новая папка 2 / 45388

Плотность, кг/м3, вычисляют по формуле m 106 ,

l b h

где m – масса образца, г; l, b, h – длина, ширина и толщина образца, мм.

45

45 135

45 45

Рис. 5. Схема разметки образца декоративного бумажного слоистого пластика

После определения плотности образец укладывают на опоры испытательной машины. Расстояние между опорами на испытательной машине 100 мм. Предел прочности при статическом изгибе, МПа, рассчитывают по формуле

3PL

изг 2bh 2 ,

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

Определение водопоглощения

Определение водопоглощения проводят на образцах размером 45×45 мм, выпиленных из образцов, использованных для определения предела прочности при статическом изгибе. Два образца взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,0002 г. Образцы погружают в ванну с водой в вертикальном положении. Уровень воды в ванне должен быть на 20 мм выше образцов, температура воды 20 ± 2 оС. Через 24 ч образцы извлекают из ванны и взвешивают. Перед взвешиванием образцы промокают

21

фильтровальной бумагой. Водопоглощение вычисляют с точностью до 0,1% по формуле

W	m2 m1	100
	m1

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

Определение стойкости к кипячению

Два образца размером 45×45 мм помещают в стакан с кипящей водой и выдерживают в нем пластик в течение 1 ч. По окончании испытания визуально регистрируют состояние образца, пластик не должен расслаиваться.

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 9 Синтез водорастворимой фенолоформальдегидной смолы

Рецепт фенолоформальдегидной смолы, мас. ч.:
Фенол........................................................................................................	100
Вода ............................................................................................................	82
Гидроксид натрия (42 %-й) ......................................................................	48
Формалин (37 %-й)
1-я порция .......................................................................................	104
2-я порция .........................................................................................	60
3-я порция .........................................................................................	18

Рассчитывают количество компонентов, необходимое для приготовления 500 г смолы. Синтез смолы проводят в трехгорлой круглодонной колбе.

Режим синтеза смолы

В колбу загружают фенол, воду и гидроксид натрия, включают мешалку и нагревают смесь до температуры 40…45°С. При этой температуре смесь перемешивают в течение 15 мин, после чего вводят первую и вторую порции формалина. Реакционная смесь за счет экзотермической реакции нагревается до 80…85°С. При этой температуре реакционную смесь выдерживают в течение 45 мин. По окончании времени выдержки реакционную смесь подогревают до кипения в течение 10…15 мин реакционную смесь кипятят в течение 10 мин, а затем охлаждают до 85…90°С и вводят 3-ю порцию формалина. Далее реакционную смесь в течение 5…10 мин подогревают до 85…90°С для получения смолы с вязкостью

22

50…60 с по ВЗ-4. Затем смолу охлаждают до 30…35°С в течение 60 мин и сливают в приемную емкость.

Испытания смолы

Определение времени желатинизации

В химии и технологии полимеров желатинизацией (гелеобразованием) принято называть превращение реакционной смеси в процессе полифункциональной поликонденсации из вязкой жидкости в нерастворимый студнеобразный продукт. Момент, когда система внезапно теряет текучесть, называется точкой гелеобразования. При этом происходит сшивка растущих полимерных цепей и возникает трехмерная молекулярная сетка, пронизывающая весь объем смеси. Наиболее простым методом определения времени желатинизации является визуальный.

Около 2 г смолы, взвешенной в фарфоровом тигле с погрешностью не более 0,01 г, наносят на центральную часть металлической плиты, нагретой до температуры 150 ± 2°С. Включают секундомер. Стеклянной палочкой равномерно распределяют в пределах площади, ограниченной квадратом, и непрерывно перемешивают. Когда полимер начнет густеть, не прекращая перемешивания, из него периодически вытягивают нити на высоту не более 2 см. При дальнейшем нагревании полимер теряет пластичность, и нити обрываются. В этот момент секундомер останавливают. Время, прошедшее с момента нанесения испытуемого образца на плиту до момента обрыва нитей, принимают за время желатинизации и выражают в секундах.

За результат испытания принимают среднее арифметическое трех параллельных определений. Расхождение между параллельными определениями не должно превышать 5 с.

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

23

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.

Определение вязкости

Установочными винтами штатива вискозиметр устанавливают так, чтобы его верхний край был в горизонтальном положении. Под сопло вискозиметра ставят мензурку вместимостью 100 см3. Отверстие сопла снизу закрывают пальцем. В вискозиметр с избытком наливают смолу так, чтобы образовался выпуклый мениск над его верхним краем. Избыток смолы и образовавшиеся пузырьки воздуха удаляют стеклянной палочкой, сдвигая их по верхнему краю вискозиметра в горизонтальном направлении. Затем открывают отверстие сопла и одновременно с появлением смолы из сопла включают секундомер. Когда смола в мензурке достигнет точно уровня метки 100 см3, секундомер останавливают и отсчитывают время истечения с точностью 0,2 с.

За величину условной вязкости Х (с) принимают среднее арифметическое трех параллельных определений времени истечения смолы и вычисляют по формуле

X t K ,

где t – среднее арифметическое времени истечения смолы, с; К – поправочный коэффициент вискозиметра, указанный в паспорте прибора.

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 1 0 Пропитка, сушка и испытания шпона

Для изготовления древесного слоистого пластика используют лущенный березовый шпон. Определяют толщину шпона. Рассчитывают число листов шпона для изготовления пластика по формуле

n		Sпл	,
(1		K ) Sшп

где Sпл– толщина готового пластика, мм; К – коэффициент упрессовки шпона (0,45…0,48); Sшп – толщина шпона, мм.

24

Марка изготавливаемого пластика определяется преподавателем. Сборку пакета ведут по схеме для цельных пластиков. На основании марки пластика составляют карту сборки пакета. Лицевые слои пластика собирают из листов шпона, имеющих направление волокон, параллельное длинной стороне пластика. Поперечные слои пакета должны быть расположены симметрично относительно его центра, поэтому допускается укладка большего или меньшего числа продольных слоев шпона в наружных или внутренних частях пакета. В соответствии с картой сборки выкраивают заготовки шпона размером 140×120 мм.

Пропитку шпона проводят путем его вымачивания в растворе смолы концентрацией 29…36%. Концентрация пропиточного раствора задается преподавателем. Приготовленный пропиточный раствор выливают в ванну для пропитки. Заготовки шпона помещают в кассету так, чтобы при погружении кассеты в ванну волокна шпона имели вертикальное направление. Для определения содержания смолы в пропитанном шпоне в середину стопы шпона укладывают контрольный образец размером 50×50 мм. Образец предварительно взвешивают с точностью до 0,01 г. Кассету со шпоном погружают в ванну. Время пропитки составляет 10…30 мин в зависимости от толщины шпона и концентрации пропиточного раствора. По окончании пропитки кассету извлекают из ванны и устанавливают над ванной на 10…15 мин для стекания смолы.

Затем шпон устанавливают в кристаллизатор в вертикальном положении и помещают в сушильный шкаф с принудительной циркуляцией воздуха. Сушку шпона ведут при температуре 65…75°С в течение 4 ч.

По окончании сушки контрольный образец шпона помещают в эксикатор на 20 мин и затем взвешивают с точностью до 0,01 г.

Содержание смолы в шпоне, %, рассчитывают по формуле

Q	m2 m1	100 ,
	m2

где m1 – масса контрольного образца шпона до пропитки, г; m2 – масса контрольного образца шпона после пропитки, г.

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 1 1 Прессование древесного слоистого пластика

Собранный в соответствии с картой сборки пакет помещают между двумя металлическими листами, предварительно смазанными олеиновой кислотой, и загружают в гидравлический пресс. Температура нагреватель-

25

ных плит пресса должна быть не выше 40°С. Смыкают плиты пресса и поднимают давление до 2,5…3 МПа. Включают обогрев плит и доводят температуру нагревательных плит до 85…90°С. По достижении указанной температуры давление поднимают до 14,0 МПа и нагревают плиты пресса до 150°С. При этой температуре и давлении 14,0 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 14,0 МПа до температуры 35±5°С, после чего снимают давление и разгружают пресс.

Манометрическое давление, МПа, рассчитывают по формуле

	РМАН	Руд	Sиз	,
		S	пл

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 № 1 2 Испытания древесного слоистого пластика

Пластик размечают по схеме, представленной на рис. 6, и распиливают на образцы. Для образцов определяют плотность, предел прочности при статическом изгибе, водопоглощение за 24 ч и ударную вязкость при изгибе.

26

			130
35	35	20	20
Рис. 6. Схема разметки образца древесного слоистого пластика
Определение плотности и предела прочности
при статическом изгибе

Для определения плотности и предела прочности при статическом изгибе используются образцы длиной 135 мм, шириной 35 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, кг/м3, вычисляют по формуле

m 106 l b h ,

где m – масса образца, г; l, b, h – длина, ширина и толщина образца, мм. 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 ,

27

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

Определение водопоглощения

Определение водопоглощения проводят на образцах размером 35×35 мм, выпиленных из образцов, использованных для определения предела прочности при статическом изгибе. Два образца взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,0002 г. 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. Через 24 часа образцы извлекают из ванны и взвешивают. Перед взвешиванием образцы промокают фильтровальной бумагой. Водопоглощение вычисляют с точностью до 0,1% по формуле

W	m2 m1	100 ,
	m1

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

Определение ударной вязкости при изгибе

Для определения удельной ударной вязкости используют образцы размером 130×20 мм. Перед проведением испытаний посередине образца измеряют его ширину и толщину с точностью до 0,1 мм.

Испытания проводят на маятниковом копре. Маятник копра взводится на угол 120°. 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 120°. Стрелку индикатора маятника устанавливают на 0°. Освобождают маятник. После разрушения образца и остановки маятника определяют по индикатору угол рабочего хода. Ударную вязкость, кДж/м2, рассчитывают по формуле

аАS ,

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.

28

Библиографический список

1.Леонович А. А. Древесные плиты специального назначения: Учебное пособие. СПб.: Издательский дом «Герда», 2007. 96 с.

2.Леонович А. А. Физико-химические основы образования древесных плит. СПб.: Химиздат, 2003. 192 с.

3.Доронин Ю. Г., Мирошниченко С. Н., Свиткина М. М. Синтетиче-

ские смолы в деревообработке. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Лесн. пром-сть, 1987. 224 с.

4.Анализ конденсационных полимеров. М.: Химия, 1984. 296 с.

5.Шулепов И. А., Доронин Ю. Г. Древесные слоистые пластики. М.: Лесн. пром-сть, 1978. 208 с.

6.Бараш Л. И. Слоистые пластики, декоративные поверхности. СПб.:

Химиздат, 2007. 256 с.

29