Характеристика методов герметизации

* Применение метода электростатического напыления в случае герметизации намоточных изделий нецелесообразно из-за невозможности получения повышенной толщины покрытия и одновременного напыления металлических и неметаллических поверхностей с заданной то1щнной напыленного слоя.

Эта технология изготовления катушек из провода с клеящим слоем с наружной напыленной изоляцией облегчает автоматизацию намотки и изолирования катушек, позволяет отказаться от пропитки, заливки и поверхностной отделки катушек, при этом они в ряде случаев применения имеют высокие эксплуатационные характеристики [58, 89, 91, 97].

Сравнительные характеристики различных методов герметизации приведены в табл. 3-3.

3-2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ГЕРМЕТИЗАЦИИ

В зависимости от назначения и условий эксплуатации ЭРЭ пропитка, заливка, обволакивание и опрессовка для повышения влагостойкости могут применяться раздельно и в разнообразных сочетаниях.

Наиболее часто для намоточных изделий применяются пропитка лаками и обволакивание, а также пропитка и заливка компаундами. Для герметизации полупроводниковых приборов, конденсаторов, микросхем и др. чаще применяются заливка и опрессовка.

При выборе любого из вышеперечисленных методов и материалов для герметизации конкретных конструкций необходимо обратить внимание на совместимость герметизирующих материалов с материалами герметизируемых изделий; возможность герметизируемых ЭРЭ выдержать температуру и длительность ее воздействия, необходимые для отверждения выбранных герметизирующих материалов; наличие в конструкции допусков на напряжение и на различие ТКЛР герметизирующих материалов и материалов герметизируемых изделий.

Перед приготовлением или применением каждый герметизирующий материал должен пройти входной контроль на соответствие параметров, указанных в технических условиях на эти материалы.

Приготовление и применение пропиточных лаков и компаундов. Подготовка пропиточных лаков, содержащих растворители, состоит из операции проверки вязкости и в случаях необходимости доведения ее до значения рабочей вязкости, указанной в технологической документации, соответствующими растворителями или разбавителями. В', табл. 3-4 указана требуемая вязкость ри пропитке многослойных обмоток для некоторых наиболее применяющихся лаков.

Перед Арименениём рекомендуется лаки профильтровать с целью удаления различных загрязнений.

В целях ускорения процесса полимеризации в некоторые лаки вводятся сиккативы, например, в лак КО-835 вводятся свинцово-марганцевые сиккативы № 63 или № 64 (ГОСТ 1003-73), после чего лаки тщательно перемешиваются.

ТаЪлица 3-4 Вязкость лаков для пропитки многослойных обмоток

Приготовление пропиточных лаков (компаундов), не содержаших растворители, типа КП, получаемых от поставщика, состоит в операции введения в них пасты перекиси бензоила (ПБ). Рабочая вязкость по ВЗ-4 должна быть для компаундов: КП-Ю 30-50 с, КП-18 40-80 с, КП-34 60-100 с, КП-101 и КП-103 2,5-5,0 мин.

Компаунды КП-10, КП-18 и КП-34 могут приготавливаться потребителями на месте смешением соответствующих компонентов. Состав их в массовых частях приведен в табл. 3-5.

Смешение взвешенных по рецептуре компонентов при приготовлении компаундов КП-10 и КП-18 производится в следующей последовательности: вначале смешивают ТГМ-3, пасту перекиси бензола, хингидрон, а затем вводят полиэфир № 1, разогретый до температуры 50- бОС; и перемешивают до получения однородной массы (не менее 25 мин), после чего охлаждают до комнатной температуры и вводят сиккатив (компаунд КП-10). Аналогично компаунду КП-10 при приготовлении компаун-

да КП-18 смешивают полиэфир МГФ-9, пасту перекиси бензола и хингидрон, затем вводят полиэфир № 1 и после охлаждения вводят сиккатив.

Приготовление компаунда КП-34 состоит в следующем. Навеска олигоэфиракрилата МГФ-1 делится на две равные части. В одной растворяется паста перекиси бензола, а другая смешивается с предварительно подогретой до температуры 60-70°С смолой .К-47. Перемешивание производится при температуре 60-70°С в течение 1 ч до получения однородной массы, после чего смесь охлаждается до комнатной температуры и соединяется с первой частью олигоэфиракрилата, смешанного с пастой перекиси бензоила.

Таблица 3-5

Рецептура компаундов КП

Перемешивание осуществляется в течение 20- 30 мин, затем вводится сиккатив и еще перемешивается 5-10 мин.

Готовые компаунды следует профильтровать через два слоя марли и хранить в стеклянной или алюминиевой таре при температуре не выше 25°С без доступа света в течение не более 2 мес (КП-10 и КП-18) и 20 сут (КП-34).

Технологические указания при пропитке компаундами КП. 1. Изделия, в которых применены клеи ВС-ЮТ, БФ и др., содержащие фенолоформальдегидные смолы, после пропитки должны быть тщательно просушены. Рекомендуется также снижать возможность непосредственного контакта вышеуказанных клеев с КП (например, изолированием места склейки кусочком пленки, лако-шелком и т. п.).

2. Изделия, содержащие меДь, которая не имеет защитного покрытия (эмаль, лак, серебро и т. п.), должны иметь минимальный интервал времени между операциями пропитки компаундами КП и отверждения.

3. Отверждение компаундов КП целесообразно производить в терморадиационных сушилках или с применением индукционного или токового нагрева, позволивших создать высокопроизводительные линии пропитки.

4. Для несложных обмоток пропитка компаундами КП может осуществляться методом погружения (без вакуума и давления).

Таблица 3-6

Рецептура компаундов МБК-1

5. Компаунд КП-18 может отверждаться при температуре ЮО+Б^С, в этом случае в него вводится 4 мае. ч. пасты перекиси бензоила.

В промышленности известны механизированные линии пропитки и сушки намоточных изделий компаундами КП, предусматривающие непрерывный поток изделий на операциях: предварительная сушка перед пропиткой, пропитка и последующая терморадиационная сушка.

Приготовление компаундов на основе бутилметакри-лата. Приготовление компаунда МБК-1 горячего отверждения сводится к растворению 1 мае. ч пасты перекиси бензоила в 100 мае. ч. компаунда.

Для ускорения растворения перекиси бензоила компаунд можно подогреть до температуры 50°С с последующим его охлаждением до 20±5°С.

Приготовление компаундов МБК-1 холодного отверждения различного назначения, рецептура которых в массовых частях приведена в табл. 3-6, состоит в следующем.

Отвесить расчетное количество компонентов, влить в компаунд МБК-1 навеску полиэфира ТГМ-3 и перемешать, после чего ввести пасту перекиси бензоила и не-

ремЁШатЬ до полЁогО рйстЁорейнй пасты. Для усйореМйй процесса растворения можно компаунд подогреть до температуры 5(fC.

Ввести кварц пылевидный, предварительно прокаленный в противнях из нержавеющей стали при температуре 650±50°С в течение 3-6 ч, и перемешать. Смесь отвакуумировать при температуре 20±5°С и давлении -О,?-1,3 кПа до прекращения выделения пузырей воздуха. Охладить компаунд до температуры 12±5°С, после чего ввести в компаунд постепенно при охлаждении и перемешивании навеску ДМА. Вакуумировать охлажденный компаунд при комнатной температуре и давлении ~0,7-1,3 кПа в течение 7-10 мин до прекращения g выделения пузырей воздуха.

Жизнеспособность компаундов с введением ДМА при температуре 20+5°С-1 ч, а при 12±5°С - 1,5-2 ч.

Приготовление компаунда МБК-2 состоит в введении в компаунд МБК-1 с вязкостью от 20 до 60 с по ВЗ-4 пластификатора - трикрезилфосфата (ГОСТ 5728-51) .из расчета на 90 мае. ч. компаунда МБК-1 - Ю мае. ч. трикрезилфосфата. Смесь тщательно перемешивается, и в нее вводится ПБ (1 мае. ч. на 100 мае. ч. компаунда).

Приготовление эпоксидных пропиточных компаундов. Независимо от рецептуры эпоксидных компаундов общими операциями при их изготовлении являются:

1. Сушка смолы с целью удаления из нее влаги и воздуха, для чего смолу нагревают до температуры 120- 160°С до прекращения выделения газовых пузырей и пены. Эту операцию можно производить в вакуум-сушильном шкафу.

2. Подготовка отвердителя, для чего твердые отвердители (малеиновый, метилтетрагидрофталевый ангидриды и др.) расплавляют при температуре плавления данного отвердителя.

3. Приготовление компаундов. Разогретую смолу охлаждают до температуры, близкой к температуре плавления используемого отвердителя, и в нее вводится расплавленный отвердитель, после чего смесь осторожно и тщательно перемешивается.

В случае использования жидких отвердителей эпоксидную смолу следует охладить до заданной температуры применения компаунда и ввести отвердитель, который при больших количествах должен быть подогрет до этой же температуры. При применении небольших количеств отвердителя последний может быть введен в смолу

без подогрева. Пластификаторы могут вводиться в смолу и подвергаться совместному нагреву.

Приготовление эпоксидных компаундов, рецептура которых приведена в табл. 2-4.

Пропиточный компаунд ЭПК-4. Для приготовления компаунда ЭПК-4 необходимо вначале нагреть смолу ЭЛАв и полиэфир МГФ-9 до температуры ЭО + б^С и отвесить нужное количество, после чего тщательно их перемешать и осуществить следующие операции.

1. Ввести в приготовленную нагретую смесь предварительно расплавленный при температуре 90±5°С отвердитель МТГФА и катализаторы ДМА в количестве 0,05 мае. ч. на 100 мае. ч. смолы или триэтаноламин (ТЭА) в количестве 0,1 мае. ч. на 100 мае. ч. смолы. Смесь тщательно перемешать до получения однородной массы.

2. Произвести вакуумирование компаунда при температуре 70±5°С и остаточном давлении ~1,3-2,7 кПа в течение 10 мин. Жизнеспособность компаунда ЭПК-4 в количестве 20 кг при температуре 70+5°С составляет 6-8 ч, а при температуре 90±5°С не менее 2,5 ч. В случае хранения компаунда при комнатной температуре возможность его применения для пропитки устанавливается по вязкости, которая при температуре 70±5°С по вискозиметру ВЗ-4 не должна превышать 1 мин.

Пропиточный компаунд УП-5-111-1. Для приготовления компаунда У.П-5-111-1 следует разогреть смолу ЭД-16 при температуре 10б±5°С и отвесить необходимое количество, после чего ввести в смолу предварительно расплавленный при температуре 150С и охлажденный до температуры 105±5°С отвердитель УП-607. Полученную смесь тщательно перемешать и подвергнуть вакуумированию в течение 5-10 мин при остаточном давлении ~ 1,3-2 кПа и температуре 105± ±5°С, а затем ввести расчетное количество ускорителя УП-606/2 и тщательно перемешать. Жизнеспособность компаунда УП-5-111-1 при температуре 105±5С не менее. 3 ч. Компаунд может быть использован для пропитки до тех пор, пока его вязкость по вискозиметру ВЗ-4 при температуре 105±5°С не превысит 1 мин.

Технологический процесс пропитки намоточных изделий. Выбор пропиточных материалов и способ их использования зависят от конструкции изолируемых изделий- и технических требований, предъявляемых к ним.

в основном технологический процесс пропитки может быть трех вариантов. Один из них прост, не требует ва-куумирования, в связи с чем используется для пропитки немногослойных низковольтных обмоток или несложных деталей. Второй вариант более сложен и предназначен для пропитки в основном многослойных низковольтных обмоток, работающих в жестких условиях, и третий вариант наиболее сложен, поскольку исключает даже незначительное наличие в обмотках воздуха, способного привести к ионизационным процессам. При третьем варианте в качестве пропиточных материалов применяются только компаунды, образующие после пропитки монолитную изоляцию без пор и каких-либо каналов для про-11икновения воздуха. Этим способом пропитывают все высоковольтные изделия.

Ниже рассмотрены некоторые примеры пропитки изделий.

Пример 1. Пропитка многослойных низковольтных обмоток (рабочее напряжение не выше 500 В) лаками ФЛ-98, КО-835, К-57, КО-9.64.

Подготовка изделий к пропитке. Очистить подлежащие пропитке изделия ют пыли и защитить выводные жонцы' обмоток, выполненные жесткими проводами или лепестками, а также резьбовые отверстия антиадгезионными материалами (см. § 3-2). Подготовленные к пропитке изделия установить иа сетчатые поддоны, поместить в автоклав пропиточной установки и выдержать прн температуре 80-105°С в течение 1-Зч (в зависимости от типоразмера изделий).

Первая пропитка. 1. Обогрев автоклава включить, создать в автоклаве остаточное давление ~1,3-2,7 Па и выдержать изделия в течение 15 мин.

2. Приготовленный лак (см. стр. 239) перегнать из лакосборника в автоклав при перекрытой вакуумной магистрали. Уровень лака в автоклаве должен быть выше пропитываемых изделий, но не дая-жен доходить до уровня воздухсотводящих труб. Наблюдение за уровнем лака производить через смотровое окно вакуум-пропиточной установки.

3. По достижении указанного уровня впуск лака в автоклав прекратить, автоклав соединить с атмосферой. Лак выдержать при атмосферном давлении 5-10 мин и при избыточном давлении 0,2-0,3 МПа 5-10 мин. Подъем и снятие давления следует производить плавно. Эти операции могут повторяться 2-3 раза (в зависимости от конструкции изделий).

4. Лак из автоклава перегнать в лакосборник избыточным давлением 0,5 МПа, после чего соединить автоклав с атмосферой, и изделия выдержать в течение ЭО мин для стекания избытка лака.

5. После разгрузки автоклава осуществить промывку выводных концов и поверхностей, не подлежащих покрытию лаком, щетинным флейцем или лоскутом, смоченным в толуоле или ксилоле, не допуская снятия при этом лака с поверхности обмоток, после чего изделия подвесить на приспособления и выдержать на воздухе в течение 1 ч. При -появлении натеков лак снимать лоскутом, смоченным

в толуоле или ксилоле. Снятие излишков лака можно осуществлять также центрофугированнем.

Сушка. Пропитанные изделия поместить в сушильный шкаф, нагретый до температуры 50+5Х (для лака КО-835), до 80±5°С (для лака ФЛ-Эв) и до ПО°С .(для лаков К-57 и ;КО-964). Поднять температуру до 135±5°С (в течение 1,5 ч) и выдержать 3 ч (лак ФЛ-98) и 10 ч (лак КО-835). Для лаков К-57 и КО-964 поднять температуру до 185±5°С и выдержать 2 ч.

Вторая пропитка. Повторять операции первой пропитки. Режимы, сушки и отверждения аналогичны-, как я после первой пропитки, а время окончания отверждения лаков устанавливается по вел-ичине Лиз, указанной в технической документации на данное изделие.

Пример 2. Пропитка многослойных низковольтных обмоток (рабочее напряжение не выше 500 В) тропикоустойчивыми компаундами КП-101 и КП-103. Технологический процесс -пропитки лакагйи марок КП-101 и 1кп-ШЗ аналогичен примеру 1, за исключением того, что сушка изделий после первой пропитки осуществляется при температуре Т25-150С в течение от 2 до 6 ч (в зависимости от типоразмера -изделий).

Вторая пропитка не обязательна в случае хорошего заполнения обмоток, что можно установить разрезкой пропитанных изделий, а также в случае применения дополнительной защиты пропитанных обмоток толстослойным покрытием (напыленная изоляция, обволакивание жидкими тиксотропными компаундами, заливкой и т. п.).

Пример 3. Пропитка высоковольтных обмоток эпоксидными коипаунлаин ЭПК-4 или УП-б-111-1. Технологический процесс состоит из следующих операций.

1. Очистить подлежащие пропитке изделия -от пыли и защитить высоковольтные выводы 87о-ным раствором полиизобутилена в бензине -ИЛИ обмотать их фторопластовой пленкой.

2. Поместить пропитываемые изделия в сетчатые поддоны ли в предварительно подготовленные формы и установить в автоклав вакуум-пропиточной установки, который герметично закрыть крышкой.

3. Сушить изделия перед пропиткой при температуре 90±10°С и остаточном давлении ~1,3-2 кПа в течение- 2-8 ч (в зависи.мо-сти от габарита и конструкции изделий).

4. Приготовленный перед пропиткой компаунд загрузить в смесительный бак установки и открыть краны, соединяющие смесительный и пропиточный бак-И, впустить компаунд в пропиточный бак, так чтобы высота -слоя компаунда, покрывающего изделия, была не менее 20 мм.

5. Установить остаточ-ное давление в пропиточном баке -1,3- 2 кПа и выдержать изделия под вакуумом при температуре 90±5°С в течение 20-30 мин в зависимости от габаритов (компаунд ЭПК-4) или при температуре 105±б°С в течение 15-20 мин (компаунд УП-5-111-1). Для увеличения жизнеспособности компаунда ЭПК-4 можно производить пропитку при температуре 70±5С.

6. Снять ва-куум, создать избыточное давление 02-0,4 МПа, выдержать 10-15 мин, после чего снять давление. Режимы 5-6 повторить.

7. Извлечь поддон или форму из автоклава и дать стечь избытку компаунда, после чего поместить пропитанные изделия в сушильный шкаф, предварительно нагретый до температуры 100-120°С, и отверждать по ступенчатому режиму: при температуре 100±5°С