новая папка 2 / 45388

50 50

50

100 50

Рис. 3. Схема разметки образца для определения плотности плит

Определение разбухания и водопоглощения плит

Разбухание и водопоглощение определяют на образцах, использованных для определения плотности плит. Образцы погружают в ванну с водой в вертикальном положении. Уровень воды в ванне должен быть на 20 мм выше образцов, температура воды 20 ± 2°С. Образцы извлекают из ванны, взвешивают и измеряют через 24 ч. Перед взвешиванием образцы промокают фильтровальной бумагой. Толщину образцов измеряют в тех же точках, что и при определении плотности плит.

Водопоглощение рассчитывают с точностью до 1% по формуле

W	m2 m1	100 ,
	m1

где m1 – масса образца до погружения в воду, г; m2 – масса образца после выдержки в воде, г.

Разбухание по толщине рассчитывают с точностью до 1% по формуле

S	h2 h1	100 ,
	h1

где h1 – толщина образца до погружения в воду, мм; h2 – толщина образца после выдержки в воде, мм.

Определение предела прочности при статическом изгибе

Для определения предела прочности используют образцы размерами 200×50×10 мм. На середине образца измеряют ширину и толщину с точностью до 0,1 мм. Образец укладывают на опоры испытательной машины,

11

расстояние между которыми должно быть 150 мм. Скорость движения нагружающей головки устанавливают равной 10 мм/мин. Предел прочности при статическом изгибе рассчитывают с точностью до 0,1 МПа по формуле

3РL

изг 2bh2 ,

где P – разрушающая нагрузка, Н; L – расстояние между опорами, мм; b – ширина образца, мм; h – толщина образца, мм.

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 3 Изготовление ударопрочной древесноволокнистой плиты

Требования ударопрочности древесноволокнистых плит возникают при создании плит специального назначения, подвергаемых либо разовому ударному воздействию, либо многократному нагружению ударами. В частности, для комплектации легковых автомобилей потребовался специальный вид древесноволокнистых плит, отличающихся высокой прочностью. Детали из таких плит должны изготавливаться на вырубных штампах, что сопровождается значительным ударным воздействием. Установлено, что избежать образования на кромках деталей трещин и выкрашиваний возможно, если удельная ударная вязкость плит составляет не менее 10 кДж/м2. Основные прочностные показатели твердых древесноволокнистых плит могут быть повышены путем их пропитки высыхающими или полувысыхающими маслами.

Ударная прочность твердых древесноволокнистых плит может быть повышена путем пропитки их смесью таллового и льняного масел с последующей термообработкой.

Выполнение работы

Для выполнения работы получают у преподавателя два образца древесноволокнистой плиты размером 200 120 мм, толщиной 3,2…5 мм. Один из образцов маркируют и используют в качестве контрольного. Второй образец подвергают пропитке и термообработке.

Оба образца древесноволокнистой плиты обмеряют и взвешивают. Результаты обмера и взвешивания заносят в лабораторный журнал. Рассчитывают плотность образцов с точностью до 10 кг/м3.

Для приготовления 0,5 кг пропиточного состава берут талловое и льняное масла в массовом соотношении 60 : 40%. Талловое масло взвеши-

12

вают и выливают в керамический стакан вместимостью 1 дм3, который помещают на электрическую плитку и нагревают до перехода содержимого в вязко-текучее состояние. В этот же стакан вводят расчетное количество льняного масла. Компоненты пропиточного состава перемешивают в течение 5 мин и выливаются в пропиточную ванну.

Пропиточную ванну помещают на электрическую плитку и нагревают до температуры 120°С. Нагрев и поддержание температуры пропиточного состава контролируют с помощью помещенного в ванну контактного термометра.

Образец древесноволокнистой плиты осторожно помещают в пропиточную ванну и притапливают с помощью пинцета. Уровень пропиточного состава над поверхностью плиты должен быть не менее 5 мм. Время пропитки образца составляет 45 с.

По окончании времени пропитки образец с помощью пинцета извлекают из ванны и устанавливают на подставку в вертикальном положении для стекания избытка пропиточного состава. Затем образец помещают в закалочную камеру, нагретую до температуры 175°С. Время термообработки плиты 3 ч.

По окончании термообработки образец плиты извлекают из закалочной камеры и кондиционируют на воздухе при комнатной температуре не менее 120 ч. По окончании кондиционирования образец плиты взвешивают с точностью до 0,01 г. Количество поглощенного пропиточного состава рассчитывают с точностью до 0,1% по формуле

m2 m1 100% , m1

где m1 – масса образца древесноволокнистой плиты до пропитки, г; m2 – масса образца древесноволокнистой плиты после пропитки и кондиционирования, г.

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 4 Испытание ударопрочной древесноволокнистой плиты

Испытаниям подвергают пропитанный и контрольный образцы древесноволокнистой плиты. Обе плиты размечают по схеме, представленной на рис. 4, и распиливают на образцы. Для образцов определяют плотность, предел прочности при статическом изгибе и удельную ударную вязкость.

13

120

45

45

15

15

Рис. 4. Схема разметки образца древесноволокнистой плиты

Определение плотности и предела прочности при статическом изгибе

Для определения плотности и предела прочности при статическом изгибе используются образцы древесноволокнистой плиты длиной 120 мм шириной 45 мм. Образцы взвешивают с точностью до 0,01 г и определяют их линейные размеры. Длину и ширину образца измеряют в двух местах параллельно кромкам образца с точностью до 0,1 мм. За результат принимают среднее арифметическое из двух измерений. Толщину образца измеряют по середине образцов в трех точках, с точностью до 0,1 мм. За результат принимают среднее арифметическое из трех измерений.

Плотность образца рассчитывают с точностью до 1 кг/м3 по формуле

blhm 1000 ,

где m – масса образца, г; l, b, h – длина, ширина и толщина образца, см. После определения плотности образец укладывают на опоры испыта-

тельной машины. Расстояние между опорами на испытательной машине 100 мм. Предел прочности при статическом изгибе, МПа, рассчитывают по формуле

3PL

изг 2bh2 ,

где Р – разрушающая нагрузка, Н; L – расстояние между опорами испытательной машины, мм; b – ширина образца, мм; h – толщина образца, мм.

14

Определение ударной вязкости при изгибе

Для определения удельной ударной вязкости используют образцы шириной 15 мм. Перед проведением испытаний по середине образца измеряют его ширину и толщину с точностью до 0,1 мм.

Испытания проводят на маятниковом копре. Маятник копра взводится на угол 90°. Стрелку индикатора маятника устанавливают на 0. Маятник освобождают и после его остановки по индикатору определяют угол его холостого хода. Затем на опоры копра устанавливают испытуемый образец. Маятник копра взводится на угол 90°. Стрелку индикатора маятника устанавливают на 0°. Освобождают маятник. После разрушения образца и остановки маятника определяют по индикатору угол рабочего хода. Удельную ударную вязкость, кДж/м2, рассчитывают по формуле

аА S ,

где А – работа, затрачиваемая на разрушение образца; кДж; S – площадь поперечного сечения образца, м2.

A 9,8PL(cos

cos ) 10 3 ,

где P – масса маятника (1 кг); L – длина маятника (0,43 м); β – угол рабочего хода маятника, град; α – угол холостого хода маятника, град.

По окончании испытаний определяют процент прироста показателей предела прочности и удельной ударной вязкости у образцов, пропитанных смесью масел, по сравнению с контрольными образцами.

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 5 Синтез меламинокарбамидоформальдегидной смолы

Рецепт меламинокарбамидоформальдегидной смолы, мас. ч.:
Формалин 37%-й ....................................................................................	64,0
Уротропин .................................................................................................	3,5
Карбамид .................................................................................................	24,0
Меламин ....................................................................................................	8,5

Рассчитывают количество компонентов, необходимое для приготовления 200 г смолы. Синтез смолы проводят в трехгорлой круглодонной колбе.

15

Режим синтеза смолы

Вколбу последовательно загружают формалин, уротропин, карбамид

имеламин. Загрузку очередного компонента производят после полного растворения предыдущего. Растворение компонентов производят при перемешивании путем встряхивания колбы, при этом все три отверстия закрыты пробками. Растворение гексаметилентетрамина и карбамида производят при комнатной температуре. Меламин растворяют при нагревании колбы на водяной бане до 65°С при включенной мешалке и присоединенном обратном холодильнике. После окончания растворения меламина температуру реакционной смеси поднимают до 75°С и выдерживают при этой температуре в течение 10 мин.

По окончании времени выдержки водяную баню заменяют на солевую

и доводят реакционную смесь до кипения. Кипячение продолжают 3…5 мин. После окончания времени кипячения смолу охлаждают до 20°С и сливают в приемную емкость.

Испытания смолы

Определение содержания свободного формальдегида

Метод основан на взаимодействии свободного формальдегида олигомера с раствором сульфита натрия в кислой среде с последующим титрованием избытка кислоты раствором щелочи.

H2CO + Na2SO3 + HCl → H2C(OH)SO3Na + NaCl.

Около 1 г смолы взвешивают с точностью до 0,0002 г в конической колбе. В колбу приливают цилиндром 50 см3 дистиллированной воды и перемешивают до полного растворения навески (допускается слабая муть). К содержимому колбы приливают пипеткой 20 см3 0,1 н соляной кислоты и 50 см3 15%-го свежеприготовленного раствора сульфита натрия. Смесь перемешивают и быстро титруют избыток кислоты 0,1 н раствором гидроксида натрия в присутствии 5 капель тимолфталеина до появления бледноголубой окраски. Параллельно проводят «холостой» опыт.

Содержание свободного формальдегида в смоле, %, вычисляют по формуле

х	0,003 (V1 V2 ) K	100	0,3		(V1 V2 )	,
	m				m

где V1 – объем 0,1 н раствора гидроксида натрия, израсходованного на титрование в «холостом» опыте, см3; V2 – объем 0,1 н раствора гидроксида натрия, израсходованного на титрование в рабочем опыте, см3; К – попра-

16

вочный коэффициент для приведения концентрации раствора гидроксида натрия точно к 0,1н; m – навеска смолы, г; 0,003 – количество формальдегида, соответствующее 1 см3 0,1 н раствора гидроксида натрия, г.

Определение содержания гидроксиметильных групп

Метод основан на окислении иодом в щелочной среде гидроксиметильных групп и свободного формальдегида до муравьинокислого натрия с последующим титрованием избытка иода раствором тиосульфата натрия.

Гидроксиметильные группы и свободный формальдегид реагируют с иодом в щелочной среде по схеме:

3I2	6NaOH	NaIO3	3H2O	5NaI;
R	CH2OH	NaIO3	3NaOH	3RH 3HCOONa NaI 3H2O;

3HCHO NaIO3 3NaOH 3HCOONa NaI 3H2O.

Для определения суммы гидроксиметильных групп и свободного формальдегида навеску смолы около 1,5 г, взятую с точностью до 0,0002 г, растворяют в воде и переносят в мерную колбу емкостью 250 см3. Доводят дистиллированной водой до метки и хорошо перемешивают.

Помещают 10 см3 приготовленного раствора смолы в коническую колбу с притертой пробкой, добавляют пипеткой 20 см3 0,1 н раствора иода и приливают цилиндром 10 см3 1 н раствора гидроксида натрия. Перемешивают содержимое колбы и оставляют в темном месте на 10–15 мин, плотно закрыв колбу пробкой. Затем добавляют в колбу цилиндром 15 см3 1 н раствора серной кислоты, перемешивают и через 5 мин титруют выделившийся иод 0,1 н раствором тиосульфата натрия, добавляя в конце титрования раствор крахмала и продолжая титрование до исчезновения синей окраски. Параллельно проводят «холостой» опыт.

Содержание гидроксиметильных групп, %, вычисляют по формуле x = x1 – x2

x	0,0015 (V1	V2 ) K 250	100	3,75	(V1 V2 )	,
1	10	m			m

где х1 – сумма гидроксиметильных групп и свободного формальдегида в пересчете на формальдегид, найденная иодометрическим методом, %; х2 – содержание свободного формальдегида в образце, найденное по реакции с сульфитом натрия, %; V1 и V2 – объемы 0,1 н раствора тиосульфата натрия, пошедшего на титрование в «холостом» и рабочем опыте соответственно, см3; 0,0015 – количество формальдегида, соответствующее 1 см3 точно 0,1 н раствора тиосульфата натрия, г; m – навеска образца смолы, г.

17

Определение сухого остатка

Метод основан на высушивании олигомера при 105°С в течение 2 ч. Бюкс с крышкой, высушенный до постоянной массы, взвешивают с

погрешностью не более 0,0002 г. В бюкс типа СН 60/14 помещают 2 ± 0,1 г образца смолы, закрывают крышкой и взвешивают с той же точностью. Покачиванием бюкса олигомер распределяют равномерным слоем. Затем крышку снимают и вместе с бюксом помещают в сушильный шкаф, нагретый до 105 ± 2°С. Через 2 ч выдержки при этой температуре бюкс вынимают, закрывают крышкой и охлаждают в эксикаторе с прокаленным хлоридом кальция. После охлаждения до комнатной температуры закрытый бюкс взвешивают.

Содержание сухого остатка, %, вычисляют по формуле

x ( m m1 ) 100 , m2 m1

где m – масса бюкса с крышкой и навеской образца после высушивания, г; m1 – масса бюкса с крышкой, г; m2 – масса бюкса с крышкой и навеской образца до сушки, г.

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 6 Пропитка, сушка и испытания бумаг

Для изготовления декоративного бумажного слоистого пластика используют 1 лист декоративной бумаги и 14 листов бумаги-основы (крафтбумаги) размером 150×150 мм. Для испытаний пропитанной бумаги вырезают контрольный лист крафт-бумаги размером 100×100 мм. Контрольный образец перед пропиткой взвешивают с точностью до 0,01 г.

В ванну для пропитки наливают меламинокарбамидоформальдегидную смолу. Лист бумаги укладывают на поверхность смолы. После появления темных пятен смолы на поверхности бумаги лист пинцетом погружают в смолу на 30 сек. По истечении указанного времени лист бумаги извлекают из ванны и удаляют излишки смолы резиновым валиком.

Пропитанные бумаги помещают в сушильный шкаф с принудительной циркуляцией воздуха. Бумаги размещают в шкафу в вертикальном положении на металлических спицах. Сушку ведут при температуре 85±5 оС в течение 3 ч.

18

Испытания пропитанной бумаги

Определение содержания смолы

Контрольный образец крафт-бумаги после сушки взвешивают с точностью до 0,01 г. Содержание смолы в бумаге, %, вычисляют по формуле

C	m2 m1	100 ,
	m2

где m1 – масса образца до пропитки, г; m2 – масса образца после пропитки и сушки, г.

Определение содержания летучих и влаги

Для определения содержания летучих и влаги образец, используемый для определения содержания смолы, помещают на 5 мин в термостат, нагретый до 160°С. Затем образец извлекают из термостата, охлаждают в эксикаторе и взвешивают с точностью до 0,01 г. Содержание летучих и влаги, %, вычисляют по формуле

	C	m2	m3	100 ,
		m2

где m3 – масса образца после сушки в термостате, г.

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 7 Прессование декоративного бумажного слоистого пластика

Пакет для изготовления пластика собирают путем попеременной укладки листов крафт-бумаги с продольным и поперечным направлением волокон. Это позволит избежать деформации пластика после прессования. На верх пакета помещают лист декоративной бумаги. Толщину готового пластика, мм, рассчитывают по формуле

hпл = hБ ∙ (n+1)(1 – Куп) ,

где hБ – толщина листа крафт-бумаги, мм; n – количество листов крафт-бумаги в пакете, шт; Kуп – коэффициент упрессовки (принимается равным 0,5).

На металлический поддон укладывают компенсационную подушку из 20 листов непропитанной крафт-бумаги. Компенсационная подушка предназначена для обеспечения равномерного распределения температуры по площади пакета. На компенсационную подушку укладывают протертый

19

спиртом металлический лист. На листе размещают собранный пакет декоративной бумагой вверх. Пакет накрывают протертым спиртом полированным металлическим листом, укладывают компенсационную подушку, накрывают ее металлическим листом.

Собранный пакет помещают в пресс с температурой нагревательных плит не выше 40°С. Смыкают плиты пресса и поднимают давление до 0,5 МПа. Включают обогрев плит и доводят температуру нагревательных плит до 80…85°С. По достижении указанной температуры давление поднимают до 7,0 МПа и нагревают плиты пресса до 140°С. При этой температуре и давлении 7 МПа пластик выдерживается в прессе из расчета 4 мин на 1 мм толщины готового изделия. По окончании времени выдержки выключают обогрев пресса и в плиты подают холодную воду. Охлаждение ведут при давлении 7,0 МПа до температуры 35±5°С, после чего снимают давление и разгружают пресс.

Манометрическое давление, МПа, рассчитывают по формуле

Р	Руд Sиз	,
МАН	Sпл

где Руд – удельное давление прессования, МПа; Sиз– площадь изделия, см2; Sпл – площадь плунжера, см2.

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 8 Испытания декоративного бумажного слоистого пластика

Пластик размечают по схеме, представленной на рис. 5, и распиливают на образцы. Для образцов определяют плотность, предел прочности при статическом изгибе, водопоглощение за 24 ч и стойкость к кипячению.

Определение плотности и предела прочности при статическом изгибе

Для определения плотности и предела прочности при статическом изгибе используются образцы длиной 135 мм, шириной 45 мм. Образцы взвешивают с точностью до 0,01 г и определяют их линейные размеры.

Длину и ширину образца измеряют в двух местах параллельно кромкам образца с точностью до 0,1 мм. За результат принимают среднее арифметическое из двух измерений. Толщину образца измеряют по середине образцов в трех точках, с точностью до 0,1 мм. За результат принимают среднее арифметическое из трех измерений.

20