UNIVERZITET U BIHAĆU TEHNIČKI FAKULTET BIHAĆ Odsjek: DPO
NOVI MATERIJALI SEMINARSKI RAD KOMPOZITNI MATERIJALI
Predmetni nastavnik: prof. dr. Fuad Ćatović Asistent: mr. Razija Begić Student: (Hasanagić Redžo , br. ind. 688)
1
SADRŽAJ:
UVOD................................................................................................................................3 1. PODJELA..............................................................................................................4 Molekularni nivo..........................................................................................................4 Mikro-strukturni nivo...................................................................................................4 Makro-strukturni nivo...................................................................................................4 2. SASTOJCI KOMPOZITNI MATERIJALA.........................................................5 Glavni sastojci kompozitni materijala...........................................................................5 Građa kompozita...........................................................................................................6 3. DRVNI KOMPOZITNI MATERIJALI................................................................7 4. PRIMJENA KOMPOZITNI MATERIJALA U GRAĐEVINARSTVU...........12 5. ZAKLJUČAK.......................................................................................................14 6. LITERATURA......................................................................................................15
2
UVOD: Kompozitni materijali podrazumjevaju čvrstu vezu dva ili više sastavnih elemenata,koji su sjedinjeni u u makroskopskoj veličini, bez razaranja, u nerazdvojivu vezu, u cilju dobivanja boljih mehaničkih i drugih karekteristika, nego sto su to posjedovali sastavni elementi kompozitni materijala prije njihovog sjedinjavanja (armirano staklo, šofer šajba, beton i sl.). Ovi materijali su najstariji složeni konstruktivni materijali, jer su se čak i u dalekoj prošlosti koristili. Stari Egipćani su pravili cigle za gradnju kuća koje su proizvodili na način da su mješali glinu i slamu od žitarica pa to stavljali u kalupe i oblikovali pa sušili i tako dobivali ciglu koju su koristili. Vidimo da su se ovi materijali koristili prije mnogo godina kao primitivni kompozitni materijali. Današnja primjena ovih materijala je na jednom dosta višem nivou, a posebno u zadnje vrijeme kada se primjena ovih materijala naglo povećava. Poznatno je da će se dva ili više materijala ponašati različito i često mnogo efikasnije nego svaki materijal posebno, te ovaj jednostavan koncept nudi koristan način razmišljanja o razvoju i primjenama materijala. Tek primjenom jedinstvenog multidiscipliniranog pristupa materijalima možemo shvatiti pun značaj i ogroman potencijal kompozitnih materijala u svim granama tehničkih nauka.
3
1.PODJELA KOMPOZITNIH MATERIJALA: 1.1. Molekularni nivo: Na ovom nivou razmatranja, koji sačinjavaju sami molekuli i kristali čestica. Svi materijali kompozita s mogu izdvojiti jer ne postoje u ovom obliku. 1.2 .Mikro-strukturni nivo: Na nivou kristala, faza i jedinjenja za kompozitni materijal bi se smatrao samo onaj materijal koji je sastavljen od dva ili više različiti kristala, molekularni struktura ili faza. Međutim mnogi materijali tradicijonalno klasifikovani kao monolitni ili homogeni bi se smatrali kompozitnim materijalima. Od svih metalnih materijala samo jednofazne legure kao sto su mesing ili bronza bi bile monoliti po ovoj definiciji. Tako bi čelik, višefazna legura ugljenika i željeza bio kompozitni materijal.
1.3. Makro – strukturni nivo: Ovaj nivo razmatranja, koji će ovdje biti usvojen se bavi velikim strukturnim formama odnosno komponentama, npr. matričnim strukturama, česticama, vlaknima, a o kompuzitima govori kao o sistemu materijala sastavljenog od različitih makrostruktura. Tako se ovakvim pristupom dolazi do obuhvatanja definicije kompozitnih materijala. Ova definicija uzima u obzir i oblik samog materijala, ali i sastav sastojka materijala. Kompozitni materijal materijal je sistem materijala koji se sastoji od mješavine ili kombinacije dva ili više sastojka koji se razlikuje po obliku ili sastavu materijala, a da su oni pritom apsolutno nerastvorivi jedan drugom. Čak i ovakvom razmatranju potrebno je razjašnjenje. Primjenom ove definicije mnogim će se inženjerim činiti propširna jer obuhvata materijale o kojima obično ne mislimo kao kompozitima. To su punjene plastike , beton, impregnirani materijali. I pored toga, svi ovi materijali ipak pripadaju konceptu kompozita i bez obzira na opšte prihvaćen princip, njih treba smatrati kompozitnim materijalima.
4
2.SASTOJCI KOMPOZITNIH MATERIJALA: U principu se kompoziti mogu napraviti kao kombinacija bilo koja dva ili više materijala bilo da su to metalni, organski ili neorganski materijali. Iako su moguće kobinacije materijala praktično ne ograničene, sami oblici od kojih se materijal sastoji od limitirajući. 2.1.Glavni sastojci materijala su:
Vlakna Čestice Ploče ili slojevi Ljuskice Popunjivači i matrice
Slika 2.1. Vodootporna šperploča obložena film folijom (koristi se u građivinarstvu)
5
2.2.Građa kompozita : U građi se kompozita razlikuju: Matrica-osnovni materijal određenih svojstava Dodatak – materijal čijim se dodavanjem postižu potrebne kombinacije svojstava kompozita
Slika 2.2. Shema građe kompozita
prema dodatku
Slika 2.3. Sistemateziranje kompozita prema dodatku
6
3. DRVNI KOMPOZITNI MATERIJALI: Drvni kompozitni materijali od usitnjenog drveta (iverice, vlaknatice, OSB - Oriented Strand Board, MDF -Medium Density Fibreboard, WPC - Wood Plastic Composite, ostali) materijali su budućnosti koji svojim širokim spektrom uporabnih mogućnosti osvajaju gotovo sva područja primjene, a njihova tehnološka fleksibilnost ne samo da prati suvremene trendove, već je osnovni poticaj i vodi usvajanju novih trendova. Osnovna prednost kompozita od usitnjenog drva jest uporaba šumskih sortimenata bez tehničke vrijednosti (metrica, višemetrica, ostaci debala, granjevina, panjevina…), industrijskih ostataka (drvni ostaci u primarnoj i doradnoj pilani, drvni ostaci u proizvodnji furnira i ploča…) te mogućnost recikliranja drva i drvnih ostataka nakon uporabe (neupotrebljivi namještaj, ostaci građevnog drveta…).
Slika 3.1. Kompozitni materijal od usitnjenog drveta (OSB-ploča)
7
Postoje mnoge vrste kompozitni materijala od drveta koje se primjenjuju u gradevinarstvu, za izradu namjestaja itd. 3.1.Neke kompozitne ploče su: Iverice Vlaknatice OSB - Oriented Strand Board MDF -Medium Density Fibreboard WPC - Wood Plastic Composite
3.2.Ploče iverice: Ploče iverice su najzastupljenije drvene ploče u strukturi pločastih materijala na svijetu. Osnovni razlog za to jeste velika sirovinska baza, relativno jeftina, osnovna sirovina.Povoljna svojsta za unutarnju uprabu, mogućnost uprabe u gradjevinarstvu te niska cjena u odnosu na druge pločaste materijale. Imamo neke osnovne šeme ploča od iverja: a) Lesonit ploča
slika 3.2. Lesonit ploča
8
3.3. OSB –ploče: OSB ploče veoma rasprostranjen građevinski materijal poslednjih decenija, naročito u Zapadnoj Evropi i Sjevernoj Americi, i prisutne su na našem tržištu već mnogo godina, ostale su nepoznanica za širi krug ljudi, tj. dobar dio investitora. OSB ploče, kao građevinski proizvod koji se sastoji od presovanih djelića drvne građe, često se kod naših investitora poistovećuje sa tradicionalnim pločama iverice iako se govori o proizvodima veoma različitih karakteristika, pa i oblasti primjene. OSB (O-Es-Be - Oriented strand board - eng.) poznate su pod nekoliko različitih imena u svijetu (u Velikoj Britaniji nazivaju se još i waferboard, Sterling board, SmartPly). OSB ploče sastoje se od nekoliko slojeva drvenih ljuski/iverja raspoređenih u određenom smeru tako da ploči daju čvrstinu i otpornost. Razlika između OSB ploča i ploča iverice prvenstveno je u tome što se OSB ploče sastoje iz većih komada drveta - ljuski, koje ovoj ploči daju bolje mehaničke karakteristike nego što ih ima iverica - sačinjena od sitnih opiljaka. Dimenzije ljuski koje čine OSB ploču kreću se od 2,5 do 15cm i leže u više slojeva, raspoređene u različitim pravcima tako da ploči obezbeđuju veliku mehaničku čvrstoću i otpornost na negativne uticaje.
b)OSB ploča
Slika 3.3. OSB ploča
Površina OSB ploče najčešće je neobrađena - ljuske su vidljive (dok je iverica u ponudi uglavnom sa završnom presvlakom od furnira ili sintetičkih materijala). Kako se OSB ploče uglavnom nude bez završne površinske obrade žućkaste su boje (boje drvenih ljuski). OSB ploče se koriste kao građevinske ploče u gradnji objekata, za oblaganje zidova, za unutrašnje pregrade, podove, u proizvodnji nameštaja, itd. 9
3.4. PLOČE VLAKNATICE: HDF ploča za laminatne podove oplemenjena melaminskom folijom ili HPL laminatom. Konstruktivna ploča za oblaganje i lakiranje. Pogodna je za izradu leđa namještaja, pregradnih zidova, konstrukciju sajamskih.
Slika 3.4. HDF ploča za laminatne podove oplemnjena melalaminskom folijom
3.5. Kompoziti drvo-plastika – mogućnosti kombinovanja plastike i drveta: Primjena kompozita na bazi poliolefina i poli (vinilhlorida) sa prirodnim vlaknima bilježi brzi rast u poslednjoj deceniji, zahvaljujući mnogim prednostima koje ovaj materijal ima u odnosu na drvo (nepotrebno održavanje i zaštita od vremenskih uticaja, insekata i mikroorganizama, veća postojanost prema pucanju, uvijanju i cijepanju).Ova vrsta kompzita se koristi u građevinarstvu u izradi namještaja.
Slika 3.5. Primjena kompozita na bazi poliolefina i poli (vinilhlorida) sa prirodnim vlaknima
10
3.6. Shema proces proizvodnje kompozita (drvo-polimer):
Slika 3.6. Proces proizvodnje kompozita drvo–polimer
11
4.PRIMJENA KOMPOZITNIH MATERIJALA U GRADEVINARSTVU: Kompozitne ploče od drveta imaju široku primenu u građevinarstvu, naročito u izgradnji objekata od drveta, izradi pregradnih zidova, oblaganja konstrukcije zida i krova, izradi nameštaja… Njihove odlične mehaničke karakteristike i otpornost na vlagu čine ih pogodnim za spoljašnju i unutrašnju upotrebu. Građevinarstvo: stambene jedinice, betonske konstrukcije, različiti pokrovi ( prozori), profili, unutarnji zidovi, vrata, namještaj, kupaone, telefonske kabine itd.
Slika 4.1. izrada montažne kuće
Slika 4.2. pregrade od OSB ploča
12
Slika 4.3. Izrada montažne kuće od ploče iverice
Slika 4.4. Ploče namjenjene u gradnji kuća
13
5. ZAKLJUČAK: Kompozitne materijale susrećemo na svakom koraku. Dio su nas i svega oko nas. Grade biljni i životinjski svijet i značajni su za njihov opstanak. U moderno doba kompoziti su postali neizostavni dio čovjekova života jer je noviji tehnološki napredak vezan za upotrebu kompozita (i sintetskih i prirodnih). Zbog svega toga veoma je značajno njihovo izučavanje i poznavanje njihove strukture i osobina tj. općenito.
14
6. LITERATURA:
1. Fuad Ćatović, Novi Materijali, Mašinski Fakultet u Mostaru, Tehnički Fakultet u Bihaću 2. Đurđica Španiček - Lidija Ćurković, Materijali I (autorizirana predavanja), Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje, Zagreb 3.Razne internet stranice odnosnog sadržaja
15
