5.8. Пластмаси. Плівкові матеріали. Гуми.

1. Пластмаси і плівкові матеріали.

1. Поняття про пластмаси.

2. Різновиди пластмас, їх застосування.

3. Загальні відомості про плівкові матеріали.

1. Пластмасами називають матеріали, з яких завдяки їх пластичності або текучості у стадії технології переробки отримують вироби більш - менш складної форми, яка зберігається після охолоджування або відкидання.

За складом у більшості випадків пластмаси є композиціями із зв'язуючого і наповнювача. Як зв'язуюче найчастіше використовують полімерні матеріали, здатні деформуватися під впливом тиску. Зв'язуюче зв'язують в єдине ціле інші компоненти і додають матеріалу характерні властивості. Іноді застосовується і неорганічні зв'язуючі, наприклад скло в мікалексі, цемент в азбоцементі. Наповнювачі використовують для поліпшення міцнісних властивостей, зменшення усадки, підвищення стійкості до дії різних середовищ, а також для зниження вартості. Наповнювачі поділяються на органічні і неорганічні, а кожна з груп, у свою чергу, поділяється на порошкоподібні і волокнисті. До органічних порошкоподібних відносять деревну муку, дисперсні полімери, до органічних волокнистих наповнювачів - бавовняні пачоси, сульфідну целюлозу, паперову крихту, синтетичні волокна. До неорганічних порошкоподібних наповнювачів відносять мелену слюду, кварцову муку, азбест, тальк, скловолокно й ін.

Окрім зв'язуючих і наповнювачів застосовують пластифікатори - для поліпшення технологічних і експлуатаційних властивостей пластмас. Пластифікатори також збільшують холодостійкість пластмас і стійкість до дії ультрафіолетового випромінювання. В деяких пластмасах вміст пластифікаторів може досягти 30-40%. На певних стадіях переробки в пластмаси додають «зшиваючі реагенти», різні ініціатори полімеризації в поєднанні з прискорювачами і активаторами, фарбники різних класів і неорганічні пігменти. В деякі пластмаси вводять стабілізатори - хімічні з'єднання, сприяючі тривалому збереженню властивостей пластмас і підвищенню стійкості пластмас до дії теплоти, світла, кисню повітря. За здатностями до формування полімерні матеріали поділяються на дві групи: термопластичні (термопласти) і термореактивні (реактопласти). При формуванні виробів з термопластів хімічний склад полімерів не змінюється, а в реактопластах відбувається зміна їх структури і складу.

Виготовлення деталей з пластмас проводиться на спеціальному устаткуванні. Після попередніх операцій змішення, таблетування, сушки проводять механічну обробку, зварюють, склеюють, фарбують, металізують. Термопласти переробляють виливанням під тиском, прямим пресуванням, екструзією і обробляють різними способами. Реактопласти переробляють прямим виливання, пресуванням і виливанням під тиском, обробляють механічним шляхом, склеюванням і іноді хімічним зварюваннм.

2. Широке застосування в електричних машинах, апаратах, трансформаторах, приладах отримали шаруваті пластики, переважно електроізоляційного призначення. До шаруватих пластиків відносять гетінакс, текстоліт з різними наповнювачами і деревношаруваті.

Гетінакс виходить шляхом гарячого пресування паперу, просоченого термореактивною смолою. При виготовленні гетінаксу папір просочується розчином смоли певної концентрації і сушиться при 100-140°С на просочувальних машинах із швидкістю 10-60 м/хв. Після виходу з сушильних камер папір нарізається на листи, сортується і укладається в пачки залежно від необхідної товщини готових листів. Потім пачки закладаються в багатоповерхові гідравлічні преси, на яких при 150-160^оС і під тиском 6-10 МПа пресуються. Час витримки приймається з розрахунку 2-5 хв на 1 мм товщини пресованого листа. Після витримки при високій температурі листи гетінаксу охолоджуються без зняття тиску до кімнатної температури, потім знімають тиск, пачки виймають з преса, обрізають і упаковують.

Гетінакс випускається декількох марок. Гетінакс марки Х має підвищену штампованість, марки ЛГ виготовляють на основі лавсанового паперу і епоксидної смоли. Основні особливості лавсанового гетінаксу - підвищена здатність до штампування, висока вологостійкість, механічні і електричні властивості, завдяки високому рівню електричних властивостей в умовах підвищеної вологості деталі з нього не вимагають лакування.

Гетінакс марки 1 використовується для панелей розподільних пристроїв, щитів, ізоляційних перегородок і пристроїв низької напруги. Випускається на основі фенолформальдегідних смол. Оскільки гетінакс шаруватий матеріал, то його електричні властивості в напрямі вздовж і поперек шарів неоднакові. Питомий об'ємний опір уздовж шарів в 50-100 разів, а електрична міцність в 5-8 разів нижче, ніж упоперек шарів. Гетінакс обробляється різальним інструментом з твердих сплавів. Поверхневий шар матеріалу при обробці не знімається, оскільки це веде до погіршення вологостійкості.

Для виготовлення друкарських схем радіоелектронної апаратури випускається близько 10 різних марок фольгірованого з однією і з двох сторін гетінаксу. Для виготовлення такого гетінаксу використовується мідна фольга завтовшки 0,035-0,01 мм, поліетилен.

3. Плівкові матеріали є тонкими матеріалами, отриманними з різних полімерів, що виготовляються звичайно в ролевому вигляді різними способами:

1. випаровуванням розчинника з розчину полімеру;

2. ствердінням при охолоджуванні розплаву полімеру, виливаного на гладку холодну поверхню;

3. поперечним чи поздовжнім розтягуванням випресованих тонкостінних трубок за допомогою стиснутого повітря з подальшим поздовжнім різанням;

4. зрізанням тонкого шару спеціальними різцями із заготовки;

5. розтяганням полімеру, витікаючого з щілевидної фельєри;

6. і т.д.

Особливостями полімерних плівок є високі електричні і механічні властивості, велика розтяжність, висока вологостійкість.

У різних областях електротехніки знаходять застосування електроізоляційні органічні полімерні плівки - тонкі і гнучкі матеріали, які можуть бути намотані в рулони різної ширини. Плівки знайшли широке застосування у виробництві конденсаторів, електричних машин, апаратів і кабельних виробів. Електроізоляційним плівкам для відмінності їх від плівок іншого призначення привласнюються спеціальні марки. Це необхідно, оскільки від електроізоляційної плівки потрібна особлива чистота початкового полімеру, відсутність слідів каталізатору й інших забруднень, чистота плівки при виготовленні і ряд інших специфічних вимог. Органічні полімерні плівки можуть бути розділені на дві великі групи за електрофізичними властивостями: неполярні і полярні плівки. Неполярні плівки характеризуються низьким значенням = 2 – 2,5 і малими значеннями тангенса кута діелектричних втрат (tg =^завдяки чому вони можуть застосовуватися у високочастотній техніці, хоча широко використовуються і при постійній і змінній напрузі промислової частоти. Полярні плівки мають підвищені значення від 3 до 10-15 і tgd = 10^-2 – 10^-4. Вони застосовуються як при змінній напрузі промислової частоти, так і при постійній напрузі.

Найважливішими неполярними плівками є: полістироли (слабкополярні), з сополімерів стиролу, поліетиленові, поліпропіленові, політетрафторетіленові (ПТФЕ), з сополімеру тетрафторетилену і гексафторпропілену, параметри деяких приведені в таблиці 5.3. Параметри деяких полярних плівок приведені в таблиці 5.4.

Для ізоляції обмоток низьковольтних електричних машин важливу роль грають полімерні плівки з підвищеною нагрівостійкістю. Мала товщина плівок разом з високими значеннями електричної і механічної міцності забезпечує не тільки збільшення надійності, але і істотно поліпшення техніко-економічних показників. Застосування плівок завтовшки 0,2-0,35 мм дозволяє механізувати обмотувально-ізолювальні роботи.

Таблиця 5.3.

Параметри	Полістирол	Поліетиленова	Поліпропіленова	ПТФЕ
Густина, кг/м3. Товщина, мкм . . . . Епр при постійному струмі і товщині 10-20 мкм, МВ/м. . . . . tg при 103 Гц . . . . .  при 103 Гц . . . . . . , Ом м . . . . . . . . .. Максимальна робоча температура, оС..	1050 20 – 100 150 – 300 0,0002 – 0,0004 2,3 –2,6 1017 70 – 85	910 – 960 10 – 60 200 – 350 0,0004 – 0,0005 2,2 – 2,25 1015 85 -110	890 – 900 4 – 12 300 – 600 0,0002 – 0,0005 2,2 – 2,3 1015 90 - 110	2150 5 – 150 100 – 200 0,0001 – 0,0003 1,8 – 2,1 1017 200 - 250

Таблиця 5.4.

Параметри	Лавсанова	Полікарбонатна	Полімідна	Полівініл-хлоридна
Густина, кг/м3. Товщина, мкм . . . . Епр при постійному струмі, МВ/м. . . . . tg при 103 Гц . . . . .  при 103 Гц . . . . . . , Ом м . . . . . . . . .. Максимальна робоча температура, оС..	1380-1400 4-250 100-400 0,05-0,07 3,2 1016 100-155	1200-1220 2-500 150-350 0,0009-0,002 2,8-3,2 5 1016 125-140	1420 12,2-125 140-375 0,002-0,004 3,0-3,5 5 1015 200-400	1400 - 75 0,009-0,017 3,3 1013 70-80

У композиції з паперами з синтетичних волокон застосовують для пазової ізоляції низьковольтних електричних машин і виткової ізоляції, в поєднанні з конденсаторним папером застосовують у виробництві маслонаповнених конденсаторів, у високовольтних обмотувальних проводах.

Деякі плівки мають високу вартість і частіше замінюються целюлозними паперами.