Естественные свойства материалов и изделий как основа потребительских свойств

ние.

Усталостная прочность  имеет важное значение при выборе материалов для производства изде-

лий, которые подвергаются многократным нагрузкам, а также  при определении сроков службы тканей,

одежды, обуви. Под действием этих нагрузок вначале увеличивается удлинение, постепенно снижается  

прочность, а затем  материал разрушается. Нередко появляются трещины, проникающие в глубь  изде-

лия, и другие повреждения.

Показателем предела  усталости является то напряжение, при котором материал выдерживает дос-

таточно большое  число циклов нагрузок без разрушения. При увеличении нагрузки разрушение мате-

риала наступает  при меньшем числе циклов нагружения.

При оценке качества изделий из металлов, керамики, дерева, камня, пластмасс имеет значение

твердость – способность  материала сопротивляться проникновению  в него другого, более твердого

тела (местная прочность  на вдавливание). Твердость зависит  от природы и строения материала, геомет-

рической формы, размеров и расположения атомов, а также от сил межмолекулярного сцепления. На

твердость кристаллических  тел оказывает влияние кристаллизационная вода, которая, ослабляя внут-

ренние связи, способствует уменьшению твердости. От твердости  зависит назначение изделий, поведе-

ние их в процессе службы и сохраняемость внешнего вида. Например, твердость определяет функцио-

нальные свойства инструментов для обработки металлов (напильников, стамесок, пил и др.). Показатель

твердости этих изделий  регламентируется ГОСТами, при отклонении его от нормы изделия теряют по-

лезность.

Твердость глазури  фарфора и фаянса обусловливает  их санитарно-гигиенические свойства. От

твердости в определенной степени зависит сопротивление  материала истиранию, а также  режим техно-

логической обработки.

Твердость в зависимости  от исходного сырья, определяется методом  царапания, вдавливания, от-

скакивания бойка, затухания колебаний маятника, прокола  стандартной иглой. Все они основаны на

проникновении в  испытуемый образец другого тела.

Метод царапания основан на использовании десяти минералов с соответствующей твердостью, ко-

торые в порядке  возрастания объединены в минералогическую шкалу.

Таблица

Наименование 

минерала 

Единица твер-

дости

Наименование 

минерала 

Единица

твердости

Тальк 1 Полевой шпат (ортоклаз) 6

Каменная соль или  гипс 2 Кварц 7

Кальцит 3 Топаз 8

Плавиковый шпат 4 Корунд 9

Апатит 5 Алмаз 10

Твердость испытуемого  материала в пределах единицы  оценивается как средняя между  двумя по-

рядковыми минералами.

Механические свойства и их показатели учитываются при характеристике и оценке качества мате-

риалов или изделий, которые подвергаются в процессе производства или эксплуатации сжимающим,

растягивающим, изгибающим или другим воздействиям.

Изучение факторов, определяющих качество – основная задача товароведения. Специалист, разби-

рающийся в вопросах формирования качества, зависимости  свойств сырьевых материалов и готовой 

продукции, может  глубже понять особенности свойств  товара, его положительные стороны  и недостат-

ки, обоснованно подойти  к разработке требований к товару, формированию оптимального ассортимента

и предъявлению претензий  к производителю недоброкачественной  продукции.

     Вступление

Качество готовых  изделий определяется не только технологией  производства, но свойствами исходных материалов. От исходных свойств сырья и материалов зависят свойства готовых изделий, их надежность и долговечность при эксплуатации, а также поведение при транспортировке и хранении. Знание показателей основных свойств позволяет осуществить взаимозаменяемость материалов. Помимо природных свойств, исходные материалы обладают свойствами, приобретенными в процессе обработки. Свойства материалов и готовых изделий по их природе делят на химические, физические, физико-химические и биологические свойства.

     Химические  свойства

Химические свойства характеризуют отношение материалов и готовых изделий к воздействию  различных химических веществ и  сред (кислотная, щелочная, водная). Химические свойства зависят от состава и  строения химического вещества или группы веществ, из которых состоит материал или готовое изделие. Наиболее важными из химических свойств являются: водостойкость, кислотостойкость, щелочестойкость, отношение к воздействию окислителей, восстановителей и растворителей, а также к действию светопогоды.

     Водостойкость

Водостойкость характеризует  отношение материала к действию воды при различной температуре  в течение того или иного времени. При этом имеются в виду растворимость  и набухание (впитывание воды). Для  одних материалов растворимость является положительным показателем (моющие вещества, пищевые продукты, например яичный порошок, соевый белок), для других - отрицательным (пленочные покрытия, клеи, лаки после высыхания). От водостойкости также могут зависеть такие показатели, как прочность, сопротивляемость к истиранию, защитная способность. Так, прочность вискозных нитей и тканей при увлажнении снижается вдвое.

Металлические изделия  под действием влаги подвергаются коррозии, в результате снижается  прочность и ухудшается внешний  вид. Некоторые металлы поддаются коррозии быстрее в месте стыков с другими металлами. Этот процесс называется электрохимической коррозией в результате возникновения гальванической пары, и его надо учитывать при прокладке труб, проводов. Так, например, стык меди с нелегированной сталью недопустим. Добавление в состав стали никеля, титана, алюминия повышают коррозионную стойкость готовых изделий.

Водостойкими являются силикатные товары (содержащие SiO₂): стеклянные, фаянсовые, фарфоровые, большинство пластических масс, нержавеющая сталь, большинство пластических масс. Для повышения водостойкости некоторые изделия покрывают специальными пленками, пастами, красками и другими составами.

     Кислотостойкость

Для изготовления изделий, которые в процессе эксплуатации соприкасаются с кислыми средами, используется кислотостойкое сырье. Высокую кислотостойкость имеют стекло, керамические изделия, каучук, резина. Все металлы без исключения под воздействием кислот разрушаются с различной скоростью, в зависимости от концентрации кислоты и активности металла. Царская водка, смесь концентрированных азотной и соляной кислот, растворяет золото и платину, не растворимые в каждой из этих кислот. На поверхности серебра царская водка образует защитную пленку, однако этот металл растворяется в концентрированной серной кислоте.

Некоторые материалы  и изделия обладают стойкостью к  одним кислотам и нестойкостью к  другим. Так, например, соляная кислота  меньше разрушает древесину, чем  серная. Благодаря этому можно  распознавать природу материалов и определять их составные части. Например, шерстяные волокна хорошо сопротивляются действию слабых растворов серной кислоты, а растительные волокна при этом разрушаются, что позволяет определить шерсть в составе смеси с хлопком, льном и другими растительными волокнами.

     Отношение к действию светопогоды

Многие материалы  и готовые изделия (одежда, обувь, кровельные материалы) в процессе эксплуатации подвергаются воздействию солнечного света (инсоляции) и атмосферных  осадков. Под влиянием ультрафиолетовой части солнечного спектра происходит разрушение материалов, изменяется их цвет. Для определения стойкости готовых изделий к действию светопогоды в лабораторных условиях используют или камеры или аппараты искусственной погоды (везерометры), позволяющие создавать условия, близкие к естественным. Кроме лабораторных испытаний, проводят испытания в естественных условиях на открытом воздухе.

Наиболее стойки к действию светопогоды силикатные товары и некоторые виды пластических масс.

     Физические  свойства

К физическим свойствам относятся: масса материалов и изделий, механические, термические, акустические и электрические свойства, а также свойства, характеризующие водо-, газо-, пыле- и воздухопроницаемость. Показатели массы и механические свойства иногда объединяют в подгруппу физико-механических, а проницаемость -- в подгруппу физико-химических.

     Масса материалов и изделий

Показатели массы (веса) материалов и готовых изделий  широко используют при характеристике и оценке качества таких товаров, как ткани, бумага, обои, картон, спортивные, строительные. По массе одного квадратного метра ткани можно определить расход сырья и назначение ткани. Если масса выше нормы, то допущен перерасход сырья, если ниже - ткань не соответствует требованиям, предъявляемым к качеству, в частности по теплозащитным свойствам. По массе квадратного метра также отличают картон от бумаги: продукция с массой до 250г относится к бумаге, а более 250г - к картону.

Очень важна плотность  бумаги при использовании в канцелярском деле. Так, например, при использовании в игольчатых (матричных) принтерах с ручной и рулонной подачей, плотность бумаги, как правило, должна быть от 50г до 85г при печати в один слой и от 40г до 60г в многослойной печати. У лазерных и струйных принтеров с автоматической подачей бумаги, плотность должна быть не менее 75г.

     Механические  свойства

Механические свойства важно учитывать для материалов и изделий, которые подвергаются сжимающим, растягивающим, изгибающим или другим воздействиями, как при производстве, так и во время эксплуатации. От механических свойств зависит назначение материала, его надежность.

На материал в  процессе обработки или эксплуатации действуют различные силы - нагрузки. Нагрузки по площади приложения бывают распределенные, которые действуют  на всю поверхность образца, или сосредоточенные, которые действуют на ограниченный участок, создавая при этом высокое давление, что часто приводит к разрушению материала или изделия (прокол иглой, вбивание гвоздя). Давление, которое материал или изделие способно вынести без разрушения, называется номинальным давлением, оно обычно выше фактического, которые реально испытывает материал или изделие в условиях эксплуатации без разрушения материала. По времени действия нагрузки бывают периодические и постоянные. Различают однократные и многократные периодические нагрузки, наиболее опасными из которых являются знакопеременные, то есть те, которые изменяют свое направление. Многократные нагрузки испытывает, например, обувь при ходьбе. По характеру воздействия нагрузки делятся на статические, которые действуют постоянно, без толчков и ударов, и динамические, которые чаще всего приводят к разрушению. Нагрузка, при которой материал или изделие разрушается, называется разрушающей нагрузкой.

Прочность - одно из основных механических свойств. Прочность материала зависит от его структуры, пористости. Материалы, имеющие линейное расположение частиц и меньшую пористость, более прочные.

     Деформация

Когда на металлический  образец действует сила или система  сил, он реагирует на это, изменяя  свою форму (деформируется). Если напряжение, приложенное к образцу, не слишком велико, то его деформация оказывается упругой - стоит снять напряжение, как его форма восстанавливается. Когда к металлическому образцу прикладываются напряжения, не превышающие его предел тягучести, они вызывают пластическую обратимую (упругую) деформацию. При дальнейшем увеличении напряжения деформация материала становиться нелинейной и происходят необратимые изменения формы образца. Более высокие напряжения могут вызвать разрушение материала.

Деформация - это  изменение формы материала или  изделия под действием нагрузок. Деформации бывают обратимые, когда  первоначальное состояние и размеры  тела полностью восстанавливаются  после снятия нагрузки, и необратимые (пластические), когда тело не восстанавливается. Обратимая деформация бывает упругой, когда размеры и форма тела восстанавливается мгновенно, со скоростью звука, и эластической, которая исчезает медленнее, она устанавливается в течение определенного времени и считается условно-упругой. Эластическая деформация характеризуется распрямлением длинных молекул, а упругая - упругими изменениями кристаллической решетки.