Виды и свойства изоляционных материалов

Сферы применения электроизоляторов

Что такое электрическое сопротивление

Чтобы выяснить, где применяются электроизоляторы, достаточно просто вспомнить, где распространена электропроводка. Это могут быть как бытовые системы электроснабжения и электроосвещения, так и промышленные. В электрических силовых кабелях, прокладываемых снаружи и под землей, содержится несколько слоев такой изоляции. В приборостроении отдельные элементы конструкции приборов также приходится изолировать от напряжения. Это могут быть как небольшие элементы разных плат, так и целые узлы. Такая изоляция позволяет сохранить эксплуатационные характеристики материалов, расположенных вблизи токоведущих жил.

Изоляция подземных газопроводов

Основные разрушающие факторы, воздействующие на подземные трубы, соли, растворенная в почве влага и так называемые «блуждающие токи». Все эти компоненты грунта вызывают преждевременную коррозию металла, нарушающую структуру газопровода и приводящие к неисправностям, снижению эффективности, выходу систем из строя.

Источниками блуждающих токов являются ж/д и автомобильные дороги, проложенные под землей силовые кабели и другие энергообъекты. Это явление изнашивает стенки газовых труб, в некоторых случаях приводя их в негодность за 1-2 года эксплуатации. Это приводит к серьезным последствиям, включая аварии, утечки газа. Поэтому изоляционный материал для подземных коммуникаций должен обладать диэлектрическими свойствами (помимо гидроизоляционных, термозащитных и других). Оптимальное решение – пенополиуретановое покрытие, которое монтируют в заводских условиях на стадии производства труб или в процессе их эксплуатации в рамках капитального ремонта.

Нанесение защиты в заводских условиях считается более надежным. Производитель обеспечивает полное покрытие поверхности, а значит, полноценную защиту. Кроме того, в производственных условиях можно установить в трубы специальные датчики контроля. Электронные приборы работают бесперебойно, выявляют неисправности в работе системы и позволяют оперативно их устранить.

Монтаж полипропиленовой изоляции на заводе полностью автоматизирован, что минимизирует ошибки. Процесс начинается с подготовки труб: сушки, очистки и полировки. Затем конструкции нагревают, на горячую поверхность наносят клеевую основу, а после полиэтиленовый слой. С помощью фторопластового валика верхний слой выравнивают и уплотняют. Последний этап производства – охлаждение, за которым следует контроль качества выпущенных изделий.

Изоляция ППУ имеет следующие преимущества:

• низкая теплопроводность;
• легкость и минимальная плотность – не увеличивает объем труб, не создает лишней нагрузки;
• простота монтажа при ремонте;
• стойкость к колебаниям давления, температуры;
• диэлектрические свойства – предотвращает разрушение металла блуждающими токами;
• резистентность к агрессивным средам, химическим компонентам почв, влаге.

Для усиления гидроизоляционных свойств ППУ-покрытие дополнительно оборачивают полиэтиленовой пленкой.
Прочность и долговечность труб с пенополиуретановой защитой сочетаются с доступными ценами, что объясняет востребованность и лидирующие позиции конструкций на строительном рынке.

Положительные свойства эпоксидной изоляции

Трубы с эпоксидной изоляцией на внутренней поверхности отличаются от простых труб из металла тем, что имеют сплошной полимерный слой защиты. Производители гарантируют бесперебойную работу трубопроводов многие десятилетия при температурных показателях в пределах от минус тридцати пяти градусов до плюс ста восьмидесяти градусов.

Покрытие из эпоксидного порошка защищает трубы от появления коррозии и процессов эрозии, предотвращает катодное отслаивание, абразивный износ, также трубы устойчивы к воздействию агрессивных веществ.

Внимание! Эпоксидное покрытие соответствует требованиям, которые указаны в государственной и отраслевой документации, практически на том же уровне, что и трубы, покрытые полиэтиленовой изоляцией. Главным достоинством считается высокий уровень износоустойчивости

Повышенное качество трубопрокатов позволяет устанавливать изделия в микротоннелях, под автомагистралью, в трубопроводах под водой, при укладке труб под наклоном в скважинах

Главным достоинством считается высокий уровень износоустойчивости. Повышенное качество трубопрокатов позволяет устанавливать изделия в микротоннелях, под автомагистралью, в трубопроводах под водой, при укладке труб под наклоном в скважинах.

Характеристики электроизоляторов

Ко всем без исключения электроизоляторам предъявляются общие требования.

Электрическая прочность

Способы огнезащиты электрических коммуникаций

Главная задача диэлектрика – обеспечить требуемый уровень значения величины электрической прочности на пробой. Данная величина находится в прямой зависимости от того, насколько толстая фарфоровая стенка изолятора. Нарушение прочности происходит при пробое твердого диэлектрика или в результате разряда по поверхности изолятора. Прочность характеризуется напряжением промышленной частоты, которое способен выдержать изолятор при сухой и мокрой поверхности, а также импульсным напряжением при испытании. Эту величину проверяют специальным прибором – мегаомметром.

Удельное сопротивление

Изоляционный материал пропускает небольшую часть электрического тока. Эта величина является несоизмеримо малой, в сравнении с теми токами, которые протекают постоянно по жилам. Электрический ток может идти через два пути: сквозь сам изоляционный материал или по его поверхности. Удельным сопротивлением называется величина сопротивления единицы объема материала. Она равна отношению произведений величин сопротивлений тока, идущего по изолятору и сквозь него, к их же сумме.

В качестве единицы измерения данной величины взято значение сопротивления изоляционного материала, выполненного в форме куба с гранью 1 см, где направление тока совпадает с вектором направления двух наружных противоположных граней. Величина удельного сопротивления зависит от агрегатного состояния материала и других важных величин.

Диэлектрическая проницаемость

После помещения изолятора в электромагнитное поле происходит изменение направления в пространстве частиц с плюсовыми зарядами: они выстраиваются по силовым линиям электромагнитного поля. Электронные оболочки меняют свою ориентацию в противоположную сторону. Молекулы поляризуются. При поляризации диэлектриков происходит образование собственного поля у молекул, которое действует в сторону, противоположную направлению общего поля. Эта способность определяется диэлектрической проницаемостью.

Важно! Диэлектрическая проницаемость характеризует степень поляризации диэлектрика. Она оказывает влияние на емкость таких элементов, как конденсаторы

При их изготовлении следует применять изоляцию с большой величиной диэлектрической проницаемости. Измерение величины производят в фарадах на метр погонный (Ф/м). Единица измерения получила свое название в честь великого английского ученого Майкла Фарадея, внесшего весомый вклад в науку в области электромагнетизма.

Угол диэлектрических потерь

Диэлектрические потери – энергия электрического поля, рассеивающаяся в изоляционном материале за определенную единицу времени. Энергия никуда не исчезает, а переходит из одного состояния в другое (тепло). Чем выше величина потерь, тем больше риск теплового разрушения диэлектрика. Эта характеристика электроизолирующего материала измеряется тангенсом угла диэлектрических потерь. Зависимость тангенса угла от значения диэлектрических потерь линейная.

Гидроизоляционные материалы

Классификация гидроизоляции по группам.

Влагостойкие материалы чаще всего применяются для защиты построек от неблагоприятного воздействия атмосферных осадков, природного влияния и различных химикатов, разъедающих структуру стройматериалов.

Влагоизоляционные структуры подразделяются на множество видов и подтипов, которые принято определять по целям применения:

• направленные на фильтрацию;
• обеспечивающие герметизацию;
• предотвращающие коррозию;

по разновидностям стройматериалов:

• асфальтные смеси, краски, лакировочные растворы, эмульсии, асфальты низкой и высокой температуры;
• смеси на минеральной основе (цемент, сыпучие растворы);
• смеси на основе пластика в малярных работах (покраска, отделка, оклеивание, шпаклевка, лакировка, стяжка);
• раствор на основе металла (латунные, медные, свинцовые, алюминиевые материалы).

Помимо вышеперечисленных разновидностей, влагостойкие изоляционные материалы разделяются на 2 категории: поверхностные и проникающие. К первой категории относятся клейкие и покрывающие полимерные смеси, ко второй – на основе минерального сырья.

Схема пароизоляции кровли.

Основным минусом поверхностных гидроизоляционных материалов является высокая вероятность отслоения от поверхности, на которую они были нанесены. Это приводит к дальнейшей потере защитных свойств. Вместе с тем для работы с поверхностными смесями необходимо выполнять тщательную обработку наружности и следовать правилам нанесения материала.

Самым оптимальным вариантом является гидроизоляция с проникающим воздействием. В ее составе содержатся такие минеральные добавки, как кварцевый песок, цемент и природные химикаты. Они обеспечивают качественную и долговечную защиту поверхности от наружного воздействия.

Влагостойкость покрытия достигается путем проникновения гидроизоляционного материала в микротрещины, поры и свободные участки поверхности с дальнейшим укреплением их структуры. Такой эффект получается благодаря вступлению в реакцию природных химикатов, цемента и влаги. Проникающий материал сливается со структурой обрабатываемой поверхности при контакте с водой. Этот процесс позволяет обеспечить поверхности долговечность, не препятствуя ее паровой проницаемости.

Материал для звукоизоляции

Применение звукоизоляционных уплотнителей при строительстве зданий разного назначения, преследует цель снизить уровень проникающего шума и посторонних звуков.

Изоляционные материалы данного вида делятся на 2 группы:

Схема звокоизоляции.

• звукопоглощающие или акустические;
• прокладочные.

Акустические облицовочные средства используют при строительстве промышленных предприятий, монтаже вентиляционных установок и промышленных кондиционеров для обеспечения нормативного уровня шума. А в общественных зданиях они создают оптимальный уровень слышимости и улучшают акустику в больших помещениях, где размещается множество слушателей: зрительные залы кинотеатров и филармоний, театров, звукозаписывающих студий. Звукоизоляционные свойства защитных средств зависят от пористости уплотнителя.

В качестве изоляционных материалов, поглощающих шум, могут применяться мягкие, полужесткие и твердые облицовки.

Для получения мягкого вида облицовки применяется минеральная вата и стекловолокно. Мягкая звукоизоляционная облицовка выпускается в виде матов и рулонов. Объемная масса этого вида материалов составляет около 70 кг/м³. С одной стороны они имеют листовой перфорированный экран. Материалом для него служит алюминий, жесткий поливинилхлорид или асбестоцемент.

Полужесткая поглощающая звукоизоляционная облицовка изготавливается в виде минераловатных и стекловолоконных плит. Размер одной плиты составляет 50×50×2 см, объемная масса ее 80-130 кг/м³. Используются в этих целях и плиты из древесных волокон, пластмассы с пористой основой. К ним относят пенополиуретан и пенопласт из полистирола.

При производстве твердых изоляционных материалов используют гранулированные или суспензированные виды минеральной ваты и коллоидного связующего вещества. В качестве связующего вещества применяется клейстер из крахмала. Плиты окрашиваются и выпускаются с разного вида фактурой, объемная масса их составляет около 400 кг/м³.

Прокладочные звукоизоляционные материалы препятствуют попаданию шума извне и не позволяют звукам распространяться дальше. Этот вид облицовки выпускается рулонами и плитами. Для их изготовления используют стекловолокно и минеральную вату, газонаполненные пластмассы.

Изоляция кабеля и материалы для нее.

Использующиеся в кабельном производстве изоляционные материалы на основе резины, могут иметь как природное, так и синтетическое происхождение. Достаточно высокая гибкость является немаловажным преимуществом резиновой изоляции кабелей и проводки, что позволяет производить монтаж сетей в любых условиях. Однако, у такого типа изоляции есть и недостаток: резиновая изоляционная оплетка со временем подвергается изменению химических свойств материала и теряет свои защитные свойства, что на надежности изоляционного слоя сказывается негативным образом.

Отличается высокой степенью стойкости изоляция кабеля из полиэтиленов низкой или высокой плотности, к воздействию химической или другой агрессивной среды. Обычные виды полиэтиленовой изоляции при нагревании нестабильны, а вот вулканизированный полиэтилен перепадов температур не боится, поэтому именного его рекомендуют использовать в условиях повышенных температур.

Материалы для изоляции кабеля на основе ПВХ — это производные полимеров, имеющие все их достоинства и недостатки. Дешевле любых других типов изоляционных материалов производителям обходится ПВХ-изоляция, но оплетка кабеля или провода несколько теряет в своих защитных свойствах и снижается химическая стойкость материала при добавлении пластификаторов. При этом изоляция кабеля на основе ПВХ материалов отличается высокой эластичностью, а подобрав правильные добавки, можно придать ей такие дополнительные свойства как термостойкость и сохранение эластичность при низкотемпературных условиях.

При изобилии современных материалов, изоляция кабеля на бумажной основе сегодня применяется довольно ограниченно. Для такого типа проводки допустимое напряжение не больше, чем 35 кВ. Если при производстве силовых кабелей используется бумажная изоляция, то бумажную основу необходимо пропитывать специальным составом, который включает в себя масло, канифоль и воск. В результате этих мероприятий, бумага приобретает несвойственные для нее характеристики. Но нестойкость бумаги к любым внешним воздействиям является огромным минусом такого типа изоляции.

Устройство гидроизоляции пола

Качественная гидроизоляция помогает предохранить не только элементы конструкции пола, но и продлить срок службы напольных покрытий.

Данный вид изоляции применяется для защиты бетонного основания, предотвращения загнивания деревянных и других материалов, которые использовались при строительстве дома. Повышенная влажность оказывает пагубное воздействие не только на материалы, применяемые при отделке помещения, но даже и на элементы конструкции самого здания, приводя их в непригодность к дальнейшей эксплуатации. Избежать данных проблем позволяет качественно сделанная гидроизоляция основания.

Покупая материал для гидроизоляции, необходимо ориентироваться на выбранную технологию:

1. Обмазочная изоляция пола осуществляется с помощью эпоксидных смол, синтетических или битумных мастик.
2. Рулонная (оклеечная) гидроизоляция предполагает использование рубероида, толя и других материалов с хорошими эксплуатационными характеристиками.

Какой бы вид гидроизоляции вами ни был выбран, последовательность работ будет единая для всех:

• подготовка основания;
• укладка изоляционного материала;
• уплотнение гидроизоляции.

Если в процессе строительства дома вы хотите устроить изоляцию всего помещения, то оптимальным вариантом будет применение оклеечных материалов. Если работы осуществляются только с полом, то лучше будет использовать обмазочный вариант.

Оклеечная гидроизоляция проще в эксплуатации, чем обмазочная, к тому же она достаточно прочная и создает дополнительную звукоизоляцию.

Для создания обмазочной изоляции применяются мастики: битумно-резиновые или битумно-полимерные. В их составе присутствует окисленный битум, соединяемый с органическим растворителем, и наполнитель (резиновая крошка, пластификатор, латекс). Мастика может наноситься без особых подготовительных работ, она обладает хорошей адгезией. Гидроизоляция данного типа может быть выполнена с минимальными затратами времени и сил.

Начинать наносить мастику необходимо от стены, противоположной двери. При этом материал разравнивается шпателем или широкой кистью. Все материалы для данного вида изоляции содержат на упаковке инструкцию, в которой указан способ нанесения, требуемое количество слоев и время полного высыхания.

Материалы для оклеечной гидроизоляции продаются в рулонах. В их состав входит битумная основа, полимеры, армирующая стеклоткань и полиэстер. Среди основных достоинств данной изоляции стоит выделить такие, как:

• простота в монтаже;
• возможность эксплуатировать пол сразу после оклейки;
• высокая прочность;
• дополнительная звукоизоляция.

Недостатки:

• требуется тщательная подготовка основания;
• в процессе работ появляется неприятный запах битума;
• при ее укладке высота пола за счет стяжки возрастает на 50 мм и более.

Устройство звукоизоляции пола

Чтобы шум не передавался в другие комнаты, лучше всего делать звукоизоляцию пола абсолютно во всех эксплуатируемых помещениях.

Одним из основных источников стресса является шум. Поэтому, производя капитальный ремонт в квартире, необходимо позаботиться о создании качественной звукоизоляции пола. Само конструирование многоэтажных зданий предполагает определенный уровень звукоизоляции. Но в некоторых случаях это свойство следует значительно усиливать дополнительными материалами.

Процесс звукоизоляции пола начинается с заделки всевозможных отверстий и щелей. После этого осуществляется утолщение пола различными материалами. Конечно, делать это необходимо не за счет значительного уменьшения высоты помещения. Стоит также учитывать, что сильное увеличение тяжести основания может привести к порче фундамента.

Среди твердых материалов, которые препятствуют проникновению звуков, самыми популярными являются: гипсоволокно, гипсокартон, ДВП. Среди мягких материалов следует выделить каменную вату или стекловолокно, с помощью которых можно погасить сумевшие проникнуть внутрь звуковые волны.

Создать качественную изоляцию пола не так уж и сложно. Главное – это использовать качественные инструменты и материалы, а также знать технологию проведения работ.

Пластмассовая изоляция

Жилы покрываются пластмассовой изоляцией с помощью экструзии. Это более технологично, чем мотать бумагу, а потом пропитывать и сушить. Пластмассовая изоляция лучше бумажной маслопропитанной по всем параметрам:

Кабель контрольный с пластмассовой изоляцией (КВБбШв)

— большая пропускная способность кабеля за счет увеличения длительно допустимой температуры жилы,

— высокий ток термической устойчивости при коротком замыкании,

— меньше вес и диаметр,

— можно прокладывать кабель на морозе без предварительного подогрева,

— нет ограничений по разнице уровней на трассе (ничего никуда не стечет),

— монтаж проще из-за отсутствия жидких компонентов.

Есть четыре вида пластмассовой изоляции.

ПВХ пластикат

Смесь поливинилхлоридной смолы с пластификаторами и стабилизаторами. Пластификаторы с добавлением антиоксидантов делают изоляцию гибкой и замедляют деградацию удельного электрического сопротивления.

Силовой кабель ВВГ нг с изоляцией из ПВХ пластификата

ПВХ не лучший изолятор, зато устойчив к агрессивным средам. Не поддерживает горения, но горит. Начинает разлагаться при 140° C и выделяет токсичный газ хлороводород. Свойства ПВХ ухудшаются от света, и пигментные добавки не вполне спасают.

ПВХ пластикат — самый популярный вид пластмассовой изоляции кабелей.

Сшитый полиэтилен (СПЭ)

По свойствам примерно то же, что ПВХ пластикат. Изоляция из сшитого полиэтилена применяется только на одножильных и трехжильных кабелях. Преимущество СПЭ перед ПВХ: меньшая толщина диэлектрика при равном рабочем напряжении на линии.

ПвВ — кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена

При использовании СПЭ в конструкцию кабеля включаются два полупроводниковых слоя: по жиле и по изоляции. Это нужно для выравнивания напряженности электрического поля и электромагнитной совместимости кабеля с внешними электрическими цепями.

Сшитый полиэтилен СПЭ отличается от обычного термопластичного ПЭ сохранением механических и электрических свойств при приближении к температуре плавления. Причина: сшивка полимерных нитей на молекулярном уровне с помощью реактивов или радиации. Это как производство термоусадочной трубки, но без раздувки.

Концевые и соединительные кабельные муфты

для кабелей с изоляцией ПВХ, сшитого полиэтилена и маслопропитанной бумаги. Перейти в каталог

Резина

Отличается повышенной гибкостью, влагозащитой и стоимостью, делается из каучуков. Силовые кабели в резиновой изоляции соединяют подвижные элементы с электросетью.

Кабель в резиновой изоляции имеет избыточный диаметр из-за округлой формы. Резина боится света и со временем теряет эластичность.

Кабеля КГ-Т силовой с изоляцией из резины

Помимо каучуковой, есть кремнийорганическая резина: кроме гибкости, она обладает повышенной термостойкостью.

Фторопласт

Максимально сильный диэлектрик, стойкий к высоким температурам и агрессивным средам. Фторопластовая изоляция очень дорогая, поэтому используется либо в жестких условиях эксплуатации, либо для высоковольтных греющих кабелей.

При равных габаритах кабели во фторопластовой изоляции передают большую мощность, чем кабели в СПЭ изоляции, не говоря уж о ПВХ.