Un guide des matériaux électriques pour tout le monde. Partie 6

Conseils continus sur les matériaux électriques. Dans cette partie, nous continuons à démonter les diélectriques d'origine entièrement synthétique. Autrement dit, tous les plastiques connus. Dans cette partie: carbolite, getinaks, textolite.


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Les matériaux naturels disponibles ont été largement utilisés, mais avec le développement de la technologie, il est devenu de plus en plus évident que les matériaux naturels sont parfois une merde complète. Un large éventail de propriétés, la sensibilité à la décomposition, la difficulté de l'exploitation minière - par conséquent, la recherche de substituts artificiels a été et se poursuit tout le temps. L'apparition des matières synthétiques est une révolution non seulement technique, mais aussi économique, politique. Vous n'avez plus besoin de colonies pour couvrir vos besoins en caoutchouc. Équiper votre soldat est devenu plus facile à plusieurs reprises. Cette section contient des matériaux obtenus à partir de zéro, et non une tentative d'améliorer les naturels, comme dans la section précédente.

Beaucoup de ces matériaux sont des polymères - des matériaux à molécules longues, constitués de briques simples du même type - des monomères. Les polymères peuvent être divisés en deux grands groupes en fonction de leur comportement lors du chauffage, ce sont les thermoplastiques et les thermodurcissables. Les thermoplastiques fondent lorsqu'ils sont chauffés, les thermodurcissables se décomposent lorsqu'ils sont chauffés.
En conséquence, la montagne de vieux jouets en plastique en thermoplastique peut être fondue en un nouveau produit, et la montagne de vieux produits en thermodurcissables ne peut pas être traitée comme ça.

Le polymère peut être constitué d'un monomère pur et peut également contenir un copolymère qui est incorporé dans la structure de la molécule. Par exemple, il existe deux monomères: A et B. La molécule de polymère de A pur ressemblera à ceci:

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

La molécule de polymère des copolymères A et B peut ressembler à ceci:

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

Ou même comme ça:

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

L'introduction d'un copolymère vous permet de modifier les propriétés du plastique. Un exemple est le polystyrène et le plastique ABS. Le polystyrène est un plastique transparent fragile, l'introduction d'un copolymère d'acrylonitrile et l'introduction d'un additif à partir de polybutadiène donne un plastique résistant aux chocs à la sortie.

Parfois, la stéréorégularité du polymère peut être indiquée en plus. Supposons que nous ayons un monomère -G-, qui peut se tenir à l'envers dans la chaîne polymère -L-. Le polymère dans la chaîne dont les monomères sont appelés aléatoirement atactiques:

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

Si dans un polymère toutes les unités asymétriques regardent dans une direction, un tel polymère est appelé isotactique:

...- LLLLLLLLLLLLL- ...

S'ils alternent dans un polymère, un tel polymère est appelé syndiotactique:

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

Habituellement, la stéréorégularité n'affecte pas légèrement les propriétés des matériaux importants pour l'électronique, elle n'est donc pas indiquée.

Propriétés générales des polymères

Les polymères, en raison de leur structure de longues molécules, ont des caractéristiques communes.
propriétés qui doivent être examinées attentivement.

1. Les polymères n'ont pas de température de transition de phase claire, comme les métaux. Ils, comme le caramel, se ramollissent avec l'augmentation de la température, se transformant en un liquide visqueux. Par conséquent, pour les polymères, le «point de fusion» est la température à laquelle la viscosité du polymère lui permet déjà de s'écouler, mais cela ne signifie pas qu'il est solide à cette température.

La température de transition vitreuse est la température en dessous de laquelle le polymère passe d'un état hautement élastique à un état vitreux, avec une augmentation de la dureté et de la fragilité. Imaginez la marmelade à mâcher - à température ambiante, elle est dans un état très élastique. Si elle est refroidie au-dessous de la température de transition vitreuse dans le congélateur, la marmelade peut être cassée et les fragments seront comme du verre.

Température maximale de travail - la température à laquelle le polymère peut travailler pendant une longue période, sans changements importants dans ses propriétés. Souvent, à mesure que la température augmente, le fluage du polymère augmente; par conséquent, à la température de fonctionnement maximale, les propriétés de résistance diminuent.

Les températures indiquées peuvent différer lors de la détermination, même pour le même échantillon, avec différentes méthodes de détermination.

2. Les polymères sont sensibles au vieillissement et à la destruction. Les facteurs qui accélèrent le processus de vieillissement du polymère sont le rayonnement, le rayonnement ultraviolet, les températures élevées et l'environnement agressif. Différents polymères sont soumis à un vieillissement à des degrés divers, de plus, le taux de destruction du polymère peut être réduit par divers additifs. Ainsi, un coupleur en nylon sur un tuyau en silicone avec de l'eau chaude perdra son élasticité et deviendra cassant dans quelques années, tandis que le tuyau en silicone sera toujours doux et flexible.

Seul un très petit nombre de plastiques subit un chauffage prolongé au-dessus de 100 ° C - fluoroplaste-4, kapton, coup d'oeil, silicones. Dans tous les autres cas, plus la température de fonctionnement est élevée, plus les processus de vieillissement et de destruction dans le polymère sont rapides.

3. Les polymères sont perméables aux gaz et à certains solvants. Les molécules de gaz sont très petites (plus la masse atomique est petite, plus la taille de l'atome est petite, l'hydrogène le plus méchant à cet égard, il se presse même à travers les métaux.) Par conséquent, elles peuvent pénétrer progressivement le réseau moléculaire ramifié du plastique. Pour éviter ce processus, la surface du polymère est recouverte d'une couche métallique. Faites attention à cela lors de l'ouverture de l'emballage des aliments. La métallisation dans l'emballage sert à cette fin - ne pas laisser d'oxygène dans le produit. Les tuyaux en plastique contiennent une couche d'aluminium dans le même but - pour empêcher la pénétration d'oxygène dans le liquide de refroidissement, cela provoque de la corrosion.

Matériaux à base de résines phénol-formaldéhyde

Les résines phénol-formaldéhyde, comme leur nom l'indique, sont le produit de la polycondensation du phénol et du formaldéhyde. Les molécules de polymère forment une structure tridimensionnelle ramifiée, qui détermine les propriétés mécaniques - la dureté.

Ci-dessous, nous considérons uniquement les plastiques phénol-formaldéhyde - les phénoplastes . Urée-formaldéhyde, plastiques mélamine-formaldéhyde - aminos , nous ne considérerons pas, leurs propriétés de base sont identiques, les méthodes de traitement sont les mêmes, la différence n'est que dans la résistance et la couleur.


La structure chimique de la bakélite (une pièce par exemple) Les polymères avec une telle structure aléatoire ramifiée sont généralement durs et cassants. Image de Dirk Hünniger, tirée de Wikipédia

Il a ouvert le processus de polycondensation Leo Bakeland - un chimiste américain en Belgique
origine. Il a appelé le nouveau matériau obtenu en durcissant la résine - la bakélite.

En URSS, un matériau similaire était appelé "carbolite" - à partir d'acide phénique,
l'ancien nom est phénol.

Exemples d'utilisation de résines phénol-formaldéhyde:

• En tant que matériau indépendant dans sa forme pure comme colles, vernis.
• Avec des charges en poudre (matériau résistant ou plus mince)
• juste pour économiser) et sans - carbolite / bakélite
• Avec remplissage en fibre de verre de manière chaotique - fibres, par exemple, matériau de presse AG-4V
• Avec rembourrage en couches de tissu de coton - Textolites
• Rempli de fibre de verre - Fibre de verre
• Rempli de couches de papier collé - Getinax

Carbolite (bakélite)

Il s'agit d'un plastique dur résistant à la chaleur. Si vous prenez n'importe quel appareil,
collectés avant 1950, puis presque toutes les pièces en plastique sont en carbolite.


Divers produits de carbolite - boîte, douille. Fiche, boîtier de voltmètre, prises, boutons de réglage.

Les produits sont obtenus à la fois en versant dans des moules et (plus souvent) en pressant de la poudre de résine avec une charge dans des moules métalliques avec chauffage. Lorsqu'il est chauffé, le processus de polymérisation, qui a déjà partiellement commencé dans la production de poudre, se termine, mais comme la poudre à ce moment est serrée sous pression dans le moule, l'apparition du produit final répète le moule. Un inconvénient sérieux de cette méthode est qu'il faut du temps que le produit doit passer dans le moule pour gagner une résistance suffisante pour ouvrir le moule sans se casser.Par conséquent, dans de nombreuses tâches, la bakélite est remplacée par des matériaux thermoplastiques, la machine de moulage par injection peut produire des produits d'une forme donnée beaucoup plus rapidement.

Cette vidéo publicitaire américaine du siècle dernier en dira un peu plus sur le processus, appréciera l'enthousiasme avec lequel ils parlent de nouveau matériel.


Le corps du compteur est en carbolite.

Aujourd'hui, les produits carbolite sont fabriqués en série, mais ce n'est pas aussi populaire qu'auparavant, bien qu'il y ait des tâches où il est difficile de le remplacer par quoi que ce soit.

Brioches

Plastique résistant à la chaleur. Il peut fonctionner longtemps à des températures allant jusqu'à + 150 ° C. Il s'agit d'un plastique thermodurcissable - il ne fond pas, mais est détruit par chauffage. Ainsi, la cartouche de carbolite pour une lampe à incandescence s'effritera lorsqu'elle sera surchauffée et ne s'écoulera pas sur votre tête.

Résistant aux solvants, carburants et lubrifiants (matières lubrifiantes à combustion). Les pièces Carbolite fonctionnent facilement à proximité du moteur de la voiture, dans des conditions de chauffage, de contact avec l'huile, l'essence.

Difficile. En règle générale, les pièces en carbolite peuvent être reconnues par leur surface brillante et leur dureté; un tel clou en plastique ne se raye pas ni ne colle. Les grandes pièces plates ne se plient presque pas, et lorsque la force est dépassée, le son du «chrome» se brise.

Bien géré. Contrairement à de nombreux autres plastiques, il est bien poli. Si vous essayez de broyer, par exemple, du polypropylène, alors rapidement une «barbe» de plastique commencera à se former en chauffant. La carbolite, d'autre part, est parfaitement polie et souvent des traces de meulage autour du périmètre de la pièce peuvent être vues - enlevant le flocon.

Super look. La capacité de former une surface brillante dure est particulièrement visible sur l'apparence de l'équipement rétro. Même dans le magasin sur l'étagère, les poignées des résistances carbolite semblent plus solides que les mêmes, mais en thermoplastiques.

Inconvénients

Coût élevé. La particularité de la production sous forme de poudre compacte détermine un coût des produits assez élevé du fait de la faible vitesse du procédé et de la présence de travail manuel. La fabrication de pièces en thermoplastiques est parfois plusieurs fois moins chère.

Fragilité. Le revers de la dureté, lorsqu'il est fissuré, ne se fissure pas
tuyau flexible, soufflet, etc.

Pratiquement recyclable. Il y a des moyens, mais ils n'ont pas
large distribution.

Palette de couleurs limitée. La résine phénol-formaldéhyde est brune en soi, ce qui rend difficile l'obtention de produits de couleurs claires. Par exemple, les résines mélamine-formaldéhyde dont sont fabriqués les produits blancs sont dépourvues de cet inconvénient. Un merveilleux film des années 40, qui montre la production de résine phénol-formaldéhyde, le moulage de pièces par pressage, l'obtention de getinaksa, de textolite, d'halalite et bien plus encore.

Getinax

Getinax est un stratifié obtenu par pressage de papier imprégné
résine phénolique ou époxy. Dans la littérature de langue anglaise est appelée FR-2. (de FR - résistant aux flammes - ignifuge) (FR-1, FR-2, FR-3 sont tous des getinaks , la différence ne concerne que le matériau liant) Nous avons GOST 2718-74 pour les getinaks. Il a une faible résistance, mais en même temps un prix assez bas. C'est un matériau isolant, les produits des getinaks peuvent être obtenus par emboutissage, donc les panneaux avec des lamelles, des inserts, des rondelles isolantes, des supports de contact sont parfois fabriqués à partir de getinaks.

Exemples d'application

Matériau des cartes de circuits imprimés simple face bon marché. Dans les tâches où une grande fiabilité n'est pas requise et il est possible de le faire avec une seule couche conductrice, les cartes de circuits imprimés sont constituées de getinaks. Dans les jouets électroniques chinois bon marché, les planches getinax sont le plus souvent. Getinax n'est pas assez solide pour créer des vias fiables, donc les cartes de circuits imprimés double face et multicouches ne sont pas en getinax.


Divers produits getinax. La plaque a été spécialement brisée pour montrer un motif de fracture caractéristique. La barre getinax est légèrement gonflée à droite - le résultat de la division des couches lors de la coupe.

Getinaks stratifiés (sloplast, plastique stratifié) - getinaks avec film décoratif collé - matériel de décoration intérieure pour les bus, les voitures de train, les comptoirs. Matériau durable, résistant à l'usure et ignifuge.


Les lamelles pour connecter les enroulements du transformateur sont en getinaks, la doublure isolant les lattes du noyau, les parois latérales du mandrin d'enroulement sont des getinaks.

Remarque

Le matériau est fragile et susceptible de se fissurer pendant le traitement, un soin particulier est nécessaire lors de l'usinage avec des scies à grande dent. En raison de sa faible résistance, il ne convient pas comme matériau de structure.

Les sources

Vendu par de nombreuses entreprises spécialisées dans les matériaux électriques.
Googler selon «Getinaks GOST2718-74».

Textolite

Les textolites sont toute une classe de matériaux composites, elles sont constituées de tissu pressé avec un liant. Par exemple, un tissu en coton imprégné de résine phénol-formaldéhyde. Il a un aspect caractéristique - sur les plans et les sections, le tissage du tissu est visible. Généralement marron et marron foncé. Ils sont connus à l'étranger sous les marques Novotext, Turbax, Resitex, Cerolon, Textolit, Micarta. Le matériau est connu depuis les années 30 du 20e siècle.


Textolite de différentes formes - plaques, tiges. L'emplacement du tissu dans le matériau varie - au niveau des tiges, le tissu est enroulé et non posé en couches.

Exemples d'application

En tant que matériau structurel. Textolite est durable et ne conduit pas de courant, il est donc utilisé comme matériau pour les joints, les rondelles, les cloisons, les inserts, les engrenages, etc. Lorsqu'il est chauffé, il ne glisse pas, ce qui le distingue des matériaux thermoplastiques.

Matériel ornemental. Les manches, fixations et accessoires des couteaux sont souvent fabriqués en textolite dans les conditions des petits ateliers. La textolite est bien traitée, mais n'absorbe pas l'eau, elle résiste aux carburants et aux lubrifiants.

Selon le tissu utilisé dans la fabrication, la texture observée peut varier.


Textolite à partir de tissus avec différentes étapes de tissage. La textolite peut toujours être reconnue par sa texture et son apparence caractéristiques.

Le matériel est disponible à la vente en Russie, mais il est progressivement remplacé par d'autres matériaux.

Liens vers des parties du manuel:

1 : Conducteurs: argent, cuivre, aluminium.
2 : Conducteurs: fer, or, nickel, tungstène, mercure.
3 : Conducteurs: carbone, nichromes, alliages thermostables, soudures, conducteurs transparents.
4 : Diélectriques inorganiques: porcelaine, verre, mica, céramique, amiante, gaz et eau.
5 : Diélectriques semi-synthétiques organiques: papier, lessive, paraffine, huile et bois.
6 : Diélectriques synthétiques à base de résines phénol-formaldéhyde: carbolite (bakélite), getinax, textolite.
7 : Diélectriques: fibre de verre (FR-4), tissu verni, caoutchouc et caoutchouc dur.
8 : Plastiques: polyéthylène, polypropylène et polystyrène.
9 : Plastiques: polytétrafluoroéthylène, polychlorure de vinyle, polyéthylène téréphtalate et silicones.
10 : Plastiques: polyamides, polyimides, polyméthacrylate de méthyle et polycarbonate. Histoire de l'utilisation des plastiques.
11 : Rubans et tubes isolants.
12 : Finale