Електроізоляційні лаки

1. Класифікація лаків.

2. Смоляні лаки, склад, властивості, галузь застосування.

3. Масляні лаки, склад, властивості, галузь застосування.

4. Бітумно-масляні лаки, склад, властивості, галузь застосування.

5. Целюлозні лаки, склад, властивості, галузь застосування.

1. Лаки – рідкі матеріали, що є колоїдними розчинами на лаковій основі, створюючі після видалення розчинника плівку, яка має електроізоляційні властивості.

Лакова основа є тією частиною лаку, яка утворює плівку і складається з бітумів, висихаючих рослинних масел, природних або синтетичних смол, а також з їх композицій.

Для ізоляції обмоток низьковольтних електричних машин важливу роль грають полімерні плівки з підвищеною нагрівостійкістю. Мала товщина плівок разом з високими значеннями електричної і механічної міцності забезпечує не тільки збільшення надійності, але і істотно поліпшує техніко-економічні показники. Застосування плівок завтовшки 0,2-0,35 мм дозволяє механізувати обмотувально-ізолювальні роботи.

Емалями називають лаки, у плівкоутворюючу основу яких введені дрібнодисперсні неорганічні наповнювачі, що є одночасно і фарбниками - пігментами.

За призначенням і виконуваними функціями лаки діляться на:

n просочувальні - для просочення ізоляції обмоток електричних машин і апаратів, і різних електроізоляційних матеріалів волоконної будови;

n покривні - для створення зовнішньої захисної обробки різних електроізоляційних деталей, металевих вузлів і деталей;

n склеювальні - для склеювання різних електроізоляційних матеріалів і деталей, слюди, паперу, картону і т.д.

Бажано, щоб лакові плівки всіх лаків незалежно від галузі застосування мали можливо кращі електроізоляційні, механічні і фізичні властивості, зокрема високу вологостійкість. Але, оскільки таких універсальних матеріалів, що задовольняють однаковою мірою всі вимоги, не існує, до лаків різних галузей застосування пред'являються неоднакові вимоги.

Просочувальний лак повинен добре просочувати волоконну ізоляцію, заповнюючи всі пори, повинен рівномірно висихати по всьому об'єму виробу, що просочується. Плівки просочувального лаку повинні бути достатньо гнучкими, щоб не знижувати гнучкість волоконного матеріалу, що просочується. Важливо, щоб просочувальний лак добре поєднувався з ізоляцією емальованих проводів і не завдав їм шкідливих дій.

Плівка покривного лаку повинна мати добру адгезію до покривного матеріалу, підвищені твердість і механічну міцність, велику густину, іскростійкість, хімостійкість, вологостійкість. Ця плівка повинна бути гладкою, не відлипати, щоб на ній не затримувався пил і інші забруднення.

Для склеювальних лаків визначальною властивістю є адгезія плівки до поверхні відповідних склеюваних матеріалів.

За хімічним складом лакової основи електроізоляційні лаки діляться на:

n масляні (які містять масло) складаються з висихаючих рослинних масел і натуральних або синтетичних смол або бітумів з добавками сикативів;

n смоляні одержують на основі синтетичних смол (фенолоформальдегідні смоли, розчинені в етиловому спирті, водні і феноло- або крезолоформальдегідні лаки, що не містять спирту);

n ефіроцелюлозні лаки, розчини різних ефірів целюлози з добавкою пластифікаторів, суміші зі складними ефірами, спиртами і ароматичними вуглецями, що мають обмежене застосування в електротехніці.

За режимом висихання лаки і емалі бувають:

n холодної (повітряної) сушки;

n гарячої (пічної) сушки.

Режим висихання лаку визначається як його основою, так і розчинником. Якщо основа лаку термореактивна, для сушки звичайно потрібна підвищена температура; лаки з термопластичною основою не вимагають запікання плівки при високій температурі. З другого боку, лаки, до складу яких входить розчинник, киплячий при високій температурі (наприклад, гас), вимагають пічної сушки незалежно від виду лакової основи; лаки з розчинником, який легко випаровується при нормальній температурі (наприклад, бензин або ацетон), можуть бути лаками повітряної сушки, якщо тільки їх основа не вимагає високої температури для запікання плівки. Як правило, лаки пічної сушки дають більш високоякісну плівку, ніж лаки повітряної сушки; останні застосовуються в основному при ремонтних роботах.

2. Смоляні лаки – розчини синтетичних, штучних чи природних смол.

Бакелітові лаки – розчини бакеліту в спирті. Це просочувальні та склеювальні термореактивні лаки, які дають механічну міцність, але малоеластичні і мають схильність до теплового старіння. Вони використовуються у виробництві гетинаксу і текстоліту, при виготовленні ізоляції електричних апаратів високої напруги.

Глифталеві лаки – це розчини гліфталевої смоли у сумішах спиртів з рідкими вуглецями і тому подібними розчинниками. Це термореактивні лаки з високою склеювальною здатністю, які використовують для склеювання міканітів, мікалент і т.п.; гнучкість цих плівок вище, чим плівок бакелітового лаку, але вологостійкість нижче.

У даний час особливо велике значення як лакова основа мають синтетичні полімери: полівінілхлоридні, перхлорвінілові, кремнійорганічні, поліефіроепоксидні і т.д. Полівінілхлоридні і перхлорвінілові лаки і емалі відрізняються високими волого- і хімостійкістю; плівки цих лаків стійки проти дії кислот, лугів, хлору, аміаку, тому вони застосовуються як покривні для покриття обмоток низьковольтних двигунів підвищеної хімостійкості. Як просочувальні лаки для обмоток електричних машин використовують поліефірноепоксидний лак ПЕ–933 і поліефірноціануратний ПЭ0993. Вони застосовуються для електричних машин класів нагрівостійкості F.

На основі кремнійорганічних полімерів можуть бути отримані високоякісні лаки для різних галузей застосування: для просочення обмоток електричних машин і різних апаратів з високою робочою температурою (до класу Н включно) і з підвищеною вологостійкістю; для поверхневої обробки просочених обмоток (як покривні емалі); для виробництва склотканин, склотекстоліту, для виробництва клеєної слюдяної ізоляції, що має підвищену нагрівостійкість. Плівки кремнійорганічних лаків мають добру короностійкість, але малу маслостійкість і хімостійкість, невисоку механічну міцність, малу цементуючою здатність, високу вартість. Великою перевагою кремнійорганічних лаків є стабільність властивостей в часі і при коливаннях температури.

Шелаковий лак – розчин шелаку в спирті; використовується як склеювальний лак при виготовленні міканітів, а також монтажних і ремонтних робіт.

3. Масляні лаки є лаками гарячої сушки (температура понад 100 ^оС). Плівки масляних лаків відрізняються великою гнучкістю, але порівняно малою твердістю і помітною вологовбирністю. Вони порівняно швидко старіють при підвищеній температурі і доступі повітря за рахунок подальшого окислення. Теплове старіння сповільнюється із зменшенням кількості введеного в лак прискорювача сушки. Тому довго сохнучі лаки є звичайно більш стійкими проти теплового старіння. Розчинниками масляних лаків є бензин, скипидар, ксилол і ін. Застосовуються масляні лаки переважно для виробництва лакотканин і лакопаперу, а також деяких марок емальованих проводів. Плівки масляних лаків стійки проти дії нафтових масел.

4. Бітумно-масляні лаки складаються із суміші чорних і масляних лаків. До складу чорних лаків входять бітуми, які визначають чорний кольор рідкого лаку і лакової основи. Чорні лаки дешевше масляних, утворюють менш гідроскопічні плівки, але вони менш еластичні і більш підпадають впливу розчинників, а при нагріванні схильні до розм`ягшення. Тому як електроізоляційні використовують бітумно-масляні лаки. Розчинниками для бітумно-масляних лаків використовують ароматичні вуглеці (бензол, толуол і ін), а також скипидар. Бітумно-масляний лак використовують для виготовлення лакотканин

5. Целюлозні лаки – це розчини ефирів целюлози; плівки їх термопластичні. Більша частина целюлозних лаків – лаки холодної сушки. Ефіроцелюлозні лаки є розчинами відповідного матеріалу в суміші ацетатів із спиртами.

Ефіри целюлози у виробництві електроізоляційних лаків мають обмежене застосування. Відомі лаки на основі пластифікованої нітроцелюлози, що застосовуються для лакування деяких видів проводів і для забарвлення виробів (нітроемалі), а також лаки на основі пластифікованої етілцелюлози для лакування деяких монтажних проводів і проводів спеціального призначення.

Особливе значення має нітроцелюлозний лак (нітролак). Плівки нітролаку механічно міцні, відрізняються блиском, добре опираються дії повітря, вологи, масел і пр. Нітролак погано пристає до металів, тому перед нанесенням нітролаку на метал утворюють шар грунтового лаку, що добре пристає до металу, але менш стійкого до впливу повітря, світла, вологи і масел (наприклад, глифталевого), а потім шар нітролаку. Нітролаки використовують також для просочування бавовнянопаперових обплетень автомобільних проводів і проводів для літаків (поверх шару гумової ізоляції), для захисту гуми від впливу озону, масла, бензину.