Текстоліт: види, властивості та застосування

Електротехнічний текстоліт – незамінний конструкційний матеріал, який широко використовується електроніці та радіотехніці, а також у хімічній промисловості. Головним чином він використовується для виробництва високонавантажених електричними та механічними навантаженнями деталей, а також механізмів, що працюють в умовах тертя, агресивному середовищі. Унікальні властивості текстоліту та застосування в різних областях обумовлені його одержанням методом гарячого пресування тканих та нетканих ниткопрошивних полотен із натуральних, синтетичних, мінеральних волокон. Тканинна основа просочується термореактивною сполучною речовиною на основі формальдегідної смоли. У ряді випадків як просочення застосовуються епоксидні, фуранові, поліамідні смоли. Форматом виготовлення текстоліту виступають стрижні, великі листи з гладкою поверхнею та неоднорідним забарвленням – від світло-жовтого до темно-коричневого кольору. При розрізі можна помітити шаруватий структуру композиту.

Склад текстоліту забезпечує йому підвищену механічну міцність, стійкість до стиснення та ударів. Деталі текстоліту добре витримують тертя, вібрації, знакозмінні електричні навантаження. Він витримує навантаження у 1,5 рази більше, ніж максимально допустимі показники. Крім іншого вироби хімічно інертні, витримують вплив агресивних речовин, включаючи кислоти, луги, розчинники та олії. Але однією з найцінніших властивостей електротехнічного текстоліту є здатність витримувати електроізоляцію.

Виробництво текстоліту

Текстоліт відноситься до різновидів шаруватого пластику, одержуваного методом гарячого пресування.Його основою виступають ткані матеріали та неткані прошиті нитками полотна з натуральних, синтетичних та вуглеводневих волокон. Це полотна занурюють у спеціальні ємності зі смолами, розігрітими до 40 o. Тканина просочується сполучною речовиною, після чого полотно віджимають і розміщують на сушіння. Далі матеріал ріжуть та спресовують методом гарячого пресування за високої температури. Охолоджуються пластини також під тиском, у результаті утворюється легкий електротехнічний текстоліт з цінними унікальними властивостями.

За ГОСТом листи можуть мати різний відтінок – від блідо-жовтого до насиченого коричневого, допускається нерівномірний колір та глянець. Через технологію виробництва на листах можуть спостерігатися вибоїни, подряпини, нерівності. Але дефекти не повинні займати більше половини поверхні. При обрізанні торці не повинні розшаровуватися, тріскатися, виключені сторонні включення.

Види та марки матеріалу

Існують різні види текстоліту, які відрізняються складом, сферою застосування та експлуатаційними властивостями. Основними формами випуску виступають втулки, стрижні, листи. Матеріал ділиться на такі марки:

• ПТ - виробний текстоліт, відноситься до найпростішого і недорогого типу. Його виробляють на бавовняній основі. Застосовується для виготовлення деталей, які не піддаються високим навантаженням та тертю. Стрижні виробного текстоліту часто є базою для декоративних ручок ножів.
• ПТК – виробний конструкційний текстоліт роблять також на бавовняній основі, але він володіє поліпшеними властивостями і легко піддається обробці. З нього роблять втулки, підшипники, кільця, черв'ячні шестірні та інші конструкційні деталі.Перевагою запчастин із ПТК у порівнянні з металевими аналогами виступає легка вага, термін служби, довше у 10 разів, а також безшумність у роботі. Матеріал добре фрезерується, обточується, пиляється і свердлиться без тріщин та сколів. Деталі з ПТК можуть працювати при температурі від -40 °C до +105 °C.
• ПТГ – при його виробництві полотно просочується термореактивним сполучним та графітом, після чого з листів роблять ущільнювальні шайби для водних насосів.
• ПТМ – виробний машинобудівний текстоліт, він застосовується для експлуатації деталей, що стикаються з розігрітими мастильними речовинами. Він має ткану основу. З нього роблять втулки, кулачки, шестерні, підшипники. Завдяки покращеним властивостям деталі витримують температуру експлуатації до +120C. ПТМ виділяється високою щільністю та покращеною стійкістю на стиск та злам.
• ПТН – виготовляється з нетканого ниткопрошивного полотна. Він знайшов застосування під час виготовлення монтажних панелей, прокладок, деталей загального призначення.
• Марка А і Б - текстоліт електротехнічний, найбільш поширений різновид, який використовується при виробництві деталей, що зазнають знакозмінних електричних і механічних навантажень. Деталі можуть бути в трансформаторному маслі і витримують вплив струму частоти 50 Гц. Діапазон робочих температур -65С до +105С. Марка А часто застосовується під час виробництва друкованих плат. Марка Б у вигляді покращених механічних властивостей та підвищеної міцності служить головним чином конструкційним матеріалом.
• Асботекстоліт – його основою служить азбестове полотно з мінеральних волокон, переплетених з бавовняними та віскозними.Відмінні фрикційні властивості пояснюються його застосування як основа для деталей гальмівних пристроїв, вузлів зчеплення та прокладок, що експлуатуються при підвищених температурах. Асботекстоліт застосовується в авіакосмічній галузі як зовнішній та внутрішній теплозахист. Він здатний тривалий час витримувати температуру до +200ºС, недовго в діапазоні від 250 до 500ºС і навіть короткочасно стрибки температурою до 1800-4500C.
• Склотекстоліт – основа зі скловолокна пояснює високу стійкість матеріалу до механічного, хімічного, теплового впливу, підвищеної вологості та електроструму. Він витримує температуру до 450 ºС, а короткочасно стрибки температури – до 1000 ºС. Аркуші цієї марки використовуються при облаштуванні теплоізоляції.

Характеристики та властивості текстолітів визначаються його конкретним видом. Властивості матеріалу залежать від того, за якою технологією він був виготовлений.

Переваги та недоліки

До безумовних переваг текстоліту електротехнічного відносять високу міцність, здатність витримувати екстремальні температури, а також універсальну сферу застосування через тривалий термін служби та стійкість до тертя. Вироби з текстоліту характеризуються легкою вагою при механічній міцності, що можна порівняти зі сталлю. Незалежно від марки, всі деталі з текстоліту мають такі плюси, як:

• стійкість до хімічно агресивних середовищ;
• діелектричні характеристики: відмінний електроізолятор;
• висока вогнестійкість: здатність витримувати підвищені температури;
• стійкість на розрив, розтягування та стиск;
• податливість формуванню та обробці: шліфування, розкроювання, різання, свердління, штампування;
• протистояння вібраціям;
• стійкість до підвищеної вологості;
• міцність, зіставна зі сталлю, при вазі текстоліту в 3,5 рази менше.

Серед недоліків зазначають:

• межа запасу міцності;
• дотримання певних умов зберігання для підтримки заявлених експлуатаційних характеристик;
• утворення токсичного пилу від смол, що просочують полотно в ході шліфування або різання;
• при розжаренні до температури понад 400 °C листи текстоліту виділяють їдкі пари, включаючи фенол;
• термін придатності – від 3 до 5 років.

Вироби з текстоліту

Текстоліт завдяки своїм визначним характеристикам за доступної вартості широко затребуваний у різних галузях промисловості: електротехнічному машинобудуванні, радіотехніці, радіоелектроніці, хімічна індустрія, авіабудування, металургія. Виняткові властивості матеріалу пояснюються його використанням при виготовленні таких виробів, як:

• кільця ущільнювачів;
• шестерні;
• малоінерційні кулачки;
• амортизуючі прокладки;
• підшипники;
• електроізолюючі ролики;
• колодки затискачів, що працюють під напругою;
• світлодіодні модулі;
• деталі для верстатів на хімічних виробництвах;
• друковані плати

Текстоліт: виробництво, властивості та застосування

Текстоліт відноситься до шаруватих пластиків, одержуваних гарячим пресуванням. Міцні та експлуатаційні характеристики цього матеріалу сприяють його широкому використанню у різних галузях. З нього виготовляють деталі, основними споживачами яких є радіо- та електротехніка, машинобудування. Текстоліт добре відомий як міцний ізоляційний матеріал.

Виробництво

До матеріалів, що найчастіше використовуються у виробництві текстоліту, можна віднести тканини на основі різних ниток (міткаль, бязь, шифон, бельтинг). Виробничий процес включає кілька основних етапів:

• підготовка смоли на основі спирту. Він розміщується у спеціальній ванні. Температура розчину підтримується постійною лише на рівні 30-40 про З;
• просочування тканини. Закріплена в оправку тканина опускається у ванну, де проходить через валики. Завдяки цьому розчин смоли розподіляється рівномірніше;
• сушіння. Процес сушіння здійснюється при температурі 120 про С. У цьому режимі волога, спирт та летючий фенол інтенсивно видаляються з поверхні матеріалу;
• пресування. Тканину після сушіння розрізають на пластини і формуються з них пакети. Після завантаження пакета в прес відбувається нагрівання. Потім витримується певна температура протягом певного часу. Наприкінці операції відбувається охолодження під тим самим тиском;
• кінцева обробка та складування. Готові плити піддаються механічному відпрацюванню для вирівнювання країв. Потім здійснюється технічний контроль виробу, і він надходить у складське приміщення.

Властивості

Текстоліт є багатошаровим композитним матеріалом, в основі якого є тканини з бавовни. Як пластична матриця використовується фенолформальдегідна або крезолформальдегідна смола. Марки текстоліту відрізняються структурою та щільністю тканини. Від способу переплетення ниток у тканині залежать експлуатаційні властивості кінцевого матеріалу:

• ударна в'язкість,
• міцність,
• стійкість до тріщиноутворення.

Текстоліт характеризується також високим ступенем теплостійкості. Порівняно з металами він є еластичнішим, при цьому легше піддається обробці. При цьому текстолітові вироби не потрібно фарбувати. Список позитивних властивостей можна продовжити: вологостійкість, пожежобезпечність, стійкість до технічних олій, бензину, відсутність токсичності.

Класифікація

Розрізняють два класи текстоліту:

• конструкційний. Використовується при робочій температурі не більше від -40 до +105 про З. Відповідні марки позначаються ПТК та ПТ. З ПТК виробляються втулки, підшипники, шестерні. Виробничий текстоліт (ПТ) має нижчу міцність, ніж ПТК. З нього виготовляються вироби, які не мають високих навантажень (прокладки, втулки, кільця);
• електротехнічний. Вироби з нього можна експлуатувати за температур від -65 до +105 про С. Маркування електротехнічного текстоліту здійснюється літерами - А, Б, ВЧ, ЛТ. Марка А відповідає високим електроізоляційним параметрам. Маркою Б позначається композит, що має високі механічні дані. ВЧ – матеріал, який витримує частоту напруги 106 Гц. Основа марки ЛЧ виконана з поліефірної тканини. Зберігає працездатність за екстремальних умов: відносна вологість 95%; температурний інтервал: -65 ÷ +120 про С.

Сфери застосування

Текстоліт конструкційний знаходить масове застосування у машинобудуванні. З цього матеріалу виготовляються:

• шестерні різних типорозмірів. За своєю зносостійкістю вони втричі міцніші за металеві;
• високошвидкісні підшипники;
• кільця ущільнювачів, малоінерційні кулачки, амортизуючі прокладки;
• деталі для хімічної промисловості

З електротехнічного текстоліту виробляють деталі, що працюють під дією струму:

Всі вироби, виготовлені з текстоліту, мають не тільки свої відмінні міцнісні і діелектричні параметри. Крім цього, вони характеризуються довговічністю та безшумністю в експлуатації. Тому шаруватий матеріал користується широким попитом у багатьох промислових галузях.