一种单面聚酯薄膜多胶粉云母带及其制备方法和在高电压风力发电机中的应用 |
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| 申请号 | CN201710764059.1 | 申请日 | 2017-08-30 | 公开(公告)号 | CN107527696A | 公开(公告)日 | 2017-12-29 |
| 申请人 | 株洲时代新材料科技股份有限公司; | 发明人 | 李忠良; 田宗芳; 黎超华; 侯海波; 李鸿岩; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种高 电压 风 力 发 电机 用单面聚酯 薄膜 多胶粉 云 母带，依次由云母纸层、胶粘剂层和聚酯薄膜层组成，所述单面聚酯薄膜多胶粉云母带的含胶量为17％-23％。本发明的单面聚酯薄膜多胶粉云母带，采用聚酯薄膜作为补强材料，能够提高云母带电气性能，降低生产成本，能缩短电机绝缘处理工艺时间，提高生产效率；模压成型后绝缘结构 稳定性 好，绝缘密实度高，有利于提高电机运行稳定性，适用于各种恶劣的应用环境，同时还可以通过减少绕包层数或叠包率来减薄电机主绝缘结构的厚度，提高电机的经济效益，模压成型易填充，线圈整体性好，电气绝缘性能优良。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种单面聚酯薄膜多胶粉云母带，其特征在于，依次由云母纸层、胶粘剂层和聚酯薄膜层组成，所述单面聚酯薄膜多胶粉云母带的含胶量为17％-23％。 |
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| 说明书全文 | 一种单面聚酯薄膜多胶粉云母带及其制备方法和在高电压风技术领域背景技术[0002] 化石能源日益紧张、环境问题日益突显的今天，技术成熟、规模化开发条件和商业化具发展前景的可再生能源——风电产业获得了迅猛发展。随着国内高电压风力发电机项目的开展与推进，对作为风力发电机主绝缘的电气性能提出了更高的要求。目前额定电压3000V以上直驱式风力发电机主绝缘材料主要为中胶或少粉云母带，采用环氧酸酐体系的VPI(真空压力浸渍)树脂确保其电气性能的优异性，但是目前国内的少胶带环氧酸酐体系的VPI树脂在使用时稳定性较差，且由于VPI工艺和应用环境的复杂性，会造成高压风力发电机运行可靠性不高。另外，国内只有少数厂家能够提供符合真空压力浸渍工艺的配套材料，高压风力发电机绝缘材料主要依赖国外进口，材料成本偏高。 [0003] 因此，研发一种同时具有优异电气性、稳定性，且生产成本低、处理工艺时间短的高压风力发电机主绝缘材料是适应当前高电压风力发电机绝缘制造工艺改进的需要。 发明内容[0005] 为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为提供一种单面聚酯薄膜多胶粉云母带，依次由云母纸层、胶粘剂层和聚酯薄膜层组成，所述单面聚酯薄膜多胶粉云母带的含胶量为17％-23％。本发明的含胶量为17％-23％，所述含胶量是指胶粘剂的质量占单面聚酯薄膜多胶粉云母带总质量的百分数，不包含隔离层。 [0006] 普通多胶云母带大多为玻璃布单面补强或双面补强，而本发明采用聚酯薄膜作为补强材料以提高多胶云母带的电气性能，聚酯薄膜作为高分子聚合物薄膜，本身具有良好机械性能以及电气绝缘性能，而玻璃布只能提供机械性能。在此之前，聚酯薄膜一般用于少胶带，因为它不像玻璃纤维布一样能够吸附较多胶粘剂，采用普通的聚酯薄膜上胶然后复合云母纸的制备工艺，会因聚酯薄膜本身不能携带较多胶粘剂而造成云母带胶含量无法达到较高水平。而本发明采用高固含、高粘接性的胶粘剂，并结合本发明的云母纸上胶和复合聚酯薄膜的工艺，提高了多胶粉云母带的胶含量，解决了聚酯薄膜本身不能携带较多胶粘剂的技术难题，以实现多胶云母带的良好机械性能以及电气绝缘性能。 [0007] 现有技术中高压风电所用的VPI浸渍树脂多为环氧酸酐体系，在高温高湿的环境下，这种体系的浸渍树脂的可靠性会受到影响，且一般的少胶云母带中胶粘剂与VPI树脂也会存在相容性、浸润性的问题，需要胶粘剂与VPI浸渍树脂有良好的兼容性，否则会出现气隙、空鼓等缺陷，影响绝缘结构性能。而本发明的云母带的胶含量比一般少胶云母带要高，能够通过模压工艺自身发生固化反应，不同于少胶云母带需要与VPI浸渍树脂一起才能发生固化反应，也不会存在兼容性的问题，更不会出现气隙、空鼓等绝缘结构缺陷，保证了绝缘结构性能的稳定性，且本发明制备的绝缘结构密实，整体性好，电气性能优异，且简化了线圈的制备工艺。 [0008] 上述的单面聚酯薄膜多胶粉云母带，优选的，所述云母纸层由非煅烧云母纸构成，厚度为0.05-0.1mm。非煅烧云母纸具有良好的渗透性，以及优异的介电性能。 [0009] 优选的，所述胶粘剂层由胶粘剂和固化促进剂按10:1-50:1的质量比混合而成。 [0010] 优选的，所述胶粘剂包括酚醛环氧胶粘剂、改性聚酯环氧树脂和环氧树脂混合胶粘剂或聚酯亚胺树脂和环氧树脂混合胶粘剂，所述固化促进剂包括三氟化硼单乙胺、异辛酸锌和环烷酸锌中的一种或多种。常规的胶粘剂为桐马环氧体系，这种胶粘剂在湿热条件下的储存稳定性差，容易造成云母带在夏季使用时出现绕包性能差，分层等问题。而本发明采用的这些胶粘剂能有效提高多胶云母带的生产质量，另外配合固化促进剂能够赋予绝缘结构优异的电气性能及机械性能。上述的固化促进剂能与胶粘剂发生固化反应，与常规的酸酐固化剂相比还能缩短固化时间，降低固化温度，简化后续烘焙工艺流程，提高胶粘剂固化的速率、电气性能以及机械性能。 [0011] 优选的，所述改性聚酯环氧树脂和环氧树脂混合胶粘剂中改性聚酯环氧树脂和环氧树脂的质量比为2:3-3:2，所述聚酯亚胺树脂和环氧树脂混合胶粘剂中聚酯亚胺树脂和环氧树脂的质量比为1:8-3:8。 [0012] 优选的，所述聚酯薄膜层由双向拉伸聚酯薄膜构成，所述聚酯薄膜层上覆有隔离层，所述隔离层由聚乙烯隔离膜构成，厚度为0.025mm-0.09mm。隔离层主要是防止云母带收卷成盘状后，受张力挤压胶粘剂从云母纸中渗出，容易发生相互粘连的问题。 [0013] 基于一个总的技术构思，本发明还相应提供一种单面聚酯薄膜多胶粉云母带的制备方法，包括如下步骤： [0015] (2)将聚酯薄膜放卷后，经复合辊使聚酯薄膜与所述步骤(1)擦涂后得到的云母纸的擦涂面复合，然后置于烘箱中进行烘焙； [0017] 上述的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，胶粘剂和固化促进剂的混合物的固含质量为60％-80％。 [0018] 优选的，所述步骤(2)中，烘培温度为50-90℃；所述步骤(3)中，热压的压力为0.2-0.3MPa，热压的温度为95℃-110℃。该烘培温度比胶粘剂的软化点温度稍高，能够略微熔融胶粘剂，有利于提高后续对轧辊加压复合的效果。 [0019] 基于一个总的技术构思，本发明还相应提供一种单面聚酯薄膜多胶粉云母带在高电压风力发电机中的应用，将所述单面聚酯薄膜多胶粉云母带对电机进行绝缘处理，先用单面聚酯薄膜多胶粉云母带对高电压风力发电机进行绕包，然后进行固化，所述绕包层数控制在2-3层，叠包率控制在1/3-2/3，固化温度在160℃以下，固化时间控制在4-6h。 [0020] 与现有技术相比，本发明的有益效果为： [0021] 1、本发明的单面聚酯薄膜多胶粉云母带，采用聚酯薄膜作为补强材料，能够提高云母带电气性能，降低生产成本，能缩短电机绝缘处理工艺时间，提高生产效率；模压成型后绝缘结构稳定性好，绝缘密实度高，有利于提高电机运行稳定性，适用于各种恶劣的应用环境，同时还可以通过减少绕包层数或叠包率来减薄电机主绝缘结构的厚度，提高电机的经济效益，模压成型易填充，线圈整体性好，电气绝缘性能优良。 [0022] 2、本发明的单面聚酯薄膜多胶粉云母带，通过模压工艺使绝缘结构更为密实，整体性更好，相较真空压力浸渍工艺用少胶或中胶玻璃布补强云母带，电气性能更优异，且在160℃下电机绝缘处理时固化时间能缩短一半(VPI工艺处理后固化时间在10-12h，而本发明采用模压工艺后的单面聚酯薄膜多胶云母带固化时间为4-6h)，可以缩短工艺时间、提高生产效率；使用时剥离隔离层，云母带柔软性好、绕包服帖、利于快速绕包。 [0024] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0025] 图1是本发明的单面聚酯薄膜多胶云母带的结构示意图。 [0026] 图2为本发明的单面聚酯薄膜多胶云母带的生产工艺流程示意图。 [0027] 图例说明： [0028] 1、云母纸层；2、胶粘剂层；3、聚酯薄膜层；4、隔离层。 具体实施方式[0030] 除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。 [0031] 除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。 [0032] 实施例1： [0033] 一种本发明的单面聚酯薄膜多胶粉云母带，如图1所示，依次由云母纸层1、胶粘剂层2、聚酯薄膜层3和隔离层4组成，所述单面聚酯薄膜多胶粉云母带的含胶量为19％，其制备方法包括如下步骤(工艺流程如图2所示)： [0034] (1)将厚度0.05mm的非煅烧云母纸放卷后置于有钢丝网传送带上，通过上胶辊在非煅烧云母纸的底面擦涂胶粘剂和固化促进剂的混合物，所述混合物中固化促进剂包括质量分数为5％的异辛酸锌和质量分数为1％的三氟化硼单乙胺，其余为胶粘剂，所述胶粘剂为改性聚酯环氧树脂和环氧树脂混合胶粘剂，其中改性聚酯环氧树脂和环氧树脂的质量比为1:1，所述胶粘剂和固化促进剂的混合物的固含质量为64.5％； [0035] (2)将双向拉伸聚酯薄膜放卷后，经复合辊使聚酯薄膜与所述步骤(1)擦涂后得到的云母纸的擦涂面复合，然后置于烘箱中加热至80℃进行烘焙； [0036] (3)将步骤(2)烘焙后得到的云母带坯布经过复合对轧辊加压，两个压辊之间的压力为0.2MPa，温度为95℃，从而增加云母纸与聚酯薄膜的复合，同时在聚酯薄膜的另一侧铺贴厚度为0.025mm的聚乙烯隔离膜，按适当的盘径或重量进行收卷、分切，制成所述单面聚酯薄膜多胶粉云母带。 [0037] 将上述通过模压工艺制备得到的单面聚酯薄膜多胶粉云母带对电机进行绝缘处理，首先揭开隔离膜，然后用单面聚酯薄膜多胶粉云母带对高电压风力发电机进行绕包，固化，所述绕包层数控制在2层，叠包率控制在1/2，固化温度在160℃以下，固化时间控制在4-6h。 [0038] 采用相同规格的铜排，分别绕包普通少胶带、普通中胶带和本发明的单面聚酯薄膜多胶粉云母带，其中少胶带和中胶带通过VPI浸渍工艺处理得到，在160℃下的固化10-12h。固化后的模拟线棒测试介质损耗和击穿强度见表1。 [0039] 表1：不同胶带的固化时间及固化后介质损耗和击穿强度测试结果[0040] [0041] 从表1数据可以看出，采用本发明的单面聚酯薄膜多胶粉云母带制备的绝缘结构在保证电气性能的条件下，不仅使固化时间明显缩短一半，而且介质损耗更低，击穿强度更高，电气强度优异，在需要达到相同的预期指标时，可以减薄绝缘厚度，从而减少电机质量，降低成本，另外还有利于降低电机温升，提高电机的设计功率，达到提高电机经济效益的目的。这说明本发明采用聚酯薄膜作为补强材料，能够提高云母带电气性能，降低生产成本，能缩短电机绝缘处理工艺时间，提高生产效率；模压成型后绝缘结构稳定性好，绝缘密实度高，有利于提高电机运行稳定性，适用于各种恶劣的应用环境，同时还可以通过减少绕包层数或叠包率来减薄电机主绝缘结构的厚度，提高电机的经济效益，模压成型易填充，线圈整体性好，电气绝缘性能优良。 [0042] 实施例2： [0043] 一种本发明的高电压风力发电机用单面聚酯薄膜多胶粉云母带，如图1所示，依次由云母纸层1、胶粘剂层2、聚酯薄膜层3和隔离层4组成，所述单面聚酯薄膜多胶粉云母带的含胶量为23％，其制备方法包括如下步骤(工艺流程如图2所示)： [0044] (1)将厚度0.08mm的非煅烧云母纸放卷后置于有钢丝网传送带上，通过上胶辊在非煅烧云母纸的底面擦涂胶粘剂和固化促进剂的混合物，所述混合物中固化促进剂为质量分数为2.3％的三氟化硼单乙胺，其余为胶粘剂，所述胶粘剂为酚醛环氧胶粘剂，所述胶粘剂和固化促进剂的混合物的固含质量为75.6％； [0045] (2)将双向拉伸聚酯薄膜放卷后，经复合辊使聚酯薄膜与所述步骤(1)擦涂后得到的云母纸的擦涂面复合，然后置于烘箱中加热至90℃进行烘焙； [0046] (3)将步骤(2)烘焙后得到的云母带坯布经过复合对轧辊加压，两个压辊之间的压力为0.25MPa，温度为105℃，从而增加云母纸与聚酯薄膜的复合，同时在聚酯薄膜的另一侧铺贴厚度为0.025mm的聚乙烯隔离膜，按适当的盘径或重量进行收卷、分切，制成所述单面聚酯薄膜多胶粉云母带。 [0047] 将上述通过模压工艺制备得到的单面聚酯薄膜多胶粉云母带对电机进行绝缘处理，首先揭开隔离膜，然后用单面聚酯薄膜多胶粉云母带对高电压风力发电机进行绕包，固化，所述绕包层数控制在2层，叠包率控制在1/3，固化温度在160℃以下，固化时间控制在4-6h。 [0048] 本发明采用聚酯薄膜作为补强材料，能够提高云母带电气性能，降低生产成本，能缩短电机绝缘处理工艺时间，提高生产效率；模压成型后绝缘结构稳定性好，绝缘密实度高，有利于提高电机运行稳定性，适用于各种恶劣的应用环境，同时还可以通过减少绕包层数或叠包率来减薄电机主绝缘结构的厚度，提高电机的经济效益，模压成型易填充，线圈整体性好，电气绝缘性能优良。 [0049] 实施例3： [0050] 一种本发明的高电压风力发电机用单面聚酯薄膜多胶粉云母带，如图1所示，依次由云母纸层1、胶粘剂层2、聚酯薄膜层3和隔离层4组成，所述单面聚酯薄膜多胶粉云母带的含胶量为17％，其制备方法包括如下步骤(工艺流程如图2所示)： [0051] (1)将厚度0.09mm的非煅烧云母纸放卷后置于有钢丝网传送带上，通过上胶辊在非煅烧云母纸的底面擦涂胶粘剂和固化促进剂的混合物，所述混合物中固化促进剂包括质量分数为8％的环烷酸锌和质量分数为1％的三氟化硼单乙胺，其余为胶粘剂，所述胶粘剂为聚酯亚胺树脂和环氧树脂混合胶粘剂，其中聚酯亚胺树脂和环氧树脂的质量比为1:4，所述胶粘剂和固化促进剂的混合物的固含质量为62.5％的； [0052] (2)将双向拉伸聚酯薄膜放卷后，经复合辊使聚酯薄膜与所述步骤(1)擦涂后得到的云母纸的擦涂面复合，然后置于烘箱中加热至90℃进行烘焙； [0053] (3)将步骤(2)烘焙后得到的云母带坯布经过复合对轧辊加压，两个压辊之间的压力为0.3MPa，温度为110℃，从而增加云母纸与聚酯薄膜的复合，同时在聚酯薄膜的另一侧铺贴厚度为0.025mm的聚乙烯隔离膜，按适当的盘径或重量进行收卷、分切，制成所述单面聚酯薄膜多胶粉云母带。 [0054] 将上述通过模压工艺制备得到的单面聚酯薄膜多胶粉云母带对电机进行绝缘处理，首先揭开隔离膜，然后用单面聚酯薄膜多胶粉云母带对高电压风力发电机进行绕包，固化，所述绕包层数控制在3层，叠包率控制在2/3，固化温度在160℃以下，固化时间控制在4-6h。 [0055] 本发明采用聚酯薄膜作为补强材料，能够提高云母带电气性能，降低生产成本，能缩短电机绝缘处理工艺时间，提高生产效率；模压成型后绝缘结构稳定性好，绝缘密实度高，有利于提高电机运行稳定性，适用于各种恶劣的应用环境，同时还可以通过减少绕包层数或叠包率来减薄电机主绝缘结构的厚度，提高电机的经济效益，模压成型易填充，线圈整体性好，电气绝缘性能优良。 |
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