Многослойный пленочный материал
Патент 556159
Авторы
Многослойный пленочный материал
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп 556I59
Союз Советскнх
Социалнстических
Респ еттик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.07.75 (21) 2154430/05 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 30.04.77. Бюллетень № 16
Дата опубликования описания 27.05.77 (51) М. Кл С 081 7/04,//
В 32В 27/36
Гасударственный комитет
С088Т8 Мииистроа СССР
11а делам, изооретеиий и открытий (53) УДК 678.026.3 (088.8) (72) Авторы изобретения
Д. Ф. Каган, А. С. Кузьмин, Л. Б. Гумилевская, Л. А. Родивилова, Н. В. Андрианова, Е. А. Бондарева, Л. С. Прудниченкова, Н. М. Рязанова и Б. В. Шушпанников (71) Заявитель
Изобретение относится к области получения многослойного плсночного материала, который может быть использован в качестве изоляции в электротехнической промышленности, в частности для пазовой и межслоевой изоляции на класс нагревостойкости F (155 С) и
Н (180 С).
В настоящее время в электротехнической промышленности для пазовой изоляции двигателей применяют миканиты, слюдиниты и слюдопласты.
Слюдяная изоляция с полимерными связующими (шеллак, битумномасляные лаки, глифталь) и подложкой из бумаги и стеклоткани отличается высокой электропрочностью. Несмотря на высокую стойкость слюдяных диэлектриков к воздействию сшивных электрических полей изготовление их очень трудоемко.
В ряде случаев слюдиниты не имеют механической прочности. Повышение механической прочности электроизоляции, стремление к уменьшению толщины изоляции и механизации основных обмоточно-изолировочных процессов потребовало разработки новых видов материалов, а именно электроизоляционных пленочных материалов.
Известен многослойный пленочный материал, состоящий из слоя полиэтилентерефталатной пленки (ПЭТФ), промежуточного слоя полиуретана и слоя картона.
Известен также пленочный материал, состоящий из полиэтилентерефталатной основы толщиной 6 — 120 мкм и полимерного покрытия толщиной 5 — 20 мкм, выполненного из
5 полиарилата (пленки Лаварил). Однако этот материал обладает недостаточной электропрочностью.
Ближайшим по технической сущности к данному изобретению является известный
10 пленочный материал, состоящий из полиэтилентерефталат IQH основы, слоя полиуретанового клея и полиэтиленовой пленки.
Такие пленочные материалы можно применять в качестве электроизоляцпп, по из-за пс15 достаточной механической прочности, электропрочности и теплостойкости их нельзя использовать на класс нагревостойкости F и Н.
Целью предлагаемого изобретения является повышение механической прочности и элек20 тропрочности пленочного материала.
Поставленная цель достигается тем, что полиэтилентерефталатная основа имеет толщину 20 — 200 мкм, а полимерная пленка выпол25 нена из полиарилата и имеет толщину 12—
100 мкм.
Полиэтилентерефталатную пленку, покрытую слоем полиуретана, дублируют с полиарилатной пленкой, являющейся продуктом
30 поликонденсации ароматических дикарбоновых кислот с двухатомными фенолами, 556159
Полученный многослойный пленочный материал, названный «аривсан», представляет собой двуосноориенти ров а ниую полиэтилентерефталатную пленку, на которую наносится слой полиуретанового клея толщиной 2—
10 мкм, а затем полиарилатная пленка. Возможны варианты одностороннего нанесения полиарилатной пленки (аривсан-1, аривсан-3) и двухстороннего нанесения полиарилатной пленки (аривсан-2, аривсан-4) и др.
Процесс получения многослойного пленочного материала «аривсан» состоит в том, что двухосноориентированная полиэтилентерефталатная пленка с размоточного устройства проходит узел нанесения клея, включающий вал, купающийся в ванне с раствором полиуретанового клея и систему передающих валков.
Затем пленка ПЭТФ с клеевым слоем поступает в сушильную камеру с температурой воздуха 60 — 100 С и в течение 2 — 5 мин производится подсушка клея. Затем ПЭТФ-пленка с клеевым слоем направляется в зазор обогреваемых дублирующих валков, где и соединяется (склеивается) с полиарилатной пленкой. Температура обогреваемого вала 100—
170 С, давление в зазоре 30 — 40 кг/см, скорость протяжки пленки от 5 до 35 м/мин.
Для создания многослойного пленочного материала аривсан используются полиарилатные пленки, полученные из полиарилатов различного химического строения: пленка Д-4П (на основе полиарилата, полученного из дифенилолпропана (Д) и смеси дихлорангидридов изофталевой кислоты (И) и терефталевой кислоты (T), взятых в различных молярных соотношениях:
Д:И:Т=1:0,5:0,5;
Д: И: T=1: 0,15: 085;
Д:И:Т=1:04:05;
Д: И: Т=1: 0,25:0,75; пленки Ф-2П; Ф-1П (на основе полиарилата, полученного из дихлорангидрида терефталевой кислоты (Ф-2П) и дихлорангидрида изофталевой кислоты (Ф-1П) и фенолфталеина); пленки ДФ-55П (на основе полиарилата, полученного из дихлорангидрида терефталевой кислоты и смеси двухатомных фенолов — фенолфталеина (Ф) и дифенилолпропана (Д), взятых в различных молярных соотношениях:
Т: Ф:Д=1: 05: 05;
Т: Ф: Д=1: 0,8: 0,2;
Т: Ф:Д=1:06:04;
Т: Ф: Д= 1: 0,75: 0,25;
Т: Ф: Д = 1: 0,4: 0,6.
Пленки Д-8П (на основе полиарилата, полученного из смеси дихлорангидридов фенилфосфорной и терефталевой кислот и дифенилолпропана).
Пленки Ф-8П (на основе полиарилата, полученного из фенолфталеина и смеси дихлорангидридов кислот — изофталевой и терефтале10
65 вой, взятых в различных молярных соотношениях:
Ф : И : Т= 1: 0,5: 0,5;
Ф: И: Т= 1: 0,75: 0,25.
Пример 1. Получение пленки аривсан-1.
Полиэтилентерефталатная пленка (ПЭТФ) толщиной 20 мкм с размоточного устройства подается на узел нанесения полиуретанового клея и систему передающих валков, затем пленка, на поверхность одной стороны которой нанесен адгезионный термостойкий слой полиуретанового клея толщиной 2 — 3 мкм, поступает в сушильную камеру с температурой воздуха 60 — 100 С, время сушки клеевого слоя 2 — 5 мин. Далее ПЭТФ-пленка с нанесенным слоем клея поступает в зазор обогреваемых дублирующих валов, куда подается также полиарилатная пленка толщиной
12 мкм марки Д-4П (на основе полиарилата, полученного из дифенилолпропана (1 моль) и смеси дихлорангидридов изофталевой (0,5 моль) и терефталевой кислот (0,5 моль), где происходит дублирование многослойного материала. Температура обогреваемого вала
100 — 170 С, давление в зазоре 30 — 40 кг/см, скорость протяжки от 5 до 35 м/мин. Общая толщина пленки аривсан-1 35 мкм.
Епр. при 20 С=310 — 320 кв/мм.
Е,р, при 200 С = 130 кв/мм.
Пример 2. Получение пленки аривсан-2.
На пленку аривсан-1 толщиной 35 мкм, полученную как описано в примере 1, со стороны
ПЭТФ-пленки наносят слой клея (как описано в примере 1), затем пленка с клеем поступает в зазор обогреваемых дублирующих валков, где склеивается с полиарилатной пленкой Д-4П, толщиной 12 мкм (как описано в примере 1). Общая толщина пленки аривсан-2
50 мкм.
Епр. при 20 С=350 кв/мм.
Е„р. при 100 С=130 кв/мм.
Пp и ме р 3. Получение пленки аривсан-3.
На полиэтилентерефталатную пленку (ПЭТФ) толщиной 200 мкм наклеивают с одной стороны (как описано в примере 1) полиарилатиую пленку марки Ф-2П (на основе полиарилата, полученного из дихлорангидрида терефталевой кислоты и фенолфталеина) толщиной 100 мкм. Общая толщина пленки аривсан-3 303 мкм.
Епр при 20 С=350 кв/мм.
Е„р. при 200 С=280 кв/мм.
Прим ер 4. Получение пленки аривсан-6.
Пленку ПЭТФ, толщиной 60 мкм склеивают (как описано в примере 1) с полиарилатной пленкой марки ДФ-55П, толщиной 50 мкм (на основе полиарилата, полученного из дихлорангидрида терефталевой кислоты и смеси двухатомных фенолов — феиолфталеина и дифенилолпропана) . Общая толщина пленки аривсан-6 120 мкм.
Епр при 20 С= 360 кв/мм.
Пленка аривсан-6 получена при одностороннем нанесении полиарилатной пленки на
556159
Таблица 1
Прототип
ПЭЛАК-3
Показатели
Аривсан-1 Аривсан-2
350
735
560
1050
1100
1250
Деформируется
155
350
175
350
750
900
850
200
50
105
95
100
Течет
130
150
155
150
155
175
250 — 300 250 — 300
200 — 250
250 †3
250 — 350 250 — 350
2,1 10»
2,1.1044
3,37.10"
Деформируется
4,5 10"
6,1 10"
8,5 10 "
7,0 1014
7,3.10"
5,6 1044
8,6.10"
7,1 10"
155
7,2 10»
1,2 10»
5,2 10"
3,8 10 4
175
1,9. 10 4
2, 1. 10»
2,1 10"
3,5 10 4
4,2.10"
4,0.10 4
200
0,0066
0,0093
0,0083
0,0084
0,002
0,0032
0,0024
0,0046
0,0102
0,0020
0,0020
0,00015
0,00016
0,003
0,003
0,0035
0,004
0,0032
0,0032
0,0040
0,0041
155
175
200
310
316
360
350
360
250
Деформируется
310
260
130
155
250
182
175
200 80
130
150 — 150 — G0 — 150 — 150 — 150 — 150
ПЭТФ пленку методом, описанным в примере 1.
Пример 5. Получение пленки аривсан-5.
На ПЭТФ-пленку толщиной 50 мкм наклеивают с одной стороны пленку Ф-1П толщиной
30 мкм, как описано в примере 1. Общая толщина пленки 83 мкм.
Еир, при 20 С=270 кв/мм.
Е,р. при 200 С=170 кв/мм.
Пример 6, Получение пленки аривсан-7, На пленку ПЭТФ толщиной 50 мкм наносят с помощью клея полиарилатную пленку
Д-8П толщиной 50 мкм, как описано в примере 1. Общая толщина пленки аривсан-7—
103 мкм.
Е„р, при 20 С=370 кв/мм.
Разрушающее напряжение при растяжении, кгс/сьР, при С:
Относительное удлинение при разрыве, 46, при С:
Сопротивление расслаиванию, г/см
200
Удельное объемное электрическое сопротивление, ом. см., при С:
Тангенс угла диэлектрических потерь при 104 грц, при С:
Средняя пробивная напряженность, кв/мм, при С:
Морозостойкость, не ниже С
200
Пример 7. Получение пленки аривсан-9.
На ПЭТФ-пленку толщиной 50 мкм наносят с помощью слоя клея полиарилатную пленку
Ф-8П толщиной 50 мкм, как описано в приме5 ре 1. Общая толщина пленки аривсан-9
105 мкм.
Ер. при 20 С=300 кв/мм.
Е„р, при 200 С = 185 кв/мм.
Из примеров видно, что пределы толщины
10 всех слоев многослойного пленочного материала аривсан от 35 мкм до 305 мкм, Сравнительные свойства физико-механических и диэлектрических показателей пленочного материала аривсан и прототипа (пленка
15 ПЭЛАК-3) представлены в табл. 1.
Аривсан-6 Аривсан-3 Аривсан-4
556159
Таблица 2 удельное объемное электрическое сопротивление, ом сМ
Соотношение исходных компонентов при 200 С при 20 С
2,1 10»
8,5 10 4
7,3.10 6
8,1 10"
Д:И:Т=1:0,5:0,5
Д: И: Т =1:О, 15:0,85
Таблица 3
Средняя пробивная напряженность при 20 С для пленок
Толщина пленок, мкм
Аривсан
Лаварил
30 — 360
360
360
130 — 140
Не получают
400
Составитель Е. Макарова
Техред И. Карандашова
Редактор Л. Герасимова
Корректор О. Тюрина
Заказ 1120/10 Изд. № 411 Тираж 630 Подписное
ЦНИИПИ Государствснного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
Результаты, представленные в табл. 2, показывают, что соотношение исходных компонентов полиарилата влияет на стабильность диэлектрических свойств при повышенных температурах. Для подтверждения этого довода взята полиарилатная пленка типа Д-4П при различных соотношениях исходных компонентов и исследованы некоторые диэлектрические характеристики.
Полученные по данному изобретению пленки аривсан в сравнении с известными пленками лаварил дают возможность получать электроизоляционный пленочный материал толщиной свыше 400 мкм с повышенной электропрочностью.
Соответствующие сравнительные данные представлены в табл. 3.
Полученный по данному изобретению многослойный пленочный материал аривсан обеспечивает получение электроизоляционного материала с повышенной прочностью к электропробою до Зб0 кв/мм и повышенной термостойкостью (до 180 С).
5 В настоящее время многие отрасли промышленности предъявляют к полимерным пленочным материалам такие требования, как высокое сопротивление разрушению, устойчивость к электропробою, создание диэлектри10 ков толщиной до 250 — 400 мкм и ряд других.
Особенно эти вопросы встают при создании новых типов электрооборудования, предназначенного для работы в условиях высоких температур и напряжений.
15 Разработанный пленочный материал аривсан представляет несомнейный интерес для использования его в ряде отраслей народного хозяйства и прежде всего в электротехнической промышленности в качестве пазовой изо20 ляции электрических машин, так как позволяет использовать электроизоляционные материалы толщиной до 400 мкм, механизировать обмоточно-изолировочные работы и использовать этот материал на классы нагрево25 стойкости F и Н.
Разработанный пленочный материал аривсан наряду с высокой механической прочностью обладает высокими диэлектрическими свойствами до температуры 200 С. Наиболее интересным является факт получения у аривсана высокого показателя к электропробою, как при нормальных условиях, так и при повышенной темпер атуре.
Формула изобретения
Многослойный пленочный материал, состоящий из полиэтилентерефталатной основы, слоя полиуретанового клея и полимерной пленки, отличающийся тем, что, с целью
40 повышения механической прочности и электропрочности, полиэтилентерефталатная основа имеет толщину 20 — 200 мкм, а полимерная пленка выполнена из полиарилата и имеет толщину 12 — 100 мкм.