Materiały otrzymywane w wyniku wypalenia mas ceramicznych (mieszaniu surowców nieorganicznych, głównie pochodzenia mineralnego) to elektroizolacyjne materiały ceramiczne. Znajdują one zastosowanie w produkcji wyrobów elektroizolacyjnych.

I. Porównanie porcelany elektrotechnicznej (grupa 100) z steatytem (grupa 200) pod kątem ich praktycznych zastosowań w technice izolacyjnej.

Właściwości	Symbol jednostki	Jednostka	Mnożnik	Warunki badania	Porcelana elektrotechniczna	Steatyt
Gęstość pozorna	ρ		-	-	2,2	2,6
Porowatość pozorna	p	%	-	-	0	0
Nasiąkliwość fuksyną	-	-	-	-	0	0
Wytrzymałość na zginanie (co najmniej)	Rg	MPa ( )	-	bez szkliwa	50	120
								ze szkliwem	60	-
				Wytrzymałość na rozciąganie	Rr	MPa ( )	-	bez szkliwa	25	45
								ze szkliwem	30	60
Udarność	Ru		-	bez szkliwa	1,8	2,5
Współczynnik sprężystości wzdłużnej	E	MPa ( )	10^3	bez szkliwa	60	80
Wytrzymałość dielektryczna	Ed		-	-	20	13
Współczynnik strat dielektrycznych	tgγ	-	10^-3	f =50Hz	35	5
								f =1kHz	-	-
								f =1MHz	12	3
Przenikalność elektryczna względna	ε	-	-	f =50Hz	6,0 - 7,0	5,0 - 7,0
Współczynnik temperaturowy przenikalności elektrycznej	TWg		10^-6	f =50Hz	+600 - +500	+160 - +70
Rezystywność	ρV	Ω^.cm	-	20^oC	10^13	10^13
								200^oC	10^8	10^10
								600^oC	10^4	10^5
Rezystywność powierzchniowa	ρp	Ω	-	-	10^10	10^10
Ciepło właściwe	C­p	J(kg^.K)	-	20 - 100^oC	800 - 900	800 - 900
Średni współczynnik rozszerzalności liniowej	α		10^-6	20 - 100^oC	3,0 - 6,0	7,0 - 9,0
								20 - 600^oC	4,0 - 7,0	7,0 - 9,0
Średnia przewodność temperaturowa	a		10^-6	20 - 100^oC	0,6 - 1,1	1,0 - 1,1
Przewodność cieplna	λ		-	20 - 100^oC	1,0 - 2,5	2,0 - 3,0
Odporność na zmiany temperatury	ΔT	K	-	-	150	80

Steatyt różni się od porcelany elektrotechnicznej większą gęstością pozorną - a co za tym idzie - jest bardziej wytrzymały na zginanie i na rozciąganie.

Steatyt ma jednak mniejszą wytrzymałość dielektryczną.

Porcelana elektrotechniczna ma większy współczynnik strat dielektrycznych.

II. Proces powstawania porcelany

Porcelana powstaje na drodze dwukrotnego wypalania. Ze względu na skład chemiczny oraz temperaturę wypalania rozróżnia się porcelanę twardą i miękką.

W skład porcelany twardej wchodzi 40-60% kaolinu (nie więcej niż 2-% kaolinu może być zastąpione gliną wypalającą się na biało), 20-30% kwarcu i 20-30% skalenia. Odznacza się ona dużą wytrzymałością mechaniczną, dobrymi własnościami dielektrycznymi, jest bardzo mało nasiąkliwa (porowatość otwarta do 0,5%), odporna na działanie czynników chemicznych. Stosuje się ją do produkcji wysokonapięciowych izolatorów, kształtek izolacyjnych, sprzętu laboratoryjnego.

W skład porcelany miękkiej wchodzi 25-40% kaolinu (część kaolinu można zastąpić gliną wypalająca się na biało), 30-45% kwarcu i 25-40% skalenia. Ma ona mniejszą wytrzymałość mechaniczną i gorsze własności dielektryczne niż porcelana twarda, odznacza się natomiast większą przeświecalnością i bielą. Stosowana jest do produkcji wyrobów artystycznych oraz izolatorów niskonapięciowych.

Temperatura wypalania surowych, nie szkliwionych wyrobów porcelanowych wynosi 920 - 980^oC, wyrobów szkliwionych - 1280-1460^oC (porcelany twardej 1350-1460^oC, porcelany miękkiej 1280-1320^oC).

III. Obserwacja mikroskopowa próbek

Charakteryzacja 5 próbek

W zależności od temperatury wypalenia otrzymujemy rożne właściwości materiałów.

1 Próbka MWG - 1350

Temperatura wypalania 1350^oC

Ciężar objętościowy - 2,32

Nasiąkliwość - 4,23

Mała porowatość, brak śladów krystalizacji. Widoczna pobruzdowana powierzchnia ziaren tlenku glinu, nie obtopienie ziaren kwarcu, słaba krystalizacja porów. Pory bardzo liczne - około 1 i 2 μm, występują grupami.

2 Próbka - MWG 1380

Temperatura wypalania - 1380^oC

Ciężar objętościowy 2,45

Nasiąkliwość 0,2

Pory ułożone w luźną siatkę. Próbka dobrze skrystalizowana. Najdrobniejsze pory lepiej wykształcone niż w MWG 1350 wielkości około 2 μm, największe około 25 μm.

3 Próbka MZ 2I

Temperatura wypalania 1350^oC

Ciężar objętościowy 2,4

Nasiąkliwość 0,02

Pory luźno i rzadko ułożone. Mało obtopione ziarna kwarcu. Wyraźne kontury po topniku. Słabe właściwości elektryczne.

4 Próbka MZ 2

Temperatura topnienia 1380^oC

Ciężar objętościowy 2,39

Nasiąkliwość 0,01

Pory dość gęsto ułożone, wyraźnie zaznaczające się. Dobrze obtopione ziarna kwarcu. Dobre właściwości dielektryczne.

5 Próbka MZ III K p.2

Temperatura topnienia 1410^oC

Ciężar objętościowy 2,14

Nasiąkliwość 2,44

Pory ułożone w łańcuchy i skupiska. Ceramika przepalona i obniżone własności elektrycznew porównaniu z próbką MZ 2.

IV. Porównanie materiałów z grupy 100 i 200.

Grupa 100 to głównie porcelana elektrotechniczna, np. prasowana, wysokoglinowa, krystobalitowa i o dużej wytrzymałości. Materiały z grupy 100 są dość porowate, białe.

Izolatory wysoko- i nisko napięciowe, elementy konstrukcyjno - izolacyjne osprzętu elektrotechnicznego i aparatów niskonapięciowych, izolatory wysokonapięciowe, linowe, stacyjne.

Grupa 200 to głównie steatyt niskonapięciowy, specjalny, porowaty, gorsteatyt.

Zastosowanie: elementy konstrukcyjne i izolacyjne aparatów niskonapięciowych, elementy lamp elektronowych, elementy izolacyjne.

V. Materiały i pomoce:

Norma PN - 89 / E-06301

„Zestawienia wyników“

Izolatory elektroenergetyczne - katalog

Zdjęcia

---