Слоистые пластики

Широкое применение в качестве конструкционных и электроизоляционных материалов имеют слоистые пластики, в которых наполнителем является тот или иной листовой волокнистый материал. К этим материалам относятся гетинакс, текстолит и др.

Гетинакс получается посредством горячей прессовки бумаги, пропитанной бакелитом. Для производства гетинакса берется прочная и нагревостойкая пропиточная бумага. Пропитка ее смолой может производиться различными способами. Наиболее распространенным способом в течение ряда лет был способ пропитки лаком, т.е. раствором бакелита А в спирте, с последующей сушкой. В пропиточной машине бумага (или ткань – для производства текстолита), разматываясь с рулона, проходит через ванну с лаком, поднимается в сушильную шахту и через валики наматывается на приемный механизм. Существенным недостатком этого способа пропитки является расходование больших количеств дорогого растворителя – спирта, пары которого при сушке удаляются, к тому же применение легкогорючего спирта повышает пожарную опасность производства.

Свойства гетинакса марок I и V, текстолита марки Б и стеклотекстолита марки СТЭФ (образцы толщиной более 10 мм)
Свойство	Гетинакс		Текстолит Б	Стекло-текстолит СТЭФ
	I	V
Плотность, Мг/м3	1,4	1,4	1,4	1,8
Предел прочности, МПа
при растяжении	120	110	60	400
при изгибе	110	100	100	440
Ударная вязкость, кДж/м2	20	22	28	140
Теплостойкость по Мартенсу, оС	185	190	160	260
Класс нагревостойкости	А	А	А	В

В России была разработана технология производства слоистых электроизоляционных пластиков, для которой характерна пропитка бумаги или ткани жидкими водными суспензиями фенолформальдегидных смол; при сушке пропитанной бумаги вода испаряется. Данная технология производства слоистых пластиков совершенно не требует применения спирта, и внедрение ее в производство некоторых марок слоистых пластиков дало большую экономию. Пропитанная (бакелитизированная) бумага нарезается листами требующегося формата, собирается пачками нужной толщины и укладывается между стальными плитами гидравлического пресса. Прессы для производства слоистых пластиков с целью повышения производительности выполняются с располагаемыми в несколько "этажей" плитами и заготовки из пропиточной бумаги закладывают одновременно во все этажи. Во время прессования через просверленные в плитах каналы пропускается пар, который нагревает плиты, от плит теплота передается прессуемому материалу, бакелит в нем расплавляется, заполняет поры между волокнами бумаги и отдельными листами ее и, запекаясь (переходя в стадию С), твердеет и связывает отдельные слои бумаги. При прессовке гетинакса обычно устанавливают давление около 1 МПа; температура плит пресса 160-165 ^оС; время выдержки под давлением от 2 до 5 мин на каждый миллиметр толщины досок, считая с момента достижения плитами пресса указанной выше температуры. По окончании прессования, перед выемкой отпрессованных досок, последние охлаждаются примерно до температуры +60 ^оС, для чего подача пара в каналы плит прекращается, и в эти же каналы пропускается холодная вода. У отпрессованного материала края обрезают под прямым углом циркульной пилой.

Листовой электротехнический гетинакс выпускается различных марок. Отметим только две из них:

I – для панелей распределительных устройств, щитов, изоляционных перегородок в устройствах низкого напряжения (выпускается в листах толщиной от 0,2 до 50 мм);

V – для деталей, работающих в маслозаполненной аппаратуре высокого напряжения (выпускается в листах толщиной от 5 до 50 мм. Для всех марок гетинакса длина – не менее 700 мм, ширина – не менее 550 мм. Электрическая прочность гетинакса в направлении, перпендикулярном слоям, Е_пр=20 – 40 МВ/М, диэлектрическая проницаемость от 5 до 6. Дугостойкость гетинакса, как и других пластиков на фенолформальдегидном связующем, невысока: после воздействия разряда на поверхности материала остается "науглероженный след", обладающий значитёльной "электрической проводимостью" (явление трекинга). Слоистая структура гетинакса, как и других слоистых пластиков (а также слюды и слюдяных материалов), приводит к заметной анизотропии свойств в направлениях, перпендикулярном и параллельном слоям. Так, например, удельное объемное сопротивление гетинакса вдоль слоев в 50 – 100 раз, а электрическая прочность вдоль слоев в 5 – 8 раз ниже, чем поперек слоев. Гетинакс может обрабатываться режущим инструментом из твердых сплавов, причем скорости резания при небольших подачах велики; станки должны быть оборудованы вытяжной вентиляцией для удаления пыли; охлаждение ведется воздушной струей. Торцы штампованных деталей рекомендуется защищать электроизоляционным лаком. Не следует снимать фрезой поверхностный слой материала, ибо такая обработка ведет к ухудшению влагостойкости гетинакса. Гетинакс нашел применение в высоко- и низковольтном аппаратоприборостроении, а также в технике связи.

Фольгированный гетинакс. Для изготовления печатных схем низковольтных цепей аппаратуры используют фольгированный гетинакс. В настоящее время выпускается около десяти марок такого материала. Он представляет собой гетинакс, облицованный с одной стороны или с двух сторон электролитической красномедной фольгой толщиной 0,035 – 0,05 мм.

Текстолит. Этот пластик аналогичен гетинаксу, но изготовляется из пропитанной ткани. Свойства различных марок листового электротехнического текстолита определяются ГОСТ 2910 – 74. Свойства текстолита на основе хлопчатобумажной ткани (например, марка Б) в общем близки к свойствам гетинакса; текстолит имеет повышенную удельную ударную вязкость, стойкость к истиранию и сопротивление раскалыванию (при вдавливании клина в торец доски). Текстолит в пять – шесть раз дороже гетинакса, так как стоимость ткани значительно выше стоимости бумаги, и применяется лишь в отдельных случаях для изделий, подвергающихся ударным нагрузкам или работающих на истирание (детали переключателей и т.п.). Текстолит марки ЛТ на основе синтетической (лавсановой) ткани с пропиткой эпоксидно-фенолформальдегидной смолой более влагостоек, но его нагревостойкость (до 85 ^оС) понижена.

Другие виды слоистых пластиков. Это текстогетинакс (комбинированный слоистый пластик с внутренними слоями бумаги и наружными - с обеих сторон - слоями хлопчатобумажной ткани); древеснослоистые пластики (ДСП) – типа фанеры на бакелитовой смоле, более дешевые, чем гетинакс, но с худшими электроизоляционными свойствами и более гигроскопичные; более нагревостойкие слоистые пластики – на неорганических основах: асбогетинакс на основе асбестовой бумаги и асботекстолит на основе асбестовой ткани; наиболее нагревостойкие, влагостойкие и механически прочные слоистые пластики – стеклотекстолиты на основе неорганической стеклянной ткани с нагревостойкими связующими. Наряду со стеклотекстолитами выпускаются и более дешевые слоистые пластики на основе не стеклоткани, а стекловата, получаемого без тканья, т.е. без переплетения нитей друг с другом.

Фасонные и намотанные изделия. Помимо описанных выше листовых слоистых пластиков, находят применение и фасонные слоистые изделия. Таковы измотанные изделия, известные под названием гетинаксовых (бакелитовых) трубок (внутренний диаметр от 10 до 30 мм) и цилиндров (внутренний диаметр от 30 до 600 мм). Бакелитовые трубки и цилиндры выпускаются различной длины при толщине стенки от 1,5 до 3 мм. Они изготовляются из лакированной с одной стороны (на специальных лакировочных машинах) намоточной бумаги, более тонкой и плотной, чем пропиточная бумага, которая идет на производство листового гетинакса. Лакированная бумага туго наматывается на металлическую оправку и вместе с ней подвергается запеканию в термостате, после чего готовое изделие снимается с оправки. Свойства намотанных изделий уступают свойствам листового гетинакса. Изготовляются также текстолитовые цилиндры, стержни и различные фасонные детали сложной формы, в частности гасильные камеры для масляных выключателей. Текстолит применяется и как конструкционный материал, например, для изготовления подшипников и бесшумных зубчатых передач. Зубчатые колеса для таких передач прессуются из набранных в стопки заготовок, отштампованных из пропитанной ткани.