Неметаллические материалы

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Казанский Государственный Технологический Университет»

РЕФЕРАТ

Тема: «Неметаллические материалы»

Выполнила студентка

Гр. 4391-31 Прохорова Т.А

Проверил преподаватель

Галяутдинов Р.Т.

Казань 2010

Содержание

Введение

1. Текстильные материалы

1.1 Классификация

1.2 Ассортимент и свойства натуральных волокон и нитей

1.2.1 Ассортимент и свойства химических волокон и нитей

1.2.2 Неорганические нити и волокно

2. Пластмасса, классификация и физические свойства пластмассы

2.1 Технология изготовления пластмасс

3. Общие сведения, состав и классификация резин

3.1 Каучук

3.1.1 Природный каучук

3.1.2 Синтетический каучук

4. Древесина. Виды древесины

4.1 Физические свойства древесины

Заключение

Список используемой литературы

текстильный древесина пластмасса

Введение

Понятие неметаллические материалы включает большой ассортимент материалов таких, как пластические массы, композиционные материалы, резиновые материалы, клеи, лакокрасочные покрытия, древесина, а также силикатные стекла, керамика и др.

Неметаллические материалы являются не только заменителями металлов, но и применяются как самостоятельные, иногда даже незаменимые материалы. Отдельные материалы обладают высокой механической прочностью, легкостью, термической и химической стойкостью, высокими электроизоляционными характеристиками, оптической прозрачностью и т. п. Особо следует отметить технологичность неметаллических материалов.

Применение неметаллических материалов обеспечивает значительную экономическую эффективность.

Основой неметаллических материалов являются полимеры, главным образом синтетические. Создателем структурной теории химического строения органических соединений является великий русский химик А. М. Бутлеров. Промышленное производство первых синтетических пластмасс (фенопластов) явилось результатом глубоких исследований, проведенных Г. С. Петровым (1907--'1914 гг.). Блестящие исследования позволили С. В. Лебедеву впервые в мире осуществить промышленный синтез каучука (1932 г.). Н. Н. Семеновым разработана теория цепных реакций (1930--1940 гг.) и распространена на механизм цепной полимеризации.

Успешное развитие химии и физики полимеров связано с именами видных ученых: П. П.. Кобеко, В. А. Каргина, А. П. Александрова, С. С. Медведева, С. Н. Ушакова, В. В. Коршака и др. Важный вклад внесен К. А. Андриановым в развитие химии кремнийорганических полимеров, широко применяемых в качестве термостойких материалов.

1. Текстильные материалы

Первыми текстильными волокнами, вероятно, были почти не обработанные побеги трав. Из них в доисторические времена плели ширмы, сумки, рыболовные сети и веревки. Позднее люди научились использовать более тонкие материалы -- льняное, конопляное, джутовое волокно, шерсть животных.

Древнейшие известные науке ткани появились в Древнем Египте -- их ткали из льна более 7 тысяч лет назад.

С III тысячелетия до н. э. начали использовать другие волокна, в частности шёлк в Китае и хлопок в Индии. Вероятно, ещё раньше на Ближнем Востоке появились шерстяные ткани. Эти текстильные изделия были в древности важным предметом обмена и торговли.

Изобретение Джоном Кеем крутильной машины (1730) и самолетного челнока (1733), а затем прядильных машин Ричардом Аркрайтом и Сэмюэлем Кромптоном механизировало производство хлопковых тканей и стимулировало начало Промышленной революции в Великобритании.

С конца XIX века всё большее распространение получают искусственные (на основе природных полимеров) и синтетические (из углеводородного сырья) волокна, среди которых наиболее известны вискоза, нейлон и лайкра.

1.1 Классификация

Ткань -- текстильное изделие, измеряемое соответствующей мерой (длина, ширина, площадь), образованное на ткацком станке переплетением взаимно перпендикулярных систем нитей.

Ткани различают в зависимости от сырья, из которого они выработаны, по цвету, на ощупь, по фактуре, по отделке.

По типу сырья

· натуральные, которые называют также классическими. Они бывают:

o растительного происхождения (хлопок, лён, конопля, джут);

o животного происхождения (шерсть, натуральный шёлк);

o минерального происхождения (ость, остистая ткань, асбест);

· искусственные:

o из природных веществ органического (целлюлоза, белки) и неорганического (стекло, металлы) происхождения: вискоза, ацетат; металлические нити, люрекс;

· синтетические: из синтетических полимеров, в том числе:

o полиамидные ткани (дедерон, хемлон, силон),

o полиэстеры (диолен, слотера, тесил),

o полипропиленовые ткани,

o поливиниловые ткани (кашмилон, дралон).

В промышленности и торговле используют различные обозначения для синтетических тканей. Например, РЕРs -- полиэстеровый материал с начёсом, РАОН -- полиамидная шёлковая ткань, РОРс -- полипропиленовый кабель. В составе ткани могут быть однородные нити (100 %) или различной структуры, что указано на сопроводительной этикетке.

По цвету

· на гладкокрашеные однотонные (суровое полотно, белая ткань, цветная ткань);

· на многоцветные (меланжевые ткани, мулированные, набивные, пестротканные ткани).

На ощупь

· тонкие, приятные на ощупь,

· толстые,

· редкие,

· мягкие,

· грубые,

· тяжёлые.

· лёгкие

По фактуре обработки поверхности ткани

· сукно (прессованное, гладкое, ворсованное),

· байка (вальцованная, ворсованная),

· (вальцованные двухсторонние),

· велюровая ткань (вальцованная, с выровненным ворсом).

По назначению

· Плательные

· Блузочные

· Костюмные

· Пальтовые

· Курточные

· Подкладочные

· Обивочные (мебельные)

· Портьерные

· Технические

· Бельевые

· Другие

По особым требованиям

Кроме приведённых выше типов тканей имеются такие материалы, фактура которых отвечает особым требованиям: ткани могут быть очень прочны, не требовать особого ухода (утюжки, например), многоразового использования и т. д. Ткани отличаются имеют определенные свойства, такие как: воздухопроницаемость, гигроскопичность, сминаемость, паропроницаемость, водоупорность, капиллярность, теплозащита, пылеёмкость, электризуемость и т. д. Водоупорность ткани -- это способность ткани сопротивляться первоначальному прониканию воды. Гигроскопичность -- это способность ткани впитывать влагу. Воздухопроницаемость -- способность пропускать воздух. Паропроницаемость -- способность ткани пропускать водяные пары. Электризуемость -- это способность материала накапливать на своей поверхности статическое электричество. Антистатические препараты устраняют статическое электричество, которое накапливается в тканях при их изготовлении. Мерсеризация тканей (процесс кратковременной обработки ткани концентрированным раствором едкого натрия с последующей промывкой её горячей и холодной водой) предотвращает выцветание тканей, сохраняет первоначальный тон, гигроскопичность и прочность, придает материалу шелковистый блеск. К отделке внешнего вида тканей, придания им свойств, отвечающих их назначению, относится процесс печатания -- получение узорчатых расцветок на белой или окрашенной ткани (прямая печать -- печать по отбеленной или светлоокрашенной ткани; вытравленная печать -- печать по окрашенной ткани, резервная печать -- печать по неокрашенной ткани).

По структуре ткани, способу переплетения нитей

· с простым (гладким или главным) переплетением -- полотняные, саржевые, сатиновые (атласные),

· со специальным переплетением -- креповые, мелкозернистые ткани (канва),

· с составным (комбинированным) переплетением (ткани в клетку, квадратами, полосами),

· типа жаккардовых -- с крупноузорчатым переплетением (простым и сложным),

· с двухслойным переплетением -- образуются два самостоятельных полотна ткани, расположенные одно над другим и связанные между собой одной из систем нитью, образующих эти полотна, или специальной нитью основы или утка (износостойкие и теплозащитные тонкосуконные ткани типа драпа и некоторые шёлковые ткани),

· с ворсовыми переплетениями -- с уточноворсовым переплетением (полубархат, вельвет), с основоворсовым переплетением (бархат, плюш),

· с обработанным краем -- кромкой.

По стороне

При определении фактуры ткани необходимо различить правую сторону и изнанку. Правая сторона внешне выглядит значительно наряднее, приятнее на ощупь; цвета на правой стороне ярче и сочнее, рисунок проступает отчётливо. Существуют ткани с одинаковыми сторонами (с двухлицевым переплетением нитей -- облегченные драпы, полотно, панама), у которых трудно отличить правую сторону от изнанки. На шерстяных двухсторонних тканях на правой стороне ворс гораздо короче.

По пряже

По системе прядения пряжа может быть гребенной, кардной, аппаратной.

Гребенная пряжа изготовляется из длинноволокнистого хлопка, из длинной шерсти различных видов. Гребенная пряжа отличается гладкостью, ровностью и прочностью. По гребенной системе прядения вырабатывают гладкую, ровную, прочную, эластичную, блестящую пряжу. Ткани из этой пряжи на ощупь очень приятные, мягкие, эластичные, не мнутся, особенно из тонкогребенной шерстяной пряжи (габардин, коверкот и др.). Из более грубых шерстяных тканей данной пряжи (грубогребенной) известен шевиот. Такой тип ткани эластичный, на ощупь жестковатый; поверхность готовой ткани отличается характерным блеском. По гребенной системе прядения вырабатывают и мохеровые ткани, которые значительно мягче и более гладкие, чем шевиот.

Кардную пряжу получают из сырья (хлопок, шерсть и др.) средней длины, которое обрабатывается различными способами, исключая гребнечесание. Ткань из данной пряжи прочная, эластичная, но не одинаковой ровности, отличается небольшой пушистостью. По аппаратной системе прядения получают пряжу мягкую, пушистую, пониженной прочности, не отличающуюся равномерностью. Из аппаратной пряжи изготовляют тонкосуконные и грубосуконные ткани зимнего назначения (фланель, бумазея, бобрик, сукно шинельное и др.). Ткани из этой пряжи прессуют, вальцуют.

Натуральные ткани

Натуральные хлопчатобумажные ткани -- это ткани мягкие, теплые, хорошо впитывающие пот; они применяются как ткани бельевые, сорочечные, блузочные, плательные. Ткани данного типа эластичные, отличаются ровностью и одинаковой толщиной. Отрицательная характерная особенность тканей из хлопка -- они обладают значительной сминаемостью и усадкой при стирке.

Натуральные льняные ткани блестящие, гладкие, не раздражают кожу, поскольку к действию разбавленных кислот более устойчивы, чем хлопок. Изделия изо льна обладают лучшими по сравнению с хлопком гигиеническими свойствами, ибо гигроскопичность льна выше, нагревание льняное полотно переносит более легко, оно более теплопроводно. Поэтому из льняных тканей рекомендуют шить летнюю одежду. Лён обладает высокой светостойкостью, от солнечных лучей ткань не теряет цвет. Льняное полотно используют на скатерти и полотенца. Недостаток льна -- малая растяжимость и низкая упругость волокна, ткани сильно сминаются, одежда из льняных тканей деформируется.

Натуральные шерстяные ткани -- нежные на ощупь, мягкие, тонкие, одинаковой толщины, эластичные, лёгкие, воздухопроницаемы. Они умеренно сминаются. Шерстяные ткани, полученные из пряжи, выработанной по гребенной системе прядения, наиболее высококачественные, обладают несминаемостью. По аппаратной системе прядения шерсти перерабатывают короткую шерсть (тонкую и грубую), получая толстую, рыхлую, малопрочную пряжу, из которой вырабатывают тонкосуконные и грубосуконные ткани; из них шьют платья, костюмы, пальто.

Шёлковые ткани

Натуральные шёлковые ткани; их вырабатывают из тончайших нитей, получаемых из коконов, завиваемых гусеницами шелкопряда (шелковичными червями). Шёлковое волокно (нить) равномерное по толщине, эластичное, блестящее и прочное. Ткани из таких волокон лёгкие, блестящие, воздухопроницаемы, быстро впитывают влагу и быстро сохнут, гигроскопичны. Из шёлковых тканей шьют нарядную одежду -- платья, блузы. Недостаток тканей из натурального шёлка -- невысокая прочность окраски к свету; этой ткани противопоказаны солнечные лучи, которые снижают её прочность, ультрафиолетовые лучи действуют на неё губительно.

Искусственные шёлковые ткани. Такие ткани (вискоза, ацетатный шёлк) изготовляют из целлюлозы, получаемой из еловой щепы. Искусственную шёлковую ткань рекомендуют для подкладки на костюмы, пальто и другие верхние вещи. При формировании искусственного (вискозного) волокна элементарные твёрдые тонкие нити, выходящие из осадительной ванны, соединяются на центрифугальных прядильных машинах в одну комплексную нить. Эта нить проходит систему прядильных дисков, при помощи которых она получает необходимую вытяжку. Вискозное волокно получают в виде филаментных нитей (шёлка) разной толщины, из которых изготовляют плательные, бельевые и подкладочные ткани. Вискозное волокно обладает хорошей гладкостью и гигроскопичностью, светостойкостью, блеском, в тканях -- скольжением, даёт раздвижку и осыпаемость нитей.

Синтетические шёлковые ткани. Их вырабатывают из синтетических волокон, полученных из высокомолекулярных соединений, образованных синтезом из простых низкомолекулярных веществ, которые получены из каменного угля, нефти и природного газа. Полиэстерные (РЕ8Ь) и полиамидные (РАОЬ) шёлка можно обработать таким образом, что они будут водоупорными, им не страшны масляные пятна. В последнее время синтетическим волокнам придаются новые качества -- путём механической или химической обработки, например сжатым воздухом, скручиванием. Из таких волокон изготовляют синтетические ткани -- чулочную, ткань для верхней одежды. Ткань подобного типа используют для отделки, в изделиях из натуральных тканей.

Смешанные ткани

В целях увеличения срока износа тканей и поднятия износостойкости, что позволит расширить диапазон использования синтетических тканей, учитывая их положительные качества (несминаемость, долговечность, воздухопроницаемость), выпускают смешанные ткани. Состав их может быть таков: 70 % шерсти и 30 % синтетического волокна; 40 % шерсти и 60 % синтетического волокна; 45 % шерсти и 55 % полиэстерного шёлкового волокна (РЕ8з); 20 % шерсти и 80 % полиакрилонитрилового волокна (РАИ) и др. Смешанные ткани эластичны, несминаемы, их не требуется утюжить, они не вызывают аллергию у людей с чувствительной кожей. Смешанные ткани стойкие на износ, у них много преимуществ по сравнению с обычными классическими тканями. Поэтому в последние годы заметно возрос спрос на смешанные ткани.

Названия тканей по фактуре

Эстергаз -- это рисунок ткани в крупные двухцветные или многоцветные квадраты, расположенные в шахматном порядке, с поперечными и продольными полосами. Такой рисунок получают путём использования цветной нити в основе и в утке.

Филь-а-филь (Ш-а-Ш -- гуськом, шеренгой, ступенчато) -- это рисунок ткани с косыми, чётко выступающими ступенчатыми диагоналями или полосами. Подобный рисунок образуется путём комбинации в саржевом переплетении двух контрастных по цвету нитей в основе и в утке. Соотношение основных и уточных перекрытий в раппорте 1:1.

Ткань в крапинку, точками -- рисунок с характерными светлыми точками на темном фоне. Такой рисунок образуется при сложном саржевом переплетении (8 нитей) с использованием нитей контрастного цвета. Соотношение основных и уточных перекрытий в раппорте 2 : 2.

Ткань в клетку -- рисунок квадратами, прямоугольниками, ромбиками, расположенными в шахматном порядке, образуется путём использования нитей не менее двух цветов в основе и в утке.

«Гусиные лапки» -- такой рисунок на ткани образуется путём переплетения нитей различного цвета, иногда и с помощью набивки.

Ткань «омбре» (растушеванная, с наложенными тенями) -- одноцветная или многоцветная, в долевую полоску, которая образуется путём переплетения нитей способом сложной саржи (основное, уточное или равностороннее переплетение).

«Пепита» -- ткань в мелкую клетку (квадраты, ромбы, прямоугольники), расположенную в шахматном порядке; обычно двухцветная или пестротканая, причём одна нить всегда белого цвета.

«Райе» -- ткань с хорошо заметными долевыми полосами одинаковой или различной ширины. Такая ткань изготовляется путём использования нитей контрастных цветов и соответствующим переплетением. Рисунок создается основным переплетением.

«Ёлочка» -- рельефный рисунок на ткани в виде косых ломаных линий различной ширины. Образуется в результате переплетения нитей по типу ломаной саржи при изменении диагоналей саржи под прямым углом. Благодаря различному отражению света диагоналями, идущими в разных направлениях, на поверхности ткани видны продольные полоски из чередующихся основных и уточных перекрытий.

«Шине» -- ткань с характерным контуром рисунка (в клетку, Филь-А-Филь и др.), который получают путём печатания -- нанесения на ткань различных печатных красок по заданному рисунку.

Травер -- это рисунок на ткани с поперечными полосами одинаковой или различной ширины. Такой рисунок создается путём использования нитей контрастных цветов или соответствующим способом переплетения нитей. Рисунок образует уточное переплетение.

1.2 Ассортимент и свойства натуральных волокон и нитей

Природные высокомолекулярные соединения образуются в процессе развития и роста волокон. Основным веществом всех растительных волокон является целлюлоза, животных волокон -- белок: у шерсти -- кератин, у шелка -- фиброин.

Хлопок получают из коробочек хлопчатника. Он представляет собой тонкие, короткие, мягкие пушистые волокна, покрывающие семена однолетних растений хлопчатника. Он является основным видом сырья текстильной промышленности. Хлопковое волокно представляет собой тонкостенную трубочку с каналом внутри. Для хлопка характерны относительно высокая прочность, теплостойкость (130-140 °С), средняя гигроскопичность (18-20%) и малая доля упругой деформации, вследствие чего изделия из хлопка сильно сминаются. Хлопок отличается высокой устойчивостью к действию щелочей и незначительной -- к истиранию. Последние открытия в генной инженерии позволили вырастить цветной хлопок.

Лен -- лубяные волокна, длина которых составляет 20-30 мм и более. Состоят из удлиненных цилиндрических клеток с довольно гладкими поверхностями. Элементарные волокна соединены между собой пектиновыми веществами в пучки по 10-50 шт. Гигроскопичность составляет от 12 до 30%. Льняное волокно плохо окрашивается из-за значительного содержания жировосковых веществ. По устойчивости к свету, высоким температурам и микробным разрушениям, а также по теплопроводности превосходит хлопок. Льняное волокно используют для изготовления технических (брезент, парусина, приводные ремни и др. ), бытовых (бельевое полотно, костюмные и платьевые ткани) и тарных тканей.

Шерсть представляет собой волосяной покров овец, коз, верблюдов и других животных. Волокно шерсти состоит из чешуйчатого (внешнего), коркового и сердцевинного слоев. На долю белка кератина в химическом составе волокна приходится 90%. Основную массу шерсти для предприятий текстильной промышленности поставляет овцеводство. Овечья шерсть бывает четырех типов: пух, переходной волос, ость и мертвый волос. Пух -- это очень тонкое, извитое, мягкое и прочное волокно, без сердцевинного слоя. Используется гагачий, гусиный, утиный, козий и кроличий пух. Переходный волос -- это более толстое и грубое волокно, чем пух. Ость -- это волокно более жесткое, чем переходный волос. Мертвый волос -- очень толстое в поперечнике и грубое неизвитое волокно, покрытое крупными пластинчатыми чешуйками. Волокно могер (ангора) получают от ангорских коз. От кашмирских коз получают волокно кашемир, отличающееся мягкостью, нежностью на ощупь и преимущественно белым цветом. Особенностью шерсти является ее способность к свойлачиванию и высокая теплозащитность. Благодаря этим свойствам из шерсти вырабатывают ткани и трикотажные изделия зимнего ассортимента, а также сукна, драпы, фетр, войлочные и валяные изделия.

Шелк -- это тонкие длинные нити, вырабатываемые шелкопрядом с помощью шелкоотделительных желез, и наматываемые им на кокон. Длина такой нити может составлять 500-1500 м. Самым высококачественным сортом шелка считается крученый шелк из длинных нитей, добываемых из середины кокона. Натуральный шелк широко используется при выработке швейных ниток, плательных тканей и штучных изделий (головных платков, косынок и шарфов). Особенно чувствителен шелк к действию ультрафиолетовых лучей, поэтому срок службы изделий из натурального шелка при солнечном освещении резко уменьшается.

1.2.1 Ассортимент и свойства химических волокон и нитей

Искусственные волокна

Вискозное волокно -- самое натуральное из всех химических волокон, получаемое из природной целлюлозы. В зависимости от назначения вискозные волокна производят в виде нитей, а также штапельного (короткого) волокна с блестящей или матовой поверхностью. Волокно обладает хорошей гигроскопичностью (35-40%), светостойкостью и мягкостью. Недостатками вискозных волокон являются: большая потеря прочности в мокром состоянии, легкая сминаемость, недостаточная устойчивость к трению и значительная усадка при увлажнении. Эти недостатки устранены в модифицированных вискозных волокнах (полинозное, сиблон, мтилон), которым свойственны значительно более высокая прочность в сухом и мокром состоянии, большая износоустойчивость, меньшая усадка и повышенная несминаемость. Сиблон, по сравнению с обычным вискозным волокном, имеет меньшую степень усадки, повышенные показатели несминаемости, прочности в мокром состоянии и устойчивости к щелочам. Мтилан обладает антимикробными свойствами и используется в медицине в качестве нитей для временного скрепления хирургических швов. Вискозные волокна применяются при производстве одежных тканей, бельевого и верхнего трикотажа как в чистом виде, так и в смеси с другими волокнами и нитями.

Ацетатные и триацетатные волокна получают из хлопковой целлюлозы. Ткани из ацетатных волокон внешне очень похожи на натуральный шелк, обладают высокой упругостью, мягкостью, хорошей драпируемостью, малой сминаемостью, способностью пропускать ультрафиолетовые лучи. Гигроскопичность меньше, чем у вискозы, поэтому электризуются. Ткани из триацетатного волокна имеют малую сминаемость и усадку, но теряют прочность в мокром состоянии. Благодаря высокой упругости ткани хорошо сохраняют форму и отделки (гофре и плиссе). Высокая термоустойчивость позволяет гладить ткани из ацетатных и триацетатных волокон при 150-160°С.

Синтетические волокна

Синтетические волокна вырабатывают из полимерных материалов. Общими достоинствам синтетических волокон являются высокая прочность, устойчивость к истиранию и микроорганизмам, несминаемость. Основной недостаток -- низкая гигроскопичность и электризуемость.

Полиамидные волокна -- капрон, анид, энант, нейлон -- отличаются высокой прочностью при растяжении, стойкостью к истиранию и многократному изгибу, обладают высокой химической стойкостью, морозоустойчивостью, устойчивостью к действию микроорганизмов. Основными их недостатками являются низкая гигроскопичность, термостойкость и светостойкость, высокая электризуемость. В результате быстрого «старения» они желтеют, становятся ломкими и жесткими. Полиамидные волокна и нити широко используются при выработке бытовых и технических изделий.

Полиэфирные волокна -- лавсан -- разрушаются при действии кислот и щелочей, гигроскопичность составляет 0,4%, поэтому для выработки тканей бытового назначения в чистом виде не применяется. Характеризуется высокой термостойкостью, малой усадкой, низкой теплопроводностью и большой упругостью. Недостатками волокна являются его повышенная жесткость, способность к образованию пиллинга на поверхности изделий, низкая гигроскопичность и сильная электризуемость. Лавсан широко применяется при выработке тканей, трикотажных и нетканых полотен бытового назначения в смеси с шерстью, хлопком, льном и вискозным волокном, что придает изделиям повышенную стойкость к истиранию, упругость и формоустойчивость. Кроме того, волокно используется в медицине для изготовления хирургических нитей и кровеносных сосудов.

Полиакрилонитрильные волокна -- нитрон, дралон, долан, орлон -- по внешнему виду напоминают шерсть. Изделия из него даже после стирки обладают высокой формоустойчивостью и несминаемостью. Устойчивы к воздействиям моли и микроорганизмов, обладают высокой стойкостью к ядерным излучениям. По стойкости к истиранию нитрон уступает полиамидным и полиэфирным волокнам. Применяется в производстве верхнего трикотажа, тканей, а также искусственного меха, ковровых изделий, одеял и тканей.

Поливинилспиртовые волокна -- винол, ралон -- обладают высокой прочностью и устойчивостью к истиранию и изгибу, действию света, микроорганизмов, пота, различных реагентов (кислот, щелочей, окислителей, нефтепродуктов). Винол отличается от всех синтетических волокон повышенной гигроскопичностью, что дает возможность использовать его при выработке тканей для белья и верхней одежды. Штапельные (короткие) поливинилспиртовые волокна применяют в чистом виде или в смеси с хлопком, шерстью, льном или химическими волокнами для получения тканей, трикотажа, фетра, войлока, парусины, брезентов, фильтровальных материалов.

Полиуретановые волокна -- спандекс, лайкра -- обладают высокой эластичностью: могут многократно растягиваться и увеличиваться по длине в 5-8 раз. Имеют высокую упругость, прочность, несминаемость, устойчивость к истиранию (в 20 раз больше, чем у резиновой нити), к светопогоде и химическим реагентам, но низкую гигроскопичность и термостойкость: при температуре более 150°С желтеют и становятся жесткими. С использованием этих волокон вырабатывают эластичные ткани и трикотажные полотна для верхней одежды, и предметов женского туалета, спортивной одежды, а также чулочно-носочные изделия.

Поливинилхлоридные волокна -- хлорин -- отличаются устойчивостью к износу и действию химических реагентов, но в то же время мало поглощают влагу, недостаточно устойчивы к свету и высоким температурам: при 90-100°С волокна «садятся» и размягчаются. Используют в производстве фильтровальных тканей, рыболовных сетей, трикотажного лечебного белья.

Полиолефиновые волокна получают из полиэтилена и полипропилена. Они дешевле и легче других синтетических волокон, обладают высокими показателями прочности, устойчивости к химическим реагентам, микроорганизмам, износу и многократным изгибам. Недостатки: низкая гигроскопичность (0,02%), значительная электризуемость, неустойчивость к высоким температурам (при 50-60°С -- значительная усадка). В основном используют для изготовления технических материалов, ковровых изделий, плащевых тканей и т. д.

1.2.2 Неорганические нити и волокна

Стеклянные волокна получают из силикатного стекла методом плавления и вытягивания. Они обладают негорючестью, стойкостью к коррозии, щелочам и кислотам, высокой прочностью. Используются для производства фильтров, огнестойкой внутренней обшивки самолетов и судов, театральных занавесов.

2. Пластмассы, их классификация и физические свойства

Пластмассы представляют собой материалы, сложную композицию высокомолекулярных соединений, которые могут находится в аморфном и кристаллической состоянии. Иным словами, на языке науки, эти материалы представляют собой группу органических материалов, основу которых составляют синтетические или природные смолообразные высокомолекулярные вещества (полимеры), способные при нагревании и давлении формоваться, устойчиво сохраняя приданную им форму.

Средняя плотность пластмасс от 15 до 2200 кг/м3. Они обладают значительной прочностью (предел прочности при сжатии 120...160 МПа, при изгибе 40...60 МПа), хорошими теплоизоляционнымии электроизоляционными качествами, коррозийной стойкостью и долговечностью. Отдельные пластмассы характеризуются прозрачностью и высокой клеящей способностью, а также способностью образовывать тонкие пленки и защитные покрытия. Пластмассы имеют исключительно важное значение как строительные материалы, частоприменяемые в комбинации с вяжущими веществами, металлами каменными материалами.

В зависимости от степени влияния теплоты эти вещества могут быть классифицированы на следующие группы: термопласты - полиэтиленовые, капроновые, полистирольные, фторопластмассы - и реактопласты - различные текстолиты, пресс материалы, стеклопластики. При нагревании исходных компонентов переходит в вязко-текучее состояние, но с завершением хим. реакции становится твердым и больше не могут размягчатся ( в отличие от термопластов).

По своим физическим свойствам эти материалы могут быть также подразделены на: жесткие - имеющие незначительное удлинение, называются пластиками, мягкие - обладающие большим относительным удлинением, низкой упругостью наз. эластики.

Кроме того, в зависимости от числа компонентов теория и практика химической промышленности выделяет: простые, композиционные (3-4 и 10 компонентов)

2.1 Технология изготовления пластмасс

Пластмассы изготовляют из связующего вещества-полимера, наполнителя, пластификатора и ускорителя отверждения. При изготовлении цветных пластмасс в их состав вводят минеральные красители. При изготовлении пластмасс в качестве связующих веществ используют синтетические смолы, синтетические каучуки и производные целлюлозы, относящиеся к высокомолекулярным соединениям полимерам.

Способы переработки пластмасс подразделяют на группы:

в вязком текущем состоянии: прессованием, давлением, выдавливанием.

в высокоэластичном состоянии: штамповка, пневмо - и вакуум-формовка.

Получение деталей из жидких полимеров: литье.

Переработка в твердом состоянии состоит из следующих этапов: резка, механическая обработка. Получение неразъемных соединений: сварка, пайка, склеивание.

К прочим способам можно отнести: напыление, спекание и др.

Прессование - производство выполняется в металлических пресс-формах с одной или несколькими формовыми полостями - матрицами. В них пластмасса подается в исходном состоянии в виде порошков, таблеток. Под воздействием тепла и давления пресс-материал заполняет формирующие полости, приобретая требуемую форму и размер, здесь же протекает процесс полимеризации.

Пресс-форма Арматура. Недостатком является достаточно быстрый износ пресс-форм, т. к. прессование начинается при недостаточно пластичном материале.

Литьевое прессование начальные этапы проводятся в отдельном устройстве - предварительная камера. повышается стойкость пресс-формы, точность и качество деталей, т. к. заполнение идет только в жидком состоянии. Но усложняется конструкция.

Литьевое под давлением (наиболее эффективный метод). Применяется для термопластичных материалов. Повышенная производительность до нескольких сот деталей в минуту. Возможна полная автоматизация циклов, на машинах получают детали очень сложной формы. Процесс литья заключается в том, что расплавленный материал подается в рабочую полость стальной пресс-формы под давлением 300-500 МПа. Весь процесс осуществляется на одной машине, которая работает в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Это наиболее известная форма литья. металл подогрев

Одна часть формы подвижная. Металл подается в специальный мундштук из цилиндра. Чтобы металл не остывал камера сжатия подогревается постоянно.

Экструзия - пластмассу заставляют течь через фасонное отверстие - фильеру.

Формование - тонкий лист пластмассы укладывается на металлические пресс-формы. Воздух откачивается. Формирование происходит под действием атмосферного давления; применяют для получения крупногабаритных и корпусных деталей.

Наполнителями при изготовлении пластмасс служат различные минеральные (кварцевая мука, мел, барит, тальк) и органические (древесная мука) порошки, асбестовые, древесные и стеклянные волокна, бумага, хлопчатобумажная и стеклянная ткани, асбестовый картон, древесный шпон и др. Наполнители снижают стоимость изделий, а также улучшают отдельные их свойства, например повышают прочность, твердость, теплостойкость, кислотостойкость, снижают хрупкость, увеличивают долговечность. Пластификаторы (цинковая кислота, стеарат алюминия и др.) придают пластмассе большую пластичность. Они должны быть химически инертными, малолетучими и нетоксичными. Катализаторы применяют для ускорения отверждения пластмасс. Например, для ускорения отверждения фенолоформальдегидного полимера ускорителем служит известь или уротропин.

Например, ученым из Калифорнийского университета удалось создать в лабораторных условиях вещество, которое, как считалось ранее, существует только в межзвездном пространстве и крайне нестабильно, сообщает CNews.ru со ссылкой на ScienceDaily. Новое вещество принадлежит к известному классу веществ -- карбенам, большинство из которых нестабильны. Тем не менее, карбены в настоящее время широко используются для изготовления катализаторов, которые применяются в фармацевтике, нефтехимии и при изготовлении пластмасс. Циклопропенилидин, который в естественном виде содержится в космическом пространстве, содержит три атома углерода, расположенные треугольником, и два атома водорода. Ученые синтезировали более стабильную форму, заменив водород двумя атомами азота. Предполагается, что новое вещество будет использоваться для создания еще более мощных катализаторов. Новые модифицированные методы производства полимеров, предложенных по результатам лабораторных экспериментов, могут улучшить процесс получения полимерной цепи из отдельных молекул мономера при одновременном уменьшении технологических потерь.

В настоящее время полимеры получают посредством проведения процесса свободно-радикальной полимеризации. Изменением условий процесса можно получать полимеры с разными свойствами. Например, изменение технологических параметров и добавлением разных сомономеров можно получать либо полиэтилен для изготовления плёнок и изоляции проводов, либо для изготовления твёрдой тары и труб.

В качетсве нового подхода к получению полимеров группа учёных из Университета Карнеги Меллона исследовала процесс радикальной полимеризации с переносом атома. Этот метод позволяет легко регулировать процесс роста полимерной цепи, однако, он имеет высокую цену из-за использования медного катализатора, который может безвозвратно теряться. В ходе исследования было открыто, что добавление в реактор витамина C или другого агента, абсорбирующего электроны, можно уменьшить количества медного катализатора в 1000 раз. Это приведёт к уменьшениям затрат на очистку продуктов реакции от меди, ухудшающей свойства полимеров.

В тоже время в Университете Пенсельвании учёные использовали радикальную полимеризацию с переносом одиночного электрона. Этот метод имеет относительно небольшие энергозатраты на синтез. Помимо этого в нём в качестве катализатора применяется металлическая медь, что позволяет использовать в качестве растворителя чистую воду.

Отдельные виды полимерных материалов под действием теплоты, света и кислорода воздуха с течением времени изменяют свойства: теряют гибкость, эластичность, т. е. стареют. Процесс старения ускоряется при воздействии интенсивных и многократно повторяющихся нагрузок. Для предотвращения старения применяют специальные стабилизаторы (антистарители), представляющие собой различные металлорганические соединения свинца, бария, кадмия и др. Например, в качестве светостабилизатора применяют тинувин. При сегодняшней жесткой конкурентной борьбе на рынке переработки пластмасс одними из ключевых факторов успеха являются технологии и оборудование, применяемые переработчиками.

3. Общие сведения, состав и классификация резин

Резиной называется продукт специальной обработки (вулканизации) смеси каучука и серы с различными добавками.

Резина как технический материал отличается от других материалов высокими эластическими свойствами, которые присущи каучуку -- главному исходному компоненту резины. Она способна к очень большим деформациям (относительное удлинение достигает 1000%), которые почти полностью обратимы. При комнатной температуре резина находится в высокоэластическом состоянии и ее эластические свойства сохраняются в широком диапазоне температур.

Модуль упругости лежит в пределах 0,1 -- 1 кгс/мм2, т. е. он в тысячи и десятки тысяч раз меньше, чем для других материалов. Особенностью резины является ее малая сжимаемость (для инженерных расчетов резину считают несжимаемой); коэффициент Пуассона равен 0,4 -- 0,5, тогда как для металла эта величина составляет 0,25 -- 0,30. Другой особенностью резины как технического материала является релаксационный характер деформации. При комнатной температуре время релаксации может составлять-10 ~ 4 с й более. При работе резины в условиях многократных механических напряжений часть энергии, воспринимаемой изделием, теряется на внутреннее трение (в самом каучуке и между молекулами каучука и частицами добавок); это трение преобразуется в теплоту и является причиной гистерезисных потерь. При эксплуатации толстостенных деталей (например, шин) вследствие низкой теплопроводности материала нарастание температуры в массе резины снижает ее работоспособность.

Кроме отмеченных особенностей для резиновых материалов характерны высокая стойкость к истиранию, газо- и водонепроницаемость, химическая стойкость, электроизолирующие свойства и небольшая плотность.

В результате совокупности технических свойств резиновых материалов их применяют для амортизации и демпфирования, уплотнения и герметизации в условиях воздушных и жидкостных сред, химической защиты деталей машин, в производстве тары для хранения масел и горючего, различных трубопроводов (шлангов), для покрышек и камер колес самолетов, автотранспорта и т. д. Номенклатура резиновых изделий насчитывает более 40000 наименований.

Состав и классификация резин.

Основой всякой резины служит каучук натуральный (НК) или синтетический (СК), который и определяет основные свойства резинового материала. Для улучшения физико-механических свойств каучуков вводятся различные добавки (ингредиенты). Таким образом, резина состоит из каучука и ингредиентов, рассмотренных ниже.

1. Вулканизующие вещества (агенты) участвуют в образовании пространственно-сеточной структуры вулканизата. Обычно в качестве таких веществ применяют серу и селем, для некоторых каучуков перекиси. Для резины электротехнического назначения вместо элементарной серы (которая взаимодействует с медью) применяют органические сернистые соединения -- тиурам (тиурамовые резины).

Ускорители процесса вулканизации: полисульфиды, окислы свинца, магния и др. влияют как на режим вулканизации, так и на физико-механические свойства вулканизатов.. Ускорители проявляют свою наибольшую активность в присутствии окислов некоторых металлов (цинка и др.), называемых поэтому в составе резиновой смеси активаторами.

Противостарители (антиоксиданты) замедляют процесс старения резины, который ведет к ухудшению ее эксплуатационных свойств. Существуют противостарители химического и физического действия. Действие первых заключается в том, что они задерживают окисление каучука в результате окисления их самих или за счет разрушения образующихся перекисей каучука (применяются альдольнеозон Д и др.). Физические противостарители (парафин, воск) образуют поверхностные защитные пленки, они применяются реже.

Мягчители (пластификаторы) облегчают переработку резиновой смеси, увеличивают эластические свойства каучука, повышают морозостойкость резины. В качестве мягчителей вводят парафин, вазелин, стеариновую кислоту, битумы, дибутилфталат, растительные масла. Количество мягчителей 8 -- 30% от массы каучука.

Наполнители по воздействию на каучук подразделяют на активные (усиливающие) и неактивные (инертные). Усиливающие наполнители (углеродистая сажа и белая сажа -- кремнекислота, окись цинка и др.) повышают механические свойства резин: прочность, сопротивление истиранию, твердость. Неактивные наполнители (мел, тальк, барит) вводятся для удешевления стоимости резины.

Часто в состав резиновой смеси вводят регенерат -- продукт переработки старых резиновых изделий и отходов резинового производства. Кроме снижения стоимости регенерат повышает качество резины, снижая ее склонность к старению.

3.1 Каучуки

Каучумки -- натуральные или синтетические эластомеры, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём вулканизации получают резины и эбониты.

3.1.1 Природный каучук

Высокомолекулярный углеводород (C₅H₈)_n, цисполимер изопрена; содержится в млечном соке (латексе) гевеи, кок-сагыза (разновидности одуванчика) и других растений. Растворим в углеводородах и их производных (бензине, бензоле, хлороформе, сероуглероде и т. д.). В воде, спирте, ацетоне натуральный каучук практически не набухает и не растворяется. Уже при комнатной температуре натуральный каучук присоединяет кислород, происходит окислительная деструкция (старение каучука), при этом уменьшается его прочность и эластичность. При температуре выше 200 °C натуральный каучук разлагается с образованием низкомолекулярных углеводородов. При взаимодействии натурального каучука с серой, хлористой серой, органическими пероксидами (вулканизация) происходит соединение через атомы серы длинных макромолекулярных связей с образованием сетчатых структур. Это придает каучуку высокую эластичность в широком интервале температур. Натуральный каучук перерабатывают в резину. В сыром виде применяют не более 1 % добываемого натурального каучука (резиновый клей). Более 60 % натурального каучука используют для изготовления автомобильных шин. В промышленных масштабах натуральный каучук производится в Индонезии, Малайзии, Вьетнаме.

3.1.2 Синтетические каучуки

Первым синтетическим каучуком, имевшим промышленное значение, был полибутадиеновый (дивиниловый) каучук, производившийся синтезом по методу С. В. Лебедева (анионная полимеризация жидкого бутадиена в присутствии натрия), однако из-за невысоких механических качеств нашёл ограниченное применение.

В Германии бутадиен-натриевый каучук нашёл довольно широкое применение под названием «Буна».

Изопреновые каучуки -- синтетические каучуки, получаемые полимеризацией изопрена в присутствии катализаторов -- металлического лития, перекисных соединений. В отличие от других синтетических каучуков изопреновые каучуки, подобно натуральному каучуку, обладают высокой клейкостью и незначительно уступают ему в эластичности.

В настоящее время большая часть производимых каучуков является бутадиен-стирольными или бутадиен-стирол-акрилонитрильными сополимерами.

Каучуки с гетероатомами в качестве заместителей или имеющими их в своём составе часто характеризуются высокой стойкостью к действию растворителей, топлив и масел, устойчивостью к действию солнечного света, но обладают худшими механическими свойствами. Наиболее массовым в производстве и применении каучуками с гетерозаместителями являются хлоропреновые каучуки (неопрен) -- полимеры 2-хлорбутадиена.

В ограниченном масштабе производятся и используются тиоколы -- полисульфидные каучуки, получаемые поликонденсацией дигалогеналканов (1,2-дихлорэтана, 1,2-дихлорпропана) и полисульфидов щелочных металлов.

Первой страной, наладившей масштабное производство синтетического каучука, стал СССР. В 1931 году был построен опытный завод в Ленинграде.^[1][2]. 7 июля 1932 года был запущен первый промышленный завод по производству синтетического каучука -- ярославский СК-1; в этот день была получена первая в мире промышленная партия синтетического (натрий-бутадиенового) каучука. В 1932 году в СССР строились три крупных завода по производству синтетического каучука: СК-1 в Ярославле, СК-2 в Воронеже (запущен осенью 1932 года) и СК-3 в Ефремове (запущен в 1933 году). В 1932 году начал производить синтетический каучук завод «Красный Треугольник».

Основные типы синтетических каучуков:

· Изопреновый

· Бутадиеновый каучук

· Бутадиен-метилстирольный каучук

· Бутилкаучук (изобутилен-изопреновый сополимер)

· Этилен-пропиленовый (этилен-пропиленовый сополимер)

· Бутадиен-нитрильный (бутадиен-акрилонитрильный сополимер)

· Хлоропреновый (поли-2-хлорбутадиен)

· Силоксановый каучук

· Фторкаучуки

· Тиоколы

4. Виды древесины

Среди деревьев можно найти для художественных отделочных работ древесину всех без исключения теплых цветов с безграничным количеством оттенков. В подмосковных лесах преобладают деревья с белой, светлой древесиной, за исключением невзрачной на первый взгляд серой ольхи, древесина которой на срезе буровато-желтая. Светлая окраска характерна для березы, ели, осины, липы, клена, пихты, граба, черемухи, боярышника, карельской березы, ясеня. Бурую древесину с желтыми, коричневато-красными оттенками имеют тополь, кедр, вяз, бук, лиственница, рябина, акация. Коричневая древесина с желтыми и красными оттенками свойственна дубу, сосне, яблоне, черешне, ореху, бархатному дереву, кипарису, туе, можжевельнику. Красная древесина у тиса. Розовая - у сливы, фиолетовая - у сирени, черная - у мореного дуба (эта последняя, хотя и естественно, но приобретенная окраска).

Контрастные переходы в цвете имеют наибольшее значение для таких видов отделочных работ, как мозаика, инкрустация и интарсия.

Путем окрашивания можно имитировать древесину малоценных пород под более редкие и ценные. Имитации под орех хорошо поддаются береза и бук, под красное дерево - ольха, вяз, под черное - яблоня, слива, осина, граб. В определенной среде может меняться и естественная окраска. Древесина свежесрубленной ольхи краснеет под действием кислорода воздуха, сосна в помещении со временем становится бурой, а на открытом воздухе серебристо-серой. Пожалуй, только ель надолго сохраняет свой белый цвет. .

В общем, цвет - это основное декоративное свойство древесины. Если естественный цвет можно усилить в процессе отделки, даже изменить искусственной подкраской волокон, то текстура дерева всегда остается природной. Только определенным образом раскраивая древесину, можно получить разнообразную по рисунку поверхность. Но опять-таки текстура выявляется цветовым разнообразием в окраске годовых колец и продольных волокон.

Ценное декоративное свойство древесины - это блеск, который сильнее выявляется в процессе дальнейшей ее обработки и отделки. Но и в естественном состоянии поблескивают на свету отдельные частицы древесины видимости от плоскости разреза. Шелковистый блеск характерен для клена, черемухи, вяза, кедра, чинары. Золотистый блеск присущ черешне бархатному дереву. Поверхность неодинаково отражает свет, что можно наблюдать на паркетном полу "в елочку", или "в шашку", если смотреть с разных точек

В старину высоко ценилась мебель из привозного; (Индия, Центральная Америка) красного дерева. Отсюда название "столяр-краснодеревщик". Но, как видим, для декоративного украшения быта пригодны почти все виды деревьев отечественных пород, дело лишь в умении раскрыть всю красоту древесины, используя ее физико-механические и декоративные свойства.

4.1 Физические свойства древесины

К физическим свойствам древесины относятся: внешний вид и запах, влажность и связанные с ней изменения - усушка, разбухание, водопоглощение, растрескивание и коробление. К физическим свойствам древесины относятся также ее плотность, электро-, звуко- и теплопроводность, показатели макроструктуры. Внешний вид древесины Цвет.

Цвет древесине придают находящиеся в ней дубильные, смолистые и красящие вещества, которые находятся в полостях клеток. Древесина пород, произрастающих в различных климатических условиях, имеет различный цвет - в жарких и южных районах она более яркая по сравнению с древесиной пород умеренного пояса. В пределах климатического пояса каждой древесной породе присущ свой особый цвет.

Под влиянием света и воздуха древесина многих пород теряет свою яркость, приобретая на открытом воздухе сероватую окраску. Древесина ольхи, имеющая в свежесрубленном состоянии светло-розовый цвет, вскоре после рубки темнеет и приобретает желтовато-красную окраску. Древесина дуба, пролежавшая долгое время в воде, приобретает темно-коричневый, и даже черный цвет (мореный дуб). Меняется окраска древесины и в результате поражения ее различными видами грибов. На окраску древесины оказывает влияние также возраст дерева. У молодых деревьев древесина светлее, чем у более старых. Цвет древесины имеет важное значение в производстве мебели, музыкальных инструментов, столярных и художественных изделий. Насыщенный богатством оттенков цвет придает изделиям из древесины красивый внешний вид. Блеск древесины зависит от ее плотности, количества, размеров и расположения сердцевинных лучей. Сердцевинные лучи обладают способностью направленно отражать световые лучи и создают блеск на радиальном разрезе.

Текстура - рисунок, который получается на разрезах древесины при перерезании ее волокон, годичных слоев и сердцевинных лучей. Текстура зависит от особенностей анатомического строения отдельных пород древесины и направления разреза. Хвойные породы на тангентальном разрезе из-за резкого различия в цвете ранней и поздней древесины дают красивую текстуру. Особенно красивый рисунок имеет древесина с неправильным расположением волокон (свилеватость волнистая и путаная). Часто применяют особые способы обработки древесины - лущение фанерных кряжей под углом к направлению волокон, радиальное строгание, прессование или замену искусственной текстурой.

Запах древесины зависит от находящихся в ней смол, эфирных масел, дубильных и других веществ. Характерный запах скипидара имеют хвойные породы - сосна, ель.

Макроструктура. Для характеристики древесины иногда достаточно определить следующие показатели макроструктуры. Ширина годичных слоев определяется числом слоев, приходящихся на 1 см отрезка, отмеренного в радиальном направлении на торцовом срезе. Ширина годичных слоев оказывает влияние на свойства древесины. Для древесины хвойных пород отмечается улучшение свойств, если в 1 см насчитывается не менее 3 и не более 25 слоев.