Материалы изготовления непродовольственных товаров

Химический состав сырья и материалов, используемых для производства непродовольственных товаров, имеет свои особенности. Эти свойства подробно изучают студенты, проходящие подготовку по технологическим и инженерным специальностям, работники промышленных предприятий и сервисных организаций по ремонту и пошиву одежды, ремонту электробытовых, электронных товаров, автотранспортных средств, химической чистки и др.

Как правило, при изучении товароведения непродовольственных товаров характеристика состава приводится на уровне конкретных материалов. Непродовольственные товары изготавливаются из минеральных (стекло, керамика, металлы, минеральные вяжущие вещества и др.) и органических (пластмассы, древесина, резина, волокнистые вещества растительного и животного происхождения) материалов.

В промышленном материаловедении материалы делятся на металлические и неметаллические. Металлические материалы делятся на материалы черной металлургии (стали, чугуны, ферросплавы и сплавы на основе железа, легированные цветными металлами, в количестве, превосходящем стали) и материалы цветной металлургии (алюминий, цинк, свинец, олово, никель и сплавы на их основе, а также благородные металлы).

Неметаллические материалы: стекло, керамика, древесина, волокнистые материалы растительного и животного происхождения. Часть материалов имеет природное происхождение (древесина, растительные и животные волокна, шкуры, песок, камень, глины и др.), часть - искусственное (пластические массы, стекло, керамика и др.).

Металлические материалы используются для изготовления металлохозяйственных (посуда, ножевые изделия, столовые приборы и принадлежности, приборы, облегчающие домашний труд, инструменты, садово-огородный инвентарь) и ювелирных товаров, строительных материалов (приборы для окон и дверей, конструкционные элементы, крепежные изделия), являются основным конструкционным материалом, используемым при производстве транспортных средств (велосипедов, мопедов, мотоциклов, автомобилей, лодок и катеров). Металлы - химические элементы, характеризующиеся в твердом состоянии внутренним кристаллическим строением. Они имеют характерный блеск, непрозрачны, при деформациях пластичны, характеризуются значительной теплопроводностью и электропроводностью.

Черные металлы и их сплавы. Железо - один из наиболее распространенных в природе металлических элементов. Технически чистое железо представляет собой серебристо-белый тугоплавкий пластичный металл, обладающий достаточно высокой прочностью. Однако из-за высокой стоимости очистки металла от примесей применение железа в производстве потребительских товаров ограничено. Поэтому в большинстве случаев для производства используются главным образом железоуглеродистые сплавы стали и чугуны.

Стали содержат углерода не более 2,14%, а чугуны - свыше 2,14%.

Стали по химическому составу подразделяются на углеродистые и легированные.

Углеродистые стали помимо углерода содержат в небольших количествах только неизбежные примеси - кремний, марганец, серу и фосфор. В легированные стали входят, кроме того, добавки цветных металлов: хрома, никеля, молибдена, ванадия, вольфрама и др. Химический состав существенно влияет на свойства стали и ее применение в производстве. С увеличением концентрации углерода возрастают твердость и хрупкость стали. Поэтому практическое использование находят только стали, содержащие не более 1,3% углерода, так как при большем его количестве хрупкость металла возрастает настолько, что снижается надежность изделий в эксплуатации.

Кремний повышает твердость и улучшает упругие свойства металла. В частности, его включают в состав сталей (до 2%), используемых для производства пружин и рессор для транспортных средств.

Марганец увеличивает твердость и прочность стали, ее износостойкость. Поэтому из марганцевой стали изготовляют пилы особо высокого качества, хорошо сопротивляющиеся истиранию.

Сера и фосфор - вредные примеси. Сера вызывает красноломкость (растрескивание металла при механической обработке в горячем состоянии), ухудшает пластичность, снижает коррозионную стойкость стали. Фосфор обусловливает хладноломкость стали, т.е. растрескивание при механическом воздействии в условиях пониженной температуры.

Хром увеличивает твердость и износостойкость стали. При содержании хрома более 13% сталь приобретает стойкость к коррозии. Из такой сравнительно недорогой нержавеющей стали изготавливают ножи и столовые приборы.

Никель упрочняет сталь, повышает ее ударную вязкость и снижает хладноломкость. При совместном введении значительного количества хрома и никеля сталь приобретает жаропрочность и высокую коррозионную стойкость в кислой среде. Поэтому хромоникелевые стали применяют для производства посуды и столовых приборов.

Молибден, ванадий и вольфрам придают стали высокую твердость и красностойкость, т.е. способность сохранять твердость при нагреве докрасна. Эти так называемые быстрорежущие стали используются для изготовления металлорежущих инструментов и резцов.

Углеродистые стали в зависимости от содержания углерода подразделяют на конструкционные (где углерода не более 0,75%) и инструментальные (где углерода 0,7-1,3%).

Конструкционные стали используются для изготовления посуды, приборов для окон и дверей, крепежных изделий, нагревательных и осветительных приборов и т.д.

Инструментальные стали применяются в производстве инструментов, ножей, ножниц и др. В зависимости от содержания вредных примесей (серы и фосфора) различают углеродистые стали обыкновенного качества, качественные и высококачественные.

Для стали обыкновенного качества ОГЛАВЛЕНИЕ вредных компонентов либо совсем не ограничивается (группа А), либо концентрация каждого из них должна быть не более 0,07% (группы Б и В). В качественных сталях ОГЛАВЛЕНИЕ серы и фосфора не должно превышать 0,04%. Особенно сильно ограничено ОГЛАВЛЕНИЕ серы (не более 0,02%) и фосфора (не более 0,03%) в сталях высококачественных, из которых изготовляют детали, подвергаемые термической обработке.

Негативное влияние на свойства стали оказывает кислород, он вызывает красноломкость, снижает пластичность и вязкость металла. Поэтому в процессе получения сталь раскисляют добавками марганца, кремния, алюминия.

По степени раскисления различают сталь спокойную (сп), полуспокойную (пс) и кипящую (кп). Спокойная сталь раскислена полностью, полуспокойная - несколько меньше, а кипящая - не полностью, и при разливке из нее выделяется окись углерода (сталь "кипит"). Спокойная сталь - плотная, однородная по составу, отличается высокими механическими свойствами. Полуспокойная сталь по строению и свойствам занимает промежуточное положение между спокойной и кипящей сталью. В кипящей стали много мелких раковин, которые снижают ее прочностные показатели, но выше выход металла, который дешевле; мелкие раковины при прокатке завариваются. Кроме того, кипящая сталь отличается высокой пластичностью, так как содержит минимальное количество кремния и марганца (кипящую сталь раскисляют только алюминием). Поэтому для изготовления изделий из листовой стали методом холодной штамповки (стальная посуда, корпуса бытовой газовой аппаратуры, керосинок, керогазов, холодильников и др.), предпочтительнее кипящая сталь, а для изготовления деталей, подвергающихся при эксплуатации значительным нагрузкам (инструменты, ножи, детали бытовых машин и т.д.), применяют спокойную или полуспокойную сталь.

Легированные стали подразделяются по назначению на конструкционные, инструментальные и с особыми свойствами. Конструкционные стали применяются в производстве ответственных деталей машин, когда требуется сочетание высокой прочности, твердости и износостойкости с пластичностью и вязкостью. Из легированных инструментальных сталей изготовляют такие металлообрабатывающие инструменты, как сверла, ножовочные полотна, напильники, метчики, плашки. К сталям с особыми свойствами относят коррозионно-стойкие (нержавеющие), жаропрочные, износостойкие и т.п. Для товаров народного потребления (посуды, ножей, столовых приборов, лезвий для безопасных бритв и т.д.) используют главным образом нержавеющие стали.

Чугун - сплав железа с углеродом (ОГЛАВЛЕНИЕ больше 2,14%) и другими элементами. Его вырабатывают выплавкой из железных руд в доменных печах.

Чугуны по назначению подразделяют на передельные, литейные, высокопрочные, ковкие, легированные. Для производства товаров народного потребления (посуды, замков, мясорубок, печных приборов, радиаторов центрального отопления и т.д.) используют главным образом серый литейный чугун. Изделия из чугуна дешевле аналогичных изделий из стали или цветных металлов, однако он хрупкий, что необходимо иметь в виду при хранении, транспортировании и эксплуатации чугунных изделий.

Маркировка серого литейного чугуна состоит из букв и чисел: СЧ 00, СЧ 12-28, СЧ 38-60. Буквы обозначают "серый чугун", первое число - предел прочности при растяжении, а второе - при изгибе в кгс/мм. Механические свойства чугуна марки СЧ 00 стандартом не нормируются.

Цветные металлы и сплавы - наиболее часто применяемые в производстве непродовольственных товаров: алюминий, медь, цинк и их сплавы, а также никель, хром, олово, серебро, золото и платина.

Алюминий - белый серебристый металл с малой плотностью, высокой коррозионной стойкостью к атмосферным воздействиям и пресной воде, нетоксичный, пластичный, с высокой тепло- и электропроводностью. Прочность и жесткость алюминия уступает черным металлам. Кроме того, он не стоек в кислой и щелочной среде, поэтому алюминиевая посуда не используется для маринадов, солений, кисломолочных продуктов. Из алюминия изготовляют упаковочный материал (фольгу), электрические провода, детали бытовых холодильников, посуду. Однако для этих целей чаще применяют не технически чистый алюминий, а его сплавы, которые классифицируют по способу переработки в изделия на деформируемые и литейные. Деформируемые сплавы, перерабатываемые методом давления, бывают не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой. Неупрочняемые сплавы ненамного прочнее технически чистого алюминия, но зато они имеют высокие пластичность и коррозионную стойкость. Поэтому их используют для изготовления баков стиральных машин (вместо нержавеющей стали) и посуды (бидонов, кастрюль, чайников, кофейников и др.), методом глубокой вытяжки. Эти сплавы могут быть получены сплавлением алюминия с марганцем (марки АМц) или с магнием (марки АМг).

Наиболее распространенным упрочняемым сплавом алюминия является дюралюмин. Для его получения алюминий сплавляют с медью, магнием, марганцем. По механическим свойствам он приближается к углеродистой конструкционной стали, но имеет пониженную коррозионную стойкость. Для защиты от коррозии его покрывают (плакируют) чистым алюминием. Это обеспечивает достаточную коррозионную стойкость изделий из дюралюмина, хотя их прочность при этом несколько уменьшается. В производстве товаров народного потребления дюралюмин используют в основном в качестве конструкционного материала при изготовлении мебели с металлическим каркасом и спортивного инвентаря.

Литейные сплавы алюминия получают чаще всего на основе системы алюминий - кремний. Их называют силуминами и используют для отливки деталей сложной конструкции, для которых не обязательны высокие механические свойства (художественно-декоративные изделия, дверные ручки, чайники). Для изделий с более высокими прочностными показателями (замков, мясорубок, посуды, столовых приборов, деталей инструментов) используют сплавы, содержащие упрочняющие добавки (медь, марганец, магний). Сплав, изготовленный из металлолома и отходов, называется вторичным литейным сплавом алюминия. Сплав, содержащий не более 0,15% свинца, 0,015% мышьяка и 0,3% цинка, называется пищевым и применяется для изготовления изделий, соприкасающихся в процессе эксплуатации с пищей (посуды, столовых приборов, мясорубок, шинковок, соковыжималок).

Медь - розовато-красный металл, тяжелый, эластичный, с очень высокими тепло- и электропроводностью. Она хорошо противостоит коррозии на воздухе, но во влажной среде и в атмосфере, загрязненной промышленными выбросами, быстро тускнеет, покрывается зеленым налетом, при этом образуются очень токсичные соединения меди. Медь широко используют для изготовления электрических проводов, шнуров, контактов и т.д. На ее основе получают многочисленные сплавы, объединенные в две группы - латунь и бронзу.

Латуни представляют собой сплавы меди с цинком; к никелевым латуням относятся мельхиор и нейзильбер. Обычные латуни могут содержать до 50% цинка, который существенно влияет на механические свойства сплава. По мере увеличения до определенного предела концентрации цинка возрастает прочность сплава при сохранении достаточной пластичности.

Поэтому из латуни методом глубокой вытяжки обычно изготавливают изделия сложной конфигурации (чайники, кофейники, самовары, охотничьи гильзы и т.д.).

Мельхиор (сплав меди с 18-20% никеля) и нейзильбер (содержит кроме меди 13,5% никеля и 18-22% цинка) по внешнему виду напоминают серебро, имеют высокую коррозионную стойкость и пластичность. Используют никелевые латуни для изготовления столовой посуды, столовых приборов, художественно-декоративных и ювелирных изделий.

Бронзы - это сплавы меди с другими элементами. Наиболее распространены оловянные бронзы. Они обладают хорошими литейными свойствами и малой усадкой при затвердевании и охлаждении. Поэтому из оловянной бронзы изготовляют литьем сложные по конфигурации изделия: подсвечники, декоративно-художественные изделия (статуэтки, барельефы, плакаты), ручки дверные, краны, вентили и др. Обычно ОГЛАВЛЕНИЕ олова в бронзе не превышает 11%. Наряду с оловом бронза может содержать 5-10% цинка (для удешевления), 3-5% свинца (для уменьшения хрупкости) и до 1% фосфора (для улучшения обрабатываемости резцом).

Цинк - светло-серый с синеватым оттенком металл, легкоплавкий и хрупкий. Используют его главным образом для нанесения защитных покрытий на стальную посуду (ведра, корыта, тазы и др.), гвозди, приборы для окон и дверей, стиральные доски и т.д. Цинковые покрытия обладают высокими защитными свойствами, так как образуют плотную защитную пленку при повышенной влажности. Следует, однако, помнить, что при воздействии на оцинкованные изделия растворов кислот, щелочей или горячей воды образуются токсичные вещества. При легировании цинка алюминием получают сплавы с хорошими литейными свойствами, но малой прочности. Для повышения прочностных показателей в цинковые сплавы вводят до 3,5% меди. Эти сплавы используют преимущественно для отливки сложных по форме деталей швейных, счетных и пишущих машин, замков, ручек ножей и вилок.

Никель - серебристый с желтоватым оттенком металл, очень пластичный, тяжелый, с довольно высокими механическими свойствами. После полирования никель сильно блестит, имеет приятный внешний вид. Кроме того, он отлично противостоит коррозии на воздухе, в воде и растворах кислот. Поэтому никель используют преимущественно в качестве защитно-декоративных покрытий столовых приборов, приборов для окон и дверей, инструментов, посуды, велосипедов, металлической мебели и т.д. Как конструкционный материал никель в производстве товаров народного потребления не применяют. Однако на никелевой основе получают сплавы, некоторые из них находят применение при изготовлении электротоваров. Это в первую очередь нихром - сплавы никеля с хромом. Они отличаются высоким электрическим сопротивлением и окалиностойкостью. Применяются для изготовления электронагревательных элементов электроплиток, утюгов, чайников и т.п.

Хром - твердый тугоплавкий серебристо-синеватый металл с очень высокой коррозионной стойкостью. Применяют хром для получения защитно-декоративных покрытий, обеспечивающих повышенную износостойкость деталей инструментов, приборов для окон и дверей, автомашин, велосипедов, мотоциклов, часов и т.д.

Олово - серебристый легкоплавкий металл, очень мягкий и пластичный. Он характеризуется высокой коррозионной стойкостью и безвредностью, поэтому используется в качестве покрытий латунной и стальной посуды, чугунных мясорубок, консервных банок, крышек для консервирования и т.д. Однако оловянное покрытие (полуда) легко царапается, стирается и осыпается при минусовой температуре, что необходимо учитывать при организации транспортирования, хранения и эксплуатации изделий, покрытых оловом. Легкоплавкость олова обусловливает его применение для паяния в виде технически чистого металла или в составе оловянно-свинцового припоя.

Благородные (драгоценные) металлы и сплавы используют для производства ювелирных, художественно-декоративных и электронных товаров. К этой группе относятся серебро, золото, платина и металлы платиновой группы - палладий, рутений, родий, иридий, осмий. Для бытовых ювелирных изделий используют в основном серебро, золото, платину.

Серебро обладает высокими электропроводностью и теплопроводностью, пластичностью, отражающей способностью, плотностью 10 500 кг/м3. Оно устойчиво к действию воды, соляной и органических кислот, но растворяется в азотной кислоте. Серебро используют для защитно-декоративных покрытий, изготовления ювелирных изделий, припоев, светочувствительных материалов, контактов электроприборов и других целей.

Золото - металл ярко-желтого цвета, с сильным блеском, тяжелый (плотность 19 320 кг/м3), но при этом мягкий и пластичный. Золото характеризуется высокой химической прочностью к действию атмосферы, воды при высоких и низких температурах, к кислотам, щелочам, однако растворяется в "царской водке" (смесь соляной и азотной кислот), бромной и хлорной воде. Ювелирные издания изготавливают не из чистого золота вследствие его мягкости, а из сплавов золота с медью, серебром, палладием (белое золото).

Платина - белый металл с сероватым оттенком, имеет высокие плотность (21 500 кг/м3) и температуру плавления. Обладает высокой твердостью, но меньшей пластичностью. Для повышения прочности ее сплавляют с металлами платиновой группы: родием, иридием, палладием, а также золотом, серебром, медью. В ювелирном деле применяется платина 950 пробы для изготовления украшений, а также в качестве оправы бриллиантов, поскольку у платины одинаковый с алмазом коэффициент линейного расширения, при этом бриллиант в оправе из платины даст лучший блеск.

Неметаллические материалы. Керамические материалы - это неорганические минеральные материалы, получаемые из отформованного минерального сырья путем спекания при высоких температурах (1200-2500°С). Структура керамики состоит из кристаллической, стекловидной (аморфной) и газовой фазы. Кристаллическая фаза является основой керамики, ее количество составляет до 100%. Она представляет собой различные химические соединения и твердые растворы. Стекловидная фаза находится в керамике в виде прослоек стекла. Ее количество составляет до 40%. Она снижает качество керамики. Газовая фаза представляет собой газы, находящиеся в порах керамики.

Из керамических материалов изготавливают строительные материалы (например, кирпич, черепицу, облицовочную плитку), хозяйственные товары (например, посуду), художественно-декоративные изделия.

Минеральные вяжущие материалы представляют собой состав соединенных с водой солей и каменистых или волокнистых заполнителей. В качестве каменистых заполнителей применяются гравий, щебень, песок, шлак, пемза; волокнистых - асбест, древесные опилки, стружка, макулатура, солома, камыш и проч.

По виду вяжущего вещества различаются безобжиговые материалы на основе воздушных вяжущих веществ (извести, гипса и каустического магнезита) и на основе гидравлических вяжущих (цементов). Материалы на основе воздушных вяжущих веществ затвердевают на воздухе или в специальных автоклавах не обладают высокой прочностью, водо- и химической стойкостью, применяются в сухих условиях.

Материалы на основе гидравлических вяжущих веществ затвердевают во влажной среде или в камерах. Они имеют высокую прочность, водо- и химическую стойкость, по механической прочности превосходят материалы на основе воздушных вяжущих веществ.

Материалы на основе воздушной извести (силикатные) получают при затвердевании смеси воздушной извести (5-8%) и кварцевого песка (92-95%). При производстве известь с водой и песком в барабанах, а затем из массы влажностью 7-9% формуют изделия в металлических формах под давлением 15-20 МПа. При этом частицы извести и зерна песка сближаются, что способствует их химическому взаимодействию.

Затвердевание происходит путем водотермической обработки в автоклавах под давлением 8-10 МПа при температуре около 175°С за 8-10 ч. При взаимодействии гидрата окиси (гидрооксида) кальция с SiО2 образуется гидросиликат кальция. Кристаллы гидросиликата кальция, срастаясь между собой и с зернами кварца, придают изделиям прочность, водо- и морозостойкость. Оставшаяся в свободном состоянии гидроокись кальция, реагируя с углекислым газом воздуха, образует на поверхности изделия карбонатную пленку, которая также способствует повышению прочности, водо- и морозостойкости.

Материалы на основе гипса образуются в результате затвердевания гипсовых вяжущих с заполнителями (от 3 до 40%). В качестве заполнителей используют шлак, пемзу, макулатуру, солому и др.

Материалы на основе магнезиальных вяжущих создают из смеси вяжущих с органическими заполнителями (стружкой, опилками) в соотношении 1:3 и более. Заполнители придают изделиям высокие тепло- и звукоизоляционные свойства. Затвердевание материалов происходит в специальных камерах под действием температуры. При этом образуются кристаллы гидрата окиси магния и оксихлорида магния, срастающиеся между собой и придающие изделиям прочность на сжатие (от 20 до 60 МПа).

Материалы на основе портландцемента получаются в результате затвердевания смеси цемента с минеральными волокнистыми или камневидными заполнителями. Основными из них являются асбестоцементные листы и камни из растворов и бетонов.

Асбестоцементные материалы образуются из смеси асбеста (от 8 до 21% массы сухой смеси), портландцемента и воды. Асбест (гидросиликат магния - 3MgО-2SiО2-H2О) представляет собой горную породу волокнистого строения.

Материалы из раствора и бетона представляют собой смеси портландцемента с водой, песком и гравием или щебнем. Смесь цемента с водой и песком называется раствором, а смесь цемента с песком, щебнем или гравием - бетоном. Заполнители уменьшают усадку, предотвращают образование трещин, сокращают расход вяжущего и снижают стоимость изделий. Они образуют каркас, который цементируется вяжущим веществом, вследствие чего повышается прочность.

Стекло - твердый аморфный термопластичный материал, получаемый переохлаждением расплава различных оксидов. В состав стекла входят стеклообразующие кислотные оксиды (SiО2, Al2O3, В2O и др.), а также основные оксиды (К2О, CaO, Na2О и др.), придающие ему специальные свойства и окраску. Оксид кремния SiO2 является основой практически всех стекол и входит в их состав в количестве 50-100%.

Из стекла изготавливаются строительные материалы (оконные, витринные стекла, облицовочные плитки, стеклопластики, блоки, вата-утеплитель), хозяйственные товары (стеклотара, посуда, зеркала и др.), технические изделия (оптические, свето- и электротехнические, химико-лабораторные, приборные стекла и др.).

Состав стекла может быть выражен общей формулой трисиликата - R2O·RO-6SiO2. Из одновалентных оксидов в состав стекла входят Na2О, К2О, Li2O и др.; из двухвалентных - CaO, MgO, ZnO, РbО, ВаО и др., а также такие окислы, как А12О3, Ва2О3. Стекла представляют собой сложные системы, состоящие не менее чем из пяти оксидов.

Основными являются SiCb - 72-75%, СаО - 8,5-9,5 и Na2O - 13-15%, а кроме того, оксиды фосфора, бора, алюминия и др. Названия стекол зависят от содержания в них тех или иных окислов: натрий-кальций-силикатные, свинцовые (хрустальные), бариевый хрусталь и т.д.

Для получения изделий с необходимыми свойствами с учетом их назначения изменяют химический состав стекла. Например, при замене натрия окисью калия стекло приобретает более яркий блеск, чистый оттенок, из такого стекла вырабатывают сортовую посуду методом выдувания. При введении в калиево-известковое стекло оксидов свинца, имеющих повышенный коэффициент преломления, получают изделия, характеризующиеся наряду с блеском своеобразной игрой света и повышенной плотностью. Эти изделия называют хрустальными. Хрустальные стекла широко применяют для изготовления посуды, а также оптических изделий. Примерный состав стекол в зависимости от вида бытовых изделий приведен в табл. 7.1.

В отдельных случаях вырабатывают бариевый хрусталь (вместо РbО он содержит ВаО). Современные промышленные стекла содержат не менее пяти компонентов, а специальные - значительно больше.

Ситаллы - полукристаллический материал с малым тепловым расширением, получаемый из стекол специального состава путем управляемой термической обработки. Кроме основных компонентов, в шихту вводят добавки, способствующие направленной кристаллизации. Состав шихты для получения ситаллов, %: SiO2 - 73-75, А12O3 - 12-36, Li2O - 2-15; TiO2 - 3-7, К2O - 4. Весовое отношение Li2O к А12O3 может изменяться в пределах от 0,1 до 0,6. Полученную стекломассу подвергают тепловой обработке но специальному режиму: вначале при температуре от 650 до 800 °С, а затем - от 800 до 1175°С (до достижения коэффициента термического расширения менее 15 х 10-7).

От стекла ситаллы отличаются кристаллическим строением, а от керамики - меньшими размерами кристаллов. В связи с этим они характеризуются высокой прочностью, твердостью, термической устойчивостью и электроизоляционной способностью. Эти свойства тем выше, чем больше ОГЛАВЛЕНИЕ кристаллической фазы.

Таблица 7.1

Химический состав стекла

Оксиды				ОГЛАВЛЕНИЕ оксидов в стекле, %
		для выдувных изделий		для прессованных изделий		для кухонной посуды (жаропрочной)		для хрустальных изделий
SiO2		73-75		73-74		59		59
	N2O		13,5-15,5		13,5-15,5		-		До 4,0
K2O		1,5-2,5		1,0-2,0		-		14,0-15,5
	СаО		6,5-8,5		7,0-8,0		10,0		До 1,0
MgO		1,0-2,0		2,0-2,5		4,0		-
Al2O3		0,3-0,5		0,5-2,0		17,5		До 1,0
Fe2O3		Не более 0,03		Не более 0,03		Не более 0,1		Не более 0,01
ZnO		-		-		2,5		До 1,0
ВаО		-		-		1,5		-
	B2O3		-		-		5,2		0,5-1,0
ТiO2		-				1,0		-
РbО		-						18-24

Ситаллы противостоят ударам в 20 раз лучше, чем бетон, и имеют высокое сопротивление истиранию - в 25 раз выше, чем оконное стекло. Они имеют плотность 2,5-2,6 г/см3, прочность на сжатие от 450 до 500 МПа и на изгиб около 60 МПа. Выдерживают перепады температур от 20 до 700-800 °С. При добавлении красителей получают ситаллы различных цветов, которые широко применяют в строительстве, производстве бытовой посуды.

Пластические массы представляют собой материалы, имеющие в основе своей полимеры - высокомолекулярные соединения, образованные большим числом (от греч. poly - много) одинаковых группировок, именуемых элементарными звеньями, частями (от греч. meres - часть).

Полимеры бывают органические, неорганические и элементоорганические. Органические могут быть природными (целлюлоза, каучук, белки) и синтетическими. Синтетические полимеры получают полимеризацией или поликонденсацией низкомолекулярных веществ, называемых мономерами (от греч. monos - один). Полимеризационные полимеры образуются при взаимодействии мономеров с двойными или тройными связями, поликонденсационные - в результате соединения мономеров, содержащих две и более функциональные группы (-NH2, -COOH, -ОН и др.).

По составу различают пластмассы однородные и неоднородные. Однородные (ненаполненные) пластмассы состоят только из полимера или содержат растворенный в полимере пластификатор, который придает повышенную эластичность и (или) пластичность, свето- и морозостойкость, пониженные жесткость и хрупкость. В состав неоднородных (наполненных) пластмасс входят полимер, наполнители, стабилизаторы и другие добавки. Полимер в этом случае выполняет роль связующего.

Наполнители совершенствуют свойства пластмасс и уменьшают их стоимость. Они могут быть порошковыми, волокнистыми (с волокнами хлопка, стеклянными), слоистыми - бумага, ткани, древесный шпон.

Пластификаторы повышают пластичность, снижают хрупкость и расширяют температурный интерват существования композиции в высокоэластичном состоянии; они должны хорошо совмещаться с полимерными связующими, иметь низкую летучесть и не должны мигрировать на поверхность ("выпотевать") в процессе эксплуатации и хранения.

В качестве пластификаторов используют эфиры карбоновых и фосфорных кислот и другие соединения. Наиболее распространенными пластификаторами являются эфиры фталевой кислоты и алифатических спиртов (фталаты), такие как дибутил- и диоктилфталат.

Стабилизаторы защищают полимерное связующее от старения в процессе хранения и эксплуатации. Основные виды стабилизаторов: термостабилизаторы - системы, тормозящие процессы термодесструкции; антиоксиданты, являющиеся ингибиторами окислительных процессов; антиозонаты - добавки, замедляющие процессы озонного старения; фотостабилизаторы - добавки, тормозящие процессы фотоокислительной деструкции; антирады - системы, замедляющие протекание процессов, вызванных действием ионизирующих излучений.

Роль стабилизаторов в рассматриваемых процессах играют производные фенолов и ароматических аминов, сажи, других веществ, а для образования на определенной стадии переработки пластмасс сетки поперечных связей между макромолекулами в пластмассовые композиции вводят сшивающие агенты - отвердители (полифункциональные соединения, например диамины, гликоли, аминоспирты, кислоты и т.д.), в качестве которых могут применяться инициаторы, ускорители и активаторы полимеризации.

Для получения материалов с желаемой структурой в пластмассовые композиции вводят структурообразователи - добавки, оказывающие влияние на процессы формирования надмолекулярных структур, таких как тонкодисперсные порошкообразные окислы и карбиды металлов, некоторые соли органических кислот, а также поверхностно-активные вещества.

Таким образом, формируются пенопласта с закрытыми порами (объемная масса от 0,03 до 0,3 г/см3) и поропласты с открытыми порами (объемная масса свыше 0,3 г/см3).

Полимеризационные смолы и пластмассы на их основе - полимеры и сополимеры (сополимеры получают при совместной полимеризации различных по химическому составу мономеров, например сополимер этилена и пропилена этой группы - СЭП) преобладают в мировом выпуске пластмасс. К полимеризационным относят полимеры на основе этилена и его производных, а также полиформальдегид (полиэтилен (ПЭ) высокого (ПЭВД), низкого (ПЭНД), среднего (ПЭСД); полипропилен (ПП), поливинилхлорид (ПВХ) - винипласт, пластикат, перхлорвинил); полистирол (ПС), полиакрилаты (полиметилметакрилат и полиак-рилонитрил), полиформальдегид (полиметиленоксид).

Поликонденсационные смолы и пластмассы на их основе в зависимости от числа активных групп мономера бывают термопластичные (полиамиды, полиуретаны, полиэтилентерефталат, поликарбонат) и термореактивные (фено- и аминоальдегидные, алкидные, эпоксидные и другие смолы): полиамиды (ПА), полиуретаны (ПУ), полиэтилентерефталат (ПЭТФ, лавсан), поликарбонат, фенопласты (фенолфор-мальдегидные смолы), аминопласты (аминоальдегидные смолы) бывают двух разновидностей - мочевиноформальдегидные (карбамидные) и меламиноформальдегидные (меламины); алкидные и эпоксидные смолы.

Древесные материалы используются в качестве топлива, материала для изготовления строительных изделий, сырья для производства бумаги и картона, материала для изготовления мебели.

Химический состав древесины определяется составом веществ, находящихся в оболочках и полостях клеток. В оболочках клеток содержатся в основном углерод, кислород, водород, азот и в незначительном количестве минеральные вещества. Элементарный состав древесины независимо от породы примерно одинаков (в %): углерод - 49,5; кислород - 44,2; водород - 6,3 и азот - 0,12. К минеральным веществам относятся соли щелочно-земельных металлов - кальция, калия, натрия, магния и др. Их количество в зависимости от породы древесины колеблется в пределах от 0,2 до 3,5%. Наибольшее количество золы образуется при сжигании коры и листьев. Древесина молодых деревьев при сгорании дает больше золы.

Химические элементы, входящие в состав древесины, образуют сложные органические вещества, которые содержатся в оболочке и полости клеток. Основными веществами, составляющими оболочку клеток, являются целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин. В полости клеток присутствуют также дубильные и красящие вещества, смолы и эфирные масла.

Таблица 7.2

ОГЛАВЛЕНИЕ основных веществ, составляющих оболочку клеток древесины

Породы	ОГЛАВЛЕНИЕ, %
	целлюлозы	гемицеллюлозы	лигнина
Хвойные	48-56	23-26	26-30
Лиственные	46-48	26-35	19-28

Количество органических веществ в древесине в пределах годового слоя и по высоте ствола примерно одинаково. В ядровой древесине по сравнению с заболонной в 2-2,5 раза больше целлюлозы, гемицеллюлозы, дубильных веществ и меньше лигнина.

Дубильные вещества (таниды) в основном находятся в коре и листьях. Таниды - производные многоатомных фенолов. Они растворяются в воде и окисляются, обладают вяжущими свойствами. При взаимодействии с соединениями железа, хрома и других металлов образуют окрашенные слои, что используют при протравном крашении древесины. Больше танидов в ядровой древесине и меньше - в заболонной. По высоте ствола ОГЛАВЛЕНИЕ постепенно уменьшается. Наибольшее количество дубильных веществ - в древесине дуба, ивы, ели, каштана, эвкалипта, ореха и других пород, а в древесине березы их нет.

Красящие вещества присутствуют в древесине, коре, листьях, корнях дерева. Количество их увеличивается с возрастом дерева в более жарком климате, больше их в ядровой древесине; в древесине ели, березы, осины и некоторых других пород красящих веществ мало.

Смолы содержатся в клетках и полостях древесины хвойных пород как в жидком, так и твердом состоянии. Из жидких смолистых веществ основной является живица, которая легко растворяется в эфире и бензоле и используется в лакокрасочной промышленности.

К смолам относятся также камеди, присутствующие в воде в растворенном виде, и млечные соки некоторых растений - каучука и гуттаперча, применяемые в производстве резины, клеев, а также в текстильной, кондитерской и фармацевтической промышленности.

В жидких смолах много эфирных масел. Скопление смолы на отдельных участках затрудняет отделку древесины. Например, при наличии в древесине фенольных веществ затрудняется отделка полиэфирными лаками, замедляется высыхание масляных лаков (до 10-30 дней), а образующиеся при этом покрытия имеют малую твердость и отслаиваются.

Эфирные масла, содержащиеся в древесине, являются сырьем лаков. К ним относятся камфарное масло, получаемое из камфарного лавра и используемое для получения камфары, и пихтовое масло, извлекаемое из хвои и шишек пихты.

Некоторые химические вещества, которые находятся в древесине, существенно влияют на отвердевание высыхающих масел и полиэфирных лаков, применяемых для лицевой отделки древесины.

Волокнистые материалы натурального происхождения состоят из непряденых нитей материала или длинных тонких отрезков нити. Волокна являются сырьевым материалом для прядения нитей, веревок как часть композитных материалов, а также для производства бумаги и войлока.

К натуральным волокнам относятся волокна, образующиеся биологическим путем (в организме растения, животного) или в ходе геологических процессов.

В зависимости от происхождения волокна делятся на растительные, животные, минеральные. Растительное волокно представляет собой в основном целлюлозу, часто с лигнином, например хлопок, пенька, джут, лен, рами, сизаль. Такие волокна используют при производстве ткани для одежды. Древесное волокно в основном идет на производство бумаги, а также древесно-волокнистых плит. Волокно животного происхождения представляет собой длинные белковые цепочки: паутина, кетгут, сухожилия, шерсть, волосы и г.д. Минеральное волокно - асбест. Это единственное залегающее длинное минеральное волокно.