Що таке склотекстоліт?

Склотекстоліт це різновид текстоліту. Ще його називають шаруватим пластиком. Основу матеріалу складає скловолокно, листи якого просочені термореактивним епоксифенолом. Має високі експлуатаційні характеристики, використовується в різних промислових сферах як електроізоляційний, конструкційний і виробний матеріал.

Що таке текстоліт та про його застосування читайте у нашій статті

Щоб розуміти, що таке склотекстоліт, потрібно знати, з чого він складається і за якою технологією виготовляється. Основний базовий матеріал – склотканина. Укладається вона шарами, кожен шар піддається полімерному просоченню, завдяки якому листи скріплюються за технологією гарячого пресування. Роль полімеру виконує поліефірна або епоксидна смола.

Властивості склотекстоліту

Склотекстоліт належить до групи композитних матеріалів. Хімічний склад та спосіб виробництва (метод гарячого пресування) зробили його виключно міцним за мінімальної ваги. Виробництво здійснюється методом склеювання листів склотканини за допомогою різних смол – епоксидної, формальдегідної, резольної або кремнійорганічної.

Саме використання певного виду просочення визначає марку текстоліту. Кожна окрема марка має фізико-механічні характеристики. Основні властивості склотекстоліту:

• мала питома вага;
• гарна шумоізоляція;
• еластичність та пластичність, що важливо для процесу обробки;
• низьке водопоглинання (0,95%);
• низький показник лінійного розширення;
• стійкий до вібраційних навантажень;
• має відмінні діелектричні якості.

Собівартість виробництва склотекстоліту низька завдяки використанню бою скла та нескладної технології. З одного боку це користь для навколишнього середовища, а з іншого скловолокна практично немає рівних за механічною та температурною стійкістю. Відповідно до ГОСТу матеріал може бути коричневого чи світло-зеленого кольору. Останній більш переважний, оскільки у коричневому найчастіше зустрічається звичайний текстоліт.

Марки склотекстоліту

Технологія виробництва стеклотекстолита передбачає використання різних сполучних елементів, яких залежить властивості тієї чи іншої марки. Відповідно до ГОСТу випускається матеріал у кількох марках:

1. СТЕФ – класична марка. Призначений для виготовлення друкованих плат електричних приладів. Листи склотканини з великими осередками грають роль армуючих елементів, сполучною ланкою можуть бути різні смоли.
2. СТЕФ1 - практично однакова з попередньою маркою, але тут використовується тканина з найдрібнішими осередками, що в рази збільшує міцність. Матеріал є оптимальним для виготовлення дрібних деталей, що працюють в умовах високого тертя. Допустимі умови температурного режиму до +250 градусів. Здатний витримати короткочасне нагрівання до +750. Відмінно виконує роль електроізоляції в устаткуванні, що сильно гріється.
3. КАСТ-В – основа складається з модифікованих фенольних смол резольного типу. У складі цієї марки є спеціальні добавки, які мають стабілізуючу дію. КАСТ-В нетоксичен, при нагріванні немає отруйного диму, пил, що утворюється в процесі обробки, не надає на організм отруйного впливу при її вдиханні.Також матеріал невибухонебезпечний, присутність стабілізаторів наділяє його підвищеною міцністю та стійкістю до вогню.

Є ще інші марки склотекстоліту (понад десять). Кожна використовується за конкретним призначенням. Але за великим рахунком такий підхід потрібний лише при виготовленні вузькоспеціалізованих деталей, експлуатація яких проходитиме у специфічних умовах. Для звичайних деталей підійде практично будь-яка марка, так як кожна має хорошу міцність, має високу стійкість до зносу.

Застосування склотекстоліту

З самого початку появи технології виготовлення шаруватого пластику він використовувався переважно в авіа- та кораблебудуванні. На сьогоднішній день сфера застосування склотекстоліту дуже широка. Причина такої популярності в тому, що він одночасно має кілька дуже важливих характеристик:

• підвищена міцність;
• стійкість за умов високого тертя;
• відмінні електроізоляційні якості;
• пасивність до агресивних середовищ.

Спочатку із шаруватого пластику роблять заготовки. Вони можуть бути у вигляді листів, стрижнів чи втулок. Мінімальна товщина 05 мм, а максимальна до 100 мм. Тонкі листи дуже тендітні і підходять тільки для дрібних деталей. Діаметр втулок та стрижнів варіює від 8 до 200 мм. Склотекстоліт застосування якого на даний момент практично незамінно використовується для виготовлення:

• друкованих плат для електричних приладів;
• підшипників ковзання;
• деталей для верстатів;
• втулок;
• шайб;
• прокладок;
• діелектричних ручок для інструментів.

Фольговані листи виконують роль заготовок, за допомогою яких можна виготовляти друковані плати в домашніх умовах.Шаруватий пластик має схожість зі звичайним пластиком, але має підвищену твердість. Склотекстоліт властивості якого, крім міцності та твердості, включають мінімальне лінійне розширення ідеальний для виготовлення плат. У процесі роботи їх нагрівання відбувається нерівномірно, що чинить руйнівного на цілісність.

Про фторопласт та його властивості читайте у нашому огляді

На сьогоднішній день склотекстоліт вважається одним із найкращих виробних, конструкційних та електроізоляційних матеріалів. Він практично незамінний в авіаційній промисловості, будівництві суден та машинобудуванні, у виробництві багатьох видів будматеріалів, труб, що використовуються в умовах високого гідравлічного тиску та ін.

Умови зберігання склотекстоліту

Простота обробки, хімічна інертність, стійкість до нагрівання та підвищеної вологості та інші унікальні характеристики зробили матеріал дуже затребуваним. Наприклад, його міцність порівнюють зі сталлю, але на відміну від останньої вага склотекстоліту менше в три з половиною рази.

Велике значення мають умови зберігання, оскільки їх недотримання може негативно зашкодити міцності та інших якостях. Найкращими умовами обладнані спеціальні приміщення, в яких температурні показники не опускаються нижче за -10 градусів і не підвищуються вище +35. Не можна допускати вологості більше 80%. Деякі марки мають схильність до займання, що також важливо враховувати, створюючи умови зберігання.

Обробка склотекстоліту

Для обробки використовуються різні способи, з ним легко працювати такими методами, як:

Можна використовувати ті ж інструменти та пристрої, які застосовуються для роботи з металом.Важливо дотримуватись правил, зокрема не допускати перегріву матеріалу, тому що при температурі вище +400 градусів з'являтиметься отруйний дим, в якому є шкідливі речовини.

У процесі пиляння або шліфування утворюється тирса, що є дрібними абразивними речовинами. Щоб вони не потрапляли на шкіру та до органів дихання необхідно використовувати засоби індивідуального захисту. Ідеально, якщо над робочим столом розташована витяжка.

В іншому складно переоцінити універсальність текстоліту, який став матеріалом підвищеного попиту через свої унікальні механіко-фізичні характеристики та хімічні властивості.

Текстоліт, СТ, СВАМ

Текстоліти-це шаруваті пластики, що виготовляються у вигляді листів з бавовняної тканини, просоченої резольною фенолоформальдегідною смолою.

Наповнювачем є тканини технічного призначення: бязь, міткаль, шифон, бельтинг, нанка та ін.

Текстоліт на основі склотканини називається склотекстолітом або склопластиком.

Склотекстоліт має значні переваги перед текстолітом. Термостійкість цього шаруватого пластику вище в середньому на 60 ° C (140-180 ° C на відміну від 105-125 ° C для текстоліту), також набагато вище питомий опір - 1011 Ом - м проти 107 Ом - м, і тангенс кута втрат - 0,02 та 0,07 відповідно.

Листовий склотекстоліт покритий мідною фольгою і завдяки цьому є основою виготовлення друкованих плат.

Скловолокнистий анізотропний матеріал (СВАМ) - склопластик групи шаруватих пластиків, що виготовляється гарячим пресуванням склошпону.

Марки текстоліту

Для текстоліту виділяють такі основні марки:

ПТ – виробний текстоліт із бавовни, який не підходить для деталей, що використовуються при підвищених навантаженнях (наприклад, зі стрижневого ПТ виготовляють ручки для ножів);

ПТК – конструкційний з бавовняної матерії, який підходить для виготовлення підшипників, втулок, шестерень, що характеризуються безшумною роботою та тривалим терміном служби;

ПТМ – виробний матеріал, стійкий до трансформаторного масла, з якого роблять втулки та шестерні, він здатний витримувати великі навантаження при стисканні та згинанні;

А, Б - електротехнічний, що застосовується для виготовлення деталей, на які припадають знакозмінні електричні та високі механічні навантаження (А підходить для виробництва друкованих плат і може застосовуватися як ізоляційний матеріал, Б розроблений як конструкційний);

ПТН – роблять із нетканого полотна та застосовують для створення прокладок, монтажних панелей, деталей загального призначення;

ПТГ – складається з графіту та термореактивних смол, з нього виготовляють шайби для водяних насосів;

ЛЧ - виробляють з поліефірної матерії для виробів, які можуть експлуатуватися в температурному діапазоні -65°C до +120°C та відносній вологості 95%;

ВЧ – електротехнічний, здатний витримувати вплив частоти 106 Гц.

Крім зазначених марок, існує безліч більш спеціалізованих марок текстолітів під різне застосування та умови використання.

На сьогоднішній день запатентовано понад 20 видів склотекстоліту. Найбільш поширеними і попитом, що користуються, є такі типи:

СТЕФ, має середні показники міцності та щільності, при виробництві матеріалу цієї марки застосовується епоксидна смола.Товщина готових плит склотекстоліту цієї марки становить 0,1-0,5 см. Матеріал успішно застосовується в електротехнічній галузі;

СТЕФ-У, є різновидом марки СТЕФ, але має кращі діелектричні характеристики. Товщина листів – 0,35-1,0 см;

СТЕФ-1, ще один різновид СТЕФ, що тільки володіє більшою пластичністю і еластичність, що робить цю марку легшою в обробці;

СТ-ЕТФ, ця марка склотекстоліту має високі показники теплостійкості і здатна тривалий час експлуатуватися при температурі 160-180 ° С, також цей матеріал має низьку вартість за рахунок використання під час випуску аркушів інноваційних технологій. Товщина складає 0,1-10 см;

ВФТ-С, при виробництві цієї марки додаються спеціальні стабілізуючі добавки, які роблять склотекстоліт надміцним та стійким до температур понад +300°С;

СТЕД, ця марка була створена для роботи в трансформаторній олії і має високі параметри міцності та діелектрики. Матеріал здатний витримувати екстремально низькі температури -70°С;

СТЕБ, цей вид склотекстоліту має знижену горючість у порівнянні з іншими марками;

СТК, розроблений спеціально для застосування в умовах підвищеної вологості, склотекстоліт цієї марки випускається обмежено через високу вартість;

КАСТ-В при виробництві склотекстоліту цієї марки використовується фенольна смола, яка робить матеріал особливо міцним. Цей вид використовується як теплоізоляційний, стійкий до пожежі конструкційний матеріал. Товщина листів – 0,1-3 см.

Виробництво текстоліту

Виробництво текстоліту та його похідних фундаментально схоже, і включає 6 основних технологічних стадій:

1 - приготування розчину олігомеру,

2- підготовка тканини (зшивання окремих шматків у безперервне полотно та намотування рулонів на оправку),

4 - сушіння просоченої тканини,

5 - розкрий та набір пакетів,

6 – пресування пакетів.

Феноло(крезоло)формальдегідний олігомер із сховища 1 насосом через напірну ємність 2 і фільтр 3 , спирт з напірної ємності 5 через мірник 6 і фільтр 7, полотно тканини з намотувального пристрою 8 подають в просочувальну ванну (джиггер) вертикальної просочувально-суш.

Для просочення застосовують спиртові розчини твердих феноло- та крезолоформальдегідних олігомерів, водні розчини фенолоспиртів або емульсійні резольні олігомери з вмістом вільних фенолів не вище 18%. На виході з ванни просочена тканина проходить систему віджимних валків 8 і надходить у сушильну камеру машини, де при посекційному підвищенні температури від 60 до 140-150 ° C (максимальна температура в 3-й секції) протікають процеси сушіння (видалення летких, у тому числі розчинника та продуктів поліконденсації - води, формальдегіду) та часткової поліконденсації (перехід на 10-20% у резитольний стан). На виході з 4 секції висушена тканина (кінцевий вміст летких 0,8-2,5% і олігомеру 47-57%) охолоджується до 40 °C. На верстаті 9 тканину піддають розкрою, на столі 10 пакетують за набірними коефіцієнтами (кількість шарів тканини на 1 мм товщини відпресованого текстоліту). Пакети укладають між полірованими листами з нержавіючої сталі, на поверхню яких наносять мастило (олеїнову кислоту, стеарин). Пакети подають на стадію пресування (на полиці вертикального поверхового гідравлічного преса 11).При цьому переслідується мета з'єднання окремих листів просушеної тканини монолітний матеріал з одночасним переведенням сполучного в стан "резит". Процес пресування проводять ступінчасто: на першому ступені при підвищенні температури від 40 до 150 °C і тиск пресування від 3 до 7 МПа протікає "загумування", тобто. перехід лінійного резольного олігомеру в рідкосітчастий стан резитол, а на другому ступені при температурі 150-165 °C і тиск 7-10 МПа завершується пресування матеріалу з переходом резитолу в густосітчастий резит. Загальний час витримки пресованого матеріалу під тиском становить 3-5 хвилин на 1 мм товщини матеріалу. Після витримки під тиском матеріал охолоджують у пресі під тиском до 40°C, знімають тиск, текстоліт вивантажують і направляють на обрізку, що здійснюється на гільйотинних ножицях або фрезерних верстатах, і складують.

Властивості текстоліту

Властивості текстоліту залежать від трьох факторів: 1) співвідношення олігомеру та наповнювача; 2) товщини та виду тканини; 3) умов пресування та сушіння.

Максимальна міцність текстоліту відповідає 30% змісту сполучного, але зазвичай промислові марки матеріалу містять сполучного більше 30%, так як високий вміст тканини в пластмасі призводить до її подорожчання. Чим тонша тканина, тим вища міцність текстоліту.

Пластмасу відрізняють маслобензостійкість, хімічна стійкість в умовах низької та середньої кислотності, відносно висока водостійкість та висока зносостійкість. При введенні в рецептуру композиції дисперсного графіту знижуються коефіцієнт тертя та стирання, підвищується теплопровідність текстоліту.

Застосування текстоліту

Текстоліт знайшов широке застосування в машинобудуванні (вкладиші підшипників металургійних станів, шестерні, кільця прокладки), електротехніці (панелі радіоапаратури, шківи, ​​електроізоляційні деталі та ін.).

Промисловістю текстоліт випускається у вигляді листів завтовшки від 0,2 до 1,5 мм і плит завтовшки від 1,5 до 100 мм. За призначенням розрізняють три види текстолітів: 1) виробний (марки ПТ, ПТК та ін.) товщиною 0,5-70 мм; 2) металургійний (марка Б) товщиною 20-70 мм; 3) електротехнічний (марка А-трансформаторний, марка ВЧ – електроізоляційний, марка Г – панельний).

Склотекстоліт

Склотекстоліт - шаруватий пластик, що містить як наповнювач скляну тканину.

Виробництво склотекстоліту

Сполучне у виробництві склотекстоліту повинно мати високу адгезію до скловолокна. Цю вимогу найбільше задовольняє клеї БФ-3 і БФ-5, які є спиртові розчини продуктів суміщення резольного фенолоформальдегідного олігомеру з поливинилбутиралем (бутваром).

а також клеї ВФТ-продукти суміщення фенолоформальдегідних олігомерів з полівінілформальетилалем та етиловим ефіром ортокремнієвої кислоти (тетраетоксисиланом)

Наповнювачем служать скляні тканини трьох типів переплетення: сатинового, гарнітурового та саржового. Сатинові тканини мають найбільшу гнучкість і рихлість, краще за інших тканин просочуються сполучною, легше укладаються у форми різних конфігурацій у процесі переробки. На властивості пластиків впливає товщина ниток склотканини. Зі збільшенням товщини нитки зменшуються межі міцності на розтяг, стиск, статичний вигин, але збільшується ударна в'язкість.Найкращі показники у склотекстоліту на основі тонких скляних ниток.

Технологічний процес виробництва склотекстоліту аналогічний до виробництва текстоліту. Водночас є низка особливостей технології склотекстоліту:

1) необхідність попередньої обробки поверхні склотканини (видалення замаслювача, апретування),

2) просочення склотканини проводиться у вертикальних машинах, але без віджимних валків, так як склотканина не просочується, а тільки лакується з поверхні,

3) вміст сполучного не перевищує 33% (у текстоліту 54%), що забезпечує оптимальні фізико-механічні показники,

4) сушіння протікає в більш м'яких температурних умовах (1-я зона - 60-90 °C, 2-я зона - 60-125 °C, 3-я зона - 60-110 °C) при зниженій швидкості руху склотканини, так як клеї БФ і ВФТ як продукти суміщення з термопластичними полімерами повільніше резолів переходять у резитольний стан,

5) підготовка просоченої тканини до пресування відрізняється тим, що з метою запобігання приклеюванню набрані пакети відокремлюють від металевих прокладок (сталевих, алюмінієвих) шаром целофану,

6) тиск пресування внаслідок крихкості скловолокна вдвічі нижчий і коливається в межах 4,5 – 5,5 МПа; час витримки під тиском у 2-3 рази вище і має бути не менше 10 хвилин на мм товщини виробу; у зв'язку з підвищеною в'язкістю сполучного (клей БФ - продукт суміщення реактопласта резолу з термопластом бутваром) для видалення летких у процесі витримки необхідно виконати одну - дві підпресування тривалістю не більше однієї хвилини.

Властивості склотекстоліту

Фізико-механічні показники склотекстоліту залежать від природи, форми переплетення та товщини тканини, складу сполучного.Найбільш високі показники міцності у склотекстоліту на основі тканини з безлужного скла сатинового переплетення, просоченої продуктами суміщення резольного фенолоформальдегідного олігомеру з полівінілформальетилалем і тетраетоксисиланом Пластик відрізняється найбільшою щільністю100 (водопоглинання за 24 години не перевищує одного відсотка), високою теплостійкістю (максимальна температура тривалої експлуатації 200 °C, короткочасно витримує до 300 °C).

Застосування склотекстоліту

Склотекстоліт застосовується як конструкційний матеріал у літако- та суднобудуванні, радіотехніці, електроізоляційний матеріал у приладо- та електромашинобудуванні, у виробництві теплоізоляційних прокладок.

Скловолокнистий анізотропний матеріал (СВАМ)

Скловолокнистий анізотропний матеріал (СВАМ) - склопластик групи шаруватих пластиків, що виготовляється гарячим пресуванням склошпону.

Зв'язуючим служать клеї БФ, продукти суміщення резольних фенолоформальдегідних олігомерів з епоксидними олігомерами та інші модифіковані реактопласти.

Виробництво СВАМ

Виробництво СВАМ включає чотири основні технологічні стадії:

II-компонування (складання) пакетів,

IV-обрізання кромок, розбраковування та складування.

Стадії II-IV аналогічні технології текстоліту та склотекстоліту.

Склошпон отримують на установці, що складається з електропечі з днищем з платино-родієвого сплаву, що служить одночасно фільєрою (диск з перфорацією, що забезпечує формування тонких скляних волокон), і барабана, що намотує. Електропіч змонтована на рухомій каретці, що здійснює зворотно-поступальні рухи паралельно осі барабана. Швидкість обертання барабана та каретки регулюють. Скляні кульки з бункера надходять у піч, де за температури 1400 °C плавляться. Розплав скла продається через фільєри печі. При цьому формуються волокна і зі швидкістю близько 30-35 м/с витягуються (орієнтуються) і намотуються на барабан, покриваючи всю поверхню його паралельними витками. Намотується на барабан волокно одночасно змочується сполучним, що подається з пульверизатора.

При утворенні на барабані проклеєного сполучним листа односпрямованого склошпону заданої товщини барабан зупиняють, лист обрізають по утворює барабана, знімають у вологому стані і направляють на сушку. Для отримання склошпону з менш вираженими анізотропними властивостями (з перехресною структурою або під кутом) на барабані зміцнюють аркуш квадратної форми. При цьому після намотування на лист певної кількості витків в одному напрямку повертають його на 90° і продовжують намотування в перпендикулярному напрямку. Швидкість обертання барабана регулюють у межах 150-200 об/хв, подачі каретки - 0,1-0,2 м/хв. Знімання за один цикл складає 9-10 м2 склошпону. Вміст сполучного в склошпоні нижче, ніж у склотекстоліті, і лежить у межах 18-50%, вміст летких 1-1,5%.Матеріал добре висихає і легко знімається з барабана (сполучна БФ дозволяє пресувати склошпон без попереднього гарячого сушіння).

Зняті з барабана листи направляють пресування. Попередньо зібраний у пакети склошпон пресують у багатоповерхових пресах. Режим пресування залежить від природи сполучного. При використанні в якості останнього клею БФ підтримують температуру в межах 150-160 °C, тиск 4-13 МПа, час витримки під тиском 6 хвилин на один мм товщини виробу. Для повнішого затвердіння і, отже, поліпшення фізико-механічних показників склопластику іноді проводять додаткову термообробку при температурі 160-180 ° С протягом 12-20 год.

Властивості склошпону та склопластику на його основі залежать від співвідношення скловолокна та сполучного (максимальна міцність досягається при 65% вмісту волокна), напрямки волокон та розташування окремих листів шпону в пакеті до пресування. У міру збільшення числа поздовжніх шарів міцність матеріалу в цьому напрямку зростає пропорційно до відношення числа поздовжніх шарів до загального числа шарів.

Властивості СВАМ

СВАМ має комплекс видатних властивостей, що визначаються його технологією і зумовлюють його переваги в порівнянні з іншими склопластиками:

1) максимальна міцність і можливість керування нею в заданих напрямках у процесі виготовлення (СВАМ найміцніший матеріал, його межа міцності на розтяг досягає 950 МПа),

2) висока однорідність матеріалу у зв'язку з рівномірним розподілом наповнювача та сполучного,

3) надійний поверхневий захист скловолокна від руйнівної дії навколишнього середовища в момент його витягування,

4) відсутність замасливателя на скловолокні підвищує адгезію сполучного до скловолокна,

5) можливість отримання матеріалу будь-якої заданої товщини (від 10 мкм та вище).

Пластик характеризується низьким водопоглинанням (0,3-0,4% в умовах 95% відносної вологості повітря і 1% під час перебування у воді) і високими діелектричними показниками (Uпроб=35 кV/мм).

Промисловість випускає склошпон СВАМ двох основних призначень: конструкційний та електроізоляційний.