Способ изготовления полупроводящей резиностеклоткани

Классификация по МПК: H01B

Патентная информация
Патент на изобретение №: 
2517205
Дата публикации: 
Вторник, Май 27, 2014
Начало действия патента: 
Пятница, Октябрь 12, 2012

Изобретение относится к технологии получения полупроводящей резиностеклоткани в пропиточной машине и заключается в упрощении процесса её изготовления. Технический результат - упрощение процесса изготовления полупроводящей резиностеклоткани за счет расширения диапазона варьирования параметров температурно-временного режима вулканизации материала в пропиточной машине, уменьшение энергоемкости производства. Достигается тем, что для вулканизации пропиточного состава, наносимого на полотно стеклоткани и содержащего углеродный наполнитель, силоксановый каучук, органический растворитель, используют катализатор холодного отверждения. Процентное содержание катализатора относительно силоксанового каучука, необходимое для вулканизации пропиточного состава в сушильной камере пропиточной машины, устанавливают в зависимости от длины камеры, скорости движения полотна стеклоткани и температуры в сушильной камере. Разделяют установленное количество катализатора на часть, которую вводят непосредственно в пропиточный состав, и часть, которую вводят в полотно стеклоткани перед пропусканием его через ванну пропиточной машины. 1 табл.

Изобретение относится к области производства электроизоляционных материалов, в частности к технологии получения термостойких полупроводящих резин, армированных стеклотканью (резиностеклотканей), на основе силоксановых каучуков. Полупроводящие резиностеклоткани применяются в конструкции изоляции обмоток высоковольтных электрических машин для защиты от поверхностных электрических разрядов. Наряду с полупроводящими свойствами, важной особенностью полупроводящей резиностеклоткани является низкая адгезия к стали, что снижает термомеханические напряжения в обмотке электрической машины при использовании этого материала в качестве поверхностного слоя в конструкции изоляции электрической машины.

Наиболее распространенным оборудованием для изготовления резиностеклотканей являются пропиточные машины, в которых полотно стеклоткани пропускается через ванну с пропитывающим составом, затем излишки пропитывающего состава удаляются на соответствующих устройствах (отжимные валы, ножи-скребки и т.п.), далее материал проходит через сушильную камеру в течение определенного времени при заданных температурах для удаления растворителя и последующей вулканизации. Скорость пропитки ткани устанавливается опытным путем в зависимости от длины сушильной камеры пропиточной машины и времени, необходимого для вулканизации.

Для полупроводящей резиностеклоткани в качестве пропитывающего состава используется эмаль, представляющая собой суспензию углеродного наполнителя, а именно сажи или графита, в органическом, например толуольном, растворе силоксанового каучука.

Известен способ изготовления изоляционной резиностеклоткани РСК. Резиностеклоткань РСК представляет собой эластичный материал, изготовленный из стеклоткани, пропитанной силоксановой эмалью, которая не содержит углеродный наполнитель, и поэтому полученная резиностеклоткань не обладает полупроводящими свойствами (ТУ 16-503.069-75 «Резиностеклоткань РСК»). Резиностеклоткань РСК изготавливают на пропиточных машинах двухкратной пропитки с индукционным обогревом. Для вулканизации в пропитывающий состав вводится катализатор - перекись бензоила. Скорость движения полотна стеклоткани в машине - 68-80 м/ч, а температура в сушильной камере пропиточной машины должна быть 165-200°С. (Бобылев О.В., Кудрявцев А.В., Левин Б.И. «Производство электроизоляционных материалов»: Учеб. Для проф. обучения рабочих на производстве, - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая шк., 1986. - 264 с.: ил., стр.110-111). Недостатком этого способа является токсичность применяемого для вулканизации вещества - перекиси бензоила, показатель токсичности которого относится к классу II и ПДК составляет 0,3 мг/м3, а также сложность конструкции пропиточной машины из-за необходимости поддержания высокой температуры в сушильной камере.

Известен способ получения полупроводящей резиностеклоткани на основе силоксанового каучука методом радиационной вулканизации (Резиностеклоткань электропроводящая РЭТСАР-П, ТУ 38.103667-88). Этот способ состоит в том, что полотно стеклоткани пропускают через ванну, заполненную пропитывающим составом, наносимым на полотно, далее пропускают через отжимные валы, регулирующие толщину получаемого материала, а затем вулканизируют путем облучения в специальной установке. Неудобством этого способа получения резиностеклоткани является необходимость применения радиационного способа вулканизации.

Более близким к заявляемому способу изготовления полупроводящей резиностеклоткани является способ получения теплостойкой полупроводящей стеклоткани в пропиточной машине, согласно которому стеклоткань пропитывают эмалью на основе полиорганосилоксанового лака, наполненного коллоидным графитом, и затем вулканизируют при температуре 200°C (Авторское свидетельство СССР № 109341, 21 с, 222, заявлено 02.04.1954 г.). Недостатком этого способа является высокая температура вулканизации, приводящая к усложнению конструкции пропиточной машины и большой энергоемкости процесса.

Технический результат, на который направлено предлагаемое техническое решение, заключается в упрощении процесса изготовления полупроводящей резиностеклоткани за счет расширения диапазона варьирования параметров температурно-временного режима вулканизации материала в пропиточной машине, уменьшения энергоемкости производства.

Для достижения указанного технического результата применяют способ изготовления полупроводящей резиностеклоткани в пропиточной машине, при котором полотно стеклоткани пропускают через ванну, заполненную пропиточным составом, содержащим углеродный наполнитель, силоксановый каучук, органический растворитель и катализатор холодного отверждения (катализатор, применяемый для отверждения силоксановых каучуков при комнатных температурах), процентное количество которого относительно содержания силоксанового каучука, необходимое для вулканизации пропиточного состава в сушильной камере пропиточной машины, устанавливают в зависимости от длины камеры, скорости движения полотна стеклоткани и температуры в сушильной камере, при этом часть установленного процентного количества катализатора определяют по критерию необходимой жизнеспособности пропиточного состава при температуре пропиточной ванны и вводят непосредственно в пропиточный состав, а другую часть определяют как разность между установленным процентным количеством катализатора и частью, вводимой в пропиточный состав, и вводят в полотно стеклоткани перед пропусканием его через ванну.

После ванны полотно стеклоткани вулканизируют в сушильной камере пропиточной машины.

Новым является использование катализаторов холодного отверждения силоксанового каучука для вулканизации полупроводящей резиностеклоткани, применяемой в конструкции изоляции обмоток высоковольтных электрических машин, вместо радиационного облучения или органических перекисей. Кроме того, новым является установление процентного количества катализатора холодного отверждения относительно силоксанового каучука, необходимого для вулканизации пропиточного состава в выбранном температурно-временном режиме, разделение установленного количества катализатора на часть, вводимую в полотно стеклоткани перед пропусканием полотна через ванну, и часть, вводимую непосредственно в пропиточный состав, а также способ определения этих частей.

Раздельное введение катализатора холодного отверждения в пропиточный состав и полотно стеклоткани позволило увеличить срок жизни пропиточного состава в ванне пропиточной машины, т.е. обеспечить сохранение пропиточным составом вязкости и адгезии к стеклоткани в течение времени, необходимого для полного использования подготовленного к работе пропиточного состава.

Применение способа позволяет:

- применять катализаторы холодного отверждения, что дает возможность получить вулканизат при относительно низких температурах, благодаря чему может быть снижена температура нагревательной камеры на 40… 50°C и за счет этого упрощена конструкция пропиточной машины;

- подбирать количество катализатора с учетом температурно-временного режима сушильной камеры пропиточной машины;

- упростить процесс изготовления и повысить производительность, благодаря снижению температуры вулканизации в пропиточной машине.

Способ получения полупроводящей резиностеклоткани в пропиточной машине включает следующие основные операции.

Определяют количество пропиточного состава, состоящего из сажи, силоксанового каучука и толуола, которое необходимо для пропитки определенного количества полотна стеклоткани.

Экспериментально устанавливают процентное количество катализатора холодного отверждения относительно содержания силоксанового каучука, которое необходимо для вулканизации пропиточного состава в сушильной камере пропиточной машины при установленной температуре и длительности ее воздействия.

Например, для вулканизации пропиточного состава при температуре 120… 130°C в сушильной камере длиной 8 м при скорости движения полотна стеклоткани 0,8 м/мин, время вулканизации составляет 10 минут, при этом необходимо 5,5% катализатора холодного отверждения К-68 (ТУ 38.303-04-05-90) по отношению к силоксановому каучуку.

Далее определяют часть от установленного процентного количества катализатора, которая вводится непосредственно в пропиточный состав, находящийся в ванне пропиточной машины. Величину указанной части определяют по критерию жизнеспособности пропиточного состава при температуре пропиточной ванны, например, комнатной температуре. Необходимо, чтобы при введении указанной части непосредственно в пропиточный состав последний при температуре ванны сохранял необходимую для пропитки вязкость и адгезию к стеклоткани в течение времени, требуемого для полного использования пропиточного состава (времени достаточного для полного выноса пропиточного состава из ванны, например, длительности рабочей смены или ее части).

Далее определяют часть, которую необходимо ввести в полотно стеклоткани до нанесения на стеклоткань пропиточного состава, как разность между установленным количеством катализатора и количеством катализатора, вводимым непосредственно в пропиточный состав.

В полотно стеклоткани вводят часть катализатора холодного отверждения К-68 в количестве, которое было определено выше, и устанавливают полотно стеклоткани на подающие валы пропиточной машины.

Далее пропускают полотно стеклоткани через ванну пропиточной машины, заполненную пропиточным составом, в который предварительно введена часть катализатора К-68, величина которой также было определена выше.

Затем полотно стеклоткани поступает на отжимные валы пропиточной машины и далее полотно стеклоткани вулканизируется в сушильной камере пропиточной машины длиной 8 м при температуре 120… 130°C со скоростью движения полотна стеклоткани 0,8 м/мин.

Полотно полученной полупроводящей резиностеклоткани наматывают в рулон на намоточном узле пропиточной машины.

Применение в качестве катализатора холодного отверждения, катализатора К-68, имеющего низкие показатели токсичности (класс опасности IV и ПДК 20 мг/м3) позволяет получить дополнительный эффект - снизить токсичность производства.

Сравнительные свойства известной полупроводящей резиностеклоткани «Рэтсар-П» и полупроводящей резиностеклоткани, изготовленной описанным выше способом, представлены в Таблице 1.

Таблица 1
ПараметрыПолупроводящая резиностеклоткань «Рэтсар-П»Материал, полученный выше описанным способом
Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом см 103… 105103… 106
Прочность при растяжении, МПане менее 10 13

Как видно из приведенных данных, полупроводящая резиностеклоткань, полученная выше описанным способом, не уступает известному материалу, применяемому в конструкции изоляции обмоток высоковольтных электрических машин для защиты от поверхностных электрических разрядов. Полученная предлагаемым способом полупроводящая резиностеклоткань также обладает стойкостью к воздействию влаги, химических продуктов и низкой адгезией к стали.

Формула изобретения

Способ изготовления полупроводящей резиностеклоткани в пропиточной машине, характеризующийся тем, что полотно стеклоткани пропускают через ванну, заполненную пропиточным составом, содержащем углеродный наполнитель, силоксановый каучук, органический растворитель и катализатор холодного отверждения, процентное количество которого относительно содержания силоксанового каучука, необходимое для вулканизации пропиточного состава в сушильной камере пропиточной машины, устанавливают в зависимости от длины камеры, скорости движения полотна стеклоткани и температуры в сушильной камере, при этом часть установленного процентного количества катализатора определяют по критерию жизнеспособности пропиточного состава при температуре пропиточной ванны и вводят непосредственно в пропиточный состав, а другую часть определяют как разность между установленным процентным количеством катализатора и частью, вводимой в пропиточный состав, и вводят в полотно стеклоткани перед пропусканием его через ванну.