Асботекстолит и текстолит

Общие сведения

Асботекстолит и текстолит представляют собой слоистые листовые прессованные материалы, состоящие из нескольких слоев хлопчатобумажной (текстолит) или асбестовой ткани (асботекстолит), пропитанной термореактивной фенолоформальдегидной или крезолоформальдегидной смолой.

Назначение

Асботекстолит Б и Г предназначены для изготовления тормозных дисков или иных фрикционных деталей, прокладок, элементов механических сцеплений, лопаток ротационных насосов, клиньев и распорок в роторах турбогенераторов, панелей низких напряжений, а также часто используется в качестве теплоизоляционного материала.

Текстолит ПТК предназначен для изготовления червячных колес, подшипников, роликов, пластин, прокладок, клиньев, шайб, шпилек, гаек, вкладышей, буртов, колец и других деталей конструкционного назначения. Из текстолита ПТ изготавливают те же детали, но работающие при небольших нагрузках, а также для панелей и прокладок для амортизационных устройств.

Внешний вид и размеры

Текстолит ПТ, ПТК изготовляют листами шириной 830-1000 мм, длиной 1200-2000мм цвета от желтого до темно-коричневого, асботекстолит марки Б - шириной 800 мм и длиной 1200-1400 мм, марки Г- шириной 1400 ± 50 мм и длиной 2400 ± 50 мм от серого до темно-коричневого неоднотонного цвета. По заявке потребителя объемом не менее 500 кг возможно изготовление листов некоторых других размеров. Поверхность листов ровная глянцевая. Допускаются неровности, раковины и царапины от прокладок не превышающие допуска по толщине (для марки ПТК высшего сорта не превышающие половины допуска). Для всех марок допускается неравномерность глянца.

Маркировка и упаковка

На каждый лист асботекстолита и текстолита ставят штамп несмывающейся краской или запрессовывают ярлык на который наносят наименование и товарный знак завода изготовителя, название материала, ГОСТ, марку, сорт и толщину, номер прессовки, дату выработки. Листы толщиной от 0,5 до 10 мм поставляют в деревянных ящиках или обрешетках, дополнительно обернутых бумагой. Допускается поставлять листы неупакованными (навалом) при массе до 500 кг при условии обеспечения сохранности внешнего вида.

Условия и срок хранения

Материал хранят в закрытом сухом и чистом помещении на полках или подкладках (поддонах.) При долговременном хранении температура в помещении поддерживается 0и мину 10 до 35˚С, влажность до 80%. Хранение производится в закрытом помещении на стеллажах в горизонтальном положении не ниже 5 см от пола при температуре от -10˚ до 40˚С и относительной влажности не более 80%. ООО "ЭИ-Ресурс" гарантирует соответствие текстолита ПТК, ПТ требованиям ГОСТ 5-78 при условии соблюдения правил хранения в течении 3-х лет, асботекстолита Б, Г в течении двух лет с момента изготовления.

Требования безопасности

Асботекстолит и текстолит нетоксичны. При механической обработке в воздух может выделяться пыль фенольной смолы, которая вызывает раздражение глаз и дыхательных путей. Предельно допустимая концентрация пыли в воздухе производственного помещения 6мг/м³. Рабочие места должны быть оборудованы местными отсосами, уменьшающими содержание пыли в воздухе. Текстолит является горючим материалом (температура самовоспламенения 464˚С, асботекстолит является трудногорючим, температура самовоспламенения - более 500˚С. При нагревании до высоких температур возможно образование и выделение ядовитых веществ: фенола и его производных, углекислого газа, углеводородов. При тушении пламени следует использовать распыленную воду, пену.

Физико-механические показатели

Примечание. Для асботекстолита, предназначенного для авиапромышленности ударная вязкость должна быть не менее 34 кДж/м².

УГЛЕПЛАСТИКИ (углепласты, углеродопласты), композиционные, гл. обр. полимерные, материалы, армированные наполнителями из углеродных волокон. Связующее (матрица) в У.- преим. термореактивные синтетич. смолы (эпоксидные, фенольные, полиэфирные, полиимидные и др.), термопласты (полиамиды, поликарбонаты, полисульфоны, полиэфиры и др.). Наполнители - углеродные нити, жгуты, ленты, ткани, маты, короткие рубленые волокна. Материалы на основе углеродных волокон и углеродной матрицы наз. углерод-углеродными материалами.

Наиб. значение имеют У. на основе непрерывных высокопрочных и высокомодульных (модуль упругости выше 150 ГПа) углеродных волокон. Они характеризуются низкой плотностью, высокой прочностью, высоким модулем упругости (см. табл.), статич. и динамич. выносливостью, вибропрочностью, повышенной хим. и радиац. стойкостью, теплопроводностью, практически нулевым коэф. линейного расширения.

СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ УГЛЕПЛАСТИКОВ НА ОСНОВЕ НЕПРЕРЫВНЫХ ВОЛОКОН И УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНЫХ КОМПОЗИТОВ

*Углеродное волокно прочностью 2800-3200 МПа, модуль упругости 220-250 ГПа. **Углеродное волокно прочностью 5700 МПа, модуль упругости 330 ГПа.

Для У. с ориентированным (однонаправленным, перекрестным или пространственно армированным) расположением высокомодульных волокон коэф. теплопроводности 0,75-0,90 Вт/(м·К), коэф. температуропроводности (5-8)·10^-7 м²/с, уд. теплоемкость 0,8-1,5 кДж/(кг·К). Температурный коэф. линейного расширения однонаправленного У. вдоль волокон (-0,5-0,5)·10^-6 К^-1. Электропроводящие св-ва У. такие же, как и у исходных углеродных волокон.

Изделия из У. изготовляют теми же методами, что и стеклопластики (см. также Полимерных материалов переработка).

У.- конструкц. материалы в авиакосмич. технике, автомобилестроении, судостроении, машиностроении, мед. технике, при изготовлении спортивных товаров, протезов; углерод-углеродные композиты - конструкц. и теплозащитные материалы в авиакосмич. технике, машиностроении, при изготовлении нагреват. элементов в электротехнике; в инертной среде работают при т-ре до 2500 ⁰C.

КАРБОН
Kарбон – каменноугольный период палеозойской эры (начало – 360 млн. лет, конец – 286 млн. лет назад). Но нас интересует другой карбон, а именно композитный материал. Он относится к классу углепластиков – материалов, объединяющих в себе несколько тысяч различных рецептур. Все эти материалы роднит одно – наполнителем в них являются углеродные (графитные) частицы, чешуйки и волокна.
Основу углетканей составляют нити углерода (углерод – это, к примеру, грифель карандаша). Только такие нити довольно тонкие. Сломать ее просто, но порвать ой как нелегко. Из них шьются ткани, где углеродные нити скрепляются параллельно друг другу.
В силу своей конструкции углепластики имеют выраженную анизотропию (разные свойства в разных направлениях), поэтому для получения прочной поверхности углеволокно приходится укладывать в несколько слоев, каждый раз меняя направление нитей. Скрепляются волокна так же, как и стеклопластиковые, смолами. Даже процесс выклейки практически идентичен. Только смолы нужны более качественные и дорогие. Для работы с карбоном да и с кевларом простая полиэфирка не совсем подходит. Кроме того, чтобы полностью использовать все преимущества этих материалов, необходимо применять вакуумные технологии, термообработку, задействовать сложное оборудование, к примеру такое, как автоклав. Но игра, как говорится, стоит свеч.
Карбон на 40% легче стали и на 20% – алюминия. Углепластиковые детали легче и прочнее стеклопластиковых. С тех пор, как в 1981 г. Джон Барнард впервые использовал карбоновое волокно при создании монокока на McLaren MP4/1, этот материал прочно вошел в современный автоспорт и постепенно подбирается к обычным автомобилям.
Но вот парадокс: автолюбители полюбили карбон не за его выдающиеся свойства, а за оригинальный внешний вид. Мода на карбоновые накладки также пошла со спортивных автомобилей, но там они все-таки имели четкое назначение: максимум прочности при минимальном весе.

В карбоне, который идет на строительство мачт и других изделий, где необходима высокая прочность, в структуре ткани явно превалируют углепластиковые волокна. Нити, их скрепляющие, практически не видны. В деталях салона углеволокно уже выглядит как ткань с различными вариациями (плетение типа «рогожа» или 3х3, 1х3 и т. д.). Эти углеткани можно выклеивать в один слой. После застывания и полировки (если необходимо) получается очень симпатичный орнамент. При работе с ним есть один сложный момент: четкий геометрический рисунок материи предполагает более внимательное и тщательное изготовление деталей, так как на горизонтальной поверхности любое искривление сразу будет заметно.
Учитывая, что углеродные волокна черные, а нити могут быть различными, появляется простор для дизайнерской мысли. Но в настоящий момент определение «под карбон» чаще всего характеризует черно-серую «шахматку». Пленок подобного рисунка появилось уже превеликое множество. Но непосредственно карбон – это действительно легкий, практичный и красивый материал.
Возвращаясь к конструкционному карбону, хотя чисто декоративным, учитывая характеристики, этот материал назвать довольно сложно, стоит сказать и о недостатках, а они, к сожалению, есть. Карбон имеет очень маленькое относительное удлинение, т. е. не растягивается. Хрупкость и боязнь точечных ударов делают его в определенной мере «нежным и ранимым». Для того чтобы изделие из карбона работало как надо, необходимо точно рассчитать множество параметров: толщину слоя, направление нитей углеволокна, количество смолы и т. д. При строительстве корпусов болидов Формулы-1 для этого используют специальные компьютерные программы. Есть еще один любопытный нюанс: если углепластик входит в непосредственный контакт с металлами, к примеру с алюминием, то возникает один побочный эффект. Графит как основной компонент углеволокна и алюминий могут образовать гальваническую пару, а если речь идет о лодках и соленой морской воде, являющейся очень хорошим электролитом, процесс корродирования металла может проходить очень быстро. По этой причине в таких местах в углепластиковую поверхность вводят нейтральные стеклопластиковые вставки.

КЕВЛАР
Все началось с пауков, а точнее с того, что они производят. Ученые прикинули, что канат, сплетенный из паутины толщиной с карандаш, мог бы удержать на месте Боинг-747. Но при этом плотность паутины в 6 раз меньше, чем у стали, следовательно, меньше и масса. Кевлар стал одним из первых аналогов паутины, но его волокна все равно не полностью повторяют творение природы. Кроме того, кевлар получают в среде горячих растворов серной кислоты, а паук – натуральным способом и при обычной температуре. Паук производит большой ассортимент нитей: для ловли, перемещения, сигнализации и т. д. Поразительные свойства этого природного материала не дают покоя химикам всего мира. Но секрет пока так и не раскрыт, а для производства всего 1 м ткани из паутины требуется «трудоустроить» более 400 пауков.
Марка KEVLAR принадлежит известной американской корпорации DuPont. Этот материал был изобретен в 1965 г. учеными компании Стефанией Кволек и Гербертом Блэйдсом. Практически одновременно с американцами в России был получен собственный материал СВМ, а в Европе большую популярность завоевал тварон. Выглядят все они практически одинаково, но, поскольку кевлар был первым, это название стало фактически нарицательным и используется многими в качестве термина, охватывающего группу подобных материалов.
Kевлар представляет собой паpааpамидовое (paraaramid) синтетическое волокно. Эти волокна состоят из длинных молекулярных цепей, произведенных из полипарафинилин терефталамида (polyparaphenylene terephthalamide). Между собой цепи жестко сориентированы прочными внутренними связями, которые и придают этому материалу столь замечательные свойства.

Kевлар – очень прочный материал, имеет высокую структурную твердость и как следствие малую степень растяжимости. Эти свойства способствовали тому, что этот материал стал незаменимым при производстве легких бронежилетов и других средств безопасности, используемых для защиты от огнестрельного или осколочно-разрывного поражения. В современных бронеавтомобилях, наряду с другими средствами, кевлар применяется очень часто.
К достоинствам кевларa можно отнести и следующее: материал обладает низкой удельной электропроводностью, высоким химическим сопротивлением, низкой термической усадкой, высоким сопротивлением на разрыв и порезы, сопротивляется огню (имеет способность к самотушению). Kевлар универсален в работе. Его можно сшивать в несколько слоев и получать прочные маты и одеяла для защиты от осколков, например при взрывах. Кевлар можно спекать с резиновой основой и получать гибкий, эластичный материал, из которого делают шины, бронежилеты и т.п. Кевлар может сочетаться с другими материалами, придавая им большую прочность. Из нитей кевлара плетут ремни и канаты.
Диапазон применения кевлара очень широк – от тонких и прочных корабельных канатов до бронежилетов и защитных экранов. Перчатки из кевлара защищают руки от порезов, ожогов и других повреждений на вредных и опасных производствах. Этот материал действительно трудно разрезать. В них можно смело выхватывать нож из руки бандита, взявшись за лезвие.
Спортивные аксессуары и снаряды, изготовленные из кевлара, не только прочнее, но и легче, что не может не сказываться на результатах. Из него изготавливаются лыжи, каски и шлемы, ракетки, обувь, одежда (к примеру, для мотоциклистов и пловцов), лодки, весла и многое другое.

Автомобильное применение кевлара не менее широко. Из него изготавливаются специальные легкие, но прочные шины для авиации, автомобилей, вездеходов, гоночных машин и грузовиков. Пуленепробиваемые кевларовые покрышки входят в комплект большинства бронеавтомобилей.
Кевлар способен выступать в качестве заменителя асбеста. Это позволяет изготавливать из него накладки для тормозов и дисков сцепления. Кроме того, из кевлара выходят очень хорошие приводные и трансмиссионные ремни, шланги систем обогрева и охлаждения и разнообразные прокладки для работы в режиме высокой температуры и давления. В некоторых автомобилях уже можно встретить кевларовые ремни безопасности. Кевларовые корпусные детали также не исключение. В авиационной промышленности этот материал успешно используется для создания элементов кузова и кабины.

Кевлар является не только прочным, но и красивым материалом. Чистый материал имеет золотистый цвет, близкий к телесному но выпускается он и иных расцветок. Этот факт существенно расширяет спектр применения кевлара в производстве декоративных деталей, таких, как дверные панели и другие элементы отделки салона автомобиля.
Последнее слово еще не сказано. Ведутся биохимические изыскания по поиску методик изготовления материалов, полностью повторяющих свойства и возможности настоящей паутины. Клонирование запрещают, но генную инженерию никто не отменял.
Удивительные свойства карбона и кевлара давно пытаются объединить. В последнее время можно часто встретить гибриды карбон-кевлар. В этих материалах углеволокно переплетено с волокнами кевлара. Такие ткани идут на строительство корпусов высокоскоростных лодок, монококов и др.
Автомобильная жизнь карбона и кевлара вполне радужная. Хочется надеяться на то, что эти современные легкие и прочные материалы не останутся только основой для изготовления накладок и производители воспользуются преимуществами, которые им могут дать карбон и кевлар.

ОРГАНОПЛАСТИКИ, композиц. материалы, содержащие в качестве армирующего наполнителя орг. волокна в виде нитей, жгутов, тканей, нетканых материалов, матов, войлока, бумаги. Наиб. широко применяют синтетич. волокна (особенно арамидные), реже-прир. и искусственные (см. Волокна химические. Термостойкие волокна].

Характерные св-ва О.: низкая плотн. (1,1-1,4 г/см³), высокие прочностные, диэлектрич., теплоизоляц. характеристики, ударная вязкость, хим. стойкость, радиопрозрачность, более высокая способность демпфировать мех. и звуковую вибрацию, чем у стеклопластиков и др. композиц. материалов. Св-ва определяются природой волокна и связующего, видом, ориентацией и содержанием наполнителя, взаимод. на границе волокно-связующее, технологией изготовления.

Связующими в термореактивных О. служат эпоксид-ные, полиэфирные и фенольные смолы, полиимиды; степень наполнения 40-70%. Наиб. высокими мех. св-вами обладают О. на основе арамидных волокон (табл. 1). По уд. прочности при растяжении эти О. превосходят стеклопластики в 1,5-1,8 раза, а по уд. модулю упругости - более чем в 2 раза. При растяжении О. на основе непрерывных ориентированных арамидных волокон в интервале от -250 до 200 °С наблюдается линейная зависимость деформации от нагрузки, а также рост модуля упругости с понижением т-ры. При сжатии у арамидных О., а также при растяжении и сжатии у О., армированных большинством др. волокон, проявляются пластич. св-ва.

Осн. недостаток арамидных О.-низкая прочность при сжатии вдоль волокон (в 5-10 раз меньше, чем при растяжении).

Арамидные О. способны выдерживать в течение 1000 ч статич. нагрузки, по величине равные 90% от разрушающего напряжения при растяжении, длительно работают при повыш. т-рах (180-200 °С), обладают высокой усталостной прочностью. Способность поглощать мех. вибрации и звук в 2-4 раза выше, чем у стеклопластиков, и в 10-40 раз выше, чем у алюминиевых сплавов.

Для арамидных О. характерна низкая диэлектрич. проницаемость ( 3,7-4,2) в широком диапазоне частот (1 кГц-10 ГГц); tg 0,018-0,025, 5·10¹⁵ Ом·см, 5·10¹⁵Ом, дугостойкость 120-130 с, электрич. прочность 250-380 кВ/см.

Теплопроводность О. (наполнитель-ткани, жгуты или нити) в направлении, перпендикулярном слоям, составляет 0,012-0,020 Вт/(см·К), а коэф. линейного термич. расширения вдоль волокон может иметь отрицат. значение (напр., от -2·10^-6 до -4·10^-6 К^-1). Для арамидных О. характерна высокая хим. стойкость к действию орг. р-рителей, смазочных масел, жидких топлив и воды. Арамидные О. на основе полиимидных и фенольных связующих обладают огнестойкостью и низким дымовыделением при горении.

Связующим в термопластичных О. служат, напр., по-лиуретаны, полиэтилен, полипропилен, фторопласты, ПВХ (табл. 2); содержание наполнителя 2-70% по объему. Упрочнение термопластов синтетич. волокнами в ряде случаев позволяет повысить ударную вязкость, улучшить сопротивление усталости и растрескиванию под напряжением.

Технология произ-ва О. и изделий из них такая же, как стеклопластиков (см. Полимерных материалов переработка). О. широко применяют: в авиа- и космич. технике, авто- и судостроении, машиностроении для изготовления элементов конструкций, пулезащитной брони, радиопрозрачного материала; в электро-, радио- и электронной технике-для обмотки роторов электродвигателей, произ-ва электронных плат с регулируемой жесткостью и высокой стабильностью размеров; в хим. Машиностроении - для произ-ва трубопроводов, емкостей; для произ-ва спортивного инвентаря и в др. отраслях пром-сти.

СВОЙСТВА ТЕРМОРЕАКТИВНЫХ ОРГАНОПЛАСТИКОВ

* Прочность при межслоевом сдвиге 30-80 МПа, прочность при сдвиге в плоскости слоев 90-110 МПа, модуль упругости при сдвиге в плоскости слоев 2,0-2,1 ГПа, прочность при смятии 150-300 МПа.

СВОЙСТВА ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ОРГАНОПЛАСТИКОВ

Стеклопластики,

композиционные материалы, состоящие из стеклянного наполнителя и синтетического полимерного связующего. Наполнителем служат в основном стеклянные волокна в виде нитей, жгутов (ровингов), тканей (см. Стеклотекстолит), матов, рубленых волокон; связующим — полиэфирные, феноло-формальдегидные, эпоксидные, кремнийорганические смолы, полиимиды, алифатические полиамиды, поликарбонаты и др. См. также Пластические массы.

Для С. характерно сочетание высоких прочностных, диэлектрических свойств, сравнительно низкой плотности и теплопроводности, высокой атмосферо-, водо- и химстойкости. Механические свойства С. определяются преимущественно характеристиками наполнителя и прочностью связи его со связующим, а температуры переработки и эксплуатации — связующим. Наибольшей прочностью и жёсткостью обладают С., содержащие ориентированно расположенные непрерывные волокна (см. табл.). Такие С. подразделяются на однонаправленные и перекрёстные; у первых волокна расположены взаимно параллельно, у вторых — под заданным углом друг к другу, постоянным или переменным по изделию. Изменяя ориентацию волокон, можно в широких пределах регулировать механические свойства С.

Типичные свойства некоторых стеклопластиков на основе алюмоборосиликатных волокон

l — длина волокна.

Большей изотропией механических свойств обладают С. с неориентированным расположением волокон: гранулированные и спутанно-волокнистые пресс-материалы; материалы на основе рубленых волокон, нанесённых на форму методом напыления одновременно со связующим, и на основе холстов (матов). С. на основе полиэфирных смол можно эксплуатировать до 60—150 °С, эпоксидных — до 80—200 °C, феноло-формальдегидных — до 150—250 °С, полиимидов — до 200—400 °С. Диэлектрическая проницаемость С. 4—14, тангенс угла диэлектрических потерь 0,01—0,05, причём при нагревании до 350—400 °С показатели более стабильны для С. на основе кремнийорганических и полиимидных связующих.

Изделия из С. с ориентированным расположением волокон изготавливают методами намотки, послойной выкладки или протяжки с последующим автоклавным, вакуумным или контактным формованием либо прессованием, из пресс-материалов — прессованием и литьём.

С. применяют как конструкционный и теплозащитный материал при производстве корпусов лодок, катеров, судов и ракетных двигателей, кузовов автомобилей, цистерн, рефрижераторов, радиопрозрачных обтекателей, лопастей вертолётов, выхлопных труб, деталей машин и приборов, коррозионностойкого оборудования и трубопроводов, небольших зданий, бассейнов для плавания и др., а также как электроизоляционный материал в электро- и радиотехнике.