Eine Anleitung zu elektrischen Materialien für alle. Teil 6

Fortsetzung der Anleitung zu elektrischen Materialien. In diesem Teil zerlegen wir weiterhin Dielektrika, deren Ursprung vollständig synthetisch ist. Das heißt, alle bekannten Kunststoffe. In diesem Teil: Carbolit, Getinaks, Textolit.


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Verfügbare natürliche Materialien sind weit verbreitet, aber mit der Entwicklung der Technologie wurde immer deutlicher, dass natürliche Materialien manchmal völlig beschissen sind. Eine breite Palette von Eigenschaften, Anfälligkeit für Verfall, Schwierigkeiten beim Bergbau - daher war und ist die Suche nach künstlichen Ersatzstoffen die ganze Zeit im Gange. Das Auftreten synthetischer Materialien ist nicht nur eine technische, sondern auch eine wirtschaftliche politische Revolution. Sie brauchen keine Kolonien mehr, um Ihren Gummibedarf zu decken. Die Ausrüstung Ihres Soldaten ist mehrmals einfacher geworden. Dieser Abschnitt enthält Materialien, die von Grund auf neu erhalten wurden, und nicht den Versuch, die natürlichen Materialien wie im vorherigen Abschnitt zu verbessern.

Viele dieser Materialien sind Polymere - Materialien mit langen Molekülen, die aus einfachen Steinen des gleichen Typs bestehen - Monomere. Polymere können entsprechend ihrem Verhalten beim Erhitzen in zwei große Gruppen eingeteilt werden, nämlich Thermoplaste und Duroplaste. Thermoplaste schmelzen beim Erhitzen, Duroplaste zersetzen sich beim Erhitzen.
Dementsprechend kann der Berg alter Plastikspielzeuge aus Thermoplasten zu einem neuen Produkt geschmolzen werden, und der Berg alter Produkte aus Duroplasten kann nicht so verarbeitet werden.

Das Polymer kann aus einem reinen Monomer bestehen und kann auch ein Copolymer enthalten, das in die Struktur des Moleküls eingebettet ist. Zum Beispiel gibt es zwei Monomere: A und B. Das Polymermolekül aus reinem A sieht folgendermaßen aus:

...- A-A-A-A-A-A-A-A-A-A- ...

Das Polymermolekül aus den Copolymeren A und B kann folgendermaßen aussehen:

...- A-B-A-B-A-B-A-B-A-B-A-B- ...

Oder sogar so:

...- A-A-B-B-A-B-B-B-A-A-B-B- ...

Durch die Einführung eines Copolymers können Sie die Eigenschaften von Kunststoff ändern. Ein Beispiel ist Polystyrol und ABS-Kunststoff. Polystyrol ist ein transparenter spröder Kunststoff, das Einbringen eines Acrylnitrilcopolymers und das Einbringen eines Additivs aus Polybutadien ergibt einen schlagfesten Kunststoff am Auslass.

Manchmal kann die Stereoregularität des Polymers zusätzlich angegeben werden. Angenommen, wir haben ein Monomer -G-, das in der Polymerkette -L- verkehrt herum stehen kann. Das Polymer, in dessen Kette die Monomere zufällig als ataktisch bezeichnet werden:

...- L-G-G-L-G-LLL-G-G-L-G- ...

Wenn in einem Polymer alle asymmetrischen Einheiten in eine Richtung schauen, wird ein solches Polymer als isotaktisch bezeichnet:

...- LLLLLLLLLLLLL- ...

Wenn sie sich in einem Polymer abwechseln, wird ein solches Polymer als syndiotaktisch bezeichnet:

...- L-D-L-D-L-D-L-D-L-D-L-D- ...

Normalerweise beeinflusst die Stereoregularität die für die Elektronik wichtigen Materialeigenschaften nicht geringfügig, daher wird sie nicht angezeigt.

Allgemeine Eigenschaften von Polymeren

Polymere haben aufgrund ihrer Struktur aus langen Molekülen einige gemeinsame Merkmale.
Eigenschaften, die sorgfältig abgewogen werden sollten.

1. Polymere wie Metalle haben keine klare Phasenübergangstemperatur. Sie erweichen wie Karamell mit zunehmender Temperatur und verwandeln sich in eine viskose Flüssigkeit. Daher ist für Polymere der "Schmelzpunkt" die Temperatur, bei der die Viskosität des Polymers es bereits fließen lässt, was jedoch nicht bedeutet, dass es bis zu dieser Temperatur fest ist.

Die Glasübergangstemperatur ist die Temperatur, unter der das Polymer von einem hochelastischen Zustand in einen glasartigen Zustand übergeht, wobei die Härte und Sprödigkeit zunehmen. Stellen Sie sich vor, Sie kauen Marmelade - bei Raumtemperatur befindet sie sich in einem hochelastischen Zustand. Wenn es im Gefrierschrank unter die Glasübergangstemperatur abgekühlt wird, kann die Marmelade zerbrochen werden und die Fragmente sind wie Glas.

Maximale Arbeitstemperatur - die Temperatur, bei der das Polymer lange Zeit arbeiten kann, ohne dass sich seine Eigenschaften wesentlich ändern. Mit steigender Temperatur nimmt häufig das Kriechen des Polymers zu, weshalb bei maximaler Betriebstemperatur die Festigkeitseigenschaften abnehmen.

Die angegebenen Temperaturen können bei der Bestimmung auch für dieselbe Probe mit unterschiedlichen Bestimmungsmethoden abweichen.

2. Polymere sind anfällig für Alterung und Zerstörung. Faktoren, die den Alterungsprozess des Polymers beschleunigen, sind Strahlung, ultraviolette Strahlung, hohe Temperatur und aggressive Umgebung. Verschiedene Polymere unterliegen in unterschiedlichem Maße einer Alterung, außerdem kann die Zerstörungsrate des Polymers durch verschiedene Additive verringert werden. Ein Nylonkuppler an einem Silikonschlauch mit heißem Wasser verliert an Elastizität und wird in ein paar Jahren spröde, während der Silikonschlauch immer noch weich und flexibel ist.

Nur eine sehr kleine Anzahl von Kunststoffen wird über 100 ° C länger erhitzt - Fluoroplast-4, Kapton, Peek, Silikone. In allen anderen Fällen sind die Alterungs- und Zerstörungsprozesse im Polymer umso schneller, je höher die Betriebstemperatur ist.

3. Polymere sind für Gase und bestimmte Lösungsmittel durchlässig. Die Gasmoleküle sind sehr klein (je kleiner die Atommasse, desto kleiner die Atomgröße, desto bösartiger Wasserstoff in dieser Hinsicht, er quetscht sich sogar durch Metalle.) Daher können sie allmählich in das verzweigte molekulare Netzwerk aus Kunststoff eindringen. Um diesen Prozess zu verhindern, wird die Polymeroberfläche mit einer Metallschicht beschichtet. Beachten Sie dies beim Öffnen der Lebensmittelverpackung. Die Metallisierung in der Verpackung dient diesem Zweck - keinen Sauerstoff in das Produkt zu lassen. Kunststoffrohre enthalten zum gleichen Zweck eine Aluminiumschicht - um das Eindringen von Sauerstoff in das Kühlmittel zu verhindern, führt dies zu Korrosion.

Materialien auf Basis von Phenol-Formaldehyd-Harzen

Phenol-Formaldehyd-Harze sind, wie der Name schon sagt, das Produkt der Polykondensation von Phenol und Formaldehyd. Die Polymermoleküle bilden eine verzweigte dreidimensionale Struktur, die die mechanischen Eigenschaften - die Härte - bestimmt.

Nachfolgend betrachten wir nur Phenol-Formaldehyd-Kunststoffe - Phenoplasten . Harnstoff-Formaldehyd-, Melamin-Formaldehyd-Kunststoffe - Aminosäuren werden wir nicht berücksichtigen, ihre grundlegenden Eigenschaften sind identisch, die Verarbeitungsmethoden sind die gleichen, der Unterschied besteht nur in Festigkeit und Farbe.


Die chemische Struktur von Bakelit (zum Beispiel ein Stück) Polymere mit einer solchen verzweigten Zufallsstruktur sind normalerweise hart und spröde. Bild von Dirk Hünniger aus Wikipedia

Er eröffnete den Polykondensationsprozess Leo Bakeland - ein amerikanischer Chemiker in Belgien
Herkunft. Er nannte das neue Material, das durch Aushärten des Harzes erhalten wurde - Bakelit.

In der UdSSR wurde ähnliches Material "Carbolit" genannt - aus Carbolsäure,
Der alte Name ist Phenol.

Beispiele für die Verwendung von Phenol-Formaldehyd-Harzen:

• Als eigenständiges Material in seiner reinen Form als Klebstoff, Lacke.
• Mit Pulverfüllstoffen (Festigkeit oder dünneres Material)
• nur zum Sparen) und ohne - Carbolit / Bakelit
• Mit chaotischer Glasfaserfüllung - Fasern zum Beispiel AG-4V Pressmaterial
• Mit Füllung aus Baumwollgewebeschichten - Textolites
• Fiberglas gefüllt - Fiberglas
• Gefüllt mit Schichten geklebten Papiers - Getinax

Carbolit (Bakelit)

Es ist ein harter hitzebeständiger Kunststoff. Wenn Sie ein Gerät nehmen,
vor 1950 gesammelt, dann sind fast alle Kunststoffteile darin Karbolit.


Verschiedene Produkte aus Carbolit - Box, Sockel. Stecker, Voltmetergehäuse, Steckdosen, Einstellknöpfe.

Produkte werden sowohl durch Gießen in Formen als auch (häufiger) durch Pressen von Harzpulver mit Füllstoff in Metallformen unter Erhitzen erhalten. Beim Erhitzen endet der Polymerisationsprozess, der bereits teilweise mit der Pulverherstellung begonnen hat, aber da das Pulver zu diesem Zeitpunkt in der Form unter Druck geklemmt wird, wiederholt das Aussehen des Endprodukts die Form. Ein schwerwiegender Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es Zeit braucht, die das Produkt in der Form verbringen muss, um eine ausreichende Festigkeit zu erreichen, um die Form zu öffnen, ohne zu brechen. Daher wird bei vielen Aufgaben Bakelit durch thermoplastische Materialien ersetzt, und die Spritzgießmaschine kann Produkte einer bestimmten Form viel schneller herstellen.

Dieses amerikanische Werbevideo des letzten Jahrhunderts wird ein wenig über den Prozess erzählen und die Begeisterung schätzen, mit der sie über neues Material sprechen.


Der Körper des Messgeräts besteht aus Carbolit.

Heutzutage werden Carbolitprodukte in Massenproduktion hergestellt, aber es ist nicht mehr so ​​beliebt wie zuvor, obwohl es Aufgaben gibt, bei denen es schwierig ist, sie durch irgendetwas zu ersetzen.

Brötchen

Hitzebeständiger Kunststoff. Es kann lange bei Temperaturen bis + 150 ° C arbeiten. Es ist ein duroplastischer Kunststoff - es schmilzt nicht, sondern wird durch Erhitzen zerstört. Die Karbolitpatrone für eine Glühlampe bröckelt also bei Überhitzung und läuft nicht auf Ihren Kopf ab.

Beständig gegen Lösungsmittel, Kraftstoffe und Schmiermittel (Brennschmierstoffe). Carbolite-Teile funktionieren leicht in der Nähe des Automotors, unter Bedingungen der Erwärmung, des Kontakts mit Öl und Benzin.

Schwer. Typischerweise sind Carbolitteile an ihrer glänzenden Oberfläche und Härte zu erkennen, ein solcher Kunststoffnagel kratzt nicht oder haftet nicht einmal. Große flache Teile verbiegen sich fast nicht, und wenn die Kraft überschritten wird, bricht das Geräusch von „Chrom“.

Gut behandelt. Im Gegensatz zu vielen anderen Kunststoffen ist es gut poliert. Wenn Sie versuchen, beispielsweise Polypropylen zu mahlen, bildet sich beim Erhitzen schnell ein „Bart“ aus Kunststoff. Carbolit hingegen ist perfekt poliert und es sind häufig Schleifspuren am Umfang des Teils zu erkennen, wodurch die Flocken entfernt werden.

Toller Look. Die Fähigkeit, eine harte, glänzende Oberfläche zu bilden, macht sich insbesondere beim Erscheinungsbild von Retro-Geräten bemerkbar. Selbst im Laden im Regal sehen die Griffe für Carbolitwiderstände solider aus als die gleichen, jedoch aus Thermoplasten.

Nachteile

Hohe Kosten. Die Besonderheit der Herstellung in Form eines Pulverpresskörpers bestimmt aufgrund der geringen Geschwindigkeit des Prozesses und des Vorhandenseins von Handarbeit relativ hohe Produktkosten. Die Herstellung von Teilen aus Thermoplasten ist manchmal um ein Vielfaches billiger.

Zerbrechlichkeit. Die Rückseite der Härte reißt nicht, wenn sie gerissen ist
flexibler Schlauch, Balg usw.

Praktisch recycelbar. Es gibt Wege, aber sie haben es nicht geschafft
weite Verbreitung.

Eingeschränktes Farbschema. Phenol-Formaldehyd-Harz ist an sich braun, was es schwierig macht, Produkte mit hellen Farben zu erhalten. Beispielsweise weisen Melamin-Formaldehyd-Harze, aus denen weiße Produkte hergestellt werden, diesen Nachteil nicht auf. Ein wunderbarer Film der 40er Jahre, der die Herstellung von Phenol-Formaldehyd-Harz zeigt, Teile durch Pressen formt, Getinaksa, Textolith, Halalit und vieles mehr.

Getinax

Getinax ist ein Laminat, das durch Pressen von imprägniertem Papier erhalten wird
Phenol- oder Epoxidharz. In der englischen Sprache heißt die Literatur FR-2. (von FR - Flammwidrig - feuerfest) (FR-1, FR-2, FR-3 sind alle Getinaks , der Unterschied besteht nur im Bindemittelmaterial) Wir haben GOST 2718-74 für Getinaks. Es hat eine geringe Festigkeit, aber gleichzeitig einen ziemlich niedrigen Preis. Es ist ein Isoliermaterial, Produkte von Getinaks können durch Stempeln erhalten werden, so dass Platten mit Lamellen, Einsätzen, Isolierscheiben und Kontakthaltern manchmal aus Getinaks hergestellt werden.

Anwendungsbeispiele

Material billiger einseitiger Leiterplatten. Bei Aufgaben, bei denen keine hohe Zuverlässigkeit erforderlich ist und mit einer leitenden Schicht gearbeitet werden kann, bestehen Leiterplatten aus Getinaks. In billigen elektronischen chinesischen Spielzeugen sind Getinax-Boards am häufigsten. Getinax ist nicht stark genug, um zuverlässige Durchkontaktierungen zu erstellen, sodass doppelseitige und mehrschichtige Leiterplatten nicht aus getinax bestehen.


Verschiedene getinax Produkte. Die Platte wurde speziell gebrochen, um ein charakteristisches Bruchmuster zu zeigen. Der Getinax-Balken ist rechts leicht angeschwollen - das Ergebnis der Aufteilung der Schichten beim Schneiden.

Laminierte Getinaks (Sloplast, laminierter Kunststoff) - Getinaks mit geklebter Dekorfolie - Innendekorationsmaterial für Busse, Waggons, Arbeitsplatten. Langlebiges, verschleißfestes, flammhemmendes Material.


Die Lamellen zum Verbinden der Transformatorwicklungen bestehen aus Getinaks, die Auskleidung isoliert die Lamellen vom Kern, die Seitenwände des Wickeldorns sind Getinaks.

Hinweis

Das Material ist zerbrechlich und reißempfindlich. Bei der Bearbeitung mit Sägen mit großem Zahn ist besondere Vorsicht geboten. Aufgrund seiner geringen Festigkeit ist es nicht als Strukturmaterial geeignet.

Quellen

Verkauft von vielen auf elektrische Materialien spezialisierten Unternehmen.
Googeln nach "Getinaks GOST2718-74".

Textolite

Textolithe sind eine ganze Klasse von Verbundwerkstoffen, sie bestehen aus gepresstem Stoff mit einem Bindemittel. Zum Beispiel mit Phenol-Formaldehyd-Harz imprägniertes Baumwolltuch. Es hat ein charakteristisches Aussehen - auf den Ebenen und Abschnitten ist das Weben des Stoffes sichtbar. Normalerweise braun und dunkelbraun. Sie sind im Ausland unter den Marken Novotext, Turbax, Resitex, Cerolon, Textolit, Micarta bekannt. Das Material ist seit den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts bekannt.


Textolit in verschiedenen Formen - Platten, Stäbe. Die Position des Stoffes im Material variiert - an den Stäben wird der Stoff gewickelt und nicht in Schichten gelegt.

Anwendungsbeispiele

Als Strukturmaterial. Textolite ist langlebig und leitet keinen Strom. Daher wird es als Material für Dichtungen, Unterlegscheiben, Trennwände, Einsätze, Zahnräder usw. verwendet. Beim Erhitzen kriecht es nicht, dies unterscheidet es von thermoplastischen Materialien.

Ziermaterial. Messergriffe, Vorrichtungen und Zubehör werden häufig aus Textolit unter den Bedingungen kleiner Werkstätten hergestellt. Textolite ist gut verarbeitet, nimmt jedoch kein Wasser auf und ist beständig gegen Kraftstoffe und Schmiermittel.

Abhängig von dem bei der Herstellung verwendeten Stoff kann die beobachtete Textur variieren.


Textolith aus Stoffen mit verschiedenen Webstufen. Textolite ist immer an seiner charakteristischen Textur und Erscheinung zu erkennen.

Das Material steht in Russland zum Verkauf, wird jedoch nach und nach durch andere Materialien ersetzt.

Links zu Teilen des Handbuchs:

1 : Leiter: Silber, Kupfer, Aluminium.
2 : Leiter: Eisen, Gold, Nickel, Wolfram, Quecksilber.
3 : Leiter: Kohlenstoff, Nichrome, thermostabile Legierungen, Lote, transparente Leiter.
4 : Anorganische Dielektrika: Porzellan, Glas, Glimmer, Keramik, Asbest, Gas und Wasser.
5 : Organische halbsynthetische Dielektrika: Papier, Lauge, Paraffin, Öl und Holz.
6 : Synthetische Dielektrika auf Basis von Phenol-Formaldehyd-Harzen: Carbolit (Bakelit), Getinax, Textolit.
7 : Dielektrika: Glasfaser (FR-4), lackierter Stoff, Gummi und Hartgummi.
8 : Kunststoffe: Polyethylen, Polypropylen und Polystyrol.
9 : Kunststoffe: Polytetrafluorethylen, Polyvinylchlorid, Polyethylenterephthalat und Silikone.
10 : Kunststoffe: Polyamide, Polyimide, Polymethylmethacrylat und Polycarbonat. Geschichte der Verwendung von Kunststoffen.
11 : Isolierbänder und Schläuche.
12 : Finale