NOMEX® тип 818 (бывш. 418) - арамидная бумага

Категория: Бумаги

---

Конструкция

Бумага Nomex^® 818 создана для высоковольтного применения, включающую изоляцию проводников, обмоток, корпусную и межслойную изоляцию трансформаторов.

Бумага Nomex^® 818 - это каландрированный материал из смеси арамидных волокон и слюды, который при необходимости, можно пропитывать различными лаками. Диапазон толщин: от 0,08мм до 0,25мм. Каландрированная бумагаNomex^® 818  с высокой диэлектрической прочностью (от 700 В/мил до 1000 В/мил {от 30 кВ/мм до 40 кВ/мм}) имеет большую стойкость к воздействию напряжения под действием коронных разрядов по сравнению с типом Nomex^®410.  

Du Pont периодически модернизирует торговые марки своих материалов. Заказчики материала, ранее обозначавшегося Nomex^® 418, должны знать, что Nomex^® 818 и 418 идентичны. Материал, ранее обозначавшийся как Nomex^® 419, больше в коммерческих целях не продается. Материалы серии 800, содержащие слюду, включают новые материалы Nomex^® 864. Эти материалы продаются только для ламинирования другими листовыми материалами или пленками и конечные свойства ламинированных материалов зависят от конечной комбинации листовых материалов. Поэтому индивидуальные механические и электрические характеристики материала Nomex^® 864 не представлены в настоящем описании.

Электрические свойства

Стандартные электрические характеристики материала Nomex^® 818 представлены в Таблице 1.

Таблица 1. Типичные электрические свойства бумаги DuPont™ Nomex® 818
Свойства	Толщина мм (мил)					Метод тестирования
	0.08 (3)	0.13 (5)	0.15 (6)	0.20 (7)	0.25 (10)
Диэлектрическая прочность при быстром нарастании переменного тока (В/мил) (кВ/мм)	710 28.1	890 35.0	990 39.0	1000 39.3	990 39.0	ASTM D149 (1)
Полный импульс напряжения пробоя (В/мил) (кВ/мм)	1600 63	1600 63	1600 63	1600 63	1700 67	ASTM D3426
Диэлектрическая постоянная при 60Гц 50% отн. влажность после сушки (2)	2.9 2.3	3.6 2.5	5.0 3.0	4.0 2.5	4.1 2.5	ASTM D150
Фактор рассеяния при при 60Гц (х10-3) 50% отн. влажность после сушки (2)	130 6	120 6	180 5	140 6	140 6	ASTM D150
Объемное сопротивление, Ом*см 50% отн. влажность после сушки (2)	1013 1016	1013 1016	1013 1015	1013 1016	1013 1016	ASTM D257
Поверхностное сопротивление, Ом/ед. площади 50% отн. влажность после сушки (2)	1011      1014	1012 1015	1012 1014	1012 1015	1012 1015	ASTM D257
Использовались 50-мм (2 –дюймовые) электроды, быстрое нарастание; соотв. стандарту IEC 243-1, раздел 9.1, кроме теста с 50-мм (2 –дюймовыми) электродами Значения измерялись при 23°С после сушки при 120°С.

Значение быстрого нарастания переменного тока в Таблице 1 означает, что материал выдерживает подъем напряжения в течение 10 – 20 секунд при частоте 60 Гц. Эти значения отличаются от потенциальной долговременной прочности. Компания DuPont рекомендует не превышать значение 80 В/мил (3,2 кВ/мм) для минимизации риска возникновения частичного разряда. Показатель The full wave импульсной диэлектрической прочности определялся на плоских листах, используемых в барьерной и межслойной изоляции. Геометрия конструкции влияет на реальные значения импульсной диэлектрической прочности материала.

Значения диэлектрической прочности являются справочными и не рекомендованы для использования в расчетных целях. Расчетные значения предоставляются по запросу.

Влияние температуры на диэлектрическую прочность и диэлектрическую постоянную показаны на Диаграмме 1 в техническом описании бумаги Nomex®410. Поскольку бумага Nomex^® 818 на 50% состоит из неорганической слюды, ее свойства более стабильны под воздействием температуры. Диэлектрические постоянные бумаги Nomex^® 818 существенно не меняются в диапазоне от 23°С до 250°С. Влияние температуры и частоты тока на фактор рассеяния сухой бумаги Nomex^® 818 – 0,13мм (5 мил) показано на Диаграмме 1.

Диаграмма 1. Коэффициент рассеяния в зависимости от температуры и частоты НОМЕКС® тип 818 – 0,13 мм

Диаграмма 2. Зависимость сопротивления от температуры

НОМЕКС® тип 818 – 0,13 мм

На диаграмме показаны изменения поверхностного и объемного сопротивления бумаги Nomex^® 818 толщиной 0,13мм в сухом состоянии в зависимости от температуры. Соответствующие значения по другим толщинам, практически, не отличаются от приведенных.

Диаграмма 3. Стойкость к воздействию напряжения различных изоляционных материалов. Один слой 0,25 мм

Как и другие органические изоляционные материалы, бумага Nomex^® постепенно разрушается под воздействием коронных разрядов. Однако, как показано на диаграмме 3, бумага Nomex^® 818 обеспечивает стойкость к воздействию напряжений (т.е. длительный срок эксплуатации при воздействии коронных разрядов), эквивалентную, как минимум, стойкости лучших неорганических изоляционных материалов. Эти данные были получены при частоте 360 Гц; период времени до первого отказа при частоте 50-60 Гц является примерно в 6-7 раз более длительным, чем время, указанное на диаграмме. Благодаря своей превосходной стойкости к коронным разрядам, бумага Nomex^® 818 уже на протяжении многих лет широко используется в промышленности для изоляционных обмоток статоров электродвигателей переменного тока класса до 13,6 кВ.

Механические свойства

Значения типичных механических свойств бумаги Nomex^® 818 приведены в  Таблице 2.

Свойства	Толщина мм (мил)					Метод тестирования
	0.08 (3)	0.13 (5)	0.15 (6)	0.20 (8)	0.25 (10)
Типичная толщина (мм) (мил)	0.08 3.1	0.13 5.2	0.15 6.0	0.21 8.3	0.27 10.6	ASTM D374 (1)
Базовый вес, г/м2	89.2	148.4	179.5	240	298	ASTM D646
Плотность, г/м3	1.13	1.13	1.18	1.15	1.12	ASTM D828
Предел прочности при растяжении, % ПрН ПН	31 22	52 38	67 48	91 65	111 78	ASTM D828
Относительное удлинение, % ПрН ПН	2.9 3.0	3.0 3.4	3.6 3.7	3.7 3.7	3.8 3.8	ASTM D828
Прочность на раздир по Эльмендорфу, Н ПрН ПН	1.1 1.6	2.0 2.9	2.6 3.9	3.6 5.2	4.9 6.7	TAPPI 414
Первоначальная прочность на раздир, Н ПрН ПН	9 6	16 10	20 14	28 19	34 24	ASTM D1004 (2)
Усадка при 23°С, % ПрН ПН	0.1 0.0	0.1 0.0	0.0 0.0	0.0 0.0	0.0 0.0
ПрН = продольное направление бумаги, ПН = поперечное направление бумаги ASTM D374, метод D с использованием усилия 17 Н/см2 для бумаги Nomex® 818. Данные по первоначальной прочности на раздир приведены в направлении образца в соответствии с ASTM D1004. Раздир находится под углом 90° к направлению образца, в связи с чем бумагу с более высокой, по имеющимся данным, прочностью на раздир в продольном направлении, труднее разорвать в поперечном.

   Бумага Nomex^® 818 сохраняет не менее 50% своей прочности при растяжении при комнатной температуре и относительное удлинение при температурах до 250°С, как показано на Диаграмме 4.

Для бумаги Nomex^® 818 пластификатором служит вода. Окунание или намокание бумаги Nomex^® 818 в воду снижает ее прочность на растяжение до 30-50% от типичных значений, приведенных в Таблице 2, но, вместе с тем, увеличивает ее относительное удлинение при разрыве примерно в три раза и делает бумагу более мягкой и формуемой. Этим эффектом можно с успехом воспользоваться в некоторых областях применения (аналогично распространенному приему окунания слюдяных композитных лент в смесь воды и спирта для  упрощения работы с ними при изоляции обмоток электродвигателей). Благодаря водопроницаемости бумаги Nomex^® 818 поглощенную воду легко удалить в ходе нормальной сушки или термообработки. При этом свойства бумаги возвращаются к нормальным значениям.

Диаграмма 4.

Воздействие температуры на механические свойства бумаги НОМЕКС® тип 818 – 0,13 мм

Термические свойства

Графики Аррениуса, показывающие характеристики теплового старения материалов Nomex^® , приведены в качестве примеров на Диаграммах 7 и 8 в техническом описании на бумагу  Nomex®410 .

В связи с тем, что бумага Nomex^® 818 обладает теми же характеристиками теплового старения при повышенных температурах,что и Nomex®410, она признана изоляционным материалом класса нагревостойкости 220°С.

На Диаграмме 5 показана зависимость теплопроводности бумаги Nomex^® 818 толщиной 0,25мм от температуры.

На общую теплопроводность может оказать воздействие конструкция системы в целом,  поэтому необходимо проявлять осторожность, применяя данные технических описаний к конкретным условиям. Например, два типа листовой изоляции с одинаковой теплопроводностью могут оказывать совершенно различное воздействие на теплопередачу от обмотки, что связано с различной жесткостью или натяжением обмотки, влияющим на расстояние между слоями изоляции, а также различиями в уровне поглощения пропиточных лаков.

Диаграмма 5. Зависимость теплопроводности от температуры

НОМЕКС® тип 818 – 0,25 мм

Химическая стойкость

Совместимость бумаги и картона Nomex^® практически со всеми видами электротехнических лаков и клеев (полиимиды, силиконы, эпоксидные смолы, полиэфиры, акриловые материалы, фенольные смолы, синтетические каучуки и т.д.), а также с другими компонентами электротехнического оборудования, продемонстрирована в многочисленных системах с применением материалов Nomex^®, признанных Underwriters Laboratories (UL), а также подтверждена многолетним промышленным опытом. В этих системах применяется и бумага Nomex^® 818. Этот тип бумаги полностью совместим с трансформаторными жидкостями (минеральные, силиконовые масла и другие синтетические материалы) и со смазочными маслами и хладагентами, применяемыми в герметических системах.

Кислородный индекс бумаги Nomex^® 818 толщиной 0,13 мм при комнатной температуре составляет 63%, снижаясь до 52% при температуре 220°С. Более толстые сорта бумаги имеют несколько более высокий кислородный индекс. Материалы с кислородным индексом выше 20,8% не поддерживают горение в воздухе. Как показано на Диаграмме 6, для того, чтобы довести кислородный индекс бумаги Nomex^® 818 до уровня ниже порога воспламеняемости, ее необходимо разогреть до температуры свыше 700°С.

Диаграмма 6. Кислородный индекс

НОМЕКС® тип 818 – 0,13 мм

Радиационная стойкость

В Таблице 3 показано воздействие 6400 мегарад (64 МГр) бета-излучения мощностью 2 МэВ на механические и электрические свойства бумаги Nomex^® 818.  Для сравнения следует отметить, что ламинат полиэфирной пленки и полиэфирного мата той же толщины, пропитанный на 100% эпоксидной смолой, начинает крошиться после дозы облучения 800 мегарад или 8 МГр). Аналогичные результаты были получены при гамма-облучении. Эта превосходная радиационная стойкость является еще одним подтверждением высокой химической стойкости бумаги Nomex^®.

Таблица 3. Радиационная стойкость к бета-излучению мощностью 2 МэВ Nomex® 818 – 0,25 мм

Характеристики	Доза (МГр)
		0	1	2	4	8	16	32	64
Предел прочности при растяжении (1) (% от исходного	ПрН ПН	100 100	96 96	100 100	100 91	100 93	100 90	87 96	88 78
Относительное удлинение (% от исходного)	ПрН ПН	100 100	100 86	100 93	91 79	64 64	46 43	46 50	27 21
Электрическая прочность (2) (кВ/мм)		54	54	55	54	48	53	56	52
Диэлектрическая постоянная (3)	60 Гц 1Гц 10Гц	3,9 3,3 2,9	3,6 3,0 2,7	3,8 3,3 2,9	3,9 3,4 3,0	3,5 3,1 2,7	3,4 3,0 2,7	2,5 2,3 2,1	2,9 2,7 2,6
Коэффициент диэлектрических потерь (3) (х10-3)	60 Гц 1Гц 10Гц	103 96 76	94 93 81	79 82 75	93 91 85	87 82 76	95 83 73	67 53 40	48 40 31
ASTM D-828; (2) ASTM D-149 c электродом диаметром 6,4 мм; (3) ASTM D-150 ПрН – продольное направление бумаги ПН – поперечное направление бумаги

Классификация огнестойкости

В Таблице 4 приведена классификация огнестойкости бумаг Nomex^® 818 и 864. 

ASTM D374 Толщина,мм	ASTM D374 Толщ., мил	UL 94 Класс огнестой- кости	UL 746А Класси-фикация HWI	UL 746А Класси-фикация HAI	UL 746В Электри-ческая класси-фи-кация RTI	UL 746В Механи-ческая классифи-кация RTI	UL 746А Класси-фикация HVTR	UL 746А Класси-фикация CTI
0.08	3	V-0	4	4	220	220	3	3
0.13	5	V-0	4	4	220	220	3	3
0.14	6	V-0	4	4	220	220	3	3
0.20	8	V-0	4	4	220	220	3	3
0.25	10	V-0	4	4	220	220	3	3