Сущность текстолита

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Текстолиты (от латинского textus-ткань и греческого lithos-камень), слоистые пластики, армированные тканями из разложенных волокон. Связующее в текстолите - главным образом термореактивные синтетические смолы (полиэфирные, фенолоформальдегидные, эпоксидные, полиамидные, фурановые, кремнийорганические и другие.) или термопласты (полиамиды, поликарбонаты, полиолефины и т.п.), иногда - неорганические связующее на основе силикатов щелочных металлов, фосфатов А1 и др.

Текстолит представляет собой наиболее востребованный в настоящее время пластик, который применяется в различных областях промышленного хозяйства. Среди прочих материалов, применяемых в различных отраслях промышленности, важную нишу занимает именно текстолит. Ряд технологических и эксплуатационных свойств обеспечивают текстолиту постоянное применение в электрике и электротехнике, машиностроении, автомобилестроении и прочих отраслях. Выбирая нужную марку текстолита, необходимо учитывать не только его физико-механические свойства, но также и показатели качества данного вида материала, зависящие как от характеристик сырья, так и от предприятия - изготовителя. Особенности, свойства, описание, готовые изделия из текстолита. Именно этому и посвящен данный реферат.

1. Что такое текстолит

текстолит фенолформальдегидный гетинакс

Фенолформальдегидные смолы: это продукты поликонденсации фенола с формальдегидом. Они могут быть изготовлены как термореактивные, так и термопластичными. Если в реакции самообразования, на один моль фенола приходится не менее одного моля формальдегида, получает термореактивная смола, то есть бакелит. Его применяют для пропитки дерева и других материалов, при изготовлении пластических масс, в том числе слоистых - гетинакса, текстолита.

Текстолит - электроизоляционный конструкционный материал, который применяется в производстве шестерен и многих других деталей, а так же в электротехнике и радиотехнике. Это слоистый пластик, состоящий из волокон и полимерного вещества (связующего), например полиэфирные смолы и эпоксидные смолы. Так же различают стеклотекстолит (стеклопластик). Он превосходит текстолит по свойствам термостойкости (от 140 до 180 градусов), удельного сопротивления ( 10 в одиннадцатой степени, против 10 в седьмой Ом на метр). Листовой стеклотекстолит покрытый именно медной фольгой, служит заготовкой для изготовления печатных плат.

Текстолит, как и гетинакс, являются армирующим наполнителем, для создания композиционных материалов.

2. Способы получения текстолита

В зависимости от природы волокон различают собственно текстолиты (хлопковые волокна), органотекстолиты (синтетические и искусственные волокна), стеклотекстолиты (различные стеклянные волокна), асботекстолиты (асбестовые волокна), углетекстолиты, или углеродо-текстолиты (углеродные волокна), базальтотекстолиты (базальтовые волокна) и др.

Используемые ткани различаются видом переплетения (полотняное, сатиновое, саржевое), толщиной и структурой нити или жгута, числом нитей на единицу длины в направлении основы и утка ткани, толщиной, поверхностной плотностью (массой 1 м2). Наибольшее применение в производстве текстолита находят однослойные ткани полотняного и сатинового переплетения. Для получения текстолита с повышенной межслоевой прочностью применяют многослойные (объемно плетеные) ткани, слои в которых переплетены между собой. В ряде случаев ткани изготовляют из волокон различной природы, стеклянных и углеродных, углеродных и органических волокон.

Текстолит изготавливается путем горячего прессования. Готовые изделия могутиметь одну из двух основных форм: листа или стержня. Остановимся вначале на специфике производства текстолита листовой формы.

Для начала берутся отдельные полотна хлопчатобумажной или искусственной ткани (как правило, миткаль, бязь, полиэфир или вискоза), сшиваются между собой и наматываются в виде рулонов на специальные оправки.

Затем наступает этап пропитки, в процессе которой ткань погружают в емкость, наполненную термоактивной искусственной смолой (фенолформальдегидной, эпоксидной, полиэфирной, фурановой или крезолформальдегидной). Чтобы смола не была слишком вязкой, ее предварительно прогревают до 30-40?С.

После того, как ткань как следует пропитается, ее отжимают при помощи валиков и проводят промежуточный контроль качества, проверяя, нет ли на ее поверхности потеков, нерасправимых складок, непропитанных участков или крошек смолы.

Затем пропитанную ткань отправляют в снабженную калориферами шахту -- сушиться. В результате сушки, которая происходит при температуре 120?С, из ткани удаляются летучие соединения (влага, свободный фенол и спирт).

Далее высушенную ткань на резательной машине вновь нарезают на отдельные полотнища, из которых сооружают пакеты. Эти пакеты поступают в многоэтажный пресс -- и так начинается этап прессования.

Процесс прессования распадается на несколько стадий. Вначале пакеты прогреваются до нужной температуры, затем выдерживаются до тех пор, пока не отвердеют, и наконец, охлаждаются, причем процесс охлаждения также осуществляется под давлением.

В некоторых случаях полуфабрикат текстолита после прессования вновь нагревают. Такая дополнительная тепловая обработка углубляет процесс поликонденсации лака и ликвидирует внутренние напряжения внутри структуры материала.

Теперь осталось подровнять края свежеизготовленных листов или плит (это производится с использованием дисковых пил) -- и текстолит готов. До перемещения на склад ему останется лишь пройти испытания на качество вотделе технического контроля.

Текстолит в форме стержней изготавливают схожим образом. Разница заключается лишь в том, что после окончания процесса сушки пропитанную ткань нарезают не на листы, а на заготовки стержней. От толщины ткани зависит диаметр стержней, поэтому для производства стержней с малым диаметром берется самая тонкая ткань.

К улучшению диэлектрических свойств текстолита приводит повторная тепловая обработка, дополнительно проводимая уже после прессования листов, в результате которой исчезают внутренние напряжения в структуре материала.

Кроме горячего прессования, для изготовления текстолита практикуют способы автоклавного, вакуумного или контактного формования.

Эксплуатационные характеристики текстолита определяются типом используемой ткани, природой ее волокон, свойствами и количеством связующего, а также технологией изготовления. Помимо хороших диэлектрических свойств, к главным достоинствам текстолита относятся низкий коэффициент трения, довольно высокая химическая стойкость к действию слабых щелочей и кислот, масел, бензина, соляных растворов, небольшая плотность.

Если сравнить текстолит с традиционными металлами и пластмассами, то станут явно видны многие другие преимущества этого искусственного материала. Так, в сравнении с металлами, текстолит замечателен более высокими стойкостью к истиранию и эластичностью, что существенно повышает срок службы изготовленных из него деталей. От обычных пластмасс текстолит отличают такие качества, как более высокие теплостойкость и механические свойства.

Текстолит сохраняет все свои эксплуатационные свойства при температуре от -40 до +105єС. Кроме всего прочего, текстолит прост в механической обработке и поддается сверлению, фрезерованию, штамповке или шлифованию на любых токарных, сверлильных и других металлорежущих станках.

Виды изготавливаемого текстолита: ПТ (поделочный текстолит),ПТК (поделочный текстолит конструкционный), ПТМ (поделочныйтекстолит стойкий к трансформаторному маслу), марки А и Б (текстолит электротехнический), ПТН, ПТГ и так далее.

Так же текстолит используется в слоистых электроизоляционных пластмассах. Асбестотекстолит представляет собой слоистую электроизоляционную пластмассу, которую получают горячим прессованием листов асбестовой ткани, предварительно пропитанных бакелитовой смолой. Выпускают в виде фасонных изделий, листов. Из всех выше сказанных пластмасс, наибольшей нагревостойкостью, лучшими электрическими и механическими характеристиками, повышенной влагостойкостью и стойкостью к грибковой плесени, обладают стеклотекстолиты на кремнийорганических и эпоксидных связующих.

Все известные композиционные материалы на основе текстильных структур из волокон кевлар - 49 включают либо эпоксидные, либо полиэфирные связующие.

3. Разновидности текстолитов

Электротехнический текстолит марки А и В. Основной областью применения данных марок текстолита является изготовление различных деталей в электрических агрегатах. Электротехнические текстолиты могут работать при температурах -65 - +105°С, в трансформаторном масле, после обработки бакелитовым лаком, не восприимчивы к слабым растворам кислот. Прекрасно поддаются механической обработке, что позволяет их использовать при производстве различных кулачков, втулок и т.п. Марка А используется в качестве изоляционного материала, а марка В, в качестве конструкционного из-за более высоких механических характеристик.

Конструкционный текстолит марки ПТ и ПТК. Эти разновидности текстолита нашли свое применение в машиностроении, где из них делают шайбы, подшипники, бесшумные шестерни, шкивы и т.д. Такие изделия по сравнению со стальными аналогами более виброустойчивы и эластичны, меньше изнашиваются. Кроме того, эти разновидности текстолита отличаются простотой обработки, малой истираемостью, низким коэффициентом трения. Марка ПТК отличается от марки ПТ способностью выдерживать более высокиенагрузки при эксплуатации.

Выпускается текстолит в виде листов различных размеров. Срок хранения составляет - 2 года.

Текстолит ПТ ГОСТ 5-78 -- прессованный материал, предназначенный для производства разнообразных деталей и элементов. Из него создаются втулки подшипников скольжения, шестерни, монтажные, облицовочные панели, прокладки, гасящие вибрацию, и другие материалы.

Материал изготавливается из многослойной хлопчатобумажной ткани, которая подвергается пропитке фенолоальдегидной смолой. Поставляется пластинами. Эксплуатация допускается при рабочей температуре от -40 до +105°С.

Текстолит ПТК ГОСТ 5-78 по области использования аналогичен с текстолитом ПТ (втулки, шестерни, панели, прокладки и пр.), однако подходит для эксплуатации при высоких ударных нагрузках. Производится из многослойной ткани ХБ и пропитывается смолой (фенолоальдегидной или из смеси фенольного сырья). Над готовыми изделиями производится механическая обработка сверлением, фрезерованием и обтачиванием без появления трещин, сколов, расслоений. Текстолит реализуется в форме пластин.

Стеклотекстолит СТЭФ ГОСТ 12652-74 является прессованным материалом из стеклоткани с эпоксидной пропиткой. Сфера его применения -- электротехника, где он используется как электроизоляционный материал. Допускается эксплуатация при следующих условиях:

максимальная температура +40°С;

относительная влажность воздуха не более 93%;

напряжение не выше 1000 В;

частота тока - 50 Гц.

Текстолитовые стержни ПТК 1 сорт производятся следующих диаметров: 60, 50, 40, 25, 18, 13, 8 мм. Длина 500 (550) и 1000 мм. Могут использоваться в температурном диапазоне -40°С … +105°С.

4. Готовые изделия из текстолита

Текстолит, выпускаемый в виде плит, пластин, листов, является материалом с основой из хлопчатобумажной, искусственной, стеклянной (стеклотекстолит) ткани, асбестовых волокон (асботекстолит), волокон углеводорода или базальта (базальтотекстолит). В тканях могутиспользоваться различные виды переплетения нитей (сатиновое, саржевое или полотняное), различными могут быть также структура и толщина нити, поверхностная плотность и некоторые другие параметры. В производстве печатных плат чаще всего используют текстолит на основе хлопчатобумажной ткани сатинового или полотняного переплетения. Однако, ткань, выступающая в роли наполнителя, -- лишь один из двух основных компонентов текстолита. Второй основной компонент -- это связующий состав, который представляет собой пропитку из того или иного вида синтетической смолы.

Помимо прочего, текстолит наряду со стеклотканью и фторопластом , является отличным электроизолятором. Он применяется для работы в трансформаторном масле и на воздухе в условиях нормальной относительной влажности окружающей среды при частоте тока 50Гц. Прочие свойства текстолита свойства текстолитов зависят главным образом от природы волокон в тканях, характеристики самой ткани, свойств и количества связующего, технологии изготовления. В этой связи уместно отметить, что в зависимости от природы волокон различают собственно текстолиты (хлопковые волокна), органотекстолиты (синтетические и искусственные волокна), стеклотекстолиты (различные стеклянные волокна), асботекстолиты (асбестовые волокна), углетекстолиты, или углеродо-текстолиты (углеродные волокна), базальтотекстолиты (базальтовые волокна) и другие. При этом используемые ткани различаются видом переплетения, толщиной и структурой нити или жгута, числом нитей на единицу длины в направлении основы ткани, толщиной, поверхностной плотностью. Сегодня наибольшее применение в производстве текстолита находят однослойные ткани полотняного и сатинового переплетения.

Что касается безопасности применения данного материала, то в процессе эксплуатации не опасен. Более того, его относят к экологически чистым, безвредным для здоровья. Однако при резке, сверлении в воздух выделяется пыль фенольной смолы илиэпоксидной смолы, что безусловно несет угрозу для здоровья и требует принятия мер предосторожности.

Наравне с другими пластиками он принадлежит к числу самых востребованных изобретений человечества. Современную электротехническую и энергетическую промышленность, а также машиностроение невозможно представить без использования этого удивительного материала, отличающегося многими замечательными эксплуатационными свойствами.

Небольшая плотность -- еще одно достоинство текстолита. Будучи материалом, достаточно стойким к воздействию разного рода агрессивных сред (бензин, масла, растворы солей, слабые щелочи и кислоты), текстолит находит применение и в химической промышленности.

Текстолит часто используют для производства деталей, нагруженных знакопеременными механическими или электрическими нагрузками, а также деталей, работающих в условиях трения: кулачки, втулки и др.

Текстолит используется в машиностроении с целью создания прокладочных шайб, подшипников и вкладышей, бесшумных шестерен и шкивов. Считается, что зубчатые неметаллические колеса более виброустойчивы и эластичны в сравнении с подобными изделиями из стали. Изделия из текстолита часто эксплуатируются совместно с металлическими деталями, что предоставляет возможность добиться уменьшения износа. К примеру, подобные шестеренки продолжительно функционируют в распределительных механизмах, машинных и авиационных двигателей, в коробках скоростей разнообразных станков, в редукторах, в передачах от электрических моторов, мощность которых составляет менее 100 КВт.

Гетинакс применяется для работы в трансформаторном масле, для панелей и щитков как конструктивно-изоляционный материал, для аппаратуры и установок, работающих в условиях повышенной влажности. Из гетинакса в подавляющем большинстве изготавливаются платы для аппаратуры, используемой в домашних, бытовых условиях. Вся аппаратура должна быть низковольтной. А также гетинакс используется при изготовленииаккумуляторных батарей автомобильного транспорта.

Стеклотекстолит предназначен для изготовления листов и изделий конструкционного назначения. Он характеризуется отличной теплопроводностью, влагостойкостью, биологической стойкостью и повышенной прочностью. Кроме того он имеет небольшой вес, обладает хорошими электроизоляционными показателями, не токсичен и отличается значительной температурой воспламенения.

Стеклотекстолит конструкционный представляет собой слоистый прессованный материал, состоящий из нескольких слоёв стеклоткани, пропитанный термореактивной смолой или лаками на её основе.

Его применяют в авиации, металлургии, в нефтегазоперерабатывающей промышленности, кораблестроении, во время производства аппаратного и технического оборудования троллейбусов и трамваев.

Стеклотекстолит применяется для изготовления деталей электроизоляционного назначения, работающих длительно при температуре до 200 С и кратковременно до 300 С, а также как конструкционный и теплоизоляционный материал.

5. Изготовление печатной платы

Существует много способов изготовления печатной платы. Я рассмотрела один из наиболее простых, благодаря которому можно сделать плату в домашних условиях, а не в масштабе производства. Это изготовление платы из фольгированного текстолита (гетинакса), путём нанесения рисунка рейсфедером и травления в химическом растворе. Лучше использовать текстолит, он не расслаивается. Алгоритм изготовления этой самой платы:

1. Планировка размещения радиоэлементов на плате и трассировки проводников (дорожек).

2. Из фольгированного текстолита, или гетинакса вырезается плата необходимых размеров.

3. Торцы платы обрабатываются от острых углов и заусенцев напильником и наждачной бумагой;

4. Вырезанная плата оборачивается листом с нарисованной платой. Тонким керном, лёгкими ударами молотка делаются ямки (разметка) будущих отверстий, в тех местах, которые ранее были размечены на листе;

5. В размеченныхместах сверлятся отверстия под будущие радиодетали.

6. После сверления отверстий, плата обрабатывается наждачной бумагой. Счищаются все заусенцы, образовавшиеся в результате сверления, и фольга зачищается для дальнейшего нанесения рисунка дорожек и травления;

7. В рейсфедер набирается лак, после чего рисуется печатная плата: вокруг отверстий делаются площадки для пайки, и между этими площадками рисуются дорожки печатного монтажа.

8. После того, когда лак засохнет, не покрытые лаком участки платы вытравляют, поместив плату в раствор хлорного железа. При этом, медь дорожек защищённая лаком не травится, а не закрытое лаком медное покрытие платы, вступая в химическую реакцию растворяется в хлорном железе.

9. После травления плату промывают водой и с помощью ватного тампона смоченного ацетоном, или другим растворителем с платы снимают лак, после чего ещё раз промывают под проточной водой;

10. Пайку радиодеталей лучше производить с помощью легкоплавкого припоя и флюса - канифоли растворённой в спирте.

Заключение

В заключение можно отметить, что текстолит является одним из необходимых материалов в производстве электротехники, радиотехники и так далее. Это один из самых востребованных композиционных материалов. У текстолита целый список положительных свойств, по сравнению с другими композиционными материалами, что заменять и находить альтернативу этому материалу, в принципе и не нужно.

Список использованной литературы и источников

1. http://www.ngpedia.ru/id443728p3.html

2.http://irk.pulscen.ru/products/textolit_listovoy_ptk_i_pt_tolshchinly_ot_0_5_do_110_mm_v_irkutske_12635990

3. http://portaluslug.ru/article/1390/

4. http://www.atitd.ru/content/articles/8073/

5. Справочник по композиционным материалам: В 2-х кн. Кн. 1 Справочное издание. Под редакцией Дж.Любина. Перевод с английского А.Б.Геллера, М.М.Гельмонта. Под редакцией Б.Э.Геллера. (М.: Машиностроение, 1988) с.386

Размещено на Allbest.ru