Fizyka  

i inżynieria materiałów  

 

dielektryki -

 

materiały izolacyjne

 

dr hab. inż. Ryszard Pawlak, prof. PŁ 



 

Szerokość pasma wzbronionego  



E > 5 eV 



 

W dielektryku idealnym brak swobodnych ładunków 



 

W dielektryku rzeczywistym b. mała koncentracja 

    

ładunków swobodnych, 

(defekty Frenkla i Schottky’ego  

    

oraz zjonizowane atomy zanieczyszczeń) 



 

Właściwości elektryczne dielektryków zdeterminowane 

    

przez ładunki związane 

(jony dodatnie i ujemne w 

    

kryształach jonowych, dipole elektryczne – molekuły o 

    niesymetrycznej budowie) 



 

Występuje „słabe” przewodnictwo dielektryków 

    rzeczywistych 

Materiały izolacyjne (

dielektryki

)

 

Dielektryki - 

parametry 

 

    

 

 

q

q

q

o







U 

U

q

q

U

q

C

o

























1

o

o

o

C

C

C

C

C

o

C

C







U 

U

q

C

o



0











0

q



0

q



U 
























q



q



U 












































o

q





q







Podatność elektryczna 

Przenikalność elektryczna 

Dielektryki - 

podział

 

 

    

 

 

Z punktu widzenia stanów elektrycznych, 
dielektryki można podzielić na trzy grupy: 

Dielektryki niepolarne

 - 

dielektryki, w których nie 

występują stałe dipole elektryczne, co wynika z 
symetrycznej budowy cząsteczek dielektryka  

Dielektryki polarne

 - dielektryki o asymetrycznej 

budowie cząsteczek -  występują w nich trwałe 
dipole. 

Ferrodielektryki 

(segnetodielektryki) - dielektryki, w 

których w pewnym przedziale temperatury 
następuje polaryzacja spontaniczna. 

Dielektryki 

– 

mechanizmy polaryzacji

   

    

 

 

Trzy rodzaje polaryzacji wg modelu Debye`a: 

 

1. Polaryzacja elektronowa (atomowa) 

–dotyczy 

wszystkich rodzajów dielektryków. 

 

2. Polaryzacja jonowa dotyczy kryształów, w których 

występują wiązania jonowe. 

 

3. Polaryzacja dipolowa (orientacyjna) 

–występuje 

kryształach o asymetrycznej budowie molekuł.   

Dielektryki 

– 

polaryzacja  elektronowa      

 

2

2

2

2

2

2

4

4

d

r

d

R

q

R

q

F

o

o

C















sin

'

E

q

F

E





e

e

e

o

e

e

o

e

e

o

e

n

E

P

r

E

E

r

qd

p































;

4

4

3

3

 :

i

polaryzacj

wektor 

a

elektronow

 

lność

polaryzowa

 -

 

 
 

    

+q 

-q 



 

d 

r 

F

C

 

R 

F

E 

= q E 

F

’

C 

= F

C 

sin



 

E 

Pole elektryczne jądra rzędu 10

11

 

V/m;   pola zewnętrzne rzędu 10

5

 V/m; 

d<<r 

s

E

15

10







Dielektryki 

– 

polaryzacja jonowa 











x

F

E

q

F

E









E 

x 

1

x



2

x



x

x





s

j

13

10







- 

   

     















2

q

E

x

q

p

j

j

j

polaryzowalność jonowa 

Dielektryki 

– 

polaryzacja dipolowa (orientacyjna)   

(dla realnych pól 

~ 10

6

 V/m

 

i typowych wartości momentu 

rzędu 

10

-30

 Cm

    

U

max

=

 

5

×10

-24

 J

, czyli wielokrotnie mniej, niż 

energia drgań cieplnych w temp. 300K  kT



 

10

-21

J) 

Stopień uporządkowania dipoli w temp. 300K 

nieznaczny

!! 

p 

d 

Dipol o momencie 

p=qd

 

znajduje się pod kątem 



 

względem pola zewnętrznego 

Energia potencjalna dipola :

 

U = -p

o

 

E cos



 

W zależności od 



 

 energia  

potencjalna zmienia się od

   

U

min

= -p

o

 E

  

do  

 

U

max

= p

o

 E

 

; 

 



 

+q 

-q 

E 

p 

p

 

cos



 

Dielektryki rzeczywiste - 

przewodnictwo 

 

(1)

  

 

 

U

1 

U

2 

U 

x 

1 

2 

a 

b 

 



U 

U-



U 

U 

E 

a 

b 



Zewnętrzne pole elektryczne 

zmienia obraz studni potencjałów 
międzywęzłowych

  



Zwiększa się prawdopodobieństwo 

przeskoków jonów do nowych 
położeń międzywęzłowych oraz 
rekombinacji z wakansami 



„Ułatwienie” ruchu jonów dotyczy 

tylko kierunku zewnętrznego pola 
elektrycznego (zwrot zależy od 
ładunku jonu) 



Powstaje dryf ładunków w kierunku 

pola, czyli 

prąd jonowy

  

1 

– przedział temperatur niskich 

2 

– przedział temperatur wysokich 

kT

W

o

e









Dielektryki rzeczywiste 

– 

przewodnictwo        

(2)

 

 

,,

,

,,

,

)

(

''

























o

o

o

C

C

j

j

C

j

U

I

Y

Dielektryk niepolarny- 

schemat równoległy

    

 

 

I

r

I

U

r

R

r

C

r

o

o

r

R

C

j

C

C

j

















1

,

,

,

Rzeczywisty dielektryk niepolarny 

jest opisany poprawnie za  

pomocą schematu równoległego, zawierającego R

r

 oraz C

r

 

zespolonej

 

ości

przenikaln

 

urojona

 

składowa

- 

 

,,

,,

,

,,

,























s

o

o

R

C

C

C

j

1

,



,

,





,,

,

,





s

CR

I

I





















1

,

,

,

o

R

R

I

I

I

tg

I



o

I

U

s

I



tg



 



 

Dielektryk niepolarny - 

straty mocy 

Dielektryki polarne 

– 

schemat zastępczy

        

 

 

1

C

1

R

2

C

2

R

1

1

1

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

1































R

C

R

C

C

C

j

R

C

C

C

C

C

j

o

o

o

,,

,

Składowe przenikalności są funkcjami częstotliwości !!! 

1

2
2

2

























o

'

1

2
2

2

2





















)

(

'

'

o

Dielektryki polarne 

– 

straty mocy

    

 

 

krytyczna

pulsacja

k









2

1

''

,'







'



''



o

o

o

o

C

C

C

C

C

C

1

2

1

2

0

1

































.

,

.

    

 

'

''



















ob

o

oc

s

I

I

I

I

I

tg

I



o

I

U

s

I



orb

I

orc

I

I

Materiały izolacyjne - 

parametry 

   

 

 



  



r

      

– względna przenikalność elektryczna 



  

r

v

 

    -  

rezystywność skrośna 



  

r

s

 

    -  

rezystywność powierzchniowa 



  

tg



   

– kąt stratności 



  

K

kr

   -  

wytrzymałość elektryczna 



  

   

   -  

trwałość  (klasa izolacji) 

Materiały izolacyjne - 

przenikalność 

   

 

 



  



r

    

– zależy od stanu skupienia dielektryka 



  



r

 

  



1 dla dielektryków gazowych 

           

(powietrze - 1.0006;   HCl 

– 1.003) 



  



r

 

  

2



6 dla dielektryków ciekłych

 

            (olej mineralny 

– 2.4; olej syntetyczny 

C

12

H

5

Cl

5

 

– 5 



 

r

     

2



6 dla dielektryków stałych 

              

(siarka 

– 3.8; wosk synt. – 5; żywice synt. 3.5 



6) 



  



r

 

  

– zależy od temperatury (dla ciekłych) 



  



r

  

 -  

zależy od częstotliwości  

Materiały izolacyjne - 

rezystywność skrośna

 

 

 



  

r

v

      

– 

obrazuje uporządkowany przepływ ładunków 

swobodnych przez objętość dielektryka, pochodzących z 
rozszczepienia nielicznych cząstek dielektryka na jony

 

(pod 

wpływem promieniowania jonizującego albo silniejszego nagrzania)

 

oraz od wad struktury i zanieczyszczeń 



  

r

v

 

  

-  

największa

 

dla dielektryków niepolarnych 

        (powietrze 

– 10

18

 

W

m;  olej min. 

– 10

12

 

W

m; parafina 10

14

 

W

m) 



  

r

v

 

  

-  

najmniejsza

 

dla polarnych podatnych na jonizację 

         

(aceton 

– 10

4

 

W

m; woda destylowana 10

3

 

W

m) 



  

r

v

   

– 

średnia

 

dla polarnych nie podatnych na jonizację 

        

(olej synt. 

– 10

11

 

W

m; bakelit 

– 10

12

 

W

m;) 

Materiały izolacyjne - 

rezystywność skrośna

 

 

 



  

r

v

    

– 

zmniejsza się ze wzrostem temperatury 

                  

wskutek wzmożonej jonizacji  

                

(szkła sodowe 20

o

 C 



 200

o

 C, 

r

v

   10

10

 

W

m 



 10

5 

W

m) 

 



  r

v

 

  

-  

dielektryków ciekłych i stałych porowatych zależy 

                

od zanieczyszczeń i zawilgocenia

 

Materiały izolacyjne – 

rezystywność powierzchniowa 



r

s

-  

jest cechą dielektryków stałych (10

7



10

20

 

W

m/m) 



r

s

  

– 

zależy od struktury warstwy wierzchniej i 

          

składu materiału oraz oddziaływania ze 

          

środowiskiem 

(wilgoć i zanieczyszczenia) 

       

 

tworzywa niejednorodne 

 

hydrofobizacja (oleje, lakiery i pasty silikonowe) 



r

s

 

- 

koniecznie duża

 

w układach WN, ale także 

          mikroelektronicznych 



r

s  

-  

jak najmniejsza

, gdy konieczne zapobieganie 

     

elektryzacji: pomieszczenia zagrożone wybuchem 

     

(kopalnie, lakiernie); maszyny włókiennicze; odzież; 

Materiały izolacyjne – 

kąt stratności

   

  



  

tg



   

– zależy od rodzaju dielektryka 

tg



 



 



  

tg



   

– zależy w sposób złożony od temperatury 

Materiały izolacyjne – 

wytrzymałość elektryczna      



K

kr

   -  

wytrzymałość elektryczna – 

krytyczne 

              

natężenie pola

, przy którym występuje 

              przebicie dielektryka  
 

(nieliczne ładunki swobodne uzyskują w polu tak dużą 
prędkość i tak dużą energię, że powodują lawinową 
jonizację następnych cząstek – gwałtowny przepływ 
prądu w postaci iskry lub łuku – trwałe zniszczenie 
struktury dielektryka)  



K

kr

 -  

wytrzymałość elektryczna zależy od 

            

rodzaju napięcia 

 



K

kr

 -  

zależy od kształtu elektrod (kształtu pola) 

 



K

kr

  -  

zmniejsza się wskutek zawilgocenia 

 



K

kr

  -  

zmniejsza się (na ogół) ze wzrostem temp. 

 



K

kr

  -  

ma większą wartość dla cieńszych warstw 

 



K

kr

  -  

ma

 

szczególne znaczenie

 

w układach

 

WN

  

 



K

kr

  -  

osiąga wartość  

1  

do  

50

 

kV/mm 

Materiały izolacyjne – 

wytrzymałość elektryczna

    

  

Materiały izolacyjne - 

trwałość  

 

 

 



  

we wszystkich dielektrykach zachodzą z biegiem 

czasu powolne, nieodwracalne zmiany chemiczne

  

(reakcje utleniania lub rozkładu), 

powodujące 

pogorszenie właściwości izolacyjnych –

 

starzenie 

izolacji  

 



starzenie intensywniejsze ze wzrostem temperatury 

 



 



 -  

trwałość – czas, po którym w danej temp. 

zmniejsza się o 50% wartość pewnej właściwości 

(np.: 

wytrzymałości mechanicznej, którą łatwo mierzyć, a której 
zmiany zachodzą podobnie do zmian właściwości 
dielektrycznych) 

Materiały izolacyjne - 

trwałość  

 

 

 



 

dla określonej trwałości 

(np.: 



=20 lat

, czyli 

przeciętny okres pracy urządzenia)

 

określa się stałą 

temperaturę pracy



, odpowiadającą tej trwałości 

 





 - 

określa tzw.

 

klasę izolacji 

(czyli dopuszczalną 

temperaturę pracy ciągłej, nie powodującą znaczącego 
pogorszenia właściwości izolacyjnych materiału w okresie 
trwałości)   

Najwyższa 

temp. pracy 

60 

75 

90  105  120  130  155  180  >180 

Znak klasy 

Z 

X 

Y 

A 

E 

B 

F 

H 

C 

Materiały izolacyjne - 

trwałość  

 

 

 

Z

 -  

guma 

X 

– 

polwinit 

Y 

– 

bawełna, jedwab, papier, winidur 

A 

– 

materiały włókniste nasycone 

E

 

– 

papier nasycany bakelitem (płyty, rury), tłoczywa 

       fenolowo-formaldehydowe i melaminowo-formaldehydowe, 
       lakiery poliestrowe; 

B

 

– 

włókno szklane, azbest, mika – zlepione materiałami 

       organicznymi 

F 

-  

materiały nieorganiczne zlepione żywicami organicznymi 

      

(materiały epoksydowo – szklane) 

H

 

– 

żywica silikonowa oraz materiały nieorganiczne zlepione tą 

      

żywicą 

Materiały izolacyjne 

lotne

    

 

 

powietrze, azot wodór, SF

6

, 

freon 

Powietrze 



  

r

v

 

    

-  10

18

 

W

m 



  



 

   

-  1.00059 



  K

kr

   

-  2-

7 kV/mm dla odstępu elektrod < 5mm 

                

1-

2 kV/mm dla odstępu elektrod > 10mm  

Azot 

 

własności fizyczne zbliżone do powietrza, 

    

chemicznie obojętny; do wypełniania powłok 

    szczelnych WN kabli el-en 

(ciśnienie 17 at) 

Materiały izolacyjne 

lotne

    

 

 

Wodór 

duża pojemność cieplna i przewodność cieplna, mała 
gęstość

  

Właściwość 

powietrze 

   

wodór 

gęstość 

kg/m

3 

1.3 

    0.09 

przewodność 
cieplna 

W/mK 

0.025 

0.17     

(7 

× ) 

ciepło właściwe 

Ws/kgK 

0.73

×10

3 

14.3

×10

3 

(20 

× ) 

Jako 

chłodziwo

 

w dużych turbogeneratorach,  

nie powoduje starzenia izolacji 

Materiały izolacyjne 

lotne

    

 

 

Sześciofluorek siarki 

SF

6 

 



   

bezbarwny, bezwonny, chemicznie obojętny 



   

gęstość 

5 



 

większa od powietrza 



   

wytrzymałość elektryczna 

2.5 



 

większa od powietrza 



   do izolowania WN trafo rtg, kabli teletechnicznych, w 

      

wyłącznikach gazowo – wydmuchowych WN (duża 

      

zdolność gaszenia łuku) 

  

Freon

 

Nie stosowany ze względu na toksyczny rozkład  
w wyładowaniu

  

(fosgen 

– COCl

2

)

 

Materiały izolacyjne 

ciekłe

   

 

 

Olej izolacyjny mineralny

 

 



   

mieszanina węglowodorów naftenowych, parafinowych 

      i aromatycznych 

(z destylacji ropy naftowej) 



   r

v

 

    

-  10

14

 

W

m 



    

     

-  2.4 



   tg

   

-  0.001

  

(20

o

 C; 50Hz) 



   K

kr

   

-  

6 kV/mm dla odstępu elektrod < 5mm  



   

temperatura zapłonu 

– 120-140

o

 C  

   

temperatura krzepnięcia

 - -5

o

 C; -35

o

 C

 

Materiały izolacyjne 

ciekłe

   

 

 

Olej izolacyjny mineralny 

 

Zastosowanie w transformatorach:

  



  

zmniejsza odstępy izolacyjne,  



  

przyczynia się do zmniejszenia wymiarów rdzenia  

     

i uzwojeń;  



  

odprowadza ciepło strat na zewnątrz (c

wł

= 2

×10

3 

Ws/kgK) 

Zastosowanie w wyłącznikach:

 



  

gasi łuk 



  produkty rozpadu (H

2

 

– 70%; acetylen C

2

H

2

 

– 20 %; 

     reszta metan 

– CH

4

; etylen C

2

H

4

; bańka gazowa o ciśn. 

    100 at; H

2

 

pod tym ciśnieniem 

l

 = 48 W/mK 

Materiały izolacyjne 

ciekłe

   

 

 

Olej izolacyjny syntetyczny 

 

Zastosowanie w transformatorach:

  



  

zmniejsza odstępy izolacyjne,  



  

przyczynia się do zmniejszenia wymiarów rdzenia  

     

i uzwojeń;  



  

odprowadza ciepło strat na zewnątrz 



  niepalny, niehigroskopijny, odporny na starzenie 



  

wada: rozpuszcza lakiery i emalie oraz większość żywic 



  



r

 

=5 (cząstki niesymetryczne)  



  



r

 oraz tg



 

– zależne od temperatury 

Materiały izolacyjne 

naturalne - 

żywice

  

Bursztyn 

(należy do 

kopali

 

– przeobrażonych żywic drzew, które 

rosły w dawnych okresach geologicznych) 

 

 



   r

v

 

    

-  10

15

 

W

m 

   

r

s       -      

10

19

 

W

m/m 



   

r

 

     

-  8 



   tg

   

-  0.001

  

(20

o

 C; 50Hz) 



   K

kr

   

-  20 kV/mm 

temperatura mięknienia

 200

o

 C  

Zastosowanie: jako twardy materiał izolacyjny w 
miernikach elektrostatycznych

 

Materiały izolacyjne 

naturalne - 

żywice

 

 

 

Kalafonia 

(żywica pochodzenia roślinnego, otrzymywana w wyniku 
destylacji żywicy sosnowej) 

 

 



   r

v

 

    

-  10

13

 

W

m 

   

r

s       -      

10

13

 

W

m/m 



   

r

 

     

-  3 



   tg

   

-  0.015

  

(20

o

 C; 50Hz) 



   K

kr

   

-  12 kV/mm, 

temperatura mięknienia

– 80

o

 C  

   

rozpuszczalna w oleju mineralnym, roślinnym, eterze,  

      benzynie, acetonie, spirytusie 
   termoplastyczna 
   

cząsteczki o charakterze dipolowym 

Materiały izolacyjne 

naturalne - 

żywice

 

 

 

Kalafonia 

 

      

Zastosowanie:

 

 

   

do zagęszczania oleju mineralnego  - nasycanie 

     izolacji papierowej kabli 



   

jako składnik zalew kablowych i syciw izolacyjnych 

   

jako składnik lakierów olejno - żywicznych 

 

Materiały izolacyjne 

naturalne - 

żywice

 

 

 

Szelak 

(wydzielina pewnego gatunku owadów tropikalnych  

(Lac Laccifer) 

BULLS EYE SHELLAC

  

- 1849 r.

 

Materiały izolacyjne 

naturalne - 

żywice

 

 

 

Szelak 

 



   r

v

 

    

-  10

12

 

W

m 



   

r

 

     

-  3 



   tg

   

-  0.001

  

(20

o

 C; 50Hz) 



   K

kr

   

-  25 kV/mm  

   

temperatura mięknienia 

80

o

 C  

   

długotrwale zapiekany w temp. 120

o

 C  

 

utwardza się

 

Materiały izolacyjne 

naturalne - 

żywice

   

 

 

Szelak 

 

      

Zastosowanie:

 

 

   

do sklejania płatków miki 

(jako roztwór spirytusowy) 



   

jako szybkoschnący, klejący lakier izolacyjny 

 

Materiały izolacyjne 

mineralne

  

Mika 

(minerał o składzie 

K

2

O 

· 6 MgO · Al

2

O

3

 

· 6 SiO

2

 

· 2 H

2

O,

  

o

  

charakterystycznej strukturze warstwowej) 

 

Właściwości – prostopadle do warstw 



   r

v

 

    

-  10

11

 

W

m 



   

r

 

     

-  6 



   tg

   

-  0.005

  

(20

o

 C; 50Hz) 



   K

kr

   

-  120 - 140 kV/mm  

   dopuszczalna 

temperatura pracy 

– 1000

o

 C  

   niepalna, odporna termicznie, chemicznie, na   
 

starzenie, mało nasiąkliwa 

Materiały izolacyjne 

mineralne

  

Mika 

Zastosowanie: 

 

 



   

do produkcji mikanitów, czyli folii lub płyt uzyskanych 

poprzez sklejanie płatków miki lepiszczem żywicznym; 

 



   

mikanity twarde

  

     

– przekładkowy (10% lepiszcza), na przekładki 

        

i podkładki w maszynach elektrycznych, lampy           

 

elektronowe, urządzenia półprzewodnikowe 

     -  komutatorowy  



   

mikanit giętki

 (0.15 

– 0.5 mm) – izolacja żłobkowa  

      w maszynach WN 



   

mikanit grzejnikowy 



    mikafolie, mikaleks, samika, mikoceramika 

Materiały izolacyjne 

nieorganiczne

  

Szkło 



  

bezpostaciowy materiał topiony; główne składniki: 



  SiO

2

 oraz CaO 

– 

trudnotopliwe

  

  topniki - Na

2

CO

3

; K

2

CO

3

, obniżają temp. topnienia, lecz 

    

pogarszają właściwości dielektryczne poprzez obecność 

    

tlenków Na

2

O; K

2

O; 

szkło sodowe 

  tlenek boru B

2

O

3 

– 

wzrost rezystywności skrośnej 

    

i zmniejszenie wsp. rozszerzalności liniowej;

 

szkło pireks 



  

barwa zależna od zawartości tlenków metali (Fe

2

O

3

) 

Materiały izolacyjne 

nieorganiczne

  

Zawartość tlenku 

Szkło 

wapniowo-

alkaliczne 

Szkło 

półtwarde 

borowo-

krzemowe 

(wolframowe) 

Szkło twarde 

(Supremax) 

Szkło 

kwarcowe 

(Corning 

7900) 

SiO

2

 

70,3 

73,4 

56,4 

96,3 

Al

2

O

3

 

1,3 

0,8 

20,1 

0,4 

B

2

O

3

 

- 

20,0 

8,9 

2,9 

CaO 

6,0 

- 

4,8 

- 

MgO 

3,7 

- 

8,6 

- 

BaO 

- 

3,3 

- 

- 

Na

2

O 

16,4 

1,0 

0,6 

0,2 

K

2

O 

2,2 

1,5 

0,6 

0,2 

Własności 



L

 [K

-1

] 

10,2 

4,0 

3,3 

0,8 

T

K100

 [

o

C] 

185 

290 

581 

700 



 (50Hz...1 MHz) 

6...8 

5 

6 

3,9 

tg



 (20

o

C, 1 MHz) 

6·10

-2

 

2,8·10

-3

 

1,8·10

-3

 

6·10

-4

 

 

Materiały izolacyjne 

nieorganiczne

  

Szkło sodowo - wapniowe 

 



   r

v

 

    

-  10

12

 

W

m 



   

r

s

     -   10

13

 

W

m/m 



   

r

 

     

-  6.6 



   tg

   

-  0.01

  

(20

o

 C; 50Hz) 



   K

kr

   

-  12 kV/mm  

Zastosowanie:

  

do wyrobu izolatorów linii energetycznych  

Materiały izolacyjne 

nieorganiczne

  

Szkło borokrzemianowe 

 



   r

v

 

    

-  10

15

 

W

m 



   

r

s

     -   10

14

 

W

m/m 



   

r

 

     

-  4.2 



   tg

   

-  0.003

  

(20

o

 C; 50Hz) 



   K

kr

   

-  30 kV/mm  

Zastosowanie:

   

  

do wyrobu baniek żarówek 

  

do produkcji włókna szklanego (

f

=0.005 mm) 



 

    

skręcane nici 

(oprzęd drutów nawojowych)

 



  

    

taśmy i tkaniny

 



 

laminaty 

Materiały izolacyjne 

nieorganiczne

  

Szkło kwarcowe 

 



   

topienie czystego kwarcu 

(kryształu górskiego lub 

      piasku kwarcowego) 

   

r

v

 

    

-  10

16

 Wm 



   

r

s

     -   10

15

 

W

m/m 



   

r

 

     

-  4.3 



   tg

   

-  0.0002

  

(20

o

 C; 50Hz) 



   K

kr

   

-  40 kV/mm  

Zastosowanie:

   

  

do wyrobu baniek leczniczych  lamp rtęciowych 

(UV) 

  

do produkcji włókna kwarcowego 

Materiały izolacyjne 

nieorganiczne

  

Ceramika  

 

Elementy formowane z plastycznej masy 

(gliny, piasek i 

inne minerały), 

suszone i wypalane.  

Wyroby odporne na utlenianie

 

(główne składniki to tlenki – 

Al

2

O

3

, SiO

2

, MgO) 

 

Porcelana elektrotechniczna

 



   r

v

 

    

-  10

10

 

W

m 



   

r

s

     -   10

12

 

W

m/m 



   

r

 

     

-  5; 

(100

o

 C ok. 7) 



   tg

   

-  0.02

  

(20

o

 C; 50Hz) 



   K

kr

   

-  25 kV/mm  

Zastosowanie:

   

  

do wyrobu izolatorów liniowych i stacyjnych

 

  

do produkcji tulejek, rolek, korpusów, główek bezp. 



17.11.2012r. 

Materiały izolacyjne 

nieorganiczne

  

Porcelana kondensatorowa 

 

Materiał ceramiczny o b. dużej przenikalności elektrycznej 
 



  

r

 

  -   

50 - 150; 

(gł. składniki : rutyl – TiO

2

 lub tytanian 

                                wapnia 

– CaTiO

3

) 



  

r

   

-   10 

– 20;   

(gł. składniki : tytanian magnezu –  

                                        2 MgO 

· CaTiO

3

) 

    



r

 

   

-   

rzędu 8000; 

(gł. składniki : tytanian baru –  

                                     BaO 

· TiO

2

); 

ferrodielektryki   

                                                                              

Materiały izolacyjne 

organiczne - polimery

  

Polimery 

– wielkocząsteczkowe związki 

organiczne otrzymywane w wyniku reakcji 
chemicznych; 



są mało higroskopijne 



mają dobre właściwości izolacyjne 



mają właściwości klejące, co jest ważne przy 

 

wytwarzaniu kompozytów 



rozróżnia się 

(wg reakcji otrzymywania): 

    

tworzywa polimeryzacyjne 

  

tworzywa poliaddycyjne 

  

 

tworzywa polikondensacyjne 

Materiały izolacyjne 

syntetyczne - 

żywice

  

Żywice polimeryzacyjne 

(termoplasty): 



powstają w wyniku polimeryzacji, czyli łączenia się cząstek 

prostych 

(monomerów)

 

pewnej jednorodnej substancji w cząstki 

złożone 

(polimery)

 

pod wpływem nagrzania, ciśnienia i 

katalizatorów; 



pod wpływem temperatury wielokrotnie miękną i twardnieją po 

ostygnięciu, bez zmian właściwości fizycznych i chemicznych 

(makrocząsteczki już nie łączą się ze sobą) 

Najważniejsze żywice polimeryzacyjne:

  

  polietylen

 

  polistyren 
  policzterofluoroetylen  (teflon) 
  polichlorek winylu  (PCV) 
  polimetakrylan metylu  (pleksi) 

Materiały izolacyjne 

syntetyczne - 

żywice

  

    

Żywice polikondensacyjne: 



powstają w wyniku łączenia się monomerów 

dwu 

(lub więcej) 

substancji, najczęściej z wydzielaniem produktów ubocznych (np.: 
wody); rozrost makrocząstek odbywa się zarówno poprzez dołączanie 
monomerów, jak i łączenie się makrocząstek

  

między sobą; 



makrocząstki rozrastają się we wszystkich kierunkach, tworząc bryły 

przestrzenne; są na ogół kruche 



początkowo pod wpływem temperatury miękną, dłużej podgrzewane 

twardnieją nieodwracalnie

  



Najważniejsze żywice polikondensacyjne:

  

  

fenolowo-formaldehydowe

 

  mocznikowe 
  melaminowe 
  anilinowe 
  poliamidowe 
  poliestrowe 
  epoksydowe  

(w wyniku procesu poliaddycji) 

Materiały izolacyjne 

syntetyczne - termoplasty

 

Polietylen  (C

2

H

4

)

n

 

 

Polietylen wysokociśnieniowy (do 2000 at) – dużo odgałęzień 
bocznych,  
Polietylen nisokociśnieniowy (do 70 at) – mało odgałęzień bocznych, 
twardy 

Jako materiał izolacyjny stosowany PET wysokociśnieniowy: 

 

elastyczny, białawy, niehigroskopijny, mięknie w temp. 90

o

C, 

odporny na kwasy, zasady, olej min., węglowodory aromatyczne 
ciekłe.

  



   

r

v

 

    

-  10

15

 

W

m 



   

r

 

     

-  2.3; 

 



   tg

   

-  0.0002

  

(20

o

 C; 50Hz) 



   K

kr

   

-  40 kV/mm  

Zastosowanie:

   

  

powłoki izolacyjne kabli podwodnych telekomunikacyjnych.

 

  kable w.cz. (TV, radary) 
  

przewody antenowe oraz narażone na działanie benzyny 

Materiały izolacyjne 

syntetyczne - termoplasty

 

          Polistyren  (C

8

H

8

)

n           

(C

8

H

8 

– ciekły styren)

 

 

 

Stały, bezbarwny, przezroczysty, niehigroskopijny, odporny 
na kwasy, zasady, olej min., rozpuszczalny w toluenie i 
ksylenie  

 



   r

v

 

    

-  10

15

 

W

m 



   

r

 

     

-  2.5; 

 



   tg

   

-  0.0005

  

(20

o

 C; 50Hz) 



   K

kr

   

-  60 kV/mm; 

(cienka folia 100 kV/mm) 

Zastosowanie:

   

  

w postaci cienkiej folii w kondensatorach pracujących  

     w w.cz. 

Materiały izolacyjne 

syntetyczne - termoplasty

 

     Policzterofluoroetylen  (C

2

F

4

)

n      

 

 

Polimeryzacja pod ciśnieniem bez podgrzewania, w wyniku powstaje 
PTFE jako proszek 
Wyroby z PTFE poprzez spiekanie wstępnie sprasowanego proszku w 
temp. ok. 300

o

 

C i ciśn. 300 at.  

Właściwości

: 

 

niepalny, niehigroskopijny, całkowicie odporny 

chemicznie; stałe właściwości od -100

o

 C do 300

o

 C. 



  

r

v

 

    

-  10

16

 

W

m 



   

r

 

     

-  2.1; 

 



   tg

   

-  0.0003

  

(20

o

 C; 50Hz) 



   K

kr

   

-  35 kV/mm  

Zastosowanie:

   

  

do izolowania przewodów w.cz. oraz uzwojeń maszyn elektr. 

narażonych chemicznie i pracujących powyżej 180

o

 C.

 

 

Materiały izolacyjne 

syntetyczne - termoplasty

 

     Polimetakrylan metylu  (C

4

H

6

O

2

)

n      

 

 

Otrzymywanie 

– polimeryzacja ciekłego metakrylanu metylu, 

formowanie pod ciśnieniem 
 

Właściwości

: 

 

bezbarwny, przezroczysty,

 

niepalny, 

niehigroskopijny, odporny na rozcieńczone kwasy i zasady, olej 
mineralny, benzynę, rozpuszczalny w chloroformie i acetonie;  
 



  

r

v

 

    

-  10

10

 - 10

13

 

W

m 



   

r

 

     

-  3,5; 

 



   tg

   

-  0.05

  

(20

o

 C; 50Hz) 



   K

kr

   

-  18-22 kV/mm  

Zastosowanie:

   

  

wykładziny komór gaszeniowych łuku (przy rozkładzie duże ilości 

CO, CO

2

, H

2

, H

2

O)

 

 

Materiały izolacyjne 

syntetyczne - termoplasty

 

     Polichlorek winylu  (C

2

H

3

Cl)n

    

   

 

 

Polimeryzacja monomeru w temp. ok. 50-55

o

C, surowy biały proszek. 

Po przeróbce twardy lub elastyczny ( po dodaniu 

plastyfikatorów

 

– 

estry kwasów organicznych, 

stabilizatorów, pigmentów i napełniaczy

 

– 

kreda, talk, kaolin, tlenek magnezu, węglan wapnia, mika, celuloza) 
  
 

Właściwości

: 

 

termoplastyczny, trudnopalny, niehigroskopijny, 

odporny na działanie kwasów, zasad, soli, oleju mineralnego i 
światła. 

 

Materiały izolacyjne 

syntetyczne - termoplasty

 

     Polichlorek winylu  (C

2

H

3

Cl)n

       

 

Właściwości elektryczne 

 

r

v

 

    

-  10

11

 

W

m 



   

r

 

     

-  4,3; 

 



   tg

   

-  0.03

  

(20

o

 C; 50Hz) 



   K

kr

   

-  30 kV/mm  

Zastosowanie:

   

  

odmiana elastyczna

 nanoszona natryskowo (polwinit, igielit) jako 

izolacja przewodów instalacyjnych, giętkich samochodowych, 
produkcja koszulek, rur izolacyjnych 


Odmiana twarda

 

– materiał konstrukcyjno – izolacyjny, m.in. W 

procesach elektrolizy.

 

 

Materiały izolacyjne 

syntetyczne - termoplasty

 

     Polipropylen (C

3

H

6

)n

       

 

Właściwości elektryczne 

 

r

v

 

    

-  od 10

17

 do 10

19

W

m 



   

r

 

     

-  2,1; 

 



   tg

   

-  

0.002…..0,0003

  

(20

o

 C; 50Hz) 



   K

kr

   

-  30 kV/mm  



Najlżejszy spośród szeroko stosowanych polimerów – gęstość ok. 

900kg/m

3

 



odporny na działanie 

kwasów

, 

zasad

 i 

soli

 oraz 

rozpuszczalników 

organicznych

.

 

 

Materiały izolacyjne 

syntetyczne - termoplasty

 

     Polipropylen (C

3

H

6

)n

       

 

ataktyczny 

izotaktyczny 

syndiotaktyczny 

Materiały izolacyjne 

syntetyczne - termoplasty

 

     Polipropylen (C

3

H

6

)n

       

 

przemysł elektrotechniczny i elektroniczny:

 

obudowy i części różnych 

produktów, izolacje, w tym kabli i przewodów  

przemysł chemiczny i farmaceutyczny: przewody do wody i cieczy 
agresywnych, zbiorniki, wykładziny, strzykawki jednorazowego użytku, 
opakowania leków, itp.  

przemysł włókienniczy: włókna dywany, tkaniny techniczne, itp.; 
włókna polipropylenowe stanowią około 12% ogólnej ilości włókien 
syntetycznych  

przemysł samochodowy: wiele elementów samochodów, jak np. 
zderzaki, elementy wyposażenia wnętrza  

budownictwo i meblarstwo: 

izolacje piankowe, wykładziny, 

wyposażenie łazienek,, przewody gazowe i centralnego ogrzewania 
oraz klimatyzacji, niektóre meble i ich elementy  

Materiały izolacyjne 

polikondensacyjne - duroplasty

 

     

Żywice fenolowo - formaldehydowe  

(C

6

H

5

OH)

 

+  HCHO

    

 

 

Nadmiar formaldehydu

 

– twarde i kruche tworzywo (bakelit) 

 

Właściwości

: 

 

niepalny, niehigroskopijny, słabe właściwości 

dielektryczne 



  

r

v

 

    

-  10

10

 

W

m 



   

r

 

     

-  4,5; 

 



   tg

   

-  0.04

  

(20

o

 C; 50Hz) 



   K

kr

   

-  18 kV/mm  

Zastosowanie:

   

  

składnik wiążący tłoczyw termoutwardzalnych do elem. izol, n.n. 

  do produkcji tworzyw warstwowych 

Nadmiar fenolu

 

– nowolak, jako składnik lakierów 

izolacyjnych 

Materiały izolacyjne 

polikondensacyjne - duroplasty

 

      

Żywice poliamidowe  

Produkt polikondensacji dwuamin 

(związki organiczne 

zawierajace dwie grupy aminowe czyli NH

2

)

 z kwasami 

dwukarboksylowymi 

(związki organiczne zawierające dwie 

grupy karboksylowe COOH) 

 

Właściwości

: 

 

wytrzymała mechanicznie, odporna na działanie 

ciekłych węglowodorów 

Zastosowanie:

   

  

do izolowania drutów: jako emalie – izoperlon, jako oprzęd – nylon 

kapron, stylon 

 



Jako osłony izolacyjne aparatów elektrycznych domowego użytku 

metodą natryskową 

Materiały izolacyjne 

polikondensacyjne - duroplasty

 

     

Żywice poliamidowe  

nylon 

kevlar 

Materiały izolacyjne 

polikondensacyjne - duroplasty

 

     Kevlar  

 



nie koroduje,  



niepalny,  



w przeliczeniu na jednostkę masy ma pięć-sześć razy 

 

większą odporność na zerwanie niż stal, 



mocniejszy niż włókna szklane i węglowe 



Topi się w temp. 400 

o

C 



Nierozpuszczalny w rozpuszczalnikach organicznych 

– 

 

niemożliwe przędzenie włókien  

Materiały izolacyjne 

polikondensacyjne - duroplasty

 

     Kevlar  

 



Rozpuszcza się w stężonym kwasie siarkowym,  



Rozpuszczony nie skłębia się, jak inne poliamidy,  



Wiązania podwójne oddzielone od pojedynczych 

 

(jakby „rozsmarowanie elektronów”), co zapobiega 

 

rotacji fragmentów łańcucha 



 

sztywne pałeczki powiązane siłami van der Walsa, 

 

które w uformowanym strumieniu zachowują się jak 

 

powiązane kłody spławiane rzeką 



Zastosowanie 

– kamizelki kuloodporne, liny, hełmy, 

 

osłony  

Materiały izolacyjne 

polikondensacyjne - duroplasty

 

Poliimidy 



Polimery o łańcuchach zbudowanych z merów 
zawierających charakterystyczne ugrupowanie 
atomów (-CO-N-CO-);  



otrzymywane przez polikondensację aromatycznych 
kwasów tetrakarboksylowych.  



 

odporne na wysoką temperaturę (400-500

o

C), na 

działanie tlenu i rozpuszczalników,  



mają dobre własności mechaniczne (znaczną 
sprężystość i udarność).  



Stosowane są do wyrobu folii elektroizolacyjnych 

(Kapton)

, powłok i włókien w przemyśle 

elektromaszynowym oraz w technice rakietowej. 

Materiały izolacyjne 

syntetyczne - termoplasty

 

 

Żywice epoksydowe

 

Fenol + aceton + gliceryna 

→ reakcja poliaddycji → 

żywica 

epoksydowa

 

(grupa epoksydowa C

2

H

3

O), np.: epidian 

araldit 

 

Właściwości

: 

 

twarde, niehigroskopijne, odporne na chemikalia

 

Właściwości elektryczne 



r

v

 

    

-  10

15

 

W

m 



   

r

 

     

-  3,8; 

 



   tg

   

-  0.003

  

(20

o

 C; 50Hz) 



   K

kr

   

-  24 kV/mm  

Zastosowanie:

   

   

jako żywice lane do wytwarzania elementów izolacyjnych w 

formach (n.p: izolatory ś.n.), do lakierów, jako lepiszcze – laminat 
epoksydowo 

– szklany, jako zalewy hermetyzujące

 

Organiczne substancje wielkocząsteczkowe 

nieobrabiane cieplnie 

Materiał 

T

dop 

 

r

v 

tg

 

Kkr 

Celuloza 
czysta 

1400-
1500 

60-
100 

3.5- 8.0 

10

8

-

10

16

 

0.02-
0.03 

30-
50 

Preszpan 

850-
1350 

90 

2.5-3.5 

10

8

-

10

15

 

0.01-
0.02 

10-
16 

Bibułka 
kon-
densator
owa 

750-
1300 

90 

1.75-
3.2 

10

15

-

10

16

 

0.02-
0.03 

15 

Jedwab 
naturalny 

1370 

90 

4.5 

10

15

 

0.01 

Dielektryki specjalne 

– ferroelektryki   

(5)

 

 



Pierwszy materiał ferroelektryczny: Rochelle 

 

Salt. 



Postęp w dziedzinie badań oraz zastosowań w     

 

latach 1950-tych, 



Obecnie najszerzej stosowany ferroelektryk to 

 

BaTiO

3

.  

Dielektryki specjalne 

– ferroelektryki   

(5)

 

 



Ferroelektryk jest to materiał, który wykazuje  

spontaniczną polaryzację elektryczną

 (nawet 

bez pola elektrycznego). 

 

  

Nazwa zjawiska została zapożyczona od 

  ferromagnetyzmu 

(jest to mylące, gdyż 

 

ferroelektryki raczej nie zawierają atomów Fe). 

Dielektryki specjalne 

– ferroelektryki   

(5)

 

 

Dielektryki specjalne 

– ferroelektryki   

(5)

 

 

Przykład ferroelektryka: BaTiO

3 

Struktura regularna (powyżej 

120 ºC). Wiązania Ti-O są 

naprężone, > 2.0 Å. 

W temp. 120 

0

C zachodzi 

przemiana fazowa, w której Ti 

przemieszcza się ze środka 

sześcianu w stronę jednego z 
tlenów. 

→ Struktura tetragonalna 

Dielektryki specjalne 

– ferroelektryki   

(5)

 

 

  

Jony baru nic nie wnoszą 

  

W rezultacie, moment dipolowy komórki 

elementarnej wynosi:      

p =1,06 *10

-29

 Cm 

Polaryzacja: 

P ≈ 1,06 *10

-29

 Cm/0,41*10

-9

 m

3

=0,16 C/m

2

 

Dielektryki specjalne 

– ferroelektryki   

(5)

 

 

Dielektryki specjalne 

– ferroelektryki   

(5)

 

 

Temperatura Curie i przemiany fazowe: 



Spontaniczna polaryzacja pojawia się 

 

zazwyczaj poniżej pewnej temperatury. 

 

Temperatura krytyczna nosi nazwę 

 

temperatury Curie. 



W ceramikach ferroelektrycznych 

 

spontaniczna polaryzacja wiąże się ze 

 

strukturalnymi przemianami fazowymi ( w 

 

innych materiałach ferroelektrycznych 

 

może  to być też przemiana typu porządek-

 

nieporządek). 

Dielektryki specjalne 

– ferroelektryki   

(5)

 

 

Dielektryki specjalne 

– ferroelektryki   

(5)

 

 

Dielektryki specjalne 

– ferroelektryki   

(5)

 

 

Zastosowania 

  

Najpowszechniej stosowane ferroelektryki; 

  

Jako materiały dielektryczne w kondensatorach; 

  Detektory; 

  Tranzystor; 

  

Pamięci ferroelektryczne. 

Dielektryki specjalne 

– ferroelektryki   

(5)

 

 

Zastosowania 

  

Jako materiały dielektryczne w kondensatorach; 

PZT 

– roztwór stały dwu kryształów: 

(PbTiO

3

) 

oraz 

(PbZrO

3

)

 

 

Pożądana duża wartość 

 

Dielektryki specjalne 

– ferroelektryki   

(5)

 

 

Dielektryki specjalne 

– ferroelektryki   

(5)

 

 

Dielektryki „specjalne” – piezoelektryczność

 

Inne dielektryki o wyróżniającej się polaryzacji: 



Elektrety

 

(ferroelektryki o bardzo dużej 

wypadkowej polaryzacji, utrzymującej się po 
usunięciu pola zewnętrznego) 



Piroelektryki

 

– zmiana polaryzacji pod wpływem 

zmiany temperatury 

Dielektryki „specjalne” – piezoelektryczność

 

Piezoelektryki  



Zmiana polaryzacji (wytwarzanie pola 

elektrycznego) pod wpływem przyłożonego 
naprężenia mechanicznego - 

efekt 

piezoelektryczny prosty 



Powstawanie odkształceń (deformacja) pod 

wpływem przyłożonego pola elektrycznego - 

efekt piezoelektryczny odwrotny 

Dielektryki „specjalne” – piezoelektryczność

 

Piezoelektryki  



Efekt piezoelektryczny wykazuje bardzo wiele 

kryształów; praktycznie do piezoelektryków zalicza 
się te, które wykazują silne zjawisko 
piezoelektryczne 



Cecha szczególna piezoelektryków – struktura 

krystalograficzna nie wykazuje środka symetrii 

(dla 

dowolnie wybranego układu współrzędnych 
węzłowi

 

określonemu przez wektor 

R 

nie 

odpowiada identyczny węzeł w położeniu

 

-R) 

Dielektryki „specjalne” – piezoelektryczność

 

Anion

Kation

A

B

C

F

E

D

X

1

X

2

Środki ciężkości anionów i kationów pokrywają się 

Dielektryki „specjalne” – piezoelektryczność

 

A

B

C

F

E

X

1

X

2

+q

-q

a

Polaryzacja proporcjonalna do odkształcenia  

(w granicach słuszności prawa Hooke’a) do naprężenia 

Dielektryki „specjalne” – piezoelektryczność

 



W zmiennym polu elektrycznym kryształ pobudzany 
do drgań  



Maximum amplitudy przy rezonansie częstotliwości 
wymuszającej z częstotliwością drgań własnych 
kryształu 



Występowanie zjawiska piezoelektrycznego prostego 
i odwrotnego umożliwia wykorzystanie elementów 
piezoelektrycznych jako przetworników energii 
elektrycznej w mechaniczną i odwrotnie:  



mikrofony,  



defektoskopy ultradźwiękowe,  



rezonatory do stabilizacji częstotliwości w 
generatorach 

Techniczne formy materiałów izolacyjnych

 



„czyste” - w formie odlewanej,  natryskiwanej, tłoczonej,  



folie 



Tłoczywa złożone 



Laminaty stałe, włókniste, oprzęd 



Tworzywa warstwowe 



Lakiery i emalie  

 

Techniczne formy materiałów izolacyjnych

 



Płyty BAKELITOWE PCF - wysokociśnieniowy laminat złożony ze 

specjalnego 

papieru elektroizolacyjnnego nasyconego żywicami 

fenolowymi. 
Charakteryzuje się wyjątkową stabilnością właściwości mechanicznych w 
szerokim zakresie temperatur.  



Doskonale nadaje się do wykrawania zarówno na zimno jak i na 

gorąco.  



Bardzo wysokie właściowości dielektryczne.  



W czasie pożaru płyta nie topi się , ale zwęgla do końca utrzymując 

swój kształt. Bardzo dobrze pracuje w oleju transformatorowym.  

Płyty papierowo-fenolowe i papierowo-epoksydowe 

Techniczne formy materiałów izolacyjnych

 



występują także odmiany o podwyższonej odporności na szok 
termiczny np. 10min/200stC oraz z warstwami melaminy 
podwyższającej odporność na prądy pełzające i łuk elektryczny. 
•Dopuszczalna temperatura pracy ciągłej 120 

0

C 



•Do pracy w oleju i w powietrzu o normalnej wilgotności 



•Dobra obrabialność mechaniczna 



 

POTOCZNE NAZWY PŁYTY PAPIEROWO-FENOLOWEJ:  

 

 

 

 

BAKELIT - REZOKARD 

Płyty papierowo-fenolowe i papierowo-epoksydowe 

Techniczne formy materiałów izolacyjnych

 



Zastosowania elektryczne i konstrukcyjne  



Do pracy w powietrzu i oleju w urządzeniach wysokiego napięcia  



Bardzo dobre właściwości dielektryczne i mechaniczne  



Niska chłonność wody  



Klasa izolacji od 

E

 

(120

o

C)

 do 

C 

(200

o

C),

 a nawet 

powyżej 220

o

C 

Płyty szklano - epoksydowe 

Techniczne formy materiałów izolacyjnych

 

Dopuszczalna temperatura pracy ciągłej 180

0

C  

Do pracy w powietrzu i oleju  

Bardzo dobra odporność na łuk elektryczny i prądy pełzające  

Kategoria palności FVO  

Niska chłonność wody 

Zastosowania elektryczne średnionapięciowe i elektroniczne. 

Dobre właściwości dielektryczne przy wysokich częstotliwościach. 

Płyty szklano - silikonowe 

Techniczne formy materiałów izolacyjnych

 



wysokociśnieniowy laminat zbrojony tkaniną bawełnianą ,  



wyjątkowa stabilność właściwości mechanicznych w szerokim 

 

zakresie temperatur.  



doskonały i uniwersalny materiał konstrukcyjny o wyjątkowej 

 

stabilności wymiarowej przy dużych obciążeniach i w 

 

podywższonych temperaturach.   



Dopuszczalna temperatura pracy ciągłej 

120

0

C  



Do pracy w oleju i w powietrzu o normalnej wilgotności  



Bardzo dobra obrabialność mechaniczna 



Zastosowania elektryczne średnionapięciowe 



Dobre właściwości dielektryczne i obniżona chłonność wody  

Płyty bawełniano – fenolowe   

 

TEKSTOLIT

 , 

REZOTEKS - TURBAX - TEXTOLIT 

Techniczne formy materiałów izolacyjnych

 



Dopuszczalna temperatura pracy ciągłej 

130

0

C

  



Do pracy w powietrzu i oleju  



Bardzo dobra odporność na łuk elektryczny i prądy pełzające  



Kategoria palności FVO  



Płyty bawełniano-melaminowe. - zastosowania elektryczne 

niskonapięciowe  



Płyty szkano-melaminowe. - zastosowania elektryczne 

średnionapięciowe i konstrukcyjne, lepsze właściwości 
dielektryczne  

Płyty bawełniano-melaminowe i szklano-melaminowe 

Techniczne formy materiałów izolacyjnych

 

Rury 

warstwowe zwijane, rury i pręty prasowane: 

 



papierowo-fenolowe, 



Bawełniano – fenolowe, 



 szklano 

– epoksydowe 



Szklano 

– silikonowe 

 

Techniczne formy materiałów izolacyjnych

 



Mikanity 



Taśmy mikowe 



Ceratki i taśmy izolacyjne 



Folie 



Preimpregnaty 

Techniczne formy materiałów izolacyjnych

 

Laminaty szklano-epoksydowe  

foliiowane miedzią FR-4  



Grubość: 0,5; 0,8; 1,0; 1,5; 2,0 mm. 



Grubość folii miedzianej: 18; 35; 70 

m

m 



Temperatura pracy ciągłej to 130

0

C  

Przetwórstwo tworzyw sztucznych

 

Polimery 

konstrukcyjne - metody przetwarzania: 

 
 



Wtryskiwanie 
 



Wytłaczanie 
 



Prasowanie  
 



Laminowanie  

Przetwórstwo tworzyw - wtryskiwanie

 

Wtryskiwanie 

to proces cykliczny, w którym materiał 

wyjściowy w postaci granulek lub krajanki, podany z 

pojemnika do ogrzewanego cylindra, uplastycznia się i 

następnie jest wtryskiwany przez dyszę i tuleję 

wtryskową do gniazd formujących. Tworzywo zestala się 

w nich, a następnie jest usuwane z formy w postaci 

gotowej wypraski, po czym cykl procesu rozpoczyna się 

od nowa. Proces ten przeznaczony jest głównie do 

przetwórstwa tworzyw termoplastycznych, lecz 

stosowany również do przetwórstwa tworzyw termo - i 

chemo - utwardzalnych. Wtryskiwanie jest podstawowym 

procesem wytwarzania z tworzyw sztucznych gotowych 

wyrobów o masie od 0,01g do 70 kg .  

Przetwórstwo tworzyw - wtryskiwanie

 

Przetwórstwo tworzyw - wtryskiwanie

 

Zalety procesu wtryskiwania

  

- wytwarzanie nawet najbardziej skomplikowanych 
wyrobów w jednym procesie technologicznym;  
- 

mały bądź żaden udział obróbek wykańczających;  

- 

wysoka jakość i powtarzalność własności i wymiarów;  

- 

możliwość pełnego zautomatyzowania, komputerowego 

sterowania i kontroli procesu;  

- 

w porównaniu z obróbką metali, znaczne zmniejszenie 

liczby operacji technologicznych, mniejsze zużycie 
energii bezpośredniej i wody, niewielka pracochłonność, 
niska emisja związków szkodliwych dla otoczenia.  

Przetwórstwo tworzyw - wtryskiwanie

 

Wady procesu wtryskiwania

  

- wysoki koszt maszyn (wtryskarek) i niejednokrotnie 
dorównujący mu koszt oprzyrządowania (form), 
powodujący wydłużenia czasu amortyzacji i wysokie 
koszty uruchamiania produkcji;  

- 

ze względu na powyższe, technologia wtrysku opłacalna 

tylko przy produkcji wielkoseryjnej i masowej;  

- 

konieczność wysokich kwalifikacji pracowników nadzoru 

technicznego, którzy muszą znać specyfikę przetwórstwa 
tworzyw sztucznych;  

- 

konieczność zachowania wąskich tolerancji parametrów 

przetwórstwa;  
- 

długi czas przygotowania produkcji ze względu na 

pracochłonność wykonawstwa form wtryskowych.  

Przetwórstwo tworzyw - wtryskiwanie

 

Charakterystyka procesu wtryskiwania 
 
 



bardzo złożony proces technologiczny o charakterze 

mechaniczno- fizycznym

 

(w odróżnieniu od pozornie 

pokrewnego procesu odlewania ciśnieniowego metali, 
które jest w zasadzie procesem mechanicznym)  

 
 



Efekt -  

wypraska charakteryzująca się nie tylko 

określonym kształtem, lecz także specyficzną strukturą, 
wynikającą ze sposobu płynięcia uplastycznionego 
tworzywa w formie oraz przebiegu jego krzepnięcia. 

Przetwórstwo tworzyw - wtryskiwanie

 

Charakterystyka procesu wtryskiwania c.d. 

 



Ponieważ procesy te zachodzą w formie wtryskowej, 

konstruktor  formy musi uwzględniać, prócz zagadnień 
typowo mechanicznych, również zagadnienia związane z 
fizycznym charakterem przemian tworzywa 

(skurcz).

  

 
 



Skonstruowanie racjonalnie pracującej formy wymaga 

równocześnie od konstruktora gruntownej znajomości 
możliwości technicznych wtryskarki, ponieważ jest to 
maszyna o wyjątkowo bogatych możliwościach.

  

Przetwórstwo tworzyw - wtryskiwanie

 

Fazy procesu wtryskiwania  

1.

 zamykanie formy,  

2.

 

dosuwanie układu uplastyczniającego do formy tak aby 

dysza wtryskowa zetknęła się z tuleją wtryskową,  

3.

 

wtryśnięcie uplastycznionego tworzywa przez dyszę do 

gniazda formy i jego wypełnienie (faza wtrysku)  

4.

 

uzupełnienie tworzywa w gnieździe poprzez nieduże 

dociśnięcie ślimaka w celu wyrównania zmniejszenia 
objętości wywołanej skurczem zestalającego się tworzywa 
(

faza docisku

),  

5.

 

chłodzenie wypraski;  

6.

 

odsunięcie układu uplastyczniającego i wprawienie 

ślimaka w ruch obrotowy, co powoduje ponowne pobranie 
tworzywa z leja zasypowego i jego uplastycznienie,  

7.

 

otwarcie formy i wyjęcie wypraski,  

8.

 

przygotowanie formy do następnego cyklu.  

Przetwórstwo tworzyw - wtryskiwanie

 

Rodzaje procesów wtryskiwania: 
 

1. 

Wtryskiwanie tworzyw termoutwardzalnych

-

 w czasie 

nagrzewania których zachodzą dwa przeciwdziałające 
sobie zjawiska: uplastycznianie i następnie stapianie oraz 
polimeryzacja, której skutkiem jest utwardzanie tworzywa. 
Tworzywo w układzie uplastyczniającym ulega 
niecałkowitemu uplastycznieniu. Utwardzanie tworzywa 
zachodzi w gnieździe formy, która jest ogrzewana.  
 

2. Wtryskiwanie wielokomponentowe

 - 

może być 

prowadzone w różnych wariantach. Wypraska może 
składać się z różnych tworzyw lub z tych samych tworzyw 
o różnych kolorach (wtryskiwanie wielokolorowe).  

Przetwórstwo tworzyw - wtryskiwanie

 

Rodzaje procesów wtryskiwania c.d.: 
 

3. Wtryskiwanie wyprasek porowatych

 - 

uzyskuje się 

przede wszystkim dzięki wprowadzeniu do tworzywa 
wejściowego poroforu rozkładającego się w procesie 
przetwórstwa. Wypraska porowata ma litą warstwę 
zewnętrzną - naskórek różnej grubości, a rdzeń porowaty.  
 

4. Wtryskiwanie niskociśnieniowe

 - 

wypełnianie gniazda 

formy wtryskowej odbywa się przez obracający się ślimak 
o stożkowym i uzwojonym zakończeniu, utrzymywanym w 
poprzednim położeniu bezpośrednio przy dyszy 
wtryskowej - 

szybkie doprowadzanie tworzywa do żądanej 

temperatury i ułatwienie wypełniania gniazda formującego; 
do wytwarzania przedmiotów grubościennych o dużych 
wymaganiach co do wymiarów, kształtu i położenia.  

Przetwórstwo tworzyw - wtryskiwanie

 

Rodzaje procesów wtryskiwania: 
 

5.

 

Wtryskiwanie wspomagane gazem obojętnym

 - po 

wprowadzeniu do formy niewielkiej porcji tworzywa zostaje 
wprowadzony sprężony azot (ok. 30 MPa), który je 
rozdmuchuje. Stosowane przy produkcji wyrobów o 
przekroju zamkniętym, czego nie można uzyskać w innych 
procesach. Stosowane również dla uzyskania dużej 
sztywności przekroju przy zachowaniu cienkościenności 
wypraski.  
 

6.

 

Wtryskiwanie z doprasowaniem

 - gniazda formy 

zamykają się teleskopowo; tworzywo jest ściskane przez 
cały czas ochładzania;  

Przetwórstwo tworzyw - wtryskiwanie

 

Rodzaje procesów wtryskiwania c.d.: 
 

7.

 

Wtryskiwanie z rozdmuchiwaniem

 - 

po wtryśnięciu część 

stemplowa formy z niezastygniętym tworzywem zostaje 
przesunięte do innej formy o kształcie np.; butelki. W 
wyniku rozdmuchu i ochłodzenia kształt zostaje utrwalony.  
 

8.

 

Wtryskiwanie termoutwardzalnych elastomerów

 - 

usieciowanie tworzywa lub gumy następuje dopiero w 
gorącej formie wtryskowej o temperaturze ok. 180°C.  
 

9. Wtryskiwanie żywic i kauczuków dwuskładnikowych

 - 

dwa komponenty żywicy lub np. kauczuku silikonowego 
doprowadzane są przez małe pompy i urządzenia 
mieszające do cylindra wtryskowego. Przyśpieszone 
sieciowanie odbywa się w gorącej formie wtryskowej.  

Przetwórstwo tworzyw - wtryskiwanie

 

Wtryskiwanie trójkomponentowe 

Przetwórstwo tworzyw - wtryskiwanie

 



Duża rola doświadczenia zarówno technologa 

ustalającego proces, jak i wtryskiwacza przestrzegającego 
ustaleń założonych w warunkach produkcyjnych.  



Najważniejsze parametry procesu wtryskiwania : 

 

temperatura, ciśnienie i czas wtrysku.  



Dobór tych parametrów zależy od:  

 
- 

kształtu i wielkości wypraski  

- 

rodzaju i własności użytego tworzywa  

- 

sprawności pracy wtryskarki  

- konstrukcji formy.  

 

Dodatkowo temperatura wtrysku zależy jeszcze od: temperatury 

formy, ciśnienia tłoka wtryskowego i szybkości wtrysku. Natomiast 
czas wtrysku zależy jeszcze od: wydajności uplastyczniania, ciśnienia i 
temperatury wtrysku, oraz szybkości wtrysku. Parametry te decydują o 
wydajności procesu, jakości wyprasek, własności mechanicznych 
wyrobu i jego zastosowania.  

Przetwórstwo tworzyw - wtryskiwanie

 

Parametry procesu wtrysku:  
 

- 

Ciśnienie wtrysku

 P

w

 - 

największe ciśnienie tworzywa 

panujące w cylindrze wtryskowym na czole ślimaka lub 
tłoka podczas wypełniania formy.  
 
-

Ciśnienie docisku

 P

d

 - 

ciśnienie tworzywa na czole 

ślimaka lub tłoka wtryskowego podczas uzupełniania 
ubytków skurczowych tworzywa w formie. 
  
- 

Ciśnienie spiętrzenia (przeciwciśnienie) Ps - ciśnienie 

tworzywa w przedniej części cylindra podczas 
pobierania surowca przez obracający się ślimak.  
 

Przetwórstwo tworzyw - wtryskiwanie

 

Parametry procesu wtrysku c.d. 
 

- Temperatura wtrysku Tw - temperatura cylindra 
niezbędna do właściwego uplastyczniania tworzywa, 
podawana dla ostatniej (przedniej) strefy cylindra.  
- Temperatura stref formy Tf1, Tf2  
- 

Temperatura formy

 Tf - 

średnia temperatura na 

powierzchni gniazda formy.  
- 

Czas cyklu

 tc  

- 

Czas wtrysku

 tw - 

czas wypełniania formy tworzywem, 

wynikający z prędkości wtrysku.  
- 

Czas docisku

 td - 

czas trwania ciśnienia docisku.  

- 

Czas chłodzenia

 tch - 

czas zamknięcia formy do 

momentu zakończenia wtrysku.  
- 

Czas przerwy

 tp - 

czas obejmujący otwieranie formy, 

usuwanie wypraski i inne manipulacje, zamykanie formy  

Przetwórstwo tworzyw - wtryskiwanie

 

Parametry procesu wtrysku c.d.:  

 
- 

Objętość wtryskiwania Vw  

- 

Objętość docisku Vd  

- 

Objętość dekompresji Vdk  

- 

Prędkość wtryskiwania vw  

- 

Prędkość zamykania formy vz  

- 

Prędkość otwierania formy vo  

- 

Prędkość wypychania wypraski vu  

- 

Prędkość dosuwania i odsuwania cylindra vcyl  

Przetwórstwo tworzyw - wtryskiwanie

 

Parametry procesu wtrysku c.d. :  
 

- 

Siła zamykania formy

 Fz  

- 

Siła otwierania formy Fo  

- 

Siła wypychania wypraski Fu  

- 

Siła docisku dyszy Fcyl  

 
Na ogół należy ustalić takie warunki procesu 
wtryskiwania, aby uzyskać wypraski o odpowiedniej 
jakości przy jak największej wydajności. Dla 
sprawniejszego wypychania wyprasek z gniazd formy 
wtryskowej stosuje się powłoki środków 
przeciwprzyczepnych, którymi powleka się 
powierzchnie gniazda.  

Przetwórstwo tworzyw - wtryskiwanie

 

Przetwórstwo tworzyw - wtryskiwanie

 

1- 

siłownik napędu stołu, 2- kolumny prowadzące stół, 3- nakrętki do 

nastawiania wysokości formy, 4- stół tylny nieruchomy przestawny, 5- 
zespół kolumnowo- dźwigniowy, 6- stół ruchomy, 7- zderzak wtryskarki, 8- 
stół przedni nieruchomy, 9- cylinder wtryskowy, 10- dysza wtryskarki, 11- 
ślimak, 12- grzejnik, 13- chłodzenie strefy zasypowej cylindra, 14- lej 
zasypowy, 15- 

silnik napędu ruchu obrotowego ślimaka, 16- siłownik 

przesuwu ślimaka, 17- prowadnice agregatu wtryskowego, 18- zbiornik oleju 
układu hydraulicznego, 19- siłownik przesuwu cylindra, 20- dławik, 21- 
regulator ciśnienia oleju układu hydraulicznego.  

Przetwórstwo tworzyw - wtryskiwanie

 

Dysze wtryskowe 

Zależnie od lepkości i odporności tworzywa na 
ścieranie stosowane są różnego rodzaju dysze 
wkręcane w końcówkę cylindra. 

- dysze otwarte

 

zapewniające najlepszy przepływ, 

lecz równocześnie nie zabezpieczające przed 
niekontrolowanym wyciskiem tworzywa,  

- 

dysze zamykane tłoczkowe

 

zabezpieczające 

przed wyciekami tworzywa z cylindra, lecz 
powodujące zaleganie tworzywa i duże straty 
ciśnienia,  

- 

dysze zamykane igłą

 

działającą na zasadzie 

zaworu bezpieczeństwa; szczególnie zalecane do 
wtryskiwania tworzyw, takich jak PA,POM, w 
przypadku których gazy powstające przy 
rozkładzie źle przetwarzanego tworzywa mogą 
nawet spowodować wypadek,  

- 

dysze zamykane igłą sterowaną siłownikiem

 

hydraulicznym, niezbędne przy wtryskiwaniu np. 
tworzyw spienianych.  

Przetwórstwo tworzyw - wtryskiwanie

 

Budowa i działanie formy wtryskowej.  

 

Narzędzie o budowie podobnej do form prasowniczych, 
form do wtrysku metali pod ciśnieniem. 

Narzędzie 

precyzyjne

 - 

dokładność wykonania formy, odpowiadająca 

0,3-

0,1 tolerancji wyrobu. Stopień skomplikowania, 

konieczność udziału pracy ręcznej do 40% powoduje, że 

koszt formy produkcyjnej jest b. wysoki.

  

 
W 

formie wtryskowej

 

wyróżnia się

 

dwie jej połówki: 

- 

nieruchomą, zwaną również matrycową lub wtryskową, 

związaną z nieruchomym stołem wtryskarki, 
- 

ruchomą, zwaną także stemplową lub wypychaczową, 

związaną z ruchomym stołem wtryskarki. 
Granicą podziału jest powierzchnia, w której styka się płyta 
stemplowa z matrycową. 

Przetwórstwo tworzyw - wtryskiwanie

 

Budowa i działanie formy wtryskowej c.d.:  

 
 
Forma posiada następujące układy funkcjonalne: 
 
- 

gniazdo formujące, 

- 

układ wlewowy,  

- 

układ chłodzenia,  

- 

układ wypychania wypraski, 

- 

układ usuwania wlewka, 

- 

elementy prowadzące i ustalające połówki formy, 

- 

napędy płyt i segmentów, 

- 

obudowę,  

Przetwórstwo tworzyw - wtryskiwanie

 

Schemat formy wtryskowej 
dwugniazdowej, zimnokanałowej:

 

1-Tuleja wtryskowa, 2-

Układ 

wlewowy, 3-Matryca, 4-Gniazdo 
formujące, 5-Stempel, 6-
Wypychacz wypraski, 7-
Wypychacz wlewka, 8-

Pierścień 

centrujący tylny, 9-Płyta mocująca 
stempla, 10-

Płyta oporowa 

wypychaczy, 11-

Tuleja prowadząca 

wypychaczy, 12-

Płyta wypychaczy, 

13-

Słup prowadzący wypychaczy, 

14-Listwa podporowa stempla, 15-
Płyta podporowa stempla, 16-
Tuleja prowadząca, 17-Płyta 
stempla, 18-

Słup prowadzący, 19-

Płyta matrycy, 20-Płyta mocująca 
matrycy, 21-

Pierścień centrujący 

przedni.  

Ochrona środowiskowa urządzeń 

elektrycznych

 

Dobór materiałów 

(przeznaczenie, warunki eksploatacji, czas użytkowania) 

Obudowy i osłony zewnętrzne 

Lakierowanie  

Impregnacja 

Hermetyzacja