Обмоточные и монтажные провода - Пленки из гидратцеллюлозы

8-13. ПЛЕНКИ ИЗ ГИДРАТЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Электроизоляционные и физико-механические характеристики пластифицированных вискозных пленок (целлофана) и пленок из медно-аммиачной целлюлозы примерно одинаковы. Они значительно хуже, чем у пленок из эфиров целлюлозы; кроме того, эти пленки горючи, весьма гигроскопичны, обладают ограниченной нагревостойкостью и поэтому, несмотря на относительную дешевизну, как электроизоляционные материалы практически не находят применения. Эти пленки преимущественно используются в качестве оберточного материала как для изделий широкого потребления, так и для консервации различных деталей машин и т. п.

8-14. ПЛЕНКИ ИЗ ЭФИРОВ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Примерные физико-механические и электроизоляционные свойства этих пленок приведены в табл. 8-6. Триацетатные пленки, а также пленки из ацетобутират- и трипропионатцеллюлозы наряду с высокими электроизоляционными свойствами обладают достаточно высокой нагревостойкостью. В особенности это относится к непластифицированным пленкам (см. табл. 8-4). Поэтому иногда для них допускают длительный нагрев до 110 °C.
Пластифицированные пленки из эфиров целлюлозы при нагреве теряют массу за счет испарения летучей части пластификаторов. На рис. 8-3 приведена зависимость потерь массы у пластифицированной триацетатной пленки от времени выдержки при 140 °C, где видно, что уже после 1—2 суток выдержки при этой температуре потеря массы доходит до 20%. У непластифицированных или слабо пластифицированных триацетатных пленок эти потери не превышают 10%.

Таблица 8-4
Свойства электроизоляционных пленок

Таблица 8-5
Классификация и области применения электроизоляционных пленок

Продолжение табл. 8-5

Таблица 8-6
Свойства триацетатных пленок

Продолжение табл. 8-6

Рис. 8-3. Потеря массы (в процентах) пластифицированной триацетатной пленки в зависимости от времени пребывания при 140 °C.

Некоторого улучшения механических свойств триацетатных пленок можно достигнуть дополнительным их каландрированием между валками из нержавеющей стали при температуре 150—160 °C. Каландрированные пленки обладают более стабильными значениями прочности и относительного удлинения при разрыве.
Для электроизоляционных целей в СССР применяются триацетатные пленки, причем для изготовления обмоточных проводов обычно применяются пластифицированные пленки толщиной 0,025—0,04 мм, а для пазовой изоляции электрических машин и других целей —  непластифицированные или слабо пластифицированные пленки толщиной 0,04 мм и более. Примерные требования, которые предъявляются к этим пленкам, приведены в табл. 8-6, причем величины, относящиеся к пленкам толщиной 0,025 и 0,04 мм, соответствуют требованиям ТУ 1782-55, которые распространяются на пластифицированную электроизоляционную триацетатную пленку таких толщин. Эти пленки выпускаются в виде лент шириной 4—20 мм (через 2 мм) с допуском по ширине ±0,2 мм; диаметр ролика с пленкой 165+5 мм.
'Пластифицированные триацетатные пленки подвергаются также испытанию для определения сопротивления надрыву, которое имеет своей целью воспроизвести напряжения, которые возникают в ленте из пленки при изолировке прямоугольных обмоточных проводов, углов секций, катушек и т. п. Эти испытания проводятся после 24 ч выдержки при 65 %-ной относительной влажности воздуха и температуре 20±5 °C на обычной разрывной машине. Испытываемый образец ленты перегибается через скобу, а оба конца его закрепляются в нижнем зажиме, который должен двигаться со скоростью 30±3 мм/мин. Сопротивление лент толщиной 0,025 и 0,04 мм надрыву должно быть не менее величин, указанных в табл. 8-7.

Таблица 8-7
Нормированные величины сопротивления надрыву триацетатных пленок

Важнейшим представителем простых эфиров целлюлозы является этилцеллюлоза. Ее электроизоляционные свойства зависят от степени этилирования, а механические свойства пленок — от вязкости продукта, из которого они изготовляются.
Этилцеллюлозе присущи следующие свойства:

1. Стойкость к действию щелочей и малая чувствительность к действию кислот. В то же время этилцеллюлоза с обычной для нее степенью замещения (количество гидроксильных групп 2,3—2,4, считая на элементарное звено) растворима в бензоле, толуоле и частично в ксилоле. Кроме того, этилцеллюлозные пленки растворимы в различных ацетатах, дихлорэтане, тетрахлорэтане, метиленхло- риде, ацетоне и т. п. Этилцеллюлозные пленки набухают и частично растворяются в различных спиртах.
2. Малая горючесть и трудная воспламеняемость.
3. Относительно высокая нагревостойкость. Пленки выдерживают нагрев до 100—105 °C без разложения и выделения действующих на металлы газов или кислот; температура разложения и потемнения этих пленок 170—180 оC.
4. Высокая морозостойкость, что выгодно отличает этилцеллюлозные пленки от пленок других эфиров целлюлозы. При —40 °C пленки остаются достаточно эластичными и имеют относительное удлинение при разрыве 28—30%.
5. Высокие пластичность и гибкость (даже в непластифицированном виде).
6. Прозрачность и высокая светостойкость.
7. Малая плотность (наименьшая среди пленок из различных эфиров целлюлозы).

Этилцеллюлозные пленки обладают хорошей адгезией к металлам, дереву, бумаге и пр. Поэтому пленки из этилцеллюлозного лака успешно применяются для покрытия различного рода монтажных проводов и других кабельных изделий. Такие пленки обладают высоким удельным поверхностным сопротивлением (1013—1014 ом).

8-15. ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТНЫЕ ПЛЕНКИ

Еще в 1941 г. Винфельд и Диксон синтезировали новый полимер — полиэтилентерефталат. Первые исследования промышленных партий его были выполнены в Англии, после чего там было организовано производство изоляционной пленки под названием «мелинекс».
В 19'54 г. фирма Дюпон (США) начала выпускать в большом количестве эту пленку, дав ей название «майлар». Примерно в то же время полиэтилентерефталатная пленка стала изготовляться фирмой Калле (ФРГ) под маркой «хостафан». Примерные характеристики последних пленок приведены в табл. 8-8. Вскоре французская фирма Целлофан приступила к производству этой пленки под фирменным наименованием «терфан». Потом производство этой пленки было организовано в Японии и других странах.
В СССР эта пленка изготовляется по отечественной технологии и выпускается под наименованием «лавсан». После формовки из расплава смолы пленка подвергается растяжению вдоль и поперек полотна, благодаря чему достигается весьма высокая механическая прочность.
Уже с самого начала производства полиэтилентерефталатных пленок выявилось исключительное значение их для электротехники, так как, помимо высокой механической прочности, эти пленки обладают весьма высокой электрической прочностью, влагостойкостью и нагревостойкостью. В отношении нагревостойкости полиэтилентерефталатные пленки превосходят все остальные изоляционные пленки из большинства различных синтетических материалов, за исключением пленок из полиимидов, политетрафторэтилена и политрифтормонохлорэтилена.
При рассмотрении свойства полиэтилентерефталатных пленок следует обратить внимание на следующие два обстоятельства:

1. Электроизоляционные пленки из синтетических материалов обладают недостаточной короностойкостью; тонкие полиэтилентерефталатные пленки в этом отношении обладают известным преимуществом в сравнении с другими пленками.
2. У всех очень тонких пленок, в том числе и полиэтилентерефталатных, при толщине их менее 0,02 мм при определении электрической прочности отдельные результаты получаются значительно ниже среднего значения (при исследовании изоляционных пленок толщиной 0,04 мм и выше разброс результатов этих испытаний едва заметен, так как с повышением толщины пленки вероятность наличия электрически слабых мест становится значительно меньшей). Практика показывает, что, несмотря на отмеченное явление, имеется полная возможность применения для целей электрической изоляции даже очень тонких полиэтилентерефталатных пленок.

Пленки толщиной 0,015—0,030 мм могут применяться для бандажирования лобовых частей обмоток электрических машин.

Таблица 8-8
Свойства полиэтилентерефталатной пленки "хостафан"

Полиэтилентерефталатные пленки могут применяться и в холодильниках, так как они стойки к воздействию хладоагентов — фреона-12 и фреона-22. В ГОСТ 8865-58 и рекомендациях МЭК эти пленки относятся к классу нагревостойкости Е. Некоторые зарубежные фирмы допускают возможность эксплуатации при 130 °C полиэтилентерефталатных пленок только с подложками из нагревостойких материалов (асбобумага, чешуйки слюды и т. п.).
Применению полиэтилентерефталатных пленок при изготовлении проводов и кабелей способствует повышенная температура их плавления, благодаря чему на изолированный кабель можно накладывать без заметного последующего повреждения пленки защитные оболочки из различных синтетических материалов, а также производить вулканизацию резиновых оболочек и т. п.
К числу недостатков полиэтилентерефталатных пленок следует отнести их повышенные жесткость и упругость, что затрудняет их фальцевание и применение в качестве пазовой изоляции.
В целях повышения мягкости изоляции и одновременного увеличения механической прочности полиэтилентерефталатные пленки склеивают с бумагой, электрокартоном и подобными им материалами. В частности, фирмы Дженерал Электрик и Вестингауз (США) применяют полиэтилентерефталатную пленку «майлар», наклейную на бумагу, для пазовой изоляции электродвигателей малой мощности и композиционный материал из пленки и стеклоткани для изоляции электрических машин морского исполнения. В ФРГ полиэтилентерефталатная пленка обычно применяется для пазовой изоляции в сочетании с электрокартоном, асбестом, стеклотканью и т. п.
«Полиэтилентерефталатная пленка изготовляется в СССР в соответствии с МРТУ 6-11-30-65 толщиной 8, 10, 12, 15, 18, 20, 22 и 25 мкм с допуском ±30% и шириной 6—20 мм (через 2 мм) с допуском по ширине ±0,5 мм и выпускается под маркой ПЭТФ. По согласованию с заказчиком допускается изготовление этой пленки любой ширины в пределах 20—650 мм. Длина пленки в ролике между склейками должна быть не менее 50 м. Предел прочности при растяжении пленки как в продольном, так и в Поперечном направлениях должен быть не менее 1 200 кгс/см², а относительное удлинение при разрыве — не менее 50% (вдоль) и 35% (поперек). Усадка пленки (уменьшение линейного размера пленки) после прогрева в течение 10 мин при 150 °C должна быть не более 5%. Электрическая прочность при 20±5°С должна быть не менее 160 кв/мм ((среднее из пяти определений; допустимая минимальная величина 120 кв/мм) и при 150±5 °C — не менее 50 кв/мм, при 20 ±5 °C — не менее 1·1018 ом-см и при 150±5°С — не менее 1·1012 ом·см, tg δ при 20±5°С и частоте 1 000 Гц — не более 8·10-3.