Тема 23. Древесные материалы и пластические массы.

Вопросы:

1. Строение древесины, ее физические и механические свойства.

2. Материалы из древесины и их применение древесины в сельхозпроизводстве.

3. Общие сведения о пластмассах. Виды пластмасс: термореактивные и термопластичные.

4. Способы получения изделий из пластмасс и их применение.

1. Древесина используется в качестве конструкционного материала в различных отраслях промышленности как в натуральном, так и переработанном виде.

Преимущества древесины: малый удельный вес; высокая удельная прочность; способность поглощать удары вследствие упругости; простота обработки; высокие тепло,- звуко, - и электроизоляционные свойства; хорошая химическая стойкость к ряду кислот, солей, щелочей.

Недостатки древесины: способность к быстрому загниванию; гигроскопичность; низкая огнестойкость; низкий модуль упругости; неоднородность строения.

Древесина имеет слоисто-волокнистое строение: кора, луб, заболонь, сердцевина.

Физико – механические свойства древесных материалов:

1) гигроскопичность древесины – с увеличением влажности резко снижается прочность, но повышается упругость;

2) теплопроводность – с повышением влажности она возрастает, т.к. поры заполняются влагой, которая более теплопроводна, чем волокно;

3) электропроводность древесины низкая, поэтому она может быть использована в качестве электроизоляционного материала; с повышением влажности, плотности и температуры древесины увеличивается;

4) твёрдость – в торцевом направлении больше твёрдости боковой поверхности в 1,5…2 раза; по степени твёрдости породы дерева располагаются в возрастающем порядке: липа, пихта, сосна, берёза, лиственница, дуб, ясень. Твёрдость зависит от плотности: чем плотнее древесина, тем она твёрже; влажность снижает твёрдость и сопротивление истиранию.

2 . Пиломатериалы (брус, доска, горбыль и др.) из хвойных пород применяют наиболее широко, поскольку они обладают высокой прочностью, меньше подвержены загниванию (особенно сосна).

Шпон – тонкий слой древесины, полученный на спе­циальных станках и используемый как полуфабрикат для изготовления слоистых древесных материалов (фанеры, древесных пластиков) или как материал для отделочных работ. Толщина листов шпона от 0,55 до 1,5 мм.

Фанера – листовой материал, получаемый путем склейки слоев шпона. Толщина фанеры от 1 до 12 мм, более толстые (25...30 мм) материалы называются пли­тами. Фанеру изготовляют из березового, ольхового, букового и соснового шпона. В качестве склеивающего материала применяют альбуминовый и казеиновый клей. В зависимости от клея и степени водостойкости фанера выпускается следующих марок: ФСР – на фенолформальдегидном клее с повышенной водостой­костью, ФК – на карбамидном и ФБА – на альбумино–казеиновом клеях со средней водостойкостью, ФБ – на белковых клеях с ограниченной водостойкостью.

Прессованную древесину (лигностон) получают при горячем прессовании (130...150°С) брусков, досок и дру­гих заготовок, пропитанных химическим составом (20 %-ным раствором глюкозы и фенолформальдегидной смолой в спирте). Лигностон является заменителем черных и цветных металлов и пластмасс.

Древеснослоистые пластики (гигнофоль и дельта-древесина) представляют собой пакет прессованного березового шпона, пропитанного термо-реактивной смо­лой). Нагрев пакета и прессование проводят при температуре 110...160 °С.

Древесностружечные плиты изготовляют горячим прессованием древесной стружки по связующим (термореактивная смола). Плиты бывают однослойные (ПС–1, ПТ–1), трехслойные (ПС–3, ПТ–3) и облицованные шпо­ном, фанерой, бумагой (ЭС, ЭМ). Древесностружечные плиты обладают хорошими тепло- и звукоизоляцион­ными свойствами.

Древесноволокнистые плиты изготовляют прессова­нием из древесных волокон (размельченной древесины) с применением фенолформальдегидной или мочевиноформальдегидной смолы.

Древесную муку используют в качестве наполнителя при изготовлении изделий из пенопласта и аминопласта.

Древесные материалы в сельскохозяйст­венном машиностроении широко используют для изго­товления конструкций и деталей машин. Хвойные пило­материалы применяют для обшивки машин, платформ и площадок, изготовления лопастей мотовил, брусьев транспортных тележек, а также деталей грузовых авто­мобилей, транспортных тележек и т. п. Березу исполь­зуют для изготовления шатунов, рамок решет, планок соломотряса. Дуб применяют для изготовления ответст­венных деталей сельскохозяйственных машин: планок транспортеров, подшипников, тормозных колодок и т.д. Из лиственных деревьев также большое значение имеют бук, клен, граб, вяз.

Прессованная древесина идет для изготовления де­талей машин, работающих при ударных нагрузках (кулачки, сегменты зубчатых передач, подшипники, втулки и т. д.). Вкладыши из древесины по сравнению с бронзовыми имеют вдвое меньший износ.

Высокой прочностью и устойчивостью к ударным нагрузкам обладает армированная фанера, состоящая из листов шпона и металлических листов или из листов шпона и металлической сетки, вклеенной между лис­тами шпона. Армированная фанера хорошо гнется, штампуется, склеивается.

Древесно-слоистые пластики используют как конст­рукционные, электроизоляционные и антифрикционные материалы для изготовления подшипников, зубчатых колес.

Из древесностружечных плит делают полы и борта грузовых машин и прицепов.

3. Пластическими массами (пластиками) называют материалы, которые при определённой температуре приобретают пластические свойства, т.е. способность принимать в результате прессования, литья под давлением или других видов обработки необходимую форму и сохранять её.

Пластмассы представляют собой сложные композиции. Смола в них является основной составляющей.

В состав пластмасс входят наполнители, пластификаторы, смазывающие вещества, отвердители, красители и др.

Пластмассы делят на термопластичные и термореактивные.

Термопластичные пластики (термопласты) при нагревании приобретают пластичность, размягчаются и плавятся, а после охлаждения отвердевают. При повторном нагреве они снова приобретают пластичность.

Термореактивные пластики (реактопласты) при нагревании приобретают пластичность, но после охлаждения утрачивают способность вновь размягчаться при повторном нагреве.

Термореактивные пластмассы получают на основе фенолформальдегид-ных, аминоформальдегидных, кремнийорганических смол с различными на­полнителями (порошковыми, волокнистыми, слои­стыми).

Пластмассы с порошковыми наполнителями изго­товляют из органических (древесная мука, порошкооб­разная целлюлоза) и минеральных (молотый кварц, тальк, цемент, графит) порошков.

Из кремнийорганических полимеров можно изготав­ливать контакторы, коллекторы, изоляцию электриче­ских машин. Композиции на основе эпоксидных смол применяют для изготовления различных деталей машин, литейных моделей, а также для восстановления изно­шенных деталей.

Пластмассы с волокнистыми наполнителями: волокниты, асбоволокниты, стекловолокниты.

Волокниты представляют собой материалы с напол­нителями из отходов хлопка, пропитанного фенолфор­мальдегидной смолой.

Асбоволокниты состоят из асбестоволокнистого ми­нерала и фенолформальдегидной смолы. Они имеют высокую теплостойкость и применяются для теплоза­щитных покрытий или в качестве кислотоупорных ма­териалов. Асбоволокниты обладают высокими фрик­ционными свойствами и используются в тормозных устройствах (тормозные колодки, диски, накладки).

Стекловолокниты – это композиции, состоящие из связующего (синтетической смолы) и стекловолокнистого наполнителя. Из стекло-волокнитов можно прес­совать детали сложных форм с металлической армату­рой, изготавливать силовые электротехнические детали, крупно-габаритные изделия простой формы (кузова автомобилей, корпуса приборов).

Слоистые пластмассы изготовляют прессованием пропитанных термореактивными смолами листов бума­ги, тканей и древесного шпона.

Гетинакс – слоистый пластик с бумажной основой. Он подразделяется на электротехнический (для пане­лей, щитков) и декоративный (для облицовки кабин).

Текстолит – слоистый пластик с основой из хлопчатобумажной ткани. Его используют для изготовления зубчатых колес, вкладышей подшипников и др. В зави­симости от назначения текстолит бывает конструкцион­ный, электротехнический и прокладочный.

Древесно-слоистые пластики (ДСП) – на основе дре­весного шпона, их применяют для изготовления зубча­тых колес, подшипников, шкивов, втулок.

Асботекстолит – слоистый пластик на основе асбе­стовой ткани. Это конструкционный, фрикционный и термоизоляционный материал. Из него делают тормоз­ные колодки, фрикционные диски и др.

Стеклотекстолит – слоистый пластик на основе стеклянной ткани. Это электроизоляционный и конст­рукционный материал для изготовления электрических машин, автомобильных кузовов.

Материал СВАМ – стекловолокнистый анизотроп­ный пластик. Он имеет большую прочность и высокую ударную вязкость и используется для силовых изделий.

Термопластичные пластмассы характеризуются вы­сокой ударной вязкостью, водостойкостью и хорошими диэлектрическими свойствами, значительной хладотекучестью и низкой теплостойкостью. Из термопластичных пластмасс наиболее широко применяют полиэтилен, полипропилен, полистирол, органическое стекло, поливинилхлорид, фторопласты и др.

Полиэтилен имеет высокие антикоррозионные и ди­электрические свойства, химически стоек. Его приме­няют для изготовления труб, кранов, контейнеров, ка­белей. Им покрывают металлы для защиты от кор­розии.

Полипропилен – нетоксичный материал, из него из­готавливают различные трубы, детали автомобилей, холодильников, корпуса насосов и др. Пленка из поли­пропилена имеет более высокую прочность и газопро­ницаемость, чем из полиэтилена.

Полистирол по диэлектрическим свойствам близок к полиэтилену. Из полистирола изготавливают детали приборов, холодильником, кожухи, сосуды для воды и химикатов, электроизоляцию.

Поливинилхлорид применяют для изготовления труб, изоляции электрокабелей, для производства лаков, клеев, искусственной кожи.

Органическое стекло (плексиглас) – аморфный тер­мопласт, обладающий высокой прочностью, используется для изготовления подфарников, деталей приборов и аппаратов, оптических линз, молокопроводов и др.

Фторопласты обладают высокими антифрикцион­ными свойствами и теплостойкостью, не растворяются в органических растворителях, имеют хорошие диэлек­трические свойства, используются для изготовления уплотнительных деталей (прокладок, манжет, сальни­ковых набивок), труб, кранов, насосов и др.

Полиформальдегид обладает высокой прочностью м твердостью, стоек к минеральным маслам и бензину, имеет хорошие антифрикционные и диэлектрические свойства.

Полиамиды (капрон, нейлон) имеют низкий коэф­фициент трения и хорошую прирабатываемость, высо­кую прочность, термостойкость, масло- и бензостойкость, хорошие технологические и антикоррозионные свойства. Полиамиды применяют для изготовления де­талей, подвергающихся трению, в качестве прокладоч­ного и уплотнительного материала, для изготовления покрышек, транспортерных лент.

Газонаполненные пластмассы (пенопласты, паропласты) получают на основе синтетических полимеров (поливинилхлорида, полистирола, фенолформальдегидных и других смол) и газообразующих материалов (углекислого аммония, бикарбоната натрия и др.).