Развитие электронной промышленности и других сфер электротехники потребовало создать материал, который имеет высокие прочностные характеристики, не проводит электричество и не горит. В результате появился текстолит. Это композитный материал, в котором тканевая основа пропитана связующим веществом. Полотно делают из органики, химволокна или стекловолокна. Пропитка чаще всего эпоксидная, но может быть фенолформальдегидной.
Производство текстолита
Тканевую основу пропитывают связующим материалом. Для этого полотно помещают в ванну с подогретой эпоксидной или фенолформальдегидной смолой. Далее набирают многослойный пакет из тканевой основы необходимой толщины и отправляют под пресс с дополнительным подогревом. Повышенная температура ускоряет реакцию отверждения смол и других связующих компонентов. Получается монолитная плита, которая выдерживает одинаковые нагрузки по всем направлениям.
Большое значение имеет расположение волокон тканевой основы. Нити выполняют функцию арматуры. Для придания повышенной прочности перед склеиванием текстиль пропитывают лаком и высушивают, полностью удаляя влагу. После этого пакет укладывают с поперечной, диагональной или другой ориентацией с целью придания равномерной прочности в разных направлениях. Если материал предполагают использовать на разрыв, то волокна укладывают с соответствующим расчетом.
После прессования готовый листовой текстолит обрезают в нужном формате, разделяют по сортам и направляют на дальнейшую технологическую обработку. В процессе прессования в изделии могут появиться раковины от пузырьков воздуха, расслоение от недостатка пропитки, помутнение от попадания излишней влаги. Все эти дефекты снижают сортность конечного изделия.
Текстолит бывает желтого, зеленого, красного и коричневого цвета. Окрас зависит от красящих ферментов, которые добавляют в процессе прессования.
Изделия круглой формы диаметром от 8 до 200 мм и длинной от 50 до 100 см делают путем сжатия на прессе. На заготовке имеются две характерные продольные полоски в точке соприкосновения пресс форм. Тканевую основу текстолитового стержня наматывают на центральную жилу, попеременно меняя направление. Это делается для придания заготовке способности к сопротивлению нагрузкам в разных направлениях.
Из чего состоит текстолит
Листовой и стержневой текстолит формируют из армирующей основы и связующей пропитки. Волоконная структура ткани позволяет создать высокую устойчивость к сопротивлению нагрузкам в направлении нитей. Основа бывает хлопчатобумажной, из синтетических волокон, карбона, стекловолокна, с базальтовым наполнителем или с хризолитом. Длинные молекулярные цепочки данных веществ позволяют создать структуру полотна, которое выдерживает большие физические нагрузки.
Асбест, стекло, базальт и графит не меняют своих физических свойств при высокой температуре. Поэтому текстолиты на такой основе можно эксплуатировать как диэлектрики даже после выгорания связующего состава. Волокнистое негорючее армирование создает изолирующую прослойку, которая предотвращает короткое замыкание.
Марки текстолита
Материал производят по ГОСТу 5-78. Композит, изготовленный в соответствии со стандартами, обеспечивает высокое качество конечного продукта. В зависимости от целей использования выпускают разные виды текстолита.
ПТ – поделочный текстолит
Материал популярен при изготовлении самых разных объемных изделий, так как он имеет равномерную структуру и не расщепляется. Простота шлифовки, токарной обработки, невосприимчивость к влаге, хорошие декоративные свойства и приятная на ощупь структура делают материал востребованным в промышленности, моделировании. Например, текстолит марки ПТ, толщиной от 1 до 50 мм позволяет создать разные изделия от рукояток ножей до планеров и радиотехнических плат. Из него изготавливают шестерни, втулки, изолирующие прокладки, шайбы и проч.
ПТМ
Эта марка позволяет производить изделия, которые находятся в постоянном контакте с органическими растворителями. Особая ниша – создание масел охлаждающих трансформаторов. Из текстолита марки ПТМ изготавливают втулки, шайбы и другие элементы скольжения, работающие в постоянном контакте со смазочными материалами.
«А» и «Б»
Электролитический текстолит имеет повышенные требования к устойчивости от разложения в масляных средах. Марки имеют стабильные диэлектрические характеристики. Их применяют при создании радиоэлектронных схем и электротехнических устройств. Они не меняют свойства при температурах от -65 до +105ºС.
ПТК
Конструкционный материал является улучшенной версией модели ПТ. Выдерживает большие нагрузки и температурные перепады. Внутренняя структура снижает вероятность расслоения. Текстолит марки ПТК позволяет точить сложные элементы, например, винты и гайки.
ПТН
Материал делают на основе нетканых армирующих волокон. Применяют в тех случаях, когда не требуется повышенная прочность на излом. Из него делают шайбы, прокладки и конструкции, предполагающие небольшие нагрузки. Текстолит ПТН дешевле моделей на тканевой основе. При этом он имеет почти все свойства тканевых изделий.
ПТГ
Материал отличается содержанием графита от 3% до 5%. Графит делает его стойким к ударным и вибрационным нагрузкам. Изделия имеют повышенную износостойкость и полную инертность к бытовым химическим воздействиям. Из текстолита делают опорные шайбы в водяных насосных станциях.
Асботекстолит
Благодаря асбестовым волокнам, изделия из такого материала выдерживают высокие температурные перегрузки. Нормой являются значения от +200 до +250ºС. Кратковременно асботекстолит держит нагрев до 500ºС. Также он способен перенести импульсное нагревание до нескольких тысяч градусов без критического разрушения структуры. Материал востребован в авиастроении и космической отрасли.
Стеклотекстолит
Стекловолокно способно выдерживать значительные перепады температур без изменения прочности. Поэтому материал на его основе работает в диапазоне температур от -70 до +150ºС. Ограничение обусловлено характеристиками связующего вещества. Даже при расплавлении и выгорании эпоксидного клея армирующая основа сохраняет локальную прочность и изолирующие свойства. Материал используют в электротехнике и радиоэлектронике.
Обработка текстолита
Равномерная структура материала позволяет обрабатывать заготовку без критических ограничений. Листы легко резать, сверлить и шлифовать. При необходимости можно заготовки склеить.
Чем резать текстолит в домашних условиях
Материал достаточно податлив для обработки. Тонкие листы можно резать обычными бытовыми ножницами. Поверхность легко процарапать для последующего слома. Более толстые пластины можно пилить циркуляркой, лобзиком и ручной ножовкой. При обработке болгаркой образуется локальное расплавление кромки на небольшую глубину.
Толстый текстолит нежелательно обрабатывать абразивными дисками. При работе происходит расплавление и изменение структуры.
Наиболее оптимальным решением является раскройка материала дисковыми пилами или лобзиком. Также можно использовать токарный станок и резцы по мягким металлам.
Чем сверлить текстолит
Стандартное сверло по металлу и перьевое сверло по дереву спокойно делает отверстие в монолитном блоке. Тонкие отверстия под ножки радиодеталей можно сделать сверлом малого диаметра. Такие сверла редко продаются в розницу, поэтому их заменяют швейной иглой с обломанным ушком.
Круглые отверстия большого диаметра делают стандартной коронкой с центром или без центровки с использованием лекальной накладки. Следует знать, что перегрев зоны обработки влечет за собой расплавление связующей основы.
Чем склеить текстолит
Затвердевший эпоксидный слой материала лоялен к большому количеству клея. Смолы склеивают детали, создавая структуру, схожую с внутренним строением материала. Если склеить два листа текстолита эпоксидкой, то получим единый блок с почти равномерным строением.
«БФ», «Момент» и другие распространенные клеи хорошо контактируют с поверхностью текстолита. Перед склеиванием необходимо удалить механические загрязнения и обезжирить поверхность ацетоном, спиртом или другим летучим растворителем.
Эпоксидные смолы чувствительны к повышенной влажности. Перед склеиванием нужно высушить деталь.
Клей «БФ» требует соблюдения технологий при склеивании и дает гарантированно хороший результат. Очищенные и обезжиренные поверхности промазывают составом и прижимают. В таком состоянии детали выдерживают 2-3 часа при температуре +100ºС или при 18ºС более суток.
«Момент» и другие пластичные клеи применяют по инструкции. Детали, склеиваемые такими составами, имеют ограничения при дальнейшей обработке. Эпоксидные клеи позволяют обрабатывать деталь как монолитное изделие.
Чем заменить текстолит
В электронной промышленности дешевым заменителем материала является гетинакс. Это прессованная бумага, пропитанная клеящим составом. В электронных схемах, не подвергающихся серьезным температурным и атмосферным воздействиям, такой материал успешно применяется как аналог текстолита.
Для создания изолирующих конструкций при больших температурных перепадах используют керамику. Она способна выдерживать длительный нагрев без изменения физических свойств.
На заре развития электротехники в виде изолятора использовали мрамор и костную ткань.
Если необходимо заменить конструкционный текстолит, то может подойти высокомолекулярный полиэтилен, полихлорвинил, полиуретан, фторопласт-Ф4 и даже фанера. Все зависит от того, какие цели вы преследуете.
Для решения многих инженерных задач идеально подходит текстолит. Армирование придает повышенную прочность, а связующее вещество создает равномерную структуру по всему объему материала. Шумоизоляционные качества, стойкость к повышенным температурам, электроизолирующие свойства, нетоксичность и технологичность позволяют использовать детали в разных производственных областях.