CN116479683B - 一种无胶黏剂的绝缘复合纸的制备方法及绝缘复合纸 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无胶黏剂的绝缘复合纸的制备方法及绝缘复合纸,属于电绝缘纸的技术领域,所述制备方法包括:热塑性树脂切片进行真空恒温干燥;干燥后的热塑性树脂切片熔融塑化处理,之后过滤塑化的树脂熔体获得高纯度的树脂熔体;将过滤后的树脂熔体挤出,使树脂熔体流延到相对的两层绝缘纸之间并与绝缘纸粘合,同时施压将树脂熔体和绝缘纸压延结合形成无胶黏剂的绝缘复合纸。本发明的制备方法生产的绝缘复合纸无须采用胶黏剂进行功能纸的复合,避免传统工艺中因胶黏剂的存在对绝缘复合纸整体性能产生的不良影响,提高绝缘复合纸质量,同时简化了绝缘复合纸的制备工序,有助于节省生产成本和提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及电绝缘纸技术领域,尤其涉及一种无胶黏剂的绝缘复合纸的制备方法及绝缘复合纸。
背景技术
绝缘复合纸是以高性能塑料薄膜为中间芯层、绝缘纸为表层的三明治结构复合材料,具有力学强度高、韧性强、挺度好、绝缘性能好、耐压强度高等特点。因其良好的性能,绝缘复合纸被广泛应用于电气绝缘领域。
目前绝缘复合纸的生产工艺采用先在树脂基膜两侧涂抹一层胶黏剂,之后将芳纶等材质的绝缘纸粘贴于树脂基膜上,然后再加压复合,形成实际上由绝缘纸层-胶黏剂层-树脂基膜层-胶黏剂层-绝缘纸层组成的五层复合结构。如CN103594145A公开了一种高耐热复合绝缘材料,从外到内依次为耐热聚芳酰胺纤维纸、胶黏剂和聚酰亚胺膜。此方法需要胶黏剂自身具有良好的性能,若胶黏剂不具备很好的耐高温电气绝缘性能,会使绝缘复合材料在实际的使用中受到很大的局限,另外存在胶黏剂涂布不均匀、不耐油、不耐水等问题;由于胶黏剂最终成为复合纸的一部分,因此对复合纸的厚度有一定影响;再者,传统的绝缘复合纸的制备也存在工序复杂、加工周期长的问题。
因此,如何在不降低绝缘复合纸性能的情况下消除解决胶黏剂的不利影响以使绝缘复合纸适用于更精细化的应用场景以及如何缩短绝缘复合纸的生产周期,成为亟待解决的问题。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种无胶黏剂的绝缘复合纸的制备方法,通过改进的生产制备方法及与之配套设计的生产线,获得无胶黏剂的绝缘复合纸,同时简化了绝缘复合纸的生产制备工序,解决了现有技术中胶黏剂对绝缘复合纸整体性能的影响以及绝缘复合纸生产周期长的问题。
本发明提供一种无胶黏剂的绝缘复合纸的制备方法,包括:
热塑性树脂切片准备,将所述热塑性树脂切片置于真空干燥箱中在80-180℃下进行真空恒温干燥4-8h,使所述热塑性树脂切片的湿含量小于50ppm,所述湿含量为单位质量所述热塑性树脂切片中所含的水分质量比;
将干燥后的所述热塑性树脂切片通过单螺杆挤出机的料斗送至预先加热至270-360℃的料筒内进行熔融塑化处理获得粗树脂熔体,所述粗树脂熔体向所述单螺杆挤出机的模头流动的过程中利用位于所述单螺杆挤出机内的过滤器进行过滤获得高纯度的精树脂熔体;
将所述模头预先加热至280-380℃,通过所述模头将所述精树脂熔体挤出,使所述精树脂熔体流延到来自第一放卷辊的第一绝缘纸和来自第二放卷辊的第二绝缘纸之间并分别与所述第一绝缘纸和所述第二绝缘纸粘合,同时将所述精树脂熔体和所述第一绝缘纸以及所述第二绝缘纸通过所述模头前的上下相对的压延辊的间隙并在所述压延辊的作用下压延所述第一绝缘纸、所述精树脂熔体和所述第二绝缘纸结合形成绝缘复合纸,之后通过收卷辊完成绝缘复合纸的收卷。
进一步地,所述热塑性树脂切片的材质为热塑性聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
进一步地,所述第一绝缘纸和所述第二绝缘纸材质相同或不同。
进一步地,所述第一绝缘纸为芳纶纸、云母纸或牛皮纸,所述第二绝缘纸分别为芳纶纸、云母纸或牛皮纸。
进一步地,所述第一绝缘纸和第二绝缘纸在压延前进行预处理,包括除尘、预热和等离子体处理。
进一步地,所述热塑性树脂切片的熔点温度为t,t+50℃为T,所述热塑性树脂切片的熔融温度和挤出温度不小于t且不大于T。
进一步地,所述压延辊辊面温度为120-260℃。
进一步地,所述压延辊采用中空结构并注入油介质加热。
本发明进一步还提供一种绝缘复合纸,所述绝缘复合纸由第一绝缘纸层、树脂基膜层和第二绝缘纸层组成,无胶黏剂层,所述绝缘复合纸采用如下的方法制备而成:
热塑性树脂切片准备,将所述热塑性树脂切片置于真空干燥箱中在80-180℃下进行真空恒温干燥4-8h,使所述热塑性树脂切片的湿含量小于50ppm,所述湿含量为单位质量所述热塑性树脂切片中所含的水分质量比;
将干燥后的所述热塑性树脂切片通过单螺杆挤出机的料斗送至预先加热至270-360℃的料筒内进行熔融塑化处理获得粗树脂熔体,所述粗树脂熔体向所述单螺杆挤出机的模头流动的过程中利用位于所述单螺杆挤出机内的过滤器进行过滤获得高纯度的精树脂熔体;
将所述模头预先加热至280-380℃,通过所述模头将所述精树脂熔体挤出,使所述精树脂熔体流延到来自第一放卷辊的第一绝缘纸和来自第二放卷辊的第二绝缘纸之间并分别与所述第一绝缘纸和所述第二绝缘纸粘合,同时将所述精树脂熔体和所述第一绝缘纸以及所述第二绝缘纸通过模头前的上下相对的压延辊的间隙并在压延辊的作用下压延所述第一绝缘纸、所述精树脂熔体和所述第二绝缘纸结合形成绝缘复合纸并通过收卷辊完成绝缘复合纸的收卷。
本发明的有益效果:
1、本发明的绝缘复合纸无胶黏剂,只包含两侧的绝缘纸以及中间的树脂基膜,避免了传统绝缘复合纸因胶黏剂的存在而对绝缘复合纸的性能造成不利影响,尤其是在对绝缘复合纸应用要求高的环境中的使用性能的影响,如存在胶黏剂耐高温绝缘性能差、涂抹不均匀、不耐油、不耐水的问题;并且本发明的绝缘复合纸在无胶黏剂的情况下,产品生产后直接测定各项参数得到的结果显示,纵向拉伸强度、击穿电压、耐热强度等多数主要参数优于含胶黏剂的复合纸;
2、本发明采用了一套特定的生产制备生产线,对现有压延机进行了改造,在原有压延机只有收卷功能的基础上增加了放卷功能,利用放卷辊放卷绝缘纸,并使绝缘纸的放卷与树脂熔体的挤出、压延辊的压延相配合形成连续作业程序;
3、本发明利用特定的生产制备工艺以及与之配套的特定生产线,充分利用了树脂熔体自身具有的粘性与绝缘纸粘合并且直接在树脂熔体挤出的同时将树脂熔体与放卷的绝缘纸压延结合成复合结构,简化了绝缘复合纸的加工工序,提高生产效率,降低生产成本,达到了降本增效的目的。
附图说明
图1是本发明中无胶黏剂的绝缘复合纸的制备方法的工艺流程图。
图2是本发明中无胶黏剂的绝缘复合纸的制备方法采用的生产线示意图。
图3是本发明中无胶黏剂的绝缘复合纸的制备方法的压延复合成型步骤示意图。
附图标记;1、单螺杆挤出机;11、料斗;12、料筒;13、模头;2、压延辊;3、收放卷装置;31、第一放卷辊;32、收卷辊;33、第二放卷辊。
具体实施方式
本发明通过提供一种无胶黏剂的绝缘复合纸的制备方法及绝缘复合纸,对绝缘复合纸的制备工艺进行相应的改进,无需采用胶黏剂进行树脂基膜和绝缘纸的粘合,避免胶黏剂的存在对绝缘复合纸产生不利影响,保证生产的绝缘复合纸的力学、耐热、耐电压等性能,同时简化了绝缘复合纸的生产制备工序,从而降低加工生产成本,达到降本增效的效果。
以下结合实施例和附图1-3对发明做详细的说明:
实施例
实施例1
作为本发明一种具体实施例,提供一种无胶黏剂的绝缘复合纸的制备方法,参照图1,具体步骤如下:
1)、将准备好的热塑性聚酰亚胺树脂切片放置于真空干燥箱中进行恒温干燥处理,避免干燥过程中外部环境中的水分进入切片、加快干燥效率,干燥温度为180℃,持续烘干8h,确保热塑性聚酰亚胺树脂切片充分干燥,使热塑性聚酰亚胺树脂切片的湿含量小于50ppm;
2)、将经过干燥处理的热塑性聚酰亚胺树脂切片熔融塑化处理,其中熔融塑化温度为360℃,之后过滤塑化的热塑性聚酰亚胺树脂熔体除去熔体中的杂质和未熔的粒子,获得纯度高的熔体;
3)、在380℃的环境中将热塑性聚酰亚胺熔体挤出,熔融态的热塑性聚酰亚胺流延到相对的两层芳纶纸之间,在熔体自身的粘性下使芳纶纸直接粘贴于热塑性聚酰亚胺树脂表面;同时采用辊压方式将热塑性聚酰亚胺与芳纶纸压延结合在一起,形成中间以热塑性聚酰亚胺树脂为基膜、两侧以芳纶纸为绝缘层的三明治复合结构,其中芳纶纸由聚芳酰胺纤维制备而成;
芳纶纸在辊压复合前进行除尘、预热、等离子体处理,保证芳纶纸表面洁净,改善粘结效果,并提前将芳纶纸加热,缩小芳纶纸与热塑性聚酰亚胺树脂熔体的温度差;
4)、将辊压获得的复合纸利用测厚仪进行厚度测量,之后利用薄膜收卷机收卷复合纸,卸卷后按照规格要求利用分切机切片以获得需要尺寸的成品。
在步骤2)、3)中,可采用挤出机完成,如单螺杆挤出机1。具体的,参照图2、图3,预先将单螺杆挤出机1的料筒12加热至360℃,挤出模头13内的模具加热至380℃,之后将干燥处理后的热塑性聚酰亚胺树脂切片通过单螺杆挤出机1的料斗11送入料筒12内进行高温热熔塑化,塑化后的熔体沿挤出方向经过单螺杆挤出机1内的网状过滤器完成除杂过滤。完成塑化过滤的热塑性聚酰亚胺熔体经具有衣架式流道的模具后被挤出模头13。模头13的上方和下方分别放卷芳纶纸并使芳纶纸由位于模头13前的上下压延辊2之间通过。芳纶纸的放卷利用收放卷装置3完成,包括放卷芳纶纸的第一放卷辊31和第二放卷辊33以及收卷牵引绝缘复合纸的收卷辊32。位于第一放卷辊31上的芳纶纸为第一绝缘纸,位于第二放卷辊33上的芳纶纸为第二绝缘纸,第一绝缘纸和第二绝缘纸上下对齐。
压延辊2采用中空结构并在内部注入油介质,通过油加热方式保证压延辊2辊面温度在260℃,辊面的温度变化控制在1℃内,相对于水介质,采用油介质能够达到更高的温度,提高芳纶纸与热塑性聚酰亚胺的复合质量。压延辊2的间距根据绝缘复合纸的厚度进行调节。此时挤出的热塑性聚酰亚胺熔体沿挤出方向流延到上下相对的两层芳纶纸之间并在压延辊2的作用下压延结合形成上下是芳纶纸、中间是热塑性聚酰亚胺树脂薄膜的绝缘复合纸。获得的绝缘复合纸通过收卷辊32完成收卷。
实施例2
作为本发明的另一种具体实施例,提供一种无胶黏剂的绝缘复合纸的制备方法,结合图1,具体步骤如下:
1)、将准备好的聚萘二甲酸乙二醇酯切片放置于真空干燥箱中进行恒温干燥处理,避免干燥过程中外部环境中的水分进入切片、加快干燥效率,干燥温度为150℃,持续烘干6h,确保聚萘二甲酸乙二醇酯切片充分干燥,使聚萘二甲酸乙二醇酯切片的湿含量小于50ppm;
2)、将经过干燥处理的聚萘二甲酸乙二醇酯切片熔融塑化处理,其中熔融塑化温度为280℃,之后过滤塑化的聚萘二甲酸乙二醇酯熔体除去熔体中的杂质和未熔的粒子,获得纯度高的熔体;
3)、在285℃的环境中将聚萘二甲酸乙二醇酯熔体挤出,熔融态的聚萘二甲酸乙二醇酯流延到相对的两层芳纶纸之间,在熔体自身的粘性下使芳纶纸直接粘贴于聚萘二甲酸乙二醇酯表面;同时采用辊压方式将聚萘二甲酸乙二醇酯与芳纶纸压延结合在一起,形成中间以聚萘二甲酸乙二醇酯为基膜、两侧以芳纶纸为绝缘层的三明治复合结构,其中芳纶纸由聚芳酰胺纤维制备而成;
芳纶纸在辊压复合前进行除尘、预热、等离子体处理,保证芳纶纸表面洁净,改善粘结效果,并提前将芳纶纸加热,缩小芳纶纸与聚萘二甲酸乙二醇酯熔体的温度差;
4)、将辊压获得的复合纸利用测厚仪进行厚度测量,之后利用薄膜收卷机收卷复合纸,卸卷后按照规格要求利用分切机切片以获得需要尺寸的成品。
在步骤2)、3)中,可采用挤出机完成,如单螺杆挤出机1。具体的,参照图2、图3,预先将单螺杆挤出机1的料筒12加热至280℃,挤出模头13内的模具预先加热至285℃,之后将干燥处理后的聚萘二甲酸乙二醇酯切片通过单螺杆挤出机1的料斗11送入料筒12内进行高温热熔塑化,塑化后的熔体沿挤出方向经过单螺杆挤出机1内的网状过滤器完成除杂过滤。完成塑化过滤的聚萘二甲酸乙二醇酯熔体经具有衣架式流道的模具后被挤出模头13。模头13的上方和下方分别放卷芳纶纸并使芳纶纸由位于模头13前的上下压延辊2之间通过。芳纶纸的放卷利用收放卷装置3完成,包括放卷芳纶纸的第一放卷辊31和第二放卷辊33以及收卷牵引绝缘复合纸的收卷辊32。位于第一放卷辊31上的芳纶纸为第一绝缘纸,位于第二放卷辊33上的芳纶纸为第二绝缘纸,第一绝缘纸和第二绝缘纸上下对齐。
压延辊2采用中空结构并在内部注入油介质,通过油加热方式保证压延辊2辊面温度在160℃,辊面的温度变化控制在1℃内,相对于水介质,采用油介质能够达到更高的温度,提高芳纶纸与聚萘二甲酸乙二醇酯的复合质量。压延辊2的间距根据绝缘复合纸的厚度进行调节。此时挤出的聚萘二甲酸乙二醇酯熔体沿挤出方向流延到上下相对的两层芳纶纸之间并在压延辊2的作用下压延结合形成上下是芳纶纸、中间是聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜的绝缘复合纸。获得的绝缘复合纸通过收卷辊32完成收卷。
实施例3
作为本发明的另一种具体实施例,提供一种无胶黏剂的绝缘复合纸的制备方法,结合图1,具体步骤如下:
1)、将准备好的聚苯硫醚切片放置于真空干燥箱中进行恒温干燥处理,避免干燥过程中外部环境中的水分进入切片、加快干燥效率,干燥温度为100℃,持续烘干5h,确保聚苯硫醚切片充分干燥,使聚苯硫醚切片的湿含量小于50ppm;
2)、将经过干燥处理的聚苯硫醚切片熔融塑化处理,其中熔融塑化温度为320℃,之后过滤塑化的聚苯硫醚熔体除去熔体中的杂质和未熔的粒子,获得纯度高的熔体;
3)、在330℃的环境中将聚苯硫醚熔体挤出,熔融态的聚苯硫醚流延到相对的两层云母纸之间,在熔体自身的粘性下使云母纸直接粘贴于聚苯硫醚表面;同时采用辊压方式将聚苯硫醚与云母纸压延结合在一起,形成中间以聚苯硫醚为基膜、两侧以云母纸为绝缘层的三明治复合结构;
云母纸在辊压复合前进行除尘、预热、等离子体处理,保证云母纸表面洁净,改善粘结效果,并提前将云母纸加热,缩小云母纸与聚苯硫醚熔体的温度差;
4)、将辊压获得的复合纸利用测厚仪进行厚度测量,之后利用薄膜收卷机收卷复合纸,卸卷后按照规格要求利用分切机切片以获得需要尺寸的成品。
在步骤2)、3)中,可采用挤出机完成,如单螺杆挤出机1。具体的,参照图2、图3,预先将单螺杆挤出机1的料筒12加热至320℃,挤出模头13内的模具加热至330℃,之后将干燥处理后的聚苯硫醚切片通过单螺杆挤出机1的料斗11送入料筒12内进行高温热熔塑化,塑化后的熔体沿挤出方向经过单螺杆挤出机1内的网状过滤器完成除杂过滤。完成塑化过滤的聚苯硫醚熔体经具有衣架式流道的模具后被挤出模头13。模头13的上方和下方分别放卷云母纸并使云母纸由位于模头13前的上下压延辊2之间通过。
云母纸的放卷利用收放卷装置3完成,包括放卷云母纸的第一放卷辊31和第二放卷辊33以及收卷牵引绝缘复合纸的收卷辊32。位于第一放卷辊31上的云母纸为第一绝缘纸,位于第二放卷辊33上的云母纸为第二绝缘纸,第一绝缘纸和第二绝缘纸上下对齐。
压延辊2采用中空结构并在内部注入油介质,通过油加热方式保证压延辊2辊面温度在140℃,辊面的温度变化控制在1℃内,相对于水介质,采用油介质能够达到更高的温度,提高云母纸与聚苯硫醚的复合质量。压延辊2的间距根据绝缘复合纸的厚度进行调节。此时挤出的聚苯硫醚熔体沿挤出方向流延到上下相对的两层云母纸之间并在压延辊2的作用下压延结合形成上下是云母纸、中间是聚苯硫醚薄膜的绝缘复合纸。获得的绝缘复合纸通过收卷辊32完成收卷。
实施例4
作为本发明的另一种具体实施例,提供一种无胶黏剂的绝缘复合纸的制备方法,结合图1,具体步骤如下:
1)、将准备好的聚对苯二甲酸乙二醇脂切片放置于真空干燥箱中进行恒温干燥处理,避免干燥过程中外部环境中的水分进入切片、加快干燥效率,干燥温度为80℃,持续烘干4h,确保聚对苯二甲酸乙二醇脂切片充分干燥,使聚对苯二甲酸乙二醇酯切片的湿含量小于50ppm;
2)、将经过干燥处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯切片熔融塑化处理,其中熔融塑化温度为270℃,之后过滤塑化的聚对苯二甲酸乙二醇脂熔体除去熔体中的杂质和未熔的粒子,获得纯度高的熔体;
3)、在280℃的环境中将聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体挤出,熔融态的聚对苯二甲酸乙二醇酯流延到相对的两层牛皮纸之间,在熔体自身的粘性下使牛皮纸直接粘贴于聚对苯二甲酸乙二醇酯表面;同时采用辊压方式将聚对苯二甲酸乙二醇酯与牛皮纸压延结合在一起,形成中间以聚对苯二甲酸乙二醇酯为基膜、两侧以牛皮纸为绝缘层的三明治复合结构;
牛皮纸在辊压复合前进行除尘、预热、等离子体处理,保证牛皮纸纸表面洁净,改善粘结效果,并提前将牛皮纸加热,缩小牛皮纸与聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体的温度差;
4)、将辊压获得的复合纸利用测厚仪进行厚度测量,之后利用薄膜收卷机收卷复合纸,卸卷后按照规格要求利用分切机切片以获得需要尺寸的成品。
在步骤2)、3)中,可采用挤出机完成,如单螺杆挤出机1。具体的,参照图2、图3,预先将单螺杆挤出机1的料筒12加热至270℃,挤出模头13内的模具加热至280℃,之后将干燥处理后的聚对苯二甲酸乙二醇酯切片通过单螺杆挤出机1的料斗11送入料筒12内进行热熔塑化,塑化后的熔体沿挤出方向经过单螺杆挤出机1内的网状过滤器完成除杂过滤。完成塑化过滤的聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体经具有衣架式流道的模具后被挤出模头13。模头13的上方和下方分别放卷牛皮纸并使牛皮纸由位于模头13前的上下压延辊2之间通过。牛皮纸的放卷利用收放卷装置3完成,包括放牛皮纸的第一放卷辊31和第二放卷辊33以及收卷牵引绝缘复合纸的收卷辊32。位于第一放卷辊31上的牛皮纸为第一绝缘纸,位于第二放卷辊33上的牛皮纸为第二绝缘纸,第一绝缘纸和第二绝缘纸上下对齐。
压延辊2采用中空结构并在内部注入油介质,通过油加热方式保证压延辊2辊面温度在120℃,辊面的温度变化控制在1℃内,相对于水介质,采用油介质能够达到更高的温度,提高牛皮纸与聚对苯二甲酸乙二醇酯的复合质量。压延辊2的间距根据绝缘复合纸的厚度进行调节。此时挤出的聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体沿挤出方向流延到上下相对的两层牛皮纸之间并在压延辊2的作用下压延结合形成上下是牛皮纸、中间是聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜的绝缘复合纸。获得的绝缘复合纸通过收卷辊32完成收卷。
另外,在其他实施例中,树脂基膜不限于实施例1-4中的热塑性聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚或聚对苯二甲酸乙二醇酯,也可以是其他热塑性树脂。树脂基膜两侧也可以根据实际需要选择不同材质的绝缘纸进行加工,如一侧为牛皮纸,另一侧为云母纸或一侧为芳纶纸,另一侧为云母纸。绝缘纸的选择不限于实施例1-4中的芳纶纸、云母纸和牛皮纸。
对比例1
参照图1,提供一种采用现有制备方法制备的绝缘复合纸,中间为聚对苯二甲酸乙二醇脂薄膜、两侧是芳纶纸,聚对苯二甲酸乙二醇与芳纶纸利用胶黏剂粘合。
表1给出了采用实施例1-4和对比例1获得的绝缘复合纸的材料性能参数。测试依据GB/T5591.2-2017《电气绝缘用柔软复合材料第2部分:试验方法》。
表1材料性能参数对比
由表1可以看出,实施例1-4获得的绝缘复合纸的纵向拉伸强度均优于对比例1的绝缘复合纸的纵向拉伸强度,且实施例2-3获得的绝缘复合纸的横向拉伸强度优于对比例1的绝缘复合纸的横向拉伸强度;实施例1-4的绝缘复合纸的纵向伸长率均大于对比例1的绝缘复合纸的纵向伸长率,实施例1-2的绝缘复合纸的横向伸长率小于对比例1的绝缘复合纸的横向伸长率。从拉伸强度方面可以看出,除实施例1的绝缘复合纸的横向拉伸强度外,其他实施例的绝缘复合纸的纵向拉伸强度和横向拉伸强度均不低于对比例1的绝缘复合纸的纵向拉伸强度和横向拉伸强度。
在击穿电压方面,实施例1-3的绝缘复合纸均优于对比例1的绝缘复合纸,实施例4与对比例1相同;在耐压强度方面,实施例1-3的绝缘复合纸均优于对比例1的绝缘复合纸,实施例4与对比例1相同。从击穿电压和耐压强度方面可以看出,实施例1-4的绝缘复合纸的性能不低于对比例1的绝缘复合纸的性能。
表1中的各项数据显示,实施例1的绝缘复合纸的纵向拉伸强度最高,实施例2-3的横向拉伸强度最高;对比例1的绝缘复合纸的纵向伸长率最小,实施例1-2的绝缘复合纸的横向伸长率最小,实施例2的绝缘复合纸的击穿电压和耐压强度最高。由此可以得出,实施例2的绝缘复合纸的综合性能优于其他实施例和对比例。
对于绝缘复合纸,通常认为由于胶黏剂的作用会增加拉伸强度。本发明中制备的绝缘复合纸在无胶黏剂的情况下,纵向拉伸强度仍然保持优于含胶黏剂的绝缘复合纸的纵向拉伸强度,可见本发明获得的绝缘复合纸虽然没有添加胶黏剂但力学性能更加优异。
由于传统绝缘复合纸的生产过程中加入胶黏剂,对绝缘复合纸的电气性能会造成影响,尤其当胶黏剂涂布不均匀时,很容易造成纸张缺陷,使得绝缘复合纸的电气强度下降。本发明获得的无胶黏剂的绝缘复合纸的电气性能明显优于采用传统制备方法获得的含胶黏剂的绝缘复合纸的电气性能。
对于同样厚度的绝缘复合纸,由于传统绝缘复合纸中含有一定厚度的胶黏剂,因此会造成实际的两侧绝缘纸加中间树脂基膜的真实厚度之和小于采用本发明制备的绝缘复合纸的厚度,从而会造成电气强度的不足,本发明获得的绝缘复合纸的厚度则是真实的绝缘厚度,所以电气性能更加优异。从另一角度看,在两侧绝缘纸加中间树脂基膜厚度相等的情况下,本发明制备获得的绝缘复合纸更薄。
在含胶黏剂的绝缘复合纸的使用过程中,会产生一些不利影响,例如绝缘复合纸应用在油冷电机中时,因胶黏剂的存在会加速油介质的老化变质,酸性增加,从而造成设备腐蚀加剧,而本发明的制备方法获得的绝缘复合纸因无胶黏剂则能够减缓上述问题。
综上,一方面,采用本发明的绝缘复合纸制备方法获得的绝缘复合纸的整体性能与采用现有技术的制备方法获得的绝缘复合纸的整体性能接近,在部分力学性能和电气性能参数上有所提升,产品质量更高;另一方面,本发明的无胶黏剂的绝缘复合纸的制备方法在加工时直接将绝缘纸与高温下具有热塑性的树脂基膜辊压复合到一起,形成不添加胶黏剂的高性能绝缘复合纸,即在树脂基膜挤出成型时同步获得绝缘复合纸,无需在树脂基膜加工完成后再利用胶黏剂粘合绝缘纸以及后续加压的复杂工序,并且节省了胶黏剂调配及涂抹的复杂流程。本制备方法只需一次加压,而传统的制备方法需要在树脂基膜加工时先施压使树脂基膜成型,之后在涂抹胶黏剂后再加压复合。本发明的绝缘复合纸的制备方法解决了因胶黏剂的存在对绝缘复合纸产生不利影响的问题,也明显简化了绝缘复合纸的制备工序,在保证绝缘复合纸产品各方面性能的同时可以节省生产成本和生产时间,达到降本增效的目的。
另外,本发明在实现无胶黏剂的绝缘复合纸的制备方法的过程中,改进并巧妙设计了与该制备方法相配套的生产线,利用收放卷装置3与模头13、压延辊2的配合,上下对绝缘纸同步放卷,在实现了树脂熔体自带粘性与绝缘纸粘结的同时完成压延复合,并通过单螺杆挤出机1为压延复合输送树脂熔体。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非是对本发明作任何其他形式的限制,而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化,仍属于本发明所要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种无胶黏剂的绝缘复合纸的制备方法,其特征在于,包括:
热塑性树脂切片准备,将所述热塑性树脂切片置于真空干燥箱中在80-180℃下进行真空恒温干燥4-8h,使所述热塑性树脂切片的湿含量小于50ppm,所述湿含量为单位质量所述热塑性树脂切片中所含的水分质量比;
将干燥后的所述热塑性树脂切片通过单螺杆挤出机(1)的料斗(11)送至预先加热至270-360℃的料筒(12)内进行熔融塑化处理获得粗树脂熔体,所述粗树脂熔体向所述单螺杆挤出机(1)的模头(13)流动的过程中利用位于所述单螺杆挤出机(1)内的过滤器进行过滤获得高纯度的精树脂熔体;
将所述模头(13)预先加热至280-380℃,通过所述模头(13)将所述精树脂熔体挤出,使所述精树脂熔体流延到来自第一放卷辊(31)的第一绝缘纸和来自第二放卷辊(33)的第二绝缘纸之间并分别与所述第一绝缘纸和所述第二绝缘纸粘合,同时将所述精树脂熔体和所述第一绝缘纸以及所述第二绝缘纸通过所述模头(13)前的上下相对的压延辊(2)的间隙并在所述压延辊(2)的作用下压延所述第一绝缘纸、所述精树脂熔体和所述第二绝缘纸结合形成绝缘复合纸,之后通过收卷辊(32)完成绝缘复合纸的收卷;
所述压延辊(2)辊面温度为120-260℃;
所述第一绝缘纸和第二绝缘纸在压延前进行预处理,所述预处理包括除尘、预热和离子体处理;
所述热塑性树脂切片的熔点温度为t,t+50℃为T,所述热塑性树脂切片的熔融温度和挤出温度不小于t且不大于T;
所述热塑性树脂切片的材质为热塑性聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
2.根据权利要求1所述的无胶黏剂的绝缘复合纸的制备方法,其特征在于,所述第一绝缘纸和所述第二绝缘纸材质相同或不同。
3.根据权利要求2所述的无胶黏剂的绝缘复合纸的制备方法,其特征在于,所述第一绝缘纸为芳纶纸、云母纸或牛皮纸,所述第二绝缘纸分别为芳纶纸、云母纸或牛皮纸。
4.根据权利要求1所述的无胶黏剂的绝缘复合纸的制备方法,其特征在于,所述压延辊(2)采用中空结构并注入油介质加热。
5.一种绝缘复合纸,其特征在于,所述绝缘复合纸采用权利要求1-4中任一项所述的制备方法制成,所述绝缘复合纸由第一绝缘纸层、树脂基膜层和第二绝缘纸层组成,无胶黏剂层。
6.一种无胶黏剂的绝缘复合纸,其特征在于,制备方法包括具体步骤如下:
1)、将准备好的热塑性聚酰亚胺树脂切片放置于真空干燥箱中进行恒温干燥处理,避免干燥过程中外部环境中的水分进入切片、加快干燥效率,干燥温度为180℃,持续烘干8h,确保热塑性聚酰亚胺树脂切片充分干燥,使热塑性聚酰亚胺树脂切片的湿含量小于50ppm;
2)、将经过干燥处理的热塑性聚酰亚胺树脂切片熔融塑化处理,其中熔融塑化温度为360℃,之后过滤塑化的热塑性聚酰亚胺树脂熔体除去熔体中的杂质和未熔的粒子,获得纯度高的熔体;
3)、在380℃的环境中将热塑性聚酰亚胺熔体挤出,熔融态的热塑性聚酰亚胺流延到相对的两层芳纶纸之间,在熔体自身的粘性下使芳纶纸直接粘贴于热塑性聚酰亚胺树脂表面;同时采用辊压方式将热塑性聚酰亚胺与芳纶纸压延结合在一起,形成中间以热塑性聚酰亚胺树脂为基膜、两侧以芳纶纸为绝缘层的三明治复合结构,其中芳纶纸由聚芳酰胺纤维制备而成;
芳纶纸在辊压复合前进行除尘、预热、等离子体处理,保证芳纶纸表面洁净,改善粘结效果,并提前将芳纶纸加热,缩小芳纶纸与热塑性聚酰亚胺树脂熔体的温度差;
4)、将辊压获得的复合纸利用测厚仪进行厚度测量,之后利用薄膜收卷机收卷复合纸,卸卷后按照规格要求利用分切机切片以获得需要尺寸的成品;
步骤2)、3)采用挤出机完成,预先将单螺杆挤出机(1)的料筒(12)加热至360℃,挤出模头(13)内的模具加热至380℃,之后将干燥处理后的热塑性聚酰亚胺树脂切片通过单螺杆挤出机(1)的料斗(11)送入料筒(12)内进行高温热熔塑化,塑化后的熔体沿挤出方向经过单螺杆挤出机(1)内的网状过滤器完成除杂过滤;完成塑化过滤的热塑性聚酰亚胺熔体经具有衣架式流道的模具后被挤出模头(13);模头(13)的上方和下方分别放卷芳纶纸并使芳纶纸由位于模头(13)前的上下压延辊(2)之间通过;芳纶纸的放卷利用收放卷装置(3)完成,包括放卷芳纶纸的第一放卷辊(31)和第二放卷辊(33)以及收卷牵引绝缘复合纸的收卷辊(32);位于第一放卷辊(31)上的芳纶纸为第一绝缘纸,位于第二放卷辊(33)上的芳纶纸为第二绝缘纸,第一绝缘纸和第二绝缘纸上下对齐;
压延辊(2)采用中空结构并在内部注入油介质,通过油加热方式保证压延辊(2)辊面温度在260℃,辊面的温度变化控制在1℃内;压延辊(2)的间距根据绝缘复合纸的厚度进行调节;此时挤出的热塑性聚酰亚胺熔体沿挤出方向流延到上下相对的两层芳纶纸之间并在压延辊(2)的作用下压延结合形成上下是芳纶纸、中间是热塑性聚酰亚胺树脂薄膜的绝缘复合纸;获得的绝缘复合纸通过收卷辊(32)完成收卷;
所述绝缘复合纸厚度0.25mm,纵向拉伸强度≥400N/10mm、横向拉伸强度≥150N/10mm、纵向伸长率≥20%、横向伸长率≥10%、击穿电压≥12.5kV、耐压强度≥50kV/mm、150℃保温30min的纵向热收缩率≤0.5%、横向热收缩率为0。
7.一种无胶黏剂的绝缘复合纸,其特征在于,制备方法包括具体步骤如下:
1)、将准备好的聚萘二甲酸乙二醇酯切片放置于真空干燥箱中进行恒温干燥处理,避免干燥过程中外部环境中的水分进入切片、加快干燥效率,干燥温度为150℃,持续烘干6h,确保聚萘二甲酸乙二醇酯切片充分干燥,使聚萘二甲酸乙二醇酯切片的湿含量小于50ppm;
2)、将经过干燥处理的聚萘二甲酸乙二醇酯切片熔融塑化处理,其中熔融塑化温度为280℃,之后过滤塑化的聚萘二甲酸乙二醇酯熔体除去熔体中的杂质和未熔的粒子,获得纯度高的熔体;
3)、在285℃的环境中将聚萘二甲酸乙二醇酯熔体挤出,熔融态的聚萘二甲酸乙二醇酯流延到相对的两层芳纶纸之间,在熔体自身的粘性下使芳纶纸直接粘贴于聚萘二甲酸乙二醇酯表面;同时采用辊压方式将聚萘二甲酸乙二醇酯与芳纶纸压延结合在一起,形成中间以聚萘二甲酸乙二醇酯为基膜、两侧以芳纶纸为绝缘层的三明治复合结构,其中芳纶纸由聚芳酰胺纤维制备而成;
芳纶纸在辊压复合前进行除尘、预热、等离子体处理,保证芳纶纸表面洁净,改善粘结效果,并提前将芳纶纸加热,缩小芳纶纸与聚萘二甲酸乙二醇酯熔体的温度差;
4)、将辊压获得的复合纸利用测厚仪进行厚度测量,之后利用薄膜收卷机收卷复合纸,卸卷后按照规格要求利用分切机切片以获得需要尺寸的成品;
步骤2)、3)采用挤出机完成,预先将单螺杆挤出机(1)的料筒(12)加热至280℃,挤出模头(13)内的模具预先加热至285℃,之后将干燥处理后的聚萘二甲酸乙二醇酯切片通过单螺杆挤出机(1)的料斗(11)送入料筒(12)内进行高温热熔塑化,塑化后的熔体沿挤出方向经过单螺杆挤出机(1)内的网状过滤器完成除杂过滤;完成塑化过滤的聚萘二甲酸乙二醇酯熔体经具有衣架式流道的模具后被挤出模头(13);模头(13)的上方和下方分别放卷芳纶纸并使芳纶纸由位于模头(13)前的上下压延辊(2)之间通过;芳纶纸的放卷利用收放卷装置(3)完成,包括放卷芳纶纸的第一放卷辊(31)和第二放卷辊(33)以及收卷牵引绝缘复合纸的收卷辊(32);位于第一放卷辊(31)上的芳纶纸为第一绝缘纸,位于第二放卷辊(33)上的芳纶纸为第二绝缘纸,第一绝缘纸和第二绝缘纸上下对齐;
压延辊(2)采用中空结构并在内部注入油介质,通过油加热方式保证压延辊(2)辊面温度在160℃,辊面的温度变化控制在1℃内;压延辊(2)的间距根据绝缘复合纸的厚度进行调节;此时挤出的聚萘二甲酸乙二醇酯熔体沿挤出方向流延到上下相对的两层芳纶纸之间并在压延辊(2)的作用下压延结合形成上下是芳纶纸、中间是聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜的绝缘复合纸;获得的绝缘复合纸通过收卷辊(32)完成收卷;
所述绝缘复合纸厚度0.25mm,纵向拉伸强度≥350N/10mm、横向拉伸强度≥200N/10mm、纵向伸长率≥20%、横向伸长率≥10%、击穿电压≥13.5kV、耐压强度≥54kV/mm、150℃保温30min的纵向热收缩率≤0.5%、横向热收缩率为0。
8.一种无胶黏剂的绝缘复合纸,其特征在于,制备方法包括具体步骤如下:
1)、将准备好的聚苯硫醚切片放置于真空干燥箱中进行恒温干燥处理,避免干燥过程中外部环境中的水分进入切片、加快干燥效率,干燥温度为100℃,持续烘干5h,确保聚苯硫醚切片充分干燥,使聚苯硫醚切片的湿含量小于50ppm;
2)、将经过干燥处理的聚苯硫醚切片熔融塑化处理,其中熔融塑化温度为320℃,之后过滤塑化的聚苯硫醚熔体除去熔体中的杂质和未熔的粒子,获得纯度高的熔体;
3)、在330℃的环境中将聚苯硫醚熔体挤出,熔融态的聚苯硫醚流延到相对的两层云母纸之间,在熔体自身的粘性下使云母纸直接粘贴于聚苯硫醚表面;同时采用辊压方式将聚苯硫醚与云母纸压延结合在一起,形成中间以聚苯硫醚为基膜、两侧以云母纸为绝缘层的三明治复合结构;
云母纸在辊压复合前进行除尘、预热、等离子体处理,保证云母纸表面洁净,改善粘结效果,并提前将云母纸加热,缩小云母纸与聚苯硫醚熔体的温度差;
4)、将辊压获得的复合纸利用测厚仪进行厚度测量,之后利用薄膜收卷机收卷复合纸,卸卷后按照规格要求利用分切机切片以获得需要尺寸的成品;
步骤2)、3)采用挤出机完成,预先将单螺杆挤出机(1)的料筒(12)加热至320℃,挤出模头(13)内的模具加热至330℃,之后将干燥处理后的聚苯硫醚切片通过单螺杆挤出机(1)的料斗(11)送入料筒(12)内进行高温热熔塑化,塑化后的熔体沿挤出方向经过单螺杆挤出机(1)内的网状过滤器完成除杂过滤;完成塑化过滤的聚苯硫醚熔体经具有衣架式流道的模具后被挤出模头(13);模头(13)的上方和下方分别放卷云母纸并使云母纸由位于模头(13)前的上下压延辊(2)之间通过;
云母纸的放卷利用收放卷装置(3)完成,包括放卷云母纸的第一放卷辊(31)和第二放卷辊(33)以及收卷牵引绝缘复合纸的收卷辊(32);位于第一放卷辊(31)上的云母纸为第一绝缘纸,位于第二放卷辊(33)上的云母纸为第二绝缘纸,第一绝缘纸和第二绝缘纸上下对齐;
压延辊(2)采用中空结构并在内部注入油介质,通过油加热方式保证压延辊(2)辊面温度在140℃,辊面的温度变化控制在1℃内;压延辊(2)的间距根据绝缘复合纸的厚度进行调节;此时挤出的聚苯硫醚熔体沿挤出方向流延到上下相对的两层云母纸之间并在压延辊(2)的作用下压延结合形成上下是云母纸、中间是聚苯硫醚薄膜的绝缘复合纸;获得的绝缘复合纸通过收卷辊(32)完成收卷;
所述绝缘复合纸厚度0.25mm,纵向拉伸强度≥380N/10mm、横向拉伸强度≥200N/10mm、纵向伸长率≥25%、横向伸长率≥20%、击穿电压≥13kV、耐压强度≥52kV/mm、150℃保温30min的纵向热收缩率≤0.5%、横向热收缩率为0。
9.一种无胶黏剂的绝缘复合纸,其特征在于,制备方法包括具体步骤如下:
1)、将准备好的聚对苯二甲酸乙二醇脂切片放置于真空干燥箱中进行恒温干燥处理,避免干燥过程中外部环境中的水分进入切片、加快干燥效率,干燥温度为80℃,持续烘干4h,确保聚对苯二甲酸乙二醇脂切片充分干燥,使聚对苯二甲酸乙二醇酯切片的湿含量小于50ppm;
2)、将经过干燥处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯切片熔融塑化处理,其中熔融塑化温度为270℃,之后过滤塑化的聚对苯二甲酸乙二醇脂熔体除去熔体中的杂质和未熔的粒子,获得纯度高的熔体;
3)、在280℃的环境中将聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体挤出,熔融态的聚对苯二甲酸乙二醇酯流延到相对的两层牛皮纸之间,在熔体自身的粘性下使牛皮纸直接粘贴于聚对苯二甲酸乙二醇酯表面;同时采用辊压方式将聚对苯二甲酸乙二醇酯与牛皮纸压延结合在一起,形成中间以聚对苯二甲酸乙二醇酯为基膜、两侧以牛皮纸为绝缘层的三明治复合结构;
牛皮纸在辊压复合前进行除尘、预热、等离子体处理,保证牛皮纸纸表面洁净,改善粘结效果,并提前将牛皮纸加热,缩小牛皮纸与聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体的温度差;
4)、将辊压获得的复合纸利用测厚仪进行厚度测量,之后利用薄膜收卷机收卷复合纸,卸卷后按照规格要求利用分切机切片以获得需要尺寸的成品;
步骤2)、3)采用挤出机完成,预先将单螺杆挤出机(1)的料筒(12)加热至270℃,挤出模头(13)内的模具加热至280℃,之后将干燥处理后的聚对苯二甲酸乙二醇酯切片通过单螺杆挤出机(1)的料斗(11)送入料筒(12)内进行热熔塑化,塑化后的熔体沿挤出方向经过单螺杆挤出机(1)内的网状过滤器完成除杂过滤;完成塑化过滤的聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体经具有衣架式流道的模具后被挤出模头(13);模头(13)的上方和下方分别放卷牛皮纸并使牛皮纸由位于模头(13)前的上下压延辊(2)之间通过;牛皮纸的放卷利用收放卷装置(3)完成,包括放牛皮纸的第一放卷辊(31)和第二放卷辊(33)以及收卷牵引绝缘复合纸的收卷辊(32);位于第一放卷辊(31)上的牛皮纸为第一绝缘纸,位于第二放卷辊(33)上的牛皮纸为第二绝缘纸,第一绝缘纸和第二绝缘纸上下对齐;
压延辊(2)采用中空结构并在内部注入油介质,通过油加热方式保证压延辊(2)辊面温度在120℃,辊面的温度变化控制在1℃内;压延辊(2)的间距根据绝缘复合纸的厚度进行调节;此时挤出的聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体沿挤出方向流延到上下相对的两层牛皮纸之间并在压延辊(2)的作用下压延结合形成上下是牛皮纸、中间是聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜的绝缘复合纸;获得的绝缘复合纸通过收卷辊(32)完成收卷;
所述绝缘复合纸厚度0.25mm,纵向拉伸强度≥200N/10mm、横向拉伸强度≥180N/10mm、纵向伸长率≥30%、横向伸长率≥25%、击穿电压≥12kV、耐压强度≥48kV/mm、150℃保温30min的纵向热收缩率≤1.0%、横向热收缩率≤0.5%。
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