CH454984A

CH454984A - Procédé de fabrication d'un corps isolant tubulaire

Info

Publication number: CH454984A
Application number: CH554165A
Authority: CH
Inventors: Barker Harry; Rothwell Kenneth
Original assignee: Bushing Company Ldt
Priority date: 1964-04-21
Filing date: 1965-04-21
Publication date: 1968-04-30
Also published as: DE1515471B1

Description

Procédé de fabrication d'un corps isolant tubulaire
L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un corps isolant tubulaire formé d'un enroulement de papier lié par une résine. Ce procédé est caractérisé en ce que l'on enroule simultanément ou successivement sur un gabarit des couches superposées, respectivement de papier et d'un film d'adhésif résineux synthétique sec et flexible, de manière à intercaler le film d'adhésif entre les spires adjacentes de l'enroulement de papier, et en ce que l'on applique de la chaleur et une pression sur l'enroulement pour amener le film à se lier au papier.

On décrit ci-après, à titre d'exemples et avec références au dessin annexé, plusieurs modes de mise en oeuvre du procédé selon l'invention.

La fig. 1 est un schéma d'une installation d'enroulement pour la formation de corps isolants droits par enroulement simultané d'une feuille de papier et d'un film de résine interfoliés sur un conducteur électrique de traversée.

La fig. 2 est une vue d'un court tronçon d'un conducteur de traversée courbe montrant la phase d'enroulement d'une couche de ruban de résine synthétique flexible et sèche.

La fig. 3 montre le tronçon de traversée de la fig. 2, pendant l'enroulement subséquent d'une couche de ruban de papier sec et flexible.

La fig. 4 montre la même traversée courbe avec son enroulement terminé.

La fig. 5 est une coupe transversale de la traversée de la fig. 4.

La fig. 6 montre schématiquement le conducteur de traversée recouvert des fig. 4 et 5, au cours de sa cuisson dans un four.

La fig. 7 est une vue semblable à celles des fig. 2 et 3, d'une variante de la méthode d'enroulement autour d'un tronçon de conducteur de traversée, et
la fig. 8 est une vue semblable à la fig. 7 d'une variante de la méthode de solidification du corps isolant entourant le conducteur de traversée.

Dans le mode de mise en oeuvre représenté à la fig. 1, on fabrique un corps isolant électrique pour traversée isolée à haute tension en enroulant simultanément en spirale, sur un mandrin rotatif 10, une feuille 11 de papier absorbant et une feuille 12 de film résineux synthétique flexible à l'état sec, le film 12 une fois chauffé constituant un adhésif et étant enroulé en spirale directement sous la feuille de papier 11 de manière à être intercalé entre les tours adjacents de l'enroulement en spirale 13 de la feuille de papier sur le mandrin 10.

Trois rouleaux presseurs 14, 15 et 16, chauffés à 1800 C, sont répartis autour du mandrin 10 à des espacements angulaires égaux, et sont chargés radialement vers le mandrin afin qu'ils portent contre l'enroulement 13 pendant sa formation et qu'ils chauffent le film d'adhésif résineux 12 au moment où il entre dans l'enroulement en spirale sous le tour extérieur de la feuille de papier 11, afin que les deux faces du film 12 se collent aux faces opposées des tours de l'enroulement de papier 13, au- dessus et au-dessous du film. La pression appliquée par chaque rouleau 14, 15 et 16 sur l'extérieur de l'enroulement 13 peut être de l'ordre de 10 kg(cm2.

La feuille de papier 11 est débitée par un rouleau rotatif 18 et passe autour et au contact d'un cylindre sécheur 19 chauffé à 1000 C, qui soumet le papier à un séchage préliminaire immédiatement avant l'enroulement. Après avoir quitté le cylindre sécheur 19, la feuille de papier 11 passe autour d'un cylindre de guidage 20 non chauffé, après quoi elle s'enroule partiellement autour de l'un des rouleaux presseurs chauffés 16, et, en passant entre le rouleau 16 et le mandrin 10, s'applique sur l'enroulement 13, qui est formé progressivement sur le mandrin rotatif 10. Le film de résine 12 est débité par un rouleau rotatif 21 et passe partiellement autour du cylindre de guidage 20 non chauffé, sur lequel il vient recouvrir la feuille de papier 11.

Le film 12, avec la feuille de papier 11, passent sous le rouleau presseur chauffé 16 et est amené dans l'enroulement 13, sous la feuille de papier 11, pendant la rotation du mandrin 10, le film 12 fondant au moins partiellement pendant son passage sous les rouleaux presseurs chauffés 14, 15 et 16 afin qu'il lie les couches de l'enroulement 13 les unes aux autres. Lorsque l'enroulement 13 est terminé et lié à chaud par les trois rouleaux presseurs chauffés 14, 15 et 16, aucun autre traitement thermique de l'enroulement terminé n'est nécessaire et le mandrin 10 peut être retiré, à moins qu'il soit destiné à servir de conducteur électrique traversant le manchon isolant constitué par l'enroulement 13.

Le papier de la feuille 1 1 peut être n'importe quel papier absorbant approprié, mais les trois variétés ciaprès de papier Kraft produites par le procédé au sulfate et ayant les propriétés suivantes sont préférées.

Variété I Variété II Variété III
Substance 50-58 g/m2 70 g/m2 + 7 1/2 o/o 50-59 g/m2
Epaisseur . 0,068-0,080 mm 0,089 mm + 1 1 o/o 0,076-0,078 mm Porosité (romans) 20-50cc < 10 cl < 10 cl pH de l'extrait aqueux . 7,0-8,5 7,0-8,5 8,0-8,5
Conductibilité de l'extrait aqueux 22 Ftmho/cm (max) 22 umho/cm (max) 7,74 Ftmho/cm (max)
Rigidité électrique à 900 C. .

70 kV/cm > 90 kV/cm 87,7-92,25 kV/cm
Résistance à la traction (papier séché) (au travers de
l'épaisseur) 28 kg/cm2 33 kg/cm2 32 kg/cm2
Allongement (séché) 2-3 o/o 2-3 O/o 7-10 O/o
Le film 12 est une feuille flexible et sèche d'une résine synthétique ayant une structure moléculaire telle que, lorsqu'elle est fondue par la chaleur, elle ne pénètre pas plus que dans une proportion mineure de l'épaisseur totale de chacune des couches de papier adjacentes.

Cette propriété de ne pas pouvoir pénétrer dans les pores d'une feuille de papier absorbant est caractéristique de certaines résines à hauts poids et dimension moléculaires.

Les résines à bas poids moléculaire, lorsqu'elles sont à l'état liquide, pénètrent toujours entièrement à travers l'épaisseur d'une feuille de papier sur laquelle elles sont appliquées, et le corps isolant est susceptible de se fendre pendant et après le durcissement. On utilise de préférence une résine phénoxy, extrudée sous forme d'un film ayant une épaisseur comprise entre 0,013 et 0,038 mm. Par exemple, on peut utiliser l'un des films de résine phénoxy vendus par Bakelite Ltd sous les désignations PRDA 8060, PRDA 8030, PRDA 8160, PKDA 8500 et PRDA 8080, qui sont tous des films de résine thermoplastique mais ayant un bon pouvoir de conserver leur structure de film à chaud, et présentant en même temps certaines des propriétés des résines thermo durcissables.

On appelle grésines phénoxy) y les éthers polyhydroxylés à haut poids moléculaire (d'environ 30 000) dont les matières premières sont le bisphénol A et l'épichlorhydrine. L'unité répétée de la molécule est:
EMI2.1

On peut cependant employer d'autres résines à haut poids moléculaire comme film d'adhésif, par exemple des résines thermodurcissables sous forme de film. Ainsi, un film d'une résine époxy modifiée par du nylon, et pouvant contenir un catalyseur et/ou un plastifiant, peut être employé.

L'épaisseur du papier qui reste non imprégné et exempt de résine dans chaque tour de l'enroulement 13 terminé, lequel papier non imprégné sert à absorber les contraintes produites par les contractions de durcissement et de refroidissement de la résine, doit être:
pour le papier I 0,044 à 0,060 mm
pour le papier II 0,060 à 0,070 mm
pour le papier III. 0,044 à 0,062 mm
S'il faut insérer des conducteurs électriques dans la paroi du manchon en vue de l'ajustage de la capacité électrique, des feuilles d'aluminium peuvent être incorporées entre des tours choisis de l'enroulement 13 pendant l'opération d'enroulement. Les résines phénoxy mentionnées ont la propriété d'adhérer à l'aluminium aussi bien qu'au papier, de sorte que la feuille d'aluminium est très bien collée et maintenue dans la position voulue par le film de résine.

Le mode de mise en oeuvre illustré par les fig. 2 à 6 convient pour la fabrication du corps isolant d'une traversée isolée pour haute tension, présentant une courbure ou angulation longitudinale.

Un ruban flexible sec 30 d'un film de résine phénoxy, monté sur une bobine 31, est enroulé hélicoïdalement sous traction autour d'un conducteur ou autre gabarit préparé 32, présentant la forme courbe ou anguleuse requise. La bobine 31 tourne un grand nombre de fois autour du conducteur 32 de manière connue, et forme ainsi une ou plusieurs couches de ruban de résine enroulé hélicoidalement. L'enroulement est effectué soit de manière que le ruban 30 soit posé bord à bord et forme une seule couche de résine à la fois sur le conducteur, comme montré à la fig. 2, soit à chevauchement de manière à former en une fois un groupe de plusieurs couches superposées du film de résine, avant que la direction axiale de l'enroulement soit inversée.

Un ruban 34 de papier de qualité électrique, crêpé ou lisse, monté sur une bobine 35, est ensuite enroulé de manière semblable sous traction par-dessus la ou les couches de résine, comme montré à la fig. 3, ce ruban de papier étant également posé bord à bord ou à chevauchement de manière à former une ou plusieurs cou ches de papier enroulé hélicoïdalement. Ces deux phases d'enroulement sont ensuite répétées, une couche ou un groupe de couches de résine 36 et une couche ou un groupe de couches de papier 37 étant enroulés alternativement l'un sur l'autre, comme montré en coupe transversale à la fig. 5, jusqu'à ce qu'une épaisseur suffisante de l'isolation combinée ait été formée, comme montré à la fig. 4.

Pendant l'enroulement, une ou plusieurs couches métalliques 38 sont introduites dans l'isolation, ces couches étant espacées radialement du conducteur ou gabarit 32 de façon prédéterminée, de manière à agir comme couches capacitives pour la répartition de potentiel. Ces couches métalliques 38 peuvent être formées soit par enroulement d'une feuille métallique, débitée par une bobine, dans l'enroulement isolant, soit par pose de feuilles préalablement coupées sur mesure, en métal ou en une matière métallique, sur la surface de l'isolant pendant la formation de l'enroulement.

Lorsque l'isolant a atteint l'épaisseur totale désirée, une couverture 39, destinée à contenir l'isolant et à le soumettre à une pression pendant les traitements de solidification subséquents, est appliquée sur l'enroulement.

Lorsque cette couverture a été appliquée sur l'enroulement, l'ensemble 40 du conducteur avec son enroulement est placé dans une enceinte chauffée, représentée schématiquement en 41 à la fig. 6. L'enceinte 41 est évacuée jusqu'à une pression de 0,1 à 0,3 mm de mercure et est chauffée à une température de 1800 C. L'ensemble 40 est maintenu dans l'enceinte évacuée et chauffé pendant un temps suffisant pour que l'isolant se transforme en une masse fusionnée et solide adhérant au conducteur 32, les couches de l'enroulement se trouvant liées les unes aux autres par la résine. Lorsque la solidification est terminée, on retire la traversée isolée 40 de l'enceinte et on peut enlever la couverture externe 39 après le refroidissement.

Dans une variante illustrée à la fig. 7, le ruban de résine sèche 30 et le ruban de papier 34 sont enroulés simultanément à partir de bobines 31 et 35, sur le conducteur ou gabarit 32, les couches métalliques étant formées ou introduites de la même manière que décrit précédemment. Le ruban de résine 30 et le ruban de papier 34 pourraient également être débit. °s par une unique bobine sur laquelle ils sont interfoliés, et être enroulés simultanément.

Lorsque l'épaisseur d'isolant désirée a été formée par enroulement simultané des rubans de résine et de papier, le traitement de solidification est effectué de la manière décrite précédemment.

Dans un autre exemple, I'isolant est formé par enroulement de l'une ou l'autre des manières décrites précédemment en regard des fig. 2 à 6 ou de la fig. 7, et l'enroulement est recouvert. L'ensemble recouvert 40 est ensuite placé dans une enceinte chauffée, pour la solidification, mais au lieu d'être évacuée, l'enceinte est mise sous pression de gaz, de préférence d'un gaz électronégatif. L'isolant est ainsi solidifié par la chaleur et sous pression de gaz dans l'enceinte. Lorsque la solidification est terminée, on retire l'ensemble 40 de l'enceinte et on le laisse refroidir, après quoi on peut enlever la couverture externe.

Le dernier exemple qui sera décrit, et qui comprend également une variante du traitement de solidification, est illustré par la fig. 8. Dans ce cas, l'enroulement est formé d'un ruban de papier 34 et d'un ruban de résine phénoxy 40 enroulés simultanément comme décrit précédemment en regard de la fig. 7. De la chaleur et de la pression sont appliquées sur l'enroulement 40 pendant sa formation, au moyen de galets presseurs chauffés 50, 51, chargés par des ressorts. Ces galets 50 et 51 sont montés sur un chariot 52, qui suit le mouvement des bobines 31 et 35 qui débitent les rubans de résine et de papier 30 et 34 et les enroulent le long de l'isolant en cours de formation. Ces galets chauffés 50 et 51 sont placés de manière à porter élastiquement contre la surface de l'enroulement, en avant et en arrière des points d'arrivée des rubans 30 et 34 sur l'enroulement.

Cependant, les deux galets pourraient être placés de manière à précéder, ou à suivre, les bobines débitrices. Les galets presseurs 50 et 51 solidifient l'isolant et le font fusionner en une masse chaude, simultanément à la formation même de l'isolant par enroulement, en sorte qu'au moment où l'épaisseur désirée d'isolant est atteinte, la traversée isolée 40 est terminée et aucun traitement ultérieur de solidification dans une enceinte chauffée n'est nécessaire. Des couches métalliques peuvent être introduites dans l'enroulement pendant sa formation, de la manière décrite précédemment et aux niveaux voulus.

Dans tous les exemples qui précèdent, il est entendu que le ruban ou la feuille de papier peut être en papier lisse ou en papier crêpé. Dans le cas du papier crêpé, une traction suffisante est appliquée sur le ruban pendant l'enroulement pour qu'une proportion du crêpage soit éliminée par allongement du ruban.

Dans les exemples illustrés par les fig. 2 à 6, 7 et 8, le papier et la résine employés sont tels que décrits dans l'exemple illustré par la fig. 1.

I1 est cependant entendu que, dans tous les exemples, la feuille ou le ruban de résine adhésive employés pour la fabrication du corps isolant comme décrit, au lieu d'être une résine phénoxy, peut être une autre résine à haut poids moléculaire sous forme de feuille ou de ruban, adhérant bien au papier, et ayant de préférence la propriété de ne pas être absorbée dans l'épaisseur entière du papier pendant l'opération de collage et de solidification.

Claims

REVENDICATION I Procédé pour la fabrication d'un corps isolant tubulaire formé d'un enroulement de papier lié par une résine, caractérisé en ce que l'on enroule simultanément ou successivement sur un gabarit des couches superposées, respectivement de papier et d'un film d'adhésif résineux synthétique sec et flexible, de manière à intercaler le film d'adhésif entre les spires adjacentes de l'enroulement de papier, et en ce que l'on applique de la chaleur et une pression sur l'enroulement pour amener le film à se lier au papier.

SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que la résine du film a une structure moléculaire telle que, lorsqu'elle est fondue par la chaleur, elle ne pénètre pas dans plus qu'une proportion mineure de l'épaisseur totale de chaque spire adjacente de l'enroulement de papier.

2. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que la résine et le papier sont sous forme de feuille et sont appliqués simultanément de manière à former un enroulement en spirale.

3. Procédé selon la sous-revendication 2, caractérisé en ce que la résine et le papier sont sous forme de ruban et sont enroulés hélicoïdalement simultanément ou par couches ou groupes de couches successifs.

4. Procédé selon la sous-revendication 3, caractérisé en ce que les rubans de résine et de papier sont enroulés sur un gabarit de forme courbe ou anguleuse.

5. Procédé selon la revendication I ou l'une des sousrevendications 1 à 4, caractérisé en ce que la chaleur et la pression sont appliquées sur l'extérieur de l'enroulement simultanément à l'opération d'enroulement pendant sa formation progressive sur le gabarit pour amener le film de résine à fondre et à se lier au papier.

6. Procédé selon la sous-revendication 5, caractérisé en ce que des rouleaux presseurs chauffés sont appliqués localement sur l'extérieur de l'enroulement simultanément à la formation de l'enroulement, les zones de contact des rouleaux presseurs avançant progressivement sur la surface de l'enroulement pendant la formation progressive de celui-ci.

7. Procédé selon l'une des sous-revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'enroulement terminé des couches ou groupes de couches alternés de résine et de papier est enfermé dans une enveloppe externe et est solidifié par cuisson dans une enceinte chauffée, sous une pression de gaz supérieure à la pression atmosphérique ou sous vide.

8. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que la résine synthétique du film est une résine thermoplastique de la classe phénoxy.

9. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que la résine synthétique du film est une résine thermodurcissable, par exemple un film d'une résine époxy modifiée par du nylon.

10. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que des conducteurs métalliques, par exemple des feuilles de métal, sont insérés entre les couches superposées en des positions radiales déterminées, pendant l'opération d'enroulement desdites couches.

11. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que le papier est du papier crêpé sous forme de feuille ou de ruban.

REVENDICATION II Corps isolant tubulaire fabriqué par le procédé selon la revendication I.