Карболит¶

Карболит — это обобщённое название группы феноло-формальдегидных смол и производимых на их основе пластмасс, а также товарный знак, под которым в СССР выпускались изделия из этих материалов. В более узком смысле термин «карболит» часто применяется к пресс-порошкам, наполненным древесной мукой, и к готовым изделиям из них (например, корпусам радиоприёмников, розеток, телефонных аппаратов), которые отличаются характерным блеском, твёрдостью и термостойкостью.

¶История

¶Открытие феноло-формальдегидных смол

Первые синтетические смолы на основе фенола и формальдегида были получены в 1907–1909 годах бельгийским химиком Лео Бакеландом. Он создал материал, названный бакелитом, который стал первой в мире полностью синтетической пластмассой. Бакелит получали путём поликонденсации фенола и формальдегида в присутствии щелочного катализатора с последующим отверждением под давлением и нагревом. Материал обладал высокой термостойкостью, электроизоляционными свойствами и не плавился после отверждения.

¶Разработка и производство в СССР

В Советском Союзе работы по созданию отечественных феноло-формальдегидных пластмасс начались в 1920-х годах. В 1925 году на Охтинском химическом заводе в Ленинграде была организована первая опытная установка. В 1928 году была запущена промышленная линия по производству пресс-порошков на Московском заводе «Карболит» (основан в 1915 году как завод по переработке фенола, позже перепрофилирован). Именно этот завод дал название всему классу материалов — «карболит». Товарный знак «Карболит» был зарегистрирован и использовался для обозначения пресс-материалов и готовых изделий.

В 1930–1950-е годы карболит стал одним из самых массовых конструкционных и декоративных материалов в СССР. Из него изготавливали корпуса бытовой техники (радиоприёмники «Рекорд», «Москвич», телефоны ТА-68), электроустановочные изделия (розетки, выключатели, патроны для ламп), рукоятки инструментов, детали автомобилей, посуду (солонки, сахарницы), игрушки, шкатулки и бижутерию. Карболит ценился за прочность, долговечность, устойчивость к нагреву и химическим веществам, а также за возможность формования сложных рельефных поверхностей.

¶Упадок и современное состояние

С 1960-х годов карболит начал вытесняться более дешёвыми и технологичными термопластами (полистирол, полиэтилен, полипропилен), а также новыми термореактивными материалами. Однако карболит продолжал применяться в электротехнике, автомобилестроении и производстве товаров народного потребления вплоть до 1990-х годов. В настоящее время производство классического карболита в России значительно сокращено. Основные производители — Орехово-Зуевский завод «Карболит» (Московская область) и Кемеровский завод «Карболит» — выпускают преимущественно феноло-формальдегидные смолы для промышленных нужд (клеи, лаки, связующие для абразивов). Изделия из карболита в массовом быту практически не встречаются, однако материал остаётся популярным среди коллекционеров и реставраторов винтажной техники.

¶Химическая природа и получение

¶Сырьё

Основными компонентами для синтеза карболита являются:

• Фенол (C₆H₅OH) — ароматическое соединение, получаемое из каменноугольной смолы или синтетическим путём.
• Формальдегид (CH₂O) — газ, водный раствор которого (формалин) используется в реакции.
• Катализаторы — щелочи (аммиак, гидроксид натрия) или кислоты (соляная, щавелевая) — определяют тип получаемой смолы (новолачная или резольная).

¶Процесс синтеза

Реакция поликонденсации фенола и формальдегида протекает в несколько стадий. В зависимости от условий (соотношение реагентов, pH, температура) образуются:

• Новолачные смолы (термопластичные) — при избытке фенола и кислотном катализаторе. Они плавятся при нагреве и требуют добавления отвердителя (уротропина) для перехода в неплавкое состояние.
• Резольные смолы (термореактивные) — при избытке формальдегида и щелочном катализаторе. Они отверждаются при нагреве без дополнительных реагентов.

Для получения карболита-пресс-порошка смолу смешивают с наполнителями (древесная мука, асбест, тальк, стекловолокно), красителями, смазками и отвердителями. Смесь измельчают, гранулируют и прессуют в таблетки.

¶Отверждение

Изделия из карболита формуют методом горячего прессования (температура 150–180 °C, давление 10–30 МПа). В процессе прессования смола переходит в неплавкое и нерастворимое трёхмерное состояние (сшивка). После отверждения карболит не размягчается при нагреве, что отличает его от термопластов.

¶Свойства

¶Физические свойства

• Плотность: 1,25–1,45 г/см³ (зависит от наполнителя).
• Твёрдость: высокая (по Бринеллю 30–40 МПа).
• Термостойкость: до 150–200 °C (кратковременно до 250 °C).
• Электрическая прочность: 10–15 кВ/мм.
• Водопоглощение: 0,1–0,3 % за 24 часа.
• Цвет: обычно чёрный, коричневый, тёмно-зелёный, реже красный, кремовый, белый (при использовании специальных пигментов).

¶Химические свойства

Карболит устойчив к действию слабых кислот, щелочей, масел, бензина, спиртов. Разрушается концентрированными азотной и серной кислотами, а также щелочами при нагреве. Не растворяется в органических растворителях.

¶Технологические свойства

• Текучесть: хорошая — позволяет заполнять сложные формы.
• Усадка: 0,5–1,0 %.
• Скорость отверждения: 1–3 минуты при 160 °C.

¶Классификация

¶По типу смолы

• Новолачные карболиты — требуют отвердителя, имеют более высокую текучесть.
• Резольные карболиты — отверждаются без отвердителя, более термостойки.

¶По наполнителю

• Карболит с древесной мукой — самый распространённый тип, используется для электротехнических изделий.
• Асболит — с асбестовым наполнителем, повышенная термостойкость (до 300 °C).
• Фаолит — с графитовым наполнителем, химически стойкий.
• Стекловолокнит — со стеклянным волокном, высокая механическая прочность.

¶По назначению

• Электроизоляционные — для розеток, выключателей, патронов.
• Конструкционные — для корпусов приборов, рукояток, деталей машин.
• Декоративные — для шкатулок, бижутерии, сувениров.

¶Применение

¶Электротехника

Карболит широко применялся для изготовления корпусов и деталей электроустановочных изделий: розеток, выключателей, вилок, патронов для ламп накаливания, распределительных коробок. Материал обеспечивал надёжную изоляцию и не поддерживал горение.

¶Бытовая техника

В СССР из карболита делали корпуса радиоприёмников, телефонов, настольных ламп, утюгов, электроплиток. Характерный пример — радиоприёмник «Рекорд» (выпускался с 1950-х годов), корпус которого отливался из чёрного или коричневого карболита.

¶Автомобилестроение

Карболит использовался для изготовления рулевых колёс, рычагов переключения передач, панелей приборов, распределителей зажигания. В автомобилях ГАЗ-21 «Волга» и ЗИЛ-130 рулевые колёса были карболитовыми.

¶Химическая промышленность

Из кислотостойких марок карболита (фаолит) изготавливали трубы, вентили, насосы, ёмкости для хранения агрессивных сред.

¶Декоративные изделия

В 1930–1960-е годы карболит активно использовался для производства бижутерии (броши, кольца, браслеты), шкатулок, портсигаров, пепельниц, сувениров. Такие изделия часто имитировали янтарь, слоновую кость, черепаховый панцирь.

¶Интересные факты

• Карболит — один из немногих материалов, который не перерабатывается вторично из-за термореактивной природы. Отходы карболита обычно измельчают и используют как наполнитель для строительных смесей.
• В 1930-е годы карболит рекламировался как «материал будущего» и «заменитель дерева, металла и стекла».
• Изделия из карболита часто имеют характерный запах фенола, особенно при нагреве.
• Карболит легко отличить от термопластов по звуку: при ударе он издаёт глухой, «каменный» звук, а не звонкий, как полистирол.
• В современной России карболит продолжает применяться в производстве тормозных колодок для железнодорожного транспорта (фрикционные изделия).

¶Источники

• Крыжановский В. К., Кербер М. Л. «Производство изделий из полимерных материалов». — СПб.: Профессия, 2004.
• Гуль В. Е., Кулезнев В. Н. «Структура и механические свойства полимеров». — М.: Высшая школа, 1979.
• Справочник «Пластические массы в машиностроении» / под ред. И. В. Калинина. — М.: Машиностроение, 1975.
• История завода «Карболит» (Орехово-Зуево) — архивные материалы предприятия.
• Технические условия на пресс-материалы марок 03-010-02, 03-010-04 (ГОСТ 5689-79).