Полімерні композиційні матеріали

1. Трохи докладніше про вітчизняному премікс

Основною частиною будь-якого автоматичного вимикача є корпус. Він несе функції розміщення і кріплення інших елементів вимикача, а також збереження цілісності і геометрії пристрою.

У силових автоматичних вимикачах при гасінні дуги струм короткого замикання може перевищувати 100 кА, при цьому за час порядку 0,01 сек виділяється значна кількість енергії.

Для того, щоб автоматичний вимикач переносив навантаження в момент комутації без руйнування, відповідав необхідним електроізоляційним характеристикам, першорядне значення мають властивості і якість матеріалу, з якого виготовлений корпус.

Матеріал повинен бути міцним, жорстким, важкозаймистим, мати високу теплостійкість, атмосферостойкость, забезпечувати стабільність розмірів виробу, володіти високими діелектричними характеристиками, в тому числі високої дугостійкості.

Міцність, жорсткість, трудновоспламеняемость - характерні якості металу. Електроізоляційні властивості і стійкість до корозії - характерні якості пластмасс.Как поєднати ці характеристики в одному матеріалі? Як вкоротити виробничий ланцюжок, зменшити кількість технологічних операцій і, відповідно, витрати на обладнання?

Матеріалами, здатними перероблятися у виріб з меншим числом технологічних операцій, ніж метал, є полімерні композиційні матеріали.

На початку 70-х років ХХ століття, завдяки розробкам хіміків фірми BAYER в Європі і США з'явилися тістоподібні термореактивні полімерні матеріали на основі ненасичених поліефірних смол, зміцнені скловолокном, форми в закритій нагрітої формі. Ці матеріали отримали назву - ДMC / DMC (скорочення від англ. Bulk moulding compound і dough moulding compound) або премікси. Завдяки своїм властивостям і високій продуктивності процесу переробки, премікси набули широкого поширення для виробництва корпусів низьковольтної апаратури, корпусів автомобільних фар і деталей побутової техніки. Переробка преміксів ведеться пресуванням на гідравлічних пресах, високопродуктивним литтям під тиском на ливарних машинах реактопластавтомати.

Таблиця 1. "Властивості матеріалів" Матеріал Сталь Al, Mg Термопласт Премікс (DMC / ВМС) Інтегрування деталей --- + +++ +++ Коефіцієнт використання матеріалів --- + +++ +++ корозійностійких --- - - ++ +++ Міцність +++ ++ --- ++ Жорсткість +++ +++ --- ++ Вага --- --- +++ +++ трудновоспламеняемость +++ ++ - - ++ Термостійкість +++ ++ --- ++ Повторне використання ++ ++ ++ --- Електромагнітна проникність --- --- +++ +++

+++ позитивно, --- негативно

Щомісяця в Росії для виготовлення корпусів низьковольтної апаратури переробляються сотні тонн полімерних композиційних матеріалів (комплект корпусних деталей одного виробу може важити від декількох десятків грам до десяти кілограм і більше) на основі як термопластів, так і реактопластів. (Термопласти можуть повторно при нагріванні переходити в текучий стан. Реактопласти знаходяться в ньому тільки один раз при переробці в виріб з утворенням тривимірної зшитою структури.)

Ще 5-7 років тому приблизно половину обсягу вітчизняного ринку реактопластов становили фенопласти, єдиними перевагами яких є низька ціна, недоліками ж - горючість і низька міцність. Частина, що залишилася ринку ділилася між різними скло наповненими матеріалами (премікси, стекловолокніти АГ4, ДСВ, і ін.)

Розвивається конкуренція на ринку електротехнічної продукції, а так само орієнтація на міжнародні стандарти все частіше призводять конструкторів підприємств до технічних рішень по заміні фенопластів на склонаповнені композиційні матеріали (в т.ч. премікси) для виготовлення корпусних деталей електротехнічного призначення.

Останнім часом в електротехнічної промисловості премікс використовується замість АГ4, ДСВ, ГСП через високу технологічність в переробці і нижчої ціни.

Трохи докладніше про вітчизняному премікс

На відміну від зарубіжних, вітчизняні виробники виготовляють в основному премікс без використання летючих розчинників (стирол та ін.) З огляду на екологічні вимоги (переробка стирольних матеріалів передбачає наявність додаткових вентиляційних систем, а так само закритого обладнання) і протяжність нашої країни (доставка матеріалу по залізниці з центрального регіону до Східного Сибіру займає кілька тижнів).

Премікс DМС виготовляється на основі ненасичених поліефірних смол, рубленого скловолокна, порошкоподібного мінерального наповнювача і інших добавок. Великий вміст наповнювачів забезпечує жорсткість і міцність. Висока плинність в формі дозволяє отримувати дрібногабаритних тонкостінні деталі складної конфігурації. Спеціальні добавки додають матеріалу специфічні властивості: трудногорючесть, тропікостойкость, антистатичні властивості.

Премікси відрізняють мала усадка і підвищена швидкість затвердіння, що забезпечує товарний зовнішній вигляд і точність розмірів. Матеріал масло і бензостоек, невзривоопасен. Деталі з преміксу можуть експлуатуватися в діапазоні робочих температур від 60 ° С до + 130 ° С. Премікс застосовується для виготовлення деталей вибухозахищеного обладнання.

Гарантійний термін зберігання преміксу, виготовленого на бесстірольних смолах при температурі + 25 ° С - 4 місяці з дня виготовлення. Практика показує, що при температурі + 25 ° С премікс зберігається 1 рік без втрати технологічності. Премікс, виготовлений на стирольних смолах, може зберігатися в герметичній упаковці при температурі 25 ° С не більше місяця.

Таблиця 2. "дугостійкості прессматериалов" прессматериала DMC ТУ 2253-013-00204961-01 ДСВ ГОСТ 17478-95 Фенопласт ГОСТ 28804-90 Амінопласт ГОСТ 9359-80 АГ ГОСТ 20437-89 Показник дугостійкості, сек Не менш 200 160-180 Не вказаний 190 Не вказано

Умовне позначення марки преміксу складається з трьох частин, сорти і позначення технічних умов (ТУ 22530130020496101, розробник ВАТ «Тверьстеклопластік»).

Перша частина: літери «DМС» позначають тип прессматериала (англ. Dough moulding compound - тістоподібний формувальний компаунд)

Друга частина: цифри: 10, 18, 20, 30 - максимальна частка скловолокна в процентах.

Третя частина: літери, позначають:

М - з малою усадкою (до 0,02%),

К - з підвищеною плинністю,

Про - зниженої горючості,

Т - тропікостойкій,

В - підвищена міцність виробу з цього матеріалу,

Р - з підвищеною реакційною здатністю (швидкістю затвердіння).

В даний час комбінуючи ці властивості існують такі марки преміксів :

DМС-20-РМ - призначений для переробки на вироби конструкційного, електротехнічного та загальнотехнічного призначення методами пресування і лиття під тиском;

DМС-30-B - матеріал підвищеної міцності призначений для переробки на вироби конструкційного, електротехнічного та загальнотехнічного призначення методом пресування;

DМС-20-ОРМТ - призначений для виготовлення методом пресування деталей конструкційного, електротехнічного призначення зниженої горючості;

DМС-30-ОРМТ - призначений для виготовлення конструкційних деталей в пожаробезопасном виконанні з підвищеними фізікомеханіческіх показниками;

DМС-18-Т - призначений для переробки пресуванням і литтям під тиском в вироби електротехнічного призначення, що мають складний контур, разнотолщинность або тонкі стінки (12 мм);

DМС-10-РКМ - призначений для опресовування котушок соленоїдів.

DМС-20-ОРМA (раніше ПСК-20-ОРМА) - антистатичний (антистатичний) прессматериала. Призначений для переробки у вироби пожежобезпечного і вибухо-безпечного виконання зі зниженим питомим поверхневим електротехнічним опором (105 ... 109 Ом) з подальшою експлуатацією виробів у вибухонебезпечних зонах (шахти, загазовані приміщення, димоходи, зольники, елеватори, нафтохімічна промисловість, лакофарбові виробництва і ін. ) (корпусу ТАШ, коробки та ін.)

ТОВ «Експонента», представник ВАТ «Тверьстеклопластік» по реалізації прессматериалов , Постійно відвідуючи і беручи участь в профільних електротехнічних виставках і маючи багаторічні господарські зв'язки зі споживачами відзначає, що виробники низьковольтної апаратури Росії розташовані до застосування вітчизняних реактопластов. У 2005-2006 роках, спостерігаючи за позитивною динамікою розвитку електротехнічного ринку Росії, іноземні виробники конструкційних пластмас неодноразово вторгалися зі своїми пропозиціями. Присутність імпортних матеріалів електротехнічного призначення вимірювалося десятками тонн на місяць, проте, на сьогоднішній день конструктора підприємств все частіше приходять до технічних рішень на користь вітчизняних реактопластов. Проконсультуватися з питань підбору оптимального прессматериала, виходячи з конкретних вимог, що пред'являються до кінцевих деталей, можна у автора статті, зателефонувавши за тел. + 7-910-648-32-42. Справедливості заради, слід зазначити, що при просуванні вітчизняних преміксів і готової низьковольтної апаратури на європейський ринок виробники стикаються з певними труднощами. Однак, в числі причин, що підштовхують конструкторів і топ-менеджерів підприємств і енергосистем Європи до орієнтації на власні пресматеріали, розглядається також і соціальний аспект питання. Виробництво конструкційних пластмас і виробів з них - це робочі місця і податки, що залишаються в державі.

Д.О. БУДНІКОВ.

Таблиця 3. "Фізико-механічні поазателі преміксів DMC" Найменування показників DMC-20-PM DMC-30-B DMC-10-PKM DMC-18-T DMC-20-OPMT DMC-30-OPMT DМС-20-ОРМA Изгибающее напруга при руйнуванні, МПа (кгс / см?), не менше 100 (1000) 130 (1300) 60 (600) 80 (800) 100 (1000) 110 (1100) 80 (800) Ударна в'язкість, кДж / м? (Кгс / см?) Не менше 30 (30) 35 (35) 10 (10) 20 (20) 30 (30) 30 (30) 20 (20) Електрична міцність при частоті 50Гц, кВефф / мм, не менше 12 12 12 12 12 12 2,5 Водопоглинання при t ° = (23 ± 2) С за (24 ± 1) години,% не більше 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 лінійна усадка,% не більше 0,08 0,08 0,08 - 0,08 0,08 0,08 Теплостійкість по Мартенсу, ° С, не менше 200 200 80 180 200 200 155 дугостійкості, сек., не менше 200 200 200 200 200 200 200 трекінгостійкості, В, не менше 500 500 500 500 500 500 500 Питомий об'ємний опір, Ом · см, не менше 1? 1014 1? 1013 1? 1014 5? 1013 1? 1014 1? 1014 1? 105- 9 Питомий поверхневий електричний опір, Ом, не менше 1? 1014 1? 1013 1? 1014 5? 1013 1? 1014 1? 1014 1? 105-9

Будніков Д.О.