CN1143816A - 耐火人造云母带及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电气绝缘材料耐火人造云母带及其制备工艺，本带的特点是用无碱玻璃布作单面补强的人造耐火氟金云母带，它的制备工艺特点是采用二次上胶工艺和充分渗透胶的工艺，用这种工艺制备出的人造云母带，云母含量可达75％以上，粘结牢固，不分层，不飞灰，高温下云母不变形，与导体结合牢固，可形成一层“类陶瓷”的保持层，可耐900-1000℃高温，抗拉能力，抗电晕能力和抗电压击穿能力都极强，是一种高性能低成本的耐火电线电缆绝缘材料。

Description

耐火人造云母带及其制备工艺

本发明涉及一种电气绝缘材料耐火人造云母带及其制备工艺。

目前，云母类的绝缘材料已广泛地应用于各种电机，电器的绝缘，特别是云母纸发明以来，各种大功率发电机，电动机大量使用这种云母纸做成的绝缘带作为线间绝缘和槽绝缘。云母带一般都采用一定厚度的云母纸为主要绝缘层，双面以电工用无碱玻璃布补强，敷于有一定粘结性和绝缘性的有机粘合剂，使玻璃布和云母纸结合成符合绝缘使用的云母带。目前，用的最多的为天然云母纸制成的云母带，如天然白云母KAl₂AlSi₃O₁₀(OH)₂，天然金云母KMg₃AlSi₃O₁₀(OH.F)₂。将云母制成浆，用圆网造纸机，从两网至五网不等，云母纸浆的鳞片粒度不分级直接上网，或者采用大鳞片纸(14目-65目的鳞片)做成无胶纸，小鳞片收集后集中加胶做成有胶纸。从云母的成份和云母纸的结构来看，做成的云母带存在着下面几个问题，就是不能耐高温，抗拉能力或者抗电晕能力和抗电压击穿能力都较差。这是因为天然云母中含有羟基，一般在600-900℃时，羟基就开始分解，脱水失透，膨胀。再就是由于大小鳞片混抄纸和小鳞片纸拉力一般在3N/cm以下，由于拉力太低，很难上机施胶，往往因断纸而造成纸和胶的浪费，使成本提高。单纯的大鳞片纸拉力为4N/cm以上，但它密性差，纸过于疏松，在火焰下，尤其是在炭和卤素烟气氛中很易被电压击穿造成火灾。目前在国内，由于解决不了单面玻璃布补强的粘结强度和云母粉的飞灰问题，都采用的是双面玻璃布夹着一层云母纸这样的补强方式，其缺点是：云母的重量在云母带总重量中占的比例偏低，一般在50％以下，因为玻璃布不耐火，而云母才耐火，只有将云母含量提高至70-80％时，才能更有效地提高云母带的耐火绝缘性能。

本发明的目的就是改变云母带中云母纸的成份及云母纸的结构，并对云母带的补强方式和云母带的制备工艺进行综合调整，使云母带中的云母纸含量增加，从而提高云母带的耐热耐火性能。

本发明所述的云母带是由按不同的鳞片粒度分级上网，再于毛布上叠加而成的人造氟金云母KMg₃AlSi₃O₁₀F₂与单面补强的玻璃布构成。本发明将云母纸鳞片粒度分为14目-65目为大鳞片，65目-200目为小鳞片，分别在圆网的面网上采用65目和120目面网实现。其中65目以上的大鳞片为一次上浆，65目以下的细浆经回收后集中专门输给120目的网上细浆，然后在毛布上叠加而成人造云母纸。经过多层叠加后的人造云母纸，按照厚度尺寸，大鳞片与小鳞片的比例为3∶1-4∶1。利用大小鳞片分级上浆后再叠加制成的云母纸不仅保证了云母纸的拉力，又兼顾了纸的致密性。人造合成氟金云母从分子式上看，其中不含羟基，最高使用温度可达1200℃，其对胶的渗透性能比天然云母好，因而为了解决粘结强度差，分层和飞灰问题，本发明所述的单面补强人造云母带制备工艺采用的是两次上胶工艺，第一次是在玻璃布与云母纸之间，也就是在玻璃布上施胶。在玻璃布与云母纸复合后，再进行第二次施胶，也就是在已经复合后的云母纸上进行施胶，经过在常温下充分渗透后，进入烘干窑中烘干。胶的常温渗透长度不低于500毫米，两次胶的浓度分别为粘结剂固含量的10-25％和0.1-15％。布机带速为1-5米/分，烘干温度为110℃-200℃，烘干窑长18-30米。

用这种工艺制备的耐火人造云母带云母含量达到75％以上，粘结牢固，不分层，不飞灰，高温下云母不变形，与导体结合牢固，可形成一层“类陶瓷”的保护层。可耐900-1000℃的高温，在975℃的火焰中不会燃烧，是一种高性能低成本的耐火电线电缆绝缘材料。

表一、耐火人造云母带与其它金云母带的性能比较表序号    性能或成本对比    国产金云母带    进口金云母带       耐火人造云母带1   云母带的耐热等级(℃)    750-800         800-900            900-10002   单面玻璃布补强的云母带    飞灰          有时有飞灰          无飞灰3   800℃下的体积电阻率   1.0×10⁴Ω.cm  10×10⁵Ω.cm     3.5×10¹⁰Ω.cm4   抗拉强度(N/cm)             60             80                805   带的云母含量(％)           50             75                756   带的最大盘径(毫米)         250            300               4007   带的最小宽度(毫米)         15             10                8.6.48   A级耐火(900-1000℃)                       3                 2

 所需缠绕层数(层)9   B级耐火(800-900℃)         3              2                 1

 所需缠绕层数(层)

附图：耐火人造云母带制备工艺示意图

其中：1.胶滚 2.无碱玻纤布 3.人造云母纸 4.胶滚 5.粘结剂渗透段6.烘干窑 7.收卷机

实施例1

根据附图所示的工艺过程，本实施例选用0.035mm厚度的无碱玻纤布(2)，选用人造氟金云母纸(3)的厚度为0.055mm，总厚度为0.09mm。将无碱玻纤布相对固定，在收卷机(7)的作用下，以5米/分的速度向前行进。人造云母纸固定在无碱玻纤布的上方。用甲苯做稀释剂，配制浓度为10％的有机硅树脂KR101-10胶，将其放入胶滚(1)中，当无碱玻纤布向前行进时，给无碱玻纤布施胶，并与云母纸复合，从无碱玻纤布与云母纸开始复合的切线算起，经过1.5mm的距离后，由胶滚(4)，将浓度为0.1％的有机硅树脂KR101-10胶施于云母纸上，进行第二次施胶，经过0.5米距离的渗透段(5)充分渗透后，进入18米长的烘干窑(6)中，在110℃高温下进行烘干。将收卷后的云母带分切成用户所需的宽度和卷成尽可能长的盘卷。

用实验测试耐火人造云母带耐火性能

测试条件：

1.试验装置(喷灯名称)：管型喷灯

2.燃料：液化石油气

3.火焰强度：A类(950℃-1000℃)

    以上试验条件符合GB12666.1-90第4.1条表2管型灯栏的规定

4.试样尺寸：长1200mm，用规格0.09mm云母带绕在导体上，使3根线呈三角形集束，制成试验电缆

5.试样材料：耐火云母带

6.评判标准：在燃烧试验期间3A熔丝不熔断

测试结果：表＝电线电缆耐火特性试验

样品序号               1

喷口与试样表面距离    75mm

燃烧时间              90mim

火焰温度              975℃

施加试验电压          0.6KV

试验结果              3A熔丝未熔断

燃烧性能评定          A类合格

实施例2

本实施例选用厚度为0.04mm的无碱玻璃布和厚度为0.08mm的人造氟金云母纸，制备厚度为0.12mm的单面补强人造云母带，制备工艺与实施例1相同。其中一次上胶浓度为20％，二次上胶浓度为10％，胶为用甲苯做稀释剂的有机硅树脂KR101-10，有机带速为3米/分，烘干窑长25米，烘干温度150℃，渗透距离1.5米。

用制备好的耐火人造云母带1/2层缠绕导线，用IEC331的标准测试方法进行燃烧试验，火焰强度970℃，燃烧时间3小时，3A熔丝不熔断，在1000℃云母纸不脱落，不变形，粘结剂与云母纸结合紧密，不分离。云母还有良好的粘结性，抗拉，抗张强度高，能适应电线电缆生产高速缠绕的要求。

实施例3

本实施例选用大网眼无碱玻璃布，厚度为0.04mm，人造氟金云母纸厚度为0.14mm，制备厚度为0.18mm的单面补强人造云母带，制备工艺与实施例1、2相同。其中一次胶浓度为25％，二次上胶浓度为15％，胶为用甲苯稀释的有机硅酮树脂，布机带速为1米/分，烘干窑长为30米，烘干温度为200℃，渗透距离为5米。

测试方法：

1.火焰强度用热电偶测量，热电偶距火焰喷管75mm，与喷管纵轴平行。

2.燃烧器用管型喷灯，喷灯灯管纵向直线上钻75个直径为2.2mm的孔，孔与孔之间的中心距为8mm。

3.燃料：丙烷。

4.持续时间：90分钟。

测试结果：

1.高的耐火等级：A类：950-1000℃。

2.高的抗拉强度：大于80N/cm、符合IEC331标准。

3.高温条件的电气绝缘性能好：900℃，耐电压强度：7.9KV/mm

                           800℃，体积电阻：800MΩ

4.单盘缠绕耐火电线电缆符合耐火A级，燃烧90分钟，3A熔丝不熔断。

5.单面玻璃布补强氟金云母带，无飞灰现象。

6.良好的抗电晕性。

7.良好的耐酸、耐碱、耐化学腐蚀性。

8.良好的耐冷热的冲击性。

9.良好的耐低温性。

Claims (7)

1.一种耐火人造云母带，其特征在于：它是由一层玻璃纤维布与人造氟金云母粘结而成，

2.根据权利要求1所述的耐火人造云母带，其特征在于人造氟金云母纸的结构是由大、小鳞片分级上网，叠加而构成，大鳞片与小鳞片比例为3∶1～4∶1。

3.一种耐火人造云母带的制备工艺：其特征在于：耐火人造云母带的制备工艺采用的是两次上胶工艺，第一次在人造云母纸与补强玻璃纤维布复合之前在玻璃纤维布上施胶，第二次在人造云母纸与玻璃纤维布复合后，在人造云母纸上施胶；施胶后经过一段距离的常温渗透后，进入烘干窑烘干，

4.根据权利要求3所述的耐火人造云母带的制备工艺，其特征在于：常温渗透距离不低于500毫米，

5.根据权利要求3所述的耐火人造云母带的制备工艺，其特征在于：两次上胶浓度分别为10-25％和0.1-15％，

6.根据权利要求3所述的耐火人造云母带的制备工艺，其特征在于：布机带速为1-5米/分，

7.根据权利要求3所述的耐火人造云母带的制备工艺，其特征在于：烘干窑的烘干温度为110℃-200℃，窑长18-30米。

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