Пленочные электроизоляционные материалы представляют собой гибкие пленки и ленты, получаемые из синтетических высокополимерных диэлектриков: полистирола, полиэтилена, фторопласта-4 и др.
Полистирольные пленки получают методом выдавливания размягченного (при 140—160°С) полистирола через узкую щель — фильеру в металлической плашке. При выходе из щели выдавливаемая полистирольная пленка захватывается специальными приспособлениями, которые увлекают нагретую пленку и растягивают ее в продольном и поперечном направлениях. В результате этого толщина пленки уменьшается. Охлажденная в воздухе полистирольная пленка (стиропленка) наматывается на вращающийся приемный барабан. Полистирольные пленки изготовляют толщиной от 0,02 до 0,1 мм и шириной от 20 до 400 мм. Их выпускают неокрашенными и окрашенными в фиолетовый, розовый и другие цвета.
Характеристики полистирольных пленок: удельный вес 1,05 г/см3; σр = 5-8 кГ/мм2; lр = 3%; ρν = 1015 - 1016 Ом* см; ε= 2,5; tg δ= 0,0005; Епр = 80 00 кВ/мм; температура размягчения 80°С; морозостойкость —60°С; водопоглощение 0,1%. Недостатком полистирольных пленок является сравнительно невысокая температура их размягчения и низкая механическая прочность при надрыве.
Полистирольные пленки и ленты применяют для изоляции жил высокочастотных кабелей, а также в производстве полистирольных конденсаторов низкого и высокого напряжения.
Полиэтиленовые пленки получают способом выдавливания размягченного полиэтилена через кольцевое отверстие в мундштуке машины. Через это отверстие непрерывно вытягивается полиэтиленовый цилиндр с тонкими стенками, который раздувается изнутри поступающим сжатым воздухом. На некотором расстоянии от мундштука полиэтиленовый цилиндр сплющивается металлическими валками, а затем разрезается. В результате этого получается полиэтиленовая пленка толщиной от 0,03 до 0,2 мм и шириной от 1 до 1,4 м. Для изготовления пленок применяют полиэтилен ВД. Полиэтиленовые пленки и ленты полупрозрачны и имеют желтоватый оттенок.
Характеристики полиэтиленовых пленок: удельный вес 0,93 г!см3; σр =1,6-3,0 кГ/мм2; lр =300-500%; ρν = 1016 -1017 Ом *см; ε = 2,2; tg δ = 0,0004; Епр = 35-62 кВ/мм; температура размягчения 60—65°С; морозостойкость —60°С; водопоглощение 0%. Вследствие невысокой температуры размягчения область применения полиэтиленовых пленок в электротехнике невелика. Полиэтиленовые пленки применяют для изоляции жил высокочастотных кабелей, а также в качестве электроизоляционных прокладок.
Пленки из фторопласта-4 получают посредством обточки (на токарном станке) вращающейся фторопластовой болванки цилиндрической формы. Стружка снимается специальным широким резцом при его автоматической подаче. Обычный способ получения пленки выдавливанием размягченного материала через щель не может быть применен, так как фторопласт-4 не размягчается вплоть до температуры 415°С, когда начинается его термическое разложение.
Пленка, снимаемая резцом в виде непрерывной стружки, имеет толщину от 0,06 до 0,25 мм и ширину от 40 до 100 мм. Она представляет собой неориентированную фторопластовую пленку с несколько шероховатой поверхностью. Неориентированные пленки из фторопласта-4 обладают сравнительно невысокими значениями механической и электрической прочности: σр = 1-3 кГ/мм2; Епр = 28-30 кВ/мм.
Если неориентированную пленку подвергнуть многократной прокатке между нагретыми стальными валками, то получится ориентированная, уплотненная пленка. Она выпускается толщиной от 0,02 до 0,1 мм и шириной от 10 до 100 мм. Предел прочности при растяжении у ориентированных пленок составляет σр = 3- 10 кГ/мм2; а электрическая прочность Епр = 90 - 120 кВ/мм. Остальные характеристики пленок из фторопласта-4: удельный вес 2,1 г/см3; ρν = 1016-1018 Ом * см; ε = 2,0; tg δ= 0,0002; температура разложения 400—415°С; морозостойкость — 100°С (пленки сохраняют гибкость), водопоглощение 0%.
Пленки из фторопласта-4 являются негорючими. Их применяют в производстве термостабильных конденсаторов, а также в обмоточных и монтажных проводах, используемых при температурах до 250°С.
Лавсановые пленки представляют собой прозрачные пленки, получаемые из синтетического высокополимерного материала — лавсана. Пленки получают методом выдавливания через щель размягченного лавсана (метод экструзии). Лавсановые пленки выпускают неориентированными и ориентированными - уплотненными посредством прокатки между нагретыми вальцами.
Характеристики лавсановых пленок: удельный вес 1,38 — 1,4 г/см3; σр = 5-18 кГ/мм2; lр = 70 -150%; ρν = 1015 -1017 Ом * см; ε = 3,3-3,5; tg δ = 0,005; Епр=160-180 кВ/мм.
Температура размягчения 250—260°С; морозостойкость — 60°С; водопоглощение 0,3—0,4%.
Большие значения механической и электрической прочности и относительного удлинения при разрыве относятся к ориентированным лавсановым пленкам.
Пленки из лавсана применяют для пазовой и межвитковой. изоляции электрических машин низкого напряжения.
Триацетатцеллюлозные (триацетатные) пленки изготовляют из уксуснокислого эфира целлюлозы — аморфного прозрачного вещества, получаемого в результате воздействия уксусного ангидрида на растительную клетчатку (целлюлоза).
Триацетатные пленки выпускают непластифицированными, слабопластифицированными и пластифицированными. Непласти-фицированные пленки обладают жесткостью и упругостью, у слабопластифицированных жесткость заметно снижена, а пластифицированные обладают значительной гибкостью и растяжимостью. Непластифицированные триацетатные пленки имеют голубой цвет и выпускаются толщиной от 0,04 до 0,07 мм, слабо пластифицированные пленки — бесцветные (прозрачные), выпускаются толщиной от 0,04 до 0,07 мм. Пластифицированные триацетатные пленки окрашены в синий цвет и имеют толщину от 0,025 до 0,04 мм. Их применяют для изоляции обмоточных проводов.
Непластифицированные и слабопластифицированные триацетатные пленки применяют в качестве пазовой и межвитковой изоляции в машинах низкого напряжения. Они могут быть длительно использованы при температурах до 120°С включительно.
Характеристики триацетатных пленок: удельный вес 1,23 - 1,27 г/см3; σр = 6-9 кГ/см2; ρν = 1014-1015 Ом*см; ε = 3-4; tg δ = 0,008-0,012; Епр = 60 — 90 кВ/мм; водопоглощение 1,5-3,0%.
Следует отметить недостаточную стойкость триацетатных пленок к электрической короне, что ограничивает их применение в электрических машинах и аппаратах высокого напряжения.
Отрицательным свойством триацетатных пленок является их невысокая механическая прочность. Поэтому триацетатные пленки, как правило, применяют в композиции с электрокартоном, на который они наклеиваются с помощью масляно-глифталевых или других лаков, дающих гибкие пленки. .
Электрокартон, оклеенный с одной или двух сторон триацетатной пленкой, называется пленкоэлектрокартоном. Из пленкоэлектрокартона изготовляется пазовая изоляция электрических машин на напряжения до 500 В.
Наибольшее применение имеет пленкоэлектрокартон, оклеенный триацетатной пленкой с одной стороны. Этот материал выпускается толщиной 0,16; 0,2; 0,3; 0,4 мм и шириной 450 — 500 мм.
Основные характеристики пленкоэлектрокартона: σр=3,5-9,0 кГ/мм2; ρо=1018-1014 Ом * см; tg δ = 0,02 -0,05; Епр = 17-25 кВ/мм.
Пленки из капрона и других высокополимерных веществ пока не нашли широкого применения в качестве электроизоляционных материалов, поэтому здесь они не описываются.
Таблица 30
В табл. 30 приведены основные характеристики этих пластмасс. Температура прессования этих пластмасс находится в пределах 160— 180°С при удельном давлении 350—450 кГ/см2. Выдержка при прессовании составляет 1—1,5 мин. на 1 мм толщины прессуемого изделия, т. е. та же, что и у фенопластов.
Для деталей с большой механической прочностью, работающих в условиях широкого интервала температур (от 60 до 250°С), применяются термореактивные пластмассы АГ-4 и АГ-4В, наполнителем в которых является стеклянное волокно, а в качестве связующего применяется модифицированная фенол-формальдегидная смола.
Рис.110.
Электроизоляционные изделия из пластмассы
Основные характеристики этих пластмасс: удельный вес 1,7/1,8 г/см3; теплостойкость 280°С; σр=800-2000 кГ/см2; аn=45-250 кг*см/см2. Водопоглощение 0,05 г/дм2; ρυ=1012-1013 Ом * см; Епр = 15-18 кВ/мм.
Особый интерес представляют пластмассы на основе кремнийорганических смол, так как они обладают высокой нагревостойкостью и малой зависимостью электрических характеристик от температуры. Введение в такие пластмассы нагревостойких наполнителей (стекловолокна и асбеста) снижает электрические характеристики чистых кремнийорганических смол, но резко увеличивает механические характеристики. Такие пластмассы применяют для изделий, работающих при температурах до 200° С и в условиях повышенной влажности.
Термопластичные пластмассы и изделия из них изготовляют преимущественно без наполнителей, так как термопластики в основе своей имеют полимеризационные смолы (полистирол, поливинилхлорид), которые обладают весьма высокими электрическими свойствами, но малой теплостойкостью (65—85°С). Введение же в них наполнителей приводит к снижению их электрических свойств. Из термопластических пластмасс изделия можно получать пресслитьем, шприцеванием, а также прессованием в охлаждаемых обычных или литьевых пресс-формах. На (рис. 110) показаны некоторые электроизоляционные детали из пластмасс.