Um guia de materiais elétricos para todos. Parte 6

Orientação contínua sobre materiais elétricos. Nesta parte, continuamos a desmontar dielétricos de origem completamente sintética. Ou seja, todos os plásticos conhecidos. Nesta parte: carbolita, getinaks, textolita.


Bem-vindo ao gato (TRÁFEGO)

Os materiais naturais disponíveis têm sido amplamente utilizados, mas com o desenvolvimento da tecnologia tornou-se cada vez mais aparente que os materiais naturais às vezes são uma merda completa. Uma grande variedade de propriedades, suscetibilidade à deterioração, dificuldade na mineração - portanto, a busca por substitutos artificiais tem sido e está em andamento o tempo todo. A aparência de materiais sintéticos é uma revolução não apenas técnica, mas também econômica, política. Você não precisa mais de colônias para cobrir suas necessidades de borracha. Equipar seu soldado ficou mais fácil várias vezes. Esta seção contém materiais obtidos a partir do zero, e não uma tentativa de melhorar os naturais, como na seção anterior.

Muitos desses materiais são polímeros - materiais com moléculas longas, consistindo em tijolos simples do mesmo tipo - monômeros. Os polímeros podem ser divididos em dois grandes grupos de acordo com seu comportamento durante o aquecimento, que são termoplásticos e termofixos. Os termoplásticos derretem quando aquecidos, os termofixos se decompõem quando aquecidos.
Consequentemente, a montanha de brinquedos antigos de plástico de termoplásticos pode ser derretida em um novo produto, e a montanha de produtos antigos de termofixos não pode ser processada assim.

O polímero pode consistir em um monômero puro e também pode conter um copolímero que é incorporado na estrutura da molécula. Por exemplo, existem dois monômeros: A e B. A molécula de polímero de A puro terá a seguinte aparência:

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

A molécula de polímero dos copolímeros A e B pode ser assim:

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

Ou mesmo assim:

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

A introdução de um copolímero permite alterar as propriedades do plástico. Um exemplo é o poliestireno e o plástico ABS. O poliestireno é um plástico quebradiço transparente, a introdução de um copolímero de acrilonitrila e a introdução de um aditivo de polibutadieno fornece um plástico resistente a impactos na saída.

Às vezes, a estereoregularidade do polímero pode ser adicionalmente indicada. Suponha que temos um monômero -G-, que pode ficar de cabeça para baixo na cadeia polimérica -L-. O polímero na cadeia da qual os monômeros são chamados aleatoriamente de atáticos:

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

Se em um polímero todas as unidades assimétricas olham em uma direção, esse polímero é chamado isotático:

...- LLLLLLLLLLLLL- ...

Se eles se alternam em um polímero, esse polímero é chamado sindiotático:

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

Normalmente, a estereoregularidade não afeta levemente as propriedades do material importantes para a eletrônica, portanto, não é indicada.

Propriedades gerais dos polímeros

Os polímeros, devido à sua estrutura de moléculas longas, têm algumas características comuns.
propriedades que devem ser consideradas com cuidado.

1. Os polímeros não têm uma temperatura de transição de fase clara, como metais. Eles, como o caramelo, amolecem com o aumento da temperatura, transformando-se em um líquido viscoso. Portanto, para os polímeros, o "ponto de fusão" é a temperatura na qual a viscosidade do polímero já permite que ele flua, mas isso não significa que seja sólido a essa temperatura.

A temperatura de transição vítrea é a temperatura abaixo da qual o polímero passa de um estado altamente elástico para um estado vítreo, com um aumento na dureza e fragilidade. Imagine mascar marmelada - à temperatura ambiente está em um estado altamente elástico. Se for resfriado abaixo da temperatura de transição vítrea no freezer, a geléia poderá ser quebrada e os fragmentos serão como vidro.

Temperatura máxima de trabalho - a temperatura na qual o polímero pode trabalhar por um longo tempo, sem alterações significativas em suas propriedades. Freqüentemente, à medida que a temperatura aumenta, a fluência do polímero aumenta; portanto, na temperatura operacional máxima, as propriedades de resistência diminuem.

As temperaturas indicadas podem diferir ao determinar mesmo para a mesma amostra, com diferentes métodos de determinação.

2. Os polímeros são suscetíveis ao envelhecimento e à destruição. Os fatores que aceleram o processo de envelhecimento do polímero são radiação, radiação ultravioleta, alta temperatura e ambiente agressivo. Diferentes polímeros estão sujeitos ao envelhecimento em vários graus; além disso, a taxa de destruição do polímero pode ser reduzida por vários aditivos. Portanto, um acoplador de nylon em uma mangueira de silicone com água quente perderá a elasticidade e se tornará quebradiço em alguns anos, enquanto a mangueira de silicone ainda será macia e flexível.

Apenas um número muito pequeno de plásticos sofre aquecimento prolongado acima de 100 ° C - fluoroplast-4, kapton, peek, silicones. Em todos os outros casos, quanto mais alta a temperatura de operação, mais rápido o processo de envelhecimento e destruição no polímero.

3. Os polímeros são permeáveis ​​a gases e certos solventes. As moléculas de gás são muito pequenas (quanto menor a massa atômica, menor o tamanho do átomo, o hidrogênio mais desagradável a esse respeito, ele até espreme os metais.) Portanto, eles podem gradualmente penetrar na rede molecular ramificada de plástico. Para evitar esse processo, a superfície do polímero é revestida com uma camada de metal. Preste atenção ao abrir a embalagem dos alimentos. A metalização na embalagem serve a esse propósito - não deixar oxigênio entrar no produto. Os tubos de plástico contêm uma camada de alumínio para a mesma finalidade - para impedir a penetração de oxigênio no líquido de arrefecimento, isso causa corrosão.

Materiais à base de resinas fenol-formaldeído

As resinas fenol-formaldeído, como o nome indica, são o produto da policondensação de fenol e formaldeído. As moléculas de polímero formam uma estrutura tridimensional ramificada, que determina as propriedades mecânicas - dureza.

Abaixo, consideramos apenas os plásticos fenol-formaldeído - fenoplastos . Plástico de uréia-formaldeído, melamina-formaldeído - aminos , não consideraremos, suas propriedades básicas são idênticas, os métodos de processamento são os mesmos, a diferença é apenas em termos de resistência e cor.


A estrutura química da baquelita (uma peça por exemplo) Polímeros com uma estrutura aleatória ramificada são geralmente duros e quebradiços. Imagem de Dirk Hünniger, retirada da Wikipedia

Ele abriu o processo de policondensação Leo Bakeland - um químico americano na Bélgica
origem. Ele chamou o novo material obtido pela cura da resina - baquelite.

Na URSS, material semelhante foi chamado de "carbólito" - a partir de ácido carbólico,
o nome antigo é fenol.

Exemplos do uso de resinas fenol-formaldeído:

• Como material independente em sua forma pura, como colas, vernizes.
• Com cargas em pó (material resistente ou mais fino)
• apenas para economizar) e sem - carbolite / baquelite
• Com enchimento de fibra de vidro de maneira caótica - fibras, por exemplo, material de prensa AG-4V
• Com enchimento de camadas de tecido de algodão - Textolites
• Cheio de fibra de vidro - Fibra de vidro
• Cheio de camadas de papel colado - Getinax

Carbolito (baquelite)

É um plástico resistente ao calor duro. Se você pegar qualquer dispositivo,
coletados antes de 1950, quase todas as peças plásticas são de carbolita.


Vários produtos de carbolite - caixa, tomada. Plugue, voltímetro, soquetes, botões de ajuste.

Os produtos são obtidos derramando em moldes e (mais frequentemente) pressionando pó de resina com carga em moldes de metal com aquecimento. Quando aquecido, o processo de polimerização, que já começou parcialmente na produção de pó, termina, mas como o pó nesse momento é preso sob pressão no molde, a aparência do produto final repete o molde. Uma desvantagem séria desse método é que leva tempo que o produto deve gastar no molde para ganhar resistência suficiente para abrir o molde sem quebrar, portanto, em muitas tarefas, a baquelite é substituída por materiais termoplásticos, a máquina de moldagem por injeção pode produzir produtos de uma determinada forma muito mais rapidamente.

Este vídeo publicitário americano do século passado vai falar um pouco sobre o processo, apreciar o entusiasmo com o qual eles falam sobre novos materiais.


O corpo do medidor é feito de carbólito.

Hoje, os produtos carbolitos são produzidos em massa, mas não são tão populares como antes, embora existam tarefas em que é difícil substituí-lo por algo.

Pãezinhos

Plástico resistente ao calor. Pode trabalhar por um longo tempo em temperaturas de até + 150 ° C. É um plástico termoendurecível - não derrete, mas é destruído pelo aquecimento. Portanto, o cartucho de carbolite de uma lâmpada incandescente se desfaz quando superaquecido e não escorre para a cabeça.

Resistente a solventes, combustíveis e lubrificantes (materiais de lubrificação por combustão). As peças de carbólito trabalham facilmente perto do motor do carro, em condições de aquecimento, contato com óleo, gasolina.

Difícil. Normalmente, as peças de carbólito podem ser reconhecidas por sua superfície brilhante e dureza; uma unha de plástico assim não arranha nem pega. As grandes partes planas quase não dobram e, quando a força é excedida, o som do “cromo” quebra.

Bem tratado. Ao contrário de muitos outros plásticos, é bem polido. Se você tentar moer, por exemplo, polipropileno, rapidamente uma "barba" de plástico começará a se formar a partir do aquecimento. O carbolito, por outro lado, é perfeitamente polido e muitas vezes podem ser vistos traços de retificação em torno do perímetro da peça - removendo o floco.

Ótimo visual. A capacidade de formar uma superfície brilhante e dura é especialmente visível na aparência de equipamentos retrô. Mesmo na loja na prateleira, as alças dos resistores de carbolite parecem mais sólidas que as mesmas, mas com termoplásticos.

Desvantagens

Alto custo. A peculiaridade da produção na forma de um pó compacto determina um custo bastante alto dos produtos devido à baixa velocidade do processo e à presença de trabalho manual. Às vezes, a fabricação de peças de termoplásticos é várias vezes mais barata.

Fragilidade. O verso da dureza, quando trincado, não se quebra
mangueira flexível, foles, etc.

Praticamente reciclável. Existem maneiras, mas elas não conseguiram
ampla distribuição.

Esquema de cores limitado. A resina fenol-formaldeído é marrom em si mesma, o que dificulta a obtenção de produtos de cores claras. Por exemplo, as resinas de melamina-formaldeído das quais são produzidos produtos brancos são desprovidas dessa desvantagem. Um filme maravilhoso dos anos 40, que mostra a produção de resina fenol-formaldeído, moldando peças pressionando, obtendo getinaksa, textolita, halalita e muito mais.

Getinax

Getinax é um laminado obtido pressionando papel impregnado
resina fenólica ou epóxi. Na literatura em inglês, chama-se FR-2. (de FR - Resistente a chamas - à prova de fogo) (FR-1, FR-2, FR-3 são todos getinaks , a diferença está apenas no material do ligante) Temos GOST 2718-74 para getinaks. Tem baixa resistência, mas ao mesmo tempo um preço bastante baixo. É um material isolante; os produtos da getinaks podem ser obtidos por estampagem; portanto, painéis com lamelas, inserções, arruelas isolantes e suportes de contato às vezes são feitos com getinaks.

Exemplos de aplicação

Material de placas de circuito impresso de face única baratas. Nas tarefas em que não é necessária alta confiabilidade e é possível fazer com uma camada condutora, as placas de circuito impresso são feitas de getinaks. Nos brinquedos eletrônicos chineses baratos, as placas getinax são mais frequentemente. A Getinax não é forte o suficiente para criar vias confiáveis, portanto, as placas de circuito impresso de dupla face e multicamadas não são feitas da getinax.


Vários produtos getinax. A placa foi quebrada especialmente para mostrar um padrão característico de fratura. A barra getinax está levemente inchada à direita - resultado da divisão das camadas durante o corte.

Getinaks laminados (sloplast, plástico laminado) - getinaks com filme decorativo colado - material de decoração de interiores para ônibus, vagões de trem e balcões. Material durável, resistente ao desgaste e ignífugo.


As lamelas para conectar os enrolamentos do transformador são feitas de ganchos, o revestimento que isola as ripas do núcleo, as paredes laterais do mandril de enrolamento são ganchos.

Nota

O material é frágil e propenso a rachaduras durante o processamento, é necessário um cuidado especial ao usinar com serras com um dente grande. Devido à sua baixa resistência, não é adequado como material estrutural.

Fontes

Vendido por muitas empresas especializadas em materiais elétricos.
Pesquisando de acordo com "Getinaks GOST2718-74".

Textolite

Textolites são toda uma classe de materiais compósitos, consistem em tecido prensado com um aglutinante. Por exemplo, pano de algodão impregnado com resina de fenol-formaldeído. Tem uma aparência característica - nos planos e nas seções, a tecelagem do tecido é visível. Geralmente marrom e marrom escuro. Eles são conhecidos no exterior sob as marcas comerciais Novotext, Turbax, Resitex, Cerolon, Textolit, Micarta. O material é conhecido desde os anos 30 do século XX.


Textolite de várias formas - placas, varetas. A localização do tecido no material varia - nas hastes, o tecido é enrolado e não colocado em camadas.

Exemplos de aplicação

Como material estrutural. O Textolite é durável e não conduz corrente, por isso é usado como material para juntas, arruelas, divisórias, pastilhas, engrenagens, etc. Quando aquecido, ele não se arrasta, o que o distingue dos materiais termoplásticos.

Material decorativo. Pegas, acessórios e acessórios para facas são geralmente feitos de textolite nas condições de pequenas oficinas. Textolite é bem processado, mas não absorve água, é resistente a combustíveis e lubrificantes.

Dependendo do tecido usado na fabricação, a textura observada pode variar.


Textolite de tecidos com diferentes etapas de tecelagem. O Textolite sempre pode ser reconhecido por sua textura e aparência características.

O material está disponível para venda na Rússia, mas está sendo gradualmente substituído por outros materiais.

Links para partes do manual:

1 : Condutores: Prata, Cobre, Alumínio.
2 : Condutores: Ferro, Ouro, Níquel, Tungstênio, Mercúrio.
3 : Condutores: carbono, nichromes, ligas termoestáveis, soldas, condutores transparentes.
4 : Dielétricos inorgânicos: porcelana, vidro, mica, cerâmica, amianto, gás e água.
5 : Dielétricos semi-sintéticos orgânicos: papel, soda cáustica, parafina, óleo e madeira.
6 : Dielétricos sintéticos à base de resinas fenol-formaldeído: carbolita (baquelita), getinax, textolita.
7 : Dielétrico: fibra de vidro (FR-4), tecido envernizado, borracha e borracha dura.
8 : Plásticos: polietileno, polipropileno e poliestireno.
9 : Plásticos: politetrafluoretileno, cloreto de polivinil, tereftalato de polietileno e silicones.
10 : Plásticos: poliamidas, poliimidas, polimetilmetacrilato e policarbonato. História do uso de plásticos.
11 : Fitas e tubos de isolamento.
12 : Final