Электроизоляционный листовой или ленточный материал

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Н 01 В 3/ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИПАТЕНТУ н Хельфанд (05) и М 599097, кл,5, 428/114, 1975.11, кл, 428/114,6, 428/220, 1980,стал(56) Патент Великобритани36 А, 1948,Патент США К. 386724Патент США 3 Ф 404561977.Патент США Гч. 427122 Изобретение относится к усовершенствованным электроизоляционным материалам, выполняемым частично или полностью и 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 тепло- рассеивающая электроизоляционнэя пленка, которая состоит из слоя упомянутой полиэфирной синтетической пленки, армированной непрерывными нитями стеклово(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, б з.п. ф-л,ы, 3 ил,локна, адгезионно скрепляемого с кри лической поверхностью этой пленки , чем указанные нити проходят по всей 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 глико 18081415 10 15 20 30 40 50 55 ля. Последний имеет формулу; НО(СН 2)п 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 противоположные 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 прикатие 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 электро- изоляционной 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, контактнаяповерхность 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 поверхность10 15 изолированного проводника остается пригодной для последующей тепловой обработки и приложения давления, необходимогодля реализации на ней адгезионного эффекта, Это может оказаться целесообразным, когда необходимо склеить внешнюю поверхность изолированного проводника с какойто другой поверхностью, например сопорной конструкцией или с дополнительным защитным слоем без применения какого-то клеящего покрытия, Кроме того, этообстоятельство оказывается крайне положительным в тех случаях, когда провод снамотанной на него изолентой формируется в витки и обмотку, Витки в последующем могут быть подвергнуты нагреву и обжатиюсоответствующим давлением, в результате чего произойдет их "сплавление" по прилегающим аморфным поверхностям, вследствие чего витки соединятся вместе в общеесплошное тело,В предпочтительном варианте исполнения изобретения полиэфирная синтетическая пленка указанного типа используетсяв сочетании со слоем сплошного стекловолокна, образуя составной электроизолирующий и теплорассеивающий материал. Вэтом случае наносимая на электрический проводник изоляция будет состоять из слоя полиэфирной пленки и слоя оплетки в видестекловолокна, скрепленного адгезионно споверхностью слоя упомянутой пленки, Для такого композиционного изолирующего материала важно то. чтобы нити стекловолоконной оплетки располагались без перекрытия, пересечения друг друга, а посуществу вдоль пленки и параллельно еепродольной оси, Эти нити могут иметь любой необходимый или стандартный диаметр, например, порядка 3 - 10 мил (0,76 - 0,254 мм). Желательно, чтобы диаметрнитей 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 нитейне 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 оттолщины применяемой композиционной изоляции и кон 2025303545 50 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 РЕТ- пленку 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 (в 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 матово- обработанной. 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 С Америкас под торговым наименованием "Мелинекс" (Мепех). 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 мо 18081415 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 жет наноситься на проводник двумя различными способами: первый - это когда слой стекловолокна обращен к проводнику, второй - когда слой стекловокна обращен к проводникуи 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 стекловолокна 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 обрывом влектроизоляционной ленты в предпочтительном варианте исполнения изобретения; на фиг.2 - разрез А - А на фиг,1; на фиг.З - 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 6 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 6 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,З 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 стеклаи пленки,Формула изобретения Фиг.51 бСоставитель Б.АстаповТехред М.Моргентал Корректор И,Шулла Редактор Л.Волкова Заказ 1401 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениями открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, 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, о т л и ч а ю щи й с я тем, что . в качестве полиалкилентерефталатной пленки он содержит полиэтилентерефталатную пленку. 3. Материал по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что пленка имеет толщину0,635 - 0,006 мм,4. Материал по одному из пп, 1-3, о т 5 л и ч а ю щ и й с я тем, что пленка имееттолщину 0,125 мм и менее.5. Материал по одному из пп, 1 - 4, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что он дополнительносодержит стекловолокно, выполненное в ви 10 де слоя непрерывных сплошных нитей, расположенных параллельно одна другой ипродольной оси материала и приклеенной ккристаллической поверхности пленки.6, Материал по одному иэ пп, 1 - 5, о т 15 л и ч а ю щ и й с я тем, что кристаллическаяповерхность пленки имеет матовую поверхность.7; Электроизоляционный материал поодному иэ пп. 1 - 6, о т л и ч а ю щ и й с я тем,20 что массовое отношение стекловолокна кпленке составляет 3 - 15:1.