9 клас 12.04.2022 (продовження) Як виготовляють композити
9 клас 12.04.2022 (продовження)
ТЕМА: Як виготовляють композити
Вище вже
згадувалося про виготовлення композиційних матеріалів способом намотування.
Ще одна технологія — так звана мокра — полягає в такому:
за допомогою спеціальної просочувальної машини на наповнювач — суху тканину або
стрічку — наносять сполучну речовину, далі усе викладають на форму і під
вакуумним мішком поміщають в автоклав, де відбувається процес формування.
Автоклави споживають багато енергії, вони дуже дорогі в обслуговуванні й самі
дорого коштують. Крім того, слід досить швидко викладати великі вироби складної
форми — це нелегке технологічне завдання.
За використання «сухої» технології викладають сухий
наповнювач - вручну або із застосуванням автоматичних викладальних машин. Після
того як виріб повністю викладено, його накривають мішком, створюють вакуум, і
під впливом вакууму сполучна речовина, яка міститься у спеціальних накопичувачах,
просочує наповнювач, після чого виріб твердне.
Рис. 1.
Виготовлення крила Boeing
Композитні частини вже кілька років виготовляють з
використанням автоматики. Американська компанія Electroimpact розробила і
побудувала групу новітніх роботів, здатних виготовляти частини гігантських крил
Boeing 777Х (рис. 1). Одна машина друкує фрагменти крил завдовжки 33,5 м і
завширшки 6 м, а друга — прокладає вуглепластикові волокна, формуючи структуру,
що забезпечує міцність. «Друкувальна головка» вагою 1,7 тонни за один прохід
формує поверхню шириною 760 см. Плівка розмотується з 20 котушок. Прохід уздовж
усього крила триває до 10 хвилин. Поперечний рух займає близько 25 хвилин.
Високоточні роботи схожі на гігантські 3D-принтери заввишки 9 м. У головку вбудовані
лазери, які контролюють якість.
Отже,
найголовнішими перевагами композитів є:
·
вищі, ніж у
металів, питомі міцність і жорсткість;
·
можливість
регулювати механічні властивості матеріалу під конкретні завдання.
Що ж гальмує ширше впровадження нових композиційних
матеріалів у виробництво?
Попри названі недоліки, комбінування різноманітних
матеріалів є сьогодні найважливішим шляхом створення нових матеріалів.
Композити на основі
деревини: ДВП, ДСП, ОСП
До композитів на основі деревини належать фанера, деревноволокниста плита (ДВП), деревностружкова плита (ДСП), орієнтовано-стружкова плита (ОСП). їх отримують шляхом склеювання або пресування подрібненої деревини. Головний недолік усіх композитів на основі деревини — вони швидко псуються під час взаємодії з водою чи тривалої дії вологи. Індустріальне виробництво деревних композитів розпочалося близько кінця ХІХ ст. А наприкінці ХХ ст., за даними ФАО ООН, їх світове виробництво в об’ємних одиницях перевищило виробництво сталей, пластмас і алюмінію. Щороку в світі утворюється до 1200 млн т «відходів» деревини, придатних для виробництва різних деревних композитів.
Фанера
Спосіб виготовлення: склеєні під дією тиску і тепла листи шпону (три і більше) із взаємно перпендикулярним розташуванням волокон деревини в суміжних шарах.
Властивості: майже не розсихається і не розтріскується, добре гнеться і обробляється.
Використання: у житловому будівництві - для облицювання щитових дверей і панелей, виготовлення горищних перекриттів та ін.; у вагоно- й суднобудуванні — для лицьової обробки; в меблевому виробництві — задні стінки шаф, книжкових полиць, стільців, стільниць та ін.
Спосіб виготовлення: склеювання або гаряче пресування деревних волокон. Властивості · високі фізико-механічні показники, · добра склеюваність, · придатність до обробки різанням, · здатність до пробивання цвяхами, · можливість обробки лакофарбовими і плівковими матеріалами. У процесі виготовлення можуть додаватися біо-, вогне-, атмосферостійкість. Використання: виготовлення корпусних, м’яких та інших меблів, дверей, будівельних елементів, тепло- і звукоізоляції, оздоблення приміщень, тари.
Спосіб виготовлення: гаряче пресування деревної стружки (тирси, деревного пилу) і клею (найчастіше карбамідних смол). Властивості: · міцна, · майже не жолобиться, · легка в обробці; · погано утримує кріпильні деталі, · не придатна до використання у вологих приміщеннях; · із часом смоли можуть виділяти формальдегід. Використання: виготовлення недорогих меблів, для ремонту й оздоблення приміщень.
Орієнтованостружкова плита (ОСП, вона ж ОСБ, OSB —
Oriented Strand Board)
Спосіб виготовлення: 3-4 шари листа з деревної стружки склеюють різними смолами з додаванням синтетичного воску і борної кислоти. Стружка в зовнішніх шарах плити має поздовжню орієнтацію, а у внутрішніх — поперечну. Властивості: · висока міцність, · вологостійкість, · легкість обробки, · добре утримання кріпильних деталей, · низький рівень дефектів, · низька вага, · не псується комахами. Використання: конструкційний і оздоблювальний матеріал — зовнішні облицювальні покриття, опалубка, основа для даху, чорнові підлоги, виробництво SIP-панелей (два шари ОСП-плит і між ними шар полістиролу).
Найновішими
композитами на основі деревини є деревнополімерні композиційні
матеріали (ДПК), які складаються з подрібненої деревини, синтетичних або
органічних полімерів та спеціальних хімічних добавок. На дотик і по запаху вони
нагадують дерево, але є міцнішими, не гниють, не зсихаються, не пліснявіють,
стійкі до хімічних речовин. Вироби з ДПК обробляють тими самими інструментами,
що й деревину. Конструкції з деревнополімерних композитів застосовують у
будівництві та облаштуванні інтер’єру.
Сьогодні поряд із традиційними композитами на
основі деревини все більше використовується продукція нового покоління —
мікрофібрили, наноцелюлоза, формувальна фанера, термоформований картон,
біокомпозити.
Мікрофібрили — це дуже тонкі волокна, які отримують із целюлози.
Волокна надають матеріалу легкості й міцності, подовжують термін його служби.
Крім того, матеріал — подібно до пластмаси — можна формувати. Мікрофібрили
здатні замінити пластмасу, деякі хімічні речовини, алюміній. Наприклад,
нанофібрильна целюлоза замінює поліетиленову плівку.
Прикладом композиту, що складається з дерева і пластмаси, є медичний
гіпс, розроблений компанією Onbone (Фінляндія). Він складається з деревної
стружки й біорозкладної пластмаси і застосовується в травматології та
ортопедії. Створення гіпсу Onbone стало одним з найзначніших інноваційних
рішень у травматології і ортопедії за період з 1970-х років.
Медичний гіпс,
розроблений компанією Onbone
Питання для закріплення:
1. Де використовують композиційні матеріали?
2. Які властивості мають композиційні матеріали? У чому їхні переваги і недоліки?
3. Чим композити на основі деревини відрізняються від деревини? Як їх виготовляють?
4. Які переваги і недоліки композитів на основі деревини?
Коментарі
Дописати коментар