Текст
                    В. А. ПРИВЕЗЕНЦЕВ
ПРОИЗВОДСТВО
ЭМАЛИРОВАННОЙ
ПРОВОЛОКИ
ГОСЭНЕРГОИЗДАТ

В. А. ПРИВЕЗЕНЦЕВ ПРОИЗВОДСТВО ЭМАЛИРОВАННОЙ ПРОВОЛОКИ Утверждено ГУУЗ'ом Министерства электропромышленности СССР в качестве учебногб пособия для техникумов ГОСУДАРСТВЕННОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО- МОСКВА 1947 ЛЕНИНГРАД Scan AAW
( ЭЭ-4-2) В книге освещены все основные вопросы производства эмалированной проволоки. Даны основные сведения о про- цессах пленкообразования, характеристики сырья и полуфаб- рикатов, оборудовании эмальцехов, методы испытания эмальпроволоки, а также затронуты перспективные во- просы в рассматриваемой области. Книга рассчитана на студентов техникумов, но пред- ставляет не меньший интерес для лиц, по роду своей дея- тельности связанных с производством и применением эмальпроволоки. Редактор В. Н. Красоткин Технический редактор А. М Фридкин Сдано в по-во 1/1X 1946 г. Подписано к печати 14/IV 1947 г. Объем 11,5 п. л. 13 уч-авт. л . Тираж 3 000 экз. Формат бумаги 60Х92х/2 А—04732 47 000 тип. знак, в 1 п. л. Заказ 1242. Типография Госэнергоиздата, Москва, Шлюзовая наб., 10.
ПРЕДИСЛОВИЕ Эмалированные провода имеют исключительно большое значение в электромашиностроении. Достаточно сказать, что из 45 000 t обмоточной меди, применявшейся американской .электротехнической промышленностью в довоенное время, более 75% приходилось на эмалированную проволоку. Пока- зательно также и то обстоятельство, что за последнее время в Америке значительная часть обмоточных машин изготов- ляется и работает с одной обмоточной розеткой, т. е. на этих машинах предусматривается в основном обмотка только эмалированной проволоки. В СССР удельный вес эмалированной проволоки ввиду более узкого диапазона выпускаемых сечений и ряда других причин несколько меньше, чем в Америке, но, однако, он составляет не менее 50% от веса всей обмоточной меди. Благодаря исключительно высоким электрическим показа- телям при малой толщине изоляции эмалированная про- волока в сравнительно короткий срок нашла широкое примене- ние. Производство эмалированной проволоки было организо- вано за границей в начале текущего столетия, а организация такого производства на наших заводах относится к периоду 1925 -1930 гг. Еще большее значение эмалированная проволока приоб- рела в военное время, так как значительная часть электриче- ских машин и почти вся электротехническая аппаратура на танках, самолетах и т. д. имеют обмотки, изготовляемые из юлой эмалированной проволоки или из проволоки, у которой поверх эмали наложен один слой хлопчатобумажной или шел- ковой обмотки. Таким образом, эмалированная проволока имеет исклю- чительно ответственное назначение, что находит отражение в требованиях, предъявляемых к эмалевой изоляции. Однако, качество изготовляемой союзными заводами эма- лированной проволоки еще не удовлетворяет всем требова- ниям, предъявляемым современным уровнем техники. Отчасти это имеет место из-за упущений в производстве и нее^- 1*
4 Предисловие шенства технологических процессов (брак внутри катушек, плохая намотка, большое количество мест повреждений и *г. д.), отчасти из-за недоработанное™ рецептур эмальлаков, несовершенства принятой методики испытания эмалированной проволоки и т. д. Все это требует глубокого и тщательного изучения произ- водства эмалированной проволоки, а также изготовления эмальлаков и, как следствие, скорейшей подготовки квалифи- цированных технических кадров для этого столь важного про- изводства. Необходимость форсирования подготовки квалифицирован- ных технических кадров усугубляется предстоящими разви- тием объема производства эмальпроволоки и внедрением в ближайшее время нйвых видов синтетических лаков, а следо- вательно, новой технологии эмалирования, нового оборудо- вания и новых методов испытания. Все приведенные выше соображения автор попытался учесть при составлении настоящей книги.
содержание Предисловие .................................................. 3 Глава п е р в а я. Основные-сведения о процессе пленкообразо- 7 вания.................................................. 7 1. Общие понятия о маслах......................... . 7 2. Высыхание масла и пленкообразование................. 9 3. Применение сикативов в эмальлаках................... 16 Глава вторая. Сырье и полуфабрикаты........................... 18 4. Медная проволока . . • •.......................... 18 5. Алюминиевая проволока............................... 22 6 Сплавы сопротивлений.............•.................. 23 7. Тунговое масло..................................... 24 8. Льняное масло...................................... 27 9. Касторовое масло •............................. 30 10. Подсолнечное масло.................................. 32 11. Хлопковое масло..................... • . .......... 34 12. Сафлоровое, кедровое и жабрейное масла...........'. 35 13. Глицерин............................................ 36 14. Фталевый ангидрид................................... 38 15. Альбертоли.......................................... 38 16. Резинаты марганца и кальция . . .................... 40 17. Гидрохинон ......................................... 42 18. Растворители ....................................... 42 19. Керосин............................................. 43 20. Скипидар............................................ 46 Глава третья. Эмальлаки................................. 47 21. Эмальлаки на тунговом и льняном маслах.............. 22. Эмальлаки на одном льняном масле.................... 23. Эмальлаки на касторовом масле....................... 24. Эмальлаки на подсолнечном масле..................... 25. Эмальлаки на прочих растительных маслах............. 26. Глифталевые эмальлаки............................... 27. Прочие лаки с применением искусственных смол........ 28. Оборудование лаковарочных отделений................. 29. Технология изготовления эмальлаков.................. 30. Испытание эмальлаков................................ 47 49 49 51 52 54 61 65 76 81
6 Содержание Глава четвертая. Оборудование эмальцехов...............• . . 84 31. Эмальстанки....................................... 84 32. Отдающее устройства............................... 86 33. Лаковые ванны и приспособлена для равномерного покры- тия проволоки лаком ................................... 90 34. Устройство эмальпечей..........•.................. 96 35. Приемные устройства эмальстанков..................101 36. Прочие сведения об устройстве эмальстанков........109 37. Горизонтальные эмальпечи..........................115 38. Вентиляция . •................................... 120 39. Регулировка температуры в эмальпечах.............• 125 Глава пятая. Производство эмалированной проволоки . . . . 129 40. Технологический процесс эмалирования проволоки .... 129 41. Упаковка и маркировка эмалированной проволоки .... 134 42. Перемотка эмалированной проволоки ....'...........137 43. Виды брака эмалированной проволоки и способы его устра- нения ............................................... . 140 44. Чистка эмальстанков...............................143 45. Техника безопасности в эмалировочных цехах........144 Глава шестая. Характеристика качества эмалированной про- волоки ................; •..............................144 46. Сортамент эмальпроволоки и требования, к ней предъявля- емые. Методика испытаний.............................. 144 47. Двухслойная эмалированная проволока...............152 48. Новые методы исследования качества эмалированной про- волоки ................................................153 Главаседьмая. Эмалированные провода винифлекс (формекс) 162 49. Сравнение эмалевой изоляции с другими видами изоляции обмоточных проводов .................................. 162 50. Характеристика заграничных проводов формекс.......1Ь5 51. Разработка рецептур поливинилформалевых эмальлаков . . 167 52. Организация опытного производства проводов винифлекс 186 53. Исследование электрических и механических свойств опыт- ных проводов винифлекс.................................172 54. Лаки на основе кремнийорганических соединений .... 1-75 Заключение..........................................176 Указатель литературы .................•.............179 Алфавитный указатель...............................181
ГЛАВА ПЕРВАЯ ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЦЕССЕ ПЛЕНКООБРАЗОВАНИЯ1 1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О МАСЛАХ До последнего .времени в производстве эмалированной проволоки у нас основными . пленкообразующими материа- лами явтяются растительные масла. Поэтому изучение про- цесса пленкообразования мы начнем с масляных эмальлаков. По своему составу растительные масла представляют со- бой сложные эфиры (глицериды) трехатомного спирта-гли- церина и различных кислот жирного ряда (олеиновой, лино- левой, линоленовой и т. д.). Глицерин имеет следующее строение: СН2ОН СНОН СН2ОН Он может давать эфиры, с одной, двумя и тремя .молеку- лами жирных кислот, образуя соответственно моно-, ди- и три- глицериды. В строение ди- и триглицеридов может входить какая-то. одна или несколько разных кислот; в зависимости от этого диглицериды бывают одно- и двухкислотные и триглицериды — однокислотные, двухкислотные и трехкис- лотные. Ранее полагали, что растительные масла состоят из одно- кислотных триглицеридов. В настоящее время установлено, что эти триглицериды у огромного большинства масел явля- ются двух- и трехкислотными. 1 При составлении этой главы автор использовал материал книг ароф. В. Я. Киселева „Олифы и лаки“ и проф. А. Я. Дринберга „Химия и тех- нология пленкообразующих веществ".
8 Основные сведения о процессе пленкообравования [ гл. 1 Жирные кислоты, входящие в виде триглицеридов в со- став растительных масел, можно разделить на 2 группы: а) Предельные кислоты, молекулы которых имеют хими- ческий состав , С„Н3яО3. Применяемые в лаковой промыш- ленности масла обычно содержат небольшое количество таких кислот. В нормальном состоянии предельные кислоты от- личаются достаточно высокой стойкостью и неизменяемостью. Эти кислоты трудно окисляются и обычно обладают очень слабой способностью к высыханию. б) Непредельные (ненасыщенные) кислоты, молекулы ко- торых имеют в строении одну, две или три двойных связи и соответственно следующий химический состав: СЯН2П-2О3, СяН3я_4О3 и Эти кислоты являются основной составляющей частью растительных масел. Непредельные ки- слоты'резко отличаются от предельных кислот своей легкой окисляемостью, склонностью к реакциям присоединения и полимеризации .Чем выше непредельность кислот, тем эти свойства проявляются сильнее и тем сильнее способность этих масел к высыханию и пленкообразованию. Поэтому в качестве лакоматериалов весьма желательными являются масла, которые содержат большое количество жирных кислот с двумя двойными и в особенности с тремя двойными свя- зями. Этим и объясняется преимущественное применение в качестве лакоматериалов и в том числе для эмальлаков тун- гового и льняного масел, в состав которых, как мы увидим ниже, в значительном количестве входят глииериды жирных кислот с двумя и тремя двойными связями. Строение молекул жирных кислот, составляющих основу вышеупомянутых масел, можно представить в следующем виде: олеиновая с Н оз, т. е. СН3(СН2)7 СН = СН (СН3)7СООН кислота линолевая С18Н33О2, т. е. СН8(СН3)4 СН=сСНСН2СН = кислота = СН(СН3)7СООН линоленовая С18Н30О2, т. е. СН3СН2СН = СН-СН2-СН = кислота = СН-СН2СН = СН-(СН3)7СООН элеостеариновая Ci8Hg0O2, т. е. СН3(СН2)3СН = СН • СН = кислота = СН- СН = СН(СН2)7СООН Таким образом, олеиновая кислота имеет одну двойную связь, линолевая кислота имеет две двойных связи и, нако- нец, линоленовая и элеостеариновая кислота имеют по 3 двойных связи. Химическое строение первых трех кислот, кро-
§ 2 ] Высыхание масла и wieMKOoepiaeoiBaiHMe 9 ' ме того, существенно отличается от элеостеариновой кислоты, а именно местоположение двойных связей в элеостеариновой кислоте называется сопряженным, или, как иначе обозначают, конъюгированным, в отличие от положения двойных связей в других кислотах, местоположение которых называется изоли- рованным. В лакоматериалах конъюгированным связям должно быть отдано предпочтение, так как масла с наличием двойных сопряженных связей обладают большей способностью как к полимеризации молекул, так и к более быстрой их коагуля- ции, чем это имеет место у масел с изолированными двой- ными связями. Кроме того, если определять иодное число тунгового мас- ла, то обычно оно получается в пределах 2/3 той величины, которая может быть достигнута после очень длительного воз- действия иода. Это происходит от того, что при сопряженном местоположении двойных связей в тунговом масле часть их трудно соединяется с галоидами. Такое же положение имеет место и при воздействии кислорода, что придает молекулам тунгового масла несколько большую стойкость против разру- шающих окислительных процессов. Напомним, что иодным числом называется количество грамм иода, которое присоединяется к Г00 G масла, причем обычно это присоединение идет по месту двойных связей мо- лекул жирных кислот. 2. ВЫСЫХАНИЕ МАСЛА И ПЛЕНКООБРАЗОВАНИЕ Переходим теперь непосредственно к вопросам высыхания масел и образования пленки. Не касаясь развития теории высыхания и пленкообразования, укажем только, что этими вопросами занималось значительное число выдающихся ис- следователей на протяжении последних ста лет, однако до последнего времени процессы высыхания масел и образова- ния пленок надлежаще еще не исследованы и поэтому тре- буют дальнейшего изучения. Укажем также, что первые исследователи (Мульдер, Бауэр, Гоцура и др.), а также их последователи (Фарион, Генрикес, Энглер, Гольде, Генте и др.) вплоть до 20-х годов текущего столетия считали, что процессы высыхания и пленкообразо- вания являются чисто химическими процессами, т. е. они по- лагали, что пленка образуется только за счет таких процес- сов, как окисление молекул масла кислородом, полимериза- ция этих молекул по месту двойных связей и т. д. Только к 1920 г. ряд ученых, и в первую очередь Слан- ский и Вольф, показали, что химические процессы при высы-
10 Освоиные 'сведения о nipoueooe пленкообразаваиия [ гл. 1 хании масел и пленкообразовании являются лишь начальной стадией этого явления и служат основой для развития ряда коллоидных процессов, которые также имеют место при обра- зовании пленки. Нужно отметить, что и при развитии новой (коллоидальной) теории пленкообразования до последнего времени нет какого- либо единого взгляда на изучаемые процессы. Достаточно, сказать, что такой исследователь, как Ауэр, полагал, что сы- рое льняное масло, а также и другие растительные масла, в естественном состоянии уже являются коллоидально-дис- персным продуктом. В связи с этим он утверждал, что в тон- ких слоях масло будет коагулировать и образовывать пленку под воздействием любого1 газа. Ряд последующих исследова- ний (работы Вернера, Шмальфуса и др.) опровергли пра- вильность этих соображений. Мы не будем останавливаться на ряде других проблематичных соображений о физико-хи- мических процессах пленкообразования (гипотезы Шейфеле, Блома и т. д.) и отметим только, что в настоящее время наиболее признанной является коллоидально-химическая тео- рия, основанная на работах Сланского, Вольфа, Шайбера, Маркуссона и др. и развитая работами Эьбнера, Схематически процесс пленкообразования по этой теории (может быть представлен следующим образом: исходные мате- полимеризация риалы: высы- высыхающих хающие масла масел коллоидное окисление , (об- растворение в ; разование пере- летучих компо- киси глицери- не нтах дов) полимеризация перекисей коллоидный процесс образование твердой пленки. -> (уменьшение дисперсионной среды, просыхание пленки) Полимеризация льняного, а иногда и тунгового масла при производстве эмальлаков осуществляется перед изготовлением лаков. Коллоидное растворение эмальлаков летучим раство- рителем (в данном случае высококачественным керосином) происходит после изготовления эмальлака перед нанесением его на провод. При полимеризации масла при нагревании происходит сое- динение молекул за счет взаимного насыщения двойных свя- зей. Примерная схема этой реакции может быть представлена следующим образом: 1111 СН СП СП —сн II + II СН СН СН —СН
$ 2] Высыхание масла и плежообра1эоаание И Полимеризация молекул глицеридов, жирных кислот в за- висимости от количества ненасыщенных двойных связей мо- жет образовываться из двух, трех и более молекул. Образование перекиси глицеридов, которое имеет место в нашем случае после нанесения лака на провод, происходит за счет присоединения кислорода по месту оставшихся двой- ных связей. Принципиально этот процесс может быть пред- ставлен следующим образом: R R сн сн— о II +Оз -* I I сн сн—о R1 R1 По Маркуссену окисление глицеридов происходит в сле- дующем порядке,- сначала две молекулы глицеридов присое- диняют к себе две молекулы кислорода, причем половина при- соединенного кислорода, как это видно из приводимой ниже схемы, держится непрочно, легко отщепляется и окисляет соседний углеводород — СН —СН — = c5=S=+2O>*°=( О;0 — сн —сн— Кроме описанных выше процессов окисления глицеридов частично имеет место и реакция полимеризации образованных перекисей. Эта реакция может быть представлена следующей формулой: R R2 R R3 I II I сн—о сн сн—о—сн I I + II I I СН—О СН сн—о—сн I II I Ri R3 Ri Rs Так схематически представляется в настоящее время пер- вая (химическая) часть процессов, имеющих место при высыхании масел и при образовании лаковых пленок. Нужно только отметить, что как у нас, так и за границей лучшие специалисты в области лаков и масел считают, что, несмотря на обширные исследования, произведенные в этой области
12 Основные сведения о процессе пленкообр'азавания [ гл. I за последнее время, она еще далеко надлежаще не изучена и что многое подлежит уточнению в предстоящих работах. Для нас большой интерес представляет вторая фаза высы- хания масел и образования пленок—коллоидный процесс. Предварительно приведем несколько основных понятий из коллоидной химии, которые необходимы для облегчения усвоения настоящего раздела. Прежде всего уточним понятие о дисперсности. Если мы имеем два вещества, причем одно- вещество в мелко раздроб- ленном виде находится в среде другого вещества, то такая система называется дисперсной. Определение «дисперсность» здесь можно отождествить с термином «раздробленность». То вещество, которое находится в мелко раздробленном состоянии, называется внутренней или дисперсной фазой, а1 второе вещество, которое окружает частицы первого,—диспер- сионной средой или фазой. Примером дисперсной системы может служить раствор- крахмала в воде, причем крахмал здесь является дисперсной' фазой и вода—дисперсионной средой. Дисперсная и дисперсионные фазы могут быть в различ- ных агрегатных состояниях [твердые частицы в твердой среде, твердые частицы в жидкой среде, твердые частицы в газооб- разной среде (дымы) и т. д.]. В данном случае нас интересуют такие дисперсные систе- мы, в которых дисперсионной средой является жидкость. В настоящее время принято эти системы разделять в зависи- мости от среднего размера частиц дисперсной фазы следую- щим образом: 1. Истинные растворы, у которых частицы растворяюще- гося компонента (дисперсная фаза) имеют средний размер* менее 1 mp (10-7 ст). Обычно степень дисперсности таких растворов молекулярная пли ионная, и поэтому эти растворы вполне однородны, гомогенны (раствор сахара в воде). 2. Коллоидные растворы, у которых средний размер раст- воренных частиц колеблется в пределах 1—100 шр. причем отдельные специалисты считают, что этот диапазон слишком велик, так как существование коллоидных растворов с части- цами размером в 1 m р проблематично. Коллоидные частицы могут состоять из самого различного количества молекул. В случае неорганических коллоидных частиц в зависимости от размеров и строения молекул количество последних может достигать тысяч и даже миллионов. В случае органических веществ со сложным строением молекул количество послед- них в коллоидной частице резко уменьшается и у таких слож- ных соединений, как белки, достигает единицы. Здесь колло.-
2] Высыхание масла и плетккюбривование 13 вдные растворы приближаются к истинным растворам, так как обе системы молекулярно дисперсны. 3. Взвеси или эмульсии, у которых размер растворенных частиц более 100 шр (например, взвеси масла в воде и т. п.). Коллоидные растворы обладают рядом специфических свойств, которые отличают их от истинных растворов. Так, коллоидные растворы обладают очень малой величиной осмо- тического давления и в связи с этим очень малой скоростью диффузии, т. е. скоростью перехода дисперсной фазы в об- ласть меньшей концентрации. Коллоидные растворы обладают рядом оптических свойств: так, они кажутся прозрачными з проходящем свете, а при боковом освещении представляются, как мутные среды. Кроме того, коллоидные растворы в про- ходящем и рассеянном (отраженном) свете дают определен- ные оттенки, а если коллоидные частицы имеют собственную определенную окраску, то в проходящем свете коллоидные растворы получают яркую окраску, причем в некоторых слу- чаях последняя зависит от размеров коллоидных частиц. У большинства коллоидных растворов частицы дисперсной фазы заряжены положительно или отрицательно (отсюда иногда и деление на положительные или отрицательные кол- лоиды). (Под действием электрического поля эти частицы пе- реносятся к одному из полюсов (явление катафореза или элек- трофореза). Явление электрофореза отличается ст явления электролиза тем, что при последнем происходит выделение веществ у обоих , электродов в эквивалентных количествах, при электрофорезе же имеет место перенос вещества в основ- ном к одному из электродов. . v . Мы не имеем возможности детально устанавливаться на этих свойствах коллоидных растворов тем более, что интере- сующиеся этими вопросами обстоятельно могут познакомиться с ними в соответствующих курсах коллоидной химии. Здесь мы лишь коснемся одного наиболее нас, интересующего свой- ства — устойчивости коллоидных растворов. Последние, вооб- ще говоря, являются неустойчивыми системами. Иногда при- бавление очень малого количества электролита вызывает в коллоидных растворах выпадение осадка. Это явление назы- вается коагуляцйей, а образовавшийся осадок (коагулят) — гелем. Коллоидный раствор в нормальном жидком состоянии обычно называют золем. Такое быстрое изменение коллоид- ных растворов происходит благодаря неустойчивости всей системы и, главным образом, из-за изменяемости степени дис- персности раствора, причем добавление электролитов обычно ' способствует понижению устойчивости коллоидных растворов.
1 4 OiciHOEiHbie сведения о процессе плеикюс>б|р'а1310вания [ гл. 1 Кроме выпадания осадка коллоидных растворов наблю- дается еще один вид превращения, так называемая желатини- зация или застудневание, т. е. превращение в полутвердую- форму. Это явление может иметь место от добавления элек- тролитов, а также от воздействия температуры, причем у од- них коллоидных растворов процесс желатинизации происхо- дит при охлаждении, а у других, наоборот, при нагревании (яичный белок и т. д.). Вернемся к рассматриваемым нами процессам пленкосб- разо-вания. Если основываться на господствующей в настоя- щее время химико-коллоидальной теории высыхания масел, упрощенно дальнейший ход процесса пленкообразования мо- жно представить следующим образом: в результате описан- ных выше химических реакций окисления и полимеризации масло из молекулярно-дисперсного состояния превращается в коллоидный раствор, в котором дисперсной фазой являются: .полимеризованные молекулы, а дисперсионной средой служит молекулярно-дисперсное масло. При определенных условиях и концентрациях наряду с частично продолжающимися хими- ческими процессами происходит процесс коагуляции, что и способствует образованию твердой пленки. Степень твердости,, а вместе с тем и эластичности пленки зависит поэтому также и от наличия остатков молекулярно-дисперсного масла. Естественно, что с течением времени дисперсная среда уменьшается, а когда почти все дисперсно-молекулярное мас- ло переходит в твердый гель, происходит ороговение пленки, последняя становится более хрупкой, причем эта хрупкость по1 мере старения пленки постепенно увеличивается. Достоверность приведенных соображений отчасти под- тверждается работами ряда исследователей (Маркуссон и др.), показавшими, что в высохшей пленке льняного масла имеется около 5% молекулярно-дисперсного масла; в пленках других масел этот процент может быть значительно выше. Интересно также отметить следующее явление, хорошо известное производственникам эмалированной проволоки: от- мечено, что эмальпроволока, обладающая хорошей эластично- стью, очень часто не обладает достаточной бензиностойко- стью и, наоборот, пленки с хорошей бензиностойкостью очень часто не имеют достаточной эластичности. Можно предполо- жить, что некоторое значение здесь имеет количество остав- шегося в пленке легко растворимого -в бензине молекулярно- дисперсного масла. Чем больше этого масла в пленке (недо- высушенная, «сырая» пленка), тем больше эластичность пос- ледней. Пересушенные, обладающие повышенной хрупкостью
§ 2 ] Высыхание масла и плежообразование ] 5 эмальпленки очень часто в то же время обладают высокой бензиностойкостью. Ниже будет показано, что при производстве высококаче- ственной эмалированной проволоки безусловный интерес и не- которую техническую значимость представляет так называе- мая двухслойная эмаль, т. е. эмалированная проволока с по- вышенной толщиной эмалевой пленки, причем последняя мо- жет создаваться или за счет повышенного числа проходов при эмалировании или за счет двухкратного пропуска через эмалыпечи. Само собой разумеется, что при изготовлении этой эмали возможно применение различных эмальлаков. При про- изводстве такой эмалированной проволоки целесообразно учесть следующие результаты из работ по теории и техноло- гии пленкообразования: работами Вольфа установлено, что если имеется двухслойное покрытие, причем один слой содео- жит незначительное количество молекулярно-дисперсного мас- ла, а в другом количество этого масла значительно больше, то оказывается, что после образования таких пленок молеку- лярно-дисперсные частицы последнего лака начинают посте- пенно перемещаться и адсорбироваться коллоидными состав- ляющими первого лака. По исследованиям Вольфа такое пе- ремещение частиц масла можно заметить в пленках льняного масла через год, продолжается же этот процесс в зависимо- сти от различных условий (род пленки, способ нанесения, раз- ница в количествах молекулярно-дисперсного масла и т. д.) значительно большее время, вероятно до тех пор, пока не на- ступит примерное равновесие. Эти соображения целесообразно использовать при изготов- лении эмалированной проволоки с двухслойной эмалью, при- чем целесообразно нижний эмалевый слой сделать более жир- ным, а верхнюю пленку—более тощей, т. е. с малым содер- жанием молекулярно-дисперсного лака. В этом случае верх- ний слой эмальпленки будет обладать повышенной твердо- стью и стойкостью против различных растворителей, что очень важно в процессе изготовления обмоток и секций электриче- ских машин и аппаратов. Последующее перемещение частиц масла будет препятствовать быстрому старению верхней пленки. За последнее время помимо масляных эмальлаков в про- изводстве эмалированной проволоки начинают внедряться лаки с применением искусственных смол (модифицированные жирными кислотами и моноглициридами льняного масла глифталевые лаки поливинилацеталевые эмальлаки, гак на- зываемые эмальлаки винифлекс, альбертоли и т. д.). Опи- санные выше процессы пленкообразования у этих лаков значи-
16 Оаиавиые сведения о процессе плениообразавания [гл. J дельно сложнее и сопровождаются рядом других химиче- ских явлений. Детальнее о них будет изложено ниже при описании соответствующих рецептур. 3. ПРИМЕНЕНИЕ СИКАТИВОВ В ЭМАЛЬЛАКАХ При изготовлении эмальлаков и в особенности при изго- товлении масляных олиф (например, олифы из подсолнечного масла и т. п.) часто применяются особые вещества, которые способствуют ускорению высыхания и пленкообразования л которые называются сикативами. В качестве сикативов могут быть применены окислы некоторых металлов (например, Мп, Со, Pb, Zn, Са и т. д.), а также соли этих металлов и жирных кислот. Получение и характеристика этих сикативов будут описаны ниже, здесь же мы лишь кратко отметим современ- ные взгляды на те явления, которые имеют место при введе- нии сикативов. Прежде всего необходимо отметить, что до по- следнего времени те химические процессы, которые происходят при высыхании масла с сикативами, надлежаще не изучены и во всяком случае какой-либо определенной точки зренйя на эти процессы сейчас нет.. Можно только утверждать, что сикативы не изменяют Процесса высыхания и пленкообразования, а только его уско- ряют. 'Многочисленными экспериментами установлено также, что до определенного, предела скорость высыхания масла про- порциональна количеству вводимого сикатива, причем при введении сикативов выше некоторого оптимального количе- ства скорость высыхания начинает опять снижаться. Кроме того, установлено, что оптимальная концентрация С примеочо пропорциональна атомному весу сикатива А те.: С = К-А, где const. Генте, Оствальд и ряд других химиков конца прошлого столетия дали следующую схему действия сикативов: Если обозначить через М — металл-сикатив и через А — масло,, то происходящие реакции ими представляются так: М+О3 = МО2; МО2-’-2А = М-|-2АО. Наконец, существует мнение (проф. Фокин и др.), что про- цесс может идти и следующим образом: М4-О2= МОа; МО3 А- А = МО -j - АО Все сикативы можно расположить в некоторый ряд по их активности. Хотя еще и нет одной вполне определенной точки
•§ 3 | Применение сикативов в эма дымках 17 зрения на порядковое расположение различных металлов, однако, наиболее сильными сикативами являются окислы Со, Мп, РЬ. Менее слабыми, и следовательно, реже упот- ребляемыми являются окислы Са, Ва и т. д. Большой инте- рес представляет одновременное применение нескольких си- кативов. В этом отношении известно, что ускоряющий эффект двух сикативов превышает эффект действия каждого сика- тива в отдельности, причем комбинация из трех сикативов действует еще более активно, чем из двух. Есть предположение, что ускорению реакции каждой фазы способствует соответствующий сикатив. В практике лакового дела сикативы вводятся, главным образом или в виде окис- лов|соотвётствующих металлов (МпОг — перекись марганца, РЮ"—глет и'т. п.), или в виде растворимых сикативов, яв- ляющихся солями смоляных или жирных кислот. Соли с^моляных кислот канифоли называются резинатами, соли жирных кислот льняного масла — линолеатами, соли нафтеновых кислот — нафтенатами. В производстве эмалевых лаков металлы обычно вводятся в виде резинатов, причем в нашей практике пока приняты резинат марганца и резинат кальция. Резинат марганца, как это следует из вышеизложенного, является очень сильным сикативом и поэтому он вводится в ограниченных небольших количествах. Резинат кальция вво- дится в значительно большем количестве, причем при изго- товлении эмальлаков он служит одним из компонентов ос- новы лака и назначением его является также создание не- обходимой твердости и механической прочности пленки. Нужно отметить, что к выбору сикативов, а также к опре- делению их количества, которое надлежит вводить в лак, нужно подходить с исключительной осторожностью и после самой тщательной проверки, так как иначе могут быть очень серьезные последствия из-за быстрого старения эмалевой пленки. В практике одного из наших кабельных заводов был такой случай, когда в качестве сикатива был применен наф- тенат кальция. Новый лак давал очень хорошую по электри- ческим и механическим свойствам эмалированную проволоку в .момент ее изготовления. Однако, уже через несколько ме- сяцев эмальпленка делалась хрупкой и осыпалась с проволо- ки, что исключало возможность применения последней по своему прямому назначению. Здесь нужно иметь в виду, что действие сикативов не прекращается после образования пленки, причем избыток их, в частности марганца, сильно ускоряет старение пленки. 2 В. А. Привезенцев.
18 Сырье и полуфабрикаты [ гл. 2 ГЛАВА ВТОРАЯ СЫРЬЕ И ПОЛУФАБРИКАТЫ Все материалы, применяемые в производстве эмалирован- ной проволоки, можно разделить на две основные категории: проводниковые материалы и материалы для изготовления эмальлаков, так называемые лакоматериалы. Среди провод- никовых материалов исключительное значение имеет медная проволока. Алюминиевая проволока применяется в этом произ- водстве очень редко, только для выполнения специальных за- казов. Кроме того, в последнее время в довольно значитель- ных размерах под эмалирование идут сплавы сопротивлений— манганиновая и константановая проволока. 4. МЕДНАЯ ПРОВОЛОКА Медь обладает очень хорошими механи тескими свойства- ми: она сравнительно мягка и пластична, что позволяет из- готовлять из нее весьма тонкие проволоки и ленты, а также различную профилированную медь. Удельный вес меди 8,9. Механические свойства меди в значительной степени за- висят от способа ее волочения и в особенности от термиче- ской обработки; например, протянутая проволока, так назы- ваемая твердотянутая медь, имеет большую крепость на раз- рыв и малое удлинение при разрыве. Если же эту проволоку отжечь, то свойства ее резко изменятся: получится мягкая отожженная медь, обладающая значительно меньшей прочно- ностью на разрыв и резко увеличенным удлинением при раз- рыве. Кроме того, мягкая проволока обладает несколько по- вышенной электропроводностью. Влияние отжига на механические свойства меди показано- на фиг. 1. На фиг. 2 изображена зависимость электрической проводи- мости меди от температуры отжига. Характер этой кривой та- кой же, как и кривой, показывающей зависимость удлинения от температуры. Если учесть, что при эмалировании масляны- ми или глифталевыми лаками температура эмальпечей со- ставляет примерно 350—400° С, из рассмотрения фиг. 1 и 2 можно сделать следующее важное заключение: для эмалиро- вания возможно применение твердой неотожженной прово- локи, так как последняя, проходя через эмальпечь, получит необходимый отжиг. Нужно, однако, отметить, что эмалиро- вание жесткой проволоки возможно только при наличии спе- циальных отдающих устройств и при поступлении медной про- волоки в эмальцеха на катушках. Эмалирование жесткой
§4] Меднаи проволока 19 Фиг. 1. Влияние отжига на меха- нические свойства меди. Фиг. 2. Влияние отжига на элек- тропроводность меди. проволоки с бухт невозможно, так как в силу своих пружиня- щих свойств проволока в этом случае очень легко перепуты- вается, что ведет к простоям оборудования, к повышенному количеству брака. Для целей электротехники и в том числе для эмалированной проволоки применяется наиболее чистая (электролитической очистки) медь марки М-1 (ГОСТ 859-41). Эта медь должна содержать примесей не более 0,1%. В качестве международного стандарта за образцовую про- водниковую медь принимается медь с удельным сопротивле- нием 0,0172411(1/58) 0 mm2/m. По действующим нормам обычно допускаются несколько повышенные против этой ве- личины значения удельного сопротивления. Так, согласно ГОСТ В-2112-43 оно должно быть при 20° С не более следую- щих значений: для мягкой (отожженной) меди всех сечений (марки ММ) — 0,01754 £2 mm2/m, для твердой меди (МТ1) ди- аметром до 0,99 mm—0,0182, диаметром от 1,00 до 2,49 mm— 0,0180 и диаметром 2,5 mm и более—0,0179 £2 mm2/m. В настоящее время в СССР для эмалирования применяется исключительно круглая проволока. Эта проволока должна иметь совершенно ровную и гладкую поверхность — без плен, закатов, трещин, забоин, царапин, раковин и заусенцев. Для эмалевой изоляции гладкая поверхность проволоки имеет ре- шающее значение, так как благодаря очень малой толщине эмалевой пленки уже сравнительно небольшие дефекты на проволоке могут крайне неблагоприятно отразиться на ее электрических и механических свойствах. Поэтому очень ча- сто на кабельных заводах создаются особые дополнительные технические условия на медную проволоку, предназначенную под эмалирование, в которых устанавливаются более жестки^ 2*
20 Сырье и люлуфабрикагры [ гл. 2 требования в отношении поверхности, отсутствия какого-либо загрязнения, окисления и т. п. При прокате и волочении про- волоки из обычных вайербарсов на поверхности последней Сказывается наличие «рожи» — верхней морщинистой поверх- ности вайербарса, а также слоя меди под рожей, обычно со- держащего пустоты и мелкие раковины. Поэтому за границей прокат, идущий под протяжку на проволоку для эмалировоч- ных цехов, иногда подвергается обточке или шабровке, а во- лочение начинается с более толстых размеров, чем это при- нято у нас. Известный эффект может дать строжка рожи- стой поверхности вайербарса, так как возможность появления плен и дефектов в этом случае значительно уменьшается. В соответствии с ГОСТ В-2112-43 в кабельной промышлен- ности допуски для тончайшей проволоки (диаметром до 0,09 mm) составляют + 0,003 mm и для проволоки (диамет- ром 0,10—2,83 mm) от + 0,005 до + 0,03 mm. Нужно отме- тить, что в процессе эмалирования медная проволока имеет склонность к вытягиванию. Поэтому в дополнительных техни- ческих условиях отрицательные допуски на проволоку, по- ступающую в эмальцехи, иногда несколько уменьшаются. Временное сопротивление разрыву и относительное удли- нение круглой медной проволоки должны быть согласно вы- шеуказанному ГОСТ не менее величин, приведенных в табл. 1. Таблица 1 Механические свойства круглой медной проволоки Диаметр проволоки, mm Временное сопротивление разрыву для марки Удлинение при разрыве для марки ММ, kg/mm* МТ, kg/mtn® мм, % мт, % До 0,09 От 0,10 „ 0,14 , 0,15 „ 0,24 „ 0,25 „ 0,39 • „ 0,40 „ 0,59 „ 0,60 » 0,99 „ 1,00 „ 1,49 + 1,50 „ 2,49 „ 2,50 „ 3,99 30 39 10 12 14 16 18 20 22 24 0,5 29 28 0,6 0,8 1.0 1,2 ,:, Для качества эмалированной проволоки большое значение имеет род тары, на которой проволока поступает в цехи, и
«14] Медная мроволюка 21 длина отдельных концов проволоки. Согласно ГОСТ В-2112-43 проволока диаметром 0,03—0,47 mm должна поставляться только на катушках, проволока диаметром 0,48—0,59 mm может поставляться как в бухтах, так и на катушках, и, на- конец, более толстая проволока обычно поставляется в бух- тах. Вес меди на катушках, которые, как и бухты, должны быть намотаны одним концом, в этом случае должен быть в пределах 0,015—1,8 kg. Вес бухтовой проволоки диаметром 0,6—3,99 mm должен быть во всяком случае не менее 6—30 kg. В специальных технических условиях на проволоку, иду- щую под эмалирование, часто предусматриваются повышен- ные веса отдельных концов. Кроме того, в случае применения неотожженной проволоки она вся, независимо от размеров, должна поступать в эмаль- цехи только на катушках. При эмалировании проволоки очень важно, чтобы последняя не имела на своей поверхности остатков эмульсии. Так как устанавливаемые на эмальстанках специальные протирки засохшие остатки эмульсии удалить часто не могут, одним из эффективных мероприятий в этом случае является волочение тонкой проволоки при сухой (без подачи эмульсии) выходной фильере. Прямоугольная медная проволока у нас в настоящее время под эмалирование не применяется. Проведенные опыты в этом направлении на нормальных эмальлаках не дали пока поло- жительных результатов, так как на ребрах неизбежно получа- лись частые разрывы эмалевой пленки. На лаке же винифлекс уже получены партии такой про- волоки удовлетворительного качества. Работа в этом направ- лении должна продолжаться, причем помимо подбора соот- ветствующих рецептур эмальлаков успеху дела будет без- условно способствовать применение прямоугольной проволоки с более плавно закругленными краями. Надлежащий подбор радиусов закруглений прямоугольной проволоки является важнейшей частью работы при освоении процесса эмалирова- ния прямоугольной меди. В американской практике прямо- угольная проволока толщиной до 1,6 mm имеет овальные края, а более толстая проволока радиус закругления в 0,8— 2,3 mm. Кроме того, так же, как и круглая проволока, она должна иметь чистую и гладкую поверхность. В этом отно- шении возможно необходимы будут некоторые ужесточения требований ГОСТ 434-41, который допускает для прямо- угольной проволоки сечением более 1 mm2 небольшие риски и выемки, не имеющие острых углов, и т. д. Поаидимому, для эмалирования будет применяться только отожженная прямоугольная проволока, так как в твердом виде эта про-
22 Сырье и полуфабрикаты [ гл. 2 волока, обладающая большей упругостью и жесткостью, бу- дет сильно усложнять технологический процесс. В отношении электропроводности к мягкой прямоугольной проволоке предъявляются те же требования, что и к такой же круглой проволоке. 5. АЛЮМИНИЕВАЯ ПРОВОЛОКА Алюминиевая проволока применяется в эмалированном виде в весьма ограниченных масштабах (проволока диамет- ром 0,11—0,15 mm для специального аппаратостроения). Однако, во время войны в некоторых европейских странах алюминиевая эмалированная проволока находила широкое применение в электромашиностроении и изготовлялась диа- метром 0,2—3,0 mm, что, конечно, объяснялось отсутствием там в надлежащих количествах меди. Алюминий имеет се- ребристо-белый цвет и принадлежит к числу так называемых легких металлов. Удельный вес катаного алюминия 2,7. Таким образом, алюминий примерно в З1 А раза легче меди. Алюминий хорошо поддается прокатке и протяжке, но он не так прочен, как медь. „ ОСТ 7941 Согласно стандарту -------- алюминиевая проволока 1 ’ НКТП 740 н для проводов и кабелей выпускается двух марок: АТ — алю- миниевая твердая (неотожженная) и AM — алюминиевая мягкая (отожженная). Временное сопротивление по этому стандарту должно быть не менее следующих значений: Марка Диаметр, mm Временное со- противление kg/mm* АТ 1—2 17 п 2,01—4,5 16 AM 0,7 и выше 8 а удлинение — не менее следующих значений: Марка Диаметр, tnm Удлинение, % АТ 1—2 1,5 2,01—4,5 2,0 AM 0,7—1,5 10 1,51—2,5 12 2,51—3,5 15 3,51 и выше 18
§ 6] Сплавы сопротивлений 23 Удельное омическое сопротивление алюминиевой проволо- ки по стандарту не более 0,0295 mm2/m как для марки АТ, так и для AM, так как разница в электропроводности мягкой и жесткой алюминиевой проволоки незначительна. 6. СПЛАВЫ СОПРОТИВЛЕНИЙ Константан. В настоящее время из всех существующих сплавов сопротивления в эмалированном виде у нас в Союзе применяются, главным образом, константан и манганин. Кон- стантановая проволока, приближающаяся по внешнему виду к стальной проволоке, изготовляется из сплава, содержащего 39—41% Ni, 57,4—60% Си и 1—1,4°/0 Мп. Она может быть в твердом (неотожженном) и мягком виде. Временное со- противление на разрыв у мягкой проволоки согласно ОСТ 2722 должно быть в пределах 40—60 kg/mm2 и у твердой проволоки не менее 65 kg/mm2. Удельное омическое сопро- тивление твердой константановой проволоки при 20° С должно быть в пределах 0,46—0,52 У mm2/m и у мягкой проволоки 0,44—0,49 ii mm2/m. Температурный коэффициент омического сопротивления у константана близок к нулю. Кон- стантан применяется для изготовления добавочных сопротив- лений, реостатов и нагревательных приборов для работы при температуре во всяком случае не выше 500° С. Из-за высокой термоэлектродвижущей силы с медью (30 -н 40- 10-6 V на 1° С) и с железом константановая проволока находит широ- кое применение для изготовления медно- и железно-констан- тановых термопар. Температура отжига (рекристаллизации) константана значительно выше, чем для медной проволоки. Константановая проволока диаметром не более 0,5—0,8 mm обычно отжигается при температуре 650—750° С, и поэтому отжиг константановой (а также и манганиновой) проволоки в процессе эмалирования невозможен. Вследствие этого кон- стантановая проволока диаметром 0,15 mm и выше обычно поступает в эмальцехи в отожженном виде. Эмалевая изоля- ция достаточно хорошо ложится на константановую прово- локу, однако исключительное значение имеет поверхность Проволоки, которая должна быть чистой, гладкой, без плен, заусенцев и т. д. В эмальцехи константановая проволока по- ступает обычно на катушках, так как наиболее ходовые раз- меры идущей под эмалировку проволоки колеблются в преде- лах 0,05—0,5 mm. Кроме того, в силу пружинящих свойств константана эмалировка более толстых размеров с бухт также крайне затруднительна. Допуски на константановую проволоку диаметром 0,05—1,00 mm, идущую под эмалирова- ние, колеблются в пределах +0,005—z+0,03 mm.
24 Сырье и полуфабрикаты [ гл. '£ Манганин. Этот сплав содержит большое количество мар- ганца (82,6—86,5% Си, 11 —13% Мп и 2,5—3,5% Ni); в со- ответствии со своим составом манганин обладает бронзовым' цветом, легко отличающим его от константана. Манганин в больших количествах применяется для изго- товления эталонов и магазинов сопротивлений. Голая манга- ниновая проволока бывает в твердом (марка МПТ) и мягком виде (марка* МПМ), причем в соответствии с действующим» ВТУ № 124 отожженная манганиновая проволока марки МПМ может изготовляться только диаметром 0,22 mm и выше. В зависимости от величины температурного коэффициента электрического сопротивления манганиновая проволока раз- деляется на 2 класса: класс А с температурным коэффициен- том в пределах 0,00003—0,00004 и класс Б с температурным коэффициентом не более 0,00006. Удельное электрическое со- противление манганиновой проволоки марки МПМ по суще- ствующим техническим условиям должно быть в пределах 0,42—0,48 £2 mm2/m, а марки МПТ — в пределах 0,43— 0,5 £2 mm2/m. В целях придания манганиновой проволоке максимальной стабильности в отношении омического сопро- тивления она обычно после изготовления подвергается тепло- вой обработке (стабилизации), причем на наших заводах этот процесс стабилизации обычно производится в особых ваннах с минеральным маслом. В эмальцехи обычно посту- пает манганиновая проволока диаметром 0,05—0,5 mm, при- чем для этих размеров допускаемые отклонения должны быть, в пределах + 0,003 + 0,02 mm. В отношении наружного вида и тары, на которой манганиновая проволока должна посту- пать в эмальцехи, действительны соображения, касающиеся константановой проволоки. Обычно в эмальцехи идет стаби- лизированный манганин на железных или алюминиевых кружках. 7. ТУНГОВОЕ МАСЛО Тунговое или, как его иначе называют, доевесное масло до последнего времени находит самое широкое применение в производстве эмалированной проволоки. Оно добывается из семян тунговых деревьев, родиной которых является Китай и Япония. В 1'930—1931 гг. начались первые массовые посадки; тунговых деревьев у нас на Кавказском побережье в районе Сухуми — Батуми и т. д.; в последующие годы начатые ра- боты были расширены, и в годы Отечественной войны наши кабельные заводы с успехом начали применять в производ- стве эмалированной проволоки отечественное тунговое масло. В зависимости от места произрастания тунговых деревьев-
«7] Тунговое масло 25 состав импортного тунгового масла может несколько изме- няться, однако он все же достаточно однороден, так как в него входит 82—85% элеостеариновой кислоты, около 4—5% глицеридов насыщенных кислот и остальное (около 10— 12,5%) олеиновой кислоты. Химическая формула и строение молекулы элеостеарино- вой кислоты приведены выше. Наличие трех двойных сопря- женных связей обусловливает очень большую склонность к полимеризации масла и его способность затвердевать при на- гревании. Под действием света элеостеариновая кислота не- сколько изменяет свои физические свойства л, в частности, температура плавления повышается- до +72° С. Объясняется это тем, что элеостеариновая кислота бывает в виде двух изомеров — а и (3- кислоты., причем под влиянием света а. -элеостеариновая кислота переходит в ₽ -элеостеарино- вую. При температуре 0° тунговое масло начинает кристалли- зоваться и постепенно затвердевать. Состав тунгового масла обеспечивает очень высокую скорость его высыхания. Так, па воздухе нанесенное на поверхность в виде тонкого слоя масло высыхает через 1,5—3 дня, в то время как даже .льняное мас- ло высыхает только в течение 3—6 дней. Интересно отметить, что высыхание пленки тунгового масла идет от грунта к по- верхности, причем присоединение кислорода имеет место даже после образования пленки. Помимо способности к окислению" тунговое масло склонно к самополимеризации в бескисло- родной среде, чем оно весьма существенно отличается от всех других масел. Лаковая пленка, полученная из тунгового масла, как и пленка из льняного масла, при нагревании не плавится, а при температуре выше 270° С начинает постепенно обугливаться. Если высыхает сырое тунговое масло, то полу- чающаяся пленка имеет матовый вид, что объясняется опи- санным выше явлением световой изомеризации. Предвари- тельно полимеризованное (нагреванием) тунговое масло дает уже блестящую пленку, которая, кроме того, обладает рядом ценных свойств (твердость, эластичность, стойкость к щело- чам и т. д.). Хороших свойств пленки и устранения ее мато- вого вида можно также добиться, если обработку тунгового масла вести в смеси с льняным маслом. Повидимому, мел- кие кристаллики тунгового масла, которые образуют матовую- поверхность, при прибавлении льняного масла настолько уве- личиваются в своих размерах, что края их сливаются, и, та- ким образом, матовость пропадает. Нужно еще отметить, что тунговое масло при нагревании склонно к желатинированию,, причем температура' желатинирования зависит от времени на- гревания (фиг. 3).
26 Сырье и полуфабрикаты [ гл. 2 Фиг. 3. Кривая желатинирова- ния тунгового масла. Добавление льняного масла уменьшает опасность желатини- рования. Все приведенные выше соображения учтены в производ- стве эмалированной проволоки, где тунговое масло всегда ис- пользуется только в смеси с льняным маслом. Примерные требования, кото- рые предъявляются кабельными заводами к импортному тунгово- му маслу, сводятся к следую- щему: 1. Цвет от золотистого до ко- ричневого. 2. Удельный вес при 20° С в пределах 0,935—0,943. 3. Кислотное число не выше 8. Кислотное число характе- ризуется количеством миллиграмм едкого кали, которое тре- буется для нейтрализации свободных жирных или смоляных кислот, находящихся в масле или смолах. Таким образом, ки- слотное число указывает, сколько свободных кислот имеется в масле. Вообще говоря, чем меньше кислотное число, тем выше качество масла. 4. Коэффициент омыления 190+ 10. Коэффициент (число) омыления показывает, сколько миллиграмм едкого кали необ- ходимо для нейтрализации всех кислот, в свободном и свя- занном состоянии. Снижение числа омыления показывает на наличие в масле неомыляемых веществ (углеводородов и т. п.). 5. Иодное число по Гюблю не менее 160. 6. Отсутствие минеральных масел. 7. Содержание воды—следы. 8. Тунговое масло, будучи нагретым до 282° С, должно свертываться не ранее 9 мин. и не позднее 12 мин. пребыва- ния .масла при этой температуре. 9. Коэффициент рефракции при 25° С — порядка 1,515. Коэффициент рефракции (преломление света) зависит от строения жирных кислот и чем больше в масле непредельных кислот, тем коэффициент рефракции выше. Кроме того, коэф- фициент рефракции зависит и от расположения двойных связей. Отечественное тунговое масло отличается от импортного прежде всего несколько меньшим содержанием элеостеарино- вой кислоты и соответственно несколько большим (13—14%) содержанием олеиновой кислоты и предельных кислот (до 'б—7%). В связи с этим удельный вес отечественного масла по техническим условиям кабельной промышленности должен
'§ 8 ] Льняное масло 27 быть в пределах 0,930—0,946, иодное число не менее 150. Исследования свежеизготовленного отечественного тунгового масла показывают что у него кислотное число колеблется в пределах 1,0—2,5. При длительном хранении кислотное число масла увеличивается. Поэтому по вышеуказанным техниче- ским условиям кислотное число у нашего масла, которое не имеет такой длительной транспортировки и хранения на скла- дах, как импортное масло, должно быть не более 4—5. Бла- годаря некоторому отличию по составу кавказского тунгового масла от импортного оно в смеси с льняным маслом дает лаки с немного пониженной скоростью высыхания, чем такие же лаки с применением импортного масла. В этом отношении, как показали проведенные исследования на одном из наших заводов, положительных результатов можно добиться, если в лаках применять предварительно обработанное (полимеризо- ванное уваркой) отечественное тунговое масло. Эмальлаки с применением такого масла дают вполне качественную эмаль- пленку при обычных скоростях эмалирования. Иногда на кабельные заводы поступает тунговое масло с резко повышенным кислотным числом. Применение такого масла для изготовления эмальлаков нежелательно. Кислотное число этого масла можно снизить и довести до нормирован- ных величин прогреванием вместе с 5% уксусного ангидрида при температуре 190° С. Исследования, проведенные в Цент- ральной кабельной лаборатории, показывают, что качество эмальпленки, полученной на таком масле, удовлетвори- тельно. 8. ЛЬНЯНОЕ МАСЛО Льняное масло, так же как и тунговое, является до по- следнего времени одним из важнейших материалов при про- изводстве эмалированной проволоки. Оно получается из се- мян однолетнего растения — льна, произрастающего как в странах с умеренным климатом (СССР), так и в южных стра- нах. Свежее льняное масло, которое обычно получается горя- чим прессованием семян, в основном состоит из глицеридов жирных кислот и, кроме того, содержит небольшое количе- ство свободных жирных кислот, белковых веществ, золы и влаги. Белковые вещества в лаковом деле являются совер- шенно нежелательными примесями. Освободиться от них мож- но либо длительным отстоем или быстрым нагреванием масла до 300° С, во время которого эти примеси выпадают в виде хлопьевидного осадка. В весовом отношении количество этого осадка незначительно (до 0,5%). Обработанное таким образом масло известно под названием поднятого (обработка нагре-
28 Сырые и полуфабрикаты [гл. 2 ванием) или лакового (отстоенного). Кроме того, в льняном масле содержится небольшое количество воды (не более 1%), золы (0,04—0,1%), глицеринового остатка (4,1—4,6%) и от 0,5 до 1,5% неомыляемых веществ. Основная масса, таким образом, приходится на глицериды жирных кислот, причем 7—8% веса масла приходится на глицериды насыщенных (пальмитинрвой и стеариновой) кислот, а остальные (до 85%)—на глицериды ненасыщенных (олеиновой, линолевой и линоленовой) кислот. Нужно отметить, что результаты мно- гочисленных исследований показывают весьма различные ко- личественные соотношения в масле глицеридов вышеуказан- ных ненасыщенных кислот. У различных исследователей ко- личество линоленовой кислоты в масле колеблется в преде- дах 23—50%, линолевой кислоты 22—59%' и олеиновой кис- лоты в пределах 5—17%. Место произрастания льна также сказывается на качестве масла. Из русских масел предпочтительнее масло, получаемое из льна, растущего в северных районах европейской части СССР, это масло обладает лучшей высыхаемостью. При вы- сыхании льняное масло присоединяет к себе кислород, причем- количество присоединенного кислорода обычно характери- зуется так называемым кислородным числом, которое пред- ставляет собой привес пленки при высыхании и выражается в процентах от веса пленки. Нужно только учитывать, что это' кислородное число пропорционально количеству присоединен- ного кислорода,, но не равно ему. Дело в том, что в процессе образования пленки имеют место два процесса: присоедине- ние кислорода и потеря пленкой летучих продуктов, получаю- щихся при пленкообразовании. Таким образом, указанное- кислородное число дает только разность между действитель- ным количеством присоединившегося кислорода и количе- ством удалившихся из пленки летучих продуктов. Если со- здать такие условия процесса пленкообразования, при кото- рых была бы возможность определять вес летучих продуктов, можно было бы получить истинные кислородные числа, кото- рые несколько выше определяемых обычным способом кисло- родных чисел. Кроме того, в этом случае можно было бы убедиться в том, что присоединение кислорода пленкой про- должается почти в течение года, а отнюдь не в течение не- скольких дней, как это получается в результате простого оп- ределения изменения веса высыхающего масла. Присоедине- ние кислорода повышает растворимость масла в спиртах. Это объясняется появлением в масле гидроксильных групп, род- ственных спиртам и способствующих растворимости в них масла. Окисленные масла часто называются оксинами; так, окисленное льняное масло носит также название «линоксин».
•5 8] Льняное масло 29 1 J 5 10 15 20 25 Сутки Время высыхания пленки Фиг. 4. Кривая Вегера. Растворимость линоксина в спирте достигает 30%, в ацетоне 20% и в эфире— около 1О°/о. Длительность процесса присоединения кислорода к маслу объяс- няется тем, что вначале окисляется верхний слой масла, причем образовав- шаяся тонкая пленочка препятствует быстрому прохождению кислорода во внутренние слои масла. Изменение кислородного числа от времени высыхания пленки характеризуется так называемой кривой Вегера, представленной на фиг. 4. Из этой кривой не- трудно убедиться, что максимальный привес имеет место после 7 дней высыхания, когда кислородное число дости- гает 18. Далее происходит, главным образом, улетучивание •продуктов окисления, причем, чем дальше идет окисление, тем улетучивание этих продуктов больше. Вес этих продуктов значительно выше веса дополнительного присоединяемого кислорода, вследствие чего кривая после 7-дневной сушки медленно спадает. На высыхании пленки сказывается дей- ствие света, под влиянием которого пленка сохнет гораздо быстрее, чем в темноте. Повышение влажности воздуха значи- тельно замедляет процесс высыхания. Наконец, следует отметить, что полимеризованное масло сохнет медленнее. При изготовлении эмальлаков помимо сырого льняного .масла очень часто применяется рафинированное масло. Для получения его сырое льняное масло подвергается обработке слабой серной кислотой. После отстаивания и отделения осадка оно обрабатывается щелочью, промывается до ней- тральной реакции, высушивается под вакуумом и фильтруется. Рафинированное масло относится к числу лучших лаковых масел. Отметим основные физико-химические константы льня- ного масла: 1. Удельный вес сырого льняного масла колеблется в пре- делах 0,93—0,938 при 15° С. По существующему ОСТ на ра- финированное льняное масло удельный вес должен быть в пределах 0,928—0,936. 2. Температура застывания в пределах от —16 до —27° С. 3. Кислотное число у хорошего свежего масла во всяком случае не выше 4. Если применяется рафинированное масло, то в соответствии с ОСТ 378 кислотное число его должно быть не солее' 0,7. 4. Число омыления 184—195.
30 Сырье и .полуфабрикаты [ гл. 2' 5. Иодное число, которое является одним из основных по- казателей качества масла, должно быть не ниже 170. Для ра- финированного льняного масла иодное число должно быть не менее 175. 6. Для производства эмальлаков существенное значение имеет температура вспышки масла. Судя по литературным данным, она колеблется в пределах 250 л- 285° С. В практике лаковарочных цехов, изготовляющих эмальлаки, обычно при- меняется льняное масло с температурой вспышки не ниже 260° С. 7. Коэффициент рефракции сырого масла при 15° С ко- леблется в пределах 1,4807—1,4851. С повышением темпера- туры коэффициент рефракции несколько снижается (примерно на величину 0,00036 на каждый градус Цельсия). Для рафини- рованного масла согласно вышеуказанному ОСТ коэффициент рефракции при 20° С должен быть в пределах 1,4780—1,4850. 8. Вязкость льняного масла (по Энглеру) при 20° С ко- леблется в пределах 6,5—7,7°Е и при 100° С примерно равна 1,7° Е. 9. КАСТОРОВОЕ МАСЛО Касторовое, масло получается холодным или горячим прес- сованием или экстракцией из семян клещевины, которая про- израстает преимущественно в странах с теплым климатом. У нас клещевина культивируется на Северном Кавказе, на Кубани. В семенах клещевины содержится фермент-липаза, который легко расщепляет жиры. Если этот фермент будет содержаться в масле, последнее будет при хранении пор- титься и прогоркать. Наличие этого фермента влияет отрица- тельно также и на стабильность пленок, полученных на лаках с применением касторового масла. В этом отношении благо- приятно действует пропаривание (прогрев с водой), так как при этом вышеуказанные ферменты разрушаются. В необработанном виде касторовое масло является наибо- лее вязким по сравнению с другими растительными маслами. Вязкость масла при 50° С по результатам ряда проведенных нами испытаний составляет 19,0—23,8° Е. По своему составу- касторовое масло весьма существенно отличается от тунго- вого, льняного и тому подобных масел. Примерный состав, его кислот следующий: рицилиновая С18Н34О3, т. е. СН3 (CH2)S СН • ОН • СН2СН = кислота — СН (СН2)7 СООН . •...............80%; олеиновая С18Н34О2, т. е. CHS (СН2)7СН = СН (СН2)7 СООН— кислота . около 9%;
§9] Касторовое масло 31 линолевая С18Н32О2, т. е. [СН3 (СН,)4 СН — СНСН2СН — кислота — СН(СН2)7]СООН................около 3%; стеариновая С18Н36О2 и диоксистеари- С18Н36О4.......................около 3%. новая кислота Таким образом, основной составляющей частью касторо- вого масла являются глицериды рициноловой кислоты, причем эти глицериды являются однокислотными, т. е. они имеют следующее строение молекул: СН2 — OOCR 1 СН — OOCR I СН, — OOCR. Так как касторовое масло почти совсем не содержит ки- слот с двумя или тем более тремя двойными связями, а в ка- честве примесей имеет предельные жирные кислоты, оно в естественном состоянии очень плохо высыхает на воздухе и поэтому относится к разряду невысыхающих масел. При об- работке касторового масла—дегидратации одновременно воз- можен и процесс полимеризации, поэтому точное соблюдение режимов обработки касторового масла является одним из основных условий для получения желательных результатов. Возможность переработки невысыхающего касторового1 масла в высыхающее была установлена работами проф. Шайбера. Принципиально процесс превращения касторового масла в высыхающее можно представить себе следующим образом: СН3(СН3)5СН ОН - СН2СН = СН(СН2)7СООН-> -> СН8(СН2)5СН = СНСН = СН(СН2)7СООН + Н2О. Вслед за описанным процессом дегидратации касторового масла и образованием новой кислоты обычно имеет место и второй процесс — полимеризация образовавшихся непредель- ных соединений за счет взаимного насыщения двойных свя- зей. Отнятие молекулы воды (процесс дегидратации) приво- дит к уменьшению вязкости, причем образование второй двой- ной связи сказывается на увеличении иодного числа. Процесс полимеризации, наоборот, как и следовало ожидать, характе- ризуется падением иодного числа, повышением вязкости и увеличением кислотного числа от температуры и времени на- грева. В годы войны касторовое масло стало применяться в производстве эмалированной проволоки.
32 Сырье и полуфабрикаты [ гл. 2 Существующим стандартом СТ 362 предусматривается ка- сторовое масло в сыром и рафинированном виде. Приводим основные физико-химические показатели, которые согласно вышеуказанному стандарту предъявляются к нашему касторо- вому маслу (см. табл. 2). Касторовое масло должно перево- зиться или в чистых и промытых цистернах, железных бочках и бидонах или в бочках из дубовой, буковой или осиновой клепки с железными обручами. Химически чистое касторовое масло обычно транспортируется в хорошо закупоренных сте- клянных бутылях. Таблица 2 Показатели Рафинированное Сырое I. Цвет От бесцветного до жел- товатого Зеленовато-желтый 2. Прозрачность После отстаивания в те- После отстаивания в чение 48 час. при20°С течение 48 час. при масло должно быть 20° доп i скается лег- прозрачным кая муть 3. Удельный вес при 20 °C 0,947- 0,968 4. Иодное число 82— 88 5. Число омыления 176-186 6. НеомыляемыХ в % не более 1.0 1,0 7. Кислотное число не более 30 5,0 8. Влага и летучие ве- щества (потери при на- гревании при 100 — 0,3 105°С) в % не более 0,25 9. Температура вспышки по Мартенс-Пенскому 240 не ниже 10. Растворимость в эти- При 10—20°С должно растворяться в равном ловом спирте объеме 96 этилового спирта 10. ПОДСОЛНЕЧНОЕ МАСЛО Подсолнечное масло добывается из семян всем хорошо из- вестного однолетнего растения — подсолнечника. Подсолнеч- ник культивируется в Европе, главным образом, в Венгрии и в СССР на Доиу, Украине и южных районах Волги. В зави- симости от технологии переработки семян масло получается от светложелтого до темного. Оно имеет приятный вкус и поэтому больше каких-либо других растительных масел упот- ребляется в пищу, а кроме того, применяется и для различ- ных технических целей (для мыловарения, при изготовлении
§ 10] Подсолнечное масло 33 саломаса и т. д.). До последнего времени нет твердо установ- ленной точки зрения на состав подсолнечного масла. Пример- но его можно считать следующим: По Эйбнеру Линолевая кислота Ci8 Н32 О2 . . . . 46,3% Олеиновая кислота С18 Н34 О2, . . . . 39% Насыщенные кислоты ..............9% По Бохману 54,8% 31,9% 7% Остальное падает на глицериновый остаток, неомыляемые вещества и т. п. Некоторые авторы, в том числе и Эйбнер, полагают, что линолевая кислота в подсолнечном масле суще- ствует в виде двух изометров: а- и р-линолевой кислоты. Эти изомеры имеют одинаковый химический состав с различ- ной формой строения. Совершенно неоспоримым является значительное количество в подсолнечном масле олеиновой кислоты с одной двойной связью и наличие насыщенных ки- слот. Следствием этого является слабая высыхаемость под- солнечного масла в его естественном состоянии,' что до по- следнего времени удерживало от применения его в производ- стве эмалированной проволоки. Однако, подсолнечное масло можно полимеризовать и получить качественную и довольно быстро сохнущую олифу. Полимеризацию подсолнечного мас- ла можно осуществить двумя способами: 1. Нагревом масла до температуры 260—270° С без до- бавления сикативов. Этот способ по существу не отличается ют обычно принятого метода полимеризации тунгового и льняного масел, уплотнение которых производится при произ- водстве эмальлаков без сикативов. 2. Второй способ изготовления подсолнечной олифы свя- зан с применением при нагревании некоторых сикативов. Де- тально об этом способе будет изложено ниже при рассмотре- нии эмальлаков с применением подсолнечного масла. По существующему в настоящее время ГОСТ 1129-41 подсолнечное масло делится на два вида: рафинированное и нерафинированное масло. Нерафинированное масло в зависи- мости от качественных показателей делится на три сорта: высший, первый и второй сорт. Для технических целей при- меняется масло в зависимости от назначения разных сортов. Приводим ниже основные технические показатели для под- солнечного масла, которые предусматриваются вышеуказан- ным ГОСТ (см. табл. 3) Транспортировка этого масла произ- водится примерно в такой же таре, как и касторовое масло. 3 В. А. Привезенцев.
34 Сырье и полуфабрикаты [ гл. 2 Таблица 3 Название показателей Рафинированное Нерафинированное Высший сорт 1-й сорт 2-й сорт 1. Прозрачность 2. Кислотное число После отстаива- ния при 20°С в течение 24 час. масло должно быть прозрачным После отстг 2j°C в теч масло над жно быть 1ИВЭНИЯ при ение 24 час. отстоем дол- прозрачным Допускается над отсто- ем легка® муть не более . . 3. Отстой по объ- 0,4 1,5 2,25 6,0 ему, % . нет 1,5 2,0 3,0 Отстой по весу,% 4. Влага и лету- нет 0,05 0,10 0,20 чие,% 0,15 0,2 0,2 0,3 5. Иодное число . 6. Неомыляемые 119-144 119-144 119-144 119—144 вещества, % . - 7. Температура вспышки по Мар- тенс-Пенскому, 1,0 1,0 1,0 1,25 °C — 234 234 234 11. ХЛОПКОВОЕ МАСЛО Хлопковое масло добывается из семян хлопчатника, ко- торый у нас, как известно, культивируется в Средней Азии, Закавказье и УССР. Очищенное хлопковое масло употреб- ляется в пищу, а также идет на различные технические цели. По классификации масел Эйбнера хлопковое масло от- носится к разряду полувысыхающих масел, т. е. таких масел, которые высыхают только в присутствии катализаторов и то- не вполне. Объясняется это тем, что в состав хлопкового масла входит 25—30% предельных кислот, из которых в пер- вую очередь следует отметить пальмитиновую кислоту; 25—30% приходится на олеиновую кислоту с одной двойней, связью и только 40—45?/о на линолевую кислоту. Поэтому применение хлопкового масла в производстве эмалированной проволоки и вообще в лаковом деле возможно только после- глубокой переработки хлопкового масла и придания ему спо- собности высыхать. В частности, высыхающее полимеризо- ванное хлопковое масло можно получить после обработки его при температуре порядка 240—270° С в присутствии таких катализаторов, как резинат марганца, металлический (грану- лированный) цинк и т. д.
§ 12] Сафлоровое, кедровое и жабр-ейное масла 35 Главнейшие константы хлопкового масла следующие: 1. Удельный вес при 15° С....................0,920-—-0,930. 2. Температура застывания.................." 3—4°С 3. Число омыления...........................191—198* 4. Количество неомыляемых веществ . . . ' . 0,5—1,0%- 5. Иодное число..............................100—137 6. Вязкость по Энглеру при 20° С.............9 — 10° Е 7. Коэффициент рефракции при 15° С . . . . 1,4737—1,4759 12. САФЛОРОВОЕ, КЕДРОВОЕ И ЖАБРЕЙНОЕ МАСЛА В военные годы были проведены успешные опыты по при- менению в производстве эмалированной проволоки сафлоро- вого, кедрового и жабрейного масел. Сафлоровое масло полу- чается путем прессования очищенных семян засухоустойчш вого растения сафлора, которое у нас возделывается в за- сушливых зонах Куйбышевского края, Оренбургской области, Казахстана и т. д. Это масло по своему составу подходит к типу маковых масел, причем в эмальлаках оно может быть применено в полимеризованном виде. Полимеризация этого масла происходит при нагреве до 270—290° С без сикативов. Сафлоровое масло является одним из наиболее дорогих ма: сел и находит широкое применение в кондитерском деле. Применение его при производстве эмалированной проволоки может иметь только эпизодический характер. Кедровое масло добывается из орехов кедрового- дерева, которое большими массивами растет в Западной Сибири. Кед» ровое масло можно отнести к типу маковых, т. е. полузысы- хающих масел. Путем термической обработки (при темпера- туре 280—300° С) как с применением сикативов, так и без сикативов можно получить полимеризованное масло, а также создать эмальлаки на одном кедровом масле. Препятствием к широкому внедрению кедрового масла в качестве лакомате- риала является его относительно высокая стоимость и дефй- цитность. Жабрейное масло получается из семян однолетнего расте- ния жабрея (пикульника). Пикульник обычно является сорни- ком хлебных культур и достаточно широко распространен на территории европейской части СССР и в Западной Сибири. Жабрейное масло можно отнести к разряду высыхающих ма- сел, так как по своему составу оно достаточно сходно с льняным маслом. Жабрейное масло можно полимеризовать при температуре 270—280° С без применения сикативов. Из- готовленные на этом масле эмальлаки дали удовлетворитель- ные результаты, однако до конца вопрос о возможности и це- лесообразности внедрения этого масла в производстве эмаль- лаков пока не доработан.
36 Сырье и полуфабрикаты [ гл. 2 13. ГЛИЦЕРИН Глицерин является важнейшей составной частью глифта- левых эмал'ьлаков. Как указывалось выше, глицерин пред- ставляет собой трехатомный спирт — СН2ОН I ОН ОН I СН2ОН Он входит в состав животных и растительных жиров в виде глицеридов, т. е. сложных эфиров кислот жирного ряда (стеариновой, пальмитиновой, олеиновой, линолевой и т. д.). Поэтому в технике глицерин может получаться расщеплением жиров на свободные жирные кислоты и глицерин. , В настоящее время существует много способов получения глицерина, причем существенное значение имеет автоклавный способ расщепления жиров при повышенной температуре и давлении. Помимо этого способа применяется кислотный спо- соб Твитчела, который в свое время предложил особый реак- тив, или, как иначе его называют, контакт для облегчения эмульгирования жиров в кислой среде. В настоящее время реактив Твитчела вытеснен у нас контактом Петрова. Если глицерин получается при простом расщеплении жи- ров, то он называется сапонификационным, а глицерин, ко- торый образуется при омылении жиров едкими щелочами, но- сит название глицерина из подмыльных щелоков. Обе эти марки относятся к так называемому сырому глицерину: сырой глицерин является исходным сырьем для всех сортов дестил- лированного глицерина. Нужно отметить, что попытки применить в глифталевых эмальлаках сырой глицерин положительных результатов не дали. Для этой цели наиболее подходящим является химиче- ски чистый глицерин. Этот глицерин получается из сырого глицерина путем его дестилляции и дополнительной очистки дестиллата. В процессе дестилляции сырой глицерин перего- няется под вакуумом. В настоящее время у нас существует ОСТ 533 на дестиллированный глицерин, которым предусмат- ривается четыре марки такого глицерина. Эти марки и техни- ческие требования к ним приведены в табл. 4. Химически чистый глицерин не должен содержать углево- дов, белковых веществ, солей аммония, жирных кислот и их эфиров, а также кальция, железа, мышьяка, тяжелых метал- лов и т. д. Такие же требования предъявляются примерно и к динамитному глицерину; в нем допускается только наличие следов кальция, магния, аммония и сернокислых соединений. Глицерин дестиллированный Гго сорта не должен содержать
§ 13] Глицерин 37 Таблица 4 Наименование показателей Глицерин хими- чески чистый Глицерин дина- митный Глицерин де- стиллирован- ный 1-го сорта Глицерин де- стиллиро ван- ный 2-го сорта (текстильный), Цвет Бесцветный Бесцветный или слабо- желтый Бесцветный Бесцветный или жел- тый Прозрачность Прозрачный Прозрачный Прозрачный Прозрачный Запах Удельный вес не ни- Отсутствие запаха при темпера- туре 15— 20°С Отсутствие Неприятно- го запаха при нагре- вании до 100°С Отсутствие температу запаха при ре 15—г20°С же Содержание чистого глицерина не ме- 1,25 1,262 1,250 1,234 нее, % Золы не более, % . Нелетучих не более, 94 98 94 88 0,01 0,15 0,02 0,25 % 0,02 0,10 0,04 0,25 мышьяка, углеводов, тяжелых металлов и т. д. Наконец, де- стиллированный глицерин 2-го сорта не должен содержать мышьяка й сернистых соединений. Химически чистый глицерин и дестиллированный глицерин 1-го сорта обычно поставляются в чистых сухих стеклянных бутылях, а динамитный глицерин и глицерин 2-го сорта — в оцинкованных и неоцинкованных железных барабанах, буты- лях и т. д. Помимо глицерина в производстве глифталевых эмальлэ- ков применяется и второй продукт расщепления жиров — жирные кислоты, причем в нашей практике в состав этих ла- ков вводятся только жирные кислоты льняного масла. Жир- ные кислоты льняного масла кабельные заводы обычно полу- чают с мыловаренных заводов. Изготовление их может быть организовано и на кабельных заводах. В этом случае нужно след эть за возможно полным расщеплением масла. Степень расщепления можно характеризовать отношением кислотное число по •------------- которое должно быть не менее и,о. число омыления ’ Кроме того, жирные кислоты должны давать нейтральную реакцию водной-вытяжки и иметь зольность не более 1 %. В лаки жирные кислоты идут после длительного отстоя.
38 Сырье и полуфабрикаты [ гл. 2 14. ФТАЛЕВЫЙ АНГИДРИД Окислением некоторых ароматических углеводородов или их производных можно получить исходный продукт фтале- .вого .ангидрида — фталевую кислоту. Так, очень часто фтале- вая кислота получается окислением нафталина СюН9. Фталевая кислота CgH4i(GOOH)2 представляет собой кри- сталлическое вещество, легко растворимое в горячей воде, алкоголе и эфире. Температура плавления ее около 230° С; нужно только отметить, что строго определенной температуры плавления у нее нет, так как при нагревании у нее легко отщепляется вода и остаток образует ангидрид фталевой ки- слоты СеН4 (СО)2О, который обычно получается в виде длин- ных кристаллических игл. По существующему стандарту СТ/ГОХП—27/2358 техниче- ский фталевый ангидрид бывает двух сортов. Первый сорт должен содержать фталевого ангидрида не менее 99,7% и иметь температуру начала плавления не ниже 130° С. По внешнему виду фталевый ангидрид должен пред- ставлять длинные игольчатые кристаллы или кусочки белого цвета. Содержание фталевого ангидрида во втором сорте должно быть не менее 98,5%, а температура начала плавления не ниже 129° С. Фталевый ангидрид этого сорта должен пред- ставлять собой длинные игольчатые кристаллы или неправиль- ной формы кусочки от сероватого до желтого цвета. Для производства эмальлаков наиболее желательным является фталевый ангидрид первого сорта. Обычно он поступает в фанерных бочках весом (нетто) в 05, 50 и 100 kg. Методика определения содержания фталевого ангидрида и температуры плавления его приведена в вышеуказанном стандарте. 15. АЛЬБЕРТОЛИ В заграничной лаковой промышленности широкое приме- нение находят фенольно-альдегидные смолы, причем для про- изводства эмальлаков из этой категории искусственных смол наибольший интерес представляют модифицированные фе- нольно-альдегидные смолы—альбертоли, группа смол, назван- ная так по имени их изобретателя доктора Альберта. Альбер- толи представляют собой продукт конденсации фенола, фор- малина с кислотами естественных смол (канифоли и т. п.) или растительных масел (тунгового, льняного). Для получения смолы берется два моля фенола на один моль формальде- гида, в результате взаимодействия которых получается фе- нолформальдегидная смола. Последующей реакцией между этой смолой и кислотами канифоли или растительных масел получается альбертоль, готовая для применения в эмальлаках.
§ 15] Альбер толи 39 Таким образом, схему получения альбертолей можно пред- ставить себе следующим образом: НСОН+ ] 1 моль формаль- дегида ОДОН I сн3 С6Н4ОН нодон нодон 2 моля фенола [ + RCOOH кислоты канифоли или расти- тельных масел (ОДОН СН3 чодо ОДОН фенолформальде- гидная смола ОДОН -> I СвН2 +н2о (ОДООСИ альбертоль Первоначально альбертоли изготовлялись с применением кислот канифоли. В последнее время для этой цели приме- няются также кислоты тунгового и льняного масла. Суще- ствует целый ряд патентов и способов получения маслорас- творимых альбертолей. В практике некоторых европейских за- водов альбертоли (№ 118 S, № 209 S и др.) нашли широкое применение, причем при изготовлении лаков на альбертолях иногда вводится антиоксидант а — нафтол (до 1,5%), кото- рый, по мнению специалистов, повышает стойкость пленок против естественного старения, улучшает режим работы на фитилях и увеличивает срок службы последних. Хотя альбертоли могут растворяться только в некоторых определенных растворителях и имеют склонность изменять свой цвет на свету, применение их в производстве (эмалиро- ванной проволоки представляет несомненный интерес, тем более, что эмальлаки на этих смолах, давая повышенное ка- чество эмали, не требуют каких-либо существенных измене- ний в технологическом процессе эмалирования. В СССР альбертоли выпускались под названием «искус- ственных копалов». Для изготовления эмальлаков один из наших заводов вполне успешно применял такой искусствен- ный маслорастворимый копал под маркой РТФ. Исходным сырьем для изготовления этого искусственного копала яв- ляется редкинский торфяной фенол (отсюда и название смолы РТФ), формалин и канифоль. После сплавления и варки копала он подвергается тща- тельной сушке под вакуумом с последующей обработкой гли- церином при повышенной температуре (этерификация смолы).
40 Сырье и полуфабрикаты [гл. i В результате такой обработки получается смола с темпе- ратурой каплепадения по Уббелоде не ниже 1'28° С, с кислот- ным числом не более 20 и с полной растворимостью в поли- меризованном тунговом масле и бензоле. Применение вышеуказанного искусственного копала марки РТФ как для тонких, так и для средних и крупных размеров, проволоки давадо вполне положительные результаты и поэто- му эмальлаки с применением этого искусственного копала до последнего времени успешно конкурируют со всеми осталь- ными применяющимися у нас эмальлаками. До последнего времени искусственный копал РТФ являет- ся пока весьма дефицитным. Как заменитель этой смолы, можно привести еще один из видов маслорастворимых искус- ственных смол, которые получаются на основе идитола, кани- фоли и глицерина (искусственная смола ИКС). Применение этой смолы дает вполне удовлетворительные результаты в ла- ках для эмалирования проволоки всех сечений. 16. РЕЗИНАТЫ МАРГАНЦА И КАЛЬЦИЯ Выше уже говорилось о назначении этих материалов в производстве эмальлаков и об их химической природе. По- этому здесь мы кратко коснемся только тех требований, ко- торые предъявляются к ним при производстве эмальлаков, а также об основных моментах изготовления резинатов непо- средственно на кабельных заводах. Резинат марганца. По внешнему виду резинат марганца представляет собой твердую прозрачную массу темного цвета, причем эта масса не должна иметь каких-либо посторонних видимых простым глазом включений. Резинат марганца дол- жен иметь температуру плавления по Убеллоде не ниже 96° С, кислотное число не выше 165 и, наконец, содеожайие марган- ца, связанного в виде соли абиетиновой кислоты, не менее 1,1%. Количество свободного марганца в виде металла дол- жно быть минимальным. Поскольку изготовление резината марганца очень часто производится на кабельных заводах, выпускающих эмалированную проволоку, укажем кратко ос- новные моменты технологического режима варки резината. Последняя обычно производится в небольшом съемном котле емкостью 100—200 1. В качестве исходных материалов бе- рется качественная канифоль (по цветности удовлетворяющая маркам Н, К и М) и перекись марганца, также удовлетворя- ющая требованиям существующего на нее ОСТ. Примерная рецептура закладки: канифоль 100 kg, перекись марганца 4 kg, вода 1 kg. При изготовлении первоначально в котел загружается вся канифоль и нагревается до 175—180° С,
§16] Резинаты марганца и кальция 41 после чего форсунка обычно выключается, а температура в котле повышается до 200—220° С за счет теплоотдачи топки. По достижении этой температуры в канифоль вводится мел- кими порциями в течение 30—40 мин. при непременном по- стоянном перемешивании котла перекись марганца, предва- рительно растворенная в воде. При загрузке перекиси мар- ганца нужно следить за тем, чтобы температура ни при ка- ких обстоятельствах не снижались ниже 180° С. По оконча- нии загрузки температура смеси доводится до 220—230° С и поддерживается до получения прозрачной пробы на стекле. После этого температура повышается до 250—260° С и вслед за этим котел снимается с горна и выносится наружу или в особое помещение. При температуре 230—235° С резинат марганца сливается в чистые противни. Резинат кальция. По внешнему виду резинат кальция также представляет собой твердую прозрачную массу не- сколько более светлого цвета, чем резинат марганца, без ви- димых посторонних включений и помутнений. Резинат кальция должен иметь температуру плавления не ниже 95° С, кислот- ное число в пределах 90—130, кальция, связанного в виде соли абиетиновой кислоты, не менее 0,87с, золы не более 3,5fl/o. Так же как и в резинате марганца, наличие свободного кальция в виде металла должно быть минимальным и во вся- ком случае не более 0,4%. Резинат кальция должен полно- стью растворяться в льняном* масле при 200°С. Технология изготовления резината кальция на кабельных заводах анало- гична описанной выше технологии изготовления резината мар- ганца и сводится к следующему: в качестве исходного сырья берется канифоль вышеуказанных марок и качественная га- шеная известь «пушонка» (СаСО3). Варка производится в ука- занных выше съемных котлах. Примерная рецептура за- кладки— 180 kg канифоли и 5,6 ikg [«пушонки». Первона- чально* закладывается вся канифоль и при достижении темпе- ратуры в котле 220—240° С производится загрузка мелкими порциями (разбросом по поверхности расплавленной кани- фоли) «пушонки», причем этот процесс выполняется в тече- ние 30—40 мин. При этом нужно следить за тем, чтобы тем- пература в котле не снижалась ниже 220° С. После этого температура смеси доводится до 270—290° С и поддержи- вается до получения прозрачной пробы на стекле. Затем котел снимается и выносится наружу или в особое помеще- ние. Разлив резината кальция в чистые противни производит- ся при температуре 230—250° С. Перед употреблением рези- натов марганца и кальция необходимо Проверить их харак- теристики, в первую очередь температуру их каплепадения.
42 Сырье и полуфабрикаты [ гл. 2 17. ГИДРОХИНОН Гидрохинон представляет собой производное вещество от бензола, получаемое путем замещения двух атомов водорода двумя гидроксильными группами. Таким образом, молекула гидрохинона имеет следующую химическую формулу С6НфОН)2. Молекулярный вес гидрохинона 110,05. Гидрохинон в ла- ковом деле обычно применяется, как хороший антиоксидант. В производстве эмальлаков гидрохинон в небольших количе- ствах вводится для предупреждения свертывания (коагуля- ции) некоторых масляных эмальлаков. В естественном со- стоянии гидрохинон представляет собой белый или слегка окрашенный в серовато-желтый цвет мелкокристаллический порошок без запаха. Гидрохинон растворяется в известных пределах в воде и лучше в горячей воде, винном спирте и рфире. ОСТ 6767/379 установлены следующие технические требования к гидрохинону: температура плавления 169—171° С, содержание гидрохи- нона не менее 99,4%, содержание влаги не более 0,3% и золы не более 0,3%. Обычно гидрохинон поставляется в фанерных барабанах весом до 25 kg. В мелкой расфа- совке он поставляется в стеклянной или жестяной таре. 18. РАСТВОРИТЕЛИ Растворители в лаковом деле предназначаются для созда- ния маловязких (жидких) лаковых растворов, позволяющих нанести на изолируемую поверхность (в нашем случае на по- верхность проволоки) тонкий слой лака. Растворители должны обладать следующими качествами: 1. Хорошо' растворять лак, причем, чем сильнее раство- ритель, тем равномернее будет лаковый раствор, а стало быть, и лаковое покрытие. В некоторых случаях, когда тре- буется особо высокая равномерность покрытия, в основной растворитель добавляют для его усиления другие раствори- тели. Например, иногда для растворения эмальлаков, пред- назначенных для эмалирования тонкой проволоки, в основной растворитель—керосин добавляется скипидар. 2. Скорость испарения должна быть достаточно велика и при известных температурных условиях должна быть в опре- деленных нужных пределах, так как при слишком бурном испарении появляются повреждения поверхности эмальпленки в виде пузырей, а при слишком медленном испарении часть растворителя остается в лаковой пленке, что недопустимо. 3. Растворитель должен быть достаточно чист и не содер- жать посторонних примесей, так как в противном случае при
§ 19] Керосин 43 его испарении в лаковой пленке останутся посторонние вклю- чения (примеси), резко снижающие ее качество. 4. Пары растворителя не должны оказывать вредного действия на работающих. 5. Огнеопасность растворителя должна быть наименьшей. К сожалению, почти все растворители огнеопасны, с чем при- ходится особенно считаться в производстве эмальпроволоки, применяя необходимые противопожарные средства и меро- приятия, хранение растворителей и проведение развод- ки лака в специальных отдельных, хорошо вентилируемых по- мещениях и т. п. 6. С гоимость растворителя — не должна быть высокой, что особенно важно для заводов, не имеющих рекуперацион- ных установок. В настоящее время в качестве растворителя эмальлаков применяется высококачественный керосин. Этот растворитель значительно дешевле, безвреднее и огнебезопаснее других из- вестных нам растворителей, что и обеспечивает ему преиму- щественное положение в производстве эмальпроволоки. Кроме того, в небольшом количестве, как указывалось выше, иногда применяется в качестве компонента растворителя — скипидар. Поэтому ниже рассматриваются только эти два вида растворителей. Растворители для разрабатываемого з настоящее время эмальлака винифлекс описаны в гл. VII, где .говорится об этом эмальлаке. 19. КЕРОСИН Керосин добывается из сырой нефти путем перегонки. Он представляет собой смесь жидких углеводородов с темпера- турой кипения в пределах 150—300° С. По своему химиче- скому составу эта смесь состоит в основном из метановых (СпН2п-(-3), нафтано'вых (С„НЗП) и ароматических J углеводородов, причем количественное соотношение этих уг- леводородов зависит от места добычи нефти и в свою очередь определяет основное назначение керосина.- для освещения, как горючего для работы тракторных двигателей, в качестве растворителя в лакокрасочном производстве и т. д. Добывае- мый из грозненской парафинистой нефти керосин обладает значительным содержанием метановых углеводородов и отно- сится к числу осветительных керосинов. Эмбенские и бакин- ские нефти дают керосин с большим содержанием нафтеновых углеводородов, причем в бакинских керосинах имеется также значительное количество ароматических углеводородов; со- став этого керосина предопределяет основное его назначе- ние—тракторное топливо. Наибольшим содержанием аромати- ческих углеводородов из наших керосинов обладает Майкоп-
44 Сырье и полуфабрикаты [ гл. 2: ский керосин, в котором содержится также значительное ко- личество метановых углеводородов. Бакинский тракторный ке- росин в довоенное время на некоторых наших заводах нахо- дил весьма широкое применение в качестве растворителя эмальлаков, другие заводы для этой цели применяли одно> время легкий сорт керосина—уайтспирит (лаковый керосин), приближающийся по своим качествам к тяжелым бензинам. Нужно отметить, что влияние химического состава ке- росина на качество эмальлака и готовой э'малыпленки у нас: надлежаще не изучено и применение отдельных определен ных сортов керосина разными заводами нужно объяснить своеобразной технологической привычкой, а также различны- ми рецептурами и способами наложения эмальлака. В воен- ные годы наши заводы успешно использовали различные сор- та осветительного и тракторного керосина, лишь бы послед- ние обладали надлежащей чистотой и требуемыми физико- химическими константами. При' рассмотрении последних нужно иметь в виду, что у нас на керосиновых заводах перегонка нефти ведется в труб- чатых батареях, причем полученный дестиллат подвергается химической очистке серной кислотой и едким натром; это де- лается для удаления смол, нафтеновых кислот и т. п. Поэтому при применении керосина в качестве растворителя очень важ- на его проверка на химическую нейтральность, т. е. на отсут- ствие в нем остатков H2SOi и NaOH. Кроме того, обычно определяются: 1) удельный вес, кото- рый дает возможность судить о химическом составе углево- дородов; определение удельного веса обычно производится с помощью ареометра или весов Вестфаля; 2) температура1 вспышки, которая имеет весьма существенное значение в от- ношении пожарной безопасности. Это определение произво- дится с помощью аппарата Абель-Пенского. Наконец, для практической оценки качества керосина* имеет существенное значение определение цвета (часто с по- мощью колориметров Штаммера или Дюбоска); определе- ние цвета, между прочим, дает возможность судить о наличии в керосине смол и примесей. Определение тщательйой очист- ки керосина от нафтеновых кислот и их солей производится, с помощью натровой пробы. Наконец, для керосинов-раство- рителей исключительное значение имеет фракционный состав. Для технологического процесса эмалирования важно, чтобы количество, низкокипящих погонов (низкокипящих углево- дородов) было не более некоторой определенной величины, так как, с одной стороны, наличие большого количества: легкокипящих погонов увеличивает пожарную опасность, а кроме того, слишком бурное одновременное выделение раст-
Наименование показателей Облегчен- ный трак- торный ке- росин Керосин трактор- ный 1-го сорта 1. Удельный вес не менее 0,82-0,82 0,826 2. Фракционный состав до 200° от- гоняется не менее, % 15 10 до 275° , . % 98 80 „ 300°С „ ,, % — 98 ,, 315°С „ . % — — 3 Цвет по Штаммеру — 4,5 4. Натровая проба не более — 2 5. Температура вспышки по АП не ниже, °C 28 28 6. Механические примеси и вода Отсут- Отсут- ствие ствие 7. Водорастворимые кислоты и ще- лочи я • 8. Зольность не более, % 0,005 0,005
Таблица 5 Керосин трактор- ный 2-го сорта Керосин освети- тельный А Керосин осветитель- ный Б Керосин осветитель- ный экспортный ПВ Керосин осветитель- ный экспорт- ный ЬУ Уайтспирит 0,826 0,831 0,841 0,821 0,806 0,795 20 25 98 80 70 50 — — — — — — — — 98 98 98 98 95 — 4,5 4,5 3,5 2,3 — — 2 — — — — 28 28 28 36 40 33 (по М.ар- тенс-Пен- скому) Отсут- Отсут- Отсут- Отсут- Отсут- Отсутг ствие ствие ствие ствие ствие ствие » » V » 0,095 0,005 0,0j5 0,003 0,003 СП § 19 ] Керосин
46 Сырье и полуфабрикаты [ гл. 2’ ворителя может отрицательно отражаться на качестве эма- левой пленки. С другой стороны, важно, чтобы при определен- ной температуре (не выше 275° С) испарялось максимальное- количество керосина и на проволоке оставался только один, пленкообразующий состав. Само собой разумеется, в хоро- ших. сортах керосина совершенно не должно содержаться механических примесей и воды, а количество золы должно- быть совершенно ничтожным. В табл. 5 мы приводим пример- ные основные характеристики наиболее ходовых марок ке- росина отечественного производства. Из приведенных марок керосина наиболее желательными для растворения эмальлаков являются экспортный керосин1 обеих марок и лучший сорт тракторного керосина. Эти керосины имеют высокую чистоту обработки и вслед- ствие этого свободны от каких-либо вредных примесей. Фракционный -состав этих керосинов обеспечивает их свое- временное испарение. Кроме того, экспортные керосины имеют несколько повышенную температуру вспышки, что в производстве эмалированной проволоки весьма существенно, учитывая исключительную пожароопасность эмальцехов. Уайтспирит в настоящее время в качестве растворителя эмальлаков почти не применяется. Он очень дефицитен, пожароопасен и содержит значительное количество аромати- ческих углеводородов, обычно вредно влияющих на рабочих эмальцехов. 20. СКИПИДАР Скипидар (терпентинное масло) получается отгонкой из живицы хвойных деревьев, главным образом, сосны. В за- висимости от способа получения скийидар разделяется на ряд сортов: живичный (п-о-лучается из подсочной живицы, со- бираемой из надрубов на дереве), экстракционный (из смо- лы, которая экстрагируется из размельченных пней и корней соответствующим растворителем, обычно тяжелым бензином), пневый (получается в процессе сухой перегонки сучьев и кор- ней сосны). Пневый скипидар обычно загрязняется продук- тами разложения древесины; повторной перегонкой или обра- боткой щелочами удается получить более чистые и светлые сорта скипидара. Иногда у нас скипидар различается и по месту его выработки. Лучшие сорта скипидара —• живичные, которые часто носят также название терпентинного -масла. В производстве эмалированной проволоки применяется толь- ко этот вид скипидара и поэтому остановимся на нем по- дробнее. Хороший скипидар представляет собой прозрачную бес- цветную или слегка желтоватую жидкость с характерным
§ 21 ] Эмальлаки на тунговом и льняном маслах 47 сосновым запахом. Согласно ОСТ/НКЛес 289 скипидар не должен иметь мути hi примеси воды. Удельный вес нашего скипидара в пределах 0,856—0,870. Если скипидар налить на какую-либо поверхность, он легко улетучивается, оставляя остаток по весу не более 0,5% (ОСТ/НКЛес 289). Коэффициент рефракции для отечественного скипидара при 20° С в пределах 1,467—1,478. Начало температуры кипения скипидара 153—160° С, причем количество погонов, кипящих при 170° С, по объему должно быть не менее 90%, остальное должно представлять неполимеризуемый остаток. Кислотное число у свежеизготовленного скипидара долж- но быть не более 1. Однако, если скипидар хранится в от- крытом виде на воздухе, в особенности на солнечном свете, он быстро окисляется и даже оомоляется и начинает обла- дать кислой реакцией. Наличие кислорода в скипидаре содей- ствует высыханию масляных лаков, так как действие этого кислорода аналогично действию различных перекисей. При этом весьма существенно наличие какого-либо сикатива (для передачи кислорода от скипидара маслу). Скипидар в основном состоит из i яда изомеров угле- водородов, называемых терпенами (СюН16). Кроме того, в скипидаре имеется некоторое количество других углеводоро- дов и кислородных соединений, получающихся за счет окис- ления скипидара. Скипидар является превосходным растворителем масляных лаков. Кроме того, сам скипидар легко растворяется в раз- личного рода растворителях и в том числе в керосине. Как указано выше, он содействует ускорению высыхания масел, в известной степени улучшает качество пленки и содействует равномерному наложению лака на провод и потому иногда находит применение при эмалировании тонкой проволоки. Б заключение отметим, что в американской практике на- ходит некоторое применение в качестве растворителя эмаль- лаков сырая нефть как в чистом виде, так и в комбинации с некоторым количеством керосина и т. п. ГЛАВА ТРЕТЬЯ ЭМАЛЬЛАКИ 21. ЭМАЛЬЛАКИ НА ТУНГОВОМ И ЛЬЯНОМ МАСЛАХ На союзных кабельных заводах в последние 7—8 лет прочий вошли в практику эмальцехов эмальлак № 1 (для эмалирования проволоки диаметром 0,35 mm и выше) и эмаль- лак № 2 (для эмалирования более тонкой проволоки). Оба
48 Эмальлаки I гл, 3 лака в основе своей содержат полимеризованное льняное ма- сло (26—36%) и тунговое масло (35—46%), причем какого- либо принципиального различия между ними нет. Разница сводится лишь к следующему: 1. Лак № 1 предназначается для эмалирования толстой Проволоки, и поэтому он должен образовывать более толстую пленку. В связи с этим в него вводится активный ускоритель пленкообразования (2% резината марганца) и, кроме того, с этой же целью количество тунгового масла в нем берется несколько больше, чем в лаке № 2. 2. Лак № 2, наоборот, должен давать равномерную стро- го ограниченную в определенных пределах по толщине эма- левую пленку. Поэтому в состав растворителя (керосин) ча- сто вводится около 10% такого качественного компонента, как скипидар, который одновременно несколько ускоряет про- цесс пленкообразования, повышает твердость пленки и т. п. 3. Наконец, в практике наблюдаются случаи свертывания (коагуляция) лака № 2. Для борьбы с этим в него вводится Небольшое количество гидрохинона (0,2%), который являет- ся надежным предохраняющим средством ст свертывания лака. До Отечественной войны при изготовлении вышеуказан- ных лаков применялось исключительно импортное (китай- ское) тунговое масло. В настоящее время его в весьма зна- чительной части заменило отечественное (кавказское) тун- говое масло, которое, как указывалось выше, отличается несколько уменьшенным содержанием элеостеариновой кисло- ты. Это обстоятельство, а также и некоторое отличие нашего масла от импортного в физико-химических свойствах (меньшее иодное число, меньшая склонность к окислению и т. д.) тре- буют некоторого видоизменения в технологии изготовления эмальлака. В результате экспериментальных работ установ- лено, что качество эмалированной проволоки повышается, если в эмальлаках применять предварительно уваренное тун- говое масло. Несмотря на то, что лаки № 1 и № 2 до последнего вре- мени занимают преимущественное положение в производстве эмальпроволоки, они обладают рядом существенных недостат- ков. Так, они недостаточно устойчивы в производстве и даже при тщательном ведении технологического процесса эмалиро- вания часто дают неравномерную эмальпленку по длине про- волоки (выпады по эластичности, термостойкости, бензино- стойкости). Лак № 2 при эмалировании тонкой проволоки дает хорошие результаты только для некоторой определенной тол- щины эмалыпленки (примерно 0,01 mm на диаметр). При меньшей толщине лаковой пленки резко увеличивается коли- чество пробоев при испытании на ртутных станках, а более
§ 23] Эмальлаки на касторовом масле 49 толстая пленка дает неравномерную («корявую») поверх- ность. Поэтому разработка других, более качественных эмаль- лаков существенно необходима. Некоторые наши заводы в указанных рецептурах масляных лаков применяют описанный выше искусственный копал марки РТФ, которым частично или почти полностью заменяется резинат кальция. Качество эмальпроволоки при этом повышается. В остальном эти лаки ничем существенно не отличаются от стандартных эмальла- ков № 1 и № 2. 22. ЭМАЛЬЛАКИ НА ОДНОМ ЛЬНЯНОМ МАСЛЕ Попытки разработать эмальлаки без тунгового масла на одном льняном масле делались неоднократно, однако они к положительным результатам не приводили, так как эмаль- пленка получалась совершенно небензиностойкой. В военные годы на одном заводе удалось разработать эмальлак (лак № 27) на одном льняном масле, при этом было установлено, что бензиностойкость пленки зависит от степени предвари- тельной полимеризации льняного масла: чем более масло по- лимеризовано, тем лучше результаты испытания эмальпленки на бензиностойкость. Глубокая полимеризация льняного масла достигалась тем, что этот процесс велся с прибавлением небольшого количе- ства (0,2—0,3%) сикативов—резинатов марганца и кальция, причем сам процесс длился 10—11 час. при температуре 280—290° С. Полимеризованное таким путем масло являлось вместе с резинатом кальция основной составляющей частью эмальлака, при варке которого также дополнительно’ вводи- лось небольшое количество резината марганца. Этот лак дал вполне удовлетворительные результаты при эмалирова- нии тонкой проволоки (диаметром 0,05—0,30 mm). К недо- статку лака следует отнести наличие резината марганца при полимеризации масла и при варке лака. 23. ЭМАЛЬЛАКИ НА КАСТОРОВОМ МАСЛЕ В настоящее время эмальлаки на касторовом масле яв- ляются одними из лучших отечественных масляных эмальла- ков для тонкой эмалированной проволоки. Процесс изготовле- ния этих лаков разделяется на 2 стадии: приготовление касто- ровой олифы и варка собственно эмальлака. Переработка (дегидратация) касторового масла обычно Производится в при- сутствии различных катализаторов, из которых одни (окись алюминия, окись кобальта, обработанные соляной кислотой глины и т. п.) способствуют выделению воды, а другие (цинк, сера и т. п.) препятствуют желатинизации масла, к которой так склонно касторовое масло в процессе его' переработки. 4 В. А. Привезенцев.
50 Эмальлаки [ гл. 3 Перечисленные выше сикативы относятся к категориям не- растворимых сикативов. Применение их связано с значитель- ными потерями касторового масла за счет поглощения его этими катализаторами. Кроме того, при применении не- растворимых сикативов не исключено наличие в масле взве- шенных нерастворимых частиц, что совершенно недопустимо в эмальлаках. Наконец, касторовая олифа в этом случае об- ладает повышенной зольностью, что также крайне нежела- тельно. Дегидрирующее действие производит ряд кислот: борная, щавелевая, фталевая, стеариновая и др. В связи с этим при переработке касторового масла в высыхающее для эмальла- ков целесообразнее применение вышеуказанных материалов и в первую очередь фталевого ангидрида, добавление кото- рого в небольших количествах к перерабатываемому касто- ровому маслу, как показали многочисленные опыты, дает вполне положительные результаты. Процесс дегидратации в этом случае сводится к нагреву касторового масла до темпе- ратуры 150° С и выдерживания его при этой температуре до исчезновения пены. Затем в масло вводится небольшими пор- циями фталевый ангидрид и температура его повышается до 260—280° С. Такая температура поддерживается в течение нескольких часов до получения определенной вязкости пере- работанного масла. Рецепт эмальлака на касторовом масле для эмалирова- ния тонкой проволоки весьма схож с рецептом эмальлака № 2 с применением тунгового масла; отличие состоит лишь в том, что тунговое масло заменено Препарированным касто- ровым. Хорошие высыхающие свойства этого масла делают излишним добавление сильных сикативов в виде резината марганца. Варка лака сводится к нагреванию всех компонен- тов (за исключением гидрохинона) до температуры 260— 270° С; эта температура поддерживается до тех пор, пока основа лака не будет иметь определенной вязкости и не бу- дет давать Прозрачной пробы на стекле. Небольшое количе- ство гидрохинона вводится (с той же целью, что и в лаке № 2) при температуре около 200° С, а разбавление лаковой основы керосином производится при температуре 170° С. Эмалирование проволоки малых диаметров на этом лаке обычно дает лучшие результаты, чем на лаке № 2. Испытания большого количества образцов эмалированной проволоки диа- метром 0,05—0,11 mm на этом лаке показали равномерную толщину эмалевой пленки, меньшее количество точечных по- вреждений по сравнению' с проволокой, эмалированной ла- ком № 2, а также высокое пробивное напряжение и, что осо- бенно ценно, незначительное снижение пробивной прочности
$Э4] Э|ма1льлй1К1и на иодсолнечнам масле 51 пленки после 6-часового воздействия бензина. Интересно также отметить, что имелся случай вполне успешного исполь- зования (в большом количестве) для указанных лаков не чи- стого касторового масла, а готовой малярной олифы -из ка- сторового ма-сла. Проволока и в этом случае давала значи- тельно больший выход эмальпроволоки марки ПЭЛ-1 (см. § 46), чем на лаке № 2. Работы по внедрению касторового масла для эмалирования проволоки крупных диаметров, от 0,5 mm и выше, в производственных масштабах еще не про- водились. 24. ЭМАЛЬЛАКИ НА ПОДСОЛНЕЧНОМ МАСЛЕ В период 1941—1943 гг. лаки на подсолнечном масле ши- роко применялись почти на всех отечественных кабельных за- водах. Переработка подсолнечного масла в высыхающее (под- солнечную олифу) может производится двумя способами: 1. Нагревом до температуры 270—280° С без добавления каких-либо сикативов. В этом случае способ полимеризации подсолнечного масла вполне схож с таким же процессом у льняного масла. При таком способе получения подсолнечная олифа будет обладать несколько пониженной скоростью вы- сыхания и потому такое масло успешно применялось для эма- лирования тонких или средних размеров проволок при приме- нении фетровых обжимов. 2. Второй способ предусматривает при изготовлении под- солнечной олифы применение некоторого количества сикати- вов (резинатов марганца и кальция). Применение сикативов отчасти обусловливается большим содержанием в подсолнечном масле олеиновой кислоты с од- ной двойной связью и наличием значительного количества предельных кислот, которые могут действовать, как пласти- фикаторы. Процесс полимеризации в этом случае ведется при температуре 260—275° С до получения вязкости 1,3—1,5°Е при 50° С. Полимеризованное подсолнечное масло применя- лось -при изготовлении лаков для эмалирования проволоки тонких и толстых размеров (лаки № 1-П и № 2-П), причем эти лаки весьма напоминают по своему составу стандартные лаки № 1 и № 2 с той только разницей, что в них полимери- зованное льняное масло заменено подсолнечным маслом. При- водим эти рецептуры: Эмальлак № 1-П (для крупных сечений) Тунговое масло............... 52% Полимеризованное подсолнечное масло....................• . 20% Резинат кальция.............25,5% » марганца..............2,5% Эмальлак № 2-П (для тонких сечений) 38% 30% 32% 4*
52 Эмальлаки [ гл. 3 По внешнему виду, твердости и наличию повреждений эмальпленка на описанных лаках не отличается от пленок на стандартных эмальлаках. Произведенные измерения тол- щины эмалевой пленки у нескольких сотен образцов прово- локи диаметром 0,44—1,50 mm и у тонкой проволоки диамет- ром 0,07—0,10 mm показали достаточно высокую равномер- ность. Испытания электрической пробивной прочности эмальпро- волок, как в состоянии поставки потребителю, так и после воздействия бензина, дали тождественные результаты, что и для лаков № 1 и № 2. Недостатком лака (при эмалирова- нии толстой проволоки) является применение сикативов для полимеризации масла и в этом отношении лаки подлежат дополнительному исследованию в лабораториях на старение эмальпленок. Необходимо также отметить, что первые попытки приме- нить подсолнечную олифу вместо полимеризованного льняного масла в лаках с касторовым маслом (лак № 2-к) окончились неудачно', так как эмальпленка на таких лаках не обладала достаточной бензиностойкостью. 25. ЭМАЛЬЛАКИ НА ПРОЧИХ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЛАХ В годы Отечественной войны некоторыми кабельными за- водами были проделаны попытки применить для эмальлаков и другне растительные масла: хлопковое, сафлоровое, кедро- вое, жабрейное и др. Еще ранее пытались применить для этой цели перилловое масло. Технология изготовления эмаль- лаков на этих маслах сводилась к предварительной обработ- ке (полимеризации) указанных масел, причем в зависимости от природы масла и назначения эмальлака эта обработка про- изводилась с применением сикативов или без них. Жабрейное масло, близкое по своему составу к льняному маслу, полиме- ризовалось без применения сикативов при температуре 270—280° С, сафлоровое масло обрабатывалось как с приме- нением сикативов, так и без них. Кедровое масло для лаков, идущих на покрытие толстых проволок, полимеризовалось с применением сикативов и для лаков, идущих на покрытие тонких и средней толщины проволок, обрабатывалось без них, причем процесс полимеризации в том и другом случае проходил при температуре 280—300° С. В хлопковом масле, как указывалось выше, содержатся в значительном количестве глицериды предельной (пальмитино- вой) кислоты. Это значительно осложняет переработку масла в высыхающее и поэтому процесс полимеризации хлопкового масла должен производится с применением значительного ко-
§ 25 J Эмал-ьлаки иа прочих растительных маслах 53 личеств а сикативов (около 10% резината марганца, 2,5%'гра- нулированного цинка и т. д.). Попытки применить в эмальла- ках полимеризованное хлопковое масло без сикативов окончи- лись неудачно, так как эмальпленка получалась или совер- шенно небензиностойкой или имела пузырчатую, корявую по- верхность. Работа в производственных масштабах показала возмож- ность применения указанных масел в эмальлаках. Необходи- мо отметить, что применение сафлорового масла как замени- теля льняного масла в лаке № 2 для эмалирования медной проволоки диаметром 0,05—0,20 шт оказалось возможным только при введении помимо обычного количества резината кальция около 1% резината марганца. Произведенные опыты над кедровым маслом интересны тем, что удалось создать рецептуры эмальлаков на одном кедровом масле без добавления тунгового масла для эмали- рования проволоки всех диапазонов, причем опытные партии эмальпроволоки полностью удовлетворяли требованиям ВТУ. Повторные испытания тонкой эмальпроволоки, изготовленной на этих лаках, после 8-месячного старения в естественных складских условиях дали также вполне положительные ре- зультаты (достаточная термостойкость, бензиностойкость и эластичность). В этом отношении проволока на сафлоровом масле вела себя хуже, так как уже после 6-месячного есте- ственного старения испытания обнаружили некоторое ухуд- шение электрических свойств, хотя проволока и продолжала удовлетворять требованиям существовавших ВТУ. Опыты по применению жабрейного масла для эмалирования тонкой проволоки, как заменителя тунгового масла в эмальлаке № 2, дали удовлетворительные результаты. Однако, имевшие место отрицательные результаты отдельных испытаний (вы- пады) при определении электрической прочности этой эмаль- проволоки не дают возможности сделать более определенного заключения относительно качества этого эмальлака. Из разработанных рецептур эмальлака на хлопковом ма- сле (взамен льняного) для эмалирования тонкой проволоки лучшие результаты дал эмальлак, изготовленный на масле, полимеризация которого производилась с добавлением 100/о резината марганца, причем при варке лака резинат марганца опять вводился в количестве около 1%. Примерная рецептура этого лака та- кова: Тунговое масло •.................45% Хлопковое полимеризованное масло .... 26% Резинат кальция..................28% » марганца................ • 1%
54 Эмальлаки [пл. 3 Испытания показали достаточную электрическую проч- ность проволоки как в состоянии поставки потребителю (для проволоки диаметром 0,12 mm средняя величина пробивного напряжения составляла 1 150 V), так и после 24-часового воз- действия бензина и горячего трансформаторного масла (со- ответственно средние пробивные напряжения 1 180 и 1 050 V). Эластичность и теплостойкость были также в нормах марки ПЭЛ-1. Однако, введение значительного количества резината марганца при полимеризации масла, а также применение его при варке лака вызывают необходимость всестороннего ис- следования этой эмальпроволоки на старение. Несмотря на наличие ряда положительных моментов, ма- сляные лаки имеют следующие отрицательные свойства: теп- лостойкость эмальпленок не выше 90—105°G, довольно бы- строе тепловое (и даже в естественных условиях) старение, часто пленки недостаточно бензиностойки и т. д. Поэтому ко- ренное улучшение качества эмалированной проволоки воз- можно только' путем перехода на новые лаки с немасляной основой. Перед Отечественной войной в СССР были разрабо- таны глифталевые эмальлаки, сразу получившие свое призна- ние в производстве эмалированной проволоки. Описание этих лаков дано ниже. 26. ГЛИФТАЛЕВЫЕ ЭМАЛЬЛАКИ Как известно, при нагревании некоторых смесей много- атомных спиртов с многоосновными кислотами получаются смолы, вначале довольно легко растворяющиеся в ряде рас- творителей, но при дальнейшем нагревании переходящие в неплавкое и нерастворимое состояние (переходив стадии А в стадии В и С). К числу таких смол в первую очередь следует отнести глифталевые смолы, которые получаются В' резуль- тате взаимодействия и конденсации глицерина и фталевого ангидрида. До сих пор процесс образования глифталевых смол надле- жаще не изучен и существует целый ряд теоретических пред- ставлений и схем. Положение осложняется тем, что свойства смол изменяются в зависимости от соотношений основных ин- гредиентов, температурного режима, длительности прогрева и т. д. В чистом виде глифталевая смола очень редко применяет- ся в производстве лаков, так как она очень неустойчива и пло- хо растворяется в низкокипящих растворителя^ (в керосине',
§ 26] Глифталевые эмальлаки 55 сольвентнафте и бензине она не растворима). Пленки из та- кой смолы не обладают достаточной водостойкостью. Поэтому для повышения свойств лаков при варке глифталевой смолы добавляются жирные кислоты высыхающих (тунгового или льняного) или невысыхающих (касторового, хлопкового и т. п.) масел, смоляные кислоты или смесь смоляных н жир- ных кислот и т. д. Такие глифталевые смолы называются мо- дифицированными. Иногда жирные кислоты частично или це- ликом заменяются маслами в естественном их состоянии. В этом случае химические реакции идут несколько другим пу- тем, чем с жирными кислотами. Введение льняного масла обу- словливается также и тем, что оно само способно быстро вы- сыхать и участвовать в пленкообразовании. Процессы, происходящие при модифицировании глифталей, сложны. К тому же модифицированные глифтали не пред- ставляют собой определенных химически индивидуальных веществ. В зависимости от условий температуры, длительно- сти варки, чистоты сырья, присутствия катализаторов и т. п. реакция может идти по различным вариантам. Поэтому при изготовлении глифталевых эмальлаков исключительное зна- чение имеет чистота исходного сырья и точное соблюдение технологического процесса изготовления лака. При разработке рецептур глифталевых эмальлаков пер- воначально были применены жирные кислоты льняного масла и некоторое количество льняного масла в нерасщепленном виде. Нужно отметить, что жирные кислоты льняного масла смешиваются с глифталями (глицеринофталатом) в любых про- порциях. Однако, при введении большого количества жирных кислот наблюдается повышенная мягкость пленки, а также резко повышается кислотность готовой смолы. Поэтому вве- дение жирных кислот ограничено некоторыми определенными пределами. Что же касается нерасщепленного льняного ма- сла, то оно_совмещается с глицеринофталатом только в> опре- деленном количестве. Выше этого предела льняное масло не растворяется и обычно выпотевает из смолы. В 1939 г. в СССР были разработаны первые рецепты и технология получения глифталевых эмальлаков с одновре- менным применением в них жирных кислот и полимеризован- ного льняного масла. Из разработанных рецептур лучшие ре- зультаты дал лак № 117, который и был принят для опробо- вания в производственных масштабах. Для изготовления этого лака применялся котел из нержа- веющей стали или с тщательно отхромированной внутренней поверхностью. Обычные чугунные или стальные котлы непрц-
56 Эмалылаии [ гл. 3 годны для получения качественного лака. Опыты показали, что лучшие результаты дает применение жирных кислот, по- лученных расщеплением льняного масла не с контактом Пет- рова, а щелочным способом, при котором жирные кислоты получаются более светлыми и лучшими по качеству. В ка- честве растворителя такого лака может быть чистая соль- вентнафта или смесь из 50% керосина и 50% сольвентнаф- ты. Производственная проверка лака № 117 показала, что лаковая пленка обладала прекрасной бензиностойкостью и была достаточно стойка к таким растворителям, как толуол, бензол и т. п. Эмальпроволока совершенно свободно выдер- живала испытание навиванием на стержень определенного диаметра как в состоянии поставки потребителю, так и после пребывания в термостате в течение 15—20 суток при темпе- ратуре 125° С, или после 4 час. при температуре 200° С. Эма- левая пленка обладала также достаточной эластичностью на холоде, выдерживая навивание на 1—2-кратный диаметр при температуре—10 ~ —15° С. Пробивное напряжение эмаль- проволоки диаметром 1,3 шш при толщине плен- ки на обе стороны проволоки 0,05 mm \D—d) составляло 4 500—4 800 V. Эмалевая пленка имела вишневый цвет в от- личие от пленок масляных эмальлаков, имеющих густо чер- ный цвет. По цвету пленки глифталевых лаков можно легко контролировать правильность технологического1 процесса эмалирования, так как в случае повышенных температур в печи и пересушки пленки, последняя становится темновиш- невого цвета. Наоборот, недосушенная пленка имеет светло- желтый цвет. Последующие испытания показали исключи- тельную стабильность пленок, полученных на глифталевом лаке. Трех- и даже пятилетнее старение в естественных склад- ских условиях не отразилось существенно на изменении их физико-химических свойств. Однако, применение сольвент- нафты в качестве растворителя создало очень большие труд- ности в производстве в силу своего вредного влияния на ра- ботающих в эмальцехах, при этом надлежащая реконструк- ция эмальстанков: создание изолированных от всего окру- жающего (закрытых) ванн с лаком, усиленная отсасывающая вентиляция от каждого станка и т. д., все же не обеспечи- вали нормальных условий работы, так как сравнительно небольшие количества паров сольвентнафты сказывались крайне отрицательно на состоянии работающих. Все это заставило продолжить работы по созданию новых рецептур керосинорастворимых глифталевых эмальлаков. Эта задача была разрешена путем применения вместо
S' 26 ] Глифталевые эмальлаки 57 жирных кислот и полимеризованного льняного масла моно- и диглицеридов этого масла и тем самым была дана возмож- ность фталевому ангидриду присоединиться по месту гидро- ксильных групп глицерина и, таким образом, образовать сложные эфиры, растворимые в керосине. Получение моно- и диглпцеридов льняного масла можно осуществить нагрева- нием масла с некоторым количеством глицерина. Реакция получения моно- и диглицеридов (переэтерификация масла) может проводиться в присутствии некоторых неорганических (например глет) и органических катализаторов (например, канифоль, эфир гарпиуса и т. д.). Некоторые органические катализаторы дают возможность произвести переэтерифика- цию полимеризованного льняного масла в течение 3—4 час. при температуре 250—260° С и сырого масла в течение 5—6 час. Применение специальной аппаратуры может еще на 1—2 часа сократить этот процесс. Процесс переэтерификации масла целесообразнее вести без неорганических катализато- ров, причем для получения керосинорастворимости глифта- левых эмальлаков нужно применять только сырое неполиме- ризовэнное масло’. Контроль за процессом переэтерификации осуществляется проверкой растворимости проб в этиловом спирте. Полная растворимость проб свидетельствует об окон- чании процесса. Нужно учитывать, что если процесс варки продолжать далее, полная растворимость проб в этиловом спирте превращается в частичную. Кроме того, как показали проведенные в последнее время работы, получение моно- и диглицеридов можно осуществить, применяя не льняное масло, а жирные кислоты его (72%), глицерин (24%) и моно- и диглицериды (как катализатор в количестве 4°/о). Глифталевый лак на полученных таким образом моно- и диглицеридах дает пленки, обладающие вы- сокими электрическими и механическими характеристиками и прекрасной стабильностью. В первых рецептурах керосинорастворимых глифталевых эмальлаков для повышения прочности и водостойкости пленок вводилось некоторое количество эфира гарпиуса, т. е. про- дукта взаимодействия глицерина и канифоли. Для изготовления эфира гарпиуса обычно берется около 88% канифоли и около 12% глицерина. Канифоль предвари- тельно расплавляется и нагревается до температуры 210—215° С, после чего мелкими партиями в течение 30— 40 мин. вводится глицерин. После этого температура смеси доводится постепенно до 300° С и на этом нагрев прекращает- ся. Готовность эфира гарпиуса проверяется растворимостью в
58 Эма1льлаии [ гл. 3 этиловом спирте: готовый эфир гарпиуса не должен в нем растворяться. Охлажденный после варки до температуры примерно 22'0° С эфир гарпиуса сливается в чистые противни. Пленки из эмальлаков с применением эфира гарпиуса имели хорошую теплостойкость, бензиностойкость и эластич- ность, однако обладали одним отрицательным свойством — повышенной хрупкостью при температуре, близкой к 0°С и ниже. Поэтому последующей стадией работы явилось созда- ние новых рецептур глифталевых эмальлаков, в которых при- менение эфира гарпиуса было' исключено. Новые рецептуры были созданы' с применением моно- и диглицеридов льняного масла, причем для повышения керо- синорастворимости были введены в некотором количестве жирные кислоты льняного масла. В целях максимального снижения количества свободного фталевого ангидрида в готовых эмальлаках и уменьшения кислотности последних после загрузки всего фталевого ан- гидрида вводилось некоторое количество' глицерина. Это ме- роприятие снизило количество свободного фталевого ангидри- да в 5 раз, а кислотное число в 10 раз. В настоящее время на некоторых заводах с этой же целью все полагающееся количество глицерина в подогретом состоянии вводится в кон- це варки глифталевого эмальлака после загрузки фталевого ангидрида. Примерная рецептура глифталевого лака следующая: около1 50% моно- и диглицеридов, около 30%‘ фталевого ан- гидрида, а остальное, примерно поровну'—глицерин и жирные кислоты льняного масла. Новый лак обладает достаточной керосинорастворимостью (порядка 1 : 18) и совершенно свободен от недостатков, ко- торые имели описанные выше другие рецептуры глифтале- вых эмальлаков. Вязкость_глифталевых эмальлаков изменяет- ся в зависимости от температуры значительно сильнее, чем у масляных лаков, в чем нетрудно убедиться из фит. 5, где приведены кривые изменения вязкости в зависимости от тем- пературы глифталевого лака № 61 трех различных концен- траций (кривые 2, 4 и 6) и трех концентраций масляного ла- ка № 1 (кривые /, 3 и 5). Особенно сильное изменение вязкости глифталевых ла- ков происходит в пределах температуры 10—20° С, что вызы- вает необходимость введения поправочной таблицы при раз- ведении лака керосином. Изменение вязкости этого лака в температурном интервале 25—35° С незначительно отличается от соответствующего изменения вязкости масляных лаков.
§ 26] Глифталевые эмальлаки 59 Это чрезвычайно важно, так как такое изменение легко кор- ректировать на станке без отрицательного влияния на техно- логический процесс эмалирования. Температура. Фиг. 5. Зависимость вязкости эмальлаков от температуры. Кривые 2. 4 и 6—для эмальлака № 61 различных кон- центраций; кривые 1, 3 и 5—для эмальлака № 1 раз- личных концентраций. Проверка эмали- рованной проволоки, изготовленной на но- вых лаках, на моро- зостойкость показа- ла вполне удовле- творительные ре- зультаты. Так, нави- вание проволоки на цилиндр различных диаметров при низ- ких температурах дало результаты во всяком случае не худшие, чем для ма- сляных лаков. Нако- нец, были проведены испытания путем плавного растяже- ния рывком до об- рыва при темпера- туре—25° С. Во всех этих испытаниях глифталевые лаки последних рецептур вели себя значительно лучше, чем мас- ляные лаки. Обычно принято считать, что глифталевые лаки не являются водостойкими. Проверка эмалированной прово- локи путем помещения ее на 10 суток в термостат с влаж- ностью 65° С и на некоторое время просто' в воду показала, что такое испытание не отражается на электрической про- бивной прочности эмальпроволоки и, следовательно, эмаль достаточно водостойка. Для качества эмалированной прово- локи исключительное значение имеет однородность эмалевого покрытия ПО' длине катушки. Возможность контролирования технологического процесса по изменяемости цвета эмалиро- ванной проволоки может обеспечить большую однородность и равномерность качества. Это, между прочим, подтверждает- ся следующими испытаниями: несколько катушек эмалиро- ванной проволоки диаметром 0,5 шт разматывались подлине и через каждые 25 m отбирались образцы. Последние были выдержаны в бензине в течение 24 час. и после этого по 10 образцов от каждой катушки были испытаны на пробой. Приводим полученные результаты:
60 Эмальлаии [ гл. 3 № 1 № 2 Катушки № 5 № 3 № 4 Максимальное пробивное напряжение, V 2 045 2 005 2 145 2 083 2 045 Минимальное пробивное напряжение, V 1 340 1 340 1 900 880 1 170 Среднее пробивное напряжение, V. . 1 960 1 902 2 030 1 842 1 870 Эти, а также другие испытания, показали исключительную бензиностойкость эмальпроволоки на глифталевых лаках. Проведенные испытания после 6-месячного естественного старения эмальпроволоки дали увеличение пробивной проч- ности эмальпленки после 24-часового пребывания проволоки в бензине, толуоле, трансформаторном масле и т. п. Фиг. 6. Зависи- мость эластич- ности эмаль- проволоки от предваритель- ного растяже- ния. На фиг. 6 приведены данные исследования эластичности глифталевых эмальпленок в сравнении с обычными пленка- ми, полученными на стандартных масляных лаках; на оси ординат даны отношения диаметра стержня, на который ис- пытываемая проволока могла навиваться без трещин после предварительного ее растяжения к диаметру самой прово- локи, величина растяжения приведена на оси абсцисс. Пре- имущества глифталевых эмальпленок совершенно очевидны. В состоянии поставки потребителю эмальпроволока на глифталевых лаках обычно легко выдерживает навивание на стержень одно- или двухкратного диаметра проволоки. Испы- тания более 500 катушек проволоки после 24-часовой выдерж- ки при температуре 125° С не дали ни одного выпада при на- вивании на трехкратный диаметр. Более того, огромное боль-
§ 27 ] Прочие лики с (применением искусственных смол 61 шинство образцов и в этом случае выдерживали навивание на одно- и двухкратный диаметр. Таким образом, такая про- волока полностью удовлетворяет требованиям, предъявляе- мым ГОСТ 2773-44 к эмальпроволоке марки ПЭТ, тем более, что ряд других наших испытаний показал, что эмальпроволо- ка сохраняет свою эластичность и выдерживает испытания навиванием на трехкратный диаметр даже после 10—12 дней пребывания в термостате при температуре 125° С. Теплостой- кость и эластичность пленок прекрасно сохраняются, как это показали дополнительные испытания, после 3 и даже 5 лет естественного старения проволоки. В этом огромное преиму- щество глифталевых эмальлаков перед другими лаками и поэтому наряду с работами по винифлексу (формексу) рабо- там по внедрению глифталевых лаков должно быть уделено должное внимание. Необходимо отметить, что глифталевые эмальпленки отличаются от обычных масляных пленок не- сколько повышенной мягкостью и 'более легкой сдираемостью с проволоки. Работа над улучшением этих свойств глифтале- вых лаков, несомненно, не должна останавливаться. Отметим, что- эмальпроволока на глифталевых лаках может дать пре- красные теплостойкие обмоточные провода в комбинации с однослойной обмоткой стеклянной пряжей (марки ПЭТСО). В будущем эти провода, несомненно, найдут широкое приме- нение. 27. ПРОЧИЕ ЛАКИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ИСКУССТВЕННЫХ СМОЛ Между чисто масляными лаками и лаками, в состав кото- рых входят только- искусственные смолы, имеется промежу- точная категория так называемых масляноальбертолевых ла- ков. У нас в Союзе такими лаками являются: лак № ЛЭ-3 для эмалирования проволоки диаметром 0,47—1,56 mm, № ЛЭ-2 для проволоки диаметром 0,09—0,47 mm и, наконец, лак № ЛЭ-5 для эмалирования тонкой -проволоки диаметрам 0,03—0,09 mm и т. д. В этих лаках по сравнению со стан- дартными эмальлаками № 1 и № 2 резинат кальция заменен искусственным копалом РТФ. При разработке этих рецептур стремились ввести в состав лака максимальное количество этой смолы, причем для эмалирования проволоки диаметром 0,03—0,09 mm последняя составляет около 50% лаковой ос- новы, для эмалирования проволоки диаметром 0,09—0,47 mm—• 36% и, наконец, для проволоки более крупных сечений—28%. Разница в количествах смолы для проволоки разных раз- меров объясняется прежде всего тем, что от эмальпленки проволок крупных сечений требуется большая механическая прочность и эластичность, чем у тонких проволок, что дости-
62 Эмаш'ьлаки [ гл. 3 гается повышенным содержанием в лаке тунгового масла за счет искусственного копала. Применение вышеуказанных ла- ков на одном из наших заводов значительно повысило каче- ство эмалированной проволоки_в пределах требований суще- ствующих технических условий. Аналогичные лаки широко применяются в практике неко- торых европейских заводов. В качестве примера приведем серию таких масляноальбертолевых лаков. Лакоматериалы № лака 2 622 2 624 | 903 | 1 903 Льняная олифа, kg . . 76 65 66 59 Альбертоль 281S „ . . 50 55 66 71 Тунговое масло „ . . 12 15 44 60 а- нафтол » . . 1,5 1,5 — — Бензолнафта „ . 95 102 82 75 Керосин „ . . 44 20 44 50 Бензин , . . — 10 — — Сикатив (кобальт) „ . . — — —* — Температура сушки, °C 300—350 300-350 350—400 350-400 Продолжение Лакоматериалы | 1 № лака 1 905 1 907 | 907 | 902 | 1 096 Льняная олифа, kg, . . 60 60 42 50 72 Альбертоль 281S , . . 69 67,5 51 62,5 75 Тунговое масло , . . 50 40 37 50 48 а-нафтол » . . 0,65 — 1 1,5 0,75 Бензолнафта » . . 34 70 60 82 45 Керосин » . . 70 50 73 32 65 Бензин , . . 12 10 27 50 10 Сикатив (кобальт)» - . 1 — 2 5 1 Температура сушки, °C 300—350 350—400 300—350 300-350 350—400 При изготовлении вышеуказанных лаков предварительная полимеризация льняного масла производилась при 280—290° С с добавкой к нему 10% тунгового масла. На некоторых заво- дах этот процесс производится в закрытых котлах с подачей СО2, что дает светлый цвет полимеризованного масла. Варка лака сводится к нагреву масла в течение 50— —60 мин. при 260° С; затем после добавления альбертоля со- держание проваривается в течение 1 часа при 260—280° С. После прекращения варки вводится при 200° С а- нафтол, а разбавление растворителем производится при 190° С .
§ >27 ] Прочие лаки с 1прим1е1ие1пием исодуоствеииых смол 63 Повышенные требования к эмальпроволоке заставили луч- шие заграничные заводы полностью отказаться от примене- ния в них масел и перейти на синтетические лаки. В Америке широкое развитие получил поливинилацеталевый лак (фор- мекс), о котором подробно говорится ниже. Некоторые евро- пейские заводы в свою очередь стали применять высокополи- мерные смолы на основе фенолформальдегида, мочевины, эфи- ров адипиновой кислоты и т. д. За границей кабельные заводы получают обычно основные составляющие этих лаков в готовом виде от химических фабрик или заводов под фирменным обо- значением, например: пластопал, люфен, беконит и т. д. Пластопал — продукт конденсации мочевиноформальдегид- ной смолы с большим количеством мягчителей; он поставляет- ся в виде 50%-ного раствора в бутаноле (раствор имеет удельный вес 0,98—1,00; вязкий, светложелтого цвета). Лю- фены представляют собой вязкий, желтого цвета продукт конденсации фенолформальдегидной смолы с мягчителями (эфирами дикарбоновых кислот и алкоголей), удельный вес их при 20° С составляет 0,99 — 1,01. Часть новых лаков отличается от обычных масляных ла- ков повышенной механической прочностью эмалевой пленки и в этом отношении приближается к американскому лаку формекс. Другие лаки дают эмаль повышенной теплостойко- сти. Достаточно сказать, что некоторые заграничные техни- ческие условия предусматривают выдерживание в, течение 18 час. при 130° С предварительно навитых на трехкратный диаметр образцов эмалированной проволоки. Разработка ана- логичных рецептур эмальлаков, проводимая в настоящее время в СССР, представляет огромный интерес. Наибольшую ценность в этом отношении представляет ра- бота, проводимая под руководством проф. Г. С. Петрова Мо- сковским Менделеевским институтом и Центральной кабель- ной лабораторией ПО' созданию отечественных мочевинофор- мальдегидных эмальлаков. По Петрову и Рассадиной процесс смолообразования мо- чевипоформальдегидных смол можно представить следующим образом: 1. Одна молекула мочевины реагирует с 2 молекулами формальдегида и дает кристаллическую диметилолмочевину: NH3 NHCHSOH \ = О+ 2СН2О С = О nh2 nhch2oh мочевина формальдегид диметилол- мочевина
64 Эмал влеки [ гл. 3 2. Потом молекула диметилолмочевины реагирует с 2 мо- лекулами бутилового спирта,,давая кристаллический эфир диметилолмочевины: nhch2oh с = о NHCH3OH диметилол- мочевина + 2С4Н9ОН бутиловый спирт NHCH2OC4H9 С = о +2Н2О nhch2oc4h9 эфир диметилолмочевины При нагревании и сплавлении этого эфира происходит частичное отщепление спирта и образование моноэфира диме- тилолмочевины, из которого создается сложная ветьевидная структура отвердевшей смолы. Растворителем нового лака служит смесь из 70'% керо- сина и 30% бутанола. Этот лак допускает повышение ско- рости эмалирования по, сравнению с масляными эмальлаками, что, между прочим, подтверждается и немецкой практикой при применении аналогичных лаков (см. ниже табл. 6). Эма- левая изоляция обладает высокой механической прочно- стью, и новая проволока, приближаясь в этом отношении к проводам типа формекс, в ряде случаев сможет заменить провода с комбинированной обычной эмалевой и волокнистой изоляцией. Пленки имеют повышенную теплостойкость, выдерживая свободно нижеописанные испытания на эластичность после выдержки при 125—130° С. Наконец, в Англии при изготовлении масляных эмальла- ков некоторыми фирмами применяется в качестве одного из компонентов четырехатомный спирт пентаэритрит, имеющий следующее строение молекулы СН2ОН СН2ОН ------ с ----- СН2ОН. I СН2ОН Пентаэритрит представляет собой белые кристаллы, рас- творимые в воде, температура плавления которых 252—255° С. Проведенные у нас опыты показали возможность создания рецептур керосинорастворимых эмальлаков на одном льня- ном масле с добавлением пентаэритрита, причем полученные эмальпленки обладают более высокой механической прочно- стью и теплостойкостью, чем у обычных масляных лаков.
9 28] Оборудование лакаварочиыж отделений 65 Так эмалированная проволока диаметром 0,86 mm при ра- диальной толщине эмалевой изоляции 0,02 mm имеет пробив- ное напряжение около 2 000 V, причем вода и масло не сни- жают ее электрической прочности. Проволока выдерживает испытание на эластичность после 1 н- 3-суточного пребывания при 125—135° С. Применение пентаэритрита вместо части глицерина может также повысить качество наших глифталевых эмальлаков. 28. ОБОРУДОВАНИЕ ЛАКОВАРОЧНЫХ ОТДЕЛЕНИЙ Эмальлаки могут изготовляться на специализированных лаковых заводах химической промышленности и поставлять- ся в готовом виде кабельным заводам. Вне сомнения, что при отработанных рецептурах в этом случае можно получить бо- лее качественно изготовленные лаки, чем на кабельных заво- дах. Дело в том, что такие лаковые заводы 'располагают усовершенствованной специализированной аппаратурой и обо- рудованием, которое существенно отличается от оборудова- ния лаковарок наших кабельных заводов. Для изготовления резинатов кальция и марганца, а также эфира гарпиуса на этих заводах существует специально раз- работанная технология и аппаратура, причем она в корне от- личается от принятого па кабельных заводах и описанного вы- ше способа изготовления этих продуктов. Для полимеризации масел среди ряда других установок часто применяются спе- циальные устройства — аппараты Зоммера (фиг. 7) емкостью около 2 t, причем в этих аппаратах предусматривается нали- чие конденсатора для улавливания летучих продуктов и бал- лонов с углекислотой для перемешивания масла и предотвра- щения соприкасания горячего масла с воздухом, а также для опоражнивания котлов давлением углекислоты. Варка лако- вой основы обычно производится в котлах емкостью в не- сколько тонн, причем последние конструкции этих котлов пол- ностью обеспечивают тщательный и равномерный нагрев и перемешивание всей массы, а также непрерывный контроль за технологическим режимом изготовления лака. Большим преимуществом специализированного изготовле- ния лаков является возможность получения однородного по качеству лака в больших количествах (несколько тонн), чего нельзя добиться даже при тщательном ведении технологиче- ского процесса в котлах малой емкости, которые применяют- ся для изготовления эмальлаков на наших кабельных за- водах. 5 В. А. Привезенцев.
бб ЭмальЛаКЯ [ гл. ,3 Фиг. 7. Аппарат Зоммера. а — полимеризационный аппарат; b — конденсатор летучих продуктов; с — баллон с угле- кислотой; d — прибор для контроля подаваемой в аппарат углекислоты; g—разгрузочная труба; h — термометр, Ниже приводится описание применяемого на наших ка- бельных заводах лаковарочного оборудования и указываются основные мероприятия по его усовершенствованию. Лаковарочные котлы Лаковарочные котлы являются основным видом оборудо- вания при изготовлении эмальлаков. Эти котлы могут быть двух типов: стационарные и съемные. Стационарные котлы могут быть емкостью в несколько тонн, причем обычно на ка- бельных заводах в них производится полимеризация расти- тельных масел. Коэффициент загрузки этих котлов невелик, и обычно они работают несколько дней в месяц. Эти котлы могут приспосабливаться как для твердого, так и для жидко- го топлива (мазут, отходы лаковарочного производства). При- мерное устройство такого котла с механической мешалкой приведено на фиг. 8. Детали котла ясны из чертежа. Необхо- димо отметить, что' днище у этих котлов может быть цельным или съемным; последнее можно менять по мере износа. Съем- ные днища у больших котлов не позволяют вести обогрев бо- ковой поверхности котла и в этом их недостаток. На некото-
§ '28] Оборудование ладоварочных отделений 67 о* Ф1510 Фиг. 8. Стационарный лаковарочный котел.
68 Эмальлакй [ ГЛ; 3 Фиг. 9. Съемный лако- варочный котел. рых заводах для полимеризации мас- ла используются стационарные котлы сравнительно большого диаметра и малой высоты. Их недостаток очеви- ден и заключается в большой поверх- ности соприкосновения масла с возду- хом. Недостаток стационарных кот- лов — длительность процесса охлаж- дения и ограниченность средств для охлаждения котла в случае непредви- денного перегрева. В этом случае мож- но рекомендовать охлаждение стенок котла воздухом, продувку содержи- мого' в котле углекислотой и т. п. В заграничной практике для таких кот- лов успешно применяется газовый •обогрев, допускающий более плавную регулировку температуры нагрева котла. Для варки лаковой основы »а ка- бельных заводах чаще применяются съемные котлы емкостью 100—250 kg, сравнительно легко снимаемые с основания и вывозимые из лаковарочного отделения (фиг. 9). Смену днища у этих кот- лов можно осуществлять или с помощью болтов, прикрепляю- щих днище к цилиндрической части котла, или путем авто- генной сварки днища с остальной частью котла, что значи- тельно облегчает ремонт котлов и допускает их боковой обогрев. Толщина стенок этих котлов 2—4 mm и днищ —• 4-н8 mm. Тщательное перемешивание лака осуществляется с помощью лопастной или пропеллерной мешалки. Пропеллер- ные мешалки (фиг. 8) в последнее время применяются чаще лопастных (фиг. 10). Эти .мешалки приводятся в движение от небольшого электродвигателя, маленькой воздушной турбинки или каким-либо другим механическим способом. Перемешива- ние лака можно осуществить также с помощью струи угле- кислоты или другого инертного газа. Перемешивание вручную деревянными мешалками неудобно и не всегда обеспечивает надлежащую равномерность содержимого в котле; поэтому от этого примитивного способа, который еще широко применяет- ся в практике наших эмальцехов, следует отказываться. Перевозка съемных котлов указанной емкости осуществ- ляется с помощью специальной ручной тележки, устройство которой ясно из фиг. 11. Так как в процессе варки лака всег- да выделяется значительное количество' летучих, каждый ко- тел должен иметь плотно закрывающуюся крышку с патруб-
§ 28] Оборудование лаков арочных отделений 69 обг? Фиг. 10. Лаковарочный котел с лопастной мешалкой.
70 Эмальлаии гл. 3 Фиг. 11. Переносный котел с тележкой. ком (фиг. 9 и И). Контроль температуры в определенных местах топки необходимо осуществлять с помощью специаль- ных пирометрических установок (с термопарами), а темпера- туру в котлах лучше всего проверять с помощью специаль- ных контрольных термометров или с помощью медно- константановых или железноконстантановых термопар. Учи- тывая, что потребность в лаковой основе обычно состав- ляет даже для больших цехов не более 10 t в месяц, це- лесообразно применять для лаковарочных котлов электриче- ский обогрев. В нашей лакокрасочной промышленности применение элек- трического обогрева лаковарочных котлов пока еще довольно ограничено, а при производстве эмальлаков вообще нигде не применяется. 'Между тем, оно имеет ряд существенных пре- имуществ, основным из которых является возможность точно и быстро регулировать процесс нагрева. Устройство электрического обогрева можно осуществлять следующим образом. 1. Устройством муфельных печей, которые представляют собой камеру из огнеупорного материала, окружающую ла- коварочный котел. Между котлом и стенками печи находятся нагревательные элементы, которые обычно делаются из круг- лого или ленточного нихрома или фехраля.
Фиг. 12. Котел с электрическим обогревом нагревателя. а — корпус варочного котла с электрическим нагревателем; Ь — детали одной из шести секций нагревателя. 9 28 ] Оборудование лаковарочиых отделений
72 Эмальлаки [ гл. 3 2. При помощи специальных нагревательных элементов, погружаемых непосредственно в обрабатываемый материал. Нагревательные элементы могут и в этом случае изготовлять- ся из нихромовой, фехралевой или константановой проволоки или ленты, помещаемой иногда в специальные1 трубки. Нако- нец, нагревательные элементы можно выполнять и из листо- вого материала (константан, нержавеющая сталь и т. д.), при- чем эти листы с помощью прорезов в них шириной в 6—8 mm нетрудно превратить в нагревательные элементы (фиг. 12). Устройство нагревателей, погружаемых в лакоматериалы, имеет существенные преимущества. Такие нагреватели обыч- но имеют небольшую массу металла и, следовательно, дают возможность особо точно регулировать нагрев содержимого в котле. Кроме того, имеется возможность создать большую поверхность нагрева и работать с наибольшим коэффициентом теплоотдачи. Однако, при применении таких котлов нужно следить за тем, чтобы нагревательные элементы полностью соприкасались с лакоматериала'ми, во избежание местного перегрева нагревателя в тех местах, где теплоотвод будет затруднен из-за отсутствия соприкосновения его с лакомате- риалами. Поэтому такие котлы непригодны для* плавки твер- дых смол, но’ для изготовле- ния эмальлаков и для обработ- ки масел они (вполне пригодны. Учитывая небольшой рас- ход эмальлаков, а следователь- но, и электроэнергии для их Трубопробод. Фиг. 13. Отстойник для эмалиро- вочного лака. изготовления, можно рекомен- довать применение и муфель- ных печей, устройство и экспло- атация которых отличается значительной (простотой. Оборудование для /очистки лаков. При производстве эмаль- лакон обычно применяются два метода очистки их от твердых примесей: отстаивание в спе- циальных отстойных баках и центрифугирование. Третий способ — фильтрование изго- товленных лаков применяется несколько реже; на некоторых заводах иногда’ фильтрованию подвергаются сливы и остатки лаков.
9 ев] Оборудование ла1ко®а|рючиьк отделений 73 Устройство отстойников схематически приведено на фиг. 13. Оно очень просто и не нуждается в каком-либо до- полнительном пояснении. Укажем только, что в зависимости от размеров производства объем их колеблется в пределах 1—6 т3, причем большие отстойники целесообразно снабжать насосами для откачки отстоенного лака. Нижние краны (фиг. 13) служат для спуска из баков отстоя. Некоторые со- лидные заграничные заводы имеют при лаковарочных отделе- ниях отстойники емкостью до 200 000 1, причем длительному отстою в них подвергается также и льняное масло. Аппара- туры для фильтрации лакоматериалов эти заводы не имеют, так как применяют для изготовления эмальлаков совершенно чистые материалы. Центрифуги. Применение центрифуг основано на исполь- зовании центробежной силы, под действием которой все при- меси масла или лака (как твердые, так и жидкие) отбрасы- ваются к стенкам быстро вращающегося ротора центрифуги. Если частица весом р вращается по окружности с радиу- сом г пт и числом оборотов п в минуту, то скорость враще- ния v легко определить: v =----• m sec. 60 Центробежная сила, действующая на частицу, выразится в этом случае так: р____Rv3 _4rJn?rp gr 3 600 g-’ где g — ускорение силы тяжести = 9,81 m/sec3. Таким образом, центробежная сила пропорциональна весу частицы, радиусу ротора и квадрату числа оборотов. В производстве эмальлаков на наших заводах обычно при- меняются центрифуги Лаваля, а также могут использоваться широко применяемые в лаковой и красочной промышленности центрифуги Шарплес. Устройство последней изображено на фиг. 14. Ротор приводится в движение от изображенного на фиг. 14 привода или электродвигателя, если последний до- пустим по условиям техники противопожарной безопасности. Ротор центрифуги имеет диаметр обычно в пределах 10— —12 ст, что позволяет давать ему скорость вращения в пре- делах 14 0001—17 000 об/мин. Лабораторные центрифуги тако- го типа вращаются с еще большей скоростью. Масло или лак проходит в центрифугу снизу через направляющее кольцо. С помощью особых перегородок, которые имеются в роторе и которые расположены под некоторым углом, маслу или ла- ку сразу же сообщается скорость вращения ротора. По мере
74 Эмальлаки ' гл.‘3 Фиг. 14. Центрифуга Шарплес. поступления масла или лака тяжелые механические примеси выделяются в нижней части цилиндра, а тяжелые загрязне- ния прижимаются к стенке ротора. В верхней части центри- фуги устроены два отвода: один из середины ротора, при- чем через него поступает1 наиболее тщательно очищенный лак или масло, и второй от периферии, откуда поступает ме- нее очищенный продукт, который обычно подвергается по- вторной очистке. Если лак или масло не забирать через от- вод, центрифугу нужно очень часто’ останавливать на чистку. Устройство тарелочной центрифуги Лаваля приведено на фиг. 15. Диаметр ротора в этих центрифугах более 35 его, вследствие чего число оборотов его значительно ниже, чем в центрифугах типа Шарплес, и колеблется обычно в пределах 3 500—7 000 об/мин. Привод часто осуществляется от ремен- ной передачи и через, червячную передачу ротору дается нужное число оборотов. Принцип действия такой центрифуги показан на фиг. 16. Лак или масло поступает в приемник 1 и стекает вниз, откуда направляется между вращающимися жестяными тарелками, расстояние между которыми состав- ляет всего несколько миллиметров. Крупные частицы приме-
9 28] Оборудование лаковарочных отделений 75 Фиг. 15. Центрифуга Лаваля. Фиг. 16. Схема устройства ротора центрифуги'Лаваля. сей успевают еще до поступления лака иди масла в простран- ство между тарелочками осесть в нижней части ротора. Так как расстояние между жестяными тарелками невелико, имею- щимся в масле примесям приходится пройти очень небольшое пространство, и они попадают на эти тарелки, где и оседают. Чистый лак или масло проходят через верхнее отверстие цен- трифуги, после чего центробежной силой струя 4 отбрасы- вается к внутренней стенке кожуха и стекает через отвод в, приемник. Фильтрпрессы применяются в практике наших эмальцехов сравнительно редко, и поэтому их описание здесь не приво- дится.
76 Э1мал'ьла1ки [ гл. 3 Помещение лаковарочного отделения должно быть обору- довано надежной отсасывающей вентиляцией для удаления большого количества газов, образующихся в процессе приго- товления лаков. В заграничной практике такая вентиляция часто сочетается с устройством водяных 'фильтров, в кото- рых поглощается летучая часть лакоматериалов. Работа в лаковарочных отделениях сильно облегчается, если все материалы подаются в котлы по специальным трубо- проводам, без применения ручного труда. Это обеспечивает также и большую чистоту лака, так как исключается его загрязнение, что возможно при ручной транс- портировке. Лаковарочные отделения весьма опасны в пожарном от- ношении, поэтому их целесообразно размещать в небольших отдельных производственных зданиях. В этих же целях лаковарки должны быть оборудованы не- обходимым количеством огнетушителей, ящиками с песком, огнебезопасной электрической аппаратурой и иметь достаточ- но мощную углекислотную установку, в виде баллонов со сжатым углекислым газом для охлаждения перегретых кот- лов и т. д. В заграничной’практике иногда в лаковарочных отделе- ниях устанавливаются специальные конденсационные аппара- ты для полного поглощения продуктов разложения лакомате- риалов в процессе их обработки. Это снижает пожарную опасность отделений и улучшает условия работы. 29. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭМАЛЬЛАКОВ Примерная схема технологического процесса изготовле- ния эмальлаков представлена на стр. 77. Рассмотрим основные элементы этого процесса. Осаждение белков. Известно, что при быстром нагревании льняного и других растительных масел имеющиеся в них белки свертываются и с течением времени образуют хлопье- видный осадок. Обычно эта операция (приготовление так на- зываемого поднятого масла) производится в больших котлах (емкостью 1,5—2,0 t), причем масло нагревается до 240— —250° С, после чего нагрев прекращается и дается возмож- ность свернувшимся белкам осесть на дно. Хорошо поднятое масло при повторном нагреве пробы’ до температуры 250 +Ю° С должно быть прозрачным и свободным от свер- нувшихся белков. Значение удаления белков указано выше. В процессе нагревания масел особую осторожность нужно
Стандартные масляные эмальлаки Слив в разборные баки
Глифталевые л?ки Отстаивание и созревай ie лака I § 29 ] Технология изготовления эмальлаков
78 Эмалыакй [гЛ. 3 проявлять при температуре масла 100—105° С5 когда оно сильно пенится и может «убежать». Чтобы этого избежать, нужно масло тщательно перемешивать и даже ограничивать нагрев. Окончательная очистка масла может быть произведе- на центрифугированием масла. Введение такой обработки масла необходимо для повышения качества эмальлаков. Полимеризация льняного масла. Сущность этого процесса и его роль в технологии изготовления эмальлаков и пленко- образовании изложены выше и здесь следует только отметить основные технологические элементы. Полимеризация масла обычно производится в чистых котлах примерной емкостью 200—300 kg. Масло нагревается до температуры 285—800° С, которая попеременным включением, и выключением форсунок поддерживается в течение 10—18 час. Нагрев выше 300° С недопустим. Конец полимеризации масла определяется изме- рением вязкости масла, разведенного двумя объемами керо- сина. На некоторых заводах вязкость такой смеси нормирует- ся при температуре 50° С в пределах 1,5—2,3° Е (для лака № 1) и 2,0—2,5° Е (для лака № 2). Если процесс полимери- зации производится в больших стационарных котлах ем- костью в несколько тонн, он длится несколько дней, причем нагрев масла в этом случае не должен превышать 270 + 5° С. Помимо описанного выше способа получения полимеризо- ванного масла длительным нагреванием до температуры 270—280° С, процесс полимеризации льняного масла можно провести скорее при несколько пониженной температуре (240—260° С), но с присадкой некоторого количества (до 10%) одного из следующих материалов: а) тунгового масла; б) моно- и диглицеридов льняного масла; в) полимеризованного льняного масла, полученного одним нагреванием при вышеуказанной температуре. Результаты испытаний эмалированной проволоки, изготов- ленной на стандартных эмальлаках с применением такого полимеризованного льняного масла, показывают очень хоро- шую теплостойкость эмалевых пленок: после 72 час. пребы- вания при температуре 105—120° С проволока выдерживает навивание на 3—4-кратный диаметр. Электрическая проч- ность и бензиностойкость эмалевых пленок при этом суще- ственно не изменяются. Некоторые заводы применяют в производстве эмальлаков предварительно полимеризованное тунговое масло. Особенно это целесообразно, как указывалось выше, при использова- нии тунгового масла отечественного происхождения. Процесс полимеризации обычно производится в чистых ла- коварочных котлах емкостью в 200—300 kg, причем в эти
§ 26 ] Технология изготовления эмальлаков 7Q котлы загружается 100—150 kg масла; для предупреждения свертывания масла и улучшения качества готового лака до- бавляется некоторое количество поднятого (лакового) льня- ного масла. Содержимое в котле нагревается в течение 40— 60 мин. до температуры 230 + 5° С, после чего масло снимает- ся с горна и транспортируется наружу. Процесс изготовления резинатов марганца и кальция, а также получения моно- и диглицеридов жирных кислот опи- сай выше. Поэтому на них мы .здесь не останавливаемся. Варка масляных эмальлаков. Варка основы масляных эмальлаков производится обычно в съемных котлах указан- ной выше емкости, причем загрузка лакоматериалов произво- дится в количестве 100—150 kg. При загрузке нужно особо тщательно Проверять соответствие материалов существующим техническим требованиям; кроме того, особое внимание долж- но быть обращено на точность весовых соотношений. Содер- жимое нагревается до температуры 265—280° С и выдержи- вается некоторое время при этой температуре до получения определенной вязкости (10—30 сек. по маятнику, способ опре- деления описан ниже). При варке лаков нужно обращать особое внимание на недопустимость перегрева выше 280° С и на необходимость тщательного периодического перемешива- ния содержимого в котле. После получения удовлетворитель- ных результатов определения вязкости лака котел снимается с горна и вывозится наружу. Варка глифталевых эмальлаков. Варка этих лаков дает хорошие результаты только при применении котлов из нержа- веющей стали или с внутренней тщательно хромированной поверхностью. При загрузке лакоматериалов должны быть учтены все соображения, относящиеся к изготовлению масля- ных лаков (точность весовых соотношений, тщательность пе- ремешивания и т. п.). Первоначально в котел закладываются моно- и диглицериды и жирные кислоты льняного масла и только' половина загрузки фталевого ангидрида; содержи- мое нагревается до температуры 200 + 10° С и по достижении керосинорастворимости не ниже 1 : 40 в котел вводится вто- рая половина фталевого ангидрида, а температура котла по- вышается до 240 + 10° С. По достижении керосинораствори- мости порядка 1 : 30 в котел вводится мелкими партиями в течение 10 и 15 мин. обезвоженный прогретый глицерин. По- сле этого котел прогревается некоторое время, вслед за чем производится продувка воздухом до получения нужной вяз- кости и керосинорастворимости. Воздух для этого обычно по- дается небольшим компрессором и подводится в лак через металлическую трубку. Сжатый воздух для продувки дол- жен иметь небольшое избыточное давление (около 1 at и да-
80 Эмальлаки [ гл. 3 же менее), достаточное для беспрерывного ведения процесса. По окончании варки котел снимается с горна и увозится на- ружу (под навес) или в соответствующее помещение для охлаждения. Разводка лака растворителем, отстой и центрифугирование Предварительная разводка лаковой основы растворителем (1:1) производится непосредственно после ее изготовления в лаковарочных котлах и охлаждения до температуры 140— 170° С. Разводка облегчает перекачку холодного лака и улуч- шает условия отстаивания и созревания лака. При разведении растворитель небольшой струей направляется в лаковарочный котел, Причем содержимое в нем все время перемешивается. Перемешивание лака должно быть тщательным, но не на- столько интенсивным, чтобы могло начаться бурное вспени- вание лака. Нужно также всемерно1 избегать разводки лака при температурах более высоких, чем это установлено произ- водственными инструкциями, так как это значительно увели- чивает потери растворителей из-за их улетучивания. Кроме того, все растворители, как правило, весьма огнеопасны и поэтому введение их в лак при повышенных температурах значительно увеличивает пожарную опасность лакоразводкп. Поэтому противопожарные мероприятия должны соблюдать- ся особо строго. Нужно учитывать также, что1 некоторые растворители (бензин, бензол, эфир и т. д.) при выливании из узкой трубки электризуются и в определенных условиях может быть пожар от искры. Поэтому необходимо^ в ряде случаев предусматривать заземление соответствующих метал- лических частей. По этим же соображениям в лакоразводоч- ных отделениях недопустимы ременные передачи и т. п. Полученный (густой) лак откачивается в отстойные (ме- таллические или керамические) резервуары или баки, причем иногда перед этим лак подвергается центрифугированию. Отстаивание лаков имеет целью1 прежде всего осаждение различных примесей на дно отстойных резервуаров. По зако- ну Стокса скорость в mm/sec осаждения частиц диаметром менее 0,1 шт выражается следующей формулой: z-== 22r2(T-T1) , 4 где г—радиус частицы в mm; 7 — удельный вес осаждающейся частицы; Т1 — удельный вес жидкости; т] — вязкость жидкости в пуазах.
§ 30 ] Испытание эмальлаков 81 Таким образом, отстаивание будет идти тем быстрее, чем меньше вязкость лака. Поэтому отстаивание некоторых видов лаков проводят при повышенной температуре. Однако, при этом важно постоянство температуры лака, так как иначе в нем возможно возникновение конвекционных токов и переме- щение осаждающихся частиц. Отстаивание эмальлаков обыч- но производится при окружающей температуре помещения и длится по крайней мере 3—4 недели. Практика эмалирования показывает, что надлежащий отстой лаков положительно сказывается на качестве эмальпленки. Например, на одном заводе случайно пришлось работать на лаке с двухлетним отстоем; этот лак оказался весьма пригодным, для производ- ства и дал возможность получить вполне качественную эмаль- проволоку. Повидимому, в процессе отстаивания продолжают происходить коллоидно-физические процессы, детальная сущ- ность которых точно пока не выяснена. При вызревании вяз- кость лака несколько повышается. Это может происходить от медленно' продолжающегося процесса полимеризации или соединения частиц коллоидно-дисперсной системы в большие агрегаты, а также от испарения растворителя (при негерме- тичности отстойника). Кроме того, в процессе отстаивания вместе с механическими примесями и взвесями выпадает не- прочно удерживающаяся часть сикативов. После отстаивания лак подвергается тщательному центрифугированию и развод- ке растворителями до установленной производственными ин- струкциями рабочей вязкости. Здесь нужно иметь в виду, что вязкость разведенного лака существенно изменяется от тем- пературы, причем это изменение тем больше, чем, выше вяз- кость лака. Поэтому в процессе разводки растворителем нуж- но тщательно контролировать температуру лака и вводить соответствующие поправки. Кроме того, нужно учитывать со- ображения, указанные выше для разводки лаковой основы. 30. ИСПЫТАНИЕ ЭМАЛЬЛАКОВ Определение вязкости. Это испытание является, одним из основных при изготовлении лака. Испытание вязкости гото- вого лака производится обычным способом с помощью при- бора Энглера с соплом диаметром 3 mm. При испытании обычно берется лак, разведенный (в определенных установ- ленных соотношениях) растворителем. Нужно учитывать, что вязкость разведенного лака существенно изменяется от при- роды растворителя. В этом отношении очень важно приме- нение одного определенного сорта керосина. Определять степень уварки лака измерением вязкости на привозе Энглера крайне неудобно из-за продолжительности испытания. Опыт- 6 в. А. Привезенцев.
82 Эмальлаки [ гл. 3 Фиг. 17. Маятниковый прибор. Фиг. 18. Вискозиметр Форда. ные лаковары иногда определяют конец варки ручной про- бой на прилипание или на растягивание нитей между паль- цами. Наиболее удобным и объективным способом является определение вязкости и степени уварки с помощью маятни- кового прибора (фиг. 17). Для этого испытания небольшая пластинка опускается в лак при температуре его варки, по- сле чего на ее поверхность, покрытую лаком, ставится маят- ник, которому придается качание. О вязкости судят по вре- мени затухания качания маятника. Обычно это испытание производится при температуре окружающего воздуха 20— 25° С. Пределы времени затухания маятника для нормально- сваренных лаков указаны выше. Проверка вязкости окончательно разведенного лака в практике наших эмальцехов производится с помощью виско- зиметра Форда (фиг. 18). При определении вязкости этим способом необходимо тщательно определять температуру и пользоваться таблицами с поправочными коэффициентами, что дает возможность разводить лак до нужной вязкости при любой температуре в помещении. Для лаков вязкостью по Форду в 15—30 сек. при 25° С существует следующее при-
§30] Испытание эмальлаков 83 мерное соотношение для пере- счета на вязкость в градусах Энглера: ^ = 0,125^-0,75, здесь тг]э — вязкость лака в гра- дусах’Энглера при 50°С; iQgs — вязкость лака в се- кундах по Форду при 25°С. Необходимо отметить, что определение степени уварки и вязкости сваренного лака име- ет весьма существенное зна- чение, так как если лак пере- варен, то он имеет повышен- ную вязкость. Поэтому в гото- вом разведенном лаке количе- ство основы будет меньше и, следовательно, меньше будет кроющая способность лака. В случае недоваренного лака бу- дет иметь место обратное яв- Фиг. 19. Вискозиметр фирмы Bro- okfield Engineering Labor. ление. Большой интерес представляет сконструированный амери- канской фирмой Brookfield Engineering Labor новый тип ви- скозиметра. Общий вид этого прибора показан на фиг. 19. Принцип действия этого прибора основан на следующем: от небольшого электромоторчика через фрикцион приводится во вращение ось, имеющая на конце устройство в виде особых шайб или пластинок (фиг. 19). Будучи погруженной в лак, ось вращается с различным в зависимости от вязкости лака числом оборотов, причем на приборе сразу фиксируется вяз- кость в абсолютных единицах. В производственных условиях возможно найдет применение новый вискозиметр, разрабо- танный инж. Смирновым и Анисимовым и основанный на сравнении скоростей истечения жидкостей. Наконец, в производственных условиях можно рекомен- довать следующий простой способ проверки вязкости лаков, который применяется на американских заводах: берутся две запаянных пробирки длиною 200 mm и диаметром 10 mm, в которых находятся эталонные жидкости с минимальной и максимальной вязкостью и пузырек воздуха длиною в 20 mm. Прй проверке испытуемый лак наливается в такую же третью пробирку. Вязкость лака контролируется временем подъема пузырьков. 6*
84 Оборудование эмальцехов [ гл. 4 Прочие испытания эмальлаков В процессе разработки новых рецептур и углубленных исследований эмальлаков производится еще ряд испытаний. Так, основа лака иногда испытывается на растворимость в спиртобензольной смеси. Замечено, что чем больше варилась основа лака, тем меньше ее растворимость в спиртобензоль- ной смеси и в то же время пленки такого лака более стойки к бензину и частично по отношению к ароматическим раство- рителям. Растворимость лака в спиртобензольной смеси луч- ше всего проверять по так называемому спиртобензольному числу. Определяется оно следующим образом: 1—3 g основы лака растворяются в 25 ст3 спиртобензольной смеси (1 :3). В такой смеси основа лака растворяется хорошо. После это- го из бюретки добавляется спирт до образования мути. От- меренное количество спирта в cm3 и показывает спиртобен- зольное число. Количество основы лака в приведенных коли- чествах не влияет существенно на спиртобензольное число. Иногда у основы лака, а также и у разведенного лака прове- ряется удельный вес (ареометром или при более точных ис- пытаниях пикнометром), цвет лака по колориметру Дюбоска или, что проще, по иодоколориметрической шкале НИЛК, иодное число, коэффициент рефракции. С методикой этих общеизвестных испытаний можно ознакомиться при надобно- сти в соответствующих ГОСТ и специальных пособиях. ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ ОБОРУДОВАНИЕ ЭМАЛЬЦЕХОВ 31. ЭМАЛЬСТАНКИ Эмальстанки в основном можно разбить на две группы: горизонтальные и вертикальные. На наших заводах пока применяется исключительно вто- рой тип станков. Существующие у нас вертикальные эмаль- станки по их конструктивному устройству делятся на две ка- тегории: 1) эмальстанки с одноходовыми камерами и 2) эмаль- станки башенного типа с одной или несколькими многоходо- выми камерами. В станках с одноходовыми камерами через каждую су- шильную камеру в несколько проходов пропускается только один ход эмалируемой проволоки. На некоторых заводах пу- тем реконструкции приемников станков удалось наладить од- новременное эмалирование двух проволок в одной камере и,
§31]- Эмальстанки ' 85 Верхние „ротики “ Термопара Эмалировоч- ная камера Холодный спай \г Коэкух Нихромовая обмотка - Инфузорная Земля Фиг. 20. Устройство эмалировочной печи с одноходо- выми камерами. таким образом, примерно вдвое увеличить их производитель- ность. Обычно в один кожух заключается две таких камеры, как показано на фиг. 20. До последнего времени станки с одноходовыми камерами составляют основную массу оборудования наших эмальцехов. Эмальстанки башенного типа с многоходовыми камера- ми, а именно 32—40-ходовые станки под названием «Гигант», применяются на союзных заводах для эмалирования прово- локи диаметром 0,8—2,02 mm. В заграничной, в частности, в американской практике, такие станки применяются и для эмалирования тонкой проволоки. Ниже приводится подроб- ное описание таких станков фирмы American Insulating- Machinery Со (Аймко) для эмалирования проволоки диамет- ром 0,08—0,80 mm, установленных на одном из наших заво- дов. Эмальстанки, предназначенные для эмалирования тонких, средних и толстых проволок, отличаются друг от друга преж-
86 Оборудование эмальцехов £ гл. 4 де всего высотой эмальпечей, которая колеблется в пределах 0,8—3,0 mm, причем чем тоньше эмалируемая проволока, тем меньше высота печен. В основном каждый станок состоит из следующих эле- ментов: 1) отдающее устройство; 2) лаковая ванна с приспособлением для равномерного покрытия проволоки слоем лака; 3) эмалировочная печь со всей необходимой аппаратурой; 4) приемное устройство. Кровле того, каждый эмальстанок оборудуется мощной вытяжкой вентиляцией, а цех в целом приточной вентиля- цией. Рассмотрим устройство этих элементов. 32. ОТДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА Отдающее устройство имеет очень большое значение. Оно должно обеспечить равномерную без какого-либо перепуты- вания, образования петель и перекруток подачу проволоки к лаковой ванне и далее в эмальпечь, при этом не должно быть вытягивания проволоки и тем более обрыва. Для тонкой проволоки (диаметром 0,07—0,15 mm) иногда применяется конструкция, изображенная на фиг. 21. Наличие стального шарика, на который опирается ось, а также верти- кальное положение алюминиевого ролика с проволокой не- сколько облегчают ход размотки, при этом наличие пружины под роликом создает необходимое торможение, предотвра- щающее излишнюю размотку проволоки. Кронштейн Фиг. 21. Отдатчик для тонкой голой проволоки.
•S за] • Отдающие устройства 87 Фиг. 22. Отдатчик для тонкой голой проволоки. Недостатком таких отдающих устройств является труд- ность регулирования тормозящего усилия пружинки, так как в процессе эмалирования проволоки с уменьшением диаметра намотки на отдающей катушке (ролике) при постоянном уси- лии торможения пружинки натяжение проволоки увеличи- вается. Вообще отдающее устройство такой конструкции нельзя признать удовлетворительным, так как при наличии только одного опорного шарика вращение ролика с проволо- кой даже без наличия тормозной пружины требует достаточ- но большого усилия, из-за чего часто эмалирование более тонкой проволоки (диаметром 0,03—0,07 mm) становится со- вершенно невозможным. Поэтому в настоящее время на некоторых наших заводах широко применяются отдающие устройства, изображенные на фиг. 22. Эти отдатчики имеют деревянные или металлические опорные основания, которые легко вращаются вокруг верти- кальной оси благодаря наличию небольшого упорного или простого шарикового подшипника. На это основание ставится ролик с проволокой, причем размотка проволоки производит- ся без торможения отдатчика. Конструкция, приведенная на фиг. 22, имеет преимущество над другой аналогичной кон- струкцией, показанной на фиг. 23, заключающееся в том, что положение шарикового подшипника здесь близко к центру тяжести ролика с проволокой. Поэтому такой отдатчик будет работать устойчивее, чем отдающее устройство, изображен- ное на фиг. 23, где по указанным причинам некоторое расша-
88 Оборудование эмальцехов 'гл. 4' Фиг. 23. Отдатчик для тонкой голой проволоки. тывание оси отдатчика и биение может наступить значитель- но скорее. Более совершенным является отдающее устройство стан- ков (для проволоки диаметром 0,08—0,35 mm) упомянутой .выше американской фирмы Аймко, которое приведено на фиг. 24. Из этого рисунка нетрудно видеть, что алюминиевые ролики помещаются на круглое основание, которое имеет свободное вращение вокруг оси благодаря наличию упорного шарикового подшипника, на который ставится это основание. В верхней части отдающего устройства имеется тормозная пружина, с помощью которой можно создать некоторое дав- ление на упорный подшипник. Регулируя усилие торможе- ния, можно легко создать такие условия работы отдающего устройства, при которых проволока спокойно, без вытяжки и без излишнего разматывания будет сходить с ролика. Весьма существенным обстоятельством является также п тот момент, что регулировку пружины в этих отдающих устройствах не нужно производить после съемки каждого ро- лика, так как эта операция, как нетрудно убедиться из фиг. 24, производится таким образом, что никак не нарушает положения пружины и тормозной гайки. По описанному типу можно создать аналогичные кон- струкции и для эмалирования более тонкой проволоки (диа- метром 0,05—0,20 mm). Для более толстой проволоки (диаметром 0,2—0,5 mm) часто применяется отдающее устройство, изображенное на
§ зе] Отдающие устройства 89» Фиг. 25. Отдатчик для прово1 локи средних размеров. Фиг. 24. Отдатчик для тонкой голой проволоки станка фирмы Аймко. 7— гайка установочная; 2— фланец неподвиж- ной оси; 3—шариковый подшипник; 4— фланец полой оси; 5 — съемный диск; 6 — ось непо- движная; 7—ось полая; 8—втулка; 9—шайба; 10— винт установочный; 11 — втулка; 12— пружина; 13 — втулка; 14 — гайка. фиг. 25. Ролик с прово- локой установлен на ме- таллический диск, кото- рый может свободно вра- щаться вокруг вертикаль- ной оси (вместе с роли- ком) от небольшого натя- жения эмалируемой про- волоки, причем при ис- правном состоянии уст- ройства проволока не вы- тягивается. Иногда такая прово- лока эмалируется с алю- миниевых роликов без: каких-либо отдаточных устройств: ролик ставится у эмальстанка вертикально и на эмалируемую проволоку на- девается несколько стальных колец, которые в процессе раз- мотки проволоки вращаются вокруг ролика с проволокой и своим весом создают нужное натяжение, препятствующее излишней размотке проволоки. Более толстая проволока- (диаметром 0,5 mm и выше) в нашей практике обычно эма- лируется непосредственно с бухт, причем для предотвраще- ния спутывания проволоки последняя должна поступать в эмальцехи в хорошо отожженном виде. При всей простоте такого способа необходимо отметить, что в этом случае спу- тывание проволоки, обрывы и тому подобные виды брака не- избежны. Кроме того, эмалировка с бухт требует значитель- ных производственных площадей возле эмальстанков и по-. этому она применяется главным образом там, где поступле- ние проволоки в бухтах обусловлено волочильным оборудо-
90 Оборущаэание эмальцехоа [ гл. 4 ванием завода. Наиболее совершенной конструкцией отдаточ- ных устройств для эмалирования проволоки диаметром выше 0,8—1,00 mm следует признать отдатчик с принудительным вращением отдающих роликов или барабанов с проволокой по типу приемных устройств. Необходимое натяжение прово- локи, а также исключение излишнего разматывания прово- локи в этом случае достигается с помощью тормозного или фрикционного устройства так же, как это делается и у описываемых ниже приемных устройств. Конечно, наличие та- ких отдающих устройств усложняет и повышает стоимость эмалировочных станков, но одновременно оно резко сокращает количество брака и отходов и в значительной степени повы- шает качество готовой эмалированной проволоки. Наконец, такое устройство отдатчиков становится необходимым на тех заводах, где имеются современные волочильные машины, с которых проволока поступает на больших стальных катушках весом 120—160 kg для проволоки диаметром 0,3—1,2 mm и до 200—300 kg для проволоки более крупных диаметров. Судя по конструкции станка фирмы Аймко для проволоки диаметром 0,25—0,8 mm отдаточное устройство для такой и даже более толстой проволоки можно осуществить и следую- щим образом: катушка с проволокой надевается на стальную ось, на которой по обеим сторонам катушки размещается два съемных подшипника. Эти подшипники помещаются в особых гнездах станины отдатчика при горизонтальном положении отдающей катушки. Излишнее разматывание катушки можнэ предупредить с помощью пружинного тормоза. В других конструкциях современных эмальстанков для предупреждения вытягивания проволоки помимо принуди- тельного вращения отдающих устройств предусматривается установка второй тяговой шайбы непосредственно после от- дающих' устройств. 33. ЛАКОВЫЕ ВАННЫ И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ РАВНОМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ ПРОВОЛОКИ ЛАКОМ До последнего времени в нашей практике применяются четыре следующих способа наложения эмальлака: 1. Эмалирование погружением. Оно заключается в том, что в ванну с эмальлаком на некоторую глубину погружены направляющие металлические (из алюминия или его спла- вов) ролики, по которым проходит эмалируемая проволока (фиг. 26). В ванне лак покрывает поверхность проволоки, при этом некоторая излишняя часть его стекает обратно в ван- ну, другая же часть лака, покрывшая слоем проволоку, вме- сте с ней попадет в эмальпечь, где и образует эмалевую
§ 33] Лаковые ванны и приспособления 91 Фиг. 26. Способы наложения лака на проволоку. иленку. Этот способ пока является наиболее распространен- ным для эмалирования Проволоки диаметром 0,15 mm и выше. 2. Эмалирование с помощью горячей пластинки. Эмалиро- вание более тонкой проволоки описанным способом крайне затруднительно, так как эмалевая пленка в этом случае по- лучается неравномерной по толщине и имеет «корявую» по- верхность. На некоторых заводах применяется особый метод эмалирования тонкой проволоки с помощью горячей пластин- ки. Он заключается в том, что проволока по выходе из ванны с лаком касается горячей хромированной медной пластинки (фиг. 26), причем вследствие нагрева от пластинки лак не- сколько разжижается и равномерным слоем покрывает эма- лированную проволоку. Излишек лака с медной пластинки по проволоке стекает в особый резервуарчик. На фиг. 27 изображена конструкция применяемых пласти- нок. Часть пластинки входит непосредственно в эмальпечь, что и обеспечивает нужный нагрев пластинки. 'Медь имеет некоторое преимущество для изготовления пластинки в силу
92 Оборудование эмальцехов гл. 4 Фиг. 27. Конструкция медных пластинок. ее большой теплопроводности; кроме того, медь очень хоро- шо хромируется. 3. Фитильный способ. Ряд других заводов при эмалирова- нии тонкой проволоки прибегает к «фитильному методу» (фиг. 26). В этом случае нижние ролики работают вне ван- ны, а проволока перед входом в печь касается фитиля, омо- ченного эмальлаком. По мере загрязнения и засорения фи- тилей их приходится тщательно промывать и менять со вре- менем на новые. 4. Эмалирование с помощью калибров. Наконец, в связи с внедрением в производство новых синтетических эмальла- ков (лак винифлекс) начинает внедряться новый способ эма- лирования с применением специальных калибров. В этом случае возможно применение более вязкого (густого) лака.
'§ 33] Лаковые ванны и приспособления ;.93 Детально об этом способе эмалирования говорится ниже, при описании производства проводов винифлекс (гл. VII). Лаковые ванны обычно изготовляются из кровельного железа и имеют различные размеры в зависимости от диа- метра эмалируемой проволоки. Особое внимание должно быть обращено на тщательную пропайку швов, совершенно исклю- чающую просачивание через них лака. Для применяемых у нас в настоящее время стандартных лаков большая поверх- ность ванны весьма нежелательна, так как иначе может иметь место окисление и даже свертывание эмальлака. Кон- струкции применяемых на наших заводах ванн очень просты. Одна из наиболее распространенных конструкций приведена на фиг. 28. Прикрепление ванн к станку обеспечивается на- личием специальных ушков или лапок, позволяющих быстро крепить и снимать ванны для очистки. На некоторых наших заводах в последнее время начали применять ванночки, ко- торые не закрепляются неподвижно, а имеют возможность некоторого перемещения для обеспечения наиболее правиль- ного положения эмалируемых проволок в печи. Устойчивость ванн в этом случае обеспечивается некоторым их утяжеле- нием. На фиг. 29 приведена конфигурация ванны станка американской фирмы Аймко. Прямоугольные выступы по концам ванны обеспечивают возможность определения вязко- сти лака с помощью описанного выше переносного вискози- метра. Недостаток этой ванны для наших стандартных ла- ков —большая поверхность, способствующая свертыванию лака. Нижние и верхние направляющие ролики для эмалирова- ния проволоки тонких и частично средних размеров делаются многоканавочными и вращаются, будучи закрепленными меж- ду центрами. Так как при эмалировании медная проволока сильно нагревается, то она по мере прохождения через лечь увеличивается в длине. Для компенсации этого удлинения многоканавочные ролики делаются последовательно увеличи- вающимися по диаметру (фиг. 30). Точный расчет удлинения проволоки и соответствующее увеличение диаметра этих ро- ликов имеют существенное значение для качества эмалиро- ванной проволоки. При эмалировании тончайшей проволоки (диаметром 0,03—0,05 mm) или при сдвоении ходов для об- легчения вращения роликов целесообразно применение шари- ковых подшипников. При эмалировании средних и толстых размеров обычно применяются одноканавочные ролики, ко- торые вращаются вокруг горизонтальной оси. В этом случае ролики берутся одного диаметра, однако все ролики должны легко вращаться с различными скоростями и, таким образом, •компенсировать расширение проволоки в эмальпечи.
94 Оборудование эмальцехов [ гл. 4 Фиг. 28. Лаковая ванна.
§ 33 J Лаковые ванны и приспособления 95 Фиг. [30. Устройство роликов эмальпечей и схема заправки проволоки.
96 Оборудование эмальцехов [ гл. 4 За границей особое внимание уделяется чистоте поверх- -ности эмалируемой проволоки. Поэтому специальных проти- рок обычно там не применяют. В нашей практике установка протирок (из ваты или фетра) обычно целесообразна, так как она существенно улучшает качество эмалированной про- волоки. Устройство протирок очень просто: вата или фетр помещаются между двумя стальными планками, которые сжи- маются до нужных пределов болтами. 34. УСТРОЙСТВО ЭМАЛЬПЕЧЕЙ Рассмотрим устройство печей с электрическим нагревом, так как другие виды нагрева (газ и т. п.) у нас не приме- няются. Старые конструкции эмальпечей с одноходовыми камера- ми обычно устраиваются следующим образом: нагреватель- ные камеры изготовляются из листовой стали толщиной около 2 mm и имеют овальную форму (фиг. 20). С внешней стооо- ны эта камера для изолирования электрических обмоток по- крывается листовым асбестом, причем в целях повышения электрической прочности этой изоляции между листами асбе- ста иногда дополнительно прокладываются листовая слюда или миканит. Для электронагревательной намотки обычно применяется нихромовая проволока круглого или прямоугольного сечения. -В целях макоимального ослабления электромагнитных явле- ний и связанных с этим потерь в корпусе камеры нихромовая обмотка или выполняется бифилярной или же с периодиче- ским изменением направления витков (фиг. 31). Отметим основные моменты в устройстве нагревательных элементов описываемых эмальпечей: 1. Обычно значительная часть нагревательных обмоток располагается вокруг нижней части камеры (фиг. 32). Де- лается это из тех соображений, что горячий воздух подни- мается в верхнюю часть камеры и обогревает ее. На фиг. 32 приведено примерное распределение температуры по высоте печей. 2. Дак правило, эмальпечи имеют две нагревательные об- мотки: одну постоянную и вторую регулировочную, с по- мощью которой можно регулировать температуру нагрева. 3. Регулировочная обмотка располагается вокруг нижней части камеры, причем в эмальстанках для средних и крупных размеров проволоки эта обмотка наматывается поверх по- стоянной обмотки. В эмальпечах малой мощности для эмали-
§34] Устройство эмальпечей 97- Фиг. 32. Кривая распределения температуры по высоте эмалиро- вочной камеры. в эмальпечи удооно пооизво- Фиг. 31. Способы наложения нагре- вательных обмоток. д— намотка нихромовой ленты с перемен- ным направлением витков; б — бифилярная намотка нихромовой проволоки. рования тонкой проволоки часто' делается однослойная обмотка, причем часть обмот- ки нижней половины камеры секционируется и превра- щается в регулируемую часть. 4. Измерение температуры дить с помощью железю-константановых термопар. Закладка термопар становится совершенно необходимой при автомати- ческой регулировке температуры. Поверх нагревательной обмотки накладывается листовой асбест, после чего камеры (чаще всего две) укрепляются в железном кожухе. Пространство между камерой и стенками кожуха, который обычно изготовляется пз кровельного желе- за, засыпается для создания надежной тепловой изоляции размолотой в порошок сухой инфузорной землей или другим аналогичным теплоизолирующим материалом. При укрепле- нии камер в железном кожухе печи, и в особенности при установке печей на каркасе станка, нужно обращать особое внимание на точное вертикальное положение нагревательных камер, так как отклонения от этого положения неизбежно приведут к браку эмалированной проволоки. Форма кожуха приведена на фиг. 20. В последнее время на отдельных заво- дах применяется прямоугольная форма кожухов (для облег- чения их изготовления и монтажа). Верхняя и нижняя части камер закрываются металличе- скими (стальными) крышками со специальными .прорезями в середине, так называемыми «ротиками», через, которые про- 7 В. А. Прпвезенцев.
98 Оборудован :е эмальцехов [ гл. Ф ходит эмалируемая проволска. Кроме тоге, через пижние ро- тики в камеры поступает холодный воздух, а через верхние ротики выходит горячий воздух вместе с парами раствори- теля. Движение воздуха в камерах можно легко регулировать- изменением величины отверстия ротиков с помощью неболь- ших задвижек или асбестовых пластин. Регулировка темпера- тур описываемых печей с помощью реостатов или регулиро- вочных дополнительных обмоток обладает одним существен- ным недостатком: вследствие большой теплоемкости эмаль- печей с металлическими камерами изменение температуры в- змальпечах происходит с значительным отставанием по вре- мени от момента переключения регулировочного реостата или регулировочной обмотки. Поэтому для таких эмальпечей большой интерес представляют более совершенные методы регулирования температуры путем плавного изменения сече- ния верхних ротиков в нужных пределах. Попытки применить взамен железных керамические эмаль- камеры, не требующие изоляции нагревательных обмоток, по- ка успеха не имели из-за плохого качества керамики. В за- граничной практике керамические камеры иногда находят' применение, в частности, в горизонтальных печах для эмали- рования проволоки диаметром 0,02—0,04 mm. Описанные конструкции печей являются устаревшими. У них весьма затруднительна тщательная регулировка тем- пературы, печи имеют большую поверхность отвода тепла и требуют сложного и большого по габаритам приемника. Бо- лее совершенными являются многоходовые эмальпечи, как, например, у эмальстанков «Гигант», в которых может эма- лироваться сразу несколько проволок. Последние применяют- ся, главным образом, для эмалирования проволоки крупных размеров. Эмальпечи у этих станков представляют собой пря- моугольную шахту высотой примерно в 3—3,5 m с двумя или четырьмя камерами для эмалирования в каждой 8—10 прово- лок. Нагрев осуществляется с помощью особых нагреватель- ных элементов, которые представляют собой стальные плиты или рамки, на которых укрепляются ролики из огнеупорных и жаростойких материалов (например шамот). Нихромовая проволока диаметром 3—4 mm или прямоугольная проволока, нужного сечения закрепляется на роликах, образуя зигзаго- образную обмотку нагревательного элемента (фиг. 33). Такие элементы вставляются с торцевой части печи путем их вдви- гания в специальные гнезда каркаса печи. Элементы с по- мощью медных перемычек соединяются в две секции, кото- рые выключаются параллельно, причем одна из секций являет- ся постоянной, а другая регулировочной. Во избежание корот-
§ 34] Устройство эмальпечей 99 Фиг. 33. Нагревательный элемент. ких замыканий пере- мычки закрываются металлическим кожу- хом, изолированным с внутренней стороны ли- стовым асбестом. Для сокращения тепловых потерь пространство между наружными стенками печи и нагре- вательными элементами заполняется инфузорной землей или другим теплоизоляционным материалом (фиг. 34). Многоходовые эмальпечи имеют ряд преимуществ по сравнению с описанными выше одноходовыми печами, а именно: 1. Многоходовые эмальпечи обладают значительно мень- шей тепловой инерцией, так как передача тепла эмалируемой проволоке здесь происходит непосредственно излучением, а не через нагрев металлической камеры. Нихромовые опирали отделяются в описываемых печах от эмалируемой проволоки только сеткой или решеткой. 2. В многоходовых печах значительно облегчается авто- матическая регулировка температуры внутри камер (см. ни- же). В одноходовых эмальпечах автоматическая регулировка температуры технически весьма трудна и требует огромного количества соответствующей аппаратуры. 3. Многоходовые эмальстанки при удачном конструирова- нии печей позволяют значительно сократить расход электро- энергии, увеличить съем готовой продукции с 1 т2 производ- ственной площади и выпускать эмальпроволоку повышенного качества. В американской практике многоходовые вертикальные эмальпечи применяются для эмалирования не только крупных размеров, но и для производства тонкой эмалированной про- волоки. В качестве примера можно указать на эмальстанки фирмы Аймко, которые в небольшом количестве начинают эксплоатироваться на отдельных наших заводах. Такой 16-хо- довой эмальстанок для эмалирования проволоки диаметром 0,12 : 0,35 mm имеет высоту печи 1,85 гл, а высота печи 10-ходового станка эмалирования проволоки диаметром 0,08 -г- 0,20 mm равна 1,25 т. Наконец, 20-ходовой эмаль- станок, предназначенный для эмалирования проволоки диа- метром 0,25—0,8 mm, имеет высоту шахты 3 m и для более крупных размеров станки этой фирмы имеют высоту шахты 4,2—4,5 т. Нагревательное устройство у первых двух стан- ков представляет собой спирали из круглой нихромовой нро- 7*
100 Оборудование эмальщехав [гл. 4 волоки диаметром около 2 mm, которые соединены в две секции: одна постоянная и другая регулировочная. Обе сек- ции расположены в нижней половине печи и от наружной стенки каркаса печи изолированы огнеупорным киппичом. С внутренней стороны нагревательные спирали отделяются от проходящей эмалируемой проволоки только решеткой. Общая мощность нагревательных секций 16-ходового станка составляет 15,6 kW (6 kW — постоянная секция и 9,6 kW — регулировочная), для 10-ходового станка 9,5 kW (3 kW — постоянная и 6,5 kW — регулировочная секции) и, наконец, 20-ходовой станок для проволоки 0,25—0,8 mm имеет нагре- вательные секции общей мощностью .64,2 kW (30,4 kW — постоянная и 33,8 kW — регулировочная).
§ 35] Приемное 'устройства эмалъстаикав 101 Регулировка температуры на этих станках производится с помощью терморегулятора фирмы Broun Electric Company. Кроме того, над нагревательной частью печи помещается го- ризонтальный ряд шиберов (задвижек), перемещая которые, можно регулировать движение воздуха, а следовательно, и температуру в печи. 35. ПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА ЭМАЛЬСТАНКОВ Приемные устройства станков с одноходовыми печами для эмалирования проволок тонких и средних сечений представ- ляют собой h-образную станину и располагаются вдоль эмальпечей. В нижней части этой станины установлен неболь- шой электродвигатель, который через червячную передачу и систему шестерен передает вращение главному валу, проходя- щему в нижней части станины. От этого вала через цепную передачу вращается верх- ний вал, на котором ук- реплены тяговые шайбы. На эти шайбы эмалируе- мая проволока поступает по выходе из эмальпечей, причем они и создают движение эмалируемой проволоки. С тяговых шайб через направляю- щий ролик раскладки эмалированная проволока поступает на приемную катушку (фиг. 35). Вра- щение приемным катуш- кам передается от верх- него вала с помощью мягкой передачи (шнура, супони, фрикциона). Так как скорость эмалирова- ния всегда постоянна, а диаметр намотки прово- локи все время изменяет- ся, приемная катушка должна также постепенно изменять свое число обо- ротов. Это достигается приводом приемной ка- тушки через фрикцион. Осуществляется это сле- дующим образом: катуш- Механизм раскладки катушка Фиг. 35. Кинематическая схема прием- ного устройства для малых сечений.
102 Оборудование эмальцехов [ гл. 4 ка помещается на неподвижную ось и закрепляется на ней с помощью пружинного тормоза; вращение создается за счет трения между щекой катушки и фетровой прокладкой, при- жатой к шкиву, который приводится в движение от верхнего вала (фиг. 35). Такой привод допускает в нужных пределах изменение скорости вращения приемных катушек. 'Проволока должна равномерно раскладываться по шири- не катушки. Это достигается с помощью специального меха- низма раскладки, который у описываемых станков устраи- вается 'Следующим образом: вдоль всего приемного устрой- ства устанавливается длинная стальная штанга, на которой против каждой приемной катушки расположены стойки с рас- кладочными роликами, производящими распределение про- волоки по ширине катушки. Эти ролики укрепляются на пальцах с винтовой резьбой, что дает возможность путем небольших перемещений отрегулировать и наладить правиль- ную работу раскладок. Штанга с раскладочными роликами имеет переменное движение то в одну, то в другую сторону. Это осуществляется с помощью эксцентрика, конфигурации которого приведены на фиг. 36, а и б. К боковой поверхности эксцентрика постоянно прижат ролик, укрепленный на держателе. Последний жестко связан со штангой раскладки и при вращении эксцентрика ролик, а вместе с ним и штанга получают движение то в одну, то в другую сторону. Постоянное соприкасание этого ролика с эксцентриком создает пружина или груз, который через на- правляющий ролик подвешивается к одному концу штанги и создает нужное усилие. Хотя описанные приемные устройства находят у нас до последнего времени.весьма широкое распространение и кон- структивно не сложны, они имеют ряд существенных недо- статков, указанных ниже. Первым недостатком является наличие мягкого привода, что связано с частым вытягиванием шнура и приводит к из- менению скорости движения проволоки, неравномерной на- мотке проволоки на катушки и т. д. Недостатки приемников такого типа для эмалирования проволоки средних и крупных сечений возможно устранить переходом на шестеренную пере- дачу (фиг. 37). Второй недостаток заключается в том, что вращение приемных катушек только с помощью фрикциона из фетра часто бывает настолько неравномерным, что приводит к браку, так как в этом случае трудно создать нужное тор- можение катушек. Более совершенным является принятый на некоторых заводах привод приемных катушек с ленточным тормозом, изображенный на фиг. 38.
§ 35] Приемные устройства эмальстанков 103 I Фиг. 36. Эксцентрик!
J. Промежуточный бал -тяговых ш#ДО1Г Раскладка Тяговые шаайы Приемные катушка (оеохн ) Й|5ал верхних w приемных [; катушек
Коренной дал Фиг. 37. Схема приемника эмальстанка с жестким приводом.
106 Оборудование эмальцехов I гл. 4 Фиг. 38. Приемное устройство с ленточным тормозом. Устройство этого привода сводится к следующему: тор- мозная лента жестко соединена с одной из шестерен приво- ; да и поэтому имеет то же число оборотов, что и шестерня. Тормозная лента охватывает металлический шкивок, сво- । бодно вращающийся на горизонтальной оси, причем в зави- | симости от усилия торможения этот шкивок может вращать- ’ ся с той или иной скоростью. Шкивок имеет небольшую шпильку, которая входит в приемную катушку и, таким об- разом, обеспечивает ей вращение, одинаковое со скоростью шкива. Третий недостаток описанных выше приемных устройств •состоит в том, что осуществить постоянное торможение кату- шек крайне затруднительно. Каждая катушка с одной сторо-
§35] Приемные устройства эмальстанкав Ю" мы прижимается к прокладке с помощью пружинного тормо- за, и для того чтобы сменить катушку, необходимо предва- рительно снять тормозную пружину, затем вновь ее устано- вить после установки новой катушки. В таких условиях осу- ществить постоянное торможение катушек весьма трудно. Наконец, устройство описанных выше раскладочных механизмов, несмотря на их большую конструктивную про- стоту, несовершенно, так как раскладка с помощью1 эксцен- триков недостаточно плавна и равномерна. Кроме того, незначительное повреждение раскладочного механизма при- водит к браку по намотке у всех приемных катушек. Более совершенным является приемное устройство у наших эмаль- станков шахтного типа с многоходовыми эмальпечами (станки «Гигант»). Они имеют двухъярусное расположение катушек и занимают вследствие этого меньшую производ- ственную площадь. Вторым преимуществом этого типа яв- ляется жесткий привод приемных катушек. Раскладочные устройства этих приемников являются более совершенными; раскладочный ролик такой раскладки укреплен на особом держателе — гайке, которая находится на длинном винте, вращающимся то в одну, то в другую- сторону. Держатель с направляющим роликом не имеет возможности вращаться с винтом и поэтому при, вращении Последнего получает посту- пательное движение то в одну, то в другую сторону. 'Перемена вращения винта достигается с помощью особого меха- низма, заключенного в металлическую коробку и представ- ляющего собой набор шестерен. В процессе работы раскла- дочного устройства под действием упора, который имеется на раскладочном винте и который в определенный момент начи- нает давить на стенку коробки, происходит перевод сцепле- ния с одной шестерни на другую, что и вызывает изменение направления вращения винта. Обычно в нашей практике од- но раскладочное устройство обслуживает 4 хода, что являет- ся также преимуществом устройства, так как неисправность одного из раскладочных механизмов не ведет к простою всех остальных ходов. На фиг. 39 приведена схема описан- ного приемника. Детали его ясны из чертежа. Еще более совершенными являются приемные, устройства эмальстанков типа фирмы Аймко для эмалирования проволо- ки диаметром 0,08 3-fl0,20 mm, 0,12 ч-0,35 mm, 0,25-н 0,8 mm и т. д. Конструктивно они одинаковы и отличаются только размерами. Приемный механизм исключительно компактен; в стальном кожухе помещается вертикальный вал, от кото- рого с помощью червячных передач передается вращение го- ризонтальным осям, расположенным по обеим сторонам ме- ханизма (фиг. 42). На каждой оси помещается особая гиль-
Ф#п 39. Схема приемного устройства эмальстанка , Гигант". о 00 Оборудование эмйльцехов [гл. 4
36] Прочие сведения об устройстве эмалЫстаиков 109 -за, на которую в свою очередь надеваются приемные катуш- ки. Каждая гильза в основании имеет небольшой шкивок, причем между этим шкивком и другим, составляющим одно целое с вращающейся осью, помещается фетровая прокладка. С помощью пружинки, находящейся на конце каждой оси, гильза прижимается к прокладке и, таким образом, получает вращение. Конструктивно пружинки, производящие давление на гильзу, установлены так, что их положение не нужно! ме- нять при смене отдельных катушек. В этом заключается существенное преимущество данной конструкции перед опи- санными выше приемными устройствами. Остановка прием- ных катушек осуществляется с помощью особых штифтов, которые размещены возле катушек. Поворот штифтов созда- ет некоторое давление на борта катушек, отодвигает их вме- сте с гильзой от фетровой прокладки, и катушка останавли- вается. Укрепление катушки на гильзе производится с по- мощью особой прижимной гайки. У машин для эмалирова- ния тонкой проволоки гайка заменена стальными плоскими пружинками, расположенными вдоль гильзы, которые, соз- давая давление на внутреннюю часть катушки, удерживают ее на гильзе. Раскладочное устройство позволяет производить каче- ственную намотку эмалированной проволоки на катушки. Оно осуществлено следующим образом: от указанного выше вер- тикального вала приемника через систему шестерен приводит- ся в движение эксцентрик (фиг. 36). К краю вращающегося эксцентрика прижимается особый валик, который и получает от этого движение то в одну, то в другую сторону. В свою очередь от этого валика переменное движение по- лучает особая рамка с расположенными на ней направляющи- ми роликами. Каждый направляющий ролик расположен на пальце с винтовой нарезкой, что позволяет производить регу- лировку каждого хода раскладки. Величину хода всей рамки в. целом можно изменять с помощью особого регулировочного винта, расположенного в середине рамки. 36. ПРОЧИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УСТРОЙСТВЕ ЭМАЛЬСТАНКОВ Общий вид эмальстанков с одноходовыми камерами для тонкой проволоки приведен на фиг. 40. На этой фигуре нетруд- но проследить путь эмалируемой проволоки от отдающей ка- тушки до приемной. Устройство верхних роликов ничем не от- личается от описанных выше нижних роликов. Промежуточ- ные ролики служат для поддержки проволоки и для обхода выступающих частей печи. Эти ролики обычно бывают мень тих размеров, чем верхние и нижние ролики, причем для п»-е-
но Оборудование эмальцгхов 2 гл. 4 Фиг. 40. Общий вид эмалировочных станков тонкой проволоки. дупреждения вытягивания проволоки они должны очень лег- ко вращаться. Ввиду этого ролики выполняются из легкого, материала — дерева или алюминия. Радикальным мероприя- тием является посадка их на шариковые подшипники. На фиг. 41 приведен общий вид станков для эмалирования средних размеров проволоки. Эти станки отличаются конструктивной легкостью и про- стотой. Вертикальное расположение эмальпечей несколько со- кращает количество потребной . производственной площади. Однако, отмеченные выше конструктивные недостатки и ис- ключительная трудность осуществления автоматической тер- морегулировки создают большие трудности для проведения нормального технологического процесса, что отражается на качестве готовой эмалированной проволоки. Общий вид многоходовых эмальстанков фирмы Аймко приведен на фиг. 42. Отличительной особенностью этих стан- ков прежде, всего является толстая сплошная фундаменталь- ная плита, на которой помещаются все детали станка. Это- резко снижает вибрацию проволоки, что очень благоприятно отражается на качестве готовой эмалированной проволоки. Верхние и нижние алюминиевые ролики у станка для прово- локи диаметром 0,08—0,20 mm, а также у станка для прово- локи диаметром 0,12—0,35 mm имеют диаметр 245 mm, т. е. значительно больший, чем у наших станков. Это улучшает условия движения проволоки и устраняет ее вытягивание. В нижней части станка имеется особое приспособление—вариа-
Фиг. 41. Общий вид эмалировочных станков для средних размеров проволоки. 1 — верхние направляющие ролики; 2—нижние направляющие ролики; 3 — отсасывающая вентиляция; 4— промежуточные ролики; □ --лаковая ванна; 6— бухта с голой медью; 7 — эмалировочная печь; 8 — каркас эмалировочных печей; 9 — площадка для обслу- живания верхних роликов; 10 — каркас приемного устройства; 11— тяювые шайбы; 12— электродвигатель; 13— редуктор; 14 —сменные шестерни; 15—цепная передача; 16— раскладочное устройство; 17—приемные катушки; 18— переключатель нагревательной обмотки п?чи; 19 — нагревательная обмотка (нихромовая лента); 20 — освещение станка; 21 — голая медная проволока; 22 — готовая эмалированная проволока.
Фиг. 42. Общий вид
выхлопной, отвод эмальстанка фирмы Аймко. 8 В. А. Привезенцев.
114 Оборудование эмальцехов Г гл. Ф Фиг. 43. Вариатор. тор, или, как иначе его называют, риверс, для плавного из- менения скорости эмалирования. Устройство его показано на фиг. 43. Вращением рукоятки одна пара конусообразных шкивов сближается, а другая, наоборот, расходится, чем и достигается плавное изменение оборотов одного из валов. Этот вал через червячную передачу соединен с вертикальным валом приемника, от которого в свою очередь вращаются все приемные катушки с готовой проволокой. На станках установ- лены тахометры, которые сразу показывают скорость эмалиро- вания в m/sec. Станки имеют автоматическую терморегулиров- ку, о которой более подробно говорится ниже. Устройство станка для эмалирования проволок крупных сечений с многоходовыми камерами приведено на фиг. 44. Преимущества этих станков над станками с одноходовыми камерами указаны выше. Необходимо отметить, что эти станки занимают также меньшую площадь по сравнению с другими описанными выше эмальстанками. К числу недостат- ков наших станков прежде всего необходимо отнести отсут- ствие отдающих устройств и невозможность эмалирования проволоки диаметром более 2,0 mm. Регуляторов и указате- лей скорости эмалирования эти станки не имеют.
§ 37] Горяэонтальпые эмальпечи Фиг. 44. Устройство эмальстанка типа .Гигант*. 37. ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ЭМАЛЬПЕЧИ До последнего времени наши цехи были оборудованы ис- ключительно вертикальными эмальпечами. Старые конструк- ции горизонтальных эмалыпечей у нас уже давно вышли из эксплоатации. Следует, однако, отметить, что принцип гори- зонтального расположения эмальпечей далеко не оставлен, так как он имеет и свои преимущества. Достаточно указать, что некоторые европейские кабельные заводы обооудованы горизонтальными эмальпечами, которые, по мнению этих за- водов, имеют свои преимущества над вертикальными печами. 8*
116 Оборудование эмальпехов [ гл. 4 Так, горизонтальные печи более удобны в обслуживании, они имеют более равномерную кривую распределения тем- пературы внутри камеры печи, причем максимальная темпе- ратура распределена на большем промежутке камеры печи, чем в вертикальных печах. Последнее обстоятельство дает возможность увеличить скорости эмалирования. Для производства тончайшей эмалированной проволоки (диаметром 0,02 к- 0,4 шт) на указанных заводах применяют- ся горизонтальные однокамерные печи (фиг. 45), в которых проволока с отдающего устройства последовательно проходит через ванну с лаком и однокамерную эмалировочную печь. Эмалировочная печь представляет собой железную или стеа- титовую трубу, вокруг которой нанесена нагревательная об- мотка. Труба помещается в особом кожухе, наполненном стеклянной ватой. Температура печи регулируется с помощью контактного термометра, который прикрепляется к трубе. При эмалировании проволока сначала проходит через фетровую протирку, потом, минуя лаковую ванну, в камеру эмалировоч- ной печи, где предварительно отжигается, и затем пять раз проходит последовательно через лаковую ванну и эмалиро- вочную печь. Лаковые ванны устроены таким образом, что исключается соприкосновение воздуха и лака и тем самым последний предохраняется от окисления. Для этого лаковая ванна делается закрытого типа и соединяется с небольшим закрытым сосудом с лаком (фиг. 46). Нанесение лака на про- волоку происходит с помощью двух сжатых поокладок из оленьей замши, между которыми проходит эмалируемая про- волока. Скорость эмалирования около 36 m/min. Температура в камере примерно 350° С. Горизонтальные печи для эмалирования остальных сечений выполняются многоходовыми (6—24 ходов), причем через каждую печь проволока проходит только один раз. Располо- жение эмалировочных печей для проволоки диаметром 0,05— 0,11 mm указано на фиг. 47. Здесь эмалируемая проволока по выходе из одной печи, не меняя положения, направляется в другую. Из последней печи эмалируемая проволока направ- ляется к приемному устройству. Расстояние между отдель- ными эмальпечами должно обеспечить охлаждение эмалируе- мой проволоки. Иногда для этой цели устраивается водяное охлаждение. Для эмалирования проволоки крупных диаметров эмаль- печи располагаются в два ряда, как это схематично показано на фиг. 48. В этом случае проволока делает один оборот; ко- личество установленных в ряд печей колеблется в пределах 2-^-4. Наконец, для эмалирования проволоки более крупных сечений (диаметром 1,3 к-3,2 mm) печи иногда располагаются
. Термометр Резервуар с лаком Ojn отдающей (j~|J натущяи Эмолькамера овая Банна Направляющий ролик и Направляющий ролик Тяговая шайба Раскладка —"У1*; Эмалируемая '£kwrL_] проволока r-U- ПоддерЖив ролик Приемная катушка Предохранитель Фиг. 45. Горизонтальная однокамерная печь. Фиг. 46. Лаковая ванна горизонтальной эмальпечи для тонкой проволоки. иыэпяввие awHWBj.HioeHKtoj [ §
118 Оборудование эмальцехов [ гл. 4 Отдающее Эмальпечи Приемное Фиг. 47. Схема устройства горизонтальных эмальпечей для эмалирования тонкой проволоки. Отратшео устройство Эмальпечи Фиг. 48. Схема устройства горизонтальных эмальпечей для эмалирования средних и крупных сечений проволоки. в три ряда. В табл. 6 приведены данные о горизонтальных эмальпечах одного европейского завода, на котором эти печи нашли широкое применение. -Каждая из описанных эмальпечей имеет автоматическую терморегулировку с помощью пиро- метра, который доходит до середины печной камеры. Таблица 6 Диаметр эма- лируемой про- волоки, mm Мощность эмальпечи, W Количество ходов Длина эмаль- печи, m Примерные га- бариты уста- новки, m Скорость эма- лирования, т/ min 0,05-0,11 600 24 1,5 18X0,7 36 0,12—0,19 900 24 1,5 18X1,00 21,34-32,5 0,20—0,35 900 24 3 21X1,0 15 4-27,9 0,37—0,75 900 16 4,5 27X1,0 10 4-25,0 0,80—1,2 900 16 4.5 24X1,5 7,354-10,5 1,30-3,5 1 500 6 6,0 23Х24-3 4,7 4-12,9 При горизонтальном расположении эмальпечей весьма часто -применяется фитильный способ наложения лака. Соот- ветствующее устройство для эмалирования проволоки диа- метром 0,05 0,8 mm показано на фиг. 49. Здесь лак засасы-
§ 37] Гор1из'онталыные эмальпечи 119 вается из сосуда фи- тилем и подается к .накопляющему фет- ру, через который проходит эмалируе- мый провод. Толщи- на лаковой пленки может регулировать- ся уровнем лака в сосуде, так как от него зависит количе- Фиг. 49. Устройство ванночки у горизонталь- но подаваемого к ных эмальпечей. фетру лака. На фиг. 49 показана трубка, по которой лак в ванночку подается из основного резервуара. Кроме того, все лаковые -ванны соединены с циркуляцион- ными насосами, которые постоянно перекачивают лак из ванн через лакоочистители в сборные резервуары и обратно в ла- ковые ванны. Это обеспечивает чистоту лака и постоянство его температуры и вязкости. Так как для эмалирования более крупных сечений нужно и большее количество эмальлака, которое с помощью фитилей подать весьма затруднительно, подача лака на провод на таких эмальстанках производится с помощью вращающегося в ванне ролика (фиг. 50), излишек же лака снимается фет- ром. Эмалируемый провод касается ролика и заставляет его, таким образом, вращаться. Существенным преимуществом горизонтальных эмальпечей является то обстоятельство, что медная пыль и прочие за- грязнения, которые попадают в лак вместе с проволокой, оста- ются здесь в первой ванне и не загрязняют весь лак, как это вертикальных эмальстанков. имеет место в ваннах наших Фиг. 50. Ванна горизонтальных эмаль- печей для эмалирования проволоки круп- ных сечений. Очисткой лака в пер- вых ваннах можно обес- печить высокую чистоту всего эмальлака. Недо- статком горизонтальных печей является их значи- тельный габарит по дай- не и необходимость по- этому для их установок значительных производ- ственных площадей (см. табл. 6).
120 Оборудование эмальцехов [ гл. 4 38. ВЕНТИЛЯЦИЯ Чистота в цехе имеет решающее значение для качества эмалированной проволоки, так как малейшее загрязнение по- верхности проволоки или эмальлака неизбежно приводит к браку эмалевой пленки. Необходимость поддержания чистоты относится как к оборудованию и помещению, так и к воз- духу, который должен быть исключительно чистым. Поэтому в некоторых европейских странах производство эмалирован- ной проволоки организуется в местностях с повышенной чисто- той воздуха. Кроме того, очень важно, чтобы воздух в поме- щении цеха всегда имел одну и ту же температуру и влаж- ность. Работникам эмальцехов хорошо известно, как отража- ются на качестве проволоки изменения этих условий. Из- вестно также, что в летнее время при значительном повыше- нии температуры в цехе качество эмалируемой проволоки су- щественно снижается. То же самое имеет место в зимнее время, если цех не отапливается и температура резко сни- жается. Наконец, отмечено, что резкое изменение влажности воздуха в течение суток безусловно отражается на качестве эмалевой изоляции. В процессе эмалирования в печах выделяется огромное количество паров растворителя, которое подлежит немедлен- му удалению из камер станков. Если этого не будет, работа в цехе через короткий промежуток времени станет совершен- но невозможной. Таким образом, роль и значимость вентиляционных уст- ройств в эмальцехах исключительно велика и инженерно-тех- ническим работникам этих цехов нужно самым обстоятель- ным образом знать основы вентиляции и отопления из спе- циальных курсов и работ в этой области. Это тем более не- обходимо, что на всех наших заводах существующие венти- ляционные устройства совершенно не удовлетворяют нормаль- ным эксплоатационным требованиям эмальцехов. Здесь мы имеем возможность дать только краткое описание существую- щих устройств и отметить основные требования к ним. Вентиляционные установки эмальцеха разделяются на 2 группы: вытяжную и приточную вентиляцию. Примерная схема вытяжной вентиляции приведена на фиг. 51. Из нее нетрудно видеть, что устройство ее состоит из вытяжных колпаков над верхними ротиками эмалировоч- ных печей, системы воздухопроводов и вентилятора. У стан- ков малой мощности, предназначенных для эмалирования тон- кой проволоки, отдельные колпаки часто заменяются одним длинным коробом, проходящим над эмалыпечами, причем про-
§ 38] Вентиляция 121 стрелке А Фиг. 51. Схема вытяжной вентиляции. тив каждого верхнего ротика в коробе имеется соответствую- щий вырез. Обычно в эмалыцехах применяются вентиляторы типа Сирокко соответствующей мощности. Отсасываемые газы состоят из паров растворителей (керосина и скипидара), а также летучих компонентов масел и смол. Нужно отме- тить, что эти газы за время прохождения от верхних ротиков до вентилятора успевают несколько остыть и поэтому не- большая наиболее тяжелая их часть успевает сконденсиро- ваться в густую липкую жидкость, которая оседает на стен- ках воздухопроводов. Этот конденсат часто засоряет возду- хопроводы, а при наличии небольших неплотностей в швах проникает на наружную часть воздухопроводов и придает им неопрятный вид. Наконец, образовавшийся конденсат очень, горюч и нередко служит причиной загорания и пожаров в вентиляции. 'Поэтому необходимо периодически производить, тщательную очистку всего вентиляционного устройства от конденсата. В вентиляционных установках, где скопление конденсата количественно таково, что поддается удалению с помощью сборников и отводящих труб, устройство' последних безусловно необходимо. Большое количество конденсата скоп- ляется обычно' на больших эмальстанках, особенно на стан- ках типа «Гигант». Поэтому на вытяжную вентиляцию этих станков приходится обращать особое внимание, так как в случае ее недостаточной мощности или при наличии дефек- тов в установке, способствующих быстрому скоплению кон- денсата, вспышки и пожар в вентиляции этих станков могут
122 Оборудование эмальцехов [ гл. 4 •быть частым явлением. Одно время экспериментировалась вентиляционная установка с водяной завесой, где отводимые газы проходили сквозь мелкие струйки непрерывно льющейся воды, конденсировались в ней и удалялись в канализацию. Возможность загорания в этом сдучае значительно снижается, однако конденсат очень быстро залепляет и засоряет отвер- стия в водопроводе, ввиду чего это мероприятие не нашло широкого1 практического применения. При монтаже вентиляционных установок особое внимание необходимо обращать на недопустимость передачи вибрации работающего вентилятора эмальстанку, так как это очень вредно отразилось бы на качестве ‘эмалированной проволоки. Для устранения этого целесообразно моторы и вентиля- торы ставить на резиновые прокладки, соединять вентилятор с воздухопроводом через брезентовое колено и т. п. Ради- кальным мероприятием в вытяжной вентиляции является уст- ройство рекуперационной установки, которая улавливала бы и конденсировала отходящие газы. Однако, при применении в качестве растворителя керосина целесообразность такой установки может оспариваться ввиду относительной дешевиз- ны растворителя, с одной стороны, и значительных расходов по эксплоатации установки, — с другой. При организации производства эмальпроволоки винифлекс, где будут приме- няться более дорогие и более горючие растворители, целесо- образность применения рекуперационной установки увеличи- вается. Так как часть газов с парами растворителя не захва- тывается описанной выше местной вентиляцией отдельных станков, обычно в эмалыцехах в верхней части помещения устанавливается несколько мощных вытяжных вентиляторов для общей вентиляции цеха. Интересно отметить, что на некоторых американских за- водах отсос горячих газов из эмальпечей производится у нижних ротиков. В этом случае поступившая в эмальпечь проволока подвергается дополнительному обогреву от горя- чих газов, что способствует более быстрому пленкообразова- нию. Однако при этом несколько затрудняется установка ванн с лаком, который кроме того подвергается в ваннах повы- шенному нагреву от близко проходящих горячих газов. Вытяжными вентиляторами из помещения эмальцеха вы- брасывается колоссальное количество воздуха, которое долж- но компенсироваться приточной вентиляцией. Схема устрой- ства приточной вентиляции, принятой на некоторых наших заводах, приведена на фиг. 52. Засасываемый воздух предва- рительно должен проходить через особый воздушный фильтр. Фильтрование воздуха может производиться через фильтрую- щие ткани, сетки, слои сыпучих материалов и т. п. При филь-
§ 38] Вентиляция 123 Фиг. 52. Схема приточной вентиляции. трации через ткань мелкие пылинки первоначально прохо- дят через фильтр. Однако, нарастание на ткани крупных ча- стиц быстро создает дополнительный фильтрующий слой. Не- достатком этих фильтров является большое сопротивление засасываемому воздуху и необходимость тщательного надзо- ра и ухода за фильтрами. В фильтрах из сыпучих материа- лов (гравия, кокса, древесных стружек и т. п.), а также с применением шероховатых поверхностей, между которыми пропускается очищаемый воздух, используется принцип созда- ния извилистых путей, в которых поглощается живая сила пылинок и они оседают. Лучший эффект дают фильтры из сыпучих тел, смачивае- мых водой или маслом (фарфоровые шарики или кольца и т. п.). Очистку воздуха можно производить также пропуска- нием его через распыляемую воду. Этот способ обычно дает хорошие результаты, так как частицы распыленной воды вместе с воздухом образуют потоки, направленные к мокрому полу камеры, и увлекают к нему пылинки. Этот способ очи- стки воздуха является одним из желательных для эмальце- хов, так как при правильной установке распылителей и доста- точном количестве их очистка получается очень хорошей. К сожалению, приходится отметить, что в практике наших эмальцехов до последнего времени описанные выше способы фильтрации воздуха применяются очень редко и обычно очистка воздуха производится миткалевыми фильтрами, кото- рые в виде длинных мешков подвешиваются к каждому пат- рубку приточной магистрали. В зимнее время приточный воз- дух приходится часто подогревать, так как иначе температура в цехе может снизиться настолько, что это будет отрица-
124 Оборудование эмаотыцеков [ гл. 4- Фиг. 53. Калорифер Юнкерса. тельно отражаться на качестве эмалируемой проволоки. С’, этой целью приходится нагнетаемый воздух предварительно, пропускать через калориферы. Последние могут быть с элек- трическим, паровым или водяным подогревом. В нашей прак- тике часто используются паровые калориферы. Наибольшее распространение у нас имеет пластинчатый калорифер систе- мы Юнкере, изображенный на фиг. 53. Воздух в калориферах такого типа прогоняется между железными ребрами, нанизан- ными на тонкостенные трубки; на фиг. 53 ясно видны места подачи и отвода пара или горячей воды. Для нормальной работы цеха, как уже было указано, выше, необходимо, чтобы окружающая температура, а также влажность воздуха поддерживалась постоянной. Увеличение влажности воздуха практически можно осуществлять сле- дующими способами: а) непосредственным впуском пара в приточный воздух; б) увлажнением испарительными резервуарами; в) увлажнением пульверизуемой водой; г) увлажнением путем пропускания воздуха сквозь мокрые фильтры. Для поддержания постоянной нормальной температуры и влажности воздуха могут служить специальные установки по кондиционированию воздуха, в которых предусматривается возможность постоянного сохранения вышеуказанных пара- метров воздуха. К сожалению, в нашей практике такие уста- новки пока не применяются, благодаря чему в отдельные вре- мена года создаются весьма тяжелые условия работы в це- хах. В особенности это касается летнего времени, когда тем- пература в цехах превышает иногда 40° С, что помимо ухуд- шения условий труда обычно отрицательно отражается на ка-
§ 39 ] Регулировка температуры в эмальпечках 125 честве эмалированной проволоки. Поэтому устройство таких установок является крайне желательным, а улучшение филь- трации воздуха, подогрев его в зимнее время и охлаждение в летнее время совершенно необходимым. В качестве простей- шего мероприятия для охлаждения воздуха в летнее время можно рекомендовать использование калориферов, пропуская через трубы холодную (желательно из артезианских колод- цев) воду. В наших условиях оптимальной температурой воз- духа в цехе нужно считать примерно 22—30° С. 39. РЕГУЛИРОВКА ТЕМПЕРАТУРЫ В ЭМАЛЬПЕЧАХ Для поддержания постоянной температуры в эмальпечах существуют два способа ее регулирования: ручной и авто- матический. Ручная регулировка температуры может производиться шли с помощью реостата, который включается последователь- но с обмоткой эмальпечи, или переключением соединений в регулирующей обмотке. Схемы этого способа регулирования приведены на фиг. 54. В практике наших эмальцехов регу- лировка с помощью реостата обычно применяется на станках для эмалирования тонкой проволоки, причем реостаты от группы станков часто соединяются в один отдельный пульт, устанавливаемый у этой группы станков. В последнее время на некоторых наших заводах эти реостаты начали устанавли- ваться непосредственно у каждой эмальпечи. Изменение тем- пературы с помощью регулирующих обмоток применяется у станков для эмалирования проволоки средних размеров. Переключатели секций регулирующей обмотки в этом слу- чае обычно устанавливаются у каждой эмальпечи. Сущность регулировки проста: введением реостата или дополнительных секций регулирующей обмотки общее омическое сопротивле- ние всей обмотки печи увеличивается, вследствие чего вели- чина проходимого тока уменьшается, а следовательно, умень- шается и количество выделяемого тепла. Ручной способ ре- гулировки температуры явно несовершенен. Кроме того, в обычных эмальпечах с одноходовыми камерами он не дает должного эффекта, вследствие того, что сама печь вместе с тепловой изоляцией и металлической нагоевательной камерой обладает весьма большой тепловой емкостью и вследствие этого изменение величины электрического тока, пропускаемо- го через нагревательную обмотку, обычно сказывается спустя значительное время, во всяком случае не ранее, чем через 1/2—1 час. Поэтому для непрерывной регулировки этот спо- соб неприменим. Кроме того, при таком способе регулировки
126 Оборудование эмальцехов [ гл. 4 Фиг. 54. Схема ручной регулировки температуры в печах. температуры необходимо поддерживать постоянное напряже- ние электрической сети, питающей нагревательные обмотки, так как иначе уже незначительные изменения в напряжении будут вызывать неравномерность качества эмалированной проволоки. Здесь нужно иметь в виду, что иногда понижение температуры в печи всего на 5—6° С вызывает резкое измене- ние качества эмалированной проволоки. Наиболее совершенным методом регулирования темпера- туры является автоматическая регулировка, которая приме- няется в настоящее время на эмальстанках новых конструк- ций. На фиг. 55 приведена принципиальная схема терморегу- лировки, принятая на станках для эмалирования проволоки крупных сечений (эмальстанки «Гигант»). Основные и регули- ровочные секции у них получают напряжение через авто- трансформатор. Последний представляет собой особого типа трансформатор, первичная и вторичная обмотки которого .со- единены не только магнитно, но и электрически (фиг. 56). Та- кие трансформаторы применяются в тех случаях, когда на- пряжения первичной и вторичной обмоток мало отличаются друг от друга и обычно предназначаются для регулирования напряжения в электронечных установках. Изменение напря- жения будет происходить при каждом изменении в соотноше-
§ 39] Регулировка температуры в эмальпечах 127- Фиг. 55. Принципиальная схема автоматической регулировки температуры в многоходовых эмальпечах. ниях чисел витков и тг»2. В самом деле, если пренебречь, потерями и падением1 напряжения в обмотке, то 1гих=:Ци2 = = — . /2 UX W! В данном случае, меняя соотношение в электрической схеме автотрансформатора, можно в известных пределах из- менять величину напряжения основной и регулирующей об- мотки. Часто схема автоматической регулировки температуоы осуществляется без автотрансформаторов при помощи термо- регулятора, как, например, у эмальстанков фирмы Аймко. Принцип работы терморегу- лятора заключается в следующем: эмалиро- вочная камера, в которой предполагается автоматическая регулировка температуры, оборудуется термопарой, соединяемой с терморегулятором. Под действием э. д. с. термопары стрелка терморегулятора откло- няется в ту или иную сторону. В терморе- гуляторе имеется механизм, который застав- ляет периодически подниматься и опускать- ся особую дугу, причем в момент опускания Фиг. 56. Схема ав- тотраасформатора.
128 Оборудование эмальцехов [ гл. 4 эта дуга нажимает на стрелку, а последняя в свою очередь на- жимает на контакт автоматического контактора. В зависимо- сти от положения стрелки контактор то включает, то выклю- чает регулировочную обмотку и, таким образом, регулирует температуру эмалировочной камеры. Одновременно происхо- дит включение сигнальных ламп, по цвету которых можно судить о том, включена или отключена регулирующая об- мотка. При настройке терморегулятора необходимо добиться та- кой регулировки, чтобы автомат периодически включал или выключал регулировочную секцию или обмотку, так как дли- тельное включение или отключение последней будет свиде- тельствовать об отсутствии регулировки температуры. В со- временных эмальстанках такая регулировка температуры об- легчается тем, что регулировочная секция или обмотка обыч- но имеет большую мощность, чем постоянная секция. Так как в современных эмальстанках тепло от нагревательных элемен- тов передается лучеиспусканием и конвекцией, тепловая инер- ция таких печей значительно меньше. Одно время на некоторых наших заводах делались попыт- ки применить для автоматической регулировки температуры одноходовых эмалировочных камер многоточечные терморегу- ляторы системы Фильцера, работа которых основана на фото- электрическом эффекте. Такие терморегуляторы позволяют производить регулировку температуры с небольшими переры- вами во времени в большом количестве точек. Однако, эти терморегуляторы в практике наших эмальцехов пока что не нашли применения, так как они работают удовлетвори- тельно только при строго постоянном напряжении и, кроме того1, сложны в наладке и эксплоатации. В случае по- вреждений или расстройства такого терморегулятора после- дующий пуск его в работу требует большого количества време- ни и усилий по наладке. Точно так же до последнего времени не увенчались успехом работы по применению для автоматиче- ской регулировки температуры биметаллических терморегу- ляторов. Принцип работы этих терморегуляторов основан на различных коэффициентах температурного расширения разных металлов: пластинка из биметалла при нагревании деформи- руется, причем эта деформация тем больше, чем выше темпе- ратура. Нужно отметить, что применение таких терморегуля- торов в эмальпечах требует значительного места для разме- щения биметаллических элементов в печи, а также создания довольно сложной автоматики для включения или выключе- ния регулирующих секций или обмоток. Эмальстанки, которые не имеют автоматической терморе- гулировки, должны, как правило, питаться от сети, в которой
§40] Тетнототмеакий процесс эмалирования проволоки 129 поддерживается строго постоян- ное напряжение. Обычно это осу- ществляется с помощью потенци- ал-регуляторов, причем' в практи- ке наших эмальцехов для этой цели обычно используются потен- циал-'регуляторы в виде затормо- женных асинхронных двигателей. К станине такого двигателя при- крепляется маховичок с червяком, который сцепляется с червячным колесом, сидящим на валу дви- гателя. Это устройство заторма- живает ротор двигателя и позво- Фиг. 57. Вектерная диаграмма изменения напряжения с по- мощью потенциал-регулятора. ляет поворачивать его в различ- ные положения по отношению к статору, через который проходит питающий эмальпечи переменный ток. Обмотки ро- тора с помощью гибких проводников присоединяются к сети трехфазного' тока. Вращающееся магнитное поле, которое создается трехфавным током в обмотке ротора, возбуждает в обмотке статора некоторую электродвижущую силу Е д, причем при изменении положения ротора изменяется угол сдвига фаз между этой э. д. с. и приложенным напряжением (фиг. 57). Таким образом, потенциал-регулятор позволяет регулировать напряжение питающей печи сети в преде- лах от U-\-Ed до U—Ed. Поворот ротора осуществляется или вручную указанным выше маховичком, или автоматически от реле напряжения, действующего на сервомотор, который через червячную пере- дачу воздействует на ротор асинхронного двигателя. ГЛАВА ПЯТАЯ ПРОИЗВОДСТВО ЭМАЛИРОВАННОЙ ПРОВОЛОКИ 40. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ЭМАЛИРОВАНИЯ ПРОВОЛОКИ Заправка эмальстанка Одной из первых технологических операций при эмалиро- вании проволоки является заправка станка. Она заключается в последовательном пропускании проволоки положенное число раз через эмальпечь с укладкой ее в соответствующие канав- ки нижних и верхних роликов и после прохода через тяговую шайбу закреплении ее на приемной катушке. Для первого про- талкивания проволоки снизу вверх в эмальстанках для тонкой 9 В. А. Привезенцев.
130 Производство эмалировайной проволоки [ гл. 5 проволоки применяются стальные прутья или иглы, а в станках для средних и крупных сечений эта опера- ция производится с помо- щью асбестового шнура. Вторая и последующие нити проводятся через печь путем прикрепления их к первой. Схема заправки проволоки на одноходовых эмалировоч- ных печах для тонких и средних сечений показана на фиг. 30, .а на многоходовых станках для крупных сече- ний на фиг. 58. Последняя схема отличается от первых тем, что отдельные нитки Фиг. 58. Схема заправки проволоки одного и того же хода раз- многоходовых эмалировочных печей, деляются несколькими ка- навками (по числу ходов), чем преследуется создание одинаковых тепловых условий для всех эмалируемых ходов. В новых многоходовых станках фирмы Аймко этого правила не придерживаются и там нитки одного хода пропускаются подряд. Описанная заправка хо- дов производится сравнительно редко (после капитального ремонта, генеральной чистки станка и т. п.), так как при смене катушек или смене сечений эмалируемой проволоки начальный конец проволоки прикрепляется к концу проволо- ки, эмалирование которой заканчивается. Это- дает возмож- ность обходиться без заправки заново. Технология эмалирования проволоки При первом знакомстве процесс эмалирования проволоки кажется весьма простым: на проволоку одним из описанных выше способов наносится слой лака и вслед за этим она про- пускается через эмалыпечь, где и происходит пленкообразова- ние. Для создания необходимой толщины э-малыпленки эта операция повторяется несколько раз. Фактически же, как это следует из изложенного выше (см. гл. I), при образовании эмалевой пленки происходят сложные физико-химические процессы, причем уже незначи- тельные изменения условий, в которых протекают эти процес- сы, отражаются на качестве эмалевой пленки. Поэтому соблю- дение постоянных, неизменных условий процесса эмалирова- ния проволоки является основным моментом для получения
§ 40] Темсмюгичиокий процесс эмалирования проволоки 131 качественной эмалированной проволоки. Основными фактора- ми в технологическом процессе эмалирования являются: 1. Скорость эмалирования. Она зависит от размеров эма- лируемой проволоки, причем для тонкой проволоки она зна- чительно выше, чем для проволоки крупных диаметров. Это объясняется тем, что в последнем случае мы имеем и боль- ший объем меди (или алюминия), который подлежит прогреву, и во много раз большее количество лака, которое должно пре- вратиться в пленку. Кроме того, на скорость эмалирования влияют рецептура эмальлака, конструкция станка, темпера- турный режим эмальпечи, устройство отдаточных устройств и т. д. Для проволок крупных сечений некоторого повышения скорости эмалирования можно достигнуть, если производить искусственное охлаждение (вентилятором) проволоки, выхо- дящей из эмальпечи, чем устраняется повреждение эмалевой пленки на верхних роликах. Существенное значение в эмали- ровании имеет рецептура эмальлаков и даже исходное сырье для их изготовления. В этом отношении интересно отметить такие факты, когда применение нестандартных лакоматериа- лов оказалось возможным только при изменении скорости эмалирования. В табл. 7 приведены примерные скорости эма- лирования Проволоки, принятые 2. Температура эмальпечи. Температура эмальпечи в раз- ных точках по длине ее имеет различную величину (фиг. 32), причем характер изменения температуры зависит от кон- струкции и положения нагрева- тельных секций. Можно счи- тать, что максимальная темпе- ратура 'в печи колеблется В’ пре- делах 350—425°С, причем у пе- чей для эмалирования тонкой проволоки, имеющих длину 0,75—1,2 х и высокие скорости эмалирования, она выше, чем у печей для крупных сечений проволоки. Вопросы, связанные с установлением оптимальных температур эмалирования, подлежат еще тщательному изучению. Необходимо отметить на наших заводах. Т«а б"л"и ц а ‘7 Примерные скорости эмалиро- вания Диаметр провело- Скорость эмалиро ки, mm вания, m/min 0,05—0,07 15,-22 0,07—0,09 13,5—19,5 0,10—0,14 10,0-17.0 0,15—0,19 10,0-15,7 0,20—0,23 7,8—14,9 0,2 5-0,>7 5,4—10,0 0,27-0,29 3,5—10,0 0,31—0,Зл 3,5—10,0 0.38—0,41 3,4—6,9 0,41-0,59 4,3—4,5 0,6 —1,56 3,1—3,9 исключительное значение постоянства температурного режима в эмалировочной печи. Если допустить даже небольшое повышение температуры во время одного из последующих проходов проволоки через
132 Производство эмали|роваииой проволоки [гл. S эмальпечь по сравнению с предыдущими, то та часть летучих лака, которая не могла испариться за первые проходы, будет пытаться испариться при повышении температуры, что не мо- жет не отразиться на состоянии поверхности эмалированной проволоки. То же самое может иметь место при вибрации эмалируемой проволоки и при приближении ее к корпусу камеры печи или к нагревательным элементам. При нанесе- нии лака на проволоку при помощи горячих пластинок нужно систематически проверять температуру пластинок и их кре- пление к корпусу печи, так как иначе возможна большая разница в температуре пластин у различных речей. 3. Количество погружений. Количество погружений прово- локи в эмальлак и проходов через эмальпечь зависит от ре- цептуры эмальлака, его вязкости, скорости эмалирования И т. п. Толщина пленки, которая образуется за один проход, зави- сит от этих факторов, а также от способа наложения эмаль- лака на проволоку и, наконец, от диаметра последней. Поэто- му указанная толщина пленки не может быть приведена, как некоторая определенная величина. Вместо этого в табл. 8 да- но оптимальное количество погружений эмалируемой прово- локи в лак. Таблица 8 Оптимальное количество погружений Диаметр эмали, рованной про* волоки, mm Метод эмалирования Количество погру- жений (или прохо- дов) 0,03-0,38 0,03—0,15 0,2 —1,00 0,15—2,02 Фитильный метод Погружением с горячей пластинкой . . . Погружением с фетровым обжимом (гус- тые лаки) Погружением 6-7 5—6 3-4 4—5 (масляные лаки) 5-6 При производстве эмалированной проволоки с двойной эмалью количество погружений увеличивается примерно вдвое. 4. Вязкость лака. Вязкость лака играет исключительную роль в процессе эмалирования. Совершенно очевидно, что при одних и тех же условиях, чем больше вязкость лака, тем больше будет толщина эмалевой пленки. А так как последняя ограничивается существующим ГОСТ 2773-44 в определенных пределах и, кроме того, повышенная толщина пленки часто дает выпады при испытаниях механических и физико-химиче- ских свойств, необходимо стремиться поддерживать вязкость
§40] Техгнолопичеокий процесс эмалирования щроволоии 133 лака в ваннах все время по- стоянной. Эта задача является не такой легкой, в особенности в летнее время, когда раствори- тель сравнительно быстро уле- тучивается. В этом отношении очень важны быстрые и удоб- ные В1 производственных усло- виях испытания вязкости эмаль- лака (см. выше). Корректи- ровка вязкости лака обычно производится добавлением в Область пересушенной. . эмали \ \,0бласть " '•^доброкачественной эмали Область „л сырой эмали ‘ " время пребывания проволоки в печи Фиг. 59. Диаграмма эмалирования. I ванночки растворителя. В военные годы на наших заводах велась работа по соз- данию технологии эмалирования лаками без растворителей. В опытных масштабах эта работа дала удовлетворитель- ные результаты, но в массовое производство эмальпроволоки такие лаки не были допущены из-за повышенного количе- ства брака. Однако, на одном из заводов удалось внедрить эмальлак с пониженным количеством растворителя. При ра- боте с такими вязкими лаками применяются фетровые обжи- мы, которые устанавливаются около лаковых ванн и удаляют излишек лака. Если взять прямоугольные координаты и отложить по оси абсцисс время пребывания проволоки в эмальпечи, а по оси ординат максимальную температуру печи, то для каждого вида эмальлака и определенной конструкции станка можно построить примерную диаграмму области эмалирования, как это показано на фиг. 59. Из диаграммы видно, что область доброкачественного эмалирования лежит в границах, очерчен- ных кривыми а и Ь. Чем шире эта область, тем стабильнее в производственных условиях лак. Всякие отклонения вверх от кривой а и вниз от кривой b приводят технологический про- цесс в области пересушенной или сырой эмали. Детальное исследование эмальлаков в этом направлении с учетом осо- бенностей эмальстанков и условий эмалирования представ- ляет интересную задачу для наших технологов. В процессе работы необходимо периодически проверять толщину эмалевой пленки, в соответствии с указаниями производственных инструкций регулировать температуру печи, следить за состоянием поверхности проволоки и не допускать каких-либо перерывов в процессе эмалирования, которые могут возникнуть при обрывах проволоки, перекрутках и т. д. Для этого необходимо своевременно присоединять скруткой или спайкой конец новой бухты и во всех случаях быстро устранять замеченные дефекты. Особое внимание должно
134 Производство эмалированной проволоки [ гл. о быть обращено на уход за эмальстанками, а именно: на смаз- ку шестерен и других вращающихся частей станка, на смену лака и на содержание станка в чистоте. Кроме того, необхо- димо следить за правильной работой раскладки и производить периодически смазывание верхних роликов керосином для их охлаждения и предупреждения прилипания к ним эмали. У наших лаков, в особенности в летнее время, наблю- дается явление свертывания (коагуляция) и в ванночках эмальстанков. Некоторые антиоксиданты (в особенности гидро- хинон), как указывалось выше, устраняют это явление. Свертывание лака при внимательной работе можно предупре- дить или своевременно заметить это явление и заменить лак свежим. 41. УПАКОВКА И МАРКИРОВКА ЭМАЛИРОВАННОЙ ПРОВОЛОКИ Упаковка имеет исключительное значение для сохранения качества эмалированной проволоки, так как последняя сравни- тельно легко повреждается при различного рода механических воздействиях. Как за границей, так и у нас вся эмалирован- ная проволока поставляется на катушках, причем согласно действующему ГОСТ 2773-44 на каждой катушке допускает- ся не более трех отрезков эмалированной проволоки. Вес каждого отрезка должен быть не менее указанного в табл. 9. Допускается горячая пайка эмалированной проволоки с по- следующим покрытием слоем эмали, причем место пайки должно удовлетворять всем требованиям действующего стан- дарта. Нужно отметить, что в процессе перемотки эмалиро- ванной проволоки спайка отдельных концов производится сравнительно редко '. Очень важно, чтобы намотка проволо- ки на катушке была произведена плотно и ровно без пере- путывания витков, так как иначе проволоку очень трудно размотать и из-за большого количества обрывов и вытягива- ния проволоки такие катушки очень часто идут в окончатель- ный брак. Между верхним рядом эмалированной проволоки й краем щеки катушки должно быть не менее 3 mm. Катуш- ки для эмальпроволоки должны изготовляться из сухого де- рева, так как наблюдаются случаи, когда большое количе- ство эмалированной проволоки идет в брак только из-за то- го, что вследствие высыхания катушек после некоторого вре- мени хранения проволока на них начинает проворачиваться, 1 Некоторыми иностранными фирмами спайка кондов вообще за- прещается, так как крайне трудно место спая покрыть качественным слоем эмали. Иностранные нормы в этом случае часто требуют наличия бумажной прокладки, сигцалцзцруиэщей о цово»? конце проводу.
§ 41] Упаковка и маркировка эмали|раваиной проволоки 135 при этом она перепутывается и размотка катушек становится невозможной. Поэтому существующим ГОСТ предусматривает- ся, чтобы после хранения в нормальных складских условиях при температуре 4~ 10°-?-4-30° С проволока не проворачива- лась на катушке 'рукой более чем на 180°. Намотанная на катушки эмалированная проволока должна быть тщательно обернута бумагой. Нужно, однако, отметить, что не- сколько слоев бумаги не всегда защищают эмалиро- ванную проволоку от меха- нических повреждений и по- этому более надежной за- щитой явилась бы гофриро- ванная бумага, аналогичная той, которая употребляется при упаковке электрических ламп. Транспортировка ка- тушек потребителю должна производиться в ящиках, в которых катушки должны быть аккуратно и плотно Таблица 9 Номинальный диаметр про- Вес отрезка для проволоки марки: волоки по меди mm ПЭЛ-1 и ПЭ т ПЭЛ-2 не менее, G 0,05-0,07 30 10 0,08-0,09 50 15 0,10-0,14 100 30 0,19-0.18 200 75 0,15-0.25 240 100 0,27-0.38 350 150 0,41-0,64 450 200 0,67-1,04 1 500 250 1,08—1,56 2 000 350 уложены, причем соответ- ствующие прокладки и заполнения должны исключать толчки и удары катушек друг о друга. Транспортировка катушек с эмалыпроволокой без укладки в ящики неизбежно влечет повреждение эмалевой изоляции и поэтому совершенно не- допустима. Каждая катушка с эмалированной проволокой должна быть снабжена ярлыком, на котором должно быть указано: а) товарный знак завода-изготовителя; б) марка эма- лированной проволоки; в) номинальный диаметр проволоки по меди в mm; г) номер рабочего; д) дата изготовления; е) номер действующего ГОСТ’а. Наконец, каждый ящик с катушками эмалированной прово- локи должен иметь вложенную в него спецификацию с ука- занием: а) товарного знака завода-изготонителя; б) марки эмалированной проволоки; в) номинального диаметра прово- локи по меди в mm; г) веса нетто и брутто в kg; д) числа ка- тушек. Некоторые заграничные технические условия от общей упаковки требуют, чтобы она обеспечивала сохранность ка- тушек от механических повреждений и воды во время транс- портировки. Так как для сохранения качества эмалированной проволо- ки большое значение имеет качество деревянных катушек,
136 Производство эмалированной проволоки [ гл. 5 Фиг. 60. Цельноточеная катушка. потребность в которых для крупных эмальцехов выражается несколькими тысячами катушек в сут- ки, коснемся кратко их основных характеристик и данных. Все деревянные катушки у нас изготовля- ются двух видов: цельно- точеные и составные. Цельноточеные катушки вытачиваются из куска твердой дре- весины (березы, клена, бука и т. д.). При применении сосны и ели имеем катушки более плохого качества, ввиду чего эти породы дерева должны использоваться только в самых край- них случаях при отсутствии другой более твердой породы. Со- ставные катушки имеют шейки, выточенные из куска дерева, и щеки, изготовленные из фанеры. Составные части этих ка- тушек должны быть склеены между собой и соединены с помощью трех шурупов или железных гвоздей. У больших катушек (№ 11) число шурупов или гвоздей должно быть не менее четырех. На фиг. 60 изображена цельноточеная катушка и на фиг. 61—составная катушка. Из этих фигур нетрудно видеть, что края щек должны быть закруглены до полного отсутствия ребра. Шейки точеных катушек обычно имеют в двух местах состроганную до плоскости поверхность. Это делается для предупреждения возможности провертывания проволоки на катушке. Размеры применяемых в нашей прак- тике катушек и предъявляемые к ним требования изложены в СТ 25-3496. Следует, однако, указать, что составные ка- тушки должны иметь щеки, изготовленные из фанеры опреде- ленной толщины, так как тонкая фанера коробится, а это приводит к большим затруднениям при намотке проволоки в процессе ее эмалирования. По этой причине, а также для исключения по- Фиг. 61, Составная катушка. вреждения эмали, поверхность кату- шек должна быть гладкой, без ка- ких-либо неровно- стей, трещин, вы- боин и щелей. Соединение щеки и шейки должны быть совершенно плотными без за- воров. Для обе-
§ 42] Перемотка эмалированной проволоки 137 спечения надлежащего качества в заграничной практике внутренняя поверхность катушек обычно делается лакиро- ванной. В нашей практике лакировка заменяется тщательным ошкуриванием и полировкой. Особое внимание необходимо обращать на правильную центровку осевого отверстия, так как иначе катушка, установленная на приемный станок, будет сильно бить, а это приведет К браку по намотке про- волоки. Наконец, катушки необходимо изготовлять из древе- сины с влажностью не выше 13%, так как иначе при высыхании катушка изменит свои размеры и это приведет к сильному провертыванию намотанной на нее проволоки. В последнее время в практике некоторых союзных заводов начинают находить применение катушки, изготовляемые из пластмассы. В качественном отношении такие катушки значительно лучше деревянных и если их стоимость не будет сильно разниться от последних, внедрение таких кату- шек весьма желательно. Повидимому, в первую очередь та- кие катушки найдут у нас применение для намотки тонкой проволоки (вместо цельйоточеных катушек). Попытки приме- нить составные катушки из прессованных древесных стружек и опилок пока успехом не увенчались, ввиду большого веса таких катушек и весьма большой стоимости по сравнению с обычными деревянными катушками. В практике некоторых иностранных заводов находят при- менение составные катушки, у которых шейки делаются де- ревянными, а щеки из прессованной бумаги (толстого карто- на). Такие катушки имеют сравнительно малый вес, недороги и исключают какое-либо повреждение эмали при намотке. 42. ПЕРЕМОТКА ЭМАЛИРОВАННОЙ ПРОВОЛОКИ В практике наших кабельных заводов часть эмалирован- ной проволоки непосредственно с эмальстанков направляется потребителю без контрольной перемотки ее в цехе. Перемотке подвергается, главным образом, та часть катушек, качество которых вызывает по тем или иным причинам сомнение, как, например, катушки, имеющие плохую намотку эмальпроволо- ки. Вообще говоря, такая постановка дела не совсем правиль- на, так как она не исключает поставку потребителю некаче- ственной эмалированной проволоки (внутри катушек). Хотя перемотка и несколько' отрицательно сказывается на каче- стве эмалированной проволоки, все же контроль за качеством эмалевой изоляции путем перемотки пока что является одним из наиболее эффективных средств предупреждения появления брака у потребителя. Поэтому на некоторых европейских за- водах и частично у нас перемотке подвергается вся эмалиро- ванная проволока,
138 Произзодепво эмалированной проволоки (гл. 5 Фиг. 62. Станок для перемотки тонкой проволоки. Количество перемоточных станков, необходимых в этом случае, значительно повышается. Конструкции перемоточных станков довольно просты и их можно разделить на две группы: станки для проволоки тон- ких и средних сечений и станки для проволоки крупных сече- ний. Станки для проволоки тонких и средних размеров состоят обычно из общего стола, на котором монтируются отдающие и приемные устройства. Эти станки обычно имеют автомати- ческие раскладки, работающие или с помощью эксцентриков, так же как и раскладки у приемников эмальстанков для ма- лых и средних сече1гий, или с помощью вращающегося вин- та, направление вращения которого изменяется автоматически. Для создания определенного натяжения проволоки в про- цессе ее перемотки, а также во избежание обрывов и плохой намотки проволоки при случайных изменениях скорости вра- щения приемных или отдающих катушек перематываемая про- волока пропускается через направляющий ролик, установлен-
§ 42] Перемотка эмалированной проволоки 139 Фиг. 63. Станок для перемотки толстой проволоки. ный на особой рамке. Под действием пружины рамка может изменять свое положение и, таким образом, поддерживать не- которое натяжение провода. Приемные оси перемоточных станков малых и средних сечений развивают до 1 500— 4 000 об/мин и поэтому устанавливаются на шариковых под- шипниках. Отдающие оси также должны легко вращаться, что достигается или их помещением между центрами или применением шариковых подшипников. Общий вид таких станков, широко применяемых в нашей практике, приведен на фиг. 62. Перемотка проволоки крупных сечений производится на станках с сравнительно меньшим числам оборотов приемной катушки (500—1 000 об/мин). Отдающие катушки у этих стан- ков обычно устанавливаются в особых стойках, укрепленных на полу помещения (фиг. 63). Раскладка может производиться автоматически или вручную. При ручной раскладке число обо- ротов приемной катушки должно быть несколько ниже, чем при автоматической раскладке, так как иначе работа стано- вится небезопасной для рабочего (повреждение рук от связок и прочих дефектов на проволоке). В процессе перемотки ра бочий должен самым тщательным образом следить за каче- ством эмалевого покрытия и вырезать дефектные места по- крытия. В связи с этим все перемоточные станки должны иметь приспособления для быстрой остановки станка и тор- можения отдающих устройств. На современных перемоточных станках устанавливаются специальные автоматы, останавли- вающие станок при обрыве перематываемой проволоки. При- вод станков для перемотки проволоки крупных и отчасти средних сечений осуществляется от отдельных электродвига- телей, причем один такоц станок обслуживается одним чело-
140 Прюизводство эмалированной проволоки [ гл. 5 веком. В заграничной практике для удобства регулировки скорости наматываемой проволоки крупных сечений применя- ются двигатели постоянного тока. Станки для перемотки тон- ких сечений (диаметром 0,05-н 0,15 mm) обычно имеют ре- менный привод от одного- группового трансмиссионного вала, располагаемого вдоль станка под столом и приводимого во вращение электродвигателем. Один человек обычно обслу- живает 4—6 ходов в зависимости от размеров перематывае- мой проволоки. 43. ВИДЫ БРАКА ЭМАЛИРОВАННОЙ ПРОВОЛОКИ И СПОСОБЫ ЕГО УСТРАНЕНИЯ До последнего времени качество нашей эмалированной проволоки еще не находится на должной высоте. Поэтому мероприятия по устранению брака эмальпроволоки имеют ис- ключительное значение. Рассмотрим основные виды этого брака. Сухая и сырая эмаль. Проволока с пересушенной эмале- вой пленкой обычно имеет блестящий черный цвет и при ис- пытании на изгиб (примерно на 2-г 3-кратный диаметр) на эмали образуются трещины, а при сильной пересушке наблю- дается даже осыпание эмали. Для пересушенной эмали ха- рактерна повышенная механическая прочность. Стареет такая эмаль значительно быстрее, чем нормальные эмалевые пленки. Сырая (недооушенная) эмаль легко сдирается с проволоки и часто имеет повышенную толщину пленки. Чтобы избежать появления чрезмерно пересушенной эмальпленки, необходимо снизить температуру эмальпечи или увеличить скорость эмалирования. При сырой эмали, наобо- рот, должна быть повышена температура печи или снижена скорость эмалирования. Просветы эмалевой пленки. Причиной появления просве- тов на поверхности проволоки служит наличие загрязнений голой меди и поэтому для ликвидации этого вида брака не- обходима смена протирок, а также тщательный контроль за поверхностью медной проволоки. Обычно просветы имеют место при наличии жировых пятен и так называемых нале- тов на проволоке. Наконец, просветы и сдиры могут появить- ся из-за вибрации эмалируемой проволоки в печи, так как в этом случае появляются места с сырой эмалевой пленкой, которая легко сдирается на верхних роликах. Повышенная толщина эмалевой пленки. Это явление имеет место при повышении вязкости лака в ваннах и поэтому для его ликвидации необходимо довести вязкость лака до уста- новленных производственными инструкциями пределов. При
§ 43 ] Виды фака эмалированной проволоки 141 эмалировании густыми лаками с пониженным содержанием растворителя (см. выше) особенно тщательно нужно наблю- дать за состоянием фетровых обжимов, удаляющих излишек лака, так как при работе такими лаками увеличение толщины эмалевой пленки возможно чаще, чем при обычных лаках. Очень часто эмалированная проволока бракуется из-за не- правильных размеров голой медной проволоки (обычно прово- лока бывает тоньше, чем это установлено отрицательными до- пусками). Надо учитывать, что в процессе эмалирования, когда проволока подвергается значительному нагреву, вытя- гивание ее вполне возможно, в особенности, если имеет место чрезмерный зажим проволоки в протирках или появление не- которых растягивающих усилий у направляющих роликов, от- дающих устройств и т. п. Для предупреждения этого вида брака необходимо тщательное наблюдение за правильной ра- ботой отдельных элементов эмальстанка. Этот вид брака часто имеет место и потому, что в эмальцехи попадает проволока с неправильными размерами, овальным сечением и т. д. По- этому особо тщательный контроль размеров проволоки, по- ступающей в эти цехи, исключительно важен. Корявая эмаль. Этот вад брака является одним ив основ- ных для эмалированной проволоки. Часто поверхность эмали имеет небольшие наплывы, пузырьки и т. п., причем особенно опасны эти дефекты тогда, когда при протирании эмали они лопаются и получаются просветы на проволоке. Ниже мы при- водим основные причины этого вида брака и способы его предупреждения: Основные причины появления корявой эмали Мероприятия для устранения брака Наличие мелких царапин, заусен- цев и загрязненных мест на голой медной проволоке Загрязнение лака медной пылью или каким-либо другим веществом Загрязнение арматуры печей (ро- ликов, ротиков и т. п.) Задевание эмалируемой проволоки за ротики и другие детали эмальпечи Повышенная вязкость лака или завышенная скорость эмалирования при данных условиях работы Высокая температура верхних направляющих роликов Усилить протирку и, если воз- можно, произвести очистку бухт с проволокой от пыли и прочих загрязнений. При неудовлетвори- тельных результатах сменить медь Сменить лак Остановить станок на чистку Устранить задевание проволоки Довести лак до нормальной вязкости, установить скорость эмалирования в пределах произ- водственных инструкций Смочить ролики керосином Повышенное количество точечных повреждений. Этот вид брака является основным для тонкой эмалированной прово-
142 Производство эмалированной проволоки [ гл. 5 локи. Увеличение точечных повреждений может вызвать за- грязнение лака или арматуры эмальпечи, а также мелкие де- фекты или пыль на проволоке. Повышенное количество по- вреждений очень часто наблюдается у эмальпроволоки с по- ниженной толщиной эмальпленки и поэтому одним из основ- ных мероприятий помимо устранения вышеуказанных дефек- тов следует считать проверку толщины эмалевой пленки и принятие немедленных мер по ее увеличению, если толщина эмалевого покрытия окажется недостаточной. Необходимо рекомендовать постоянную и систематическую проверку эмалируемой проволоки на наличие точечных по- вреждений непосредственно на станках, с помощью особых переносных аппаратов, описание которых дано ниже. Пониженная электрическая прочность. Обычно эмалиро- ванная проволока дает при испытаниях значительно* большие напряжения электрического пробоя, чем это требуется суще- ствующим ГОСТ 2773-44. Поэтому появление значительного числа отдельных показаний пробивных напряжений ниже ука- занных нормами свидетельствует об явном и серьезном нару- шении технологии эмалирования (неправильная работа фити- лей или пластинок, дефекты на поверхности медной проволо- ки, большая неравномерность наложения эмалевой пленки по окружности проволоки и т. п.). Для устранения этого вида брака необходимо провести самый серьезный контроль техно- логического процесса и устранить обнаруженные нарушения. Скрытый брак. Это наиболее распространенный и опасный среди всех перечисленных видов брак эмалированной прово- локи. Он характеризуется наличием внутри катушек, имею- щих нормальный наружный вид, явно недоброкачественной проволоки (сырая или пересушенная эмаль, корявая поверх- ность, наличие слипшихся витков, скрутки и спайка разных диаметров и т. п.). Борьба против скрытого брака должна ре- шительно вестись на всех наших заводах, причем в первую очередь мероприятия должны быть направлены на усиление внимательности и ответственности эмалировщиков за каче- ство, так как эти условия являются решающими для ликвида- ции скрытого брака. В связи с этим необходима тщательная маркировка катушек с обязательным обозначением исполни- теля, производившего эмалировку проволоки. Кроме того, необходимо усиление контроля путем выборочной перемотки катушек для проверки качества эмалированной проволоки по всей ее длине. На некоторых заграничных и отечественных заводах в качестве радикального* мероприятия по обнаруже- нию «скрытого» брака применяется контроль путем перемот- ки всей изготовленной эмальпроволоки.
9 44] Чистка эмальстанков 143 44. ЧИСТКА ЭМАЛЬСТАНКОВ Выше было показано, какое значение имеет содержание эмальстанков .в чистоте. Учитывая непрерывность работы станков, загрязнение их деталей и арматуры весьма возможно, и поэтому для поддержания станков в таком состоянии, ко- торое исключает появление брака из-за их загрязнения, не- обходимо систематически производить их чистку по заранее разработанному графику. Одновременно с чисткой станков не- обходимо производить тщательную очистку от скопившегося конденсата вентиляционных устройств, так как иначе вспыш- ки и загорание в.них неизбежны. Само собой разумеется, периодическая чистка станка не исключает необходимости повседневного содержания станка в чистоте и очистки отдельных деталей его в периоды между сроками генеральной чистки станка. Чистка станков производится после их остановки, причем предварительно необходимо доработать имеющуюся на стан- ках проволоку, а если это невозможно, снять и убрать ее. Во время чистки обычно должна сниматься загрязненная арма- тура эмалировочных печей — направляющие и промежуточные ролики, ротики, ванны, кронштейны и т. д. Чистку ротиков и кронштейнов можно производить кипячением в водном раст- воре каустика до полного удаления наростов конденсата, причем после чистки эти детали должны быть промыты водой. Обычно для приготовления раствора каустика достаточно брать 2,5—3 ikg каустика на 100 1 воды. Кипячение алюминие- вых роликов и лаковых ванн в каустиковом растворе недопу- стимо, так как этот раствор разъедает (частично растворяет) алюминий. Их очистку от лаковых корок целесообразнее про- изводить кипячением в мыльном растворе до полного удале- ния имеющихся наростов. Для приготовления мыльного раст- вора достаточно растворить 5 kg твердого мыла в 100 1 воды. Применение жидкого мыла для приготовления раствора не рекомендуется. Верхние алюминиевые ролики после очистки желательно отшлифовывать наждачной шкуркой, нижние ро- тики и медные пластинки в случае наличия рисок необходимо также тщательно отшлифовать и отхромировать. Детали вен- тиляционных устройств, в которых скопляется конденсат, не- обходимо снимать и освобождать от последнего. В остальной части вентиляционного устройства освобождение от сгустков конденсата можно производить с помощью скребков. Во время чистки станка необходимо проверять исправность эма- лировочных печей, раскладочных устройств электродвигате- лей и т. д. Проведение чистки фиксируется соответствующи- ми записями в специальных журналах, которые для этой цели должны иметься в цехах.
144 Характеристика качества эмалированной проволоки [ гл. 5 45. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ В ЭМАЛИРОВОЧНЫХ ЦЕХАХ Эмалировочные цехи исключительно опасны в пожарном отношении, так как лаки и растворители легко воспламенимы. Пожарная опасность цехов увеличивается скоплением конден- сата в вентиляционных устройствах, что очень часто приво- дит к вспышкам и загораниям в вентиляции. Хотя, как прави- ло, все такие вспышки ликвидируются быстро собственны- ми средствами, каждая из них может разрастись в пожар во всем цехе. Поэтому все мероприятия, предупреждающие воз- никновение вспышек, как-то: очистка вентиляции от конден- сата, аккуратность при смачивании верхних роликов кероси- ном, надежная работа вентиляции, меры против попадания протирок в камеры печи и т. д. должны аккуратно соблю- даться. Особое внимание нужно обращать на недопустимость скопления в цехе больших количеств лака и керосина. Нако- нец, как в лаковарочном отделении, так и в эмалировочном цехе должны быть в достаточном количестве такие противо- пожарные средства, как пенные огнетушители, ящики с сухим песком (для засыпки керосина в случае его загорания), пожар- ные рукава, пожарная сигнализация и т. п. Все противо- пожарные средства должны быть исправны и находиться в со- стоянии пригодности для работы. В соответствии с требованиями техники безопасности дви- жущиеся части всех механизмов должны иметь соответствую- щие ограждения. В эмальцехах следует всегда работать в обуви, так как .незащищенные ноги легко подвергаются уши- бам и ранениям. При чистке деталей станка раствором ка- устика необходимо пользоваться резиновыми перчатками, обувью и защитными очками, так как иначе весьма возмож- ны ожоги незащищенного тела. ГЛАВА ШЕСТАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАЧЕСТВА ЭМАЛИРОВАННОЙ ПРОВОЛОКИ 46. СОРТАМЕНТ ЭМАЛЬПРОВОЛОКИ И ТРЕБОВАНИЯ, К НЕЙ ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ. МЕТОДИКА ИСПЫТАНИИ До последнего времени на эмалированную проволоку рас- пространялись ВТУ 111-42, которыми предусматривался вы- пуск эмалированной проволоки следующих марок: ПЭЛ (лако- стойкая); ПЭН (нормальная), ПЭ (для слаботочной промыш- ленности) и ПЭТ (теплостойкая). Марки ПЭН и ПЭ в значи- тельном количестве применялись также в комбинации с об- моткой натуральным шелком или хлопчатобумажной пряжей.
§ 46] Сортамент эмалыпровол. и требований, к ней предъявляемые 145 Некоторыми европейскими нормами эмалыпроволока мар- кируется так: для целей электромашиностроения (марка М), для техники дальней связи (марка F), для техники дальней связи с дополнительными специальными требованиями (марка FS) и т. д. В американской практике маркировка эмальпро- волоки иногда обусловливается толщиной эмалевой пленки: нормальная эмалированная проволока, эмальпроволока с двойной эмалью и т. д. (см. подробнее ниже). В настоящее время вступил в силу новый ГОСТ 2773-44 на эмалированную проволоку, который предусматривает произ- водство следующих марок проволоки: ПЭЛ1 — проволока эмалированная, лакостойкая; ПЭЛ2 — то же, но с некоторыми пониженными характери- стиками; ПЭТ —проволока эмалированная, лакостойкая, повышен- ной теплостойкости. Вышеуказанным ГОСТ предусматривается выпуск эмалиро- ванной проволоки равных диаметров в пределах 0,05 н-1,56 mm, причем в этом диапазоне стандартизовано 60 номинальных размеров, из них 18 размеров, заключенных в скобки, относятся к числу нерекомендуемых. Нужно отме- тить, что ряд заграничных стандартов, в частности английский, американский и др., при более широком диапазоне эмали- руемой проволоки имеют всего 30—40 стандартизованных размеров. Поэтому вопрос о сокращении количества номи- нальных размеров в стандарте для значительного облегчения производства эмалированной проволоки заслуживает у нас самого серьезного внимания. Выпуск эмалированной прово- локи тоньше 0,05 mm и толще 1,56 mm производится по осо- бым техническим условиям. Примерная толщина эмалевой изоляции на две стороны проволоки в зависимости от ди- аметра медной проволоки при- водится в следующей таблице. Следует отметить, что в ГОСТ 2773-44, как и в ранее существовавших Ведомствен- ных технических условиях, ука- зываются только максимальные диаметры эмалированной про- волоки, которая может иметь и более тонкую, чем ука- зано выше, эмалевую пленку, лишь бы она удовлетворяла всем остальным требованиям Номинальный диа- метр медной про- волоки, mm Толщина эмалево- го слоя на 2 сторо- ны проволоки, mm. (D-d) 0,05—0,09 0,015 0,10-0,19 0,020 0,20-0,25 0,025 0,27—0,29 0,030 0,31—0,41 0,040 0,44—0,49 0,045 0,51-0,69 0,050 0,72—0,96 0,060 1,00-1,56 0,07—0,08 10 В. А. Привезенцев.
1’46 Ха|ракТерйстйка качества емалировамвой проволоки [ гл. 6 технических условий. На практике некоторые отечественные заводы толщину эмалевой пленки доводят до указанных выше значений, однако большинство заводов производят эмальпроволоку крупных сечений с толщиной пленки несколько ниже этих величин. Для всех наших заводов характерно^ производство эмальпроволоки со значительным колебанием толщины эмалевой пленки, что является одной из основных причин непостоянства качества эмалевой изоляции. Измерение толщины изоляции эмалевой пленки в нашей практике производится микрометром, причем эмалевый слой после измерения наружного диаметра эмалированного провода сжигается, после чего определяется диаметр медной проволоки. В практике некоторых европейских заводов опре- деление диаметра эмальпроволоки производится путем изме- рения ширины ряда, состоящего из 50-н 500 витков, навитых вплотную на цилиндр, или конус, с последующим делением полученной величины на число витков. Этот способ очень прост и достаточно точен. Существующим стандартом предусматривается, чтобы эмаль имела гладкую поверхность, причем единичные наплы- вы и пузыри допускаются, если проволока удовлетворяет всем остальным требованиям технических условий. Испыта- ние эластичности эмалевой пленки в состоянии поставки, а также после 24-часового пребывания образцов в термостате при температуре 100+5° С для марок ПЭЛ-1 и ПЭЛ-2 и 125+ 5° С для марки ПЭТ, производится растяжением эмаль- проволоки или навиванием ее на цилиндр определенного диа- метра согласно табл. 10. Таблица 10 Марка Номинальный диаметр проволоки по меди, mm 0,05—0,35 0,38—0,93 1 0,96—1,56 Способ испытаний ПЭЛ-1 и ПЭТ ПЭЛ-2 Растяжение до разрыва Растяжение до удлинения на 10% Навивание 10 витков на стержень диаметром: 3d 4d Навивание 10 витков на стержень диаметром: 8d 8d Здесь d — диаметр голой медной проволоки. Для растяжения берутся образцы длиной 250 mrii, а для навивания и предварительной выдержки в термостате длиной примерно в 200 mm. Навивание проволоки на стержень про-
§ 46]’ Сортамент эмалыйройдл. и требования, к вей предъявляемые 147 Фиг. 64. Конус для испытания эластичности эмальпроволоки. изводится с натяжением под грузом в килограммах, равным числу кв. миллиметров сечения испытуемой проволоки. Проволока марки ПЭТ, из- изготовляемая с применением глифталевых эмальлаков, обыч- но выдерживает более жест- кие испытания на эластичность даже после 1многосуточното пребывания в термостате при вышеуказанной температуре. Что же касается эмальпрово- локи на масляных лаках, то длительное пребывание ее при температуре 100 + 5°С заметно снижает эластичность эмалевой пленки. В особенности это касается крупных сечений проволоки. Какой-либо закономер- ности здесь установить нельзя, так как даже для эмальпро- волоки определенного диаметра, выпускаемой одним и тем же заводом, получаются слишком разноречивые результаты испытаний. Примерно можно считать, что после месячного пребывания при температуре 105° С образцы эмалированной проволоки диаметром более одного миллиметра, изготовлен- ные на масляных лаках, в состоянии выдерживать навивание на 7—10-кратный диаметр. Более тонкая проволока в этом случае выдерживает навивание на 4—10-кратный диаметр в зависимости от применяемых эмальлаков и в особенности от точности соблюдения технологии эмалирования (пересушен- ная или недосушенная эмаль). Для испытания эмальпро- волоки навиванием на различные диаметры весьма удобно применять конусный стержень, изображенный на фиг. 64, Наи- более рациональные размеры такого стержня следующие: длина 150 mm и диаметр (больший)—14 mm. Конусность можно делать различной в зависимости от диапазона испыту- емой проволоки. Через каждые 10 mm на конусной части целесообразно ставить разметку с указанием диаметра этого места. Некоторые заграничные технические условия предусматри*- вают более жесткие испытания эластичности эмалированной проволоки. В частности, DIN Е46453 и DIN Е46454 для эмаль- проволоки, применяемой в электромашиностроении, преду- сматриваются следующие испытания для двух образцов от одной и той же партии эмальпроволоки: 10*
148 Характеристййа кайекУгйа эмалированной проволоки [ гл. .6 Образец № 1 1. Навивание на стержень определенного диаметра. 2. Выдерживание навитой спирали , в течение 6 час. при температуре 100 + 2° С. 3. Дополнительное выдерживание этой спирали в течение Г8 час. при температуре 130+ 2° С. Образец № 2 4. Навивание на стержень определенного диаметра после выдержки образца в течение 6 час. при температуре 100 + 2° С. 5. Дополнительное выдерживание спирали в течение 18 час. при температуре 130+ 2° С. После каждого испытания образцы подвергаются тщатель- ному осмотру для фиксирования появления повреждений эма- левой изоляции. Навивание спиралек производится с усилием от 2 до 4 000 G соответственно для диаметров 0,03—3,00 mm, причем диаметр стержня для этих размеров эмалированной медной проволоки должен быть в пределах 0,3—15 mm. Для алюминиевой эмалированной проволоки диаметром 0,23— 3,00 mm диаметр стержня берется в пределах 2—30 mm. Ис- пытание проволоки, предназначенной для нужд техники даль- ней связи, согласно указанным техническим условиям выпол- няется лишь по пунктам 1, 2 и 4. Согласно действующему у нас ГОСТ пробивное напряже- ние эмалированной проволоки в состоянии поставки, а также после 24-часовой выдержки образцов в трансформаторном масле при температуре 100+ 5° С должно быть не меньше величин, приведенных в табл. 11. Затем после выдержки об- разцов эмалированной проволоки в авиационном бензине в течение 24 час. при температуре 20+5° С с последующим вы- сыханием в течение 30 мин. на воздухе пробивное напряже- ние должно быть не менее 60% величин, приведенных в табл. 11. Пробивное напряжение эмалевой изоляции определяется у двух свитых (скрученных) проволок, причем напряжение пе- ременного тока плавно повышается от 0 до пробоя. Пример- ная длительность этого испытания — 30 сек. Обычно эмалиро- ванная проволока вышеуказанные испытания выдерживает. Однако, необходимо отметить, что при массовых испытаниях в полученных результатах имеют место исключительно боль- шие отклонения. Достаточно сказать, что образцы проволоки диаметром 1,16 mm, взятые с одних и тех же катушек про- изводства одного завода, дали диапазон пробивных напряже- ний в пределах 520—4 000 в, а у других заводов в пределах
§ 46] Сортамент эмалыпровол. и требования, к ней предъявляемые 149 Таблица 11 Номинальный диаметр проволоки по меди, mm Число скруток на 200, mm Минимальное пробив- ное напряжение для проволоки марки ПЭЛ-1 и ПЭТ ПЭЛ-2 V V 0,05-0,07 60 350 250 0,08—0,13 60 400 300 0,14-0,21 33 500 350 0,23—0,51 25 750 500 0,53—0,80 25 850 650 0.83-1,35 15 1000 750 1,40—1,56 8 1250 900 580 — 2 500 в. Такая же картина имеет место и при испыта- нии более тонких проволок. Широкий диапазон полученных результатов испытаний на электрический пробой прежде всего свидетельствует о неравномерности эмалевого слоя как по окружности сечения проволоки, так и по длине ее в катушке. При испытаниях на пробой образцов эмалированной проволоки после воздействия бензина или горячего масла также обычно нет никакой определенной зависимости. Значительная часть образцов после воздействия бензина дает некоторое снижение пробивной прочности эмалевой изоляции, у отдельных образ- цов изменение прочности не имеет места и, наконец, у незна- чительной части образцов ино’гда даже наблюдается повыше- ние пробивной прочности. Горячее масло в большинстве слу- чаев электрической прочности эмалевой пленки не снижает. Некоторыми европейскими техническими условиями, в ча- стности голландскими нормами, предусматривается следую- щий метод испытания электрической прочности эмалирован- ной проволоки: последняя навивается на металлический стер- жень (латунь или никелированная сталь) диаметром от 30 до 100 mm (соответственно для проволоки диаметром 0,03— 3,0 mm), причем к одному концу проволоки подвешивается груз в пределах 5—4 000 G в зависимости от сечения испы- туемой проволоки, другой конец ее закрепляется. Между мед- ной проволокой и металлическим стержнем дается плавно по- вышаемое (100 V/sec) напряжение переменного тока. Не менее 8 ив 10 испытанных образцов должны выдержать в течение 5 sec испытательное напряжение, которое для проволоки ука- занных размеров колеблется при нормальной окружающей температуре в пределах 220—750 V. Иногда такие же испы- тания производятся и при температуре 120° С. Для этого НИ-
150 Характеристика качества эмалированной проволоки [ гл. в линдр прогревается'в термостате (при указанной темпера- туре) в течение 1 часа, после этого на него наматывается эмальпроволоки, прибор вновь помещается в термостат и после этого через 5 мин. подается напряжение переменного тока. Эмалированная проволока диаметром от 0,05 до 0,35 mm испытывается согласно ГОСТ на наличие точечных поврежде- ний, число которых не должно превышать величин, указан- ных в табл. 12. Таблица 12 Номинальный диаметр проволоки по меди, mm Марка эмалъпровс-' 0,05-0,14 I 0,15—0,35 ЛОКИ _________________|______ - Допускаемое число точечных повреж- дений на длине 15 m ПЭЛ-1 15 • 10 ПЭЛ-2 25 20 Некоторыми заграничными техническими условиями число точечных повреждений обусловливается следующим образом: голландскими нормами допускается не более 5 точечных по- вреждений на' 15 т. Немецкими нормами DIN Е46453/54 допу- скается одно повреждение на 1 т. Испытание точечных повреждений обычно производится на особых так называемых ртутных станках, электрическая схе- ма устройства которых приведена на фиг. 65. Такой ртутный станок состоит из отдатчика, на котором устанавливается катушка с испытуемой эмалированной проволокой, системы- направляющих роликов, ртутной ванны, счетчика длины про- пущенной проволоки и счетчика числа пробоев с сигнальной лампой. При испытании эмалированная проволока проходит через ртутную ванну и наматывается на приемный конус со скоростью 20—30 m/min. Между медной проволокой и ртутью создается напряжение постоянного тока в 60 V, причем дли- на проволоки, которая погружена в ртуть, должна быть 12 + 2 mm. В случае наличия повреждений в эмалевой изоляции будет создаваться замкнутая электрическая Цепь и счетчик будет фиксировать число имеющихся повреждений. Одновременно загорается сигнальная лампа. Обычно каче- ственная эмалированная проволока дает число точечных по- вреждений, значительно меньшее приведенных выше величин,’ Однако, нередки случаи, когда эмалированная проволока,' удовлетворяя всем требованиям технических условий, пока- зывает резко повышенное количество точечных повреждений. Причины’ таких- явлений указаны выше. Массовые испытания'
§ 46] Сортамент эмалып'роиош. и требования, к ией предъявляемые 151 Фиг. 65. Схема ртутного станка. эмальпроволоки одной и той же партии часто дают весьма различные количества точечных повреждений. Достаточно оказать, что при массовых испытаниях эмалированной про- волоки диаметром 0,10 mm марки ПЭЛ-1 число точечных повреждений колебалось на одном заводе в пределах 0—13, на другом в пределах 1—9 и на третьем в пределах 0—14 на длине в 15 т. В практике некоторых европейских заводов для определе- ния точечных повреждений применяются станки, у которых ртуть в ваннах заменена 5°/о раствором поваренной соли (фиг. 66). На таких ставках можно определять точечные по- вреждения у проволок значительно больших размеров, чем это принято в нашей практике. Скорость намотки в этом слу- чае должна составлять около 0,2 m/sec. Такое устройство мо- жет регистрировать до 2—3 дефектных мест в секунду, при- чем как дефектные фиксируются вое отдельные участки эмальпроволоки с сопротивлением изоляции менее 10 000 Q. Провод погружается в раствор на длину lt , равную, при- мерно, 12 ст. Если обозначить v —скорость прохождения проволоки через ванну и ta — минимальное время в sec, необходимое после проявления дефектного места для сраба- тывания реле и счетчика, то два непосредственно следующих друг за другом повреждения будут отдельно зарегистриро- ваны, если они будут отстоять на расстоянии, не меньшем: la = lt-^v-ta. Если учесть, что ta, примерно, равно 0,06 sec, то 1а равно, примерно, 13—14 ст. Применение раствора пова- ренной соли безусловно можно рекомендовать и для перенос- ных приборов, контролирующих качество эмальпроволоки непосредственно на стенках.
152 Характеристика качества эмалированной проволоки [ гл. 6 Фиг. 66. Схема станка для определения точечных повреждений. 47. ДВУХСЛОЙНАЯ ЭМАЛИРОВАННАЯ ПРОВОЛОКА В довоенный период некоторыми заводами производились интересные исследования по применению в электрических машинах эмалированной проволоки с повышенной толщиной эмалевой пленки вместо обмоточных проводов марки ПЭЛШО. Повышенная толщина эмалевой изоляции достигалась или за счет удвоенного числа погружений при эмалировании каким- нибудь одним лаком, или эмалировка проволоки производи- лась двумя различными лаками, например, масляным и глиф- талевым. В результате получалась эмалевая изоляция тол- щиной в 0,08—0,09 mm (на диаметр) для медной проволоки диаметром 0,49—0,68 mm. Результаты испытаний такой эмали- рованной проволоки, а также проволоки меньших диаметров (0,12—0,14 mm) показали достаточно высокое ее качество. Эмалевая пленка обладала хорошей эластичностью, выдержи- вая навивание на трехкратный диаметр как в состоянии поставки .потребителю, так и после пребывания в термостате в течение 24 час. при температуре 100° С. Эмаль оставалась негорючей и в случае применения глифталевых лаков имела повышенную бензиностойкость. Двухслойная эмалированная проволока малых диаметров при пропускании через ртутный станок не имела точечных повреждений, что имеет весьма существенное значение при применении в секциях голой эмалированной проволоки без допольнительной волокнистой изоляции. При испытании электрической прочности такой эмальпроволоки диаметром 0,49—0,59 mm образцы проби- вались при напряжении приблизительно 4 500—5 100 V, а для проволоки диаметром 0,12—0,14 mm при напряжении 400—
§ 48 } Новые мегомы 1йоол'ейо!в1ания' качества эмали|р1ован1иой проволоки 153 600 V. Далее такие эмалированные провода подвергались всесторонним испытаниям при низких температурах'и даже при температуре —44° С показали достаточно высокую морозостойкость. 48. НОВЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КАЧЕСТВА ЭМАЛИРОВАННОЙ ПРОВОЛОКИ Описанные выше методы испытания эмалированной про- волоки в соответствии с ГОСТ 2773-44 не обеспечивают над- лежащего контроля и оценки качества эмалированной прово- локи. Кроме того, получаемые результаты испытаний не дают существенного материала для дальнейшего совершенствова- ния производства эмалированной проволоки. Поэтому исключительный интерес представляют новые методы испытания эмалированной проволоки, принятые, главным образом, в заграничной практике. Испытание эмальпроволоки на истирание. Это испытание производится на приборе, изображенном схематически на фиг. 67 и применяемом американской фирмой General Electric Company. Этот прибор, начинающий внедряться и у нас, пред- ставляет собой нечто вроде беличьего колеса, имеющего между щеками 12 стальных спиц диаметром 5-нб mm, распо- ложенных ПО' окружности радиусом 100 mm. Зачищенный от эмали конец эмальпроволоки закрепляется в скобе, а к другому концу, перекинутому через колесо, подвеши- вается небольшой груз (для проволоки диаметром 0,10— 1,16 mm от 75 до 800 G). К металлической части эмалирован- ной проволоки с одной стороны и к спицам— с другой, под- водится напряжение 6 -ч- b V. Затем колесо вращается со скоростью примерно 60 об/мин, и спицы постепенно истирают эмаль на прижатой к ним проволоке. Появление контакта между медной проволокой и спицами фиксируется загоранием лампочки и прекраще- нием вращения колеса. По числу оборотов колеса до появления кон- такта судят о стойкости эмальпро- волоки истиранию. Эти испытания можно- вести над эмалированной проволокой в состоянии поставки потребителю, а также после воз- действия температуры, бензина, Фиг. 67. Прибор для испы- тания эмальпроволоки на истирание. масла и т. п. Большой интерес представляют такие испытания над образцами
154 Характеристика качества эмалированной проволоки [ гл. 6 Фиг. 68. Зависимость прочности эма- левой пленки на истирание от вре- мени пребывания в термостате. после длительного пребыва- ния их в термостате. На фиг. 68 дано изменение числа оборотов до появления контакта в зависимости от числа дней пребывания об- разцов эмальпроволоки, из- готовленных разными заво- дами, в термостате при тем- пературе 105° С. Из этих кривых, позволяющих су- дить о качестве продукции, можно видеть, что сначала за счет дополнительной суш- ки твердость эмалированной проволоки повышается, од- нако по истечении 10—14' суток она начинает падать, что свидетельствует о зна- чительном старении эмале- вой изоляции. Старение эмалевой пленки под воздействием ультрафиолетовых лучей В настоящее время при исследовании качества эмалыплен- ки в некоторых исследовательских лабораториях начинает применяться облучение образцов эмалированных проводов ультрафиолетовыми лучами. Для этого кварцевые лампы по- мещаются в особый герметический шкаф, в котором можно длительно поддерживать повышенную температуру (80 -н н- 100° С) и определенную влажность воздуха. Образцы кла- дутся на небольшие противни и в течение определенного вре- мени подвергаются воздействию ультрафиолетовых лучей. В этом приборе возможно также осуществление попеременного воздействия влаги и ультрафиолетовых луней. На фиг. 69 приведены результаты таких испытаний эма- лированной проволоки диаметром 0,41 и 1,16 mm, изготовлен- ной на различных наших заводах; по оси ординат отложены отношения диаметра стержня, на который навивалась прово- лока после облучения, к диаметру эмалируемой проволоки. По этим данным можно судить о старении эмальпленки. В частности, приведенные кривые на фит. 69 показывают зна- чительную разницу в качестве эмальпроволоки разных заво- дов. По опытным данным можно также считать, что 1 сутки облучения ультрафиолетовыми лучами примерно эквивалент-
§ 48 ] Новые методы и1с|ал-еИо®ания качества эмали|р1ов>аиной ир-о-волоки 155 ны 10—20 суткам пребы- вания проволоки в термо- стате при 105° С. В каче- стве другого ускоренного метода исследования ста- рения эмальпроволоки в лабораториях некоторых заводов начинает приме- няться помещение образ- цов bi кислородную среду. Результаты таких испыта- ний показывают, что этот метод также дает воз- можность судить о тепло- вом и естественном старе- нии- значительно быстрее, чем пребывание образцов при повышенной темпера- туре. Фиг. 69. Старение эмалевой изоляции под воздействием ультрафиолетовых лучей. Исследование величины адгезии эмалевой пленки к проволоке Адгезия эмалевой пленки к проволоке имеет большое зна- чение для качества эмалированной проволоки:1 чем адгезия больше, тем качество изоляции лучше. Необходимо отметить, что удлинение эмалевой пленки при испытании растяжением будет значительно больше в том случае, когда испытывается эмалированная про-волока, и меньше, если испытывается одна пленка без проволоки. Величину максимальной деформации эмалевой пленки на проволоке легко определить следующим образом: если обозначить через d —диаметр эмалированной проволоки и через п —кратность диаметра цилиндра, на ко- торый навивается проволока, то максимальное удлинение эма- левой пленки Д/ в процентах: Д/ % — —+ 2W ~. ЮО = —• 100. я(п l)d п -J- 1 Таким образом, при навивании на собственный диаметр максимальное удлинение эмалевой пленки составит 5О°/о, на двухкратный диаметр — 33% и т. д. Удлинение при разрыве одной пленки резко разнится от этих величин. Невидимому, здесь существенную- роль играет адгезия пленки к проволоке. Величину ее можно примерно определить следующим обра- зом:, берется определенной длины образец эмалированной про- волоки и с одной стороны вдоль оси про-волоки ножом очи- щается от эмали, -затем проволока закручивается вокруг своей
156 Характеристика качества эмалированной проволоки [ гл. 6 оси, пока эмалевая пленка не начнет отделяться от проволоки в виде спиральной ленточки. По числу оборотов при закручи- вании проволоки до момента отделения пленки и судят о ве- личине адгезии. Твердость эмалевой пленки и частично сте- пень адгезии можно также определить соскабливанием эма- левой пленки при помощи ножа определенной конструкции в процессе перемотки эмалированной проволоки. По степени усилия, которое нож оказывает на проволоку для сдирания пленки, можно судить о твердости пленки и о величине ее адгезии к металлу. Другой способ определения твердости эмалевой пленки и адгезии ее к металлу состоит в том, что по поверхности ис- пытуемой проволоки, навитой на длине 50—100 mm на стер- жень диаметром 20—30 mm, скользит то в одну, то в другую сторону дугообразный контакт из круглой стальной проволоки диаметром 1—2 mm, укрепленный на особой рамке. Контакт оказывает небольшое давление на эмальпроволоку, причем к нему и медной проволоке прикладывается небольшое напря- жение (6—12 V). Разрушение эмалевой пленки фиксируется появлением между ними электрического контакта, причем качество пленки определяется числом перемещений, которые сделает рамка прибора с контактом к моменту разрушения пленки. Описанные испытания можно производить последовательно в нескольких местах одного образца поворотом его на неко- торый угол вокруг своей оси после каждого испытания. Точ- ность испытания обеспечивается наблюдением за состоянием поверхности передвижного контакта и своевременной сменой его новым при появлении на нем каких-либо дефектов. Не- которые из этих приборов в настоящее время применяются американской фирмой GE и европейскими фирмами при исследовании качества эмалированной проволоки. Пластичность эмалевых пленок при повышенных температурах Поведение эмалированной проволоки, находящейся в сжа- том состоянии при рабочих температурах, является довольно существенным при определении ее качества. В Америке фир- мой GE предложен следующий способ измерения деформации эмалированной проволоки при некоторой определенной тем- пературе и усилии сжатия. Прибор для этого способа пока- зан на фиг. 70. Для проведения испытаний ряд образцов изгибается в U -образную форму. Образцы складываются стоп- кой между квадратными пластинками, как это показано на фиг. 70, для получения достаточной суммарной толщины эма- левой изоляции, причем микрометр с циферблатом, показы-
§ 48 ] Нааые методы 1Иасшеиав(айиЯ Качества аманицроваиной щравоЛаки 157 Фиг. 70. Прибор для испытания пластич- ности эмалевых пленок. вает толщину этой изо- ляции при давлении определенного груза, до и после воздействия повышенной темпера- туры. В практике некото- рых европейских заво- дов пластичность эма- левых пленок при по- вышенных температу- рах определяется с по- мощью прибора, изо- браженного на фиг. 71. Здесь испытуемый об- разец эмалированной проволоки А натяги- вается без изгибов и закрепляется. Перпен- дикулярно этому об- разцу натягивается стальной провод диаметром 1 mm, при этом нужно обращать особое внимание на то, чтобы этот провод имел совершенно чистую и ровную поверхность. Стальной провод должен давить на испытуемый образец с определенным уси- лием, а именно: при диаметре испытуемого образца менее 0,1 mm—250 G, для диаметров в диапазоне 0,1—0,5 mm— —500 G и для диаметров более 0,5 mm—1 000 G. Весь прибор помещается в термостат, в котором температура повышается со скоростью 50+10° С в час. Размягчение эмалевой пленки фиксируется появлением электрического контакта между медью .испытуемого образца и стальной проволокой, что от- Фиг. 71. Прибор для испытания эмалевых пленок давлением.
158 XaipaifcWipimciMa .кайест&а ШалйрЛайнюи пройолйкй f гл. '6 мечается звонком от зуммера или другим сигналом. Для раз- личных марок эмалированной проволоки температура раз- мягчения должна быть по нормам DIN Е46454 в пределах 100—150° С. С помощью описанного прибора производится также определение способности эмалевой пленки противо- стоять давлению при обычных температурах. В этом случае диаметр стальной проволоки и величина нагрузки в зависи- мости от диаметра эмалированной проволоки выбираются следующим образом: Диаметр эмалированной проволоки, пип Диаметр стальной проволоки, mm Нагрузка, G от 0,3 до 0,5 0,5 250 » 0,5 ,, 1,0 1,0 500 ,, 1,0 „ 2,0 1,5 1 000 „ 2,0 „ 3,0 2,5 1000 Нагрузка выдерживается 3 min+10 sec при температуре 20 + 5° С. Всего делается 4 пробы, причем после этого то место эмалированной проволоки, которое подвергалось дав- лению, тщательно исследуется под микроскопом с 10-кратным увеличением для определения деформации эмалевого слоя. По нормам1 DIN Е46454 ширина отпечатка для проволоки диаметром 0,3—3,0 mm, применяемой в технике связи, долж- на быть соответственно не более 0,2—0,55 mm. На другие марки эмальпроволоки это испытание не распространяется. Прибор, изображенный на фиг. 71, может быть использован и для определения электрической прочности эмалевой изоля- ции под вышеприведенным давлением, как при нормальной (20+ 5° С), так и при повышенной температуре (150+ 2° С). Фиг. 72. Толщина эмале- вой изоляции по окруж- ности проволоки (увели- ченный масштаб). В этом случае напряжение подается к стальной проволоке и медной жиле, а весь прибор устанавливается в тер- мостат. Для эмальпроволоки, приме- няемой в электромашиностроении, по нормам DIN Е46454 8 образцов ив 10 испытанных должны выдержать в те- чение 5 min + 10 sec испытательное напряжение, которое для проволоки диаметром 0,03—3,00 mm должно быть в пределах 110—500 V. Определение равномерности толщи- ны эмалевой пленки. Это испытание является решающим для определения
§ 48 ] Новые методы ийсиедО1в'ании качества эмал1и|р1ов1а1ниой |Пфювюлайи 159 качества эмалированной проволоки. К сожалению, ни у нас, ни за границей надлежащая методика этих испытаний еще не разработана и создание ее — одна из важнейших задач для наших научно-исследовательских работников и конструкторов. В практике американских исследовательских лабораторий с этой целью производится особым способом изготовление шли- фов и рассмотрение их под микроскопом, причем получаемые результаты показывают часто исключительную неравномер- ность пленки по окружности проволоки (фиг. 72). Исследование точечных повреждений. Определение точеч- ных повреждений непосредственно в процессе эмалирования проволоки имеет важное значение в деле повышения каче- ства эмальпроволоки. Для этой цели применяется переносный ртутный станок, изображенный на фиг. 73. Между медной проволокой и ртутной ванночкой создается небольшое напря- жение и в случае наличия повреждений эмалевой пленки про- исходит замыкание электрической цепи, что фиксируется вспышкой неоновой лампы. Нужно отметить, что в этом при- боре вспышка неоновой лампы может произойти и при отсут- ствии полного повреждения эмалевой пленки, а лишь при на- личии пониженного сопротивления изоляции этой пленки, например, ниже 10—15 М2. С другой стороны, прибор не всегда будет фиксировать такие мелкие точечные поврежде- ния эмали, в которые не может проникнуть ртуть и создать электрический контакт. В описанных выше стационарных ртутных станках такие места фиксируются благодаря элек- Штепсель Неонобая лампа. 1 Ртуть Змальпроболока - / на станке (зазем- А ление через берхние 1 « ниЯсние ролики) Приемная катушка Фиг. 73. Схема переносного ртутного станка с неоновой лампой.
160 Харастфистайа качества амаЛйркШни&й проволоки [ гл. G трическому пробою тонкого слоя воздуха. В переносных стан- ках с неоновыми лампами этот пробой затрудняется тем, что до замыкания цепи значительная часть напряжения сети па- дает на неоновую лампу, а не на контролируемый слой эмале- вой изоляции. Поэтому, хотя описанный станок бесспорно и является эффективным средством для контроля качества эма- лированной проволоки, более точным и надежным прибором является переносный ртутный станок с обычными, а не не- оновыми сигнальными лампами, причем для исключения по- вреждения эмали от электрического тока в местах поврежде- ния эмалевой пленки необходима установка реле ограничения тока до нескольких миллиампер. Определение количества то- чечных повреждений, производимое в наших контрольных ла- бораториях, не дает каких-либо данных о том, как изменяется количество этих точечных повреждений при различного рода механических воздействиях на эмальпроволоку, которые она может иметь в процессе изготовления секций и обмоток для электромашин и аппаратов. В первую очередь интересно знать, насколько увеличится количество точечных повреждений при некотором растяжении эмалевой пленки. Такие испытания можно осуществить в лабораторных условиях, если в ртутном станке установить по обе стороны ртутной ванны две тяго- вые шайбы, причем тяговая шайба после ртутной ванны (по ходу перемотки проволоки) будет иметь скорость на 10—15% больше, чем вторая тяговая шайба. В этом случае в указан- ных пределах будет происходить растяжение эмалированной проволоки, причем станок будет фиксировать количество то- чечных повреждений с учетом указанного растяжения. Некоторые европейские фирмы определение точечных пробоев у эмальпроволоки диаметром 0,02—0,25 mm произ- водили на специальном приборе с 3 ртутными ваннами, меж- ду которыми поставлены специальные барьеры из стальной проволоки диаметром 2 mm. Благодаря их наличию прово- лока изгибается под углом в 60 и 120° и подвергается при этом некоторой деформации, в результате которой слабые места эмалевого покрытия повреждаются, что в свою очередь сказывается на увеличении числа точечных повреждений. Такой станок весьма ценен для проведения исследователь- ских работ; для массовых испытаний можно применять ста- нок с двумя ртутными ваннами и одним барьером. Измерение сопротивления изоляции Измерение сопротивления изоляции эмалированной прово- локи пока не находит у нас применения. Между тем, в прак- тике некоторых заграничных фирм эти испытания введены как стандартные.
У 48 ] Новые методы июсиедаваиия качества эмалирювайвой .проволоки 161 Для выполнения этих испытаний берется стержень из эбо- нита, полистирола или фарфора (фиг. 74) и на него наматы- вается испытуемая проволока в два слоя. Между последними создается напряжение постоянного тока в 100 V, которое (поддерживается в течение 1 мин. Затем измеряется изоляция испытуемой проволоки и полученные результаты пересчиты- ваются на 1 km длины эмалированной проволоки. Диаметр зналъпро&ал hmm Si тт Д? тт 1 тт до ОД от ОД до 1.5 долее 1,5 15 45 135 18 50 150 25 50 50 Фиг. 74. Стержень для измерения сопротивления изо- ляции у эмальпроволоки. Вышеуказанные испытания могут производиться как в естественных условиях, так и в условиях повышенной влажно- сти или температуры. Например, для эмалированной проволо- ки, предназначенной для техники дальней связи, в соответ- ствии с DIN Е46454 сопротивление изоляции после выдержки образца в течение 24 час. при 80% влажности воздуха дол- жно быть не менее 50 М 42 km и после часовой выдержки при 60+ 1° С не менее 10 М42 km. Измерение диэлектрических потерь , Для измерения диэлектрических потерь при различных ча- стотах переменного тока эмалыпроволока наматывается двумя рядами на стержень, как указано выше. Испытательное на- пряжение не рекомендуется (брать более 100 V, причем эти ис- пытания могут производиться в тех же условиях, что и изме- рение сопротивления изоляции. Согласно упомянутым выше нормам эмалированная проволока для целей техники дальней связи при этих испытаниях должна иметь tg о не более 0,04. Эмалированная проволока для особо ответственных целей техники дальней связи должна иметь tg 3 при повышенной влажности не более 0,01 и при повышенной температуре (60 + Г С) не более 0,03. 11 В. А, Привевенцев.
162 Эмалфо1В1а1ниы1е провода винифлекс (формекс) [гл. 7 Определение стойкости эмалевой изоляции по отношению к пропитывающим материалам Некоторые заграничные технические условия предусматри- вают для определения стойкости эмалевой изоляции против пропитывающих лаков следующее испытание: после 30 мин. воздействия пропитывающего лака на образец эмалированной проволоки последний кладется на стеклянную пластинку и твердо прижимается к ней пальцами левой руки. Другой ру- кой под углом примерно в 60° по образцу проводят с легким нажимом (соответствующим обычному нажиму при писании карандашом) тщательно зашлифованным карандашом различ- ной (повышающейся) твердости. Марка карандаша, при кото- рой начинается сдирание лака, должна характеризовать стой- кость эмалевой пленки по отношению к пропитывающему лаку. Нужно, однако, отметить большую субъективность, а следовательно, и неточность этого метода испытаний, кото- рый может давать более разноречивые результаты, чем даже протирка образца эмалированной проволоки куском ваты, за- жатым с некоторым усилием между большим и указательным пальцами. Поэтому за границей в настоящее время начинает внед- ряться ряд приборов, в которых образцы эмальпроволоки после воздействия пропитывающих состав подвергаются сжатию, причем продавливание пленки фиксируется появле- нием электрического контакта. По некоторым американским техническим условиям образцы эмальпроволоки подвергаются воздействию паров различных растворителей, при этом не должны появляться местные вздутия и разбухание пленки. ГЛАВА СЕДЬМАЯ ЭМАЛИРОВАННЫЕ ПРОВОДА ВИНИФЛЕКС 49. СРАВНЕНИЕ ЭМАЛЕВОЙ ИЗОЛЯЦИИ С ДРУГИМИ ВИДАМИ ИЗОЛЯЦИИ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ Одним из основных преимуществ эмалевой изоляции яв- ляется ее значительно меньшая толщина в сравнении с дру- гими видами проводниковой изоляции. В этом нетрудно убе- диться ив табл. 13, в которой приведены сравнительные данные толщины изоляции (О—с?)для наиболее ходовых марок обмоточной меди.
У 49] Сравнение эмалевой изоляции с другими видами изоляции 163 Таблица 13 Диаметр про- волоки, mm ПЭЛ-1, ПЭЛ-2 ПЭЛШО, ПЭЛБО, ПБД ПДА (дельта- -асбестовая изоляция) ПСД (две об- мотки из стек- ловолокон) Толщина изоляции, mm 0,05—0,09 0,015 0,070 — — -0,10—0,19 0,020 0,075 — - — — 0,20-0,25 0,025 0,09 0,123 0,19 — — 0,27-0,29 0,030 0,10 0,155 0,22 — — 0,31—0,38 0,040 0,105 0,16 0,22 — — 0,41—0,49 0,04—0,045 0,11 0,165 0,22 — — 0,51—0,69 0,05 0,115 0,17 0,22 — — 0,72-0,91 0,06 0,125 0,18 0,22 — — 1,0 -1,45 0,07—0,08 0,135 0,21 0,27 0,25 0,25-0,30 1,50—2,10 0,07-0,08 — 0,21 0,27 0,25-0,30 0^5—0,30 Для электрических машин исключительное значение имеет коэффициент заполнения паза, т. е. отношение суммы сечений заложенных в паз проводов к сечению самого паза. В свою очередь этот коэффициент зависит от отношения ?]=----, где Яп Яг —сечение голого провода и qn —сечение провода с изо- ляцией. На фиг. 75 приведены кривые зависимости "Я для эмальпроволоки и для обмоточных проводов марок ПЭЛШО, ПЭЛБО и ПЭЛБД. Приведенные кривые со всей очевидно- стью показывают преимущества проводов с одной эмалевой изоляцией по сравнению с проводами марок ПЭЛШО и ПЭЛБО, особенно в диапазоне диаметров 0,05—0,5 шт, а Диаметр медного прохода тт Фиг. 75. Величина у для различных марок обмоточной меди. 11*
164 3iMia«piaBiaiHiHbFe проводя |ВинифлеК1С (формекс) [гл 7 также при сравнении их с проводами марки ПЭЛБД. Из приведенных кривых нетрудно заключить, что коэффициент заполнения паза, а вместе с этим и мощность электрических машин при одних и тех же габаритах могут быть значи- тельно повышены при применении эмалированных проводов. Другим преимуществом эмалевой изоляции является зна- чительно меньшее по сравнению с шелком и хлопчатобумаж- ной пряжей удельное тепловое сопротивление. Ориентировоч- Фиг. 76. Сравнение стоимости обмоточных проводов различных марок. хлопчатобумажной пряжи составляет 1 700 и для натураль- ного шелка 2200 тепловых омосантиметров. Мы пока не рас- полагаем достаточно проверенными данными о тепловом удельном сопротивлении эмалевой изоляции, но с уверенно- стью можно сказать, что оно значительно меньше теплового сопротивления пряжи и шелка, в особенности, если учесть меньшую толщину эмалевой изоляции. Это также является одним из преимуществ эмалевой изоляции перед другими ви- дами изоляции. Кроме того, стоимость эмальпроволоки значи- тельно меньше стоимости обмоточных проводов с комбиниро- ванной изоляцией. Сравнение стоимости обмоточных проводов приведено на фиг. 76, из которой нетрудно заключить об ог- ромных преимуществах эмалевой изоляции в сравнении с об- моточными проводами марок ПЭЛШО, ПЭЛБО и ПЭЛБД, причем особенно это относится к диапазону диаметров 0,05—
§ 50 ] Характеристика заграничных проводов формекс 165 — 0,3 mm. Достаточно сказать, что провода марки ПЭЛШО диаметром 0,05 mm более чем в 7 раз дороже эмалирован- ной проволоки марки ПЭЛ-1 такого же диаметра. Если расчет вести не по весу провода, как это сделано на фиг.76, а по его длине, то отмеченная выше разница становится еще более ощутительной. Таким образом, совершенно очевидно,. что при применении одной эмалевой изоляции даже при не- котором ее удорожании (за счет изоляции) будет иметь место большой экономический эффект. До последнего времени применение одной эмалированной проволоки для изготовления секций и обметок электрических машин сильно ограничивалось из-за относительно малой ме- ханической прочности эмальпленки, которая часто поврежда- лась в процессе изготовления секций. Кроме того, эмалевые пленки, изготовленные на масляных лаках, подвержены теп- ловому старению (появление трещин, частичное осыпание эмали и т. д.). Применение глифталевых эмальпленок, по- вышает теплостойкость и стабильность эмалевых пленок, однако механическая прочность пленок при этом даже не- сколько снижается. Поэтому становится вполне понятной огромная важность работ по созданию эмалирован- ных проводов с повышенными механическими и электриче- скими характеристиками эмальпленки, позволяющими изготов- лять обмотки из эмалированных проводов без дополнитель- ного покрытия их волокнистой изоляцией. Эти эмалированные провода в американской практике известны под названием формекс, причем эта маркировка происходит от наименования синтетической смолы—поливинилформаль (формвар), которая применяется для изготовления этих проводов. 50. ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАГРАНИЧНЫХ ПРОВОДОВ ФОРМЕКС Судя по данным американских журналов, провода фор- мекс обладают примерно такой же толщиной эмалевой пленки (или немного больше), что и эмальпровода на других лаках. . По последним данным американская фирма GE выпускает провода формекс диаметром от 0,©8 до 3,2 mm четырех ма- рок. Провода с нормальной эмалевой пленкой марки SF имеют среднюю радиальную толщину эмалевой изоляции в 0,015 mm. Для широкого применения фирма рекомендует провода с усиленной толщиной изоляции марки HF (Heavy formex). Радиальная толщина пленки в этом случае в среднем составляет 0,025 mm. Наконец, для специальных целей фирма GE 'выпускает провода с тройной эмалевой пленкой марки TF (Triple formex), радиальная толщина которой в сред- нем около 0,038 mm, и даже с учетверенной пленкой (марка
166 Эмалированные провода винифлекс (формекс) [ гл. 1 QF — Quadruple formex) с радиальной толщиной пленки около 0,05 mm. Эмальпленка проводон формекс обладает прекрасными ме- ханическими характеристиками. Провода формекс обладают значительно лучшей тепло- стойкостью, чем обычные эмалированные провода. Так, пре- дельное удлинение (50%) этих проводов до разрыва пленки совершенно не изменяется после пребывания образцов при температуре И5° С в течение 42-е-92 —н-164 час., в то время как у обычной эмалированной проволоки в этом случае уд- линение с 50% падает соответственно до 45—33—20%. Точно* так же провода формекс прекрасно сохраняют свою эластич- ность при кратковременном воздействии более высокой температуры: например, после 15-минутного воздействия температуры 150° С образование трещин возникает лишь при удлинении примерно в 4 раза большем, чем у нормаль- ных эмалированных проводов. Кроме того, провода формекс, будучи намотанными на цилиндр трехкратного диаметра, вы- держивают более 4 000 час. температуру 105° С без образо- вания трещин на эмали, в то время как у обычных образцов растрескивание эмали наступает после нескольких десятков, часов. При изготовлении секций и обмоток провода подвергают- ся большим механическим воздействиям, поэтому очень важ- но, чтобы изоляция проводов выдерживала как можно боль- шее давление. По американским данным провода формекс ве- дут себя в этом отношении превосходно. Наконец, провода формекс прекрасно противостоят ряду растворителей (керосин, спирты, ацетон и т. д.). Лишь смеси толуола и спирта, бен- зола и спирта, бензина, газолина и спирта вызывают повреж- дение пленки. Фирма GE приводит также следующие результаты сравни- тельных испытаний на истирание нормальной эмалированной проволоки и проволоки формекс при 25 и 130° С. При сравнительных ис- пытаниях на термопластич- ность провода формкес да- ют деформацию при 50° С и 100°С соответственно в 2 и 5%, в то время как у нормальной эмальпро- волоки в тех же усло- виях эта деформация со- ставляет соответственно 6 и 11%. Температура испытания Нормальная эмальпроволо- ка Провода фор- мекс 25° С 130°С Количество оборотов ко- леса (фиг. 67) до разру- шения эмальпленки 100 6 300 75
§ 51 ] Разработка рецептур поливинилфармаиевых' эмальлаков 167 Электрические характеристики проводов формекс и нор- мальной эмальпроволоки примерно равноценны. Таким обра- зом, несомненно, что провода формекс обладают весьма боль- шими преимуществами, легко позволяющими применять эти провода в электрических машинах без дополнительной изоля- ции поверх эмали. 51. РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУР ПОЛИВИНИЛФОРМАЛЕВЫХ ЭМАЛЬЛАКОВ Из литературных данных можно сделать заключение, что для изготовления проводов формекс применяются поливинил- ацеталевые смолы, получаемые в результате взаимодействия некоторых спиртов и альдегидов. В качестве простейшего примера приведем реакцию получения ацеталя из этилового спирта и ацетальальдегида: /ОС2Н5 2С2Н5ОН + СН3СНО = СН3-СН/ +Н2О. ХОС2Н5 этиловый ацеталевый ацеталь спирт альдегид Для изготовления новых эмальлаков применяется так на- зываемый поливиниловый спирт. Соединения, которые содер- жат в своем составе винил — СН=СН2, обладают сильно выраженной способностью к полимеризации. Применение про- стого винилового спирта СН2=СН—ОН для изготовления но- вых эмальлаков невозможно, так как виниловый спирт очень нестоек и легко превращается в уксусный альдегид. Однако, виниловый спирт можно получить в виде его полимера — по- ливинилового спирта, имеющего строение —СН2 —СН —СН3 —СН—СН3 — . . ., I I он он причем в лабораторной и производственной практике этот спирт получается из эфира — винилдцетата СН2=СНООСН3, который предварительно полимеризуется при действии неко- торых катализаторов, образуя поливинилацетат (СН2= =СНООСНз)„. Продукты, имеющие общее название поливинилацеталя, получаются в результате реакции между альдегидами и по- ливиниловым спиртом и называются в каждом отдельном слу- чае поливинилформалем (формвар), поливинилацеталем, поли- винилбутиралем в зависимости от применения альдегидов — фогмальдегида, ацетальальдегида и бутиральальдегида.
168 Эмалированные провода ’винифлекс (формекс) [гл. 7 Поливинилацетали могут быть получены реакцией поливи- нилового спирта и альдегида или непосредственно ив поливи- нилацетата и альдегида, причем в этом случае предварительно происходит гидролиз поливинилацетата и выделение из него поливинилового спирта, • который с соответствующим альдеги- дом конденсируется в поливинилацеталь. Ниже мы приводим схему реакции получения поливинилформаля из поливинило- вого. спирта и формальдегида. —сн2—сн —сн2 —сн —сн2—рсн2о-> ОН ОН формаль- поливиниловый спирт дегид — СН2 — СН — сн2— сн — сн2—рн2о о — сн2—о ирливинилформаль Поливинилацеталевый лак, разработанный у нас в ВЭИ проф. К. А. Андриановым, назван лаком винйфлекс. Процесс получения поливинилацеталевой смолы для лака -винифлекс заключается в следующем1: 1. В результате реакции между уксусной кислотой и аце- тиленом получают винилацетат. 2. Полимеризацией винилацетата в присутствии катализа- тора—перикиси бензоила—получают поливинилицетат, причем в этом процессе в качестве растворителя применяется этило- вый спирт. 3. Поливинилацетат подвергается гидролизу для выделения поливинилового спирта. 4. Конденсацией поливинилового спирта с формальдеги- дом и ацетальальдегидом получается готовая смола, раство- римая в некоторых сложных растворителях. Эта смола, содержащая формальные и этилальные Груп- пы, называется поливинилформальэтилалем и служит осно- вой для изготовления лака. Работы по улучшению рецептуры лака винифлекс продол- жаются и .в настоящее время. 52. ОРГАНИЗАЦИЯ ОПЫТНОГО ПРОИЗВОДСТВА ПРОВОДОВ ВИНИФЛЕКС Как указано выше, разработанный у нас поливинилацета- , левый лак получил название винифлекс. В качестве раствори- 1 Здесь даны основа ;е моменты ироне са. Более подробные сведе- ния можно получить из б ошюры проф. К А. Андрианова и др.
§32] Организация опытного производства ироводов нинифлеис 169 теля для проведения опытных работ по применению этого лака был взят растворитель, составленный из следующих компонентов (табл. 14): Таблица 14 Наименование компонентов Количество весовых ча- стей раст- ворителя Удельный вес при 20°С Температура кипения, °C Температу- ра вспыш- ки, °C Амилацетат 1 0,875 130—142 31 Изоамиловый спирт .... 1 0,810 130—132 41 Хлорбензол 0,5 1,104 130-132 28,5 Трихлорбензол 0,5 1,574 208—219 — Примерное содержание смолы в лаке, предназначенном для эмалирования проволоки, составляет 10-—20%. Температурный режим эмалирования проводов новым ла- ком отличается от режима, принятого для обычных масляных лаков (350—450° С), и лежит в зависимости от диаметра эма- лируемой проволоки в пределах 290—370° С, что объясняется прежде всего применением низкокипящих растворителей. В результате дальнейших работ установлено, что опти- мальными температурами эмалирования для проволок диа- метром до- 0,8 mm следует считать 290 — 300° С и для более крупных размеров 370° С. Замечено, что последующая вы- держка эмалированных проводов в течение 2—3 час. при температуре 140—150° С повышает механическую прочность и стойкость новых эмальпленок против воздействия раствори- телей. Пониженное пробивное напряжение у эмальпроволоки, из- готовлявшейся при повышенных температурах печи, невиди- мому, объясняется прежде всего применением низкокипящих растворителей, бурно испаряющихся при этих температурах, благодаря чему и получаются местные повреждения пленки. Переход на более высококипящие растворители устранил бы этот дефект и вообще способствовал бы получению более ка- чественных эмальпленок. Растворы смолы винифлекс обладают очень большой вяз- костью и поэтому при обычном способе эмалирования — по- гружением—приходится брать лаки с небольшим содержа- нием смолы, а это в свою очередь требует большого числа погружений. Необходимо отметить, что обычный способ эма- лирования проводов новым лаком приводит к резкому сниже- нию производительности оборудования, так как применяемые при этом скорости эмалирования несколько ниже принятых у нас скоростей на масляных эмальлаках.
170 Эиаля|равииные провода винифлекс (формекс) [,тл. 7 Фиг. 77. Калибр для эмалирования лаком винифлекс. Кроме того, такой способ работы привел бы к большому расходу дорогостоящих растворителей и необходимости йметь мощные вентиляционные установки из-за вредности и паху- чести применяемых растворителей. Поэтому при применении лака винифлекс необходимо поль- зоваться более густым лаком и применять совершенно новые способы эмалирования проволоки. Из таких способов можно указать на применение специальных обжимов, например, фет- ровых, или особых калибров, способствующих равномерному и концентрическому наложению эмалевой пленки толщиной 0,02—0,025 mm за 6—9 проходов. Конструкция калибров должна обеспечивать возможность снятия и установки их на место без разрезания проволоки. Нужно отметить, что такие самоцентрирующие («плавающие») калибры широко приме- няются в американской практике при изготовлении проводов формекс. В качестве одной ив таких конструкций был предложен калибр, изображенный на фиг. 77. Калибры изготовляются из фосфористой бронзы или нагартованной латуни толщиной около 0,5 mm, причем отверстие, определяющее размер калиб- ра, делается по центру верхнего щелевого разреза. Изготов- ление точного диаметра отверстия в этих калибрах из-за на- личия разреза представляет большие трудности. Чтобы провод мог центрироваться в калибре, последний должен иметь воз- можность свободно перемещаться по трем перпендикулярным
§ 52 ] Организация опытного производства проводов ийнифлеис 171 направлениям. Это достигается тем, что калибр надевается на два стальных тонких прута, вдоль которых он может сво- бодно перемещаться. Эти калибры должны обладать воз- можно малым весом, что’ повышает их самоцентриругащую •способность. Кроме того, направляющие калибра имеют значительно большие внутренние размеры, чем упомянутые стальные прутья, и это дает возможность калибрам несколько перемещаться и в плоскости, перпендикулярной направлению прутьев. Такая конструкция калибра может обеспечить правильное положение проволоки в нем лишь при очень точном его изготовлении. Поэтому в настоящее время разрабатываются конструкции калибров менее сложных в из- готовлении, но обеспечивающих предъявляемые к ним требо- вания. При работе с вязким лако,м винифлекс .рекомендуется направляющие ролики помещать вне ванны с лаком; наличие вращающихся роликов в ванне с вязким лаком способствует появлению в нем большого количества воздушных включе- ний, которые могут влиять отрицательно на поверхность ла- ковой пленки. Ванна имеет специальный выступ с вертикаль- ными прорезами, через которые проходит эмалируемая про- волока, причем величина отверстия может регулироваться фет- ровыми прокладками. Когда проволока проходит через про- резь, она набирает на себя некоторое количество лака, избыток которого снимается расположенными над ванной калибрами. В процессе эмалирования очень важно иметь постоянную вязкость лака и производить систематическую его очистку. В данном случае (фиг. 78) это осуществляется обычно тем, что лак в ванну поступает из центрального питательного резер- вуара, по особой трубе, причем излишек лака по наружной стенке через прорези стекает в сборную ванночку, а затем по отводной трубе в общий сборник. Из сборника лак через фильтры перекачивается в .центральный питательный бак, от- куда вновь направляется в лаковые ванны. . В настоящее время разрабатываются конструкции .круглых калибров (фиг. 79), которые могут быть сплошными или разъемными. Эти калибры должны устанавливаться в особом устройстве так, чтобы они могли в некоторых пределах пере- мещаться в любом направлении и обеспечивать этим правиль- ное положение эмалируемого провода в калибре. При изго- товлении их основным условием является очень точное вы- полнение внутренней рабочей части калибра, так как это не- разрывно связано с качеством эмалевого покрытия на про- волоке. Эти калибры целесообразнее изготовлять из качест- венной стали, так как в латунных и бронзовых калибрах на- блюдается более быстрый износ выходного отверстия и нару- шение установленных допусков.
172 Эмалированные провода винифлекс (формекс) [ -гл. 7 Фиг. 78. Устройство ванны для эмалирова- ния лаком винифлекс. Через трубу 4 при открывании вентиля 3 лак попа- дает в ванну 6 с прорезями, в которые проходит проволока в 6 проходов, увлекая за собой густой лак. На планке 5 на шпильках 2 висят разжимаю- щиеся специальные калибры 1 по числу про- ходов. Калибр самоцентрируется и самоустана- вливается, сжимая излишки лака, которые стекают обратно в ванну 6. Излишки лака подан- ные через вводную трубу 4, проходят через щели и, стекая по наружной стенке ванны 6, попадают в сборную ванну 7 и через отводную трубу 8, через общий сборник и фильтр снова попадают перекач- кой через трубу 4 в ванну (б), совершая все время круговой цикл Фиг. 79. Круглый ка- либр. Весьма возможно, что в этом отношении удовлетворитель- ных результатов удастся достичь применением в этих калибрах победитовых вставок, которые должны будут составлять ра- бочую часть калибра. 53. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОПЫТНЫХ ПРОВОДОВ ВИНИФЛЕКС В заключение мы приведем основные результаты исследова- ния опытных проводов винифлекс диаметром 0,59 и 1,45 mm. Эти провода имели радиальную толщину пленки 0,02— —0,025 пип. Они показали высокую эластичность и в состоя-
§ 53] Исследование элевиргчегаких и механических -свойств 173 нии поставки потребителю выдерживали навивание на стер- жень однократного диаметра без. появления трещин на плен- ке. При испытании на истирание эти провода выдержали в 4—12 раз большее число оборотов колеса прибора, чем обыч- ные эмалированные провода. Точно так же число оборотов колеса при испытании проводов винифлекс было в 2—4 раза больше, чем для обычной эмалированной проволоки, после выдержки образцов тех и других проводов в термостате при температуре 150° С в течение 1—4—15 час. При длительном воздействии температуры (примерно 20 суток, 125°С) сопро- тивление истиранию нормальной эмальпроволоки приблизи- лось к проводам винифлекс, однако в этом случае пленка ее стала совершенно хрупкой и даже сыпучей. При испыта- нии адгезии пленки к проводу путем закручивания последне- го вокруг своей оси (см. выше), провода винифлекс также дали значительно лучшие результаты: число закручиваний у них до разрушения пленки было в 1,5—3,3 'раза выше, чем у обычной эмалированной проволоки. Такая же картина имела место и после термообработки образцов при 150°С в течение 1—4—15 час. Испытания показали высокую стойкость проводов вини- флекс в отношении теплового старения. Так, после пребыва- ния в термостате при температуре 125° С в течение 240 час. удлинение лаковой пленки до разрыва у проводов диаметром 0,59 mm снизилось с 50 до 35%, а у проводов диаметром 1,45 mm до 20%, в то время как у обычной эмалированной проволоки удлинение упало соответственно до 16 и 10%. Та- кая же картина имеет место и после суточного пребывания образцов при температуре 150° С. В табл. 15 и 16 приведены данные сравнительных испытаний проводов на пробой в со- стоянии поставки потребителю и после воздействия на них бензина. Эти результаты, а также аналогичные испытания в ряде других растворителей и лаках (бензинф-бензол, бензол, крезольно-масляный лак и т. д.), показывают значительные преимущества проводов винифлекс в сравнении с нормаль- ными эмалированными проводами. Таблица 15 Величина пробивного напряжения, V Провода винифлекс Эмалированная прово- лока марки ПЭЛ Дням этр, mm 0,59 1,45 0,41 1,16 Среднее значение 4100 3 540 2165 2 900 Максимальное значение 5 500 4 400 2 350 4 250 Минимальное значение 1450 1 800 1 150 1800
174 Эмал^роваиные провода винифлекс (формекс) [ гл. 7 Таблица 16 Вид провода Диаметр провода, шт Электри- ческая прочность в состоя- нии постав- ки потреби- телю, V Электрическая проч- ность после действия ензин* после 5 су- ток, V после 10 суток, V Винифлекс 0,59 3 500 3 000 3 000 Нормальная эмальпроволока . . 0,59 4 000 1 600 1 300 Винифлекс 1,45 2 500 3 000 2 800 Нормальная эмальпроволока . 1,45 4 000 2 500 2 000 Интересно также отметить, что испытания проводов вини- флекс диаметром 0,59 mm показали почти полное отсутствие точечных повреждений: так, из трех образцов длиной 15 m было только одно повреждение у одного образца. Наконец, были проведены измерения tg о у проводов винифлекс и у обычной эмалированной проволоки при частоте в 1 600 Hz, а также при частоте 1—18 MHz. Эти испытания проводились при различных температурах и показали значительные пре- имущества проводов винифлекс. . Нужно, однако, отметить, что у первых опытных образцов проводов винифлекс был обнаружен один весьма серьезный недостаток — это отсутствие достаточной водостойкости. Так, в состоянии поставки потребителю уже после 15 час. пребы- вания в воде пленка проводов винифлекс набухает и легко снимается ногтем. Выдержка проводов в течение 15 час. при температуре 150° С повышает стабильность пленки против воды, но и в этом случае после 360 час. пребывания в воде •пленка может сдираться ногтем. Электрическая прочность проводов после воздействия воды исключительно низка, при- чем провод не держит напряжения после воды, как взятый непосредственно после изготовления, так и после четырех- часовой термообработки при температуре 150° С. Последую- щей доработкой рецептуры удалось этот недостаток нового эмальлака в основном устранить. Попутно с доработкой рецептур эмальлака винифлекс не- обходимо усиленным темпом вести работу по освоению новых видов эмальлаков на другой химической основе (эфиры ади- пиновой кислоты, найлон, албертоли, фенолформальдегид- ные смолы и т. д.), с помощью которых можно было бы из- готовлять эмальпровода с повышенной механической прочно- стью, аналогичные американским проводам формекс. Практи- ка работы ряда европейских заводов показывает, что такие возможности имеются и они должны быть нами использо- ваны.
§ 54] Лаки «а основе мр«миийюрганич1еак1их соединений 175 54. ЛАКИ НА ОСНОВЕ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Исключительный интерес для дальнейшего повышения ка- чества эмалевых пленок должны представлять кремнийорга- нические соединения, в состав молекул которых помимо обычных для- органических соединений атомов С, Н и О вхо- дят также атомы Si, причем основной скелет молекулы обра- зуется атомами Si и О; прямых связей между атомами С, что свойственно ограническим соединениям, здесь также нет. Органическая часть молекул способствует повышению эла- стичности этих соединений. Мы не будем касаться деталей получения кремнийорга- нических соединений и рекомендуем интересующимся этим вопросом монографию проф. К. А. Андрианова, являющегося пионером этого дела в СССР, «Высокополимерные кремний- органические соединения». Рассматриваемые соединения являются типичными термо- реактивными веществами и в исходном своем состоянии растворимы в некоторых растворителях (спирты, эфиры и т. д.); после термической обработки они становятся неплав- кими и нерастворимыми и уже с этой стороны представляют большой интерес для применения в производстве эмалирован- ной проволоки. В Англии и в Америке кремнийорганические соединения выпускаются под названием «силиконы». Силико- ны прозрачны и бесцветны и используются там для пласт- масс, пленок и различных лаков. Силиконы отличаются ис- ключительной теплостойкостью, длительно выдерживают на воздухе нагрев до 200° С. В вакууме и -водороде их тепло- стойкость еще выше. До йоследнего времени силиконы за границей и у нас при- менялись также для повышения влагостойкости бумаги, хлоп- чатобумажной пряжи, керамических изделий и т. д. Достига- лось это обработкой электроизоляционных изделий парами кремнийорганических соединений, причем при взаимодействии этих паров с адсорбированной водой на поверхности этих из- делий происходит образование высокополимерных кремний- органических соединений, из которых создается гидрофоб- ная пленка. Наличие такой пленки резко повышает поверх- ностное сопротивление изоляции обрабатываемого изделия. Силиконы имеют tg 8 при комнатной температуре порядка 0,008 и при 50—60° С 0,0045 и электрическую проницаемость s ==3,7. Все вышесказанное позволяет считать силиконы одним из важнейших новых изоляционных материалов, поэтому ра- боты по созданию эмалевой изоляции с применением указан- ных кремнийорганических соединений должны вестись у нас форсированным темпом.
176 Заключение Между прочим, американская фирма Sprague Electric Со разработала новый тип проводниковой изоляции под назва- нием «Серок-200». Эта изоляция по данным фирмы представ- ляет собой покрытие толщиной около 0,006 mm, имеющее гладкую и равномерную поверхность. Она имеет достаточную1 для изготовления катушек гибкость, длительно выдерживает нагрев до 200° С и при указанной выше толщине изоляции пробивное напряжение между двумя скрученными провода- ми не менее 300 V. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Безусловная необходимость быстрого количественного и качественного развития отечественного производства эма- лированной проволоки ставит перед электропромышленностью Союза ряд неотложных задач, о которых уже говорилось в, соответствующих главах книги. Дополнительно укажем на необходимость проведения следующих мероприятий: 1. Для улучшения качества медной проволоки необходимо организовать (в первую очередь, для проводов винифлекс) прокатку и волочение проволоки из строганых вайербарсов. Проволока, предназначаемая для эмалирования лаком вини- флекс, должна перед пуском в производство промываться в, горячей воде, причем при волочении ее должна Применяться эмульсия из качественного сырья (мыла), не оставляющая следов на проволоке после промывки. Если имеется возмож- ность (специальные станки), перед промывкой толстая прово- лока должна отжигаться, так как она более ровно и прямо проходит в эмальпечи. 2. Эмалирование проволоки винифлекс крупных сечений нужно производить с помощью специальных калибров, так как при применении фетров получается неравномерное по- крытие с увеличением толщины эмальпленки там, где про- волока более слабо обжимается фетром. В качестве временной меры можно рекомендовать приме- нение неразъемных калибров с победитовыми .вставками, так как победит обеспечивает более продолжительный срок службы; производство таких вставок нетрудно организовать при существующих на кабельных заводах фильерных ма- стерских и т. д. Цельноточеные металлические калибры бы- стрее срабатываются и изготовление их значительно сложнее. Радикальным мероприятием в этой части является приме- нение американских калибров (фиг. 77), которые более легки и подвижны и поэтому более надежно обеспечивают само- центровку. Производство этих калибров, видимо, придется-
Заключение 177 организовывать на кабельных заводах, получая для этого 'штампованную заготовку из фосфористой бронзы толщиной 0,5 mm. При изготовлении калибров помимо точности самого глазка нужно обращать особое внимание йа пружинистость калибра, уменьшение которой через 2—3 не- дели после начала эксплоатации выводит калибр из строя. В американской практике при применении таких калибров проволока формекс с нормальным покрытием (марки SF) про- пускается через 6 одинаковых по сечению калибров, с уси- ленной толщиной (марки HF) также через 6 калибров двух Течений. Проволока с тройной и четверней пленкой (марок TF и QF) пропускается через 8 и 10 калибров трех и че- тырех различных сечений. В нашей практике при неразъем- ных конструкциях количество калибров приходится несколько увеличивать. 3. На наших кабельных заводах должно быть уделено большее внимание производству прямоугольной эмалирован- ной проволоки, причем помимо сравнительно небольшого пе- реоборудования станков (ролики с плоскими канавками, пе- ределка приемных устройств и т. п.) особое внимание должно быть уделено качеству голой медной проволоки, поверхность которой должна быть совершенно чистой, радиус закругле- ний не менее установленных размеров (для толщины до 1,6 mm — полуовал и для большей толщины г =0,8—2,3 mm). По выходе из печи до верхних роликов проволока долж- на надлежаще охлаждаться, что достигается отнесением верх- них роликов на несколько метров от верхнего края печи или устройством искусственного охлаждения. 4. Необходимо срочно провести работы по изучению тем- пературных характеристик наших эмальпечей и на основе полученных результатов усовершенствовать конструкции на- гревательных обмоток и элементов для создания оптимальных условий пленкообразования. Одновременно необходимо про-' ведение на моделях (стержнях) лабораторных 'работ по уста- новлению оптимальной температуры эмалирования и допу- стимого количества проходов для различных эмальлаков. Эти работы нужно вести с одновременной проверкой электри- ческих характеристик (tg^pt/) эмалевых пленок, так как исследования показывают, что при повышенных температу- рах эмалирования или большом количестве проходов может иметь место частичное разложение или обугливание пленки. За границей этим вопросам уделяется большое внимание. 5. Помимо работ по организации производства проводов винифлекс необходимо форсировать работы и по другим ти- пам эмальлаков (масляные лаки с Применением альбертолей, глифталевые лаки, лаки на мочевиноформальдегидной смоле 12 В. А. Привезенцев.
'178 Заключение и т. п.). Особое внимание должно быть уделено последнему эмальлаку, так как он дает термостойкую пленку высокого качества, не требует серьезных изменений в существующей технологии эмалирования, причем лакоматериалы недороги и недефицитны. 6. Применение в практике заводов такого процесса эмали- рования проволоки, при котором хотя бы на части оборудо- вания отсутствовал контроль температурного режима и авто- матическое регулирование не должно иметь места. Для стан- ков с одноходовыми камерами наиболее целесообразно и легче осуществимо устройство терморегулировки с помощью контактных термометров и реле переменного тока. Хотя вы- полнение этого мероприятия и потребует большой и доволь- но сложной работы, однако оно является основой ’рационали- зации и совершенствования технологии эмалирования. 7. Наконец, к этой же категории мероприятий следует от- нести устройство централизованной подачи лака в ванны1 эмальстанков, в первую очередь эмалирующих проволоку тонких и средних размеров. Это обеспечит постоянный состав, и вязкость лака, даст возможность уменьшить габариты ла- ковых ванн, испаряющую поверхность лака и в значительной степени облегчит труд обслуживающего персонала.
УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ (важнейшие работы на русском языке, (вышедшие после 1935 г.) 1. В. С. Киселе®, Олифа и лаки, Гос. издательство химической литературы, 1940 г. 2. А. Я. Д р и и б е р г, Химия и технология пленообраеующих веществ, т. I и II, ОНТИ, 1935—1938 г,г. 3. К. 'А. Андрианов,, С. Б. Минц, К- И. За б мри на и др., Винифлекс — новая электрическая изол|яц!и|я, Гос1Э1Нертоиздагг, 1946 г. 4. М. М. Володин (под редакцией В. А. Привезенцева), Производ- ство эмалированной проволоки, Госв|нергоиз|дат, 1941 г. б. Материалы 1-го совещания кабельных заводов по эмальироиолоке (под редакцией В. А. Привезенцева), ОБТИ, ЦКЛ, 1945 г. 6. С. В. Борнео в, Отчеты о заграничной командировке. 7. Р е у т и Ми я ц, Отчет о заграничной командировке. 8. Диалектов и Минц, Отчет о заграничной командировке. 9. В. А. П р и в е з е н ц е в, О (прОДзводстве эмалироваииык проводов на некоторых европейских заводах, Информационные материалы ЦКЛ, № 8, 1945 г. 10. Г. С. П е т р о в и Е. Н. Рассадина, Получение эмалыпакав на основе модифицированных карбамидных смол, Информационные материалы ЦКЛ № 5—6, 1946 г. (111. П е с к о в, Коллоидная химия, Гос. издательство химической лите- ратуры, 1940 г. 12. В. А. Прввезеаце в, Основные проблемы в производстве эмаль- лаков, Информационные материалы ЦКЛ, № 3, 1945 г. 1В. Диалектов, Анализ произ1ао|дственн1Ы1Х рецептур эмальлаков, там же. 14. С. В. М и н ц и Н. А. О б о л е н с к ая, Сравнительные испытания эмалированной проволоки различных заводов, там же. 15. Г. А. М у р ашев и Е. М. 3 у б а р е в at. Унификация рецептур эмальлаков, там же. 46. Е. М. 3 у б а р е в а, Полимеризация льняного масла. Информацион- ные материалы ЦКЛ, № 5—6, 1945 г. 17. Е. М. 3 у б а р е в а, Эмальлак № 1 на препарированном тунговом масле, там же. 18. Е. М. Зубарева, Предварительное сообщение о применении пен- таэритрита в емальдаиак, Информационные материалы ЦКЛ, № 5—6, 1946 г. 19. С. А. Борисов, Испытание эмальлаков. Информационный бюлле- тень завода Москабель, № 1, 1940 г. Й0. Переводы информационных материалов америк. фирмы General Cable Corporation, ОБТИ ЦКЛ, 1946 г. 21. В. А. П р и в е з е н ц е в, Новейшие достижения в производстве обмоточных проводов,, ЦБТИ МЭП, 1947 г. 22. В. А. П р ив е з е и ц е в, Новейшие (методы испытания и исследо- вания свойств эмалированной проволоки^ ЦБТИ МЭП (в печати).
ISO Указатель литературы 23. 'Н. А. Оболеиския, Техиолошия изготовления проводов вини- флекс, Ииф|ор1мац1июиные материалы ЦК Л, № 8—9, 1946 г. 24. К. А. А н д р и а н о в и К. И. 3 а б ы р и и а, Эмальдаки иа поли. В1Ю1И1Л1фор1М1аЛ!ЬЭТ1ии1ОЛ1е10Ой основе, там же. 25. В. 'А. Пр и в е ееи ц е ,в, Двухслойная эмаль, «Вестник электро- промышленности», № 4, 1938 г. 26. В. А. П р в в е з е н ц е в и О. И. Р у б л е в с к а я, Теплостойкая эмалированная проволока, Информационные материалы завода Мосвабель, 1940 г. 27. В. А. П р и в е з е и ц е в. Организация тончайшего эмалирования. «Вестник электропромы1шле(Н1Ност1и», 1943 г. 28. В. А. П р иве з е и це в, Новые эмильлаки. ЦБТИ НКЭП, 1944 г. 29. Отчет Ц. 3. Л. завода № 330. Замена тунгового масла в эмальлаках препарированным касторовым, 1942 г. 30. !М. С. Израилевич, Замена льняного масла в эмальлаках под- солнечным, Техинф. листок завода Сеикабелъ, 1945 г. 31. В. А. Пр и в е з е н ц е в, С. В. Борисов, Г. Н. Болотина и др., Новые эмальдаки. Тончайшее эмалирование, Ииф0|рмациюияы1е мате- риалы завода № 330, 1943 г. 32. Отчет № 37 эа!вс1да № 330 МЭП за 1942 г. и Отчеты завода № 693 МЭП № 20—21 за 1943 г. — Об эмаль лаках на подсолнечном масле. 33. Доклад инж. В. Н. Шершова завода № 631 МЭП «Заменители льня- ного и тунгового масла в электроизоляционных лаках» за 1944 г. 34. Переводы ОБТИ ЦКЛ различных статей и материалов по произ- водству эмалированиой проволоки. 36. В. Д. Привез енц ев, Основные проблемы в производстве эма- лирован той проволоки (в печати).
алфавитный указатель Автотрансформа тор 127 Адгезия эмалевой пленки 155 Альбертоли • 38, '39, 177 Альдегид ацет а левый 167 Альдегиды 167 Амилацетат 169 Аппарат Зоммера 65, 66 Ареометр 84 Белки 76 Бензин 173 Бенвиностой'косггь пленки 14, 15 Бензол 173 Бифилярная намотка 97 Брак эмалированной проволоки 140 ----— корявая эмаль 141 — ------- пониженная электриче- ская прочность 142 —------просветы (сдиры) 140 -------скрытый 142 .—-----сухая и сырая эмаль 140 ------ — точечные повреждения 141 Бутанол 64 Бу тира льа леденил 167 Вариатор 114 Варка лаков глифталевых 79, 80 ----масляных 79 Векторная диаграмма итотеициал- регулятора Г29 Вентиляция отсасывающая (вы- тяжная) 76, 120, 121 — приточная 120, 123, Взвесй 13 Винифлекс 92, 122, 162, 173, 174, 176 Вискозиметр 83 — Форда 82 Временное сопротивление разры- ву алюминиевой проволоки 22 -------константановой прово- локи 23 -------медной проволоки 20 Высота печи 99 Вязкость 81, 82, 83 Гель 13 Гидрофобные пленки 175 Гидрохинон 42, 48 Глифталевая смола 54, 55 Глифталевые лаки 54—59. 61 Глифталевые лаки 54, 59, 61 — — модифицированные 15 Глицериды 7, 8, 11 — двухкислотные 7 — однокислотные 7, 31 — трехкислотные 7 Двухслойная эмаль 15, 152 Дегидратация кастрового масла 49, 50 Диаграмма эмалирования 133 Диглицериды 7, 58 Дисперсионная фаза 12 Дисперсная фаза 12 Диэлектрические потери в плен- ках 161 Допустимое число точечных по- вреждений 150 Желатинизация 14 — тунгового масла 25 Жирные кислоты 7, 11, 37 Закон Стокса 80 Заправка эмальстанка 129, 130 Золь 13 Йодометрическая шкала 84 Искусственный копал 39, 40 Испытание эмальпроволоки воз- действием растворителя 162 ----- закручиванием 156 -----истиранием 153 -----на ртутном станке 151, 152 -----навиванием 148 — — напряжением 149, 152 -----растяжением 146
182 Алфавитный указатель Калибры американские 170—172 — плавающие 170 — разъемные 176 — ©о вставками 176 Калорифер Юнсерса 124 Канифоль 39—41 Катафорез 13 Катушки деревянные 135, 137 — из пластмассы 137 — — прессованной бумаги 137 — составные 136 — целыноточеные 136 Керосин 43—46 — натровая проба 45 — температура вспышки 45 — фракционный состав 45 Кислотное число 26 Кислота диок-аи-стеарино-в-ая 31 — линолевая 8, 28, 31, 33 — линоленовая 8, 28 — непредельные 8 — олеиновая 8, 25, >26, 28, 31, 33 — пальмитиновая 31 — предельные 8 — рицинолевая 31 — стеариновая 28, 31 — элеостеариновая 8, 25 Клещевина 30 Количество погружений 132 Коллоидные растворы 12, 13 Колориметр Дюбоска 44, 84 — Штамм-ера 44 Контакт Петрова 36 Конус для испытаний эмалыпро- 1волсжи 147 Коэффициент (число) заполнения паза 162 — омыления 26, 30 — рефракции 26 Кремнийорга нические с оедине ни я 175 Кривая Вегера 29 — желатинизации тунгового мас- ла 26 — распределения температуры в печи 97 Лаковарочные котлы 66—69 ----стационарные 67, 63 ---- съемные 68 Ленточный тормоз 106 Линолеаты 17 Люфены 63 Марией эмалированной проволоки 444, 145 Маркировка — — 134 - Масло жа-бр-ейное 35 — касторовое 30, 31 — кедровое 35 — льняное 27—30 подсолнечное 32, 33 - • сафлоровое 35 — тунговое 24—27 — хлопковое 34, 35 М ас ляноальбер толевые лаки 63, 64, 177 Медные пластинки 92 Моноглицериды 7, 58 Мочевинофор1М а л ьд егидные зиал ь - лаки 63, 64, 177 Нагревательные обмотки 96, 97 ----постоянные 96 — —• регулировочные 97 — элементы котлов 70, 72 —• — печей 99 Нафтенаты 17 — кальция 17 Нефть 43, 44, 47 Ороговение пленки 14 Осаждение белков 76, 77 Отдающие устройства 86—88, 90 Отстаивание лака 77, 80 Отстойные баки 72 Пайка эмалированной проволоки 134 Перекиси глицерина' 10, 11 Перемотка эмалированной прово- локи 137—139 Перемоточные станки 138—140 Пикнометр- 84 Пластичность эмалевых пленок 156, 157 Плас тон ал 61 Пленкообразование 9, 10, 14, 15 Полимеризация 9, 10, 11 Разводка лака 77, 80 Раскладочные устройств? 102, i 07 109 Растворители 42, 43 Регулировка- температуры в змаль- пе-чах 125 ----автоматическая 127 — — ручная 125, 126 Резинат 17 — кальция 17, 41, 49, 51, 53 — марганца 17, 40, 49, 51, 53 Ротики 97. 98 Ртутный станок 1'51, 160, •---переносный 159
Алфавитный указатель 183 Свертывание эмальлаков 134 Связи изолированные 9 — сопряженные 9 Серок 176 Сикатиэы 16, 17 Силиконы 175 Скипидар 46 — живичный 46 — пневый 46 — экс тракционный 46 Скорость эмалирования 131, 132 Созревание лака 77, 80 Сортамент проволоки 144 Спирт бутиловый 64 — виниловый 167 — изоамцловый 169 — поливиниловый 167 — этиловый 167 Способ (метод) эмалирования 90. 132 — — — фитильный' 9Й, 132 Стабильность пленок 56 Старение тепловое пленок 173 Температурный коэффициент оми- ческого ©опрогизлония констан- тана 23 ----------манганина 21 Термопары желеэо-констэитачояые 97 Терморегуляторы 127, 128 — Фильцера 128 Техника, безопасности в эмальце- хах 144 Толщина эмалевой изоляции 145 Триглицериды 7, 8 Трихлорбеизол 169 Уайтспирит 45, 46 Увлажнение воздуха впуском па- ра 124 ----испарительными резервуара- ми 124 ----мокрыми фильтрами 124 — — пульверизируемой водой 124 Углеводороды ароматические 43 — метановые 43 — нафтеновые 43 Удельное (омическое) сопротив- ление алюминия 23 — — — константана 23 --------манганина 23 -------- меди 23 —тепловое -сопротивление 16в Упаковка эмалированной проволо- ки 134 Ускорение силы тяжести 73 Фенол 38, 39 Фенолформальдегидная смола 38, 39 Фермент—липаза 30 Формальдегид 38, 39, 167 Формекс 64, 165, 166 Фталевая кислота 38 Фталевый ангидрид 38 Фундаментная плита! 110 Хлорбензол 169 Централизованная подана лака 178 Центрифуга Лаваля 73—75 — Шарплес 73, 74, 75 Центрифугирование лака 77, 80 Центробежная сила 73 Число иодное 9 — кислородное 28, 29 — кислотное 26, 29 — смирто-бензольное 84 Чистка эмальстанков 143 Эксцентрики 102, 103 Эластичность пленки 14, 15 Электрофорез 13 Эмалирование и огр ужением 90 — с помощью горячей пластинки 91 —-------калибров 92 --------фитиля 92, 132 Эмалировочная печь 85, 86, 96, 98, 99 Эмальлаки масляные 47—53 Эмальстанки вертикальные 84, 10 — «Гигант» 85 — горизонтальные 84, 111, 116— 119 — с многоходовыми камерами 84 — — с одно ходовыми камерами 84 — фирмы Ай.мко 107, 110, 113 Эфир гарпиуса 57, 58 — диметилолмочевины 64