Лак — раствор плёнкообразующего вещества в органическом растворителе. После испарения растворителя на поверхности остаётся твёрдое изоляционное покрытие из плёнкообразующего вещества.

Электроизоляционные эмали представляют собой лаки с введёнными в них неорганическими наполнителями, придающими эмалям окраску, повышенную механическую и электрическую прочность.

Плёнкообразующие вещества — растительные высыхающие масла (льняное, тунговое, хлопковое), эфиры целлюлозы, получаемые химической переработкой растительной клетчатки, природные и синтетические смолы.

Растворители — легкоиспаряющиеся жидкости: скипидар, спирты, бензол, ксилол, толуол и др.

В состав лаков вводят пластификаторы для получения эластичной лаковой плёнки и сиккативы — ускорители высыхания лаков.

При высыхании слоя лака испаряющиеся растворители проникают сквозь твердеющую поверхность лаковой плёнки, придавая ей некоторую пористость и тем снижая её влагостойкость. Лаки на основе синтетических смол не содержат растворителей и твердеют по всей толщине лакового покрытия без ущерба для его качества.

По режиму сушки лаки подразделяются на лаки холодной (воздушной) и горячей (печной) сушки. Твердение лаков холодной сушки связано с испарением растворителя, не требующим повышенной температуры. Лакам горячей сушки нужна термообработка для окисления масляной или полимеризации синтетической основы лака.

По назначению лаки делятся на пропиточные, покровные и клеящие.

Пропиточные лаки предназначены для пропитки волокнистых и пористых материалов при производстве лакотканей и лакобумаг, для упрочнения изоляции электрических машин и аппаратов.

Покровные лаки предназначены для создания на поверхности изоляции механически прочного, химо- и влагостойкого защитного покрытия, стойкого к электрической короне и поверхностным разрядам.

В качестве покровных материалов используют и эмали с наполнителями, повышающими их механические и электрические качества. Хорошим прилипанием (адгезией) и нагревостойкостью до +155 ^ОС отличаются эмали на эпоксидной основе. Ещё более нагревостойки (+180… +200 ^ОС) эмали на основе кремнийорганических лаков.

Клеящие лаки предназначены для склеивания слюды, бумаги, тканей, пластмасс, синтетических плёнок и других материалов при производстве изоляционных изделий из них. Важнейшими качествами таких лаков являются высокая адгезия и способность образовывать прочное соединение склеиваемых материалов.

Полимерные лаки имеют в настоящее время наибольшее распространение. Это растворы полимеров в смесях ацетона, бутилацетата, бензола и других растворителей.

Поливинилхлоридные и перхлорвиниловые лаки и эмали противостоят действию влаги, агрессивных сред и используются как покровные материалы для обмоток электродвигателей химостойкого исполнения, но обладают слабой адгезией к металлам и низкой нагревостойкостью (до +85 ^ОС).

Бакелитовый лак— пропиточно-клеящий лак для производства слоистых пластиков (гетинаксы, текстолиты и др.) и изделий из них. После твердения требует термообработки для завершения процесса поликонденсации.

Глифталевый клеящий лак горячей сушки применяется при производстве слюдяных материалов и изделий из щепаной слюды.

Полиэфирноэпоксидный лак ПЭ-933 обладает высокой прочностью, влагостоек и тропикоустойчив. Используется для пропитки изоляции, работающей при температурах до +155 ^ОС.

Кремнийорганические лакивлаго- и водостойки, имеют стабильно высокие электроизоляционные качества, но пониженные механическую прочность, химостойкость, адгезионные и цементирующие качества. Используются для пропитки изоляции на температуры до +180 ^ОС.

Кремнийорганические лаки служат основой для изготовления покровных эмалей (до +200 ^ОС), стеклолакотканей, стеклотекстолита, клеёной слюдяной изоляции и других изоляционных материалов с высокой нагревостойкостью.

Масляные лаки горячей сушки образуют гибкие плёнки, стойкие к воздействию слабых растворов кислот и щелочей, с хорошими электроизоляционными свойствами, но сравнительно малой твёрдостью и заметной водопоглощаемостью. Быстросохнущие лаки при повышенной температуре за счёт активного окисления интенсивно стареют. Масляные лаки преимущественно используют при производстве лакотканей и лакобумаг. Нагревостойкость изоляции, пропитанной масляными лаками, — +130 ^ОС.

Масляно-смоляные лаки — модифицированные растительными маслами глифталевые лаки для пропитки обмоток машин с тропикостойкой изоляцией на температуры до +130 ^ОС. Клеящие лаки на такой же основе используют при производстве гибкой слюдяной изоляции.

Битумно-масляные лаки , получаемые сплавлением битума с маслом и сиккативом, утратили своё значение с внедрением синтетических смоляных лаков и применяются преимущественно при ремонтных работах.

Компаунды

Компаунды — твердеющие композиции без растворителей, предназначенные для пропитки, заливки или обмазки токоведущих деталей электроустановок для их изоляции и защиты от разрушающего воздействия окружающей среды.

В исходном состоянии компаунды представляют собой вязкие мёдоподобные жидкости, которые твердеют при остывании или при протекании в их массе химических реакций.

Твердение компаундов не связано с испарением растворителей, поэтому застывший компаунд монолитен, не гигроскопичен и обладает высокими электроизоляционными качествами.

Компаунды могут быть термопластичными, размягчающимися при повторном нагреве, и термореактивными, которые, отвердев, размягчаться уже не способны.

По составу компаунды делятся на компаунды из синтетических полимерных материалов и битумные компаунды.

Синтетические термореактивные компаунды изготовляются на полиэфирных, кремнийорганических, эпоксидных основах.

Основа компаунда находится в жидком виде, но после введения в неё отвердителей, ускорителей отвердения и пластификаторов она начинает интенсивно твердеть, поэтому компаунды готовят в таком количестве, которое может быть использовано за относительно короткое время.

В зависимости от состава различают компаунды холодного и горячегоотвердения, твердеющие за несколько часов при температурах соответственно около +20 ^ОС и +100…+150 ^ОС.

В компаунды вводят наполнители(асбестовое волокно, измельчённая слюда, кварцевая мука и др.) , которые улучшают механические качества компаундов, уменьшают их расширение при нагреве, снижают опасность растрескивания при твердении значительных масс компаунда.

Это особенно важно для заливочныхилитьевых компаундов, которые позволяют выполнять монолитные блоки с замурованными в них узлами электронных приборов и электроустановок, надёжно защищёнными таким образом от воздействия окружающей среды без применения массивных кожухов и оболочек.

Для выполнения тонких слоёв изоляции используют порошкообразные компаунды из эпоксидной основы с отвердителем и минеральными наполнителями. Методом вихревого напыления компаунд наносят на изолируемые детали, получая после отвердения сплошной слой изоляции толщиной 0,2…2 мм с электрической прочностью 60…80 МВ/м.

Пропиточные синтетические компаунды. Класс нагревостойкости пропитанной изоляции в значительной мере определяется составом компаунда. Кремнийорганические компаунды обеспечивают большую нагревостойкость изоляции (до +180 ^ОС), чем эпоксидные (+115 ^ОС) и полиэфирные (+130 ^ОС) компаунды. Для уменьшения вязкости и улучшения пропиточных свойств компаунды перед употреблением подогревают.

Компаунды на основе битумов, воскообразных диэлектриков, полистирола обладают хорошими электроизоляционными качествами, термопластичны, стойки к воде и дешевы.

Пропиточныекомпаунды для уменьшения вязкости и повышения качества пропитки изоляции используют в нагретом до +100…180 ^ОС состоянии. После пропитки изоляция обмоток становится монолитной, её механические качества и электрическая прочность увеличиваются.

Чаще других используют пропиточный компаунд №225, получаемый сплавлением битума с канифолью и льняным маслом. Температура его размягчения — +98…+112 ^ОС, холодостойкость — -25 ^ОС, r_V= 10¹¹ Ом·м , Е_пр = 18…20 МВ/м.

Заливочныебитумные компаунды в нагретом до +130…+190 ^ОС состоянии используют для заполнения соединительных муфт и концевых воронок кабелей на напряжения до 10 кВ.

Заливочные компаунды МБ-70, МБ-90, МБМ-1, МБМ-2 изготавливают из нефтяных битумов. В два последние для повышения холодостойкости введён пластификатор — трансформаторное масло.

Температура каплепадения компаундов типа МБ введена (в градусах Цельсия) в их марку, у компаундов МБМ-1 и МБМ-2 она равна +60 и +55 ^ОС соответственно. Их электрические характеристики: r_V= 10¹⁰…10¹² Ом·м , Е_пр = 14…18 МВ/м.

Обмазочнымикомпаундами из масляно-битумного лака с минеральными наполнителями покрывают лобовые части обмоток электродвигателей, образуя слой толщиной до 5 мм, защищающий их от механических повреждений, действия масел и влаги.

Волокнистые материалы

Изоляционные бумаги, картоны, фибру производят из целлюлозы — клетчатки волокон измельчённой и химически обработанной древесины хвойных пород деревьев.

Бумагоделательная машина формирует из смеси целлюлозы с водой бумажное полотно, прессует его и сушит системой валков, вырабатывая различные виды изоляционных бумаг и картонов.

Фибра — электроизоляционный материал из бумаги на основе целлюлозы и хлопкового волокна. После обработки бумаги хлоридом цинка (ZnCl) она становится клейкой, её наматывают на барабан в необходимое количество слоёв и получают плотный материал — фибру, которую срезают с барабана, разворачивают в лист и прессуют. Из размоченной фибры можно формовать изоляционные детали сложного профиля. Фибра имеет электрическую прочность 5…7 МВ/м, её используют для изготовления изоляционных деталей на напряжения до 1000 В. Из фибры делают корпуса предохранителей и разрядников. При их срабатывании внутри корпуса загорается электрическая дуга, под действием её высокой температуры фибра интенсивно выделяет газ, давление в корпусе резко повышается, дуга гаснет.

Кабельная бумага, пропитанная изоляционным маслом или маслоканифольным составом, используется для изолирования жил кабелей. Её электрическая прочность — 70…80 МВ/м .

Конденсаторная бумага, пропитанная особо чистым нефтяным маслом, имеет высокую электрическую прочность (до 300 МВ/м), её используют как изоляцию между обкладками конденсаторов.

Пропиточная бумага обладает способностью хорошо пропитываться жидкостями. Она предназначена для изготовления твёрдого слоистого изоляционного материала — гетинакса.

Намоточная бумага служит исходным материалом для изготовления изоляционных деталей в виде цилиндров и трубок.

Электроизоляционные картоны толще, чем бумаги, и подразделяются на «воздушные» и «масляные». Воздушные картоны с плотной структурой и глянцевитой поверхностью, проклеенные крахмально-канифольным составом для уменьшения гигроскопичности, предназначены для работы в воздухе. Их электрическая прочность — 10 МВ/м . Масляные картоны имеют рыхлую структуру и легко пропитываются маслом, после чего их электрическая прочность возрастает до 50 МВ/м . Они предназначены для использования в маслонаполненных электрических аппаратах.

Пряжа и ткани. Пряжа— волокна растительного и животного происхождения, волокна из синтетических материалов и минералов.

Для изоляции обмоточных и монтажных проводов широко используют хлопчатобумажную пряжу, пряжу из натурального и ацетатного шёлка, синтетические капроновые и лавсановые волокна.

Нагревостойкую и негорючую пряжу получают из минерала асбеста, который расщепляется на волокна длиной до десятков миллиметров при толщине в несколько микрометров. Предельная рабочая температура асбеста — +450 ^ОС. При больших температурах он утрачивает кристаллическую воду и теряет механическую прочность Асбест гигроскопичен и насыщен примесями, поэтому его электрические качества невысоки (r_V = 10⁷ Ом·м, Е_пр= 1…2 МВ/м).

Стекловолокнополучают из малощелочных стёкол, содержащих не более 2 % щелочных окислов Na₂O и K₂O , повышающих электропроводность стекла. Из расплава стекла через мельчайшие отверстия — фильеры вытягивают сотни стеклянных нитей толщиной 3…5 мкм, которые затем соединяют в волокна. Стеклянные волокна негигроскопичны, обладают нагревостойкостью до +250 ^ОС и прочностью на разрыв до 30 МПа , что более чем в пять раз превышает прочность хлопчатобумажных, шёлковых и капроновых волокон.

Ещё более высокими качествами обладают волокна из чистого кварцевого стекла с температурой плавления +1720 ^ОС. Их электрические характеристики остаются неизменно высокими до +700 ^ОС:r_V = 10¹⁷ Ом·м, tgd = 0,0002 .

Стекловолокно скручивают в нити, из которых ткут ткани, ленты, «чулки» — заготовки для получения лакированных трубок.