Слоистые композиционные
материалы (композиты)
 В
природе существует большое количество различных твердых и
мягких слоистых субстанций: древесина,
раковины, панцири, рога, скорлупы, жемчуг, кожа,
сланцы, слюды и т.д. Часто они обладают
превосходными физическими и декоративными свойствами
и с глубокой древности используются человеком в
хозяйственных и художественных целях.
К слоистыми композитами
( англ.
LCM - Laminated composite
materials ) относят композиционные
материалы, у которых входящие в композицию элементы
выполнены в виде слоев.
Первыми высокотехнологичными
слоистыми композитами можно считать древние стальные
изделия, производившиеся методом кузнечной сварки из
различных сортов железа. Давнюю историю имеют слоистые
кровельные материалы на основе дегтей и природных смол. В
13 веке в Венеции начали производить стеклянные зеркала,
покрытые оловянной амальгамой. Во Франции с
16 века начато изготовление разнообразных издели из
папье-маше. Первая промышленная революция 19 века
ввела в употребление клееную фанеру и различные виды
картона.
Современные слоистые композиты составляются
из природных материалов,
металлов, сплавов, пластических масс, керамики,
искусственных волокон и т. д. В
развитии слоистых композитов важную роль сыграло
изобретение и внедрение синтетических полимеров (смол):
- реактопластов (фенопласты -
фенолформальдегидные или фенольные; аминопласты -
меламино- и мочевиноформальдегидные; эпоксидные,
полиэфирные, кремнийорганические, полиимидные и др.
полимерные связующие).
- термопластов (полиолефины, алифатические и
ароматические полиамиды, полисульфоны, фторопласты и
др.).
Конкретная конструкция слоистого композита зависит в
первую очередь от целей, которые ставит перед собой
разработчик.
Некоторые слоистые композиты состоят из одинаковых
повторяющихся слоев, другие - составляются из
совершенно разных.
Отдельные слои, входящие в состав композита, могут иметь
непрерывную или дискретную (чешуйчатую) структуры и
различную пространственную ориентацию.
Справедливо считается, что этим композитам
присуща высокая изгибная прочность. Но это не единственное
их достоинство. Слоистая конструкция создает
исключительно богатые возможности для создания
материалов с разнообразными сочетаниями технологических,
декоративных, механических, теплофизических,
электрических, оптических, химических и др. свойств, в
которых - каждый слой имеет свою специальную функцию
или даже несколько функций.
Отдельные материалы в слоистых композитах
объединяются в единое целое в ходе полимеризации,
склеивания, пайки или сварки. В технологиях получения
слоистых структур используют самые разнообразные
технологические процессы: налив, набрызг, осаждение,
напыление, спекание, литье под давлением, экструзия,
пултрузия, прокатка, намотка, выращивание, вспенивание и
т.д.
Слоистые композиты производятся как в виде
плоских листов или панелей, так и в виде изделий сложных
геометрических форм. Тонкие слоистые композиционные
материалы могут производиться в рулонном виде.
В силу принципиального многообразия слоистых
композитов построить их стройную
классификацию довольно затруднительно. Для
иллюстрации свойств и возможностей этой группы композитов
ниже приведен краткий перечень некоторых
распространенных слоистых композиционных материалов.
Гетинакс
(англ. paper-based laminate) представляет собой
слоистый прессованный материал, изготовленный из
нескольких слоев бумаги, пропитанной фенолоформальдегидной
или эпоксидной смолой. Гетинакс применяется в качестве
конструкционного и электроизоляционного материала.
Гипсокартон
( англ. plasterboard) - популярный легкий
строительный материал, применяемый для облицовки стен и
потолков. Гипсокартон состоит из
слоя гипса и двух слоев специального картона. Поставляется
в виде гипсокартонных листов толщиной
до 24 мм.
Декоративные бумажно-слоистые пластики (ДБСП)
 (англ. НPL - High Pressure Laminate),
получают горячим прессованием специальных бумаг,
пропитанных синтетическими термореактивными связующими.
Для пропитки декоративных слоев и защитного слоя (оверлея)
применяют аминоформальдегидные смолы, а для внутренних
слоев – фенолоформальдегидные смолы. Материал
характеризуется разнообразными декоративными свойствами,
обладает хорошей твердостью, стойкостью к износу,
царапанию, ударам, кипячению в воде, бытовым
загрязнителям, теплу. ДБСП используют для
облицовывания мебельных деталей, стеновых панелей, в
качестве напольных покрытий и т.п. элементов.
Пропитка декоративных (лицевых) и внутренних слоев
пластика смолами осуществляется при помощи специальных автоматических
пропиточных линий.
Подробнее о декоративных слоистых пластиках см. специальную
статью.
Древесно-слоистый пластик (ДСП)
Древесно-слоистый пластик (англ.
wood laminate) производится
прессованием пакета из листов натурального
деревянного шпона, предварительно пропитанного
термореактивными синтетическими смолами. Оно
осуществляется в горячих плоских прессах
под высоким давлением. ДСП представляет собой
высокопрочный универсальный конструкционный материал
используемый в различных областях техники, включая тяжелое
машиностроение.
Древесностружечные плиты из ориентированной стружки
(OSB)
известные нам по английской аббревиатуре OSB
(oriented strand board) изготавливаются методом плоского
прессования из специальной крупноразмерной древесной
стружки. В настоящее время они считаются основной
альтернативой клееной фанере, т.к. не требуют для
производства дефицитного фанерного сырья. Из
аналогичных
стружек изготавливаются высокопрочные клееные балки (OSL -
oriented strand lumber). Производство плит типа OSB
предполагается освоить в России в 2009-2010 г.г.
Искусственные кожи
(artificial leather) широкий круг
композиционных полимерных материалов, применяемых для
изготовления обуви, одежды, головных уборов, галантерейных
изделий и изделий технического назначения.
По характеру производства различают мягкие искусственные и
синтетические кожи, синтетические материалы для низа
обуви, искусственные жесткие кожи. По назначению выделяют
галантерейные, обувные, одежные, обивочные,
декоративно-хозяйственные, технические, переплетные
материалы и клеенку. По виду основного
полимера различают кожи на основе ПУ, ПВХ, ПА,
нитроцеллюлозы (НЦ), термоэластопластов (ТЭП), каучуков
или их смесей. По строению и структуре они могут быть
пористыми, монолитными и пористо-монолитными, одно- и
многослойными, безосновными и на волокнистой основе,
армированными и т.п. По условиям эксплуатации
искусственные кожи можно разделить на обычные, морозо-,
тропико-, огне-, кислото-, щелоче-, водо-, жиро-, масло-,
озоно-, бензо-, термо- и раздиростойкие, виброгасящие,
шумозащитные, электропроводящие, антистатические и т.д
Клееная
фанера
Фанера (англ. plywood) производится путем склеивания
листов натурального деревянного шпона толщиной
0,8 - 3, преимущественного
лущеного, в горячих плоских прессах.
Фанера является универсальным конструкционным материалом,
используемым в самых различных областях. В
мебельном
производстве
имеют
важное
значение
плоскокленые элементы, получаемые в плоских прессах
и гнутоклееные - получаемые
в фасонных прессформах. Для строительных целей
используются высокопрочные фанерные балки.
При изготовления декоративной фанеры в качестве наружных
слоев используют высококачественный строганый шпон или
декоративные синтетические материалы (пленки). Последние
имеют также отличные защитные свойства. В бакелитовой
фанере в качестве полимерной матрицы используют готовые
бакелитовые пленки, получаемые на основе бумаг,
пропитанных бакелитовыми (фенолоформальдегидными) смолами.
Ламинированная фанера, облицованная бумажными пленками на
основе термореактивных полимеров, обладает
улучшенными физико-химическими свойствами. Она
используется, например, в качестве многоразовой опалубки в
производстве бетонных работ, при изготовлении
железнодорожных контейнеров и т.п.
Металлопласты
Металлопласт (англ. metal-based laminate) листовой
конструкционный
материал,
состоящий
из
листового металла и полимерной плёнки, нанесенной с одной
или двух сторон. Толщина металла (сталь,
алюминий и его сплавы, титан и др.)обычно
0,3—1,2 мм, полимерной плёнки 0,05—1 мм. Плёнка может быть
из фторопластов, пластифицированного и др. полимеров.
Металлопласт получают путём нанесения на полосу заранее
изготовленной плёнки, погружением полосы в расплав
полимера, нанесением полимерной пасты или напылением
полимера в порошкообразном состоянии. Покрытие может быть
одно- или многоцветным, гладким или рельефным, имитировать
ценные породы дерева, мрамор и др. материалы. Металлопласт
не расслаивается в процессе деформации металла при
штамповке или вырубке. Изделия не нуждаются в
антикоррозионной защите и декоративной отделке.
 Металлопласты применяют в
качестве кровельных материалов, для отделки зданий, перил
балконов, в качестве водосточных желобов,
внутренней обшивки стен, для изготовления дверных и
оконных рам, корпусов автомобилей, холодильников,
стиральных машин, радиоприёмников, телевизоров, тары для
хранения агрессивных материалов, для внутренней отделки
салонов пассажирских самолётов, вагонов, автофургонов и
т.д.
Текстолиты
(англ.
textolite)
изготавливают
горячим
прессованием
нескольких
слоев ткани, пропитанной термореактивными смолами.
Текстолит - хороший диэлектрик, стоек к действию слабых
кислот и щелочей, имеет низкий коэффициент трения (0,02 со
смазкой и 0,32 без смазки), небольшую плотность (1,3- 1,4
г/см), легко поддается механической обработке
(фрезерование, распиловка, сверление, штамповка,
шлифование, строгание). Текстолит
используется в качестве конструкционного материала в
приборо- и станкостроении, машиностроении, в том числе
химическом и нефтехимическом, в автоматических системах
управления, судо- и тракторостроении и других отраслях. Из
текстолитов изготавливают: шестерни; сепараторы для
подшипников, обеспечивающих высокие скорости; кулачки,
обладающие малой инерцией для различных станков, венцы
червячных колес, втулки, амортизирующие прокладки,
уплотнительные кольца и т.д.
Стеклотекстолиты
представляют собой
прессованные слоистые материалы, состоящие из нескольких
слоев стеклоткани, пропитанной связующим на основе
эпоксидных или эпоксидно-фенольных смол. Они
используется в качестве электроизоляционного и
теплоизолирующего материала в радиотехнике,
приборостроении, применяется в электрических
высоковольтных машинах и аппаратах
Миканиты
представляют собой слоистые композиционные материалы
получаемые на основе слюды с применением
различных видов связующих (глифталевых,
масляно-глифталевых, кремнийорганических и др.),
используемые в качестве изоляционных
материалов в электрических машинах и аппаратах.
Многослойные
стекла
 (англ.
laminated glass) состоят из одного или более листов
силикатного или органического стекла и одного или более
слоев полимера (пленки). Трехслойные стекла обычно
называют триплексами. Многослойные стекла
применяется для остекления
автомобилей, самолётов, вертолётов, судов, подвижного
состава железнодорожного транспорта, в
строительстве и т.д. Входящие в состав
многослойных стекол полимерные пленки поглощают
энергию удара и препятствую разлетанию осколков.
Многослойные стекла используются для антивандальных
и пуленепробиваемых остеклений. В многослойных стеклах
могут быть реализованы различные декоративные приемы и в
последнее время они активно используются в
художественныз целях (витражи и т.п.).
Линолеум
(от лат. linum — лён, полотно и oleum —
масло), полимерный рулонный материал для покрытия полов.
Первоначально линолеум получали на тканевой (джутовой)
основе из растительных масел (льняного, подсолнечного,
тунгового), пробковой муки и др. — так называемый
глифталевый линолеум. Глифталевый линолеум с 50-х гг.
уступил место поливинилхлоридному лионолеуму, который
получил наибольшее распространение. В зависимости от
основного исходного сырья (связующего) линолеум
подразделяется на поливинилхлоридный, глифталевый
(алкидный), коллоксилиновый (нитролинолеум) и резиновый
(релин). Линолеум может быть безосновный (одно- и
многослойный) и на упрочняющей (тканевой, пергаминовой)
или теплозвукоизоляционной основе. Линолеум выпускается
одно- и многоцветный (мраморовидный, крапчатый,
узорчатый).
Рубероид,
(англ. ruberoid, asphalted paper)
многослойный рулонный кровельный и гидроизоляционный
материал, изготовляемый путём пропитки кровельного картона
мягкими нефтяными битумами с последующим покрытием обеих
поверхностей слоем тугоплавкого битума. Рубероид
применяется для устройства верхнего слоя кровельного
ковра ; лицевая поверхность рубероида покрыта сплошным
слоем крупнозернистой или чешуйчатой посыпки (крупный
песок, слюда и др.), защищающим рубероид от
воздействия солнечных лучей. Стеклорубероид изготовляется
на основе стеклотканей.
Стеклослюдопласты, стеклопленкослюдопласты
изготавливются на основе слюдяных или слюдопластовых
бумаг, полимерных пленок, полиэфирно-эпоксидных
или кремнийорганических связующих. Они используются
в качестве изоляционных материалов в электрических машинах
и аппаратах.
Фольгированные материалы
представляют собой различные слоистые
конструкции, покрытые с одной или с обеих строн слоем
металлической фольги. Фольгированные гетинаксы,
текстолиты и стеклотекстолиты используются в качестве
монтажных плат в производстве электронной аппаратуры.
Фольгированные пенопласты широко применяются в качестве
теплозащитных материалов, радионепрозрачных экранов, а
также в качестве несущих элементов в конструкциях
летательных аппаратов и т.п.
* * * * *
Значение слоистых композитов в народном
хозяйстве будет постоянно возрастать, а их ассортимент
увеличиваться за счет использования традиционных и новых
высокотехнологичных материалов и их сочетаний.
В развитии мебельного производства и деревообрабатывающей
прпомышленности они будут играть важные роли.
Компании, которые интересуются
проверенным недорогим пропиточным
оборудованием для
импрегнирования декоративных и технических бумаг, а
также прессами для пластика могут обратиться ко мне для
получения предложения на поставку оборудования.
Абушенко А.В. октябрь
2008
|
