- Что это такое и из чего изготавливается?
- Виды и их назначения
- Свойства и характеристики
- Плюсы и минусы
- Область применения
- Отзывы
Этот материал известен каждому из школьного курса физики. Всем известен опыт с натиранием эбонитовой палочки шелковой салфеткой, после чего к ней притягивались листы бумаги. Однако на этом физические свойства материала не заканчиваются. В настоящее время эбонит получил самое широкое распространение во многих отраслях промышленного производства.
Что это такое и из чего изготавливается?
Эбонит (от др.-греч. ἔβενος, ebenos – «чёрное дерево») – это модификация высоко-вулканизированного каучука с процентным содержанием серы от 30 до 50%. Одной из самых распространенных разновидностей является твердый цилиндр темно-коричневого или черного цвета. Существуют также эбонитовые пластины. Материал легко поддается механической обработке и обладает довольно высокой прочностью. Этим обусловлено его широкое применение в промышленном производстве.
Эбонит не отличается эластичностью, поэтому легко ломается под действием как динамических, так и статических механических нагрузок. Пластичность материала существенно увеличивается при температуре +550С и более. Высокая твердость материала позволяет применять его практически повсеместно.
Виды и их назначения
Особенности материала, чаще всего, отражают его конструктивные особенности. Самой распространенной модификацией являются эбонитовые трубки и стержни цилиндрической формы. Такая конфигурация является наиболее технологичной и позволяет быстро изготавливать детали на токарном и фрезерном оборудовании.
В состав неочищенного эбонита, кроме серы и каучука, может входить до 5% сажи. Эта добавка уменьшает цену материала, однако снижает его электроизоляционные свойства. Очищенный эбонит (сера 35%, каучук 65%) не содержит сажи. Это повышает его диэлектрические показатели, однако заметно увеличивает стоимость материала.
Конфигурация выпускаемых эбонитовых изделий включает в себя три основных вида:
- Эбонитовые пластины. Этот тип изделий предназначается в основном для производства аккумуляторных батарей. Для таких заготовок особое значение имеет полярность. Текстолитовые пластины устанавливаются исключительно на положительные клеммы аккумуляторных батарей.
- Листовой эбонит. Такие материалы могут производиться на основе как натурального, так и синтетического каучука. Материал чаще всего используется для изготовления аккумуляторных корпусов, работающих в непосредственном контакте с агрессивными химическими соединениями.
- Стержневой эбонит. Эта модификация является самой распространенной. Цилиндрические стержни легко поддаются механической обработке и являются оптимальной заготовкой для производства различных деталей. Основным недостатком такой конфигурации является хрупкость.
По назначению эбонитовые изделия подразделяются на 3 группы:
- А – предназначается для электроизоляции высоковольтных линий электропередач;
- Б – используется для общей электроизоляции;
- В – применяется для изготовления украшений и декоративных предметов.
Все три модификации могут выпускаться в форме платин, листов, стержней и трубок.
Свойства эбонита и характеристики
Хрупкость является главным недостатком изделий из эбонита. Даже незначительное механическое воздействие может привести к разрушению материала. Именно поэтому необходимо соблюдать особую осторожность в процессе обработки.
Чаще всего, эбонитовые заготовки подвергаются механической обработке. Однако при нагреве до 60-800С пластичность материала значительно увеличивается. Это дает возможность обрабатывать заготовку другими способами. В этом случае можно получить самую разную конфигурацию готовых деталей.
Гигроскопичность материала позволяет использовать его в водной среде в течение длительного времени. К недостаткам эбонита можно отнести недостаточную устойчивость к солнечному свету. Под воздействием ультрафиолета материал интенсивно окисляется, что приводит к постепенному разрушению деталей. Еще одним недостатком является то, что при непосредственном контакте с нефтепродуктами и сероуглеродом эбонит набухает и постепенно разрушается.
К достоинствам материала можно причислить высокую стойкость к воздействию кислот и высокие диэлектрические характеристики. Это позволяет использовать эбонит при изготовлении аккумуляторных батарей. Кроме того, материал применяется как диэлектрик между пластинами конденсаторов.
Основные физические, химические и механические особенности для существующих категорий эбонита, можно найти в таблице.
|
Наименование параметра |
Количественная характеристика |
||
|
|
А |
Б |
В |
|
1. Удельная масса, кг/м3 (г/см3), не больше |
1,3·103(1,24) |
1,3·103(1,24) |
1,4·103(1,4) |
|
2. Коэффициент водопоглощения, %, не больше |
0,31 |
0,31 |
1,10 |
|
3. Максимальная хрупкость, М·Дж/м3 (кгс·см/см3), не меньше |
0,17 (1,7) |
0,15 (1,5) |
0,07 (0,6) |
|
4. Механическая прочность, МПа (кгс/см2), не меньше |
|
|
|
|
пластины |
70,0 (700) |
60,0 (600) |
41,0 (400) |
|
стержни |
61,0 (600) |
60,0 (600) |
40,0 (400) |
|
5. Показатели прочности на разрыв, МПа (кгс/см2), не меньше |
17,1 (170) |
15,1 (130) |
7,0 (70) |
|
6. Прочность при статическом давлении, МПа (кгс/см2), не меньше |
60,0 (600) |
50,0 (500) |
40,0 (400) |
|
7. Значение твердости материала, МПа, (кгс/см2), не меньше |
75,0 (750) |
75,0 (750) |
60,0 (600) |
|
8. Коэффициент теплостойкости Мартенса, °С, не меньше |
50,0 |
50,0 |
40,0 |
|
9. Значение удельного электрического сопротивления, Ом, не меньше |
10,0 |
10,0 |
– |
|
10. Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом·м, не меньше |
10,0 |
10,0 |
– |
|
11. Тангенсы углов при диэлектрических потерях при 50 Гц, не больше |
0,02 |
0,02 |
– |
|
12. Электрическая прочность, коэффициент, кВ/мм, не меньше |
16,0 |
16,0 |
– |
|
13. Тангенс угла диэлектрических потерь при 106 Гц, не больше |
0,02 |
– |
– |
|
14. Диэлектрическая проницаемость при 106 Гц, не больше |
3,60 |
– |
– |
Плюсы и минусы
Эбонит обладает рядом достоинств, которые обеспечили его широкое использование в промышленности, дизайне и бытовой сфере. К ним относятся:
- гигроскопичность. Благодаря этой особенности, материал не разрушается под действием атмосферных осадков и может использоваться во влажной среде. Кроме того, даже под воздействием влаги, не происходит ухудшение диэлектрических свойств эбонита;
- простота обработки. Благодаря этому, из эбонитовых заготовок могут изготавливаться детали самой разной конфигурации. Это могут быть как промышленные детали, так и бытовые изделия, например, рукоятки ножей и столовых приборов, украшения, мундштуки курительных трубок и прочее;
- химическая инертность. Эбонит не взаимодействует с кислотами, щелочами и другими агрессивными химическими соединениями. Благодаря тому, что материал не изменяет вкусовых качеств продуктов, материал широко используется в пищевой промышленности. Даже при непосредственном контакте со слизистой оболочкой эбонит нее вызывает аллергических реакций и не представляет угрозы для здоровья человека;
- устойчивость к горению. Эбонитовые заготовки не горят. При повышении температуры только изменяется пластичность материала. При температуре +700С материал становится пластичным, а при повышении температуры до 3000С превращается в вязкую массу.
Что касается недостатков, то главным из них является хрупкость, которая возрастает с понижением температуры. Кроме того, стоит отметить узкий диапазон рабочих температур. Эбонит полностью сохраняет свои эксплуатационные характеристики в температурном диапазоне от – 50 до +500С.
Область применения
Чаще всего, эбонит применяется в качестве диэлектрического материала. Он активно используется в аккумуляторных батареях для разделения положительного и отрицательного полюсов и в качестве изолятора. Благодаря устойчивости к воздействию электролитов, энергоэффективных кислот и других агрессивных химических соединений сырье может использоваться при производстве конденсаторов, и другого электротехнического оборудования. Однако электротехника далеко не единственная область применения эбонита.
Несмотря на то, что эбонит интенсивно разрушается под воздействием нефтепродуктов, он широко применяется в промышленности, поскольку эти вещества редко используются на стадии производства.
Устойчивость к влаге, высокая твердость и прочность дают возможность использовать материал для создания конструкций, работающих в непосредственном контакте с окружающей средой. Однако следует учесть, что понижение температуры и воздействие ультрафиолетового излучения могут привести к преждевременному выходу из строя эбонитовых элементов конструкций. Благодаря простоте обработки эбонит широко используется при изготовлении элементов интерьера, украшений и декоративных предметов.
Отзывы
В интернете опубликовано много отзывов от людей, которые работали с этим эбонитом. Вот некоторые из них.
Артем, г Москва
Эбонит использовал для изготовления шахматных фигур. Все цилиндрические фигурки выточил на токарном станке из эбонитового цилиндра. Проблемы возникли только при изготовлении коней, но это связано исключительно с технологией. В остальном – прекрасный материал для поделок.
Лидия Павловна, г. Смоленск
Я работаю учителем физики в обычной средней школе. Даже не знаю, как бы я объяснила своим ученикам, что такое статическое электричество, если бы не обычная эбонитовая палочка. Конечно, этому опыту уже больше 100 лет, но он по-прежнему актуален.
Анатолий, г. Кишинев
На заводе удалось сделать кухонные ножи из отличной пружинной стали. Встал вопрос о рукоятках. Друзья посоветовали использовать эбонит – и воды не боится и человеку вреда не приносит. Так и поступил. Материал легко обрабатывался, да и внешне смотрелся весьма достойно. Результатом остался доволен. Вот уже года 4 пользуемся и все в порядке.
В настоящее время на рынке можно найти пластмассы и композитные материалы, превосходящие эбонит по эксплуатационным свойствам. Несмотря на это, материал до сих пор пользуется заслуженной популярностью благодаря внешнему виду, экологической безопасности и стилю.
