Презентация2. Технология электроизоляционных слоистых пластиков, лакотканей, намотанных и фольгированных диэлектриков
 Скачать 3.45 Mb.
|
|
Технология электроизоляционных слоистых пластиков, лакотканей, намотанных и фольгированных диэлектриков СОДЕРЖАНИЕ Введение Принцип действия пропиточных машин Основные виды связующих и наполнителей Техника безопасности Способы пропитки наполнителей The End В наше время очень сильно возросло требования по технико-экономическим показателям и эксплуатационной надежности, предъявленной к электротехнической промышленности при изготовлении сверхмощных трансформаторов и других уникальных оборудовании. В любой электротехническом оборудовании применяются электроизоляционные материалы. От качества изоляции зависит долговечность и надежность работы электротехнического оборудования. А так же электроизоляционные материалы применяются в радиотехнической промышленности. Введение Содержа- ние
Основная часть реферата заключается в раскрытии основных видов связующих и наполнителей, то есть где они применяются, также показать их достоинства и недостатки и т.д.. В производстве электрической изоляции постоянно внедряются новые электроизоляционные материалы, в связи с этим разрабатываются новые технологические режимы их изготовления. Содержа- ние Введение В данном реферате мы еще раскрываем следующие цели:
Основные виды связующих и наполнителей Связующие вещества Поликонденсационные типы Полимеризационные типы Полиэфирные смолы, получаемые из ненасыщенного спирта Полиэфирные смолы, получаемые из двухатомного спирта Феноло-формальдегидные связующие Эпоксидные связующие Кремний-органические связующие Меламино-формальдегидные связующие Содержа- ние Отверждение полиэфирных смол Непредельные смолы Ненасыщенные смолы Наполнители Органические наполнители Неорганические наполнители Асбестовые ткани Ткани из стеклянных нитей Бумага Ткани Пропиточная бумага Намоточная бумага Основные виды связующих и наполнителей Содержа- ние Содержа- ние Способы пропитки наполнителей На вертикальных пропиточных машинах С уменьшением количеством спирта-растворителя Бесспиртовый способ пропитки бумаг и тканей Связующие вещества Феноло-формальдегидные связующие OH H C OH C C C C C H H H H или сокращено Для изготовления этих смол применяют главным образом различные фенолы и формальдегид в виде формалина. Содержа- ние Строение фенола(карболовая кислота) Растворитель: для спиртовых лаков пригоден этиловый спирт крепостью не ниже. Спиртовой (бакелитовый) лак обычно приготовляют 50— 70%-ной концентрации. Желатинизация: Термореактивные феноло-формальдегидные смолы резольного типа при одинаковом времени отверждения с термопластичными феноло-формальдегидными смолами новолачного типа (в присутствии уротропина) имеют значительно меньшую скорость желатинизации. Свойства: Небольшая стоимость, высокие электроизоляционные свойства. Применение: производство всех видов электроизоляционных слоистых пластиков: гетинакса, текстолита, стеклотекстолита, асботекстолита, а также фасонных изделий. Пропитка наполнителя: для феноло-формальдегидных смол применяют в виде спиртовых лаков, водных эмульсии, жидких или твердых (сухих) смол. Связующие вещества Меламино-формальдегидные связующие Содержа- ние Свойства: имеет высокую дугостойкость и водостойкость, а стеклотекстолит на основе меламино-формальдегидной смолы является также огнестойким материалом. Применение: изготовление гетинакса, текстолита и стеклотекстолита. Пропитка наполнителя: применяют водоспиртовые растворы меламино-формальдегидной смолы с концентрацией около 50%. Связующие вещества Содержа- ние Кремний-органические связующие Отвердевание: для ускорения их отверждения в процессе горячего прессования стеклотекстолита в смолу вводят катализаторы (например, триэтаноламин). Свойства: обладает малыми диэлектрическими потерями. Применение: изготовление стеклотекстолита (использование его в высочастотной и электронной технике) Недостаток: слабая адгезия к стеклянному волокну, что затрудняет получение стеклотекстолита с высокой прочностью на раскалывание; для устранения этого недостатка кремнийорганические смолы совмещают с эпоксидными. Пропитка наполнителя: для кремнийорганический смол, получаемые в химической промышленности в виде 60%-пых растворов в толуоле, спирте или других растворителях (кремнийорганические лаки). Растворитель: перед пропиткой в лак добавляют соответствующий растворитель для получения вязкости, соответствующей 45—50%-ному раствору. Связующие вещества Содержа- ние Эпоксидные смолы характеризуются наличием в составе молекул исходной смолы эпоксидных групп обладающих высокой реакционной способностью по отношению к веществам, содержащим подвижный водород (амины, кислоты, спирты). O CH CH2 Пропитка наполнителя: в зависимости от способа пропитки наполнителя применяют эпоксидные смолы без растворителей и с растворителями. Свойства: обладает хорошим прилипанием (адгезией) и клеящими (когезионными) свойствами, хорошей смачиваемостью, малой усадкой при отверждении и высокой механической прочностью и высокие электроизоляционные свойства (слоистые пластики на основе эпоксидных смол). Отверждевание: отверждаются только в присутствии отвердителей. В качестве отвердителей эпоксидных смол применяют различные полифункциональные соединения (гексаметилендиамин, полиэтилен-полиамины, диэтилентриамин и пр.), а также ангидриды дикарбоновых кислот (фталевой, малеиновой и пр.). Применение: высоковольтная изоляция Растворитель: применяет ацетон, толуол или спирто-толуольную смесь. Пропиточный лак приготовляется 45—50%-ной концентрации. Эпоксидные связующие Отверждение полиэфирных смол Непредельные смолы Содержа- ние Отверждение происходит при повышенной и комнатной температуре в зависимости от применяемого инициатора (катализатора). В качестве инициатора полимеризации при горячем прессовании используют, например, перекись бензола (вводится около 1,5% массы смолы). При холодном отверждении в качестве катализатора используют диметилфталатпироксид, гексаметилендиамин и пр. Для полимеризации при пониженных температурах или с большей скоростью в инициированные смолы добавляют ускорители (активаторы), например нафтенат кобальта (около 0,05% массы смолы). Отверждение полиэфирных смол Ненасыщенные смолы Содержа- ние В присутствии катализатора и инициатора происходит с трудом. Поэтому для ускорения отверждения их смешивают с ненасыщенными мономерами (например, стиролом, метилметакрилатом и пр.), которых вводят до 50% к массе ненасыщенного полиэфира; при этом появляется возможность сшивки цепей макромолекул через молекулы мономера. В процессе отверждения происходит реакция полимеризации и не выделяется побочные летучие продукты. Эти обстоятельства позволяет изготовлять пластики без применения повышенного давления. Добавления к этим смолам инициаторов (катализаторов) обладают ограниченным сроком жизни. При подборе соответствующих компонентов и инициаторов (катализаторов) могут быть получены эфиры с продолжительным сроком жизни. Так как ненасыщенные полиэфирные смолы до отверждения представляют собой жидкости с небольшой вязкостью, при применении их для пропитки наполнителей не требуются растворители. Наполнители Бумага Содержа- ние Намотанные изделия (трубы, цилиндры). Выпускается в рулонах шириной до 3000 мм. Основные свойства пропиточной и намоточной бумаги приведены в таблице 1. Пропиточная Намоточная Обладает большей впитывающей способностью. Большая плотность, малая впитывающая способность. Для изготовления листовых, плиточных и фасонных материалов. Выпускается в рулонах шириной 1000-1500 мм. Свойства Применение Наполнители Ткани Содержа- ние Ткани разделяются по составу, характеру плетения и толщины. Ткани не должны иметь узелков, утолщений и других дефектов; кроме того, они должны быть расшлихтованы (освобождены от клеящего вещества), так как клеящие вещества уменьшают адгезию смолы к волокну, что снижает механические свойства слоистого пластика (прочность на раскалывание). Состав: подразделяются на хлопчатобумажные, льняные, синтетические (на основе синтетических волокон капрон, лавсан, найлон). Наибольшее применение получили хлопчатобумажные ткани: бязь, шифон, миткаль и пр. Льняные ткани обладают большей механической прочностью, чем хлопчатобумажные, но они не применяются в связи с относительно высокой стоимостью их и ограниченностью сырьевых материалов для их изготовления. Характер плетения: подразделяют на три основных вида: а) полотняные переплетения, например бязь, при котором нити основы и утка перекрещиваются равномерно; б) саржевое переплетение, например саржа, характеризующегося диагональным распределением перекрытий нитей; в) сатиновое переплетение, например сатин, отличающегося максимальным перекрытием нитей. В таблице 2 приведены свойства некоторых видов хлопчатобумажных тканей, применяемых в производстве электроизоляционных слоистых пластиков. Наполнители Ткани из стеклянных нитей Содержа- ние Пропитка: связующие в структуру нитей не проникают, а лишь обволакивают их поверхность. Свойства:
Основные характеристики электроизоляционных стеклянных тканей и сеток приведены в табл. 4. Замасливатели: стеклоткань так же содержит замасливатели что и хлопчатобумажная ткань, которые уменьшают способность смолы к смачиванию стеклянной нити, это приводит к некоторому снижению прочности на раскалывание готового стеклотекстолита. Смачивание: для улучшения этого свойства стеклоткани связующим проводят отжиг или расшлихтовку ткани, т. е. частичное и полное удаление замасливателя. Отжиг замасливателя осуществляют путем тепловой обработки стеклом при 200—220°С; частичное удаление замасливателя путем промывки стеклоткани соответствующим растворителем. Наполнители Асбестовые ткани Содержа- ние Состав: изготовляются на основе волокон хризотил-асбеста с добавлением небольшого количества хлопчатобумажных, стеклянных или синтетических волокон, например марки АТ-3 (с добавлением хлопкового волокна); АСТ-1 (с добавлением стекловолокна) и АЛТ-2 (с добавлением волокна лавсан). Применение: для электрической изоляции применение не нашил из-за малой электрической прочности. Пропитка: асбестовых тканей происходит труднее, чем хлопчатобумажных, в следствии того что волокна асбеста не имеют внутренних капилляров. Технические требования, предъявляемые к асбестовым тканям, приведены в табл. 3 На вертикальных пропиточных машинах Этот способ основан на применении лаков с растворителем. Регулирование нанесения на наполнители заданного количества связующего осуществляется за счет естественного стекания излишков лака с поверхности пропитываемого материала (схема пропитки показана на рис). В сушильной части пропиточной машины основная часть растворителя испаряется с поверхности наполнителя и на последнем остается требуемое количество твердой смолы. Способы пропитки наполнителей Содержа- ние 6 5 4 3 2 1 Схема пропитки наполнителей 1 – верхний перевальный валик 2 – сушильная часть машины 3 – ведущий вал 4 – приемный механизм 5 – полотно наполнителя 6 – пропиточная ванна Сравнительные данные концентрации лаков в зависимости от скорости пропитки бакелизированной бумаги приведены в таблице 6. Изменение количества смолы, наносимого на наполнители, осуществляется за счет соответствующего изменения концентрации раствора, заливаемого в ванночки пропиточных машин, которая контролируется по вязкости или плотности раствора. Концентрация лакового раствора обычно колеблется в пределах 28-35%. В таблице 5 указаны плотность бакелитовых лаков и режимы пропитки наполнителей на вертикальных машинах с паровым обогревом в зависимости от назначения пропитанных изделий. На вертикальных пропиточных машинах Способы пропитки наполнителей Содержа- ние С уменьшением количеством спирта-растворителя Содержа- ние Пропитка наполнителей этим способом не отличается от пропитки наполнителей обычными спиртовыми лаками. Разница в том, что на пути полотна наполнителя из пропиточной ванны в шахту машины устанавливают отжимные устройства (рис.) Применение валиковой системы отжимов позволяет использовать лак с концентрацией максимум 50%. При применении лаков большей концентрации валиковые отжимные устройства не обеспечивают равномерности наноса смолы на полотно бумаги и не позволяют в большом диапазоне регулировать этот насос, что необходимо при изготовлении различных марок пропитанных материалов. 1 – отжимное устройство 2 – полотно бумаги (ткани) 3 – ванна с лаком 4 – перевальный валик 5 – рулон бумаги (ткани) отжимные ножевые устройства для снятия излишков лака в процессе пропитки. 2 1 3 4 5 С уменьшением количеством спирта-растворителя Содержа- ние При пропитке бакелитовыми лаками большой концентрации(60-65%) необходимо применять более плотные ткани. При применении разреженных тканей вместо снятия излишнего лака с полотна происходит продавливание его через поры ткани с одной стороны на другую. На ткани в этом случае остается чрезмерное количество смолы (более 60%). Вследствие большой концентрации бакелитовых лаков, применяемых для пропитки наполнителей, вязкость их при хранении быстро нарастает. Лаки повышенной концентрации в большей мере обладают свойством изменять свою вязкость в зависимости от температуры окружающей среды. в связи с этим следует температуру лака в лакоразводке и ваннах пропиточных машин поддерживать в пределах 18-25 ºС, что создает наиболее благоприятные условия для пропитки без дополнительного увеличения расхода спирта. Известно, что уменьшение растворителя влияет на улучшение условий сушки пропитанного наполнителя в шахте пропиточной машины. Наиболее выгодными с точки зрения меньшего расходования спирта являются лаки с большой плотностью, однако при использовании лака плотностью выше 1,1 даже при наличии достаточно высокой впитываемости бумаги не удается получить бакелизированную бумагу с должным качеством пропитки. В таблице приведены сравнительные данные расхода этилового спирта на изготовление 1 т гетинакса марки I в зависимости от способов пропитки.
Следует отметить, что описанный выше метод обладает в основном теми же недостатками, что и метод многоспиртового способа пропитки, но преимуществом применения спиртового лака большей вязкости является значительное снижение расхода этилового спирта. Содержа- ние С уменьшением количеством спирта-растворителя Бакелизированная бумага требуемого качества с различным содержанием смолы (35-60%) получается при применении бумаги с впитываемостью 30-45 мм бакелитого лака (ИФ или ИК) с плотностью 1,07-1,09 гс/м3(концентрации 62-65%) и отжимных устройств с различными радиусом их лезвий (0,3-2,0 мм). Бесспиртовый способ пропитки бумаг и тканей Указанный способ нашел широкое применение в электроизоляционном производстве. Помимо решения вопроса полного исключения из производства этилового спирта, разработанная технология позволила повысить скорости пропитки, а также обеспечить огне- и взрывобезопасность производства. При бесспиртовом способе пропитки бумаги и хлопчатобумажных тканей (рис.) применяют специально разработанные жидкие бакелитовые смолы ОФ и ОК. Несмотря на сравнительно высокую вязкость, жидкие смолы обладают хорошей пропитывающей способностью, Содержание 1 – ванна со смолой; 2 – отпускной механизм; 3 – приемный механизм; 4 – тянущий вал; 5 – ножевые отжимы; 6 – перевальный валик 6 3 1 5 3 4 2 2 Рис. – Схема пропитки наполнителей бесспиртовыми жидкими смолами на сдвоенной пропиточной машине лучшей, чем у обезвоженных бакелитовых лаков с малым содержанием спирта, так как содержание в них 15-20% влаги способствует лучшему проникновению смолы в наполнитель. Бесспиртовый способ пропитки бумаг и тканей Одним из способов регулирования наноса смолы на наполнитель является система валиков 2, расположенных друг против друга (рис. 1). 1 2 Рис.1 – Валиковые отжимы, расположенные друг против друга Содержа- ние При их сжатии излишки смолы снимаются с проходящего между ними полотна 1 и, если наполнитель обладает свойством уплотняться, регулировать нанесение смолы можно в достаточно широких пределах путем изменения сжатия валиков. Поэтому валиковые отжимы чаще всего применяются при пропитке хлопчатобумажных тканей, тем более что на них наносится количество смолы значительно большее, чем на. бумагу или стеклоткань (50— 60% вместо 35—42%). Следует подробнее остановиться на принципах работы устройств, позволяющих регулировать нанесение связующих большой вязкости на полотно наполнителя (бумагу, ткань). Прохождение мест склейки бумаги или сшивки ткани через такого рода отжимы не будет затруднено. Возможно расположение одного валика над другим (рис. 2). В таком случае силой натяжения полотно наполнителя / прижимается к отжимному валику 2, причем имеющиеся неравномерности в толщине пропитываемой бумаги не сказываются так резко. Однако при таком расположении отжимные валики снимают с наполнителя крайне мало смолы и в пропитанном материале остается ее чрезмерно большое количество. 2 1 Рис.2– Валиковые отжимы, расположенные один друг над другом Бесспиртовый способ пропитки бумаг и тканей Содержа- ние Для получения листового электротехнического текстолита, к которому предъявляются требования высокой механической прочности не только вдоль, но и поперек листа, может быть рекомендован способ пропитки тканей при помощи валиковых отжимов с принудительным вращением последних, как показано на рис. . Бесспиртовый способ пропитки бумаг и тканей 1 – рулон ткани; 2 – приводной вал; 3 – отжимные валики с принудительным вращением; 3 2 1 Рис.– Схема установки валиковых отжимов при пропитке тканей Содержа- ние Бесспиртовый способ пропитки бумаг и тканей Для пропитки бумажных наполнителей более вязкими смолами была разработана специальная система отжимных устройств . Конструкция предусматривает съем лишней смолы с пропитываемого наполнителя не путем сжатия, а при помощи натяжения полотна на лезвия специальных ножей, расположенных один над другим. Такое отжимное приспособление позволяет нанести равномерно по всей поверхности полотна наполнителя заданное количество смолы и снять избыток смолы с полотна непосредственно в ванну. Радиус закругления лезвия ножа влияет на количество смолы, наносимой на основу, что видно из табл. 7 Конструкция системы отжимных ножей позволяет использовать пропиточную бумагу различной впитываемости (при одних и тех же отжимных ножах: чем больше впитываемость бумаги, тем большим будет нанос смолы); Применять смолы с различной вязкостью (чем меньше вязкость смолы, тем лучшей пропитывающей способностью она обладает); Во избежание загустевания жидких бакелитовых смол при хранении или транспортировке их следует разжижать до необходимой вязкости изопропиловым спиртом. Наносить на бумагу смолу в большом диапазоне —от 25 до 70% (к массе пропитанного наполнителя) с отклонениями от заданного номинала ±2% Так как бесспиртовые смолы(особенно смолы, обезвоженные с помощью вакуумной сушки в реакторе)относительно быстро увеличивают свою вязкость в процессе хранения, следует использовать их в течение 4-6 суток со дня изготовления. Содержа- ние Бесспиртовый способ пропитки бумаг и тканей Принцип действия пропиточных машин Содержание Вертикальная пропиточная машина Горизонтальная пропиточная машина ПУСК ПУСК Вертикальная пропиточная машина отпускное устройство Рулонный наполнитель с отпускного устройства через направляющий валик попадает в ванну с лаком или эмульсией смолы пропиточная ванна Из ванны пропитанный наполнитель поступает в сушильную шахту сушильная шахта огибая верхний перевальный валик и по выходе из шахты поступает на ведущий вал верхний перевальный вал направляющий вал Благодаря наличию направляющего вала наполнитель охватывает ведущий вал под требуемым углом (не менее 180 ºС) С направляющего вала наполнитель проходит через охлаждающий валик , в котором циркулирует холодная вода, и наматывается на рулон охлаждающий вал рулон пропитанной бумаги ведущий вал Содержание Рулонный наполнитель с отпускного устройства через направляющий валик попадает в ванну с лаком или эмульсией смолы Благодаря наличию направляющего вала наполнитель охватывает ведущий вал под требуемым углом (не менее 180 ºС) С направляющего вала наполнитель проходит через охлаждающий валик , в котором циркулирует холодная вода, и наматывается на рулон Горизонтальная пропиточная машина рулон бумаги Бумага с рулона огибает обогреваемый вал, внутри которого циркулирует горячая вода, и попадает в пропиточную ванну машины. обогреваемый вал пропиточная ванна отжимные ножи сушильная камера рецикуляционная установка вентилятор ведущий вал охлаждающий вал резательный механизм Из пропиточной ванны бумага проходит через отжимные ножи и, обогнув направляющий валик, поступает в сушильную камеру Протягивание пропитанной бумаги с постоянной скоростью через сушильную камеру осуществляется с помощью ведущего валика, имеющего механический привод После выхода из камеры бумага охлаждается на охлаждающих валах и наматывается на приемной гильзе в рулон или разрезается на резательном механизме Воздух, проходя между змеевиками, попадает через щели в верхнюю секцию и, двигаясь в сторону, противоположную движению бумаги (по принципу Противотока), насыщается парами и газами, выделяющимися из пропитанной бумаги во время сушки, и при помощи вентилятора выбрасывается в атмосферу Машина снабжена рецикуляционной установкой, где осуществляется предварительный подогрев воздуха. Содержание Содержа- ние Техника безопасности
Содержа- ние Техника безопасности
* Впитываемость течение 10 мин. Таблица 1
Таблица 2 Содержание Таблица 3 Таблица 4 Содержание
Таблица 5 Таблица 6 Содержание
Таблица 7 Содержание
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ Выполнил Ситчихин Н.А КТЭИ-07-2 ® 2 0 0 9 |