Лекція №26

Навчальні питання:

1. Деревні матеріали.

2. Гумові матеріали.

3. Лакофарбові матеріали.

Навчальне питання 1. Деревні матеріали.

Загальні відомості. Деревні матеріали (круглу і пиляну деревину, шпон, фанеру, плити, пресовану і гнуту деревину) застосовують у різних галузях промисловості, у тому числі і в машино- приладо і апаратобудуванні для виготовлення різних виробів.

До зовнішніх відмітних ознак деревини належать колір, текстура, блиск і запах. Технічна характеристика включає об’єм­ну масу, вологість, границю міцності при розтягуванні і стискана ні вздовж волокон і при згинанні.

Залежно від вмісту вологи деревині властиві усушка, роз­бухання і жолоблення. Усушка вздовж волокон становить 0,1— 0,2%, а поперек — 3—5%. При цьому колоди зменшуються по діаметру, а дошки — по ширині і товщині.

Чим більша об’ємна маса деревини, тим міцніша деревина. Об’ємну масу визначають при нормальній (15%-ній) вологості. У дуба вона дорівнює 760 кг/м³, у берези — 610 кг/м³, у сос­ни— 590 кг/м³, у липи — 530 кг/м³.

Границя міцності деревини при розтягуванні вздовж воло­кон становить: у дуба — 130 Мн/м³ (1300 кГ/см³), у липи — 115 Мн/м² (1150 кГ/см³) границя міцності при стисканні вздовж волокон становить: у дуба — 52 Мн/м² (520 кГ/см³), у липи — 36 Мн/м² (360 кГ/см³).

Види деревних матеріалів. Круглу деревину поділяють на колоди і кругляк, пиляну — на бруси, бруски і дошки. З круглого і пиляного лісу виготовляють також шпон, фанеру, плити, пресо­вану і гнуту деревину.

Шпон виготовляють лущенням, струганням або розпилю­ванням відрізків кряжа. Струганий шпон з попередньо розпарених кряжів листяних порід дерев (горіха, дуба, ясеня та ін.) виготовляють струганням на фанерно-стругальних верста­тах. Його застосовують для облицювання меблів, оздоблення приміщень та ін. Лущений шпон виготовляють безперерв­ним зрізанням тонкої стрічки завтовшки 0,5—3 мм з розпареного кряжа ольхи, кедра, липи та ін., що обертається на лущильному верстаті. Пиляний шпон завтовшки 0,8—2 мм з берези, кле­на, ольхи виготовляють розпилюванням кряжів, його викори­стовують для обклеювання виробів під дзеркальне поліру­вання.

Фанеру виготовляють, склеюючи кілька шарів лущеного шпону при взаємно перпендикулярному розміщенні волокон. Залежно від виду деревини і зв’язуючого матеріалу фанеру поділяють на будівельну (звичайну), спеціальну (бере­зову і бакелізовану), облицювальну, теплову, вогне­тривку, армовану та ін.

Пресовану і гнуту деревину виготовляють у сталь­них формах, в які кладуть розпарені заготовки; їх потім спресо­вують або гнуть. З такої деревини виготовляють деталі підшип­ників ковзання, шестірні та ін.

Деревні матеріали обробляють на деревообробних верстатах (кругло і стрічкопиляльних, фрезерних, токарних, шліфуваль­них) і вручну за допомогою різних інструментів.

При виготовленні виробів з деревних матеріалів широко за­стосовують клейові з'єднання.

Навчальне питання 2. Гумові матеріали.

Основні компоненти, що входять до складу гуми. Гумою називають продукт переробки каучуків. Каучуки, взаємодіючи з вулканізаторами (сіркою, натром та ін.), зазнають хімічних змін, внаслідок яких утворюється гума — матеріал з новими властивостями.

Каучуки бувають натуральні (НК) і синтетичні (СК). Натуральний каучук добувають з деревних каучуконос­них порід і чагарників, а синтетичний каучук — продукт поліме­ризації вуглеводнів або їх похідних (хлоропрену, бутадієну; дивінілу та ін.).

У виготовленні гуми, крім каучуку, беруть участь і інші речо­вини, що впливають на її властивості. Вулканізатори — сірка і напівхлориста сірка (для натурального каучуку), мета­лічний натрій і діазоамінбензол (для бутадієнового каучуку СК-Б). Прискорювачі вулканізації — тіазол, окис магнію і цинку, гашене вапно та ін. Активні наповнювачі — сажа, окис цинку, окис магнію, каолін та ін. їх добавляють у кількості 45—60% від маси каучуку для підвищення механіч­них властивостей гуми і опору проти стирання. Неактивні наповнювачі — крейда, тальк, барит та ін. їх вводять у великих кількостях, щоб здешевити гуму. Речовини проти старіння — органічні сполуки. Вони оберігають гуму від швидкого старіння. Пом’якшувачі та пластифікатори — стеаринова і олеїнова кислоти, озокерит, вазелін, парафін та ін. Вони полегшують змішування каучуку з порошкоподібними речовинами і надають гумі м’якості та морозостійкості. Барв­ники — титанові і цинкові білила, кіновар, вохра, окис хрому, ультрамарин та ін. Регенерат—пластична маса, виготовле­на з гуми, яка вже була у вжитку. Його добавляють у суміш при виготовленні не дуже важливих деталей.

Технологія виготовлення гумових виробів складається з приготування сирої гуми, виготовлення з неї виробів і їх вулка­нізації.

Для приготування сирої гуми куски каучуку протягом 15— 20 хв пропускають через вальці, підігріті до 40—50° С. Потім каучук змішують у змішувачах з іншими компонентами, внаслі­док чого утворюється однорідна, пластична і малопружна ма­са — сира гума. З сирої гуми каландруванням виготовляють листову гуму, профільні виріоби, а також наносять її на тканинну основу. Видавлюванням (шприцюванням) виготовляють гумові трубки, стрічки, профілі і т. п., а формуванням (пресуванням), литтям під тиском, намотуванням — різні гумові вироби.

Вулканізація гумових виробів. Вироби з сирої гуми з вул­канізуючою речовиною (сіркою та ін.) піддають тепловій оброб­ці— вулканізації при температурі 130—160° С. При цьому в каучуку відбувається ряд хімічних і фізичних змін, пов’язаних з перетворенням лінійної структури в сітчасту, внаслідок чого збільшується механічна міцність, твердість і пружність (еластич­ність) гуми, підвищуються діелектричні властивості і стійкість проти дії органічних розчинників, температурних коливань. Вул­канізацію провадять у спеціальних котлах в атмосфері насиче­ної водяної пари при тиску 0,1—0,2 Мн/м² (1—2 ат), у нагрітих прес-формах та ін.

Властивості гуми і галузі її застосування. У натуральний каучук добавляють 1,5—5% сірки (від ваги каучуку). При цьо­му утворюється м’яка гума, що зберігає пружні властивості при температурі від —45° до +45°С. При введенні 12—20% сірки гума виходить напівтвердою. При введенні сірки понад 25% утворюється твердий матеріал — ебоніт.

У промисловості найширше використовуються: вулканізова­на м’яка гума (ущільнювальні прокладки і кільця, муфти, мем­брани, амортизатори та ін.); невулканізована гума (ущільню­вальні пасти, замазки і клеї); губчаста гума (амортизатори, протекторні шари); армована гума (гнучкі шланги та ін.). Для виробництва шин автомобілів застосовують гуму, вироблену з дивінілстирольних, натрійдивінілових і натуральних каучуків.

Навчальне питання 3. Лакофарбові матеріали.

Загальні відомості про лаки іфарби. Основними складо­вими частинами лакофарбового покриття є кольоровий непрозо­рий порошок — пігмент (сурик, цинкові білила, вохра та ін.)— і зв’язуючий матеріал — плівкоутворювач, що здатний зв’язувати частинки пігменту в суцільну плівку. Ізолюючи по­верхню від навколишнього середовища, лакофарбова плівка перешкоджає проникненню агресивних агентів до поверхні захи- щуваного матеріалу і тим самим захищає його від корозії. Плівкоутворюючі рідини, виготовлені з перероблених рослинних олій (лляної, конопляної, соняшникової та ін.), називаються оліфами.

Розчини плівкоутворюючих речовин (смол і смолоподібних продуктів) у різних розчинниках називають лаками. Залежно від виду плівкоутворюючих речовин розрізняють лаки шелако­вий, гліфталевий, фенолальдегідний (бакелітовий), резольний та ін. Розчини смол і масел, що висихають у різних розчинниках (скипідарі, бензолі і т. п.), називають масляними лаками. Сус­пензії мінеральних і органічних пігментів у різних лаках нази­вають емалями (гліфталева, перхлорвінілова, нітроемаль). Фар­би з пігментів і перероблених олій називають олійними фарбами. Фарби з великою кількістю пігментів і мінеральних наповнюва­чів називають пігментними пастами, або густотертими фарбами.

При фарбуванні на поверхню металів наносять шар грунту, а потім шпаклівку, яку застосовують там, де треба вирівняти нерівності поверхні. На шпаклівку наносять один або кілька шарів емалі або фарб, що надають поверхні потрібного кольору, глянсу, водостійкості та інших властивостей.

Щоб знизити в’язкість лаку або фарби, до їх складу вво­дять розчинники — леткі рідини (бензин, лігроїн, уайт-спірит та ін.). Нелеткі розчинники (касторове масло, поліхлорпарафін, діетилфталат та Ін.) називаються пластифікаторами. Вони збері­гаються в плівці після її висихання і надають їй еластичності.

Для прискорення висихання рослинних масел застосовують сикативи — каталізатори. Це свинцеві, марганцеві та інші мила жирних і смоляних кислот.

Перехід плівкоутворювача з рідкого стану в твердий здійс­нюється за допомогою одного з таких процесів: 1) випаровуван­ня розчинника; 2) окислення; 3) полімеризація.

Ілюстрацією до першого процесу е висихання спиртового шелакового лаку. Спиртовий розчин шелаку після нанесення його тонким шаром висихає за рахунок випаровування спирту. На поверхні залишається тонкий шар шелаку. Цей процес харак­терний для спиртових, нітроцелюлозних, полівінілових та інших лаків.

Ілюстрацією до другого процесу може бути висихання лля­ної олії. Лляну олію попередньо піддають термічній полімериза­ції при температурі 250—350° С. Нагрівання збільшує в’язкість олії і підвищує її густину за рахунок деякої кількості кисню. Потім олія (оліфа), нанесена на поверхню у вигляді тонкої плівки, поглинає з повітря додаткову кількість кисню І внаслі­док складного процесу самоокислювальної полімерізації утворює тверду плівку. Названі реакції можна прискорити сикативом.

Третій процес — полімеризація синтетичних плівкоутворювачів на повітрі (алкідні і фенольні смоли, полістирол та ін.).

Інформаційні джерела:

1. Технологія конструкційних матеріалів./За ред. А.М. Сологуба. - К.: Вища школа, 1993 –

300 с.

2. Большаков В.І., Береза О.Ю., Харченко В.І. Прикладне матеріалознавство: Підручник. Дніпропетровськ: РВА „Дніпро VAL”.2000 – 290 с.

3. Технология конструкционних материалов. /Г.А. Прейс, М.А. Сологуб, И.А. Рожнецкий/ - К.: Вища школа 1991 – 391 с.

4. Дальский А.М. и др. Технология конструкционных материалов, М.: Машиностроение. 1990 - 351 с.