Materiały elektroizolacyjne i identyfikacja tworzyw sztucznych

Tworzywa sztuczne oparte o wielkocząsteczkowe związki organiczne się obecnie podstawowymi materiałami elektroizolacyjnymi i wypierają materiały elektroizolacyjne wytwarzane z tworzyw naturalnych.

Powyższy stan rzeczy wynika zarówno z możliwości uzyskiwania szczególnie korzystnych własności elektrycznych, mechanicznych czy termicznych, jednorodności cech, możliwości korzystnego kojarzenia własności tych tworzyw jak i z warunków przemysłowego ich wytwarzania na wielką skalę z podstawowych surowców jak ropa naftowa, gaz ziemny, koks, sól kuchenna itp. Bardzo ważną cechą tworzyw sztucznych jest ich podatność technologiczna. Opracowano wiele technologii przetwórstwa tworzyw sztucznych, które pozwoliły znacznie skrócić czas nadawania kształtu szczególnie skomplikowanym wyrobom, obniżając istotnie koszty produkcji.

Duża różnorodność tworzyw i ich kombinacji, rozmaitość nazw fabrycznych w różnych krajach powoduje konieczność zastosowania możliwie prostych metod pozwalających na przybliżone określenie typu nieznanego tworzywa przez oględziny, zbadanie zachowania się pod wpływem temperatur i w płomieniu, określenie zapachu produktów palenia lub rozkładu termicznego lub reakcji wodnych ich roztworów w celu zaklasyfikowania do określonej grupy związków wielkocząsteczkowych. Rozpoznanie technologii kształtowania wyrobu z tworzywa sztucznego również pomaga w jego identyfikacji.

Przy identyfikacji tworzywa należy brać również pod uwagę jego aplikację. Podobnie jak w życiu codziennym przyzwyczailiśmy się do tego, że np. stoły wykonane są z drewna, opony samochodowe z gumy, książki drukowane są na papierze, tak i w elektrotechnice izolacja przewodów niskonapięciowych to najczęściej polichlorek winylu. Drobna „galanteria” elektrotechniczna (przyciski, lampki sygnalizacyjne) to zwykle polistyren. Natomiast płyty obwodów drukowanych są obecnie powszechnie wykonywane z laminatu szkło-epoksydowego.

Oczywiście dokładne określenie rodzaju tworzywa wymaga badań fizykochemicznych możliwych do przeprowadzenia jedynie w wyspecjalizowanym laboratorium. Inżynier elektryk spotyka się jednak często z potrzebą szybkiej identyfikacji tworzywa elektroizolacyjnego, aby np. przewidzieć jego zachowanie się w nadzwyczajnych warunkach pracy lub dokonać właściwej zamiany uszkodzonego elementu.

Związki organiczne wielkocząsteczkowe naturalne (kauczuki, kazeina, żywice drzew szpilkowych) są już tylko wyjątkowo stosowane jako materiały elektroizolacyjne. Wyjątkiem jest celuloza (papiery elektrotechniczne) oraz woski naturalne i kopalne (syciwa elektroizolacyjne).

W znacznie większej skali stosuje się tworzywa wielkocząsteczkowe uzyskiwane drogą modyfikacji (chemicznej przemiany) związków organicznych naturalnych oraz tworzywa wielkocząsteczkowe syntetyczne uzyskiwane z prostych związków organicznych drogą polimeryzacji (łączenia chemiczne jednakowych elementów składowych - merów - w związek wielkocząsteczkowy), poliaddycji (łączenia różnych małocząsteczkowych związków w związek wielkocząsteczkowy bez wydzielania ubocznych produktów) oraz polikondensacji (łączenia różnych małocząsteczkowych związków w związek wielkocząsteczkowy z wydzielaniem prostych ubocznych produktów, jak woda, alkohole, amoniak itp.).