Естественные свойства материалов и изделий как основа потребительских свойств

Для стеклообразных полимеров (оргстекло) характерны относительно небольшие упругие (обратимые) деформации (1-10%). Причем полимерные стекла отличаются повышенной прочностью от низкомолекулярных стеклообразных тел (обычное силикатное стекло), которые разрушаются при деформировании уже на 0,1-1%. Полимеры в стеклообразном состоянии применяются в производстве пластмасс.

Высокоэластические полимеры способны обратимо деформироваться на сотни процентов. В высокоэластическом состоянии в условиях эксплуатации находятся все каучуки. Это состояние характерно лишь для полимеров.

Если тело при  растяжении получает пластические деформации, то потеря энергии необратима, при этом повышается жесткость и уменьшается пластичность материала. Заметное влияние на пластические свойства оказывает температура. Например, при повышении температуры понижается модуль упругости металлов.

     Твердость

Твердость - способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела. Твердость имеет практическое значение при оценке качества металлических, фарфоровых, фаянсовых, каменных, деревянных, пластмассовых изделий. От твердости глазури фарфоровых и фаянсовых изделий зависят санитарно-гигиенические свойства этих изделий. От твердости в определенной степени зависит сопротивляемость материала к истиранию. Твердость в некоторых случаях позволяет судить о прочности материала, его природе и однородность. Твердость образцов и готовых изделий определяют, как правило, без их разрушения. Единого метода определения твердости всех материалов нет. Применяют несколько методов: царапания, вдавливания, отскакивания бойка, затухания колебаний маятника, прокола стандартной иглой. Все они основаны на проникновения в материал другого тела.

Метод царапания  позволяет определить поверхностную  твердость. Этот метод основан на использовании десяти минералов  с соответствующей твердостью, которые  в порядке возрастания твердости объединены в шкалу, называемой также шкалой Мооса, т.к. была предложена немецким учёным Ф. Моосом (Ф. Мос; F. Mohs) в 1811. 

Наименование минерала  Единица твердости

Тальк     1

Каменная соль или  гипс  2

Кальцит    3

Плавиковый шпат (флюорит) 4

Апатит    5

Полевой шпат (ортоклаз)  6

Кварц     7

Топаз     8

Корунд    9

Алмаз     10 

Так, например, по норме EN 176 глазурованная керамическая плитка должна иметь поверхностную твердость не ниже 5.

Метод вдавливания  широко применяется для металлов, древесины и пластических масс. Этим методом твердость определяют в зависимости от вида материала путем вдавливания в него стального шарика, алмазного конуса или алмазной пирамиды.

Твердость мягких материалов определяют по величине усилия, которое  затрачивается для прокола материала иглой или другими материалами.

     Термические свойства

К термическим свойствам  относятся свойства, характеризующие  поведение материала при действии на него тепловой энергии: теплоемкость, теплопроводность, термическое расширение, термическая стойкость, теплозащитная способность, огнестойкость и изменение агрегатного состояния.

Теплоемкость –  это количество теплоты, необходимое  для повышения температуры тела на 1 градус C.

Термическое расширение характеризует способность материала  изменять размеры при изменении температуры. Если изделие состоит из нескольких материалов с разным коэффициентом термического расширения, то при резких колебаниях температуры изделие может разрушаться. Это необходимо учитывать в производстве глазурованных изделий, стеклоизделий с нацветом.

Термическая стойкость  определяет способность материала  или изделия сохранять свойства при резких колебаниях температуры. Низкой термостойкостью характеризуются  силикатные изделия, так как их объем  резко изменяется вследствие перехода кремнезема при колебаниях температуры из одной модификации в другую с изменением объема.

Огнестойкость характеризует  способность материалов и изделий  воспламеняться или сгорать с  большей или меньшей интенсивностью. По степени огнестойкости все  материалы делят на несгораемые, трудносгораемые и легкосгораемые. К несгораемым относятся материалы, которые не горят открытым пламенем, не тлеют и не обугливаются. Это металлические и силикатные материалы, некоторые виды пластических масс. Материалы, которые при действии огня воспламеняются с трудом, тлеют и обугливаются, относятся к трудносгораемые (шерсть, кожа и т.д.).  Материалы и изделия, которые горят открытым пламенем, относятся к последней группе (древесина, бумага, и т.д.)

     Теплопроводность

Теплопроводность характеризует способность материала проводить тепло при разности температур между отдельными участками тела. Она зависит от мимического состава, пористости, температуры и влажности материала и обусловлена количеством молекул в единице объема вещества. Чем меньше молекул - тем ниже теплопроводность. Соответственно, из того, что нас окружает, самой низкой теплопроводностью обладает обыкновенный воздух.

Теплопроводность  – самый важный фактор, характеризующий  утеплители домов, одежды, обуви.

Для утепления домов применяется такие утеплители, как минеральная вата, пенополистирол, пенополиуретан. Иногда пространство между двумя стенками заливается полиуретаном, ячеистым бетоном или полистиролбетоном.

Большой интерес  представляют также керамические теплоизоляционные краски. Слой такой краски толщиной всего лишь 0,2 миллиметра по своим теплотехническим свойствам соответствует 18-сантиметровой пенополистирольной плите. И если вы нанесете термокраску в два слоя, то теплоизоляционный эффект удвоится и станет в 5-7 раз выше по сравнению с обычными видами утепления. На сегодняшний день - это самая передовая технология теплозащиты. Разработана она была более десяти лет назад, но использовалась в первую очередь для покрытия космических кораблей "Шаттл", а также промышленных и офисных зданий.

Весьма важна для  свойств утеплителя структура волокон  в материале. В обычном синтепоне  волокна имеют форму прямых нитей, которые лежат сплошными слоями. Слои находятся довольно близко друг к другу. Это зачастую приводит к  слипанию волокон, образованию уплотнений, ухудшению теплосохраняющих свойств материала. У современных теплоизоляционных материалов для одежды, таких как «Теплин» каждая нить волокна закручена в мельчайшую пружину. Она сохраняет свою форму при взаимодействии с другими волокнами и обеспечивает присутствие дополнительного объема воздуха.

     Оптические  свойства

Особенности предметов, которые определяются зрительно, относятся  к оптическим свойствам. Основными  из них являются цвет, блеск и  преломляемость цвета. Все они имеют  большое значение при эстетической оценке качества товаров. Некоторые из этих свойств являются решающими при оценке качества, например, бумаги, оптической техники, и т. д.

К оптическим свойствам  бумаги относится также ее лоск или  глянец. Лоск, или глянец, - это результат зеркального отражения поверхностью бумаги падающего на нее света. Естественно, это тесно связано с микрогеометрией поверхности, то есть с гладкостью бумаги. Обычно с повышением гладкости лоск тоже увеличивается. Однако, эта связь неоднозначна. Следует помнить, что гладкость определяется механическим способом, а лоск - это оптическая характеристика. Глянец глазированной бумаги может составлять 75-80%, а матовой - до 30%.

Любой цвет характеризуется  длиной волны, цветовым тоном, яркостью и насыщенностью.

Цветовой тон зависит  от спектрального состав света, попадающего  в глаз, по нему мы определяем цвет (красный, синий, желтый.

Яркость и светлота – показатели количества световой энергии, отражаемой, пропускаемой или излучаемой телом. Яркость характерна для источников света, светлота – для тел, отражающих свет. Чем цвет светлее, тем он одновременно и ярче.

В зависимости от характера и величины отражения  света тела могут приобретать ахроматические или хроматические цвета. Тело, отражающее лучи этих длин спектра одинаково, окрашено в ахроматический цвет – от белого до черного. При избирательном отражении лучей разных длин волн тело приобретает хроматический цвет.

За эталон, отражающий 98% падающего света, принимают пластинку BaSO₄, которую используют для определения степени белизны фарфора, бумаги, тканей. Идеально черное тело поглощает практически все падающие лучи (99,5%), к нему приближается цвет черного бархата.

Все цвета по зрительному восприятию человеком делятся на теплые и холодные. Теплые цвета – наиболее яркие, бодрящие, возбуждающие, оживляющие (красные, оранжевые, желтые и др.). Холодные цвета менее заметные, более спокойные (синий, фиолетовый, голубой). Предметы теплых и насыщенных цветов кажутся более тяжелыми по сравнению с предметами холодных цветов.

Восприятие цвета  зависит от спектрального состава  падающего света. Красная поверхность  при освещении красными или белыми лучами воспринимается зрительно как  красная. Но если эту поверхность осветить зелеными лучами, то она будет казаться черной. Известно, что в спектре ламп накаливания по сравнению с дневным светом больше желтых и меньше синих и голубых лучей. Поэтому при освещении лампами накаливания цвета будут восприниматься несколько иными, чем при дневном свете. При электрическом освещении желтые цвета становятся более насыщенными; красные – более светлыми, приобретая оранжевый оттенок; оранжевые, наоборот, желтеют; сильно темнеет синий цвет; темно синий воспринимается почти черным. Для правильной оценки цвета по отношению к дневному свету используют люминесцентные лампы дневного света.

Зависимость восприятия цвета от фона может быть проиллюстрирована  следующими примерами. Известно, что  загрязнения хорошо проявляются  на белом фоне и незаметны на черном фоне. Серые цвета на темном фоне кажутся более светлыми. На красном фоне желтый и синий цвета приобретают зеленоватый оттенок, на зеленом форе красный изменяется в сторону фиолетового, желтый приближается к оранжевому, а оранжевый – к красноватому.

     Акустические  свойства

Свойства материалов излучать, проводить и поглощать  звук называются акустическими, их оценивают  при определении качества музыкальных  инструментов, звукоизоляции или  звукопроводящих особенностей строительных материалов, распознавании фарфоровых, фаянсовых и хрустальных изделий, в дефектоскопии.

Показатели, характеризующие  звук, можно разделить на две группы: показатели, характеризующие звук как  физическое явление (частота, период, спектр, интенсивность), и показатели, характеризующие звук как психофизическое явление воздействия звукового ощущения на орган слуха человека (уровень громкости, частотный интервал, уровень звукового давления).

Для некоторых материалов, например древесины, чрезвычайно важна  способность усиливать звук  без искажения тона – резонирующая способность.

• Ольха обладает полным и богатым низкочастотными гармониками затуханием, хорошим и выразительным звуком.
• Ясень проявляет короткий отрывистый тон с ярким тембром, но с "теплым" басом и долгим затуханием.
• Тополь является более мягким материалом, имеет приятный резонанс с глубоким тоном. Эта древесина используется многими изготовителями гитар как заменитель ольхи, поскольку они в тоне совершенно подобны.
• Липа есть основная древесина, используемая для большинства инструментов японского производства, так как липа более доступна на азиатском рынке. Звук также подобен ольхе.
• Клен имеет резкий, яркий и светлый тембр. Обладает хорошей атакой на высоких тонах.

 

Высокими звукоизоляционными свойствами характеризуются волокнистые и пористые материалы (войлок, асбест, вата). Эти свойства зависят от природы и структуры материала.

Звукоизоляционные свойства окон зависят от многих факторов, основными из которых являются:

• толщина и число слоев остекления;
• величины промежутков между стеклами;
• герметичность притворов, мест установки стекол в фальцах переплетов и мест установки коробок;
• внутренние и конструктивные потери;
• газовое заполнение стеклопакетов;
• косвенная передача звука по конструкциям переплетов и коробок и др.

     Электрически  свойства

Электрические свойства характеризуют отношение материалов и изделий к проходящему через  них электрическому току. Основными  показателями  являются электропроводность, удельное электрическое сопротивление, температурный коэффициент сопротивления, диэлектрическая проницаемость, механическая и электрическая прочность, и др.