Способ изготовления электроизоляционного препрега

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам для получения электроизоляционных материалов, которые используются в изоляторах и ограничителях перенапряжения, а также при изготовлении трубопроводов, втулок, вкладышей, подшипников, изолирующих электропроводку корпусов. Техническим результатом изобретения является изготовление электроизоляционного препрега с электрической прочностью 3,7-4,5 кВ/мм, что существенно выше всех известных трубчатых препрегов. За счет дополнительных операций способа достигнута более тщательная подготовка поверхности ткани, а также улучшены условия операции пропитки. Операции предварительной сушки, пропитки и окончательной сушки препрега осуществляют в вакуумной камере, а перед сворачиванием препрега в рулон оправку предварительно нагревают.

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам для получения электроизоляционных материалов, которые используются в изоляторах и ограничителях перенапряжения, а также при изготовлении трубопроводов, втулок, вкладышей подшипников, изолирующих электропроводку корпусов.

Известны способы изготовления электроизоляционных изделий на основе предварительно пропитанных материалов (препрегов). В качестве основы препрегов могут быть ткани, бумага, пленки, а в качестве связующих компонентов обычно используются композиции на основе эпоксидных смол.

Свойства электроизоляционного материала, в частности, типа препрег во многом определяются свойствами связующего. Связующие на основе термореактивных смол получили распространение благодаря их малой усадке при отверждении, хорошим диэлектрическим свойствам и нагревостойкости. Способы изготовления препрегов, как правило, состоят из двух основных технологических операций. Первая состоит в том, что на основу (стеклоткань, бумагу и т.п.) наносят связующее, содержащее отвердитель. Вторая технологическая операция состоит в сушке пропитанного препрега определенное время при заданных температурах. Температура и время сушки препрега выбираются с целью максимального удаления из препрега летучих веществ, а также для достижения эффекта отсутствия отлипа. Для композиций с легколетучими разбавителями, их малым содержанием и большим содержанием отвердителей нужны меньшие температура и время сушки. Более высокое значение температур и времени сушки необходимы для композиций с более тяжелыми разбавителями, большим их содержанием и меньшим содержанием отвердителей. При несоблюдении этих зависимостей жесткость изготавливаемого материала снижается. Все эти процессы хорошо исследованы, однако варьирование указанными параметрами существенных улучшений электроизоляционных свойств препрегов не обеспечивает.

Так в заявке на изобретение №95109303, приоритет от 16.06.95 г., кл. Н 01 В 3/00, 3/48, описан электроизоляционный препрег на основе арамидной бумаги с полиэфирными волокнами и термореактивное связующее на основе эпоксидных смол, содержащее продукт конденсации трифенола и эпихлоргидрина, тетрабромдифенилолпропан (или дифенилсульфон), комплекс трехфтористого бора с бензиламином (или с моноэтаноламином), растворитель. Данный препрег изготавливают следующим образом. Бумагу подвергают термомеханической обработке на каландрах. Затем на одну или обе стороны наносят методом лакировки раствор связующего компаунда. Полученный полуфабрикат пропускают через сушильную камеру для удаления растворителя.

Однако полученный препрег не обладает достаточно высокими электроизоляционными свойствами.

В изобретении №2016003 описан препрег, основу которого составляет арамидно-капроновая ткань, а в качестве связующего используют анионоактивный сульфосодержащий полиуретан. Пропитку ткани проводят путем погружения ее в водный раствор полиуретановой дисперсии и последующей сушки при комнатной температуре.

Известна установка для изготовления изделий из компаунда под вакуумом по патенту №2061593 от 03.02.93 г., кл. В 29 С 31/04, 39/42. Установка содержит емкости для компаунда и отвердителя, обогреватель, смеситель с перемешивающим органом и вакуумную установку; емкости для компаунда и отвердителя подогреваются, чтобы находящееся в них сырье достигло необходимого технологического состояния. Далее сырье подается в смеситель, где тщательно перемешивается. Далее материал вакуумируется с помощью вакуумного колпака и подводов и под вакуумом загружается в формы для изготовления различного типа изделий. В данном случае вакуумирование позволяет уменьшить потери сырья, сокращает продолжительность технологического цикла, а также исключает подсос воздуха в перемешиваемую массу, что способствует улучшению качества формуемых изделий.

В патенте на изобретение №2029998 от 13.12.91 г., кл. Н 01 В 3/00, в качестве основы препрега предложена ткань, представляющая собой полотняное перепление комплексных крученых стеклянных нитей.

Наиболее близким решением к предлагаемому можно считать способ изготовления электроизоляционного материала, описанный в изобретении РФ №2094871 от 20.05.93 г., кл. Н 01 В 3/40, 19/00, В 29 К 105:08, B 29 L 24:00.

Согласно этому изобретению тканую или бумажную основу пропитывают в ванне, заполненной раствором электроизоляционной композиции, содержащей термореактивную смолу и комплекс BFз - амин. Затем сушат при повышенной температуре. Приготовленное таким образом полотно ленты наматывают в рулон, а затем разрезают на ролики заданной ширины. Для улучшения технологических параметров изделия в изобретении предложены различные добавки, которые включают в компаунд перед операцией пропитки. При этом меняют режим сушки.

Согласно изобретению удалось управлять жесткостью электроизоляционного материала, однако это не привело к существенному улучшению показателя электростойкости.

Задача предлагаемого решения - повышение электрической прочности препрегов.

Для решения поставленной задачи способ изготовления электроизоляционного препрега включает операции предварительной сушки электроизоляционного материала, пропитки его связующим компаундом на основе эпоксидно-диановой смолы, сушки препрега и сворачивания его в рулон на оправке. От известных способов предлагаемый отличается тем, что операцию предварительной сушки электроизоляционного материала, его пропитку связующим компаундом и сушку препрега осуществляют в вакуумной камере, а перед сворачиванием препрега в рулон оправку предварительно нагревают.

Кроме того, в связующий компаунд добавляют коалесцент ВУК-А 555.

В качестве оправки используют цилиндрическую трубку.

Компаунд на основе эпоксидно-диановой смолы включает отвердитель - ангидрид изометилтетрагидрофталевый и ускоритель отверждения эпоксидных смол УП 606/2.

Использование в способе новых операций позволяет более эффективно подготовить основу препрега к операции пропитки, а также повышает эффективность пропитки.

Так предварительная сушка электроизоляционного материала в вакууме, а также пропитка препрега в вакууме позволяет удалить с его поверхности адсорбированную влагу и летучие вещества, а также устраняет возможную пористость изделия, что способствует повышению механических и диэлектрических свойств готового препрега.

Введение добавки в виде коалесцента ВУК-А 555 в состав компаунда дополнительно способствует полному удалению воздуха из компаунда, что влияет на качество пропитки материала и также способствует решению поставленной задачи.

Способ реализуется следующим образом.

В качестве электроизоляционного материала выбрана ткань электроизоляционная ЭЗ-200 П(115)-763 ГОСТ 19907-83. Ткань представляет собой волокнистый непрерывный материал белого цвета из стеклянных крученых комплексных нитей, выполненных полотняным переплетением. Ширина ткани составляет 1150 мм, а толщина 0,190 мм.

Предварительную сушку ткани проводят на станке специальной конструкции в вакууме при температуре (150±5)°С, при непрерывном ее движении со скоростью 3 м/мин над нагретой рабочей поверхностью. В процессе предварительной сушки с поверхности ткани удаляются летучие вещества и адсорбированная влага, а также устраняется возможная пористость изделия, что способствует повышению механических и диэлектрических свойств конечного изделия.

Далее также в вакуумной камере осуществляют пропитку ткани связующим компаундом. Компаунд представляет собой низковязкую жидкость от темно-желтого до светло-коричневого цвета. Компаунд состоит из смолы эпоксидно-диановой ЭД-20, отвердителя - ангидрида изометилтетрагидрофталевого (ИМТГФА) и ускорителя отверждения эпоксидных смол УП 606/2. Компаунд дополнен коалесцентом ВУК-А 555, который способствует удалению воздуха из компаунда. Время гелеобразования компаунда составляет 6,0-6,5 ч при температуре (50±2)°С. Пропитка осуществляется путем протягивания ткани через ванну с компаундом. При этом концы ткани закреплены на вращающихся роликах, обеспечивающих автоматическую подачу ткани в ванну. Операция пропитки осуществляется при 1 мм рт. ст. и со скоростью 0,8 м/мин.

Пропитанная и высушенная ткань наматывается на предварительно нагретую до температуры (65±5)°С технологическую оправку в форме полого цилиндра (трубы). В процессе намотки препрег подогревается до температуры 50±2°С путем непрерывного вращения технологической оправки с препрегом в термошкафу.

Готовая продукция представляет собой трубку (цилиндр) стеклотекстолитовую эпоксифенольную Т (Ц)СЭФ с электрической прочностью 3,7-4,5 кВ/мм, что существенно выше всех известных трубчатых препрегов.

Таким образом, за счет дополнительных операций предлагаемого способа достигнута более тщательная подготовка поверхности ткани, а также улучшены условия операции пропитки, что позволило повысить основной качественный показатель препрега - электрическую устойчивость. Кроме того, это позволило ускорить прохождение технологического процесса и снизить энергозатраты.

Способ изготовления электроизоляционного препрега, включающий операции предварительной сушки электроизоляционного материала из ткани, пропитку ее связующим компаундом на основе эпоксидно-диановой смолы, сушку пропитанной ткани и сворачивание ее в рулон на оправке, отличающийся тем, что операции предварительной сушки электроизоляционного материала, его пропитку и сушку пропитанного материала осуществляют в вакуумной камере, в качестве электроизоляционного материала из ткани выбрана ткань ЭЗ-200П, которую предварительно сушат при температуре 145-155°С, связующий компаунд содержит коалесцент, изометилтетрагидрофталевый ангидрид и ускоритель отверждения эпоксидных смол со временем гелеобразования компаунда 6-6,5 ч, при температуре 48-52°С, а перед сворачиванием пропитанного материала в рулон оправку в виде цилиндрической трубки нагревают до температуры 48-52°С.