиболее эффективно применение полимеров для изго­товления мебели в сочетании с другими материалами. Мебель, изготовленная с применением полимерных материалов, достаточно прочная, устойчивая к коррозии, загниванию, истиранию, не растрескивается. Загрязнения легко удаляются водой, моющими средствами или шлифованием. Отдельные детали и предметы ме­бели из полимерных материалов получают прогрессивными мето­дами — экструзией, прессованием, литьем под давлением, вакуумированием, пневмоформованием, разных цветов, с готовой поверхностью без дополнительного облагораживания.

Полимерные материалы в производстве мебели применяют в следующих случаях:

1) для изготовления каркаса и его элементов, отдельных узлов, деталей и целых изделий сложных конструкций с высокой трудо­емкостью в изготовлении из обычных материалов. К ним относятся сиденья табуретов, спинки и сиденья стульев, стулья, табуреты, каркасы кресел, диванов, ящики, лотки, полуящики, бункера для овощей и др.;

2) для изготовления деталей и изделий малого размера и массы, но сложной конфигурации и профиля: профильно-погонажных изделий (раскладок, направляющих и соединительных пла­нок); кантов, шнуров для сидений и спинок; фурнитуры (полко­держателей, наконечников, стяжек, задвижек, винтовых соеди­нений и др.);

3) для покрытия и отделки наружных и внутренних поверх­ностей с получением необходимого блеска, исключая при этом последующую отделку. Для этой цели используют декоративные пленки полиэтиленовые, поливинилхлоридные и полипропилено­вые, пропитанные бумаги, смолы, рулонные облицовочные мате­риалы, синтетический шпон, ламинированные плиты и др.;

4) в качестве настилочного материала (поролон, латексная губка, гуммированный ватин, ватилин, резиновые ленты и гуммированный материал из отходов лавсанового волокна и др.).

Применение полимерных материалов в производстве мебели дает экономический эффект более 1 тыс. руб. на каждую тонну их. Однако некоторые материалы из пластических масс со временем под действием света и влаги стареют: понижается эластичность, повышается хрупкость, ухудшается внешний вид (темнеют), раз­рушаются.

К полимерным материалам, применяемым для изготовления мебели, относятся стеклопластики. Они состоят из стекло­волокна — армирующего вещества и смолы — связующего. В ка­честве армирующего вещества используют непрерывное бесщелоч­ное алюмоборосиликатное волокно диаметром 6—10 мкм; в ка­честве связующего — полиэфирные смолы (полиэфирмалеинаты и полиэфиракрилаты).

Стеклопластики обладают высокой прочностью и одно­временно легкостью. Изменяя соотношение между связующим и стекловолокном и применяя различные виды стекловолокна и свя­зующего, получают изделия с необходимыми свойствами. Стекло­волокно по прочности превосходит ряд других волокон.

Стеклопластики применяют для изготовления крупногабарит­ных изделий и деталей, работающих в условиях повышенных температуры, влажности и больших нагрузок. Мебель из них не разбухает и не коробится. Изделиям из стеклопластиков может быть придана любая форма.

Из стеклопластиков изготовляют каркасы кресел. Такие кресла легкие, прочные и красивые. Стеклопластики применяют также для изготовления стульев, кресел-качалок, локотников диванов и кре­сел и других деталей изделий.

Дата добавления: 2014-01-07