Слюда. Свойства, природного и применение.

Слюда – слоистый минерал природного происхождения. За счет слоев кристаллы расщепляются на мелкие и тонкие пластинки толщиной до 6 мкм. Благодаря гибкости, упругости, высокой стойкости к разрушению при приложении растягивающего усилия и отличным диэлектрическим свойствам слюду используют для изготовления изоляционных материалов.

При соединении щипаных пластинок клейкими составами на различных основах получают миканиты или микаленты – слюдяную изоляцию, которая применяется для обмоток электромашин.

Разновидности слюдяных кристаллов

Из разных типов минералов слюды как изоляционный материал применяют только флогопит и мусковит. Они обладают повышенными диэлектрическими способностями, легко расщепляются на отдельные пластинки.

Водопоглощение в кристаллических минералах идет по местам спайности слоев, составляет от 1,3 до 5,5%. Месторождения слюды находятся в гранитных пегматитах, гнейсах, других породах. Кристаллы после добычи очищают, делят на пластинчатые подборы. Расщепляя пластины флогопита или мусковита послойно получают щипаную слюду.

Тонкие пластинки по размеру соответствует контуру подбора. Таким способом получают листочки одинаковой толщины от 10 до 45 мкм. Площадь пластинок маленькая, поэтому их склеивают. Так изготавливают миканиты и микаленты. Эти материалы используют для ответственной пазовой изоляции электрических машин.

Особенности мусковита

Это кристаллический слюдяной минерал цвета серебра на основе калия. Встречаются кристаллы с бледно-зелеными, красными, коричневатыми оттенками и перламутровым блеском. Пластинки материала прозрачны и тонки (толщина листочка до 0,06 мм). Мусковит – инертен к химическим веществам, устойчив к агрессивным щелочам и кислотам. Минерал поддается воздействию концентрированных серной и соляной кислот только при нагреве.

Мусковит термоустойчив до 5000С, т. е. свойства материала при нагревании до этой температуры не меняются. При превышении максимально допустимого температурного порога пластинки вспучиваются, утолщаются за счет выхода химически связанной воды. Диэлектрические и другие показатели резко падают. Температура плавления этого слюдяного материала 1260-13000С.

Отличительные черты флогопита

слоистый силикат, слюдяной магнезиальный минерал от светло-желтого до темно-бурого цвета. Пластинки слюды толщиной от 0, 006 до 0,01 мм прозрачны или полупрозрачны. В сравнении с мусковитом флогопит менее устойчив к разрушающим растягивающим нагрузкам, не так эластичен. За счет пониженной сопротивляемости истиранию флогопитовая слюда используется для изготовления коллекторных миканитов.

Из клееных листов штампуют изоляционные прокладки, которые применяют в коллекторах электромашин. При работе прокладки и пластины меди в равной мере стираются под воздействием щеток. Благодаря этому коллекторы успешно функционируют. Флогопит менее стоек к воздействию химических веществ, вступает в реакцию с кислотами, щелочной среды не боится.

Этот вид слюды термостоек до 8000С, не меняет свойств при нагреве до такой температуры. После превышения максимального температурного барьера пластинки вспучиваются, электрические и физико-механические показатели резко снижаются. У гидратизированного флогопита с высоким содержанием химически связанной воды качества ухудшаются при нагреве до 200-2500С. Флогопит плавится в температурном интервале от 1270 до 13300С.

Характеристики фторфлогопита

Это синтетический слюдяной материал. Листочки, полученные при расщеплении, прозрачны. Термостойкость синтетического материала – до 10000С, что выше, чем у природной слюды, а водопоглощение от 0,5 до 2% – ниже.

Электрические показатели фторфлогопита лучше:

Прочность к пробою

Удельное объемное сопротивление

Тангенс угла диэлектрических потерь

Выше в число раз

Ниже в количество раз

1,5

15-20

2

Эту синтетическую слюду применяют в качестве термостойкого изоляционного материала специальных электромашин.

Виды миканитов

Листы склеивают из пластинок щипаной слюды. В качестве клеящего состава применяют смолы и лаки на различной основе. Расщепленные слюдяные листочки раскладывают на рабочей поверхности в один слой, наносят клей методом разбрызгивания. Затем сверху укладывают новые пластинки, сбрызгивая их клеевым составом до тех пор, пока не получают лист нужной толщины. Далее листовой материал прессуют горячим способом.

Марка миканита состоит из 3-4 букв с возможным добавлением цифр.

Расшифровка:

Буквы

Первая

Вторая

Третья

Четвертая

Тип

Разновидность слюды

Связующее вещество

Пониженное содержание пропитки

К – коллекторный, П – прокладочный, Ф – формовочный, Г – гибкий

М – мусковит, Ф – флогопит, С – смесь М + Ф

Г – глифталевое, Ш – шеллачное, К – кремнийорганическое, П – полиэфирное, С – масляно-глифталевое; Ч – масляно-битумное

А

Пример: КФШ – коллекторный миканит из слюды флогопит на шеллачном связующем веществе. Если в конце стоит буква А, это означает пониженное содержание клеевого состава, массовая доля которого находится в интервале от 5 до 12%.

Коллекторный миканит

Это листовой материал с основой из щипаных пластинок обычного и нагревостойкого флогопита на шеллачном, глифталевом или полиэфирном связующем веществе. Листы получают методом прессования при нагреве до 1550С. Прессованный под давлением до 20 Мпа материал шлифуют и снова наносят связующую пропитку. Затем листы опять прессуют для достижения более плотной структуры.

Чтобы пластинки слюды не скользили, в коллекторные миканиты добавляют небольшое количество клеевого состава. Массовая доля этого компонента не превышает 6%. Продукция изготавливается толщиной от 0,4 до 1,5 мм.

Виды изоляционной продукции и максимально допустимая температура работы:

Тип по ГОСТ 25045

Состав коллекторного миканита

Тmax, 0С

Слюда

Связующее

11

Ф (флогопит)

Обычный

Ш (шеллачное) или Г (глифталевое)

130

12

П (полиэфирное)

155

13

Нагревостойкий

Фосфорнокислый двузамещенный аммоний

>180

14

Г (глифталевое)

130

Материал применяется для изоляции ламелей коллекторов электромашин, в т. ч. специального назначения.

Прокладочный миканит

Продукция изготавливается из слюды мусковит, обычного/ нагревостойкого флогопита или смеси двух видов на глифталевом/ кремнийорганическом связующем.

Виды и предельно допустимая температура работы:

Тип

Состав прокладочного миканита

Тmax, 0С

Слюда

Связующее

21

М (мусковит) или С (смесь) = М + Ф (обычный флогопит)

Глифталевое

130

22

Ф (нагревостойкий флогопит)

Кремнийорганическое

180

Массовая доля связующего вещества находится в интервале от 6 до 20%, слюды – от 80 до 94%.

Материал применяется для изготовления шайб и прокладок в электромашины и агрегаты. Прокладочный миканит из нагревостойкого флогопита на кремнийорганическом связующем еще используют для витковой изоляции роторов и турбогенераторов.

Формовочный миканит

Листы толщиной 0,15-2 мм выпускают из слюды мусковит, обычного/ нагревостойкого флогопита на полиэфирном, кремнийорганическом, глифталевом связующим с нормальным или пониженным содержанием клеевого состава. Листовой материал прессуют с давлением до 1 МПа один раз при нагреве до 1550С, поэтому у него в сравнении с коллекторным и прокладочным типом менее плотная структура.

Из заготовок методом горячего прессования изготавливают изделия заданной формы. Сформованные в нагретом состоянии детали после остывания сохраняют геометрические параметры.

Разновидности и максимально допустимая рабочая температура:

Тип

Состав формовочного миканита

Тmax, 0С

 

Слюда

Связующее

 

31

Ф (флогопит)

Обычный

Глифталевое

130

 

Нагревостойкий

 

32

Полиэфирное

155

 

33

М (мусковит)

 

34

Ф (флогопит)

Нагревостойкий

Кремнийорганическое

180

 

33

М (мусковит)

 

36

Глифталевое

130

 

Массовая доля слюды составляет от 84 до 93%, связующего вещества – от 7 до 16%. Область применения продукции: изготовление манжет коллекторов электромашин, в т. ч. специального назначения.

Гибкий миканит

Это листовая продукция толщиной 0,15-0,5 мм на основе пластинок щипаной слюды, склеенных связующим веществом. Листы изготавливают, используя прессование, и без него. Чтобы увеличить прочность материала, применяют оклейку сторон микалентной бумагой. В этом случае в конце марки появляются буквы Б (с одной подложкой) или ББ (двухсторонняя оклейка). Если используется стеклоткань, то она обозначается в зависимости от количества оклеенных сторон – Т или ТТ.

Виды продукции и максимально допустимая температура:

Тип

Состав гибкого миканита

Подложка

Tmax, 0С

Слюда

Связующее

41

Ф (флогопит)

Обычный

Лак С (светлый) или Ч (черный)

130

42

Нагревостойкий

К – органический состав на кремниевой основе

180

43

Обычный

С или Ч

ББ – обе стороны оклеены бумагой

130

44

М (мусковит)

45

Ф (флогопит)

Обычный

Т или ТТ – стеклоткань с одной или двух сторон

46

Полиэфирно-эпоксидный состав

ТТ

155

47

М (мусковит)

С или Ч

130

48

Ф (флогопит)

Нагревостойкий

К

Т или ТТ – стеклотканевая оклейка с 1 или 2 сторон

180

Продукция при комнатной температуре не должна терять способности к изгибу без деформации в течение 2 месяцев после выпуска. Массовая доля слюды составляет от 50 до 75%, связующего вещества – 10-36%, летучих компонентов – 2-10%.

Область применения: в качестве изоляционного материала обмоток, пазовой изоляции электрических машин, в т. ч. специального назначения.

Гибкий стекломиканит обладает высокой гибкостью и повышенной механической прочностью за счет одно или двусторонней оклейки стеклотканью. Продукцию выпускают толщиной от 0,20 до 0,60 мм.

Характерные черты микаленты

Продукция на основе щипаной слюды, связующего вещества и с подложками из бумаги, стеклоткани или стеклосетки выпускается в рулонах и роликах. Микалента сохраняет гибкость при комнатной температуре. Поставка и хранение этого электроизоляционного материала ведется в герметично закрытой таре.

Тип

Состав микаленты

Подложка

Tmax, 0С

 

Слюда

Связующее

 

51

Ф (флогопит)

Обычный

Масляно-глифталевое

ББ, ТТ, БТ, ТС

130

 

Нагревостойкий

 

52

Масляно-битумное

Б, ББ, БТ

 

Обычный

 

53

Нагревостойкий

Кремнийорганическое

Т, ТТ, ТС

180

 

54

Мусковит

Масляно-глифталевое

ББ

130

 

55

Масляно-битумное

ТБ

 

56

Кремнийорганическое

ТТ, ТС

180

 

57

Каучук

СС

130

 

Расшифровка сокращений подложки:

  • Б – бумага;
  • Т – стеклоткань;
  • С – стеклосетка.

Одна буква означает односторонюю оклейку, две рядом стоящие –подложка с 2-х сторон.

Область применения:

  • Витковая изоляция катушек;
  • в качестве изоляционного материала для лобовых частей и внутренних соединений;
  • Корпусная изоляция обмоток.

Массовая доля слюды составляет не менее 30-60%, связующего вещества – от 2 до 33%, летучих компонентов не более 1-6%.

Особенности микафолия

Продукция толщиной от 0,15 до 0,30 мм изготавливается из наклеенных на телефонную бумагу, стеклоткань или стеклосетку слоев щипанной слюды, пропитанных связующим веществом. Материал выпускается в рулонах или листах.

Виды продукта и максимально допустимая рабочая температура:

Тип

Состав микафолия

Подложка

Tmax, 0С

Слюда

Связующее

61

Ф (флогопит)

Обычный

Шеллачное или глифталевое

Стеклоткань, стеклосетка или бумага

130

62

Полиэфирное

Стеклоткань или стеклосетка

155

63

М (мусковит)

Шеллачное или глифталевое

Стеклоткань, стеклосетка или бумага

130

64

Ф (флогопит)

Нагревостойкий

Кремнийорганическое

Стеклоткань или стеклосетка

180

65

М (мусковит)

Размеры листов, мм:

  • На бумажной основе – ≥ 490х1000;
  • Подложки из стеклоткани или стеклосетки – ≥ 680х900.

Ширина рулонов, мм:

  • Подложка из бумаги – 500;
  • В основе стеклоткань или стеклосетка – 700.

Массовая доля слюды в этом виде продукции составляет ≥45-50%, летучих компонентов – ≤6%, связующего вещества – 17-36%.

Область применения: изоляция обмоток, якорных катушек и роторных стержней. За счет способности микафолия к формованию из материала изготавливают фасонные изделия, в т. ч. сложной формы.

Слюдинитовая и слюдопластовая продукция

При производстве электроизоляционных материалов из кристаллов слюды образуется много отходов – до 90%. Большую часть составляют мелкие слюдяные частицы –скрап. Из этого вида отходов изготавливают слюдяную бумагу. В зависимости от виды слюды продукция делится на слюдиниты и слюдопласты.

По ГОСТ 26103 слюдяные бумаги различаются:

Условное обозначение

Цифры

Первая – назначение

Вторая– вид бумаги

Третья – связующее вещество

1

Коллекторный

Слюдинит

Шеллачное

2

Прокладочный

Слюдопласт

Глифталевое и масляно-битумное

3

Формовочный

Полиэфирное и полиэфирно-эпоксидное

4

Гибкий

Эпоксидное

5

Ленточный

Кремнийорганическое

6

Конструкционный

Фосфатное

7

Каучуковое

8

Полиуретановое

9

Полиакрилатное

К обозначению материала может добавляться через дефис четвертая цифра, обозначающая модификацию связующего вещества.

При изготовления слюдяной бумаги для повышения физико-механических качеств и электрических свойств в пульпу добавляют различные клеящие составы. По назначению слюдиниты и слюдопласты подразделяются на такие же типы, как и миканиты.

Слюдяная бумага отличается более однородной структурой и равномерной толщиной. В сравнении с миканитами у этих материалов несколько снижена механическая прочность и влагостойкость.

Слюдопласты в отличие от слюдинитов изготавливают без термической и химической обработки. Слюдопластовая бумага более прочная.

Виды продукции и максимально допустимая рабочая температура:

Тип

Назначение

Состав слюдяных бумаг

Tmax, 0С

Основа

Связующее

111

Коллекторный

Слюдинит

1 (шеллачное)

130

114

4 (эпоксидное)

155

121

Слюдопласт

1

130

123

3 (полиэфирное и полиэфирно-эпоксидное)

155

124

4

125

5 (кремнийорганическое)

180

126

6 (фосфатное)

Более 180

214

Прокладочный

Слюдинит

4

155

221

Слюдопласт

1

130

226-1

6 с модификацией

Более 180

315-2

Формовочный

Слюдинит

5 с модификацией

Свыше 300

321

Слюдопласт

1

130

322

2 (глифталевое и масляно-битумное)

323

3

155

324

4

180

325

5

326

6

Свыше 300

412

Гибкий

Слюдинит

2

130

413

3

415-1

5 с модификациями

155

415-2

180

415-3

300

415-4

Свыше 300

422

Слюдопласт

2

130

423

3

155

425

5

180

426

6

Свыше 300

513

Ленточный

Слюдинит

3

130-180

514

4

155

515

5

155-180

517

7 (каучуковое)

Зависит от состава пропитки

518

8 (полиуретановое)

130-155

519

9 (полиакрилатное

155

522

Слюдопласт

2

180

523

3

130-155

525

5

180

527

7

Зависит от состава пропитки

615

Конструкционный

Слюдинит

5

800

625

Слюдопласт

626

6

Бумага имеет пористую структуру, поэтому ее пропитывают связующими составами. При изготовлении продукции для увеличения прочности используют подложки из стеклоткани.

Область применения:

  • Коллекторный материал служит для межламельной изоляции коллекторов;
  • Прокладочный – для изготовления шайб и прокладок;
  • Формовочный – для фасонных деталей сложной формы, коллекторных манжет;
  • Гибкий – в качестве изоляции электродвигателей, пазовой и ме?