Электроизоляционный листовой или ленточный материал

 

Использование: в качестве электроизоляционных пленочных материалов. Сущность изобретения: с целью повышения прочности и надежности электроизоляционный материал выполнен из полиалкилентерефталатной пленки, одна сторона котор ой имеет кристаллическую структуру, другая - аморфную. На поверхность пленки может быть наклеено стекловолокно, нити которого непрерывны и расположены параллельно друг другу и продольной оси материала. 6 з.п. ф-л,ы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s Н 01 В 3/42

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 46141 67/07 (22) 15,05.89 (31) 194100 (32) 16.05,88 (ЗЗ) US (46) 07,04.93,Бюл,N 13 (75) Мартин Вайнберг и Леон Хельфанд(05) (56) Патент Великобритании N 599097, кл, 36 А, 1948.

Патент США К 3867245, 428/114, 1975.

Патент США ¹ 4045611, кл. 428/114, 1977.

Патент США N 4271226, 428/220, 1980, Изобретение относится к усовершенствованным электроизоляционным материалам, выполняемым частично или полностью и3 полиэфирной синтетической пленки..

В соответствии с вышесказанным в рамках данного изобретения предложена усовершенствованная полиэфирноосновная электроизоляционная лента в листовом или ленточном виде, одна из поверхностей которой аморфная, а другая поверхность кристаллическая. Установлено, что применение такой пленки дает ряд заметных практических преимуществ. существо которых поясняется ниже.

Наилучшим вариантом исполнения изобретения является композицонная теплорассеивающая электроизоляционнэя пленка, которая состоит из слоя упомянутой полиэфирной синтетической пленки, армированной непрерывными нитями стеклово„„!Ж„„1808141 АЗ (54) ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЙ ЛИСТОВОЙ ИЛИ ЛЕНТОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ (57) Использование: в качестве электроизоляционных пленочных материалов. Сущность изобретения; с целью повышения прочности и надежности электроизоляционный материал выполнен из полиэлкилентерефталатной пленки, одна сторона которой имеет кристаллическую структуру, другая— аморфную. На поверхность пленки может быть наклеено стекловолокно, нити которого непрерывны и расположены параллельно друг другу и продольной оси материала, 6 з.п. ф-qv, 3 ил. локна, адгезионно скрепляемого с кристаллической поверхностью этой пленки, при, чем указанные нити проходят по всей длине пленки, закрывая практически всю кристаллическую поверхность ее полиэфирного слоя.

Для изготовления заявленных изоляционных материалов могут быть использованы самые различные пленкообразующие полиэфирные синтетические смолы известных типов. В то же время предпочтение отдается высокополимеризованному полиэфирному продукту, получаемому за счет химического взаимодействия двухосновной кислоты с гликолем. В практическом аспекте наилучшими свойствами обладают полиалкилентерефталатные синтетические смолы. Такие смолы могут быть приготовлены по обычной технологии из терефталевой кислоты или эфирообразующей ее производной и глико1808141

20

30

55 ля. Последний имеет формулу; НО(СН2)> ОН где и = 1-20, а предпочтительно 1 — 10. Более подробная информация по таким полиэфирам и их приготовлению имеется в упомянутом патенте Великобритании. Благодаря относительно низкой стоимости производства, универсальности, доступности и высоким потребным диэлектрическим и другим физическим свойствам полиэтилентерефталат является наиболее предпочтительным полиэфирным синтетическим материалом для осуществления данного изобретения.

Как отмечалось ранее, отличительной особенностью полиэфирной синтетической пленки, которая используется в данном изобретении, является то, что ее противополо>кные поверхности имеют соответственно аморфное и кристаллическое состояние. В практическом аспекте применение такого материала дает то преимущество, что аморфная поверхность под действием одновременно давления и тепла сцепляется адгезионно с любой защищаемой поверхностью, что касается в первую очередь поверхности изолируемого электрического провода или кабеля, на которые изоляция обычно наносится с прижимным контактом, В отличие от этого кристаллическая сторона не подвергается тому температурно-прижимному воздействию, которое необходимо для закрепления на проводе аморфной стороны изоляционного материала, Таким образом, кристаллическая поверхность не будет ни размягчаться. ни подвергаться какому-либо заметному физическому изменению.

Необходимо отметить, что адгезионное закрепление аморфйой стороны предложенной электроизоляционной ленты имеет место только при одновременном воздействии тепла и давления. Если какую-то часть или зону аморфной поверхности, на которую не воздействует давление. нагревать в процессе нанесения изоляционной ленты на провод, она не будет адгезионно скрепляться с ним, оставаясь в исходном аморфном состоянии, Однако зто не исключает возможности скрепления указанной части аморфной поверхности изоленты с проводом при последующей операции обработки, когда одновременно будет создаваться давление прижатия и осуществляться нагрев, Практическое воплощение данного изобретения предполагает спиральную намотку полиэфирной пленки в виде ленты или полосы на электрический проводник, При этом витки ленты в процессе спиральной намотки могут каким-то образом перекрывать друг друга внахлест или >ке уклады ваться встык. Изолента или полоса может иметь любую необходимую толщину, например

0,00025-0,025 дюйма (0,006-0,635 мм).

Для приложения прижимающего давления к рассматриваемой изоленте в процессе или после ее намотки на проводник может быть использован любой технический прием и любое подходящее средство, однако удобнее такое при>катие осуществлять просто за счет натяжения ленты в процессе ее намотки, В этом случае аморфная поверхность ленты будет испытывать достаточно большое давление прижатия, надежно сцепляясь под действием нагрева с поверхностью покрываемого проводника. Нагрев может производиться самым различным способом, Для этого покрываемый изоляцией проводник может пропускаться через нагревательную печь со скоростью проводки, достаточной для обеспечения необходимого времени выдержки в печи и реализации надежного сцепления изоляции с поверхностью проводника, В тех случаях, когда желательно или необходимо нанести на проводник постоянную, прочно сцепленную с ним и несдираемую изоляцию, предусматривается применение полиэфирной ленты или полосового материала с аморфной внутренней поверхностью, обращенной в сторону покрываемого проводника. После приложения к изоленте в месте намотки тепла и давления ее аморфная поверхность прочно скрепится с защищаемым проводником.

Далее следует остановиться на альтернативной ситуации, когда намотка электроизоляционной ленты осуществляется так, что к защищаемому проводнику обращена ее кристаллическая поверхность. Поскольку в процессе или после намотки ленты к ее кристаллической поверхности не подводится тепло и не прикладывается давление. необходимые конкретно для закрепления аморфной поверхности, контактная поверхность изоленты не будет ни плавиться, ни сцепляться с поверхностью проводника, Такой принцип в наибольшей степени пригоден для нанесения на проводники легкосьемной изоляции, Характерно то. что, если изолента наматывается внахлест, а сама операция намотки осуществляется с натяжением ленты при наличии давления прижатия между перекрывающимися ее частями, после нагрева произойдет" склеивание" только этих частей (за исключением внешней поверхности нанесенной изоляции), Таким образом, перекрывающиеся части соединятся друг с другом, а внешняя. открытая поверхность намотанной изоленты останется в исходном аморфном состоянии. С учетом этого внешняя поверхность

1808141

15 изолированного проводника остается пригодной для последующей тепловой обработки и приложения давления, необходимого для реализации на ней адгезионного эффекта, Зто может оказаться целесообразным, когда необходимо склеить внешнюю поверхность изолирован ного проводника с какойто другой поверхностью, например с опорной конструкцией или с дополнительным защитным слоем без применения какого-то клеящего покрытия, Кроме того, это обстоятельство оказывается крайне положительным в тех случаях, когда провод с намотанной на него изолентой формируется в витки и обмотку. Витки в последующем могут быть подвергнуты нагреву и обжатию соответствующим давлением, в результате чего произойдет их "сплавление" по прилегающим аморфным поверхностям, вследствие чего витки соединятся вместе в общее сплошное тело.

В предпочтительном варианте исполнения изобретения полиэфирная синтетическая пленка указанного типа используется в сочетании со слоем сплошного стекловолокна, образуя составной электроизолирующий и теплорассеивающий материал. В этом случае наносимая на электрический проводник изоляция будет состоять из слоя полиэфирной пленки и слоя оплетки в виде стекловолокна, скрепленного адгезионно с поверхностью слоя упомянутой пленки. Для такого композиционного изолирующего материала важно то. чтобы нити стекловолоконной оплетки располагались без перекрытия, пересечения друг друга, а по существу вдоль пленки и параллельно ее продольной оси. Эти нити могут иметь любой необходимый или стандартный диаметр, например, порядка 3 — 10 мил (0,76 — 0,254 мм). Желательно, чтобы диаметр нитей стекловолокна составлял 5 мил (0,127 мм) или менее того, что необходимо для минимизации толщины рассматриваемой изолирующей ленты, В анализируемом предпочтительном варианте ее исполнения практически все нити стекловолоконной оплетки или армировки должны быть параллельны друг другу и продольной оси ленты, причем очень важно, чтобы ни одна из нитей не была скошена к указанной продольной оси. В дополнение к этому максимально желательно, чтобы каждая нить стекловолокна была сплошной и непрерывной. охватывая вСю длину изоленты.

Весовое соотношение между стекловолокном и полиэфирной синтетической пленкой может варьироваться в широком .диапазоне в зависимости от толщины применяемой композиционной изоляции и кон20

55 кретного ее назначения. Допустимый диапазон значений такого соотношения составляет от 3:1 и до 15:1 или около того. при этом предпочтительным соотношением является

5:1 или менее, Для нанесения стекловолокна на РЕТпленку может быть использована любая приемлемая технология или способ. В частности, нити стекловолокна могут закрепляться с кристаллической стороны заготовочного листового материала полиэфирной пленки, скатанной в рулон, с помощью термореактивного или какого-то другого подходящего клеящесвязующего агента, Для этой цели рекомендуется использовать в качестве клея материал, который смачивает стекловолокно, не влияя отрицательно на конечный продукт, Из практики известны самые разнообразные клеящие материалы, включая клеи на основе акриловых и синтетических каучуков. эпоксидные смолы и уретаны. Температура, необходимая для активирования клея (e случае когда он термореактивный), должна быть ниже температуры, необходимой для активирования аморфной стороны пленки, так как в процессе приклеивания нити стекловолокна поджимаются к пленке. Получаемый таким образом составной листовой материал в последующем разрезается на ленты или полосы необходимой ширины. То обстоятельство, что армирующие нити стекловолокна максимально непрерывны, позволяет разрезать заготовочный листовой материал на ленты или полосы с минимальным разрывом их кромок.

Для облегчения процесса нанесения стекловолокна на кристаллическую поверхность полиэфирной пленки желательно, чтобы указанная поверхность была матовообработанной. Под матовостью в данном случае следует понимать микроскопическую неровность, шероховатость, необходимую для улучшения сцепления нитями стекловолокна и РЕТ-пленки. Подходящая в этом смысле РЕТ-пленка производится фирмой

iCl Америкас под торговым наименованием

"Мелинекс" (Melinex). Как показали испытания, эта пленка в наибольшей степени приемлема для использования в изоляционном материале данного изобретения при условии; что она имеет вышеупомянутые противоположные аморфную и кристаллическую поверхности, Рассматриваемый композиционный изоляционный материал наносится на электрический проводник в виде ленты. Для этого может быть применен рассмотренный принцип спиральной намотки ленты внахлест. Примечательно. что данная лента мо1808141 жет наноситься нэ проводник двумя различными способами: первый — это когда слой стекловолокна обращен к проводнику, второй — когда слой стекловокна обращен к проводнику и когда к проводнику обращена аморфная поверхность ленты. В первом случае, когда к проводнику обращено стекловолокна, изоляция получается легкоснимаемой с проводника. Дополнительно следует ,указать, что, поскольку слой стекловолокна не склеивается с проводником, образование трещин и изломов в этом слое при изгибании или скручивании проводника сводится к минимуму. Это обусловлено возможностью взаимного скользящего смещения между проводником и изоляцией. Если же стекловолоконная сторона ленты обращена наружу, изоляция будет прочно связана с защищаемым проводником, Непрерывность нитей стек loBoлoкна является залогом того. что они не будут отделяться от пленки, когда лента наматывается так, что слой стекловолокна обращен наружу.

Применение армирующего слоя стекловолокна дает тройное преимущество. Вопервых, нити стекловолокна придают составной изоляции дополнительную механическую прочность и долговечность. Вовторых, что более важно, благодаря относительно высокой теплопроводности стекловолокна она выполняет дополнительную функцию теплообменника. отводящего и рассеивающего тепло, которое выделяется в изолируемом проводнике при прохождении по нему электрического тока. И, наконец, что наиболее важно, наличие в составе изоляционной ленты стеклокомпонента способствует тому, что при высокой температуре в среде. окружающей проводник. возможно выгорание пленочного компонента изоленты и образование в ней воздушных зазоров. последние будут электрически предохраняться стеклянным компонентом. В результате этого электроизолирующая: . способность ленты, намотанной на проводник (провод), не будет ослабляться, На фиг,1 изображен вид в плане с обрывомэлектроизоляционной ленты в предпочтительном варианте исполнения изобретения; на фиг.2 — разрез А — А нэ фиг,1; на фиг.3 — разрез электропроводящего провода, обернутого изолентой.

Показанная на фиг.1- 3 изоляционная лента, обозначенная в целом позицией 2, соответствует предпочтительному варианту исполнения и состоит из РЕТ-пленки б с наклеенными на нее нитями стекловолокна

4. Как отмечалось ранее. все нити 4 параллельны друг другу и продольной оси ленты

2. Поверхность 8 пленки 6, к которой приклеиваются нити стекловолокна 4. имеет

"матовую чистоту" и является кристаллической стороной пленки 6. Противоположная поверхность 10 пленки С-аморфная. Граница раздела между кристаллической и аморфной сторонами пленки б проходит посередине по ее толщине и обозначена пунктирной линией 12. Следует отметить, что в действительности фазовое изменение не имеет резко выраженного граничного перехода. Та часть пленки, которая обозначена позицией 14, является кристаллической, а та часть, которая имеет обозначение 16— аморфная, На фиг,3 показаны электропроводящий провод 18, обернутый изолентой, изображенной на фиг.1 и 2. Эта лента намотана по спирали с 50 -ным нахлестом между витками. Стекловолоконная поверхность

4 ленты 2 обращена к проводу 18, а аморфная поверхность 10 — в обратную сторону.

При такой намотке перекрещивающиеся части аморфной стороны 10, контактирующие со стекловолоконной поверхностью 4, прочно сцеплены, склеены с нею. При склеивании аморфная поверхность 10 изоленты 2 как бы направляется на нити стекловолокна, препятствуя таким образом их отходу от изолирующего проводника. При этом свободная внешняя поверхность заизолированного проводника остается в аморфном состоянии и при необходимости в дальнейшем пригодна для приклеивания. В данном случае изолируемый проводник 18 находится в контакте только со стекловолокном, которое адгезионно не скреплено с ним. Такая изоляционная обмотка является легкосьемной и рассеивает выделяемое в проводнике тепло.

Рассматриваемая усовершенствованная полиэфирная и полиэфирно-композиционная изоляция может применяться для изоляционной защиты самых разнообразных электротокопроводящих тел и конструкций, включая низковольтные обмотки и провода, высоковольтные кабели и различные электрические устройства, В дополнение к высоким диэлектрическим и другим известным свойствам, обусловленным применением полиэфирной синтетической пленки, изоляция, представляющая настоящее изобретение, имеет ряд положительных особенностей практического характера.

Одной из таких особенностей является то, что данная изоляция может использоваться с двумя различными ориентациями на проводнике, которые придают последнему различные физические свойства. В предпочтительном варианте изобретения, предусматривающем применение компози10

1808141 ционных материалов из полиэфирной пленки и стекловолокна, дополнительным отличительным признаком выпол няемой изоляции является улучшенное теплорассеяние, обусловленное относительно высоким соотношением в ней стекла и пленки, Формула изобретения иг.5

iD

Составитель Б.Астапов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И,Шулла

Редактор Л.Волкова

Заказ 1401 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

1, Электроизоляционный листовой или ленточный материал с продольной осью, содержащий полиал килентерефталатную пленку, отличающийся тем,что,с целью повышения прочности и надежности материала, одна сторона пленки имеет кристаллическую структуру, а другая — аморфную.

2. Материал по п.1, отличающийся тем, что . в качестве полиалкилентерефталатной пленки он содержит полиэтилентерефталатную пленку.

3. Материал по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что пленка имеет толщину

0,635 — 0,006 мм, 4. Материал по одному из пп, 1-3, о т5 л и ч а ю шийся тем, что пленка имеет толщину 0,125 мм и менее.

5. Материал по одному из пп, 1 — 4, о тл и ч а ю шийся тем, что он дополнительно содержит стекловолокно, выполненное в ви10 де слоя непрерывных сплошных нитей, расположенных параллельно одна другой и продольной оси материала и приклеенной к кристаллической поверхности пленки.

6, Материал по одному иэ пп. 1 — 5, о т15 л и ч а ю шийся тем, что кристаллическая поверхность пленки имеет матовую поверхность.

7; Электроизоляционный материал по одному иэ пп. 1 — 6, отличающийся тем, 20 что массовое отношение стекловолокна к пленке составляет 3 — 15:1.