Деревообработка

Виды искусственных материалов

Искусственные материалы подразделяются, как правило, по своим механичес­ким свойствам и по поведению при нагревании на термопласты, реактопласты и эластомеры.

2.11.2.1. Термопласты

Термопласты - это искусственные материалы, которые при нагревании размягчаются, а при охлаждении снова затвердевают. Они состоят из нитевидных макромолекул, которые как во­локна войлока перемешаны между собой, а также могут быть связаны между собой (частичная кристаллизация) (рис. 2.105).

При низких тем­пературах нитеобраз­ные молекулы плотно расположены между собой и почти непод­вижны. Искусствен­ные материалы твер­дые и хрупкие. С уве­личением температу­ры молекулы двига­ются все больше, силы притяжения между ними становятся все меньше. Искусствен­ные материалы стано­вятся эластичными. При дальнейшем на­гревании силы притя­жения уменьшаются настолько, что от­дельные волокна мо­лекул проскальзыва­ют между собой, ис­кусственные материа­лы становятся плас­тичными. Так как при дальнейшем повыше­нии температуры во­локна молекул огра­ничены в свободе пе­ремещения, то искус­

ственные материалы становятся вязкими, однако не газообразными. При охлаждении изменения состояния протекают в обратном порядке. Они могут повторяться сколько угодно раз, до тех пор, пока из-за перегрева молекулярные

2.11.2.2. Термореактивные смолы (реактопласты)

Изменение прочности при нагревании

Твердый

Температура -

Рис. 2.107. Структура и параметры реактопластов

Водород -

Рис. 2.108. Реактопласты

Термореактивные смолы - это искусственные материа­лы, которые в отвержденном состоянии даже при сильном нагревании больше не размяг­чаются и не расплавляются. Они состоят из макромолекул, которые, как правило, благо­даря поликонденсации обра­зуются из различных исход­ных материалов. Макромоле­кулы термореактивных смол имеют пространственную сет­чатую структуру (рис. 2.107).

Реактопласты, как правило, для конечной обработки поставляются в виде двух компонентов.

Жидкие исходные продукты, например фе­нол и формальдегид, от­верждаются под воздей­ствием тепла, давления или химическим спосо­бом, их называют отвер - дителями для реактопла­стов. Этот процесс отвер­ждения можно прервать, но его невозможно обра­тить. Не полностью от­вержденные реактоплас­ты в большинстве случа­ев можно еще растворить или расплавить. Процесс

отверждения можно запустить снова и продолжать до полного отверждения. Это свойство используют для получения синтетических клеев и лаков.

Дальше к исходным веществам могут быть добавлены наполнители, напри­мер каменная пыль, древесные опилки или текстильные волокна. Из этой смеси с помощью компрессионного прессования производят предметы произвольной формы с различными свойствами. Так, фанеру и текстильные полотна можно про­питать смолой и спрессовать в пластины или фасонные детали. При этом они окончательно затвердевают.

Полностью отвержденные реактопласты уже нельзя обрабатывать термопла­стичным деформированием, поэтому формообразование должно производиться до и во время окончательного затвердевания.

Отвержденные реактопласты больше нельзя растворить или расплавить, они ос­таются твердыми или пластичными, разлагаются при увеличении температуры и обуг­ливаются. Их нельзя ни сваривать, ни склеивать. Однако склеивание возможно при хорошей адгезии. Особое значение имеют реактопласты в качестве пенопластов.

Таблица 2.22. Основные реактопласты

Применение (примеры)

Фенолформальдегидная смола

р = 1,4 кг/дм3

Желто-коричневая, темнеет, твердая и хрупкая, нерастворимая, неплавкая, трудно воспламеня­ющаяся, типичный запах, стойкая к атмосфер­ной коррозии, устойчива к бензину и маслам, не устойчива к сильным кислотам и щелочам

До После

затвердевания _

Обработка резанием Вспенивание

Налив Распыление Склеивание

шЗ

Жесткий плиточный Монтажная пена пенопласт

Древесностружечная Фенолформаль - плита дегидный клей

Мочевиноформальдегидная смола Меламиновая смола

р = 1,5 кг/дм3

Прозрачная, бесцветная, не темнеет, твердая и хрупкая, нерастворимая, не плавкая, без за­паха, устойчива к бензину, маслам, жирам, не устойчива к сильным кислотам и щелочам

Ненасыщенные полиэфирные смолы

р = 1,3 кг/дм3

Прозрачная, бесцветная твердая и хрупкая, нерастворимая, неплавкая, со стекловолокном усиливается прочность, устойчива к спиртам, бензину, маслам и жирам, не сетчатая термо­пластичная

До После

затвердевания

При некоторых условиях

Распыление Налив Склеивание

^аки Кровля из усиленного

стекловолокном полиэфира

Клеевой раствор Облицовка

Эпоксидные смолы

р = 1,3 кг/дм3

Золотистая, в жидком состоянии ядовита, твердая и хрупкая, неплавкая, нерастворимая, устойчива к слабым кислотам и щелочам, к бензину, маслам, жирам, при обработке выделяются ядовитые пары

Добавки к растворам и бетону

Клей для і. стекла и металла Канистры

Реактопластичные производственные материалы могут обрабатываться реза­нием посредством сверления, фрезерования, распиливания и обработкой напиль­ником. Основными реактопластами являются фенолформальдегидная смола, мо - чевиноформальдегидная смола, меламиновая смола и эпоксидные смолы, нена­сыщенная полиэфирная смола и полиуретаны (рис. 2.108 и табл. 2.22).

2.11.2.3. Эластомеры

Эластомеры состоят, как и реактопласты, из про­странственных сетчатых макромолекул. Однако их молекулярные сетки крупноячеистые и более свободные, чем у реак - топластов.

Эластомеры не тер­мопластичны и поэтому не деформируются при продолжительном нагревании, а также не поддаются сварке.

При механической деформации ячейки растягиваются далеко друг от друга, но при этом мостик между макромолекулами не разрушается.

После деформации ячейки, похожие на резину, возвращаются в свое перво­начальное положение, искусственные материалы снова принимают свои прежние формы (рис. 2.109).

Эластомеры - это искусственные материалы с эластичными свойствами. Они отличаются от дру­гих эластичных искусственных материалов тем, что их эластичность не зависит от температуры.