专利名称：电绝缘材料及其制造和使用方法
技术领域：
本公开涉及电绝缘材料及其制造和使用方法。
背景技术：
电绝缘材料(也称为绝缘体或电介质)是阻挡电流流动的材料。各种绝缘材料用于电气设备的部件，并用于支承或隔开电导体而不使电流通过自身。在历史上，已经使用两种主要类型的电绝缘材料来使在电气设备或电子元件如电力变压器或电动机中使用的电导体(例如电线)绝缘。第一类型包含湿法铺敷的纤维素基材料(即，纤维素纸)，其特征在于它们因高度成形均勻性而具有极佳的电绝缘特性，也就是说，它们具有非常紧密的结构，具有即使存在也极少的针眼。此外，纤维素纸具有非常高的机器方向抗张强度，这在将该绝缘材料卷绕在电导体上的过程中是一个重要的特征。但是，纤维素纸有一个关键的性能不足——低的连续使用温度，这限制了它们在所有电绝缘用途中使用的能力。在本文中，连续使用温度指的是材料相对于用途要求和运行环境可承受的最高恒定温度。按照 Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) C57. 91 标准，纤维素纸被批准用于需要可经受对于“天然”牛皮纸最高为95°C (203° F)或对于“热升级/氮处理”牛皮纸最高为110°C (230° F)的连续使用温度的绝缘介质的用途。高于这些温度，纤维素纸快速分解，导致更频繁地更换绝缘材料。第二类型的电绝缘材料由合成纤维制成，其通常用于要求绝缘材料具有超过 2200C (428° F)的连续使用温度的电气应用中。这种类型的电绝缘材料的商业实例是 Ν0ΜΕΧ，其是间位芳族聚酰胺纤维，它被认为是一种可得自DuPont Corporation的芳族尼龙。虽然NOMEX能够经受超过220°C (428° F)的连续使用温度，但是其通常是限量供应的， 并明显比纤维素纸贵。因此，仍然需要开发相对廉价的绝缘材料，其具有理想的热和机械性质，尤其是具有高于纤维素纸连续使用温度(高于约110°C /230° F)且低于NOMEX连续使用温度(低于约220°C/428° F)的连续使用温度。
发明内容
本文中公开一种包含纤维组分、粘合剂成分和介电添加剂的电绝缘材料。本文中进一步公开一种包含纤维组分、粘合剂成分和介电添加剂的非织造电绝缘材料片材或带材。本文中进一步公开一种包含纤维组分、粘合剂成分和介电添加剂并具有约8.9兆伏/米 (225伏/密耳)至约12. 8兆伏/米(325伏/密耳)的在空气中测得的介电强度、约9. 4 兆伏/米(240伏/密耳)至约27. 6兆伏/米(700伏/密耳)的在油中测得的介电强度和约-30°C (-22° F)至约220°C (428° F)的连续使用温度的电绝缘材料。纤维组分可包含丙烯酸类纤维、合成纤维、合成纸浆、Lyocell纤维、间位芳族聚酰胺、对位芳族聚酰胺、聚苯硫醚纤维、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)纤维、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、玻璃丝纤维、粘土纤维或其组合。纤维组分可具有约0. 25毫米至约12. 5毫
4米的长度和约500至约250，000的长宽比。纤维可以是纤丝化的，例如纳米纤丝化的。绝缘材料可以包含基于该绝缘材料总重量的约50重量％至约95重量％、或者约65重量％至约90重量％、或者约75重量％至约85重量％的纤维组分。粘合剂成分可包含乳液聚合物苯乙烯丙烯酸酯、苯乙烯丁二烯、丙烯酸类、乙酸乙烯酯、丙烯腈树脂、聚氨酯、环氧化物、脲甲醛、蜜胺甲醛、溶液聚合物、酸化的丙烯酸类、聚乙烯醇或其组合。粘合剂成分可包含官能化聚合物。粘合剂成分可包含羧化共聚物，例如具有约1 X IO5克/摩尔至约1 X IO7克/摩尔的分子量。粘合剂成分可包含羧化苯乙烯-丙烯酸酯共聚物。绝缘材料可包含基于该绝缘材料总重量的约3重量％至约40重量％、或者约5重量％至约25重量％、或者约10重量％至约20重量％的粘合剂成分。介电添加剂可包含含氟聚合物、氯丁橡胶、酚醛塑料、有机硅或其组合。含氟聚合物可包含聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、氟化乙烯丙烯(FEP)或其组合。介电添加剂可具有约40兆伏/米(1，016伏/密耳)至约80兆伏 /米(2，032伏/密耳)的介电强度。介电添加剂可具有约50纳米至约500纳米、或者约 200至约300纳米的粒度和约7. 85 (微米)2至约785 (微米)2的表面积。绝缘材料可包含基于该绝缘材料总重量的约1重量％至约30重量％、或者约2重量％至约20重量％、或者约3重量％至约10重量％的介电添加剂。本文中公开一种由包含纤维组分、粘合剂成分和介电添加剂的电绝缘材料形成的片材或带材。该片材可具有约0. 0015英寸(0. 0381毫米)至约0. 0150英寸(0. 381毫米) 的厚度，约15磅/2880 (英尺)2 (25. 4克/米2)至约80磅/2880 (英尺)2 (135. 6克/米2) 的7.3磅/平方英寸(0.51千克/(厘米)2)重量，约10磅/英寸(4. 5千克/25. 4毫米) 宽度至约100磅/英寸(45. 4千克/25. 4毫米)宽度的机器方向(MD)抗张强度，在空气中测得的约225伏/密耳(8. 9兆伏/米)至约325伏/密耳(12. 8兆伏/米)的介电强度， 在矿物油中测得的约240伏/密耳(9. 4兆伏/米)至约700伏/密耳(27. 6兆伏/米)的介电强度，约20 %至约40 %的在机器方向上的伸长率值和约20 %至约40 %的在横向上的伸长率值，约_30°C (-22° F)至约220°C (428° F)的连续使用温度，约100%至约150% 的矿物油吸收或其组合。本文中进一步公开一种包含用该片材或带材卷绕的电导体的绝缘处理的导体。电导体可包括用电绝缘材料卷绕的电线、电缆、电池组件、电动机内部零件、磁线或变压器内部零件。本文中公开一种制造电绝缘材料的方法，包括制备包含纤维组分的水性浆料； 将该浆料成形为片材；用饱和剂使该片材饱和，其中该饱和剂包含粘合剂和介电添加剂； 和干燥该饱和片材。进一步公开一种此类方法的产品，例如电绝缘材料。在一个实施方案中，纤维组分是纤丝化丙烯酸类纤维，并以约0. l(w/w) %至约3. 0(w/w) %的量存在于浆料中；粘合剂成分是羧化苯乙烯-丙烯酸酯共聚物，并以约10(w/w)%至约20(w/w)%的量存在于饱和剂中；介电添加剂是含氟聚合物分散体，并以约l(w/V) %至约10(w/w) %的量存在于饱和剂中。介电添加剂可分散在粘合剂成分中以形成饱和剂。饱和剂可以进一步包含量为约0. 05(w/w) %至约2. 00(w/w) %的润湿剂。该方法可进一步包括使片材中的纤维单轴或双轴取向。该方法可进一步包括使片材起皱，例如湿法或干法起皱，以形成起皱的片材。该方法可进一步包括使片材起皱和/或压延。起皱的片材可具有约30%至约50%的在机器方向上的伸长率值和约30%至约50%的在横向上的伸长率值，对于较短和直径较细的丙烯酸类纤维而言约140%至约250%的矿物油吸收，当与其它类似未起皱的片材相比时矿物油吸收提高了约30%至约40%，在空气中测得的约280伏/密耳(11. 0兆伏/米) 至约380伏/密耳(15.0兆伏/米)的介电强度，在矿物油中测得的约300伏/密耳(11.8 兆伏/米)至约800伏/密耳(31. 4兆伏/米)的介电强度或其组合。本文中公开一种方法，包括制备包含纤丝化丙烯酸类纤维的水性浆料；将该浆料稀释液压成形(dilution hydroform)为片材；用饱和剂使该片材饱和，其中该饱和剂包含羧化苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和含氟聚合物；干燥该片材；并提供该片材用作电导体上的绝缘体。该电导体可装在充油式变压器中，其中该油在约100°C (212° F)至约 2200C (428° F)的温度下。该方法可进一步包括使片材起皱。该方法可进一步包括使片材起皱和/或压延。本文中公开一种方法，包括获得包含纤丝化丙烯酸类纤维、羧化苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和含氟聚合物的电绝缘材料片材或带材；用该片材或带材覆盖电导体的至少一部分；和提供该电导体用于充油式变压器中，其中该油在约100°c (212° F)至约 2200C (428° F)的温度下。该电绝缘材料可以具有约8. 9兆伏/米(225伏/密耳)至约 12. 8兆伏/米(325伏/密耳)的在空气中测得的介电强度，约9.4兆伏/米(240伏/密耳)至约27. 6兆伏/米(700伏/密耳)的在油中测得的介电强度。该电绝缘材料可以具有约8. 9兆伏/米(225伏/密耳)至约12. 8兆伏/米(325伏/密耳)的在空气中测得的介电强度，大于约23. 6兆伏/米(600伏/密耳)的在油中测得的介电强度。本文中公开一种方法，包括制备包含纤丝化丙烯酸类纤维的浆料；将该浆料稀释液压成形为片材；用饱和剂使该片材饱和，其中该饱和剂包含羧化苯乙烯_丙烯酸酯共聚物和含氟聚合物；干燥该片材；将该片材成形为卷或带；用该卷或带覆盖电导体的至少一部分；和使该电导体的至少一部分与矿物油接触。本文中公开一种方法，包括制备包含纤丝化丙烯酸类纤维、羧化苯乙烯聚合物和含氟聚合物的浆料；将该浆料成形为片材或带材；用该片材或带材覆盖电导体的至少一部分；和使该电导体的至少一部分与油接触。矿物油可以在约100°C至约220°C的温度下，例如该矿物油可以装在变压器内。本文中公开一种方法，包括获得包含纤丝化丙烯酸类纤维、羧化苯乙烯_丙烯酸酯共聚物和含氟聚合物的电绝缘材料片材或带材；用该片材或带材覆盖电导体的至少一部分；和提供该电导体用于充油式变压器中。本文中公开一种方法，包括制备包含纤丝化丙烯酸类纤维的浆料；将该浆料稀释液压成形为片材；用饱和剂使该片材饱和，其中该饱和剂包含羧化苯乙烯_丙烯酸酯共聚物和含氟聚合物；干燥该片材；将该片材成形为卷或带；并提供该卷或带用作充油变压器中电导体上的绝缘材料。本文中公开一种方法，包括获得包含纤丝化丙烯酸类纤维、羧化苯乙烯_丙烯酸酯共聚物和含氟聚合物的电绝缘材料片材或带材；用该片材或带材覆盖电导体的至少一部分；将该电导体放置在变压器外壳内部，并在变压器外壳中放置油以接触(例如饱和)该电绝缘材料片材或带材。或者，可以在将该电导体放置在变压器外壳内部之前、同时和/或之后将该油放置在变压器外壳中。电导体可以是连续电导体(例如电线)的线圈或绕组。在一个实施方案中，该电绝缘材料片材或带材已经压延和/或起皱(或微起皱)。本文中公开一种方法，包括获得用包含纤丝化丙烯酸类纤维、羧化苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和含氟聚合物的电绝缘材料片材或带材卷绕的变压器内部组件；将该内部组件放置在变压器外壳内部，并在变压器外壳中放置油以接触(例如饱和)该电绝缘材料片材或带材。或者，可以在将内部组件放置在变压器外壳内部之前、同时和/或之后将油放置在变压器外壳中。内部组件可以包括连续电导体(例如电线)的线圈或绕组。在一个实施方案中，电绝缘材料片材或带材已经压延和/或起皱(或微起皱)。本文中公开一种包含纤维组分、粘合剂成分和介电添加剂并具有约8. 9兆伏/米 (225伏/密耳)至约15. 7兆伏/米(325伏/密耳)的在空气中测得的介电强度、大于约23. 6兆伏/米(600伏/密耳)的在油中测得的介电强度和约-30°C (-22° F)至约 2200C (428° F)的连续使用温度的电绝缘材料。片材或带材可以具有约10磅/英寸宽度 (4. 5千克/25. 4毫米)至约100磅/英寸宽度(45. 4千克/25. 4毫米)的机器方向(MD) 抗张强度。片材或带材可以具有约20%至约40%的在机器方向上的伸长率值，和约20%至约40%的在横向上的伸长率值。本文中进一步公开一种方法，包括形成包含纤丝化丙烯酸类纤维、羧化苯乙烯_丙烯酸酯共聚物和含氟聚合物的片材，使该片材起皱和/或热压延，并提供该片材用作电导体上的绝缘体。前面已经相当宽泛地概述了本发明的特征和技术优点，以便更好地理解下面的本发明的详细描述。下面将描述构成本发明的权利要求主题的本发明的另外的特征和优点。 本领域技术人员应认识到，所公开的构思和具体实施方案可以容易地用作用于改变或设计用于实现与本发明相同目的的其它结构的基础。本领域技术人员还应认识到，此类等同构造没有偏离所附权利要求中所述的本发明的精神与范围。附图简述为了详细描述本文中公开的实施方案，现在将参照以下附图，其中
图1是片材制造方法的流程图。图2是本公开的未起皱的(即平坦的)和起皱的片材材料的照片。符号和专门用语在权利要求书和以下列描述中使用特定术语以指代特定的体系组成部分。如本领域技术人员将认识到的那样，不同公司会用不同的名称称呼一种组分。本文献无意于区分名称不同而功能相同的组分。在下列描述和在权利要求书中，术语“包括”和“包含”以开放方式使用，由此应解释为是指“包括但不限于......”。详细描述本文中公开电绝缘材料(EIM)及其制造与使用方法。在一个实施方案中，EIM包含纤维组分、介电添加剂和粘合剂成分。在另一实施方案中，EIM包含纤维组分、介电添加齐U、粘合剂成分和润湿剂。在一个实施方案中，本文中公开的EIM成形为片材，如电绝缘材料片(EIS)，其可用于卷绕电导体以形成绝缘的电导体(IEC)。在本文中详细描述了此类 EIM、EIS、IEC及其制造与使用方法。在一个实施方案中，本公开的EIM通过常规造纸法成形为非织造EIS。任何合适的纸张/片材制造工艺或方法均被考虑并因此在本公开的范围内。合适的纸张/片材制造方法通常可以包括制备包含主要纤维组分的制造片材的浆料(SMS)，将SMS成形或流延成片材，用片材粘合剂浆料(SBS)使该片材饱和，并干燥该片材。通常，将主要纤维组分悬浮在水中以形成浆料，由此形成SMS。将SMS放置在丝网(wire)或筛网上并真空流延以形成垫 (mat)。随后用含有粘合剂成分和介电添加剂的SBS饱和(采用或不采用真空)刚刚形成的垫。该垫随后干燥至维持外形形式以制造非织造纸片。例如，可以使用可得自Glens Falls Interweb, Inc的常规DELT AF0RMER稀释液压成形机装置(例如倾斜线材成形机)制造EIS。参照图1，显示了具有典型网前箱12的 DELTAF0RMER装置10，所述网前箱12可以配备有入口集管(header)和湍流发生器。在集管中可以将固体/液体比设置为例如约0. 5重量％至约1. 0重量％固体且余量为液体(例如水)。SMS (有时称为配浆或储浆)可通过入口集管送入网前箱12中并以自由射流14形式由唇板开口 16离开该网前箱，所述唇板开口是在成形丝网18与池调节器唇口之间形成的间隙。池调节器对唇板开口 16和鞋跟式开口 20提供机械调节，使得离开网前箱的浆料的速度可以与成形丝网18的速度相匹配。因此，对于不同的工艺和成形几何形状，自由射流14的入射角及其冲击点可以不同。当纤维沉积到成形丝网18上时，例如通过自流排水、 真空成形箱22和/或真空箔24除去水。成形的非织造纤维片材26与成形丝网分离并以连续网或片材形式回收。新成形的纤维网随后以任何合适的方式进一步处理，如进一步脱水、饱和粘合、干燥、卷绕和/或转变为所需产品形式。在一个实施方案中，通过用敷料器30将SBS施加到网上来实施饱和粘合。在一个实施方案中，敷料器是可得自Glens Falls Interweb，Inc的微流敷料器34。进入的网26通过压紧箱32(例如通过真空)保持在适当位置，并穿过微流敷料器34(例如，如图示那样从左向右)。SBS可通过入口 36送入微流敷料器34，其流过堰板并以幕流/壁流形式施加到该片材上。在一个替代实施方案中，可以使用替代敷料器如喷雾器将SBS施加到该片材上。过量粘合剂经敷料器箱38 (例如，吸引粘合剂穿过网并除去过量粘合剂的真空箱)和/或粘合剂控制箱40 (其可以通过重力和/或真空辅助除去过量的粘合剂)除去。在一个实施方案中，在一个或多个对流炉42和/或一个或多个烘缸44中干燥粘合剂饱和的片材，干燥可以在基本不会使ECM组分分解的任意温度下进行。 干燥温度可以为约121°C (250° F)至约232°C (450° F)、或者约138°C (280° F)至约 216 °C (420° F)、或者约154°C (310° F)至约199 °C (390° F)。在干燥后，片材可卷绕成卷46，并根据需要进一步处理或储存。在一个实施方案中，在DELTAF0RMER机器上可以生产商品量的EIS，该机器制造纤维网、通过幕墙式饱和器将粘合剂施加到该纤维网上，并采用对流炉与烘缸的组合来干燥和固化。或者，可以在具有多种粘合剂输送系统(如打浆机添加、喷雾、涂布机/幕帘等) 的其它类型的造纸机，如可得自Glens Falls Interweb，Inc.的R0T0F0RMER和R0T0F0RMER 2000机器(例如，真空筒成型机)、长网造纸机、双线成型机、斧式造纸机(hatchet)、湿法铺敷式纸板机上制造EIS。在一个实施方案中，通过压延片材进一步处理EIS。EIS的压延可用于修光、上光和/或降低片材厚度。压延可以作为图1的片材制造工艺的一部分在线进行，例如通过使片材26穿过位于干燥器下游(例如在烘缸44与卷46之间)的一对或多对压延滚筒。在该实施方案中，卷46将包含压延的片材。在一个替代实施方案中，卷46包含未压延的片材， 其随后展开并进行离线压延工艺，例如在最终用户(如绝缘电导体制造商)采用的切割和/或卷绕工艺之前。可以与起皱结合进行压延，并可以任意次序进行，例如先压延然后起皱或反之亦可。可以通过任何合适的工艺或设备进行压延，例如片材在多个滚筒或板之间运行以修光、上光和/或薄化该片材。一个或多个滚筒或板可以加热并对片材进行热压延。在一个实施方案中，片材可包含热敏或热活化粘合剂，并对该片材进行在线热压延以进一步促进粘合剂的固化。在此实施方案，压延辊可以在与本文中所述材料相容并能制造具有本文中所述性质的材料的任意条件下运行。例如，可以利用在高于约200° F、或者约250° F、 或者约270° F的温度和约1000磅/平方英尺的压力下运行的压延辊对本文中所述的材料进行压延。压延辊的温度可以通过任何合适的方法调节。例如，压延辊可含有能够电加热至前述温度的油。在一个实施方案中，与未压延的EIS相比，压延改进了 EIS的一种或多种性质(例如，介电强度、厚度、伸长率、对复杂形状或几何形状的适应性等)。如本领域技术人员将理解的那样，片材的压光可以提高片材的宽度。例如，在压延前宽度为约18英寸的片材在压延后可以具有等于或小于约22英寸的宽度。本领域普通技术人员可以调节压延工艺的一个或多个条件，以获得具有满足一个或多个用户和/或工艺所需要求的宽度的材料。在一个实施方案中，EIM包含纤维组分。纤维组分提供形成所得片材的非织造纤维网或基材的高表面积本体材料。能够实施该功能并可与其它EIM组分相容的任何纤维均可以适用于本公开。在一个实施方案中，纤维组分是电介质(即不导电的物质)。例如，纤维组分可具有约1兆伏/米(25伏/密耳)至约60兆伏/米(1，524伏/密耳)、或者约5兆伏/米 (127伏/密耳)至约40兆伏/米(1，016伏/密耳)、或者约10兆伏/米(254伏/密耳) 至约30兆伏/米(762伏/密耳)的介电强度。在本文中，介电强度指的是材料在不被击穿的情况下可固有承受的最大电场强度。在实施方案中，纤维组分具有约1至约7、或者约2至约6、或者约2. 5至约3. 5的介电常数(也称为相对介电常数、相对静电电容率、静电介电常数或静电相对电容率)。在本文中，介电常数指的是材料集中静电通量线的程度的量度。其为施加电势时所储存的电能与真空电容率之比。纤维组分进一步的特征可以在于约0.25毫米(0.0098英寸)至约12. 5毫米 (0.492英寸)、或者约1毫米(0.0394英寸)至约10毫米(0. 394英寸)、或者约3毫米 (0. 118英寸)至约6毫米(0. 236英寸)的长度和约500至约250，000、或者约2，500至约 65，000、或者约10，000至约30，000的长宽比。在一个实施方案中，纤维组分是纤丝化的。或者，纤维是纳米纤丝化的。在本文中， 纤丝化指的是在打浆过程中在化学制浆纤维的壁中产生结构变化的工艺，其获得更细的纤维直径与更少的表面缺陷并由此获得更结实的纤维。在本文中，纳米纤丝化纤维指的是纤维直径为50纳米至500纳米。借助于并受益于本公开，制备纤丝化和/或纳米纤丝化纤维的方法是本领域普通技术人员已知的。纤丝化程度可以使用本领域普通技术人员已知的任何合适的方法，例如扫描电子显微镜或经BET氮气吸附的表面积测量来量化。适用于本公开的纤维的非限制性实例包括丙烯酸类纤维、合成纤维、合成纸浆、 Lyocell纤维、间位芳族聚酰胺、对位芳族聚酰胺、聚苯硫醚纤维、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)纤维、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、玻璃丝纤维、粘土纤
9维或其组合。适用于本公开的纤维的另外的实例包括但不限于AOlO系列的丙烯酸类纤维， 其是Eftec销售的纳米纤丝化丙烯酸类纤维。在一个实施方案中，纤维组分以约0. 1重量/重量％ (w/w% )至约、或者约0. 5w/w%至约2. 0w/w%、或者约0. 75w/w%至约1. 25w/w%的量存在于SMS中。纤维组分可以以片材总干重量的约30重量％至约90重量％、或者约50重量％至约70重量％、或者约55重量％至约65重量％的量存在于EIS中。在一个实施方案中，EIM包含介电添加剂。介电添加剂可用于向EIS提供与纤维组分单独赋予的电绝缘能力相比更大的电绝缘能力。能够实现该功能并可与其它EIM组分相容的任何电介质材料均适用于本公开。在一个实施方案中，介电添加剂的特征可以在于表面积为约7. 85(微米)2至约 785(微米)2、或者约31(微米)2至约503(微米)2、或者约126 (微米)2至约283 (微米)2。 此外，介电添加剂的特征可以在于介电强度为约40兆伏/米(1，016伏/密耳)至约80兆伏/米(2，032伏/密耳)、或者约50兆伏/米(1，270伏/密耳)至约70兆伏/米(1，778 伏/密耳)、或者约55兆伏/米(1，397伏/密耳)至约65兆伏/米(1，651伏/密耳)， 介电常数为约1. 75至约2. 25、或者约1. 80至约2. 20、或者约1. 85至约2. 15。介电添加剂可具有约50纳米至约500纳米、或者约100纳米至约400纳米、或者约200纳米至约300纳米的数均粒度分布。在一个实施方案中，介电添加剂包含含氟聚合物、氯丁橡胶、酚醛塑料、有机硅或其组合。在一个实施方案中，介电添加剂包含含氟聚合物、聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、氟化乙烯丙烯(FEP)或其组合。在一个实施方案中，介电添加剂包含分散在含有增粘剂的水中的PTFE。适用于本公开的介电添加剂的非限制性实例是AD-10A，其是可购自Laurel Products LLC的PTFE分散体。不希望被理论束缚，使用含有高表面积PTFE 晶须的本文中所述类型的介电添加剂有助于EIS的电绝缘性质。此外，PTFE中的氟基团使 EIS成为阻燃剂材料，这是可以使所公开的材料(即EIM和EIS)有益地用于电绝缘用途的另一特征。介电添加剂可以以约lw/w%至约10w/w%、或者约3w/w%至约7w/w%、或者约4w/ 至约的量存在于SBS中。在一些实施方案中，介电添加剂以片材总干重量的约1
重量％至约30重量％、或者约2重量％至约20重量％、或者约3重量％至约10重量％的量存在于EIS中。在一个实施方案中，EIM包含粘合剂成分。不希望被理论束缚，粘合剂成分可促进具有纤维组分的基片的成形；有利于纤维组分与介电添加剂的相互作用；促进介电添加剂在EIS中的分散；向EIS提供额外的抗拉和伸长特性；向EIS赋予更高的连续使用温度等级；和/或改进EIS的电绝缘性质。粘合剂成分可包含能够实现前述功能并可与EIM的其它组分相容的任何材料。在实施方案中，粘合剂成分具有约5兆伏/米(127伏/密耳)至约45兆伏/米 (1，143伏/密耳)、或者约10兆伏/米(254伏/密耳)至约40兆伏/米(1，016伏/密耳)、或者约20兆伏/米(508伏/密耳)至约30兆伏/米(762伏/密耳)的介电强度。 此外，粘合剂成分可具有在1千赫兹频率下测得的约2至约4、或者约2. 5至约3. 5、或者约2. 75至约3. 25的介电常数。在其它实施方案(例如其它组成配方)中，可以使用在其它频率(例如高频、中频或低频)下运行的介电强度测试仪来测量介电常数值，选择所述其它频率以匹配受试的特定材料的中值范围。在一个实施方案中，介电强度测试仪是购自 Cedar Grove, NJ 的 Beckman Instruments Inc.的 Beckman Dielectric Tester,型号 PA5-252-052。粘合剂成分可包含分子量为1 X IO5克/摩尔至约1 X IO7克/摩尔、或者5 X IO5克 /摩尔至约5 X IO6克/摩尔、或者7. 5 X IO5克/摩尔至约2. 5 X IO6克/摩尔的聚合材料。在一个实施方案中，粘合剂成分包含乳液聚合物、树脂、溶液聚合物或其组合。适用于本公开的粘合剂成分的非限制性实例包括苯乙烯-丙烯酸酯、苯乙烯-丁二烯、丙烯酸类、乙酸乙烯酯、丙烯腈、聚氨酯、环氧化物、脲甲醛、蜜胺甲醛、酸化的丙烯酸酯、聚乙烯醇或其组合。在一个实施方案中，粘合剂成分包含已经改性为包含一种或多种官能团的聚合物。例如，聚合物可官能化以含有另外的羧酸根。在一个实施方案中，粘合剂成分包含羧化聚合物，例如具有约1毫摩尔/千克至约 12毫摩尔/千克、或者约3毫摩尔/千克至约10毫摩尔/千克、或者约5毫摩尔/千克至约8毫摩尔/千克的羧化度。在下文中，具有在公开范围内的电荷密度的聚合物称为高羧化聚合物。羧化聚合物可以包含羧化的苯乙烯类聚合物、羧化的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、 高度羧化的苯乙烯类聚合物、高度羧化的苯乙烯_丙烯酸酯共聚物或其组合。在一些实施方案中，粘合剂成分是可以热固化的水基粘合剂。或者粘合剂成分包含羧化聚合物、多元醇交联剂和分散体组分。在一个实施方案中，粘合剂包含ACR0DUR 3558，其是可购自BASF的高度羧化的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物。不希望被理论束缚，在该 ACR0DUR3558树脂中的高羧化度还可提供额外的接合位点，由此能够使增加量的介电添加剂与该纤维组分接触。在一个实施方案中，粘合剂成分以约至约、或者约至约 、或者约至约的量存在于SBS中。在一些实施方案中，粘合剂成分
以片材总干重量的约3重量％至约40重量％、或者约5重量％至约25重量％、或者约10 重量％至约20重量％的量存在于EIS中。如前所述，EIM组分悬浮在水中以形成SMS和SBS。在一个实施方案中，SMS和SBS 分别包含足以形成可加工浆料和可加工分散体的量的水。例如，SMS和/或SBS的一种或多种组分可以悬浮在水中。水可以是新鲜水或磨机水，其中磨机水指的是从造纸工艺回收的水。SMS中的水可以按湿重量计约97%至约99. 5%、或者约97. 5%至约99%、或者约 97. 75%至约98. 75%的量存在。此外，SBS中的水可以按湿重量计约70%至约90%、或者约73%至约87%、或者约76%至约84%的量存在。在一个实施方案中，当说明SMS/SBS的所有其它组分时，水构成浆料/分散体的余量。在一个实施方案中，EIM包含被认为是赋予一种或多种所需物理性质所必需的一种或多种添加剂。添加剂的实例包括但不限于稳定剂、链转移剂、抗氧化剂、紫外线遮蔽剂、 抗静电剂、阻燃剂、填充剂、颜料/染料、着色剂等。前述添加剂可以单独使用或组合使用以形成各种EIM制剂，例如，以适当地形成 SMS和/或EIS。可以以有效地赋予所需性质的量包含这些添加剂。本领域技术人员借助本公开可以确定有效的添加剂量和使本文中公开的类型的组合物包含这些添加剂的方法。在一个实施方案中，EIM进一步包含有效量的一种或多种润湿剂。润湿剂通常是可用于提高EIS的亲水性的两亲性物质。不希望被理论束缚，提高EIS的亲水性可以在与油接触，例如浸没在充油式变压器中时有利地降低EISf分解并提高EIS稳定性。该润湿剂可以使EIS表现出提高的油吸收，并伴以物理分解和/或性能衰减的降低。该润湿剂可以确保介电添加剂在整个EIS中的更好的分散或均勻性。这反过来提高了 EIS的介电绝缘值。 除此之外，由于PTFE晶须的均勻散布造成的EIS提高的耐热分解性，可以改进垫的物理强度特性(即抗张、撕裂、涨裂、伸长)。在一个实施方案中，润湿剂包含离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂或其组合。离子型表面活性剂可以包括阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和两性离子表面活性剂，例如全氟辛酸盐；全氟辛烷磺酸盐；十二烷基硫酸钠、月桂基硫酸铵和其它烷基硫酸盐；月桂基聚氧乙烯醚硫酸钠(sodium laurel sulfate)，也称为月桂基醚硫酸钠；烷基苯磺酸盐；鲸蜡基三甲基溴化铵，也称为十六烷基三甲基溴化胺，和其它烷基三甲基铵盐；鲸蜡基氯化吡啶M ；聚乙氧基化牛脂胺；杀藻铵(BAC)；苄索氯铵；十二烷基甜菜碱；椰油酰胺丙基甜菜碱；椰油酰两性基甘氨酸盐；或其组合。非离子型表面活性剂可包括烷基聚(环氧乙烷)、烷基酚聚(环氧乙烷)、聚(环氧乙烷)和聚(环氧丙烷)的共聚物、烷基多葡糖苷或其组合。适用于本公开的润湿剂的一个实例是TRITON X-IOO(C14H22O(C2H4O)n), 其是可广泛购得的非离子型表面活性剂。在一些实施方案中，润湿剂成分以约0.至约、或者约0. 1 / %至约lw/w%、或者约0. 2w/w%至约0. 5w/w%的量存在于SBS中。在一个实施方案中，SMS通过使包含纳米纤丝化丙烯酸类纤维的纤维组分与水接触来形成。SBS可以通过使包含PTFE分散体的介电添加剂、包含高度羧化的苯乙烯_丙烯酸酯材料的粘合剂成分与水接触来形成。在此类实施方案中，纳米纤丝化丙烯酸类纤维可以以基于SMS总重量的约0. 5重量％至约2重量％的量存在。在SBS中，PTFE分散体可以以约1重量％至约10重量％的量存在，高度羧化的苯乙烯-丙烯酸酯可以以约9重量％至约20重量％的量存在，水可以以约70重量％至约90重量％的量存在，其中在所给范围内选择每种成分的各自的量，使得它们对于组合物而言总量为100%。SMS和SBS可以引入到本文中前述类型的纸张/片材制造装置中，或可以成形为本文中稍后将要更详细描述的手工纸。所得非织造EIS可以具有使该材料适于用作电绝缘材料的物理和/或机械性质。可以如本领域普通技术人员已知的那样进一步处理成形的片材。在一个实施方案中，将片材切割/切开以形成包含本公开的EIM的带或卷。在下文中，本公开将着重于通过常规造纸工艺形成的EIS的性质，但是也可考虑通过其它工艺形成EIS。此外，使用术语“EIS”或“片材”应理解为包括任意宽度或厚度的片材(除非另行规定)，并包括形成用于卷绕电导体的带或卷的切割/切开的片材。同样，术语“EIS”或“片材”应理解为包括任意刚度的片材， 由此包括柔性片材或刚性更高的结构如板材。在一个实施方案中，EIS的7.3磅/平方英尺(0. 51千克/(厘米)2)厚度为约 0. 0015英寸(0. 0381毫米)至约0. 015英寸(0. 381毫米)、或者约0. 002英寸(0. 0508 毫米)至约0. 010英寸(0. 254毫米)、或者约0. 0025英寸(0. 0635毫米)至约0. 008英寸(0. 203 毫米)，如按照 American Society for Testing and Materials (ASTM) D-202 或 Technical Association of the Pulp and Paper Industry (TAPPI)T—411 确定的；重量为约15磅/2800 (英尺)2 (25. 4克/米2)至约80磅/2800 (英尺)2 (135. 6克/米2)、或者约20磅/2800 (英尺)2 (33. 9克/米2)至约75磅/2800 (英尺)2 (127. 2克/米2)、或者约25 磅/2800 (英尺)2 (42. 4克/米2)至约45磅/2800 (英尺)2 (76. 3克/米2)，如按照ASTM D-646确定的。在一个替代实施方案中，厚度为0.0197至0. 197英寸(0. 5至5. 0毫米)。 根据所需厚度，不同类型的机器，例如湿法铺敷纸板机可用于制造EIS。此类设备是本领域普通技术人员已知的，并可以借助于或受益于本公开来选择。在实施方案中，EIS具有约0.4克/立方厘米(25磅/(英尺)3)至约0. 7克/立方厘米(43.7磅/(英尺)3)、或者约0. 42克/立方厘米(26.2磅/(英尺)3)至约0. 65克 /立方厘米(40.6磅/(英尺)3)、或者约0. 44克/立方厘米(27.5磅/(英尺)3)至约0. 6 克/立方厘米(37.5磅/(英尺)3)的密度。在实施方案中，EIS具有约30秒/100立方厘米至约150秒/100立方厘米、或者约80秒/100立方厘米至约145秒/100立方厘米、或者约90秒/100立方厘米至约140秒 /100立方厘米的针对1. 125英寸(2. 86厘米)开口的空气阻力，以及约0. 至约1%、或者约0. 2%至约0. 8%、或者约0. 3%至约0. 5%的水分含量。在本文中，空气阻力指的是阻碍空气穿过物体的相对运动的力，并可根据TAPPI T-460(也称为古尔勒法)确定。在本文中，水分含量指的是存在于片材中并可测量的水分的量。片材中水分的量会随环境条件和生产过程中加入的水分量而改变，并可以通过任何合适的方法，例如热重分析或通过TAPPI Τ-412确定。在一些实施方案中，EIS具有约10磅/英寸(4. 5千克H 4毫米)至约100磅/ 英寸(45. 4千克Λ5. 4毫米)、或者约20磅/英寸(9. 1千克H 4毫米)至约50磅/英寸(22. 7千克/25. 4毫米)、或者约30磅/英寸(13. 6千克/25. 4毫米)至约40磅/英寸(18. 1千克Λ5. 4毫米)的在机器方向(MD)上的抗张强度，和约10磅/英寸(4. 5千克 /25. 4毫米)至约30磅/英寸(13. 6千克/25. 4毫米)、或者约15磅/英寸(6. 8千克/25. 4 毫米)至约25磅/英寸(11. 3千克Λ5. 4毫米)、或者约18磅/英寸(8. 2千克Λ5. 4毫米)至约22磅/英寸(10.0千克/25. 4毫米)的在横向(CD或TD)上的抗张强度。在本文中，抗张强度指的是材料对纵向应力(张力)的耐受性，并可以根据ASTM D-828或TAPPI T-494来确定。在一个实施方案中，EIS具有约25牛顿 米/克至约310牛顿 米/克、或者约 55牛顿 米/克至约181牛顿 米/克、或者约90牛顿 米/克至约157牛顿 米/克的 MD抗张指数，和约48牛顿 米/克至约138牛顿 米/克、或者约52牛顿 米/克至约 129牛顿 米/克、或者约73牛顿 米/克至约116牛顿 米/克的⑶抗张指数。在本文中，抗张指数指的是每基重的抗张强度，并可以采用下式计算抗张指数=抗张强度(牛顿 /米)/基重(克/米2)。在一个实施方案中，EIS具有约20%至约40%、或者约25%至约35%、或者约 28%至约32%的MD伸长率值，以及约20%至约40%、或者约25%至约35%、或者约28% 至约32%的CD伸长率值。在本文中，伸长率值指的是片材中存在并可测量的伸长量，并可以根据 ASTMD-828 或 TAPPI T-494 确定。在一个实施方案中，EIS具有约103兆牛顿/米2(15磅/平方英尺)至约414兆牛顿/米2 (60磅/平方英尺)、或者约138兆牛顿/米2 (20磅/平方英尺)至约379兆牛顿/米2 (55磅/平方英尺)、或者约172兆牛顿/米2 (25磅/平方英尺)至约345兆牛顿/米2 (50磅/平方英尺)的破裂强度，以及约3. 0兆牛顿/克至约4. 5兆牛顿/克、或者约 3. 3兆牛顿/克至约4. 2兆牛顿/克、或者约3. 6兆牛顿/克至约3. 9兆牛顿/克的破裂指数。在本文中，破裂强度指的是通过当向纸张一侧上施加均勻分布和逐渐提高的压力时使其破裂所需的静水压力测得的纸张对破裂的耐受力，而破裂指数指的是破裂强度(以兆牛顿/米2为单位表示)与纸张/纸板的基重(以克/米2为单位表示)之比。按照TAPPI T-403确定破裂强度，其可以使用Mullen Burst Tester来进行。在一个实施方案中，EIS具有约8. 9兆伏/米(225伏/密耳)至约15. 7兆伏/ 米(400伏/密耳)、或者约8.9兆伏/米(225伏/密耳)至约12.8兆伏/米(325伏/密耳)、或者约9. 6兆伏/米(245伏/密耳)至约12兆伏/米(305伏/密耳)、或者约10. 2 兆伏/米(260伏/密耳)至约10. 6兆伏/米(270伏/密耳)的在空气中测得的介电强度，和大于约23. 6兆伏/米(600伏/密耳)、或者约9.4兆伏/米(240伏/密耳)至约 31.4兆伏/米(800伏/密耳)、或者约9.4兆伏/米(240伏/密耳)至约27. 6兆伏/米 (700伏/密耳)、或者约10. 2兆伏/米(260伏/密耳)至约23. 6兆伏/米(600伏/密耳)、或者约10. 6兆伏/米(270伏/密耳)至约23. 6兆伏/米(600伏/密耳)的在油中测得的介电强度。在一个实施方案中，EIS具有约-30°C (-22° F)至约220°C (428° F)、或者约 20 0C (68° F)至约 200°C (392° F)、或者约 100°C (212° F)至约 180°C (356° F)的连续使用温度。在一个实施方案中，通过EIS的组分(例如，纤维组分、粘合剂组分和介电添加剂) 的连续使用温度来确定EIS的连续使用温度，给定组分的最低连续使用温度通常大体上限定了 EIS的连续使用温度。如本领域技术人员所理解的那样，连续使用温度指的是在所要求的使用寿命内保持可接受的性能(例如，相对于应用要求存在)而推荐的材料使用温度。 在一个实施方案中，根据 Underwriters Laboratories (UL) Relative Thermal Index(RTI) 标准，UL 746测量连续使用温度。在一个实施方案中，根据UL 746，通过RTI电、冲击下的 RTI机械和/或无冲击的RTI机械限定连续使用温度。在一个实施方案中，EIS是单轴或双轴取向的(例如在片材制造工艺过程中)以赋予该EIS理想的性质(例如韧性、不透明性)。在一个实施方案中，取向的EIS表现出约10 磅/英寸(4. 5千克/25. 4毫米)至约100磅/英寸(45. 4千克/25. 4毫米)、或者约20磅 /英寸(9.1千克/25. 4毫米)至约50磅/英寸(22. 7千克/25. 4毫米)、或者约30磅/英寸(13. 6千克/25. 4毫米)至约40磅/英寸(18. 1千克/25. 4毫米)的在机器方向(MD) 上的断裂抗张强度(也称为屈服强度/断裂强度)，以及约10磅/英寸(4. 5千克/25. 4 毫米)至约30磅/英寸(13. 6千克Λ5. 4毫米)、或者约15磅/英寸(6. 8千克Λ5. 4毫米)至约25磅/英寸(11. 3千克/25. 4毫米)、或者约18磅/英寸(8. 2千克/25. 4毫米) 至约22磅/英寸(10.0千克/25. 4毫米)的在横向(⑶)上的断裂抗张强度(也称为屈服强度/断裂强度)。断裂抗张强度是使材料破裂所需的每单位面积的力，并可以根据ASTM D-828 或 TAPPI T-494 确定。在一个实施方案中，在MD上的断裂抗张伸长率为约20 %至约40 %、或者约25 %至约35 %、或者约28 %至约32 %，在TD (或⑶)上的断裂抗张伸长率为约20 %至约40 %、或者约25%至约35%、或者约28%至约32%。断裂抗张伸长率是材料在拉伸下断裂之前发生的长度增加的百分比，并可以根据ASTM D-828或TAPPI T-494确定。
在一个实施方案中，EIS具有等于材料孔体积的矿物油吸收。在此实施方案中，EIS 可以用油饱和。或者，EIS可以具有等于或超过其自身重量的量的矿物油吸收。在此实施方案中，EIS可以称为是过饱和的。例如，EIS可以具有按EIS预润湿重量计为约100%至约150%、或者约110%至约140%、或者约110%至约120%的矿物油吸收。任何合适的方法均可用于确定EIS在矿物油中的百分比吸收容量。典型程序可采用制备EIS的样品， 并记录该样品的干重量。随后可以将EIS浸没在矿物油中预定的时间(例如3分钟)，随后通过排出或压缩除去过量的油。随后将样品再次称重，并根据(湿重量-干重量)/干重量X 100%计算吸收百分比。在一个实施方案中，EIS具有约0. 3%至约0. 6%、或者约0. 35%至约0. 55%、或者约0. 4%至约0. 5%的灰分含量。在本文中，灰分指的是纸张在高温下完全燃烧后留下的残余物。其通常表示为原始测试样品的百分比，并代表纸张中的无机物含量。在一个实施方案中，EIS具有约0英寸至约4英寸(10. 16厘米)、或者约0英寸至约2英寸(5. 08厘米)、或者约0英寸至约1英寸(2. 54厘米)的垂直火焰路径。在本文中，阻燃性指的是一旦从EIS边缘移走点火源(例如打火机)火焰将行进的垂直距离，并可通过标准化方法确定。例如，该方法可包括获得受试材料的样品。随后将该材料固定在适当位置，并使用丁烷点火器，向样品下缘点火，在片材上具有约50%的火焰高度。火焰在样品上的每个位置处停留约2秒。观察并解释结果。如果在自动熄灭前火焰行进不超过4 英寸(10. 16厘米)，则该样品被表征为可接受，而如果火焰在任何位置均行进大于4英寸 (10. 16厘米)，则给出不可接受的评级。在一个实施方案中，例如如图2中所示，通过使片材起皱以进一步处理EIS。在本文中，起皱指的是机械软化或折皱纸片以提高其拉伸和软度的操作，并且还可以提供增加的表面积和密度特性，这反过来可以提供改进的绝缘性质。在一些实施方案中，通过使成形片材在线起皱以进一步处理EIS。在本文中，“在线起皱”可以在还配备有起皱部件，如鼓辊和刮刀的机器上进行，使得EIS可以在同一工艺中成形并起皱。例如，再次参照图1，起皱部件如鼓辊和刮刀可以放置在干燥器的下游(例如烘缸44的下游)。EIS可进行湿起皱或干起皱。起皱工艺类型的选择将取决于经济性、 设备可获得性和使用者所需性质如强度和拉伸。在一个实施方案中，通过湿起皱进一步处理EIS。在本文中，“湿起皱”指的是将 EIS再次润湿并将再次润湿的片材贴合到起皱鼓或MG干燥器上。随后可以用附加的压延和干燥设备使贴合的再次润湿的EIS起皱。考虑任何合适的湿起皱工艺，如美国专利US 6，379，496,6, 855，228和4，992，140中公开的那些，其内容经此引用全文并入本文。在一个实施方案中，通过干起皱进一步处理EIS。在本文中，“干起皱”类似于前述湿起皱工艺，但是在进行该工艺之前并不再次润湿EIS。考虑任何合适的干起皱工艺，如美国专禾Ij US 2，725，640,5, 865，950,6, 336，995,6, 277，242,6, 207，734 和 5，944，954 中公开的那些，其内容经此引用全文并入本文。在任一实施方案中，所得材料称为起皱的EIS。在一个实施方案中，以采用得自Micrex Corporation的技术的称为微起皱的工艺进行起皱， 例如使用Micrex MICR0CREPER起皱。在一个实施方案中，如根据ASTM D-828或TAPPI T-494确定的，起皱的EIS具有约30%至约50%、或者约35%至约45%、或者约37%至约43%的在机器方向上的伸长率
15值，和约30 %至约50 %、或者约35 %至约45 %、或者约37 %至约43 %的在横向上的伸长率值。在一个实施方案中，起皱的EIS具有基于EIS重量的约140%至约250%、或者约 160%至约230%、或者约180%至约210%的矿物油吸收。当与类似的未起皱的EIS相比时，起皱的EIS的吸收可以提高约30%至约40%、或者约32%至约38%、或者约34%至约 36%。在一个实施方案中，起皱的EIS具有如根据ASTM D-149和ASTMD-3487确定的约 260伏/密耳(10. 2兆伏/米)至约400伏/密耳(15. 7兆伏/米)、或者280伏/密耳 (11. 0兆伏/米)至约380伏/密耳(15. 0兆伏/米)、或者约300伏/密耳(11. 8兆伏/ 米)至约360伏/密耳(14. 2兆伏/米)、或者约315伏/密耳(12. 4兆伏/米)至约345 伏/密耳(13. 6兆伏/米)的(在空气中测得的)介电强度。在一个实施方案中，起皱的EIS具有如根据ASTM D-149和ASTMD-3487确定的约 280伏/密耳(11.0兆伏/米)至约440伏/密耳(17. 3兆伏/米)、或者约300伏/密耳 (11. 8兆伏/米)至约420伏/密耳(16. 5兆伏/米)、或者约320伏/密耳(12. 6兆伏/ 米)至约400伏/密耳(15.7兆伏/米)、或者约330伏/密耳(13.0兆伏/米)至约390 伏/密耳(15. 4兆伏/米)的(在矿物油中测得的)介电强度。在实施方案中，EIS或起皱的EIS (其任一种任选被压延)，在下文中统称为EIS， 用于卷绕电导体以形成绝缘的电导体(IEC)。换句话说，EIS向该电导体提供电绝缘外层或包装。在一个实施方案中，通过在导体周围螺旋卷绕本公开的EIS (例如带或卷)，将EIS 施加到电导体上。本公开中考虑任意类型的电导体，例如电线如铜线。在一个实施方案中， 对用本公开的EIS卷绕的电导体(S卩，IEC)施加低于约220°C、或者约0°C至约220°C、或者约105°C至约220°C、或者约110°C至约220°C、或者等于或高于110°C至等于或低于220°C、 或者高于110°C至低于220°C、或者约120°C至约200°C、或者在约100、105、110、115、120、 125、130、135、140°C 的下端点之一至约 180、185、190、195、200、205、210、215、220°C 的上端点之一的范围内的连续使用温度。在一个实施方案中，选择电导体的连续使用温度，以在充油式变压器的所需使用寿命中提供可接受的性能。电导体的一些非限制性实施例是电线、 电缆、电池组件、磁线、电动机的内部零件和变压器的内部零件(例如，变压器铁心、线圈和绕组)。在一个实施方案中，IEC用在充油式变压器中。例如，电线(例如铜线或铜合金线) 可以用本文中公开的EIS卷绕以形成IEC。IEC可进一步处理(例如，缠绕或盘绕)并放置在变压器外壳中。在一些实施方案中，可以用油(例如，矿物油)填充变压器，该油可以浸入该IEC的EIS卷中。在一个实施方案中，方法包括制备包含纳米纤丝化纤维组分(例如，丙烯酸类纤维)的纤维浆料；真空流延该浆料以形成片材；制备包含均具有前文所述类型的粘合剂成分(例如，羧化苯乙烯聚合物)和介电添加剂(例如，含氟聚合物)的饱和剂；用该饱和剂使真空流延片材饱和；并干燥和固化该饱和片材以形成干燥片材。该方法可进一步包括 使干燥的片材起皱，切割片材以形成带，用该带卷绕电导体以形成绝缘的电导体，并使绝缘的电导体与油接触(例如在充油式变压器中)。在一个实施方案中，方法包括制备包含纤丝化丙烯酸类纤维、羧化苯乙烯聚合物和含氟聚合物的浆料；将该浆料成形为片材或带材；用该片材或带材覆盖电导体的至少一部分；和使该电导体的至少一部分与油接触，其中该油在约100°c至约220°C的温度下，并且其中该油装在变压器内。在一个实施方案中，方法包括制备包含纳米纤丝化纤维组分(例如，丙烯酸类纤维)；包含粘合剂成分(例如，羧化苯乙烯聚合物)和介电添加剂(例如，含氟聚合物)的饱和剂的SMS，它们均为前述类型。该SMS可以采用任何合适的片材成形方法用于制备片材。 片材随后可进行另外的处理。在一个实施方案中，将片材热压延。或者，使片材起皱和/或微起皱。或者，将片材热压延并随后微起皱。或者，使片材起皱并随后热压延。或者，使片材微起皱并随后热压延。在前述实施方案中，已经进行压延和/或起皱工艺的所得片材称为处理过的片材。该方法可以进一步包括切割处理过的片材以形成带，用带卷绕电导体以形成绝缘的电导体，并使绝缘的电导体与油接触(例如，在充油式变压器中)。在一个实施方案中，已经成形为片材的本文中所述类型的EIS通过热压延和微起皱(以任意次序)进一步处理。处理过的EIS随后可以切割以形成带，并用该带卷绕电导体以形成绝缘的电导体。绝缘的电导体随后可与油接触(例如，在充油式变压器中)，其中该EIS材料吸收基于该EIS重量的约100%至约150%的油。此类EIS可具有约-30°C (-22° F)至约 220°C (428° F)、或者约 20°C (68° F)至约 200°C (392° F)、或者约100°C (212° F)至约180°C (356° F)的连续使用温度。在一个实施方案中，本文中所述类型的EIS有益地用于制备IEC。本公开的EIS提供在前述范围内的连续温度下的电绝缘。此外，在公开的EIS厚度下，可以在为绝缘材料分配的空间的固定缝隙中提高绝缘材料卷绕的数量。由于存在增加数量的界面和与多个卷相关的气隙，提高的卷绕数量将提供甚至更高的电绝缘值。此外，已经热压延并表现出在伸长方面的增长的EIS可以提供更复杂和/或更小的几何形状的卷绕。卷绕更复杂和/或更小几何形状的能力将有利于制造具有更小的占地面积和/或更有效的几何形状的IEC，这反过来有益地影响了制造和运行该IEC的经济性。
实施例实施方案已经一般性地描述过，给出下列实施例作为本发明的特定实施方案以证明其实践与优点。要理解的是，为了例示而给出该实施例，不欲以任何方式限制说明书或权利要求。实施例1表1中显示了本文中所述类型的SMS的典型配方。表 1
17材料片材的w/w%
EFtec A010-4丙烯酸类纤维(18%固体)80
BASF Acrodur DS 3558 粘合剂树脂(50%固体)5
Laurel AD-10A PTFE 分散体(60% 固体)5使用表2中的配方制备7英寸X 7英寸(17. 78厘米X 17. 78厘米)的EIS样品， 并成形为非织造手工纸。表2
加入到手工纸模具中的纤维配料材料7x7英寸片材的量
磨机水7升在桶中，7升在流延机中
EFtec A010-4丙烯酸类纤维(18%固体)9·47(湿重)克
在饱和过程中添加的粘合剂体系
材料7x7英寸片材的量
磨机水617毫升
BASF Acrodur DS 3558粘合剂树脂(50%固体) 300(湿重)克 Laurel AD-10APTFE 分散体(60%固体)83(湿重)克如下制造该手工纸将磨机水(7升)添加到不锈钢混合桶中，其用于在20磅/平方英尺(1.4千克/厘米2)下混合水。A010-4丙烯酸类纤维(9. 47克)添加到该混合桶中， 并混合5分钟。8英寸X 8英寸(20. 32厘米X 20. 32厘米)不锈钢Noble & Wood成形网放置在手工纸模具中，将模具关闭并上锁。另外的磨机水(7升)随后加入到该手工纸模具中。随后将该混合桶的内容物转移到手工纸模具中，并用穿孔柱塞(例如，插入约20次) 混合手工纸模具中的材料。随后向手工纸模具施加真空，得到的片材投放到不锈钢成形网上。通过使617毫升磨机水、300 (湿重)克ACRODUR DS 3558树脂和83 (湿重)克AD-10A PTFE分散体在2，000毫升NALGENE烧杯中接触并混合5分钟来制备第二混合物。该混合物随后转移到不锈钢饱和盘中。该片材从手工纸模具中转移到饱和的丝网上，并对饱和丝网和片材组合施加真空。该片材和饱和器丝网构造随后在不锈钢饱和盘中的粘合剂浴上掠过。一旦片材的全长已经掠过，使片材和饱和丝网构造再次运行穿过真空吸嘴以除去过量的粘合剂。随后使用在片材顶部和底部上的粗滤布将该片材从饱和器转移到干燥器上，以便使该片材保持粘接在干燥器上并在220°C下干燥5分钟。干燥的片材修整为7英寸X7 英寸(17. 78厘米X 17. 78厘米)。对以此方式制得的片材所获得的物理性质数据概述在表 3中。表权利要求
1.一种电绝缘材料，包含纤维组分、粘合剂成分和介电添加剂并具有约8. 9兆伏/米 (225伏/密耳)至约15. 7兆伏/米(325伏/密耳)的在空气中测得的介电强度、高于约23. 6兆伏/米(600伏/密耳)的在油中测得的介电强度和约-30°C (-22° F)至约 2200C (428° F)的连续使用温度。
2.权利要求1的绝缘材料，其中所述纤维组分包含丙烯酸类纤维、合成纤维、合成纸浆、Lyocell纤维、间位芳族聚酰胺、对位芳族聚酰胺、聚苯硫醚纤维、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)纤维、聚(对苯二甲酸乙二醇酯)纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、玻璃丝纤维、粘土纤维或其组合。
3.权利要求1的绝缘材料，其中所述粘合剂成分包含乳液聚合物苯乙烯丙烯酸酯、苯乙烯丁二烯、丙烯酸类、乙酸乙烯酯、丙烯腈树脂、聚氨酯、环氧化物、脲甲醛、蜜胺甲醛、溶液聚合物、酸化的丙烯酸类、聚乙烯醇或其组合。
4.权利要求1的绝缘材料，其中所述介电添加剂包含含氟聚合物、氯丁橡胶、酚醛塑料、有机硅或其组合。
5.由权利要求1的绝缘材料形成的片材或带材。
6.权利要求5的片材或带材，具有约10磅/英寸宽度(4.5千克Λ5. 4毫米)至约100 磅/英寸宽度(45. 4千克/25. 4毫米)的机器方向(MD)抗张强度。
7.权利要求5的片材或带材，具有约20%至约40%的在机器方向上的伸长率值和约 20%至约40%的在横向上的伸长率值。
8.权利要求5的片材或带材，具有约100%至约150%的矿物油吸收。
9.权利要求5的片材或带材，具有起皱的表面。
10.一种绝缘处理的导体，包含用权利要求5的片材或带材卷绕的电导体。
11.一种制造电绝缘材料的方法，包括制备包含纤维组分的水性浆料；将所述浆料成形为片材；用饱和剂使所述片材饱和，其中所述饱和剂包含粘合剂和介电添加剂；和干燥所述饱和片材。
12.权利要求11的方法，其中所述纤维组分是纤丝化丙烯酸类纤维，并以约0.1 (w/ w) %至约3. 0 (w/w) %的量存在于所述浆料中；所述粘合剂成分是羧化苯乙烯_丙烯酸酯共聚物，并以约10(w/w) %至约20(w/w) %的量存在于所述饱和剂中；并且所述介电添加剂是含氟聚合物分散体，并以约1 (w/w) %至约10 (w/w) %的量存在于所述饱和剂中。
13.权利要求12的方法，其中所述饱和剂还包含量为约0.05 (w/w) %至约2. 00 (w/w) % 的润湿剂。
14.权利要求12的方法，还包括使所述片材中的纤维单轴或双轴取向。
15.权利要求12的方法，还包括使片材起皱和/或压延。
16.一种通过权利要求12的方法制备的电绝缘材料。
17.一种方法，包括制备包含纤丝化丙烯酸类纤维的水性浆料；将所述浆料稀释液压成形为片材；用饱和剂使所述片材饱和，其中所述饱和剂包含羧化苯乙烯_丙烯酸酯共聚物和含氟聚合物；干燥所述片材；和提供所述片材用作电导体上的绝缘体。
18.权利要求17的方法，其中所述电导体安装在充油式变压器中，其中所述油在约 IOO0C (212° F)至约 220°C (428° F)的温度下。
19.权利要求17的方法，还包括使所述片材起皱和/或压延。
20.一种方法，包括获得包含纤丝化丙烯酸类纤维、羧化苯乙烯_丙烯酸酯共聚物和含氟聚合物的电绝缘材料片材或带材；用所述片材或带材覆盖电导体的至少一部分；和提供所述电导体用于充油式变压器中，其中所述油在约100°c (212° F)至约 220 0C (428° F)的温度下。
21.权利要求20的方法，其中所述电绝缘材料具有约8.9兆伏/米(225伏/密耳)至约12. 8兆伏/米(325伏/密耳)的在空气中测得的介电强度，大于约23. 6兆伏/米(600 伏/密耳)的在油中测得的介电强度。
22.—种方法，包括形成包含纤丝化丙烯酸类纤维、羧化苯乙烯_丙烯酸酯共聚物和含氟聚合物的片材； 使所述片材起皱和/或热压延；和提供所述片材用作电导体上的绝缘体。
全文摘要
一种电绝缘材料，包含纤维组分、粘合剂成分和介电添加剂并具有约8.9兆伏/米(225伏/密耳)至约15.7兆伏/米(325伏/密耳)的在空气中测得的介电强度、高于约23.6兆伏/米(600伏/密耳)的在油中测得的介电强度和约-30℃(-22°F)至约220℃(428°F)的连续使用温度。一种制造电绝缘材料的方法，包括制备包含纤维组分的水性浆料；将所述浆料成形为片材；用饱和剂使所述片材饱和，其中所述饱和剂包含粘合剂和介电添加剂；和干燥所述饱和片材。一种方法，包括制备包含纤丝化丙烯酸类纤维的水性浆料；将所述浆料稀释液压成形为片材；用饱和剂使所述片材饱和，其中所述饱和剂包含羧化苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和含氟聚合物；干燥所述片材；和提供所述片材用作电导体上的绝缘体。
文档编号H01B3/52GK102460603SQ201080024440
公开日2012年5月16日 申请日期2010年6月3日 优先权日2009年6月4日
发明者唐纳德·R·麦吉弗伦, · T ·蓬佩 埃里克, · D ·艾伯特 约翰, 蒂莫西·S·林茨 申请人:莱德尔公司