|
| |
  |
Главная » Книги и журналы 1 ... 6 7 8 9 10 11 12 ... 55 Производство полиимидных лаков связано с применением весьма дефицитных, дорогих и трудно получаемых (из-за весьма высокой токсичности) материалов. В связи с этим интерес представляет применение полиэфирных и полиамидных эмальлаков, модифицированных полиимидными соединениями. У нас и за рубежом этим лакам в настоящее время уделяется большое внимание. В частности в ФРГ эти лаки изготовляет фирма Д-р Бек и К°, выпуская их под марками Теребек FH , Теребек FNSi и др. Ряд таких же лаков под марками Е-3511 НТВ41, Е3511 НТВ46 и др. изготовляет и другая немецкая фирма Курт Хербертс. Австрийская фирма Рембрантин выпускает эти лаки под марками Ремид ТТ-1 и Ремид ТК-2 ; эмалированные провода на этих лаках по нагревостойкости относятся к классу F. Проведенные испытания проводов на этих лаках показали их значительные преимущества перед многими другими видами эмалированных проводов: высокая эластичность, стойкость против теплового удара при 180°С и навивании на однократный диаметр, хорошая механическая прочность эмалевой изоляции (при испытании истиранием провода диаметром 1,25 мм выдерживают до 190 ходов иглы), пониженная термопластичность, высокая стойкость против действия таких растворителей, как бензол, толуол, ксилол и т. п., а также против действия минерального масла, фреона-12 и даже фреона-22. Наконец, эмалированные провода на полиэфироимид-ных лаках обладают очень хорошими электроизоляционными свойствами; по нашим исследованиям проводов диаметром 1,25 мм пробивное напряжение (при D- 0,04-f-0,05 мм) находится в пределах 6 800-8 800 в; сопротивление изоляции при 20 °С и 80% относительной влажности (5,05,2) 10 Мом-км; tg6 при 180°С равен около 0,004 и т. д. В СССР эти провода пока в ограниченном количестве выпускаются под маркой ПЭТ-155А. Кроме того, в ВЭИ разработан новый высокопрочный эмальлак на эфироциануратной основе и на нем могут изготовлять эмалированные провода марки ПЭТ-155Б, которые также предназначаются для работы при температурах до 155 °С. Преимущество этого лака заключается в наличии широкой сырьевой базы для его изготовления, однако по нагревостойкости и некоторым другим характеристикам провода на этом лаке уступают проводам марки ПЭТ-155А, изготовленным с применением лаков на полиэфироимидной основе. В очень ограниченном количестве в СССР изготовляются провода марок ПЭФ-1 и ПЭФ-2, изолированные покрытием из суспензии фторопласта-4Д. Эти провода предназначаются для изготовления обмоток электрических машин и аппаратов для рабочих температур до 200 °С. Хотя изоляция этих проводов отличается повышенной стойкостью против воздействия влаги и агрессивных сред, производство их связано с очень большими технологическими трудностями и вряд ли перспективно. Из изложенного выше нетрудно заключить, что технология получения чистых полиимидных лаков очень сложна; кроме того, эти лаки очень доропи и в то же время обладают пониженной механической прочностью эмалевой изоляции. Наконец, производство этих лаков трудоемко и требует специального технологического оборудования. В связи с этим ведутся интенсивные работы по созданию новых типов нагревостойких эмальлаков на более подходящей химической основе. В этом отношении перспективным объектом для всестороннего исследования являются новейшие эмальлаки на хидан-тоиновой и полипирролидоновой основах, которые некоторыми зарубежными фирмами рекомендуются для производства эмалированных проводов повышенной нагревостойкости. Одним из основных исходных материалов при изготовлении эмальлаков на хидантоиновой основе является парабановая кислота, которая имеет следующее строение: NH-СО I СО NH-со Исходный материал при непосредственном изготовлении нового лака хидантоин имеет следующее примерное строение молекул: NH-со Ш-СНг Таблица 2-4 Сравнительные характеристики новых нагревостойких эмальлаков
Продолжение табл. 2-4
Несомненный интерес представляет эмальлак австрийской фирмы Петер Штолль, который имеет до 35% такой лаковой основы. Эмалированные провода диаметром 0,8 мм при толщине эмалевой изоляции D-rf=0,05 мм выдерживают тепловой удар при предварительном навивании на однократный диаметр при 160-180-200°С. При испытании на эластичность после 72 ч пребывания при таких тем-пературах провода выдерживают навивание на одно-двукратный диаметр. Эмалированные провода обладают высокой механической прочностью эмалевой изоляции; пробивное напряжение при толщине эмалевой пленки {D-d) около 0,05 мм не менее 5 кв. Сопротивление изоляции этих проводов после 24 ч пребывания при 80% относительной влажности составляет около 2-10 Мом-км. Указанная фирма относит эмалированные провода на этих лаках к классу Н. Другим интересным объектом для всестороннего исследования является эмальлак на полипирролидоновой основе, который рекламируется фирмой Шрамм (ФРГ). По данным этой фирмы, лак на полипирролидоновой основе заметно превосходит полиэфирные, полиэфиро-имидные и другие модифицированные нолиимидные эмальлаки. Это подтверждается результатами проведенных фирмой сравнительных исследований эмалированных проводов диаметром 0,8 мм приведенными в табл. 2-4. Эти данные показывают явную целесообразность тщательной проверки новейших лаков на полипирролидоновой основе, а также эмальлака Constantal Drahtlack, так как они обладают очень высокой нагре-востойкостью, хорошими физико-механическими свойствами и в то же время лишены тех недостатков, которые имеют чисто нолиимидные лаки. Глава третья ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭМАЛИРОВАННЫХ ПРОВОДОВ 3-1. МЕТОДЫ НАЛОЖЕНИЯ ЭМАЛЬЛАКА НА ПРОВОЛОКУ Перед изложением методов нанесения эмальлака на проволоку следует ознакомиться с -некоторыми физическими явлениями, знание которых обязательно для понимания технологии эмалирования. В первую очередь это относится к природе ил поверхностного натяжения. Известно стремление замкнутых объемов жидкостей сократить до минимальных размеров свою поверхность. Это подтверждается сферической формой мелких капель различных жидкостей, причем особенно заметно это проявляется, .например, у ртути, мыльных пленок и т. п. Объясним причину этого явления для жидкостей. Каждая молекула жидкости окружена со всех сторон другими молекулами и испытывает равномерное притяжение во всех направлениях. Совершенно другая картина имеет место на поверхности жидкости. Здесь молекулы, частично выступающие ,на поверхность жидкости, также испытывают в пределах жидкой фазы сильное притяжение, направленное нормально к поверхности внутрь жидкости. Однако эти молекулы не имеют уравновешивающего притяжения со стороны газообразной фазы и поэтому втягиваются внутрь жидкости. Так как такое втягивание молекул происходит гораздо интенсивнее, чем выталкивание их на поверхность, то число молекул в поверхностном слое постепенно уменьшается, пока площадь этого слоя не станет наименьшей при данных условиях. Среднее расстояние между молекулами у разных жидкостей находится в пределах 3-10~-б-Ш ** см. С увеличением этого расстояния взаимодействие между молекулами быстро убывает и становится весьма слабым при расстоянии между молекулами более 10~ см (радиус молекулярного действия). Толщина поверхностного слоя, в котором происходят описанные выше явления, определяется радиусом молекулярного действия и примерно равна этой величине. Для увеличения поверхности жидкости необходимо затратить работу на .преодоление притяжения молекул внутрь жидкости, причем величина работы, затрачиваемой на одну молекулу, может быть определена. Поверхностным натяжением а (дин/см или эрг/см) называется работа, необходимая для образования единицы поверхности (1 см) жидкости при неизменных объеме и температуре. У воды поверхностное натяжение равно 73 дин/см. Особенно велико оно у расплавленных металлов. При повышении температуры поверхностное натяжение уменьшается и при критической температуре становится равным нулю. Если при одних и тех же объеме и температуре поверхность жидкости увеличивается на .А5, то для этого в.нешними силами должна быть затрачена работа. oiAiS, на величину которой и повышается энергия пленки. Таким образом, поверхность жидкости обладает некоторой свободной энергией. Если приращение свободной энергии равно С5!Д5, то вся свободная энергия поверхности жидкости равна dS, т. е. свободная энергия поверхности жидкости равна произведению поверхност-иого натяжения на величину площади этой поверхности. Подобно потенциальной энергии механических систем свободная энергия (при неизменной температуре) стремится к минимуму. Если имеются две жидкости, которые ие смешиваются между собой ни при каких соотношениях, то разделяющая их поверхность обладает также определенной свободной поверхностной энергией (поверхностным натяжением). Междуфазное натяжение между двумя такими жидкостями всегда меньше, чем наибольшее поверхностное натяжение одной из жидкостей. Объясняется это тем, что молекулы каждой жидкости притягивают молекулы другой и тем самым уменьшают притяжение второй жидкостью ее собственных молекул. Взаимное притяжение молекул одной жидкости молекулами другой жидкости обусловливает явление адгезии между ними. Пусть жидкости А и В образуют столб с поперечным сечением 1 см-. Поверхностное натяжение на границе их раздела равно сГав- Если разделить эти жидкости путем прямого отрыва, то после их разделения поверхностное натяжение обеих поверхностей раздела будет равно Oa + Gb. Таким образом, работа для разделения жидкостей, или работа адгеэии между двумя жидкостями на площади 1 см, равна разности между поверхностным натяжением двух образовавшихся поверхностей и поверхностным натяжением на границе их раздела, т. е. wab==oa + ob->aAB- (3-1) Условие полной смешиваемости жидкостей заключается в том, что величина сТавО- В этом случае работа адгезии между двумя жидкостями WabOa+Ob, что говорит о свободном перемещении молекул одной жидкости в другую и наоборот. Следует упомянуть также о понятии работа коге-зии , которым обозначается работа, необходимая для разрыва столба однородной жидкости сечением 1 сл, обладающей поверхностным натяжением о. Очевидно, что работа когезии равна 2а. Между свободной энергией поверхности и избыточным давлением, вызванным ее кривизной, существует определенная зависимость. Мыльный пузырь, резиновый шар и подобные им системы будут оставаться в равновесии только в том случае, если давление воздуха внутри них будет на определенную величину больше давления наружного воздуха. Определим, чему равен этот избыток давления р. Пусть ири избыточном давлении р мыльный пузырь имеет радиус р. Чтобы увеличить объем V пузыря на бесконечно малую величину AV, нужно затратить работу pdV, которая пойдет на увеличение свободной энергии поверхности пузыря. Учитывая, что пленка пузыря имеет две поверхности, это увеличение свободной энергии равно 2о1Д15. Таким образом, pdV2(MlS. Так как У=--кр\ то dV = fdp. С другой стороны, 5=4яр2 и (5=2о8ярф; следовательно, р4яр2ф = 2сг8ярф, Р = - (3-2) Если рассматривать каплю, у которой есть только одна наружная поверхность, то нетрудно установить, что в этом случае поверхностный слой производит давление на внутренность капли, равное /? = 2сг/р. Таким образом, вследствие наличия .кривизны поверхностного слоя в жидкости создается избыточное давление по сравнению с тем, которое испытывает жидкость с плоским поверхностным ело- Рис. 3-1. Положения различных жидкостей в капиллярах. ем. В случае выпуклой поверхности поверхностный слой давит иа жидкость; .. в случае вогнутой поверхности имеет место противоположная картина (рис. 3-1). Наглядно это можно объяснить следующим образом. Поверхностный слой всегда стремится занять минимальную площадь, т. е. стать плоским. Вследствие втото выпуклая пленка, стремясь выпрямиться, всегда будет давить на нижележащие слои, а вогнутая - стремиться их растянуть. Лапласом дана формула, определяющая избыточное давление для любой формы поверхности пленки. Пусть элементарный участок поверхности пленки ABCD переместился в положение ABCD (рис. 3-2). Если радиус кривизны KjAB = pi и \ВС=р2, то в радианах ZAOiB=AB/pu ZB02C=BC/p2. Площадь элементарной площадки до перемещения S=AB CD; после перемещения  Рис. 3-2. Перемещение элементарного участка пленки. = АВ.ВС Ар , Ар , (Др)2 PiPz Работа, затраченная на увеличение свободной поверхностной энергии дополнительной площади, определяется уравнением д = (5. - S) а = аАр(-+-) ЛВ-ВС. (3-3) Обозначим давление с вогнутой стороны через рь а с выпуклой - через р2- Так как вышеуказанная работа может быть произведена только за счет разности этих давлений, то ее можно выразить также следующим образом: Wa=ipi-p2)A-9AB-BC. (3-4) Приравняв уравнения (3-3) и (3-4), получим уравнение Лапласа А(-J-b-i-)- (3-5) Изложенное дает объяснение некоторых особенностей технологического процесса эмалирования. Например, при эмалировании прямоугольных проводов поверхностный слой на ребрах (с малым радиусом кривизны р) будет сдавливать нижележащий слой лака и последний будет стремиться перейти на плоскую сторону. Поэтому существенно важно, чтобы прямоугольная проволока, используемая под эмалирование, имела достаточные радиусы закругления с плавным переходом от одной плоской поверхности к другой. По тем же соображениям круглая проволока должна иметь в сечении форму правильного круга, без местных выступов, овальности, рисок и т. п., так как все эти участки будут иметь уменьшенное р, что вызовет описанные выше отрицательные явления. Для лучшего понимания воздсг / технологических особенностей процесса эмалирования необ-\ Жи.дност\ ходимо такле проанализиро-Ш^д^ШтА ь явление адгезии между oKfjwjK ыи твердым телом и жидкостью и рассмотреть образование крае-Рис. 3-3. Краевой угол 9. вого угла. Жидкости при контакте с твердыми телами образуют определенный угол, так называемый краевой угол 6 (рис. 3-3), который имеет большое значение при изучении поверхностных явлений. Обозначим через сГт.в, СГт.ж и Ож.в поверхностные натяжения на границах соответственно твердого тела с воздухом и жидкостью и жидкости с воздухом. 1 ... 6 7 8 9 10 11 12 ... 55 |