Технология проектирования рабочего стола учителя
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………
ГЛАВА
1.Свойства материалов, применяемых
для изготовления учительского стола………………………………………………………………4
- Свойства материалов, применяемых для изготовления несущей части учительского стола…………………………………………………………..4
- Свойства материалов, применяемых для декорирования ДСП………….14
ГЛАВА
2. Технология проектирования и изготовления
учительского стола.24
2.1 Выбор и обоснование проекта…………………………………………..24
2.2 Экономическое
обоснование изготовления
2.3 Экономическое
обоснование изготовления
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………
БИБЛИОГРАФИЯ………………………………………………
ПРИЛОЖЕНИЯ……………………………………………………
ВВЕДЕНИЕ
Выбор темы курсового проекта обусловлен тем обстоятельством, что столы – это наиболее распространенный предмет учебной мебели, а также тем, что данное изделие доступно для изготовления в школьной мастерской на уроках технологии.
Цель: разработать технологию проектирования и изготовления учительского стола.
Объект: технология проектирования рабочего стола учителя.
Предмет: рабочий стол учителя.
Задачи:
- изучить свойства материалов, применяемых для изготовления рабочего стола учителя.
- разработать технологию проектирования рабочего стола учителя.
- провести экономическое обоснование проекта.
ГЛАВА 1.
Свойства
материалов, применяемых
для изготовления
учительского стола
- Свойства материалов, применяемых для изготовления несущей части учительского стола
Столы в классическом стиле чаще всего изготавливают из древесных материалов. Преимущество таких моделей заключается в естественности и экологической чистоте материала. Древесина как природный конструкционный материал получается из стволов деревьев при распиливании их на части.
Повышенный
интерес к древесным
По
данным Отдела леса и лесных продуктов
продовольственной
Композиционные материалы состоят из двух или более компонентов (фаз), между которыми имеется граница раздела.
Понятие
композиционного материала в
широком смысле, безусловно, включает
и природные материалы, например
древесину. Таким образом, древесными
композиционными материалами
В древесном композите граница раздела между компонентами может проходить по наружной поверхности и по внутренней поверхности, т.е по поверхности сосудов, волокон и пор древесины.
Увеличение
производства древесных композитов
в значительной мере определяется тем,
что объем потребления
Ученые – материаловеды единодушны в оценке – время дешевого сырья прошло!
В этих условиях особенно пристальное внимание обращено на древесные материалы. Ежегодно прирост твердой биомассы лесов мира 50 млрд. тонн, прирост промышленной древесины составляет 3,5 – 4 млрд. тонн в год, а добывается в мире лишь 1,1 – 1,3 млрд. тонн в год. Из всего лесного массива используется около 7,5% древесины, причем в так называемых «отходах» оказывается не менее 30% промышленной древесины. Следовательно, сейчас в мире образуется 330 - 1200 млн. тонн (ориентировочно 660 – 2400 млн. тонн плотных кубометров) «отходов» древесины, из которых можно изготавливать композиционные материалы в количествах, равных выпуску стали, алюминия и пластмасс, вместе взятых по массе. Это сырьевая база не иссякнет и в дальнейшем, т.к лес непрерывно возобновляется и жизнь на планете возможна лишь при наличии леса, дающего кислород и защищающего людей экологически. Возобновляемость и высокая экономическая эффективность – основные факторы, гарантирующие древесным композитам положения материалов будущего. Их дополняет невысокая плотность (50 – 1400 кг/м³), достаточная прочность (до 300 МПа), низкая трудоемкость и энергоемкость изготовления.
Древесные пластики (wood plastics, Holzplaste, plastiques du bois) – материалы на основе древесины, подвергнутой термической обработке под давлением (пластификации). Древесные пластики делятся на:
- древесину прессованную (пластифицированную);
- древесно-слоистые пластики;
- древесную прессокрошку;
- древесные плиты (древесно–волокнистые и древесно–стружечные).
Древесноволокнистыми плитами называются листовые материалы, сформированные из переплетных древесных волокон. Изготавливают их из древесных отходов или из низкокачественной древесины. В отдельных случаях, в зависимости от условий снабжения предприятия сырьем применяют одновременно как древесные отходы, так и дровяную древесину в круглом виде. Наиболее распространенные способы изготовления плит – мокрый и сухой. Промежуточными между ними, при чем менее распространенными, мокро-сухой и полусухой способы. Мокрый способ основан на формировании ковра из высушенной древесно-волокнистой массы в водной среде и горячем прессовании нарезанных из ковра отдельных полотен, находящихся во влажном состоянии (при относительной влажности 60-70%).
Сухой способ основан на формировании ковра из высушенной древесно-волокнистой массы в воздушной среде и горячем прессовании полотен, имеющих влажность 5-8%.
Полусухой способ основан на формировании ковра из высушенной древесно-волокнистой массы в воздушной среде и горячем прессовании полотен, имеющих влажность 16-18%.
Мокро-сухой способ основан на формировании ковра из древесно-волокнистой массы в водной среде, сушки полотен и горячем прессовании сухих полотен, имеющих влажность, близкую к нулю.
В процессе изготовления плит любым из названных способов древесину сначала измельчают в щепу, а затем щепу превращают в волокна, из которых формируют ковер. Ковер разрезают на полотна. Сухие полотна прессую в твердые плиты. Влажные полотна или прессуют, получают твердые или полутвердые плиты, или сушат, получая мягкие (изоляционные) плиты.
Примеряют 3 способа получение волокнистой массы: термо-механический – с использованием дефибраторов и рафинеров, механический – с разломом на дефибрерах, и химико-механический, при котором размолу предшествует варка сырья в щелочных растворах. В волокнистую массу для придания водостойкости вводят различные эмульсии (парафиновые, смоляные, масляные) и осадители (сернокислый алюминий). Плиты формируются на отливочных машинах. Влажность плит после отливок достигают 80%. Поэтому изоляционные плиты поступают на сушку, а твердые и полутвердые прессую в горячих многоэтажных прессах (t 135-180ºС). Твердые и сверхтвердые плиты затем проходят закалку при t 150-170ºС с последующим увлажнением до 5-7 % (по массе). Сверхтвердые имеют объемную массу не менее 950 кг/м³; твердые – не менее 850 кг/м³; полутвердые – не менее 400 кг/м³; изоляционно-отделочные – 250-350 кг/м³; изоляционные – до 250 кг/м³. Размеры плит (в мм): длина от 1200-3600, ширина 1000-1800, толщина 3-8.
Важнейший
показатель качества древесно-волокнистых
плит – предел прочности при изгибе.
Временное сопротивление
Существенные показатель качества сверхтвердых, твердых и полутвердых плит – гигроскопичность. Стандарт допускает величину набухание плит после суточного нахождения испытываемых образцов в воде: для твердых и полутвердых – не более 20%, а для сверхтвердых не более 12%. Водопоглощение уже установлено: для сверхтвердых плит – 12%, для твердых – 30%, для полутвердых – 40%. Плиты, изготовленные сухим способом, обладают значительно меньшей гигроскопичностью – 10-12%, т.к. при их изготовлении применяют фенолформальдегидные смолы.
Показатели теплопроводности имеют решающее значение для изоляционных и изоляционно-отделочных плит, т.к. их основным назначением является теплоизоляция. Коэффициент теплопроводности измеряемой ккал/м*ч*град, для изоляционных плит должен быть не более 0,06 и для изоляционно-отделочных плит 0,08.
При
использовании твердых
Связующие и добавки в производстве древесно-волокнистых плит.
В
ДВП применяют следующие
В качестве гидрофобных веществ можно использовать различные воски: парафин, церезин, озокерит. Содержание их в плитах обычно не превышает 1%и веса, т.к. эти вещества ослабляют связь между волокнами, тем самым, понижая плотность плит. Гидрофобизаторы вводят в волокнистую массу в виде водных эмульсий. Для получения тонкой дисперсной эмульсии в качестве эмульгаторов применяют высокомолекулярные кислоты (алеиновую, стеариновую, польметиновую). Для эмульгирования парафином достаточно алеиновой кислоты лишь 2-3% от веса парафина, однако при осаждении парафина на волокна сернокислым алюминием олеат аммиака образует олеат алюминия, обладающий водоотталкивающими свойствами, поэтому алеиновую кислоту применят в большем количестве. Необходимые условия для осаждения на волокнах гидрофобных веществ – создание в древесно-волокнистой массе кислой среды pH 4.5 – 5.0. Такая среда образуется в результате введения в древесно-волокнистую массу растворов сернокислого глинозема или алюмокалиевых квасцов, служащих одновременно коагуляторами, или осадителями.
Значительно более эффективным гидрофобизатором (в сравнении с парафином и его эмульсии) является атактический полипропилен (АПП). В отличие от парафина и его эмульсии АПП действует в течение всего срока эксплуатации изделия, успешно применяется для введения в составы ДВП в количестве от 0,5 – 5,0%. При введении АПП одновременно повышается прочность, ударная вязкость и текучесть материала в процессе переработки его в изделия.
Антисептики применяют для защиты древесных наполнителей от древоразрушающих грибов и насекомых. Против всех биоразрушителей эффективен пентахролфенолят натрия, вводимый в количестве 1-2% массы сухой древесины.
Для снижения пожароопасности вводят антипирены. В рецептуру антипиренов входят следующие компоненты: ортофосфорная кислота, мочевина, дициандиамид. Введение этой рецептуры в состав ДВП сухого способа производства приводит к получению трудногорючих материалов. Компоненты рецептуры действуют совместно и каждый из них выполняет определенные функции: ортофосфорная кислота подавляет горение, мочевина повышает прочность и снижает разрушающее действие кислоты на древесину при получении и эксплуатации ДВП, дициандиамид участвует в образовании огнезащитного комплекса, устойчивого при температуре прессования плит, обеспечивает их прочность и водостойкость. Для ДВП мокрого способа производства используют нефелиновый антипирен.
Применение. Мягкие древесноволокнистые плиты находят широкое применение в строительстве в качестве материала для термоизоляции стен, потолков и полов. Благодаря малой плотности, большим размерам, легкости обработки мягкие плиты являются хорошей изоляцией элементов щитовых, панельных и каркасных домов. Твердые плиты применяют в строительстве в качестве листового обшивочного материала для облицовывания каркасных перегородок стен и потолков. Сверхтвердые плиты применяют для покрытия полов.
Изготовление
ДВП – один из перспективных способов
использования древесных
Древесностружечные плиты
Наиболее часто в мебельном производстве используются древесностружечные плиты (ДСП или ДСтП).
Древесностружечная
плита (ДСтП) – материал, получаемый
путем склеивания частиц древесины
связующим веществом, нанесенным на
их поверхность, при прессовании
в результате создания контакта между
частицами древесины и
Древесностружечные плиты классифицируют по способу прессования, конструкции, виду измельченной древесины, применяемому связующему, облицовочному материалу. По способу прессования различают древесностружечные плиты плоского прессования и экструзионные, т.е. полученные выдавливанием. Первые изготавливают с приложением прессующего усилия перпендикулярно плоскости плиты, а вторые параллельно ей. По конструкции плиты плоского прессования выпускаются одно-, трех-, пяти- и многослойными; экструзионные – однослойными сплошными и с внутренними каналами. В однослойных плитах размеры древесных частиц и содержание связующего одинаковы по всей толщине плиты. В трех- и пятислойных плитах один или оба наружных слоя ( с каждой стороны) изготавливают из более тонких частиц и с повышенным содержанием связующего по сравнению с внутренними слоями. Такие плиты имеют гладкую поверхность и обладают высокой прочностью. ДСтП выпускают облицованные и необлицованные (одним или двумя слоями лущеного или строганного шпона, бумагой, пропитанной синтетическими смолами, синтетической пленкой). ДСтП изготавливают шлифованные и нешлифованные. По плотности (в зависимости от способа прессования и марки древесностружечные плиты подразделяют на группы: очень малой плотности (300 – 450 кг/м²), малой (450-650), средней (650-800), высокой (700-800). Основные размеры ДСтП (мм): плоского прессования – длина 2500 – 3500; ширина 1220 – 1750; толщина 10-25; экструзионные – длина 2500; ширина 1250; толщина 15-52.
Физико-механические свойства ДСтП в основном зависят от объемной массы, формы и размеров древесных частиц, количества и качество связующего, конструкции и др. ДСтП характеризуются следующими показателями: влажность 8%, водопоглощение 12 – 88%; коэффициент теплопроводности 0,06 – 0, 22 ккал/(м×ч׺С); удельная теплоемкость 1,7 – 1,9 кДж/(кт×К); разбухание (за 24 часа) по толщине 5-30%; предел прочности при растяжении перпендикулярно плиты 0,25 – 0,4 Мн/м² (2,5 – 4 кг/см²).
Связующие и добавки.
Наиболее распространенными связующими веществами, применяемыми для изготовления ДСтП различного назначения, являются карбамидоформальдегидные олигомеры благодаря ряду преимуществ: способности к быстрому отверждению в присутствии ускорителей, сочетанию сравнительно высокой концентрации с пониженной вязкостью. Они обеспечивают высокую прочность ДСтП, используемых в производстве мебели и частично в строительстве уступая другим смолам главным образом в стойкости и одновременному и длительному воздействию влаги и повышенной температуре (более 60ºС). Карбамидоформальдегидные смолы примерно в два раза дешевле фенолоформальдегидных.
Фенолоформальдегидные олигомеры обеспечивают образование клеевых соединений, способных хорошо сопротивляться переменным воздействиям повышенной влажности и температуры окружающей среды. Однако они требуют применение более высоких температур прессования плит или удлинения продолжительности этого процесса. Кроме того, существенное улучшение показателей водостойкости достигается только при введении более 15% смолы. Применение фенолоформальдегидных смол для ДСтП ограничено так же неудовлетворительными санитарно-гигиеническими свойствами, связанными с токсичностью фенола.
Меламиноформальдегидные олигомеры обладают всеми преимуществами карбамидо- и фенолоформальдегидных и не имеют их недостатков. Меламиноформальдегидные смолы обладают высокой водо- и теплостойкостью. Однако из-за ограниченного объема производства и дороговизны меламина они не нашли широкого применения для изготовления ДСтП.
В состав ДСтП применяют введение 0,5 – 1, 0 % гидрофобизаторов. К числу гидрофобизаторов относят парафин, церезин, петролатум, воск и их эмульсии. Эмульгаторами этих веществ являются мыло, поверхностно-активные вещества (ПАВ) и др. Лучшим эмульгатором признан ПАВ марки ОП-7. Основным недостатком перечисленных гидрофобизаторов является их временное воздействие на уменьшение водопоглощения. Самым эффективным гидрофобизатором, как и для ДВП является атактический полипропилен (АПП). В состав ДСтП его вводят в количестве до 3%
Трудновоспламеняемые
ДСтП получают путем введения в их
состав смеси ортофосфорной кислоты
и хлористого цинка в соотношении
от 2:5 до 5:2. Трудносгораемые ДСтП получают
введением гранулированной
Применение. Древесностружечные плиты – один из наиболее перспективных конструктивно-отделочных материалов для мебельной промышленности и строительства по сравнению с пиломатериалами и другими листовыми материалами. По показателям прочности и жесткости они приближаются к древесине хвойных пород.
Плиты
изготавливают толщиной около 10-26 мм.
Они прочны, почти не коробятся, хорошо
обрабатываются режущими инструментами.
Из них изготавливают мебель, двери, перегородки,
стены, полы.
- Свойства материалов, применяемых для декорирования ДСП.
ДСП,
применяемые в мебельном
В данное время освоена новая технология нанесения меламиновой (CPL, VPL) пленки на поверхность ДСП. На сегодняшний день компания «Витраж» предлагает ДСП с меламиновым покрытием CPL и ДСП элит-класса с VPL покрытием. Меламиновая пленка имеет ряд уникальных преимуществ перед пленкой ПВХ:
- высокая устойчивость к образованию царапин, высокая твердость и износоустойчивость;
- высокая устойчивость к воздействию активных реагентов (уксусная кислота, химические реагенты и т.д.);
- высокая светостойкость;
- устойчивость к возгоранию;
- легкость мытья;
- экологическая чистота;
- термостойкость;
- хорошая механическая прочность.
ДСП
с меламиновым покрытием
Наряду с натуральным шпоном для производства мебели используются искусственные облицовочные материалы, такие как:
- пленки на основе декоративных бумаг;
- пленки с «финиш-эффектом»;
- пленки для изготовления ламинированной плиты;
- синтетический шпон;
- декоративный бумажно-слоистый пластик;
- полимерные пленки.
В настоящее время декоративные пленки на основе бумаг преобладают в мебельном производстве в качестве облицовочных материалов.
Декоративные
облицовочные пленки на основе бумаг,
применяемых в производстве мебели,
по виду использования можно
Пленки первой группы, как правило, изготавливаются с применением бумаг массой 40-160г/м² и более. Для пленок, идущих на облицовывание пластей на Западе, в основном, используют бумаги массой 40-110 г/м², кромок – 160-220 г/м², а в России – для пласти – 90-130 г/м², для кромки – 130-160 г/м².
Данные пленки пока доминируют в мировой практике по объему производства и применения. Они более универсальны по отношению к подложке, могут быть различной толщины, жесткости, эластичности, пропитываться различными смолами (карбамидными, меламиновыми, полиэфирными), их ассортимент способен в большей степени учитывать особенности технологий облицовывания и эксплуатационные требования, предъявляемые к облицованным поверхностям. Так, для плоского прессования лучше применять пленки меньшей пластичности и большей жесткости, т.к. они меньше проявляют структурные неровности и не скручиваются после раскроя.
Пленки
для каширования и особенно пленки
для облицовывания профильно-
В России для изготовления этой группы пленок используются пропиточные карбамидо – формальдегидные смолы, модифицированные акрилатами. В качестве отделочных лаков используются импортные водоразбавляемые лаки кислотного отверждения фирм BASF, TREFFERT (Германия).
До недавнего времени акрилаты, входящие в пропиточные составы, целиком закупались по импорты. Разработанная АО «Оргстекло» акриловая эмульсия «Акрэмос-501» серийно не выпускалась из-за очень дорогого импортного сырья.
В настоящее время разработаны и серийно выпускаются три марки акриловых эмульсий: «Рузин-12» ООО «Химтехнопарк», «Лакрил-31» ООО «Оргхимпром», «Акрэмос-512» ОАО «Оргстекло» г.Дзержинск. Отечественная акриловая эмульсия марки «Рузин-12» по своим физико-механическим и технологическим показателям не уступает импортной эмульсии «Кауропаль» (Германия). В настоящее время 60% потребляемой акриловой эмульсии поставляет фирма ООО «Химтехнопарк».
Пленки второй группы (на основе бумаг, не требующих пропитки) изготавливаются с применением бумаг массой 250120 г/м². По мере снижения массы бумаг в пленке повышаются требования к качеству поверхности подложки. Пленки, не требующие пропитки, как более тонкие и менее жесткие, в большей степени обыгрывают структурные неровности подложки, больше проявляют неравномерность нанесенного при облицовывании клеевого слоя. Поэтому эти пленки применяются, в основном, для облицовывания МДФ и ДВП. Для облицовывания древесностружечных плит необходимо произвести дополнительную обработку поверхности. Только шлифованная, с мелкой структурой, поверхность может подвергаться облицовыванию. Эти пленки больше пригодны для облицовывания из рулона, т.к. обладают стремлением к скручиванию после их раскроя.
Эксплуатационные свойства пленок зависят от вида и свойства пропиточных смол и лакового покрытия. По эксплуатационным свойствам их можно разделить на три уровня:
- низко-стойкие – пленки на основе смол, отделанные нитроцеллюлозными лаками;
- средне-стойкие – пленки на основе карбамидных смол, отделанные лаками кислотного отверждения, акриловыми лаками и пленки на основе полиэфирных смол;
- высоко-стойкие – пленки на основе меламиноформальдегидных смол, отделанные меламиновыми или акрилатными лаками, и меламиновые пленки для ламинирования.
Основные
мощности по изготовлению облицовочных
материалов на основе пропитанных бумаг
продолжают оставаться на предприятиях
бывшего Минлеспрома СССР. В России
выпускаются пленки первой группы на
отечественном и импортном
Ассортимент пленок, выпускаемых мебельными предприятиями:
- пленки без лакового покрытия, идущие под дальнейшую отделку клеевым и без клеевого слоя;
- пленки с лаковым покрытием гладкие (глянцевые и полуглянцевые) с клеевым и без клеевого слоя;
- пленки с лаковым покрытием структурированные (с «химическими» порами);
- пленки для профильного погонажа;
- пленки для ламинирования (меламиновые);
- материал кромочные без клея;
- материал кромочный с нанесенным на обратную сторону клеем.