ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ ЛЕНТА Российский патент 1999 года по МПК H01B3/04 

Изобретение относится к электротехнике, а именно, к электроизоляционным лентам, которые используются для создания изоляции электротехнических устройств (изделий).

В настоящее время наиболее распространенными электроизоляционными материалами являются композиционные материалы. Композиционные материалы - это материалы, состоящие из двух или более компонентов, обладающие специфическими свойствами, отличными от суммарных свойств их составляющих компонентов. Последние должны быть хорошо совместимы.

Свойства композиционных материалов нельзя определять только по свойствам компонентов без учета их взаимодействия. Целью создания композиционного материала является объединение схожих или различных компонентов для получения материала с новыми необходимыми свойствами и характеристиками, отличными от свойств и характеристик исходных компонентов. В электротехнике широко используется один из таких композиционных материалов - электроизоляционная лента, пропитанная полимерным связующим, на основе слюдяной бумаги, с двух сторон которой расположены подложки, по меньшей мере одна из которых образована стеклотканью (Справочник по электротехническим материалам. Т.2/ Под ред Ю.В. Корицкого, В. В.Пасынкова, Б.М.Тареева. -М.:Энергоатомиздат, 1987, с. 177-150). Указанная лента обеспечивает высокие электрофизические характеристики изоляции электротехнических изделий, однако она не обладает необходимыми технологическими характеристиками, которые требуются при ее намотки на элементы этих устройств.

При намотке лент решающими становятся их технологические характеристики, такие как эластичность и коэффициент трения. Очень часто наблюдается отсутствие скольжения ленты по слоям и отсутствие необходимой степени утяжки. В результате изоляции получается рыхлой с плохим прилеганием слоев ленты друг к другу, наличием складок и пустот. Попытки ликвидировать указанные недостатки путем увлажнения ленты приводят к значительному снижению электрофизических характеристик изоляции.

Лента в соответствии с изобретением лишена указанных недостатков, при этом сохраняются высокие электрофизические характеристики ( а в некоторых случаях они даже улучшаются) изоляции. Это достигается за счет того, что в электроизоляционной ленте, пропитанной полимерным связующим, содержащей слюдяную бумагу, с двух сторон которой расположены подложки, по меньшей мере одна из которых образована стеклотканью, на внешних поверхностях подложек расположен трехатомный спирт CH₂OH-CHOH-CH₂OH (техническое название - глицерин) в количестве 1-12% от общей массы ленты. Другие количества глицерина или не обеспечивают улучшения технологических свойств ленты, или ухудшают электрофизические характеристики изоляции на ее основе. Лента согласно изобретению имеет в 2-3 раза лучшие технологические характеристики: повышенную эластичность, низкий коэффициент трения, длительный срок хранения.

Авторам не известно применение ранее в составе электроизоляционных лент трехатомного спирта CH₂OH-CHOH-CH₂OH. В общеизвестной практике подобные продукты обычно используются в косметической промышленности как компоненты для приготовления различных кремов, паст и мазей. Указанный трехатомный спирт - вещество повышенной гигроскопичности, в связи с чем было трудно предположить, что использование его в электроизоляционной ленте не только не ухудшит изоляцию электрических устройств, но и приведет к улучшению ее характеристик.

Как указывалось выше, свойства композиционных материалов нельзя определить только по свойствам компонентов без учета их взаимодействия.

Полимерное связующее слюдобумажных лент при нормальных (комнатных) температурах не реагирует с трехатомным спиртом (глицерином). Однако, как можно предположить, при переработке ленты в изоляцию электротехнических изделий при 140-160^oC образуется новый сложный комплекс: полимерное связующее - трехатомный спирт (глицерин). По-видимому, вновь образованный сложный комплекс придает изоляции на основе предлагаемой ленты высокие электрофизические характеристики. В частности, наблюдается повышение удельного объемного электрического сопротивления изоляции на два порядка.

В силу того, что глицерин расположен в основном на внешних поверхностях ленты, он как бы ее капсулирует. В результате вредные вещества, способные выделяться из ленты в процессе изолирования, такие как мелкие частицы стеклоткани, слюды и летучие органические вещества, блокируются глицерином и не попадают в окружающую среду. При этом руки изолировщиц, контактируя с абсолютно безвредным и экологически чистым веществом, смягчаются, т.е. результат аналогичен применению биологических перчаток. Весьма важным преимуществом предлагаемой ленты является длительный срок хранения (24 месяца) без изменения свойств. Лента обладает высокой стойкостью к деформации, т.е. способностью воспринимать и распределять механические напряжения, создаваемые во время операции накладывания ленты на электротехнические устройства.

Существо изобретения иллюстрируется примерами изготовления электроизоляционных лент, отличающихся между собой конструкцией, составом полимерного связующего и содержанием глицерина (см. табл. 1). Конструктивно ленты различались материалом и толщиной подложек, типом и толщиной слюдяной бумаги, составом полимерного связующего. В качестве подложек использовались: электроизоляционные стеклоткань или стеклосетка толщиной 0,03 - 0,06 мм; полиэтилентерефталатная пленка толщиной 0,01 - 0,05 мм; полиимидная пленка толщиной 0,03 - 0,06 мм; полиэтилентерефталатная бумага толщиной 0,01 - 0,06 мм; арамидная бумага толщиной 0,01-0,07 мм. В качестве слюдяной бумаги использовались: слюдинитовая бумага толщиной 0,03 - 0,08 мм; слюдопластовая бумага толщиной 0,04 - 0,08 мм; слюдяные бумаги иностранного производства - самика, ремика, микапласт толщиной 0,04 - 0,08 мм. В качестве полимерного связующего использовались композиции на основе; эпоксидной смолы и полиэфира; полиорганосилоксана; эпоксидной смолы и ангидрида; полисульфона; полиакрилата. В опытах использовался глицерин разной степени очистки: технический; пищевой; химически чистый; динамитный.

Лента изготавливалась на пропиточной машине горизонтального типа по следующей технологии: стеклоткань пропитывалась в ванне, содержащей раствор полимерного связующего. Пропитанная стеклоткань совмещалась со слюдяной бумагой, и полотно ленты поступал в сушильные зоны, где подвергалось сушке при 90-150^oC в течение 5-7 мин. По выходе из последней сушильной зоны на слюдяную бумагу накладывалась полиэтилентерефталатная пленка с нанесенным на внутреннюю поверхность слоем того же связующего. Перед совмещением полотна ленты и лакированной поверхности пленки последняя подсушивалась обдувом теплого воздуха при 70-75^oC.

Совмещенное полотно ленты поступало на приемный механизм машины и наматывалось в рулон. Затем рулон устанавливался в отпускном механизме лакировально-сушильной машины. Полотно ленты лакировалось в процессе размотки рулона глицерином. При том количество наносимого глицерина регулировалось специальным скребковым механизмом. После нанесения необходимого количества глицерина лента поступала в сушильное устройство, где подсушивалась при 70-80^oC в течение 5-7 мин. Затем рулон ленты разрезался на станке на ролики заданной ширины.

Полученная лента подвергалась электрофизическим испытаниям.

Пример 1. В качестве полимерного связующего использовалась композиция на основе эпоксидной смолы и полиэфира. В качестве подложек использовались стеклоткань и полиэтилентерефталатная пленка. Лента содержала 1% глицерина.

Пример 2. В качестве полимерного связующего и подложек использовалась композиция, аналогичная примеру 1. Лента содержала 3% глицерина.

Пример 3. В качестве полимерного связующего использовалась композиция на основе эпоксидной смолы и ангидрида. В качестве подложек использовались две стеклоткани. Лента содержала 6% глицерина.

Пример 4. В качестве полимерного связующего использовалась композиция на основе полиорганосилоксана. В качестве подложек использовались стеклоткань и полиимидная пленка. Лента содержала 9% глицерина.

Пример 5. В качестве полимерного связующего и подложек использовалась композиция, аналогичная примеру 1. Лента содержала 12% глицерина.

С целью установления граничных значений содержания глицерина в предлагаемой ленте были проведены контрольные опыты, включая опыт изготовления ленты по прототипу, не содержащей глицерина.

Свойства лент по примерам 1-5, контрольным примерам 1 и 2 и прототипу приведены в таблице.

Как видно из этой таблицы, при отсутствии глицерина жесткость ленты соответствует 12,0 H/м, а коэффициент трения составляет 0,9. Такая жесткость и высокий коэффициент трения затрудняют наложение ленты при ее использовании для изготовления изоляции электротехнических устройств. Содержание глицерина в количестве 1% приводит к снижению жесткости ленты до 5,6 H/м, при этом коэффициент трения снижается до 0,6, а удельное объемное электрическое сопротивление при (155±2)^oC на образцах изоляции повышается до 6.10¹⁰ Ом•м.

При содержании глицерина до 6% жесткость ленты соответствует 2,7 H/м, а коэффициент трения - 0,4. Как видно их примеров NN 1-5, изменение содержания глицерина в ленте от 1 до 12% позволяет регулировать жесткость в диапазоне от 1,5 до 5,6 H/м и коэффициент трения от 0,2 до 0,6. При этом удельное электрическое сопротивление при (155±2)^oC на образцах изоляции повышается как минимум на два порядка, а гарантийный срок хранения ленты увеличивается до 24 месяцев.

Таким образом, как видно из таблицы, содержание глицерина в ленте в количестве 1-12% позволяет решить поставленную в изобретении задачу - повышение технологических характеристик лент при сохранении высокого уровня их электрофизических характеристик.

Источники информации
1. Справочник по электротехническим материалам. Т. 2/ Под ред. Ю.В.Корицкого, В.В.Пасынкова, Б.М.Тареева. -М.: Энергоатомиздат, 1987, с. 127-150.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электроизоляции электротехнических изделий. Лента, пропитанная полимерным связующим, содержит слюдяную бумагу, с двух сторон которой расположены подложки, на внешних поверхностях которых расположен трехатомный спирт СН₂Н-СНОН-СН₂ОН. Достигается улучшение технологических характеристик ленты при. сохранении высокого уровня электрофизических характеристик. 3 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Электроизоляционная лента для изоляции электротехнических устройств, пропитанная полимерным связующим, содержащая слюдяную бумагу, с двух сторон которой расположены подложки, по меньшей мере одна из которых образована стеклотканью, отличающаяся тем, что на внешние поверхности подложек нанесен трехатомный спирт СН₂ОН-СНОН-СН₂ОН в количестве 1,0-12,0% от общей массы ленты. 2. Лента по п.1, отличающаяся тем, что вторая подложка выполнена из стеклоткани. 3. Лента по п.1, отличающаяся тем, что вторая подложка выполнена из полиэтилентерефталатной пленки. 4. Лента по п.1, отличающаяся тем, что вторая подложка выполнена из полиимидной пленки.