RU2662801C1 - Способ нанесения электроизоляционного полимерного покрытия на сверхпроводники второго поколения и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ нанесения электроизоляционного полимерного покрытия на сверхпроводники второго поколения и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2662801C1 RU2662801C1 RU2017123989A RU2017123989A RU2662801C1 RU 2662801 C1 RU2662801 C1 RU 2662801C1 RU 2017123989 A RU2017123989 A RU 2017123989A RU 2017123989 A RU2017123989 A RU 2017123989A RU 2662801 C1 RU2662801 C1 RU 2662801C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- cylindrical bodies
- tape
- coating
- stage
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 title abstract description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title abstract description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims abstract description 57
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 claims abstract description 25
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 26
- CYIDZMCFTVVTJO-UHFFFAOYSA-N pyromellitic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(C(O)=O)=C(C(O)=O)C=C1C(O)=O CYIDZMCFTVVTJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 8
- 239000000010 aprotic solvent Substances 0.000 claims description 7
- 229910001335 Galvanized steel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000008397 galvanized steel Substances 0.000 claims description 6
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 abstract description 29
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 8
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 16
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 8
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GTDPSWPPOUPBNX-UHFFFAOYSA-N ac1mqpva Chemical compound CC12C(=O)OC(=O)C1(C)C1(C)C2(C)C(=O)OC1=O GTDPSWPPOUPBNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 2
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 2
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910000856 hastalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920005575 poly(amic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229920003223 poly(pyromellitimide-1,4-diphenyl ether) Polymers 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
- H01B12/14—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by the disposition of thermal insulation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии нанесения полимерного покрытия на основе полиимидов, используемого в качестве электроизоляционного покрытия электрических сверхпроводящих проводов второго поколения. Способ нанесения электроизоляционного покрытия на высокотемпературную сверхпроводниковую ленту второго поколения включает следующие стадии: перемещение сверхпроводящей ленты через рабочую ячейку с раствором для нанесения покрытия с вязкостью от 10 до 40 Па⋅с при температуре окружающей среды, выбранным из группы, включающей прекурсор полиимидной смолы или полиимидную смолу; равномерное распределение раствора по обеим сторонам сверхпроводящей ленты путем взаимодействия данного нанесенного раствора с двумя цилиндрическими телами, у которых на поверхности выполнены чередующиеся выступы и впадины, расположенные по винтовой линии, с получением пленки заданной толщины из нанесенного раствора; термическую обработку сверхпроводящей ленты с пленкой раствора. Изобретение позволяет получить равномерное покрытие без островковой и волнообразной поверхности. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.
Description
Область техники
Настоящее изобретение относится к технологии нанесения изолирующего полимерного покрытия на основе полиимидов, используемого в качестве изоляционного покрытия электрических сверхпроводящих проводов второго поколения, в частности, к технологии нанесения состава на полиимидной основе для электроизоляционного покрытия методом погружения, обеспечивающего получение однородного покрытия на высокотемпературные сверхпроводниковые ленты второго поколения (далее ВТСП ленты 2-го поколения).
Уровень техники
Покрытия на основе полиимида давно известны в уровне техники для изоляции электрических проводов. Такие покрытия наносятся как на традиционные провода, так и на сверхпроводящие.
Диэлектрические слои полиимида наносятся при относительно высоких температурах на поверхности проводников с целью пассивации поверхности, а также для достижения электрической изоляции проводника.
В числе методов, какими может быть нанесено покрытие - осаждение покрытия способом нанесения прекурсора полиимида (полиаминовой кислоты) из газовой фазы или центрифугирования с последующим отжигом для имидизации прекурсора в атмосфере кислорода (US 5288697). Такие покрытия наносились на сверхпроводники первого поколения на основе спеченной керамики.
К недостаткам данных методов относится то, что метод центрифугирования не позволяет получать длинномерные образцы. Для реализации этих методов используется дорогостоящее вакуумное оборудование, что автоматически увеличивает себестоимость получаемого покрытия и конечного продукта. Кроме того, проведение отжига в кислороде является небезопасным процессом.
В предшествующем уровне техники раскрывается также технология нанесения полиимидных пленок на сверхпроводники второго поколения.
В частности, в заявке на получение патента на изобретение US 2014066314 описано получение слоя блоксополимера полиимида на поверхности сверхпроводника второго поколения, полученного с помощью электроосаждения из раствора, полученного в соответствии со следующими стадиями: диангидрид и диамин, содержащий силоксановые связи с добавлением растворителей, нагревают, чтобы генерировать олигомер имида (первая стадия реакции), к этому олигомеру добавляют диангидрид и/или диамин, идентичные этим компонентам на стадии получения олигомера, или отличные от них, чтобы вызвать реакцию (вторая стадия реакции). Проводят электроосаждение из полученного раствора, а затем осуществляют сополимеризацию для создания слоя блоксополимера полиимида.
Электроосажденный результирующий слой при этом представляет собой изолирующую пленку, обладающую хорошей адгезией к сверхпроводнику, превосходной гибкостью, устойчивостью к обработке и высокими механическими свойствами. Процесс нанесения покрытия электроосаждения небезопасен с точки зрения пожарной безопасности и охраны труды, т.к. используется электрический ток для электроосаждения в непосредственном контакте с легковоспламеняющимися веществами (например, ацетон).
К недостаткам данного технического решения также относится то, что способы электроосаждения покрытий чувствительны к природе обрабатываемой поверхности, что требует постоянного контроля и регулирования плотности тока для получения необходимой толщины электроизоляционного покрытия. Составы для нанесения таких покрытий и, как следствие, свойства покрытия могут меняться с течением времени (т.е. необходимо поддерживать постоянной концентрацию заряженных частиц определенного размера в зоне осаждения).
В патенте RU 1470116 А1 токопроводящую многопроволочную жилу пропускают через смоченный водой фитиль, плотно прилегающий к поверхности жилы, а затем производят многократное нанесение на токопроводящую жилу слоев 12-14 процентного раствора полипиромеллитамидокислоты в диметилформамиде с термообработкой каждого слоя при температуре 280-380°С в течение 30-60 с.
Целью изобретения является повышение электрической прочности и снижение трудоемкости снятия изоляции провода при монтаже.
В заявке на получение патента US 2014054062 В раскрывается способ нанесения покрытия на провода прямоугольного сечения, включающий нанесение полиимидного покрытия методом погружения, в соответствии с которым провод протягивают через ванну с вязкой полиимидной смолой или прекурсором полиимидной смолы (вязкость - не менее 10 Па⋅с при 30°С), затем провод с нанесенным покрытием пропускают через фильеру, форма которой соответствует форме пропускаемого провода для удаления излишков состава, затем покрытие сушится и нагревается для осуществления имидизации в том случае, если наносилось покрытие прекурсора полиимида. Операции пропускания провода через ванну, фильеру и нагрев для имидизации прекурсора могут быть повторены несколько раз.
В описании к заявке также раскрывается устройство для нанесения изолирующего покрытия на проводники.
Данное устройство содержит приспособления для перемотки ленты и последовательно расположенные ванну с раствором фильеру и печь.
Известная технология направлена на устранение неравномерности покрытия по толщине - при нанесении полиимидных покрытий на провода прямоугольного сечения возникают дефекты, получившие название «собачьей кости». Использование в известной технологии растворов прекурсоров с определенной вязкостью, а также пропускание проводника через фильеру успешно устраняют этот дефект.
В материалах заявки отсутствуют сведения о том, что данная технология может быть применена для получения полиимидных покрытий на сверхпроводниках, в частности, сверхпроводящих лентах второго поколения. Сообщается, что покрытие может быть нанесено на провода из алюминия, меди и никеля, а в примерах воплощениях изобретения речь идет о проводах, сечение которых имеет размеры 1,7 мм×3,4 мм.
Однако, наши исследования показали, что основной проблемой при осаждении электроизоляционного покрытия протягиванием через раствор тонкой ВТСП ленты, размеры которой в сечении составляют 1-12 мм×0,06-0,15 мм, является то, что покрытие на торцах ленты (независимо от ее химического состава) отсутствует полностью или имеет неравномерный (островковый) характер.
Если использовать для равномерного распределения и удаления излишков раствора фильеру, то пропускание ВТСП ленты через фильеру приводит к обратному результату: покрытие не только не распределяется равномерно по обеим сторонам ленты, раствор не только не удерживается на торцах ленты, но в некоторых местах удаляется даже с поверхностей ВТСП ленты.
Кроме того, известное техническое решение не позволяет контролировать и направленно варьировать толщину получаемого полиимидного слоя.
Раскрытие сущности изобретения
Заявленное изобретение позволяет устранить все вышеописанные технические проблемы и реализовать определенные технические преимущества, а именно, изобретение позволяет получить равномерное покрытие без островковой и волнообразной поверхности, а также контролировать и варьировать толщину электроизоляционного слоя.
Поставленная задача решается способом нанесения электроизоляционного покрытия на высокотемпературную сверхпроводящую ленту второго поколения, который включает следующие стадии:
(A) перемещение упомянутой сверхпроводящей ленты через рабочую ячейку с раствором для нанесения покрытия с вязкостью от 10 до 40 Па⋅с при температуре окружающей среды, выбранным из группы, включающей прекурсор полиимидной смолы или полиимидную смолу;
(Б) равномерное распределение упомянутого на стадии (А) раствора по обеим сторонам упомянутой сверхпроводящей ленты путем взаимодействия упомянутого нанесенного раствора с двумя цилиндрическими телами, у которых на поверхности выполнены чередующиеся выступы и впадины, расположенные по винтовой линии, с получением пленки заданной толщины из нанесенного раствора;
(B) последующую термическую обработку сверхпроводящей ленты с пленкой раствора, полученной на стадии (Б).
В частных воплощениях изобретения поставленная задача решается тем, что взаимодействие раствора на стадии (Б) осуществляют цилиндрическими телами, выступы и впадины которых представляют собой метрическую резьбу.
В иных частных воплощениях изобретения поставленная задача решается тем, что распределение раствора на стадии (Б) осуществляют цилиндрическими телами, выполненными из меди или из медного сплава или оцинкованной-стали. В некоторых воплощениях изобретения в качестве раствора прекурсора полиимидной смолы на стадии (А) можно использовать 10-20% раствор пиромеллитовой кислоты в апротонном растворителе.
В этом случае термическую обработку пленки на стадии (В) проводят в две стадии: на первой стадии осуществляют нагрев до температур удаления апротонного растворителя из полученной пленки, а на второй стадии осуществляют нагрев для термической имидизации.
Термическую имидизацию при этом осуществляют при 150-370°С.
В некоторых воплощениях изобретения в качестве раствора полиимидной смолы используют 20-30% раствор полиимидной смолы в апротонном растворителе. Поставленная задача также решается устройством для нанесения электроизоляционного покрытия на высокотемпературную сверхпроводящую ленту второго поколения, которое включает каркас с вертикальной пластиной и горизонтальным основанием, где на вертикальной пластине установлены подающая и принимающая катушки и, по меньшей мере, одна протяжная печь, а на горизонтальном основании установлена рабочая ячейка для нанесения раствора покрытия с двумя цилиндрическими телами, установленными на выходе из рабочей ячейки и размещенными с возможностью взаимодействия с нанесенным раствором покрытия на обеих сторонах ленты, где на поверхности упомянутых цилиндрических тел выполнены чередующиеся выступы и впадины, расположенные по винтовой линии.
Устройство в частных воплощениях дополнительно содержит направляющие ролики.
Цилиндрические тела могут быть установлены на равном расстоянии от горизонтального основания, расположены параллельно друг другу и выполнены с возможностью перемещения ленты между упомянутыми цилиндрическими телами.
Чередующиеся выступы и впадины на поверхности цилиндрических тел могут быть выполнены в виде метрической резьбы. Цилиндрические тела могут быть выполнены из меди или медного сплава или оцинкованной стали.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена схема устройства для нанесения изолирующего покрытия.
На фиг. 2 приведена увеличенное изображение ножа (позиция 10).
На фиг. 3 приведена схема крепления ножей к основанию.
Позиции означают следующее:
1. Каркас
2. Вертикальная плита
3. Горизонтальное основание
4. Подающая катушка
5. Принимающая катушка
6. ВТСП лента
7. Низкотемпературная печь
8. Высокотемпературная печь
9. Рабочая ячейка с раствором
10. Нож в виде двух цилиндрических тел
11. Выступы на поверхности цилиндрических тел
12. Впадины на поверхности цилиндрических тел
13. Направляющие ролики
14. Кронштейн
15. Отверстие для закрепления ножей
Осуществление изобретения
В целом, способ нанесения изолирующего покрытия включает пропускание ВТСП ленты через раствор прекурсора полиимидной смолы или раствор полиимидной смолы, вытягивание пленки этой смолы на поверхность ленты и термическую обработку ленты с нанесенной на нее пленкой. При этом, в качестве прекурсора полиимидной смолы используют раствор на основе пиромеллитовой кислоты или раствор полиимидной смолы с вязкостью 10-40 Па⋅с при температуре окружающей среды. Использование растворов с заявляемой вязкостью обеспечивает вытягивание пленки из раствора и ее прилипание к ВТСП.
Полиимидные пленки (каптон) разработаны химической компанией DuPont еще в середине ХХ в. и являются хорошими диэлектриками, стабильными в широком диапазоне температур от -273 до +400°С.
При выходе за нижний предел вязкости раствора прекурсора или раствора полиимидной смолы наносимый раствор будет буквально стекать с поверхности ленты, что приведет к отсутствию электроизоляционного покрытия на поверхность ленты, а при выходе за верхний предел - происходит нанесение очень толстого слоя раствора, который не успевает равномерно стекать, что, в свою очередь, приводит к получению толстого слоя, который не полимеризуется равномерно по всей своей толщине. Кроме того, в этом случае электроизоляционный слой будет неравномерным по своей толщине по всей длине ленты (когда часть раствора стекла и тут же заполимеризовалась, т.е. покрытие в виде «капель» или «бусин»).
Важным нюансом предложенного способа является обеспечение равномерного распределения пленки на обеих сторонах ленты, которое осуществляется с помощью «ножей», выполненных в виде цилиндрических тел, у которых на поверхности по винтовой линии расположены чередующиеся выступы и впадины.
Такие «ножи», расположенные, в близком контакте с поверхностью ленты (по обе стороны от нее) на выходе из ячейки с раствором обеспечивают не только равномерное распределение пленки смолы на поверхности ленты, но и позволяют контролировать толщину получаемого полиимидного слоя (от 1-2 до 50-100 мкм на сторону). Расположение двух «ножей» позволяет получать изолирующее равномерное покрытие требуемой толщины.
Необходимо отметить, что и в известном способе в соответствии с US 2014054062 делается попытка распределения по поверхности проводника равномерно наносимого раствора либо прекурсора полиимидной смолы, либо самой полиимидной смолы.
В известном способе такое распределение предусматривает пропускание проводника с нанесенным раствором через фильеру. В известном способе применение фильеры для удаления излишков раствора оправдано - проводник в сечении имеет размеры 1,7 мм×3,4 мм и является достаточно жесткой конструкцией. Поэтому фильера достаточно эффективно удаляет излишки покрытия и устраняет эффект «собачьей кости» на проводнике.
В отличие от наиболее близкого аналога, в изобретении наносят покрытие на очень тонкую ВТСП ленту, размеры которой в сечении составляют 12 мм×70 мкм (или 12 мм×0,07 мм), 12 мм×110 мкм (или 12 мм×0,11 мм), 6 мм×70 мкм (или 6 мм×0,07 мм), 6 мм×110 мкм (или 6 мм×0,11 мм), 4 мм×70 мкм (или 4 мм×0,07 мм), 4 мм×110 мкм (или 4 мм×0,11 мм).
Для того чтобы такая ВТСП лента могла проходить через фильеру (как в известном изобретении), необходим хороший натяг ВТСП ленты, в противном случае возникают колебания ленты в направлении, перпендикулярном направлению протягивания ленты через фильеру. Эти колебания приводят к том, что ВТСП лента испытывает биения о стенки фильеры и получаемое покрытие не является равномерным.
Если же натяг ленты увеличить, то может произойти повреждение самой ВТСП ленты. Таким образом, известный способ не сможет обеспечить получение равномерного изоляционного покрытия на ВТСП ленте второго поколения.
При использовании же вместо известной фильеры ножей в виде двух цилиндрических тел, у которых на поверхности выполнены регулярные чередующиеся выступы и впадины, расположенные по винтовой линии, этот недостаток устраняется - ВТСП лента может свободно колебаться в направлении, перпендикулярном направлению протягивания ленты в пределах длины этих цилиндрических тел, а чередующиеся выступы и впадины по всей длине цилиндров прекрасно удаляют излишки раствора (прекурсора полиимидной смолы или самой полиимидной смолы) и равномерно распределяют его по всей поверхности ленты.
Для реализации некоторых воплощений изобретения взаимодействие раствора на стадии осуществляют с цилиндрическими телами, выступы и впадины которых представляют собой метрическую резьбу. В качестве таких цилиндрических тел могут быть использованы, например, болты, у которых срезаны головки, что сильно упрощает процесс нанесения изолирующего покрытия.
Как правило, изменение шага резьбы позволяет варьировать и контролировать толщину получаемого покрытия (см. табл. 2).
Понятно, что для продления службы цилиндрических тел, нужно, чтобы они были выполнены из стойкого, по крайней мере, к органическому растворителю материала. Таким материалом, например, является оцинкованная или нержавеющая сталь, медь или медные сплавы.
Если эти цилиндрические тела выполнены из меди или сплавов на ее основе, то, поскольку медь является достаточно мягким материалам, она не травмирует ВТСП ленту - на поверхности ленты отсутствуют даже мелкие повреждения покрытия. Обязательной операцией способа является операция термической обработки.
Если в качестве раствора для нанесения покрытия используют прекурсор полиимидной смолы, то термическая обработка преследует две цели: удаление растворителя при нагреве ВТСП лент и имидизацию прекурсора на поверхности ВТСП лент для получения полиимидной пленки. В этом случае, термическая обработка может проводиться в одну стадию, где одновременно удаляется растворитель и осуществляется имидизация прекурсора. Для некоторых воплощений изобретения термическая обработка может осуществляться в две стадии: на первой стадии удаляется растворитель, а на второй - проводится имидизация прекурсора. В частности, проведение термической обработки в одну или две стадии может зависеть от вида прекурсора и от вида растворителя.
Так, при использовании в качестве прекурсора раствора пиромеллитовой кислоты, термическую обработку проводят в две стадии - на первой стадии осуществляют нагрев для удаления апротонного растворителя из полученной пленки при 80-120°С, а на второй стадии осуществляют нагрев для термической имидизации при 150-370°С.
Специалисту должно быть понятно, что в качестве прекурсора может быть использован не только раствор пиромеллитовой кислоты, но и любой известный прекурсор полиимидной смолы - совокупность операций останется той же, режимы же термической обработки могут несколько различаться.
Нами для получения полиимидного покрытия в качестве прекурсора был использован 5-20% раствор пиромеллитовой кислоты, что соответствовало заявляемой вязкости ~10-40 Па⋅с.
Дополнительные преимущества использования пиромеллитовой кислоты состоят в том, что данный продукт является коммерчески доступным и его легко приобрести.
Пиромеллитовая кислота, прекурсор (или предшественник) поли(4,4'-оксидифенилен-пиромеллитимида), имеет следующее строение:
Процесс образования полиимида из такой кислоты происходит по следующей схеме:
В данном случае происходит удаление растворителя (80-120°С в зависимости от растворителя) и превращение полиамидокислоты в полиимид, сопровождающийся образованием воды при замыкании циклов, при более высокой температуре (150-370°С).
Если же в качестве раствора используют раствор полиимида, то термическая обработка проводится только для удаления растворителя.
Заявленная вязкость полиимида, обеспечивается использованием 20-30% раствора порошка полиимида, например, марки Р84.
Растворителем как для прекурсора, так и для самой полиимидной кислоты может служить любой приемлемый растворитель, такие, например, как диметилформамид (ДМФА), диметилацетамид, N-метипирролидон (NMP) и др.
Температура и режим термической обработки зависят, в основном, от применяемого растворителя. Так, например, если в качестве растворителя использовался ДМФА, то необходима двухступенчатая термообработка (последовательная сушка при 100 и 250-300°С), для растворов на основе NMP достаточно и термообработки в одну стадию при 150-250°С.
Как следует из фиг. 1-3, изобретение осуществляется следующим образом.
Устройство для осуществления изобретения включает каркас (1) с вертикальной плитой (2) и горизонтальным основанием (3). На вертикальной плите (2) установлены подающая (4) и принимающая (5) катушки с лентой (6), и печи (7) и (8).
На горизонтальном основании (3) установлена рабочая ячейка (9) и два цилиндрических тела (ножи) (10) с нанесенными на поверхность выступами (11) и впадинами (12) по винтовой линии (см. фиг. 2).
Ножи (10) установлены на выходе из рабочей ячейки (9) и закреплены на кронштейне (14), прикрепленном к горизонтальному основанию (3), в отверстиях (15) (см. фиг. 6). Такая установка ножей обеспечивает их равное расстояние от горизонтального основания и параллельность относительно друг друга, а также обеспечивает пропускание ленты между ножами.
Для перемещения ленты (6) смонтированы направляющие ролики (13).
С подающей катушки (4) ВТСП лента (6) через направляющие ролики (13) поступает в рабочую ячейку (9) с раствором прекурсора полиимида или с раствором полиимида.
Затем ВТСП лента (6) вытягивается из рабочей ячейки (9) и протягивается между ножами (10), выполненными в виде двух цилиндрических тел с нанесенными на поверхность выступами (11) и впадинами (12), где по обеим сторонам ВТСП ленты (6) нанесенная пленка раствора принимает заранее заданную толщину и равномерно распределяется по обеим сторонам ВТСП ленты.
После выравнивания нанесенного раствора лента (6) поступает в низкотемпературную печь (7), где при нагреве проходит испарение растворителя, затем в печь 8 (где осуществляется имидизация прекурсора и удаление остатков растворителя). Далее лента (6) через направляющий ролик (13) поступает на принимающую катушку (5).
Понятия «низкотемпературная» и «высокотемпературная» применены здесь достаточно условно и только потому, что температура испарения растворителя несколько ниже температуры имидизации.
Наличие двух печей в установке не является обязательным, возможен вариант установки, в котором имеется только одна протяжная печь, в которой, при необходимости также может быть организован нагрев в две стадии.
Примеры осуществления изобретения.
При опробовании заявленного изобретения использовалась ВТСП лента на основе хастеллоя.
Для получения полиимидного покрытия на основе прекурсора полиимида использовались вязкие 5-30% растворы полиимидных лаков на основе пиромеллитовой кислоты марки АД9103ПС по ТУ 6-19-283-85 и ПИ-ЛК-1 по ТУ 6-05-211-1392-85 в ДМФА или NMP.
Для получения полиимидного покрытия на основе полиимида использовались 1-30% раствор порошка полиимида марки Р84 (Evonik Industries company) в ДМФА, NMP.
Покрытие получали в соответствии с вышеописанной технологией. Скорость протягивания ленты составляла 2-15 мм/с.
В качестве ножей использовались болты М3, М4 и М5 из оцинкованной стали.
Параметры осуществления способа и получаемые (в зависимости от этих параметров) свойства ленты приведены в таблице 1.
Кроме того, приведены опытные примеры (см. табл. 1, примеры 5 и 6), в которых показано, что выход за пределы заявляемой вязкости раствора приводит к снижению качества покрытия. Тем самым подтверждается тот факт, что только совокупность всех заявляемых признаков приводит к достижению высокого качества изоляционного покрытия.
Возможности регулирования толщины покрытия в зависимости от размера резьбы подтверждены в таблице 2 (лак ПИ-ЛК-1, термообработка для удаления растворителя 250°С).
Визуальный осмотр испытанных образцов показал, что ВТСП ленты имеют сплошное покрытие, а сами ленты имеют высокие электроизоляционные характеристики.
Claims (15)
1. Способ нанесения электроизоляционного покрытия на высокотемпературную сверхпроводящую ленту второго поколения, характеризующийся тем, что включает следующие стадии:
(A) перемещение упомянутой сверхпроводящей ленты через рабочую ячейку с раствором для нанесения покрытия с вязкостью от 10 до 40 Па⋅с, выбранным из группы, включающей прекурсор полиимидной смолы или полиимидную смолу, при температуре окружающей среды;
(Б) равномерное распределение упомянутого на стадии (А) раствора по обеим сторонам упомянутой сверхпроводящей ленты путем взаимодействия данного нанесенного раствора с двумя цилиндрическими телами, на поверхности которых выполнены чередующиеся выступы и впадины, расположенные по винтовой линии, с получением пленки заданной толщины из нанесенного раствора;
(B) последующую термическую обработку сверхпроводящей ленты с пленкой раствора, полученной на стадии (Б).
2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что взаимодействие раствора на стадии (Б) осуществляют цилиндрическими телами, выступы и впадины которых представляют собой метрическую резьбу.
3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что распределение раствора на стадии (Б) осуществляют цилиндрическими телами, выполненными из меди, или из медного сплава, или оцинкованной стали.
4. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в качестве раствора прекурсора полиимидной смолы на стадии (А) используют 10-20% раствор пиромеллитовой кислоты в апротонном растворителе.
5. Способ по п. 4, характеризующийся тем, что термическую обработку пленки на стадии (В) проводят в две стадии: на первой стадии осуществляют нагрев до температур удаления апротонного растворителя из полученной пленки, а на второй стадии осуществляют нагрев для термической имидизации.
6. Способ по п. 5, характеризующийся тем, что термическую имидизацию осуществляют при 150-370°С.
7. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в качестве раствора полиимидной смолы используют 20-30% раствор полиимидной смолы в апротонном растворителе.
8. Устройство для нанесения электроизоляционного покрытия на высокотемпературную сверхпроводящую ленту второго поколения, характеризующееся тем, что включает каркас с вертикальной пластиной и горизонтальным основанием, где на вертикальной пластине установлены подающая и принимающая катушки и по меньшей мере одна протяжная печь, а на горизонтальном основании установлена рабочая ячейка с раствором для нанесения покрытия с двумя цилиндрическими телами, установленными на выходе из рабочей ячейки и размещенными с возможностью взаимодействия с нанесенным раствором покрытия на обеих сторонах ленты, где на поверхности упомянутых цилиндрических тел выполнены чередующиеся выступы и впадины, расположенные по винтовой линии.
9. Устройство по п. 8, характеризующееся тем, что дополнительно содержит направляющие ролики.
10. Устройство по п. 8, характеризующееся тем, что цилиндрические тела установлены на равном расстоянии от горизонтального основания, расположены параллельно друг другу и выполнены с возможностью перемещения ленты между упомянутыми цилиндрическими телами.
11. Устройство по п. 8, характеризующееся тем, что чередующиеся выступы и впадины на поверхности цилиндрических тел выполнены в виде метрической резьбы.
12. Устройство по п. 8, характеризующееся тем, что цилиндрические тела выполнены из меди, или медного сплава, или оцинкованной стали.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017123989A RU2662801C1 (ru) | 2017-07-06 | 2017-07-06 | Способ нанесения электроизоляционного полимерного покрытия на сверхпроводники второго поколения и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017123989A RU2662801C1 (ru) | 2017-07-06 | 2017-07-06 | Способ нанесения электроизоляционного полимерного покрытия на сверхпроводники второго поколения и устройство для его осуществления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2662801C1 true RU2662801C1 (ru) | 2018-07-31 |
Family
ID=63142422
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017123989A RU2662801C1 (ru) | 2017-07-06 | 2017-07-06 | Способ нанесения электроизоляционного полимерного покрытия на сверхпроводники второго поколения и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2662801C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2703714C1 (ru) * | 2018-12-25 | 2019-10-22 | Закрытое акционерное общество "СуперОкс" | Установка для изготовления длинномерных стеков из высокотемпературных сверхпроводящих лент второго поколения |
RU2707564C1 (ru) * | 2019-08-15 | 2019-11-28 | Общество С Ограниченной Ответственностью "С-Инновации" (Ооо "С-Инновации") | Способ изготовления изолированного плоского длинномерного высокотемпературного сверхпроводящего провода второго поколения и провод |
RU2724121C1 (ru) * | 2019-06-06 | 2020-06-22 | Общество С Ограниченной Ответственностью "С-Инновации" (Ооо "С-Инновации") | Установка для лужения высокотемпературных сверхпроводящих лент второго поколения |
RU2738466C1 (ru) * | 2020-09-25 | 2020-12-14 | Закрытое акционерное общество "СуперОкс" (ЗАО "СуперОкс") | Способ изготовления высокотемпературных сверхпроводниковых лент второго поколения |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1104098A (en) * | 1964-03-16 | 1968-02-21 | Rogers Corp | Electrical cables and methods for making them |
SU622868A1 (ru) * | 1971-12-13 | 1978-07-26 | Феб Швермашиненбау-Комбинат "Эрнст Тельман" Магдебург (Инопредприятие) | Устройство дл гор чего цинкова проволочных сеток |
EA004413B1 (ru) * | 2000-11-10 | 2004-04-29 | Соллак | Способ нанесения покрытия на металлическую ленту, в частности на стальную ленту, путем погружения и установка для его осуществления |
US9378863B2 (en) * | 2011-11-16 | 2016-06-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Insulating varnish and insulated electrical wire using same |
-
2017
- 2017-07-06 RU RU2017123989A patent/RU2662801C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1104098A (en) * | 1964-03-16 | 1968-02-21 | Rogers Corp | Electrical cables and methods for making them |
SU622868A1 (ru) * | 1971-12-13 | 1978-07-26 | Феб Швермашиненбау-Комбинат "Эрнст Тельман" Магдебург (Инопредприятие) | Устройство дл гор чего цинкова проволочных сеток |
EA004413B1 (ru) * | 2000-11-10 | 2004-04-29 | Соллак | Способ нанесения покрытия на металлическую ленту, в частности на стальную ленту, путем погружения и установка для его осуществления |
US9378863B2 (en) * | 2011-11-16 | 2016-06-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Insulating varnish and insulated electrical wire using same |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2703714C1 (ru) * | 2018-12-25 | 2019-10-22 | Закрытое акционерное общество "СуперОкс" | Установка для изготовления длинномерных стеков из высокотемпературных сверхпроводящих лент второго поколения |
RU2724121C1 (ru) * | 2019-06-06 | 2020-06-22 | Общество С Ограниченной Ответственностью "С-Инновации" (Ооо "С-Инновации") | Установка для лужения высокотемпературных сверхпроводящих лент второго поколения |
RU2707564C1 (ru) * | 2019-08-15 | 2019-11-28 | Общество С Ограниченной Ответственностью "С-Инновации" (Ооо "С-Инновации") | Способ изготовления изолированного плоского длинномерного высокотемпературного сверхпроводящего провода второго поколения и провод |
US10961399B2 (en) | 2019-08-15 | 2021-03-30 | S-Innovations LLC | Method of manufacturing of insulated flat long-length second generation high-temperature superconducting wires and wire |
DE102020210160B4 (de) | 2019-08-15 | 2023-02-16 | Limited liability company S-Innovations (S-Innovations LLC) | Verfahren zur herstellung eines isolierten, flachen, langen, hochtemperatursupraleitenden drahtes der zweiten generation |
RU2738466C1 (ru) * | 2020-09-25 | 2020-12-14 | Закрытое акционерное общество "СуперОкс" (ЗАО "СуперОкс") | Способ изготовления высокотемпературных сверхпроводниковых лент второго поколения |
US11239006B1 (en) | 2020-09-25 | 2022-02-01 | Cjsc “Superox” | Method of fabricating second-generation high-temperature superconducting wires |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2662801C1 (ru) | Способ нанесения электроизоляционного полимерного покрытия на сверхпроводники второго поколения и устройство для его осуществления | |
US9153379B2 (en) | High temperature high frequency magnet wire and method of making | |
US4522880A (en) | Thick polyimide-metal laminates with high peel strength | |
WO2022001058A1 (zh) | 一种耐高温耐电晕陶瓷膜包线及其制备方法 | |
KR20110009711A (ko) | 방향족 폴리이미드 필름, 적층체 및 태양전지 | |
JPS61264028A (ja) | 寸法安定なポリイミドフイルム及びその製法 | |
JP2013131423A (ja) | 絶縁電線及びコイル | |
KR20110009712A (ko) | 폴리이미드 금속 적층체 및 태양전지 | |
JP2019003913A (ja) | エナメル線の製造方法および製造装置 | |
US10199138B2 (en) | Insulated winding wire | |
JPH0587377B2 (ru) | ||
CN113910571A (zh) | 一种高性能芳纶绝缘膜及其制备方法 | |
US4528833A (en) | Method for removal of curling of circuit printable flexible substrate | |
JPWO2018070476A1 (ja) | グラファイトフィルムの製造方法 | |
JP2013203838A (ja) | ポリイミドフィルム及びポリイミドフィルムの製造方法 | |
RU2707564C1 (ru) | Способ изготовления изолированного плоского длинномерного высокотемпературного сверхпроводящего провода второго поколения и провод | |
JP5550010B2 (ja) | ポリイミドフィルムの製造方法 | |
JP4078630B2 (ja) | 炭素フィルムの製造方法及びそれによって得られる炭素フィルム | |
CN114536827A (zh) | 复合管材及其制备方法 | |
JP3750044B2 (ja) | 耐熱性フィルムの製造方法および耐熱性フィルム | |
CN118398283B (zh) | 绝缘电线及其制备方法、绕线组、电气设备 | |
JP3058198B2 (ja) | ポリイミド積層体 | |
EP3767645A1 (en) | Method for manufacturing insulated conductor wire material | |
KR102564597B1 (ko) | 폴리이미드 피복물 | |
JPS592305B2 (ja) | アブラガンシンセイノカイリヨウサレタ ホウコウゾクポリアミドフイルム |