СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОПИТАННЫХ ЛЕНТ ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
METHOD OF MAKING IMPREGNATED TAPE FOR INSULATING ELECTRICAL MACHINES

Изобретение относится к способу изготовления электроизоляционных материалов, преимущественно к изготовлению пропитанных слюдосодержащих лент, обеспечивающему качественную пропитку слюдинитовой бумаги в ленте с одновременной возможностью регулирования количества связующего в ленте.
Эти ленты широко применяются в электромашиностроении, в качестве изоляции электродвигателей и генераторов. От качества и свойств лент и изоляции на их основе в большей степени зависят основные параметры этого оборудования.
Известны различные способы пропитки пористых материалов на горизонтальных и вертикальных пропиточных машинах: В.В.Барановский, Г.М.Дулицкая "Слоистые пластики электротехнического назначения", стр.135-156, Энергия, Москва, 1976 г.; О.В.Бобылев, А.В.Кудрявцев, Б.И.Левин "Производство электроизоляционных материалов", стр.57-82, Москва, "Высшая школа", 1986 г. Наиболее распространенным оборудованием для пропитки композиционных материалов является горизонтальная пропиточная машина.
В этих машинах применяются различные узлы пропитку для низковязких составов, в т.ч. и универсальный пропиточный узел.
Принцип пропитки на таком оборудовании заключается в том, что пористый материал пропускается через лаковый раствор связующего. Излишки связующего отжимаются на соответствующих устройствах (отжимные валы, ножи-скребки и т.д.). Затем для удаления растворителя пропитанный материал проходит сушильную камеру, где при разных температурах в разных зонах происходит удаление растворителя. Поэтому машины имеют большую длину (20-30 м) в зависимости от скорости пропитки. Однако использование данной конструкции машины и технологии пропитки для слюдосодержащих лент затруднительно тем, что слюдинитовую бумагу в чистом виде (без подложки) ввиду ее низкой механической прочности пропитать невозможно. Поэтому для пропитки слюдинитовой бумаги (для пропитанных лент) применяют заготовку - склеенную предварительно слюдинитовую бумагу и стеклоткань раствором натурального каучука. Это позволяет обеспечить все необходимые операции по пропитке бумаги, ее дублирование со второй подложкой, намоткой в рулон при технически обоснованных скоростях.
Однако при этом заготовка пропускается через лаковый раствор связующего с отсутствием возможности использования отжимных валов и других методов регулирования количества связующего в связи со слабой механической прочностью слюдинитовой бумаги (особенно в присутствии растворителя), полностью исключается возможность регулирования количества связующего и качество пропитки слюдинитовой бумаги. В этом случае производительность такого оборудования определяется длиной шахты для удаления растворителя.
Также известны способы лакировки различных бумаг, пленок, но все они основаны на составах с растворителями, что не применимо в нашем случае, т.к. растворитель разрушает слюдинитовую бумагу.
Предлагаемый способ изготовления пропитанных слюдинитовых лент полностью исключает все вышеперечисленные проблемы.
Пропиточный узел (чертеже) включает в себя ванну (11), которая заполняется составами без растворителя, лакирующий узел (16), размоточное устройство (1) с рулоном заготовки, регулируемый вал (17), обогреваемый перевальный вал (14), размоточное устройство (1) с рулоном полимерной пленки с нанесенным на него клеящим слоем и намоточное устройство (7). Заготовка с размоточного устройства поступает на лакирующий узел, причем связующее наносится со стороны слюдинитовой бумаги. Зависимость количества пропиточного состава уносимого слюдинитовой бумагой вследствие ее пористости с учетом толщины бумаги d
а если эту величину увязать с вязкостью, скоростью и др., то получится, что
где Q - количество пропиточного состава,
b - ширина бумаги,
v - скорость движения заготовки,
ρ и η - плотность и вязкость пропиточного состава,
g - ускорение свободного падения,
α - угол, образуемый полотном заготовки с горизонтом на выходе дозировочного вала.
Таким образом, изменяя скорость и зазор между дозирующими валами, угол α при помощи регулируемого вала 4 и меняя температуру на перевальном обогреваемом валу, удается добиться гарантированного наноса связующего на заготовку с точностью по длине и ширине ±1% полностью пропитанной слюдинитовой бумагой, в то время как при действующей технологии эти значения ±5%.
После нанесения соответствующего количества связующего полотно заготовки поступает на разогретый перевальный вал слюдинитовой бумагой вверх, где за счет разогрева связующего и соответствующего снижения вязкости происходит окончательная пропитка слюдинитовой бумаги. Затем пропитанная заготовка дублируется со стороны слюдинитовой бумаги полимерной пленкой, например ПЭТФ с клеящим слоем, и наматывается в рулон на намоточный узел с фиксированным натягом. Намотанный рулон снимается и на резательном станке разрезается на ролики необходимой ширины.
В качестве второй подложки может применяться полиимидная пленка с клеящим слоем или подложка из стеклоткани.
При подборе связующего для пропитки лент было установлено, что большое значение для технологии имеет липкость (клейкость) связующего. В случае значительной липкости связующего слюдинитовая бумага за счет своей слабой механической прочности прилипает к дозировочному валу, в результате чего процесс пропитки осуществить не удается. Для оценки качества пропитки использовались эпоксидные, полиэфирэпоксидные и полиэфиримидные составы (табл.1).
Таблица 1 Сравнительные параметры изготовления ленты на различных связующих
Тип связующего
Оценка липкости
Вязкость, с. по В3-4
Скорость, м/мин
Температура на перевальном валу, °С
Примечание
Эпоксидное
Сильная
120
1,0-1,5
60
Лента не получилась, вся склеилась, на валах образовались наросты из слюдинитовой бумаги
Полиэфирэпоксидное
Средняя
120
1,5-2,0
60
Лента с проплешинами, неравномерное кол-во связующего
Полиэфиримидное
Слабая
120
4,0-8,0
60
Лента соответствует ТТ
Дополнительные исследования показали влияние вязкости полиэфиримидного состава (табл.2) и температуры на перевальном валу (табл.3) на качество получаемой ленты.
Таблица 2 Сравнительные параметры изготовления ленты при различной вязкости полиэфиримидного связующего
Тип связующего
Вязкость, сек. по В3-4
Скорость, м/мин
Температура на перевальном валу, °С
Примечание
Полиэфиримидное
90
6,0
60
Лента недостаточно пропитана, малое содержание связующего, не соответствует ТТ
120
6,0
60
Лента соответствует ТТ
200
6,0
60
Лента слипается, большое содержание связующего, не соответствует ТТ
Таблица 3 Сравнительные параметры изготовления ленты при различной вязкости полиэфиримидного связующего
Тип связующего
Вязкость, с. по В3-4
Скорость, м/мин
Температура на перевальном валу, °С
Примечание
Полиэфиримидное
120
6,0
20
Лента липкая с большим содержанием связующего, не соответствует ТТ
120
6,0
60
Лента соответствует ТТ
120
6,0
90
Лента сухая, жесткая, не соответствует ТТ
При предлагаемом способе изготовления пропитанных слюдинитовых лент существенно повышается качество пропитки ленты и соответственно качество изготавливаемой изоляции, увеличивается производительность оборудования, т.к. нет необходимости иметь длинную сушильную камеру, упрощается конструкция пропиточной машины (табл.4).
Таблица 4 Сравнительные параметры технологии изготовления пропитанных слюдинитовых лент
Наименование материала
Количество связующего, %
Скорость изготовления, м/мин
Длина машины, м
Электрическая прочность изоляции из ленты толщиной 1 мм, кВ/мм
ЛСК-110ТПл
27±5
1-2
20
20-25
Новая технология на полиэфиримидном связующем
26±1
4-6
4
30-35