6 Материалы из пластических масс

Технологический процесс изготовления деталей из пластических материалов позволяет создавать изделия любой архитектурной формы, полностью использовать применяемое сырье без отходов, дает возмож­ность экономить древесные материалы, сократить трудовые затраты, по­высить производительность труда, увеличить срок службы изделий в сравнении с древесиной. Однако применять пластмассы выгодно там, где можно получить максимальный экономический эффект, а именно при из­готовлении стульев, каркасов, кресел, сидений табуретов, изделий детской мебели, ящиков и полуящиков, емкостных элементов кухонной мебели, декоративных элементов корпусной мебели, лицевой и крепеж­ной фурнитуры, формованных элементов мягкой мебели и др. В этом слу­чае оправдывается высокая стоимость и ограниченность ресурсов исход­ного сырья.

Пластмассовые изделия делятся на две основные группы: конструк­ционные и декоративные. Помимо этого по условиям эксплуатации пласт­массовые детали разделяются на нагруженные ответственные, нагруженные неответственные, ненагруженные, ответственные сопрягаемые, неот­ветственные несопрягаемые, а также работающие в агрессивных средах и работающие при высоких температурах.

Если для вспомогательных и декоративных деталей, таких, как, например, элементы декора, заглушины, сиденья, выбор материала не имеет большого значения, то для конструкционно нагруженных деталей (гайки, стяжки и другая крепежная фурнитура) необходимо производить подбор материала, обращая особое внимание на показатели прочности, жесткости, сопротивление нагрузкам и т.д.

Ударопрочные полистиролы - важнейшие конструкционные материалы. Основное их достоинство - эластичность, т.е. большое относительное удлинение при растяжении, сочетающееся с повышенной прочностью при ударных нагрузках. Они хорошо окрашиваются, изделия из них могут иметь блестящую или матовую поверхность. Выпускаются нескольких ма­рок, из которых наиболее дешевы и выпускаются в наибольших объемах стирол-бутадиеновые ударопрочные полистиролы УП, УП-1, УПП, ПС-СУ. Из них изготавливаются лицевая фурнитура, галстукодержатели, крюч­ки для вешалок, колесные и конусные опоры, лотки для мелочей, шкан­ты и т.д.

Тройные стиро-бутадиен-акрилонитрильные сополимеры марок СПП, СНП-К, СНК, АНГ-К, СТЛН, а также АБС-пластики марок АБС-1, АБС-2, АБС-3 - в большей степени, чем другие термопластичные полимеры об­ладают свойствами, необходимыми в производстве мебели: поверхност­ной твердостью, стойкостью к истиранию и химическим воздействиям, стабильностью размеров, незначительным влагонасыщением, низким коэф­фициентом температурной деформации. Ввиду легкости их переработки они пригодны для изготовления изделий с большими размерами и слож­ной формы для несущих конструкций, работающих в наиболее неблагоприятных условиях. Изделия из них долговечны, не нуждаются в особом уходе, не восприимчива к влаге, теплу и холоду, не разрушаются на­секомыми-вредителями, сохраняют при эксплуатации яркость цветов. Од­нако экономическая эффективность применения тройных сополимеров дос­таточно высока при изготовлении из них сложных несущих конструкций, требующих больших затрат при использовании древесины.

Стеклопластик – материал на основе фенолформальдегидной смо­лы, модифицированной анилином и поливинилбутиралем. Длительно рабо­тает при 100 ⁰С и кратковременно при температуре 200 ⁰С. Перерабаты­вается путем компрессионного литьевого прессования. В пластике при­сутствует стеклянный наполнитель. Нетоксичен и долговечен. Выпуска­ется в виде рулонов. Применяется как конструкционный и вспомогатель­ный материал.

Полиамиды - группа материалов - капрон - с высокой механичес­кой прочностью и низким коэффициентом трения. Однако имеет высокую стоимость и дефицитен. Перерабатывается литьем под давлением. Ис-пользуется для изготовления мелких деталей, испытывающих большие нагрузки - стяжки, полкодержатели, чашки четырехшарнирных петель.

Поливинилхлорид - порошкообразный или гранулированный материал на основе сополимера винилхлорида и винилиденхлорида, имеющий желтый или оранжевый цвет. Легко окрашивается, выдерживает большие механические нагрузки, легко перерабатывается в гибкие и жесткие ма­териалы и изделия, химически стоек, не,набухает в воде, хорошо сов­мещается с другими материалами, устойчив к окисление и старению, не имеет запаха, безвреден, дешев и доступен. Самый распространенный полимер, выпускаемый в виде жестких и мягких пластмасс, используе­мый для изготовления емкостей и погонажных профильных материалов.

Полипропилен - продукт полимеризации при низком давлении, обла­дающий большими сырьевыми ресурсами. Имеет хорошую термостойкость и прочность. Сохраняет стабильность размеров при температуре до 150 ⁰С. Прозрачен, обладает высокой твердостью, химически- и водостоек. Недостаток - низкая морозостойкость (до –15 ⁰С). Широко применя­ется при изготовлении крепежной фурнитуры - стяжки, защелки пого­нажных изделий, емкостей, совмещенных блоков сидений и спинок, кан­целярской мебели, мебели для столовых, кафе. Экономически эффекти­вен.

Пенополиуретаны - жесткие и эластичные материалы, широко ис­пользуемые в производстве мягких элементов мебели. Основное досто­инство - высокая прочность при относительно малой плотности. Он пригоден при формировании самых сложных изделий, обладает хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами, водо-, морозо-, и теплосто­ек, долговечен, имеет хорошую адгезию ко многим материалам, что поз­воляет во время формирования закладывать в него различные детали и крепежные элементы.

Этрол - материал на основе этилцеллюлозы, пластификаторов, ста­билизаторов и других добавок. Обладает хорошей водо- и атмосфероус-тойчивостью, морозостойкостью, негорюч. Перерабатывается методом литья под давлением или компрессионным прессованием. Применяется для погонажных изделий - полозки, направляющие, раскладки.

Пенополистирол - материал, характеризуемый высокой прочностью при низкой плотности, технологичностью, простотой и доступностью самого процесса изготовления. Во время формирования одновременно проводят армирование - облицовывание тканями. Прочность армирован­ного вспененного полистирола возрастает в 2-3 раза. Широко исполь­зуется мебельной промышленностью для изготовления каркасов кресел и диванов.

Сравнительные данные физико-механических свойств некоторых пластмасс, применяемых в мебельной промышленности, приведены в табл. 32.

Таблица 32

Физико-механические свойства пластмасс

№ п/п	Наименование	Плотность, кг/м3	Усадка, %	Удлинение при растяжении, %	Предел прочности, МПа		Твердость, МПа, не менее
					при сжатии	при изгибе
1	Капрон	1130-1150	0,9-1,2	150-200	-	90,0	1,0-1,2
2	Полиуретан	1210	1,0-1,2	50-150	80,0-85,0	70,0-80,0	1,0-1,2
3	Полиэтилен	920	2,0-2,5	150-500	12,5	12,0-17,0	1,3
4	Полипропилен	900-910	2,0-3,0	300-500	60,0-70,0	56,0-80,0	0,6-0,7
5	Полистирол блочный	1030-1070	0,2-0,25	0,4-0,7	100,0	80,0-85,0	1,4-1,5
6	Полистирол ударопрочный	1140	0,5-0,7	92	-	55,0-60,0	1,2
7	Этрол	1800-2000	0,4-0,5	25-50	140,0-210,0	35,0-40,0	0,4

Из пластических материалов изготавливаются нижеследующие изде­лия для мебели.

Профильно-погонажные изделия

1. Планки направляющие предназначены для дверок и раздвижных стекол толщиной 4-5 мм. По конструкции планки направляющие делятся на одинарные и двойные, а также врезные и накладные. Накладные изготав­ливаются 5 типов, двойные - 4 типов.

Кроме планок направляющих для мебельной промышленности выпуска­ется планка соединительная для задних стенок.

Длина для всех видов планок и их цвет устанавливаются проектом. Материал: смола ПХВС-4 по МРТУ 6-01-83, сополимеры стирола, этрол ацетилцеллюлозный.

2. Раскладки применяют для оформления кромок щитовых элементов, нап­ример, кухонной и учебной мебели. Раскладки могут быть одно- и двух­цветными. Форма и цвет их устанавливаются конструкторской документа­цией на изделие.

З. Кант применяется в изделиях мягкой мебели и стульях. Он изготавли­вается из поливинилхлорида методом экструзии. Длина канта и его цвет определяются конструкторской документацией на изделия.

5. Борт в мягких элементах мебели бывает различных конструкций. Раз­личают борт готовый и сформированный в процессе изготовления. Гото­вый борт Р-2 изготавливают методом экструзии из технической резины по ТУ МХП 233-54Р трех видов: низкий № 1, высокий № 2, высокий № 3. Борт готовый может крепиться к рамке пружинного блока шнуром или проволочными скобами посредством пневмопистолетов с шагом 70-80 мм при формировании борта из пластовых материалов шаг 30-40 мм.

Емкости

1. Ящики и полуящики изготовляют из пластмасс прессованием прямым и литьевым, литьем под давлением, пневмо- или вакуум-формированием и из погонажных изделий, полученных методом экструзии. От способов изготовления зависят их конструкции. При конструировании изделий, получаемых прессованием и литьем, должны соблюдаться специальные технологические и конструкторские требования: наличие технологичес­ких уклонов, углублений, выступов, закруглений, а также условия равностенности. Максимальное значение толщины стенок изделий из тер­мопластичных пластмасс высотой 20-80 мм - 3 мм, стенок высотой 100-400 мм - 5-6 мм.

2. Пневмо- и вакуум-формирование ящиков и других емкостей производится из листовых материалов. Формы изготавливаются из древесины, гип­са, металла. Способ малопроизводителен, связан с большими отходами,однако для него достаточно простого оборудования и оснастки. Наибо­лее экономичен и предпочтителен для производства изделий с большой поверхностью и небольшой толщиной стенок.

При конструировании изделий для изготовления этим способом не­обходимо стремиться к созданию конструкций с небольшой глубиной вы­тяжки и не имеющих острых углов. В изделиях должны быть предусмотре­ны ребра жесткости в виде нервюр. Угол наклона стенок принимается не менее 1⁰. Толщина стенок изделий, полученных методом пневмо- или вакуум-формования, должна быть на 0,5-1,0 мм больше, чем у изделий, изготовленных прессованием. Наименьший радиус закругления углов при­нимают равным первоначальной толщине листового материала, из которо­го изготавливается изделие.

3. Ящики из погонажных элементов получают методом экструзии, чем вы­годно отличается от приведенных выше способов тем, что позволяет значительно сократить трудозатраты и интенсифицировать процесс сбор­ки. Для производства ящиков этим методом применяют частично пласти­фицированный поливинилхлорид, содержащий 7-15 % пластификатора. Эк­струзия ПВХ-композиции производится при температуре 150-180 ⁰С и ско­рости 1,2 м/мин.

Спинки и сиденья стульев, стулья, каркасы кресел, диванов, секционные блоки из полимерных материалов

1. Прессматериалы на остове стеклопластиков получают методом горячего прессования. В качестве связующего используют полиэфирную смолу ПН, армирующего материала - стеклохолст марок ХЖК-6О-ГС и ХЖК-4ГС. Для интенсификации процесса применяют предварительно подготовленный пресс-материал, характеристика которого приведена в табл. 33.

2. Материалы на основе пенополистирола. Для изготовления каркасов, кресел и диванов беспрессовым методом применяют суспензионный поли­стирол ПС-Б марки В из предварительно вспененного (26 %) и невспененного (74 %) полистирола. Полистирол вспенивают в кипящей воде или паром до 10-кратного увеличения гранул в объеме.

Таблица 33

Характеристика и область применения пресс-материалов для стеклопластиков

Марка	Плотность, кг/м3	Предел прочности при статическом изгибе, МПа, не менее	Характеристика	Область применения
1	2	3	4	5
ППМ-1	1600-1800	200	На основе стирольного связующего и стеклохолстов, скрепленных неплавкой и нерастворимой в связующем связкой. При прессовании не растекается	Для изготовления изделий несложной конфигурации
ППМ-2	1400-1600	150	На основе стирольного связующего и стеклохолстов, скрепленного растворимой в связующем связкой	Для изготовления изделий сложной конфигурации
ППМ-2М	1400-1600	150	То же, что ППМ-2, но прессуется при более низкой температуре и имеет меньшую жизнеспособность	То же
ППМ-3М	1600-1800	150	На основе бесстирольного связующего и рубленого стеклохолста, скрепленного растворимой в связующем связкой	То же
ППМ-3	1600-1800	400	На основе стеклоткани и бесстирольного связующего	Для изготовления высокопрочных изделий несложной формы
АП-66-151	1600-1600	180	На основе стиролсодержащего полиэфирного связующего и рубленого стеклохолста, скрепленного растворимой в связующем связкой	То же