Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике  
 
 


 

Справочник электрика / Электротехнические материалы

 

Каучук и каучуковые материалы


Каучук — общее имя, под которым продается продукт коагуляции млечного сока, выделяемого некоторыми тропическими растениями. К числу этих растений относится Бразильская гевея (Hevea brasiliensis) и родственные ей виды. Из гевей как дико растущих, так и плантационных получается около 9/10 мировой добычи каучука.

Плантационный каучук выше по своим качествам, нежели дико растущий. Продажный каучук носит различные названия, наиболее ценный сорт "пара-каучук". В химическом отношении главной составной частью каучука является углеводород состава (С10H16)n. В настоящее в больших объемах выпускается искусственный каучука, путем полимеризации изопрена (C5H8). Каучук растворим в бензине, бензоле, сероуглероде и др.

Природный каучук

Обработка каучука

В чистом виде каучук не применяется, а предварительно смешивается с различными веществами, из которых главную роль играет сера. Полученная смесь формуется и подвергается вулканизации. Смешение происходит путем перетирания каучука на вальцах, с постепенной подсыпкой того или иного вещества.

В состав каучуковой массы могут входить следующие вещества:

  • каучук;

  • суррогаты каучука (регенерат — старый каучук и фактисы — жирные масла, вулканизированные серой);

  • наполнители (окись цинка, мел, каолин и т. п.);

  • сера;

  • ускорители вулканизации;

  • смягчители, прибавляемые при большом проценте наполнителей (парафин, церезин, асфальт и пр.);

  • красители.

В электротехнике применяется мягкий каучук, с большим содержанием наполнителей (до 60% и выше), но с малым содержанием серы, и твердый каучук — роговой каучук, эбонит, с большим содержанием серы.

Изделия из каучука

Резина

Резина — смесь каучука с серой, обработанная при повышенной температуре. Чрезвычайно гибкий, эластичный, совершенно водонепроницаемый материал, обладающий высокими изоляционными свойствами. Изготовляется в виде листов различной толщины и широко используется для изоляции проводов. Отрицательные качества — малые теплостойкость и маслостойкость. 

Вулканизация

Для электротехнических изделий применяется исключительно горячая вулканизация. Температура вулканизации 160 - 170° С для твердого каучука и 125 - 145° С для мягкого. Время вулканизации зависит от рода изделий и их размера. Для ускорения процесса вулканизации в смесь прибавляют особые вещества органического и неорганического происхождения - ускорители. К таким веществам принадлежат окиси некоторых металлов, а также некоторые сложные органические соединения. Ускорители не только сокращают время вулканизации в 4 - 6 раз, но и дают продукт более однородный и во всех отношениях лучших качеств.

Свойства мятого каучука

Свойства каучука зависят от его сорта, рода наполнителей, количества серы, времени вулканизации и т. д. Увеличение содержания серы увеличивает диэлектричсекую постоянную и угол потерь. Из примесей наиболее вредно влияет на электрические свойства сажа, наименее — молотый кварц.

Удельное объемное сопротивление в среднем составляет 1014 - 1016 Ом х см. Диэлектричская постоянная от 2,5 до 3. Электрическая прочность составляет для сырого каучука - 24 кВ/мм, для каучука вулканизированного - 38,7 кВ/мм. Тангенс угла потерь для вулканизированного каучука 0,005 - 0,02. Удельный вес чистого каучука 0,93 - 0,97, каучуковой смеси - 1,7 - 2. Временное сопротивление при растяжении хорошего каучука - 120 кг/см2, при чем при разрыве каучук удлиняется в 7 раз. Мягкий каучук идет, главным образом, на изоляцию проводников, на выделку трубок, лент, перчаток и т. д. При электромонтажных работах широко применяется изоляционная лента, представляющая собой обычную миткалевую ленту, покрытую с одной стороны каучуковой клейкой массой.

Каучук в электротехнической промышленности

Эбонит

Иначе называется твердым каучуком. Лучшие сорта эбонита содержат 75% чистого каучука и 25% серы. Некоторые сорта содержат, кроме того, регенерат и наполнители. Впрочем, наполнители иногда прибавляются для изменения свойств эбонита в желаемом направлении, например, для увеличения его теплостойкости.

Удельное объемное сопротивление лучших сортов эбонита доходит до 1016 - 1017 Ом х см. Поверхностное удельное сопротивление до 1015Ом. Однако, поверхностное сопротивление при длительном действии световых лучей значительно уменьшается. Для уменьшения этого эффекта поверхность эбонита должна быть хорошо полирована.

Старение происходит вследствие выделения из эбонита свободной серы, которая, соединяясь с кислородом воздуха и влагой, дает серную кислоту. Для восстановления поверхности,. эбонит промывается сначала нашатырным спиртом, а затем, многократно, дистиллированной водой.

Электрическая прочность эбоинта составляет от 8 до 10 кВ/мм при толщинах порядка 5 - 10 мм. Временное сопротивление при изгибе от 400 до 1000 кг/cм2. Временное сопротивление при ударном изгибе 5 - 20 (кг х см)/см2. Теплостойкость 45 - 55° С.

Предприятия, вырабатывающие эбонит, обычно выпускают несколько сортов его; чем ниже сорт, тем больше в нем суррогатов каучука и наполнителей. Эбонит имеет весьма широкое применение в электротехнике. Эбонит продается в листах, прутках и трубах.

Использование эбонита

К специальным сортам эбонита принадлежат асбестонит и вулкан-асбест. Производство их несколько отличается от производства эбонита,а именно: так как асбестовое волокно совершенно размалывается вальцами, то каучук растворяют в бензияе и затем уже смешивают с асбестом и прочими наполнителями. Такие смеси могут содержать очень мало каучука, до 10%, вследствие чего теплостойкость этих изделий может быть поднята до 160° С. Эбонитовый порошок используют для изготовления пластмассы, из которой прессуют различные изоляционные детали.

Синтетический искусственный каучук

Существует несколько видов синтетического каучука - карбоксилатные, полисульфидные, этиленпропимновые и др. Электрические свойства синтетического каучука близки к свойствам естественного, но механические ниже. 

Искуственный каучук

Гутаперча

Гуттаперча представляет продукт коагуляции млечного сока некоторых растений, произрастающих на островах Малайского архипелага. От каучука отличается малой эластичностью. Начинает размягчаться при 37° С, при 60° С становится совершенно пластичной и при 130° С расплавляется. Удельное объемное сопротивление 1014 - 1016 Ом х см. Это один из самых древних электроизоляционных материалов. С 1845 года гуттаперчей изолировались телеграфные провода в Великобритании, в т.ч. для изоляции подводных линий.

Конвейерная лентаБалата

Балата — продукт, родственный каучуку и гуттаперче, добывается в Венесуэле. По свойствам близка к гуттаперче и применяется, как прибавка к ней и к каучуку. Балата содержит больше природных смол, чем каучук и гуттаперча и в отличие от резины не вулканизируется. В большом количестве она применяется в виде пропитки при изготовлении приводных ремней и конвейерных лент.