Конструкційні матеріали та їхні властивості

1. Які конструкційні матеріали вам відомі?

2. Які конструкційні матеріали належать до природних?

3. Назвіть технологічні особливості тканин, деревини, металів. Чи можна їх віднести до конструкційних матеріалів? Чому?

Конструкційні матеріали як один із чинників, що впливають на форму предмета

З уроків трудового навчання в попередніх класах вам уже відомі різні види конструкційних матеріалів. Також вам відомо, що вони мають різне призначення. Сучасне виробництво використовує різноманітні конструкційні матеріали для виготовлення виробів. Деякі матеріали є природними, наприклад деревина та камінь. Із давніх-давен люди будували з них житло й виготовляли знаряддя праці та зброю. Поступово людина навчилася одержувати нові матеріали шляхом переробки й перетворення натуральної сировини. Так, згодом почали видобувати метали з руд, виплавляти скло з піску, виготовляти гуму з латексу, видобутого із зібраного соку тропічних дерев-каучуконосів.

Традиційно використання матеріалів визначає конструкцію проектованих предметів, їхнє призначення та умови експлуатації. Форма найпростіших конструкцій виробів здебільшого залежить від самого

Вплив нових матеріалів на форму здійснюється не відразу, іноді деякий час зберігається традиційний зовнішній вигляд виробів. Завдяки творчому погляду дизайнерів, поступово відбуваються перетворення, які можуть певний час вважатися незрозумілими або навіть революційними.

У 20-х роках XX століття тиху революцію в дизайні меблів розпочала нікому невідома жінка — архітектор та дизайнер Ейлін Грей. Вона проектувала та власноруч виготовляла модернові меблі з використанням металевих хромованих труб. Усі речі дизайнер виконувала анатомічно зручними. Її кавовий столик у далеких 1920-х роках був як прибулець з далекого майбутнього. Сьогодні він став взірцем для створення конкурсних виробів-реплікантів (мал. 1.1).

Реплікант — це сучасний погляд на відому дизайн-конструкцію на основі досягнень сучасних технологій та властивостей новітніх матеріалів.

Матеріали, які використовують для виготовлення виробів інтер'єрного призначення, та їхні властивості

Застосування матеріалів для виготовлення предметів інтер’єру має бути доцільним. Для цього необхідно враховувати властивості матеріалів з усіма перевагами та недоліками.

Найбільш важливими для матеріалів, що застосовуються для виготовлення виробів інтер’єру, є не тільки архітектурно-художні (естетичні) властивості, до яких належать блиск, текстура, фактура, колір тощо, а й фізичні та механічні властивості, що характеризують стан матеріалів, вплив на них води, температури, механічні впливи та, певною мірою, хімічні.

Метал, скло, тканина, натуральна деревина, пластик, папір — ці поширені матеріали ви найчастіше спостерігаєте і в домашньому, і в шкільному інтер’єрах.

Ковані металеві вироби надають інтер’єру вишуканості й величності. Це можуть бути меблі, камінна решітка, люстра (мал. 1.2).

Деревина з давніх часів була й залишається улюбленим багатьма і цінним конструкційним матеріалом (мал. 1.3).

Сьогодні популярними є плетені вироби з природних матеріалів — лози, соломи, очерету, листя кукурудзи тощо (мал. 1.4). Ці матеріали доступні, екологічні та економічно вигідні.

Сучасний інтер’єр неможливо уявити без використання текстильних матеріалів, які надають оселям затишку, а офіційним приміщенням — вишуканості Гмал. 1.5).

Сучасні конструкційні матеріали, їхні властивості, переваги та недоліки в порівнянні з традиційними

Поєднуючи природні матеріали з іншими речовинами, отримують нові штучні або синтетичні матеріали.

Конструкційні матеріали повинні мати певні властивості, які б відповідали умовам їх використання: при низьких чи високих температурах, у глибинах океану чи в космічному просторі.

Властивість матеріалу — це його здатність певним чином реагувати на зовнішні впливи. Реакція матеріалу на такий вплив залежить від його хімічного складу і структури.

Склад і будову природних матеріалів зумовлюють особливості їхнього походження та умови утворення, а штучних матеріалів — технологія їх виробництва й обробки. Усі конструкційні матеріали мають технологічні й експлуатаційні властивості.

Технологічні властивості виявляються в процесі виготовлення та переробки матеріалів і виробів. Наприклад, метали та сплави піддаються згинанню, точінню, шліфуванню, поліруванню.

Експлуатаційні властивості конструкційних матеріалів визначають здатність відповідати певним вимогам їх використання. До таких властивостей належать зносостійкість, термостійкість, водонепроникність.

Залежно від природи чинників, що впливають на конструкційні матеріали, їх властивості поділяють на три основні технологічні групи: фізичні, механічні та хімічні. Деревині та деяким іншим матеріалам притаманна окрема група властивостей, які характеризують їх декоративність: колір, природний рисунок, фактура зовнішньої поверхні.

У багатьох випадках сировина з природних матеріалів не дозволяє отримати вироби з наперед заданими властивостями. Наприклад, коли потрібно виготовити скло, яке було б таким прозорим, як і звичайне, але міцнішим. Для цього використовують так зване ламіноване скло, у якому між двома шарами скла прокладається металева сітка. Таке скло має високу прозорість і є надзвичайно міцним.

Із властивостями текстильних матеріалів ви можете ознайомитися за § 1, с. 6-11.

Сучасна промисловість, спираючись на досягнення науковців, виготовляє велику кількість новітніх штучних матеріалів, які називаються композитами.

Композити — це тверді матеріали, що утворюються в результаті поєднання двох або більше компонентів і характеризуються кращими властивостями, ніж початкові речовини.

Один з компонентів композита зазвичай пластичний (зв'язувальна речовина), а інший має високі характеристики міцності (зміцнювач).

У композитному матеріалі зв’язувальна речовина забезпечує пластичність, зміцнювач — армування матеріалу. Наприклад, склопластик виготовляють шляхом занурення тоненьких скляних волокон у рідку або желеподібну основу з пластику. Коли пластик застигає, утворюється композитний матеріал, що характеризується легкістю, міцністю та гнучкістю (мал. 1.6). Змінюючи вид волокон та основи, можна виготовити багато різноманітних виробів (мал. 1.7).

Найпоширенішими композитами з деревени є фанера, деревостружкова плита (ДСП), орієнтовно-стружкова плита (ОСП) та дерево-полімерний композит (ДПК) (мал. 1.8).

Деревинношарові пластики — деревоволокниста плита (ДВП), ла-мінатна плита (ЛП) — мають високу міцність, хімічну стійкість та зносостійкість і призначені для заміни традиційних конструкційних матеріалів. їх використовують як конструкційні, електроізоляційні

матеріали в машинобудівній, електротехнічній, приладобудівній промисловості, на транспорті тощо (мал. 1.9).

Штучний камінь — це композитний матеріал, який виготовляють шляхом поєднання піску, гранітної крихти та зв’язувальної пластичної маси. Часто до цього композита додається акрилова смола, (мал. 1.10).

Сучасним екологічно чистим композитним матеріалом, який використовується дизайнерами інтер’єрів та будівельниками, є гіпсокартон. Із ним стає реальністю проектування й конструювання криволінійних форм інтер’єрів із використанням «сухих» технологій.

Економне використання матеріалів Як традиційні, так і нові сучасні матеріали необхідно використовувати економно. Серед джерел та шляхів економії найбільшу увагу слід приділити комплексній переробці сировини та використанню вторинних матеріальних ресурсів і відходів виробництва й споживання. Багато матеріалів можна використовувати, переробляючи кілька разів. Наприклад, скло і метали переплавляють, з відходів деревини виготовляють штучні тканини тошо.

Лабораторно-практична робота

Ознайомлення із сучасними конструкційними матеріалами

Матеріали:набір конструкційних матеріалів природного та штучного походження (різні види деревинних матеріалів, металів та їхніх сплавів, тканини, пряжа, пластмаса, оргскло, гума тощо), вироби з різних конструкційних матеріалів, шліфувальна шкурка, лупа.

Правила безпеки:робота виконується з дотриманням правил безпечної праці в шкільних майстернях.

Послідовність виконання роботи:

1. Ознайомитись із запропонованими зразками конструкційних матеріалів.

2. Виконати маркування зразків (позначити їх номер).

3. Для кожного зразка визначити назву матеріалу та його походження (природний чи штучний).

4. З’ясувати сферу застосування цих конструкційних матеріалів.

5. Вибрати конструкційні матеріали для виготовлення майбутнього виробу, визначити доцільність застосування обраних матеріалів для виготовлення виробу інтер’єрного призначення.

6. За поданим зразком накреслити таблицю в зошиті та заповнити її.

Ключові слова: конструкційні матеріали, композит, ламінат, склопластик, штучний камінь, гіпсокартон.

Контрольні запитання

1. Які матеріали називаються конструкційними? Назвіть поширені природні й штучні конструкційні матеріали, які використовуються в інтер'єрах.

2. Які матеріали називаються композитами?

Який конструкційний матеріал називається ДВП? Для конструювання яких виробів його застосовують?

Працюємо в парах

Реклама-діарама «Викликає захват, подив твір Конструктора Природи» Відшукайте інформацію про біоніку та біоміметику. Розподіліть між собою ролі художника-проектувальника й художника-конструктора.

Завдання художнику-проектувальнику: створити рекламу з оригінальним текстом і зображенням природної форми для вертикальної площини діа-рамної композиції.

Завдання художнику-конструктору: виготовити з пластичного, легко оброблюваного матеріалу макет нової конструкції за формою природного аналога. Розмістити макет на горизонтальній площині діарамної композиції.

Працюємо творчо й самостійно

Виберіть використані пакувальні конструкції (пластикові пляшки, картонні упаковки тощо) для макетування архітектурних споруд східного або західного міст. А які ще вироби можна виготовити з використаних пакувальних конструкцій? Дайте їм нове життя в предметному довкіллі.

Створені людиною композити ще не можуть зрівнятися з тими, які наявні від природи в людських, тваринних та рослинних організмах. Біоніка, або біоміметика, біомімікрія — це новітні напрямки розробки та обробки матеріалів. Сьогодні значно посилився інтерес до біоміметики з метою копіювання унікальних функцій і виробничих процесів живих організмів, застосування цих технологій під час розробки й створення продукції. Учені та технологи всього світу створюють технології майбутнього, які зможуть вирішити наявні проблеми економіки, навколишнього середовища та енергетики.

• Одним з досягнень біоніки є розробка брудо- і водовідштовхувальних покриттів, створених після спостережень за листками індійського лотоса, що майже не змочуються водою завдяки особливостям мікробудови їхньої поверхні.

• У галузі розробок ефективних і безвідходних будівельних технологій перспективним напрямом є створення шаруватих конструкцій. Будова таких конструкцій подібна до будови тіла глибоководних молюсків.

• Природні композиційні матеріали є аналогами для створення штучних. Маленькі голівки реп'яха, укриті крихітними гачечками, є природними аналогами липучки.

• Жирова тканина допомагає китам спливати, є теплоізоляцією і джерелом живлення.

• Павутиння в п'ять разів міцніше за сталь і водночас дуже еластичне.

Це матеріал з підручника Трудове навчання 8 клас Ходзицька