專利名稱：一種高導(dǎo)熱高透氣性少膠云母帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高導(dǎo)熱高透氣性少膠云母帶。
背景技術(shù)：
隨著電機(jī)電壓等級(jí)、容量的不斷提高，對(duì)電機(jī)絕緣的要求也不斷提高。目前，大型高壓電機(jī)主要采用少膠真空壓力浸潰(VPI)和多膠模壓兩種絕緣處理工藝。20世紀(jì)70年代，美國(guó)西屋電氣等跨國(guó)公司提出了電機(jī)絕緣少膠化理論，開始使用以少膠云母帶作為主絕緣材料的VPI絕緣新工藝生產(chǎn)高壓電機(jī)。由于少膠VPI主絕緣提高了云母含量，一方面，可以在大幅減薄絕緣厚度的同時(shí)提高電機(jī)的電壓水平、耐電暈等各方面性能，使得高壓電機(jī)技術(shù)水平有了質(zhì)的飛躍，因此少膠VPI絕緣處理工藝具有更加廣闊的應(yīng)用前景；而另一方面，隨著電機(jī)的電壓等級(jí)和單機(jī)容量的不斷增大，運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的損耗也隨之增加，損耗轉(zhuǎn)變成熱能，使得電機(jī)的溫升增高，而高溫是導(dǎo)致絕緣的電氣性能、機(jī)械性能和壽命降低以及 絕緣件松動(dòng)的重要原因。因此高壓電機(jī)運(yùn)行過程中的發(fā)熱、傳熱、冷卻直接影響到電機(jī)的工作效率、使用壽命和可靠性等重要指標(biāo)，解決電機(jī)的發(fā)熱、傳熱、冷卻問題已成為現(xiàn)代電機(jī)技術(shù)發(fā)展急需解決的問題之一。已知，導(dǎo)熱熱阻(R)是用來(lái)表征材料層或材料本身抵抗熱流通過的能力或稱阻力，其表示為材料的厚度U)與材料的導(dǎo)熱系數(shù)(λ)的比值
OΛ = I
O由上式可知，一方面可以通過減薄絕緣厚度來(lái)降低熱阻，但由于要保證絕緣足夠的擊穿電壓，這種方法受到極大的限制。另一方面可以采用具有高導(dǎo)熱系數(shù)的云母主絕緣結(jié)構(gòu)和絕緣處理工藝，降低熱阻，這種方法主要依賴于對(duì)絕緣材料導(dǎo)熱系數(shù)的提高。因此，開發(fā)具有高導(dǎo)熱系數(shù)的少膠云母帶主絕緣材料已成為國(guó)際上絕緣材料的重要研究方向。株式會(huì)社東芝澤使雄等人將含有無(wú)機(jī)導(dǎo)熱填料的導(dǎo)熱漿料涂覆于普通少膠云母帶玻璃布面制備了高導(dǎo)熱少膠云母帶(CN 100576372C)，但這種方法在涂覆導(dǎo)熱漿料時(shí)，會(huì)導(dǎo)致少膠云母帶膠粘劑含量增大，使得云母帶的導(dǎo)熱率提升有限，另一方面會(huì)造成玻璃布網(wǎng)孔的堵塞，大幅降低少膠云母帶的透氣性，使用這種高導(dǎo)熱少膠云母帶，不利于VPI處理過程中浸潰樹脂的滲入，特別是對(duì)于電壓等級(jí)高，絕緣層數(shù)多，絕緣厚度大的絕緣結(jié)構(gòu)難以完全浸透，從而產(chǎn)生絕緣氣隙甚至絕緣內(nèi)部發(fā)空分層，使得絕緣整體性下降，最終也難以實(shí)現(xiàn)整個(gè)絕緣結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱性提高的目的，電氣絕緣性能也難以達(dá)到使用要求。之后,西門子James D. B. Smith等人使用具有比普通環(huán)氧樹脂具有更佳導(dǎo)熱性的液晶環(huán)氧樹脂作為膠粘劑制備了高導(dǎo)熱少膠云母帶(US7268174B2)，但液晶環(huán)氧樹脂高昂成本和價(jià)格，也難以真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)化批量生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用，同時(shí)液晶環(huán)氧樹脂導(dǎo)熱率的提高非常有限，也沒能解決云母帶透氣性差的根本問題。事實(shí)上，上述提及的用于制備具有高導(dǎo)熱系數(shù)的少膠云母帶的生產(chǎn)方法也是現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)少膠云母帶的通用方法，即使用溶劑和樹脂配制成云母帶膠粘劑溶液，浸潰補(bǔ)強(qiáng)材料后與云母紙混合后，再經(jīng)過加熱去除溶劑，收卷并分切成云母帶。該方法不管使用何種溶劑，何種云母帶以及何種補(bǔ)強(qiáng)材料，均存在著所得云母帶的透氣性不好，經(jīng)過浸膠的玻璃布發(fā)生變硬、變脆以及大量溶劑揮發(fā)導(dǎo)致的原料浪費(fèi)以及環(huán)境污染問題的不足。為了解決上述問題，本申請(qǐng)人于2011年遞交了名稱為“高透氣性少膠云母帶的制備方法”的專利申請(qǐng)，該專利申請(qǐng)公開號(hào)為CN 102412041A。在該專利申請(qǐng)中，申請(qǐng)人創(chuàng)新使用具有高透氣性的云母紙，將軟化點(diǎn)在40°C以上的無(wú)溶劑固體粉末樹脂，均勻噴灑在云母紙表面，經(jīng)輥筒熱軋熔融粘合云母紙和玻璃布，熔融后的粉末樹脂呈點(diǎn)狀分布，點(diǎn)與點(diǎn)之間存在大量孔隙通道，保持了云母帶極高的透氣性；同時(shí)也避免了云母帶變硬、發(fā)脆以及大量溶劑揮發(fā)造成的原料浪費(fèi)和環(huán)境污染問題。該專利申請(qǐng)為制備高透氣性少膠云母帶提供了一個(gè)新思路，能夠獲得與現(xiàn)有技術(shù)相比優(yōu)異的高透氣性。但是是否可以基于該方法，在不影響云母帶高透氣性性能的同時(shí)賦予云母帶其它優(yōu)異性能例如高導(dǎo)熱性則是不可預(yù)期的。鑒于同時(shí)具有高導(dǎo)熱性和高透氣性的少膠云母帶能夠?yàn)榇笮透邏弘姍C(jī)線圈(線棒)提供優(yōu)異的導(dǎo)熱性，絕緣整體性和電氣性能，延長(zhǎng)電機(jī)的絕緣壽命，開發(fā)同時(shí)具有高導(dǎo)熱性和高透氣性的少膠云母帶，特別是可通過經(jīng)濟(jì)環(huán)保的方法制備得到的具有高導(dǎo)熱性和高透氣性的少膠云母帶具有重要的意義。為此，本申請(qǐng)人在已有的研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)于該工藝在制·備高透氣性高導(dǎo)熱性少膠云母帶方面的應(yīng)用進(jìn)行了大量研究，提出本實(shí)用新型。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可通過經(jīng)濟(jì)環(huán)保的方法制備得到的高導(dǎo)熱高透氣性少膠云母帶。為解決以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型采取如下技術(shù)方案一種高導(dǎo)熱高透氣性少膠云母帶，包括云母紙層、補(bǔ)強(qiáng)材料層、位于云母紙層與補(bǔ)強(qiáng)材料層之間的樹脂膠粘劑層，特別是，所述樹脂膠粘劑層包括點(diǎn)狀分布在云母紙層與補(bǔ)強(qiáng)材料層界面上的樹脂膠粘劑，在點(diǎn)狀均勻分布的樹脂膠粘劑之間形成有孔隙通道，云母紙層由導(dǎo)熱率為廣I. 5W/m*K、透氣度為2(T300S/100cm3的云母紙構(gòu)成；補(bǔ)強(qiáng)材料層由導(dǎo)熱率為f3W/m*K的纖維布構(gòu)成；所述樹脂膠粘劑由導(dǎo)熱率為O. 7^1. 2W/m*K、粒徑大小為6(Γ200目、熔融溫度為10(Tl8(rC的高導(dǎo)熱樹脂粉末構(gòu)成；所述的高導(dǎo)熱高透氣性少膠云母帶還包括均勻分散在云母紙層與補(bǔ)強(qiáng)材料層之間的導(dǎo)熱短纖維，該導(dǎo)熱短纖維的直徑為
O.Γ100 μ m,長(zhǎng)度為5 μ nTlOmm，導(dǎo)熱系數(shù)為2 200W/m*K ;所述高導(dǎo)熱高透氣性少膠云母帶的導(dǎo)熱率為O. 6 2W/m*K，透氣性為5(T450s/100cm3。根據(jù)本實(shí)用新型，所述的云母紙、纖維布、高導(dǎo)熱樹脂粉末以及導(dǎo)熱短纖維均可通過商購(gòu)獲得。進(jìn)一步地，所述導(dǎo)熱短纖維可以為氮化硼、氮化硅、碳化硅、氧化硅、氧化鋁或氮化鋁纖維。進(jìn)一步地，所述云母紙為非煅燒白云母紙，其厚度為O. Γ0. 2mm，單位面積質(zhì)量為8(T220g/m2。進(jìn)一步地，所述的纖維布為電工級(jí)高強(qiáng)度無(wú)堿玻璃纖維布、氮化硅纖維布、碳化硅纖維布或氮化硼纖維布。進(jìn)一步地，所述纖維布的厚度為O. 01(T0. 060mm，單位面積質(zhì)量為l(T50g/m2。[0018]由于以上技術(shù)方案的實(shí)施，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型選擇高導(dǎo)熱高透氣性的云母紙作為基材，高導(dǎo)熱短纖維布作為補(bǔ)強(qiáng)材料，并在高導(dǎo)熱高透氣性云母紙上同時(shí)設(shè)置點(diǎn)狀分布的高導(dǎo)熱樹脂膠粘劑和高導(dǎo)熱短纖維，在點(diǎn)狀分布的高導(dǎo)熱樹脂膠粘劑之間形成有大量的孔隙通道，保證了少膠云母帶的高透氣性能，加入的高導(dǎo)熱短纖維與加入的高導(dǎo)熱樹脂膠粘劑一起提高了整個(gè)云母帶的導(dǎo)熱性能。此外，本實(shí)用新型的云母帶可采用與CN 102412041A公開的方法類似的方法制備，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。
以下結(jié)合附圖
和具體的實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖I為根據(jù)本實(shí)用新型的高導(dǎo)熱高透氣性少膠云母帶的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中A向示意圖；圖3為根據(jù)本實(shí)用新型的高導(dǎo)熱高透氣性少膠云母帶的生產(chǎn)流程示意圖；其中1、云母紙層；2、補(bǔ)強(qiáng)材料層；3、樹脂膠粘劑；4、孔隙通道；5、導(dǎo)熱短纖維。
具體實(shí)施方式
如圖I和2所示，高導(dǎo)熱高透氣性少膠云母帶包括云母紙層I、補(bǔ)強(qiáng)材料層2、位于云母紙層I和補(bǔ)強(qiáng)材料層2之間的樹脂膠粘劑層以及導(dǎo)熱短纖維5。該樹脂膠粘劑層包括呈點(diǎn)狀均勻分布在云母紙層I和補(bǔ)強(qiáng)材料層2界面上的樹脂膠粘劑3以及導(dǎo)熱短纖維5。在點(diǎn)狀樹脂膠粘劑3之間的構(gòu)成大量孔隙通道4。其中云母紙層I由云母紙構(gòu)成，云母紙為非煅燒白云母紙，其透氣性為175s/100cm3，導(dǎo)熱率為I. 09W/m*K,單位面積總質(zhì)量為181g/m2。補(bǔ)強(qiáng)材料層2由導(dǎo)熱率為2W/m*K，單位面積質(zhì)量為23. 2g/m2的碳化硅陶瓷纖維布構(gòu)成。樹脂膠粘劑3由導(dǎo)熱率為O. 95W/m*K，粒徑為90-120目，熔融溫度為135°C的高導(dǎo)熱樹脂粉末構(gòu)成。導(dǎo)熱短纖維5為氮化硼纖維,其長(zhǎng)度為50 μ πΓ500 μ m,導(dǎo)熱系數(shù)為15W/m*K。上述高導(dǎo)熱高透氣性少膠云母帶的總質(zhì)量為219. 2g/m2，厚度為O. 160mm,膠粘劑含量為15g/m2，透氣度(初始)為245S/100cm3，挺度(柔軟性)28N/m,導(dǎo)熱率為O. 95W/m*K。透氣度(I年后)為467s/100cm3,挺度(I年后)41N/m。如圖3所示，高導(dǎo)熱高透氣性少膠云母帶可通過如下步驟制備(I)云母紙放卷；(2)、纖維布放卷；(3)、在云母紙放卷后，同時(shí)噴撒高導(dǎo)熱樹脂粉末和氮化硼纖維，經(jīng)130°C預(yù)熱后，與碳化硅陶瓷纖維布于熱壓輥140°C熱壓作用下完成復(fù)合。( 4 )、收卷，分切，S卩得所述少膠云母帶。以上對(duì)本實(shí)用新型做了詳盡的描述，但本實(shí)用新型不限于上述的實(shí)施例。凡根據(jù)本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種高導(dǎo)熱高透氣性少膠云母帶，包括云母紙層(I)、補(bǔ)強(qiáng)材料層(2)、位于所述云母紙層(I)與補(bǔ)強(qiáng)材料層(2)之間的樹脂膠粘劑層，其特征在于所述樹脂膠粘劑層包括點(diǎn)狀分布在所述云母紙層(I)與補(bǔ)強(qiáng)材料層(2)界面上的樹脂膠粘劑(3)，在所述點(diǎn)狀均勻分布的樹脂膠粘劑(3)之間形成有孔隙通道(4)，所述的云母紙層(I)由導(dǎo)熱率為fl.5W/m*K、透氣度為2(T300S/100cm3的云母紙構(gòu)成；所述的補(bǔ)強(qiáng)材料層(2)由導(dǎo)熱率為廣3 W/m*K的纖維布構(gòu)成；所述樹脂膠粘劑(3)由導(dǎo)熱率為O. 7^1. 2W/m*K、粒徑大小為6(Γ200目、熔融溫度為10(T18(TC的高導(dǎo)熱樹脂粉末構(gòu)成；所述的高導(dǎo)熱高透氣性少膠云母帶還包括均勻分散在所述的云母紙層(I)與補(bǔ)強(qiáng)材料層(2)之間的導(dǎo)熱短纖維(5)，該導(dǎo)熱短纖維(5)的直徑為O. f ΙΟΟμπι，長(zhǎng)度為5μπι 10mm，導(dǎo)熱系數(shù)為2 200 W/m*K ;所述高導(dǎo)熱高透氣性少膠云母帶的導(dǎo)熱率為O. 6 2W/m*K，透氣性為5(T450s/100cm3。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高導(dǎo)熱高透氣性少膠云母帶，其特征在于所述樹脂膠粘劑(3)均勻分布在所述的云母紙層(I)與補(bǔ)強(qiáng)材料層(2)界面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高導(dǎo)熱高透氣性少膠云母帶，其特征在于所述導(dǎo)熱短纖維(5 )為氮化硼、氮化硅、碳化硅、氧化硅、氧化鋁或氮化鋁纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高導(dǎo)熱高透氣性少膠云母帶，其特征在于所述云母紙為非煅燒白云母紙，其厚度為O. Γ0. 2mm，單位面積質(zhì)量為8(T220g/ m2。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高導(dǎo)熱高透氣性少膠云母帶，其特征在于所述的纖維布為電工級(jí)高強(qiáng)度無(wú)堿玻璃纖維布、氮化硅纖維布、碳化硅纖維布或氮化硼纖維布。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或5所述的高導(dǎo)熱高透氣性少膠云母帶，其特征在于所述纖維布的厚度為O. 01(T0. 060mm，單位面積質(zhì)量為l(T50g/m2。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種高導(dǎo)熱高透氣性少膠云母帶，其包括云母紙層、補(bǔ)強(qiáng)材料層、樹脂膠粘劑層，該樹脂膠粘劑層包括點(diǎn)狀分布在云母紙層與補(bǔ)強(qiáng)材料層界面上的樹脂膠粘劑，在點(diǎn)狀均勻分布的樹脂膠粘劑之間形成有孔隙通道，所述的高導(dǎo)熱高透氣性少膠云母帶還包括均勻分散在云母紙層與補(bǔ)強(qiáng)材料層之間的導(dǎo)熱短纖維，該導(dǎo)熱短纖維的直徑為0.1~100μm，長(zhǎng)度為5μm~10mm，導(dǎo)熱系數(shù)為2~200W/m*K。本實(shí)用新型的云母帶同時(shí)具有高導(dǎo)熱高透氣性能，柔軟性好，適用期長(zhǎng)，制備方法經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
文檔編號(hào)H01B17/60GK202711885SQ201220245728
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者徐偉紅, 王文, 夏宇, 王見知 申請(qǐng)人:蘇州巨峰電氣絕緣系統(tǒng)股份有限公司