Verfahren zur Herstellung eines biegsamen Isoliermaterials und naeh diesem Verfahren erhaltenes Isoliermaterial. Die vorliegende Erfindung bezieht sieh auf kn ein Verfahren zur Herstellung eines bieg- sainen Isoliermaterials aus Glimmerblätteben und einem Bindemittel und auf das nach diesem Verfahren erhaltene Isoliermaterial.
In der elektrischen Industrie besteht die Nachfrage nach einem aus Glimmerblättehen und einem hiegsainen, nicht starr erhärtenden Bindemittel zusammengesetzten Isoliermate rial, welehes während des Lagerns beim<B>Al-</B> tern und später im Gebrauch praktisch dauernd bie-Sam bleibt und nicht spröde wird.
Ein biegsames Isoliermaterial ist besonders für Hüllen und Bänder erwünselit. Ausserdeni "erinag ein mit einem dauernd biegsamen Bindernittel zusammengehaltenes Glimmer- inaterial, welches auf Gegenstände aufgetra gen worden ist, Stösse wirksamer abzufangen als eine starre Isolation und infolgedessen physikalischen Beanspruehungen besser stand zuhalten.
Ausserdem können mit biegsamen Cliininerisolierungen (las Rissigwerden, das Welligwerden, das Zusammenschrumpfen und andere unerwünschte Erscheinungen, die ge wissen starren Glimmerisolierungen eig-en sind, ZD vermieden werden.
<B>Das</B> erfindungsgemässe Verfahren ist da- dureli #,-ekeiiii7eiehiiet dass man Fiehtenteer C- <B>5</B> zur Vertreibung von Ölen und andern flüeh- tigen Bestandteilen so lange erhitzt, bis eine Viskosität von<B>10</B> bis<B>100</B> Poisen erreicht ist und den hitzebehandelten Fiehtenteer als Bindemittel auf Glimmerblättehen aufbringt.
Dem besseren Verständnis der Erfindung dient die folgende ausführliche Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, die als Beispiele in der beiliegen den Zeichnung dargestellt sind.
Fig. <B>1</B> stellt einen vergrösserten, vertikalen Querschnitt durch eine Glimmerisolation dar; Fig. 2 stellt einen vergrösserten, vertikalen Querschnitt durch eine Modifikation der Glim- merisolation dar; Fig. <B>3</B> stellt einen vergrösserten, vertikalen Querschnitt durch eine andere Modifikation der Glimmerisolation dar, und Fig. 4 ist eine perspektiviselie Darstellung eines Nutenfutters.
Die Erfindung beruht auf der Beobaeh- tung, dass es möglich ist, eine praktisch dauernd bie,-same Glimmerisolation durch Binden von Glimmerblättehen mittels hitze behandeltem Fiehtenteer zu erhalten. Die Herstellung des Fiehtenteers als solchem er folgt durch Troekendestillation von Fichten holz, wobei ein Gemisch von verschiedenen flüehtigen Materialien aus dem Holz abdestil- liert wird.
Bei der darauffolgenden Fraktio- nierung des Genüsehes ist Fichtenteer das letzte flüehti,-e Material, welches abgegeben wird.
Der Fiehtenteer destilliert bei Tempera turen im Bereich von 200 bis 400'<B>C</B> ab,<B>je</B> nach dein besonderen angewendeten Verfall- ren. Das spezifische Gewicht des Fichtenteers schwankt beispielsweise zwischen<B>1,03</B> und<B>1,07.</B> Das Produkt kann als Rohfichtenteer bezeich net werden, da es aus einem veränderlichen Gemisch von charakteristisehem Gerucli be steht, welches aus teerigen Bestandteilen, Leichtölen und andern flüchtigen Bestand teilen zusammengesetzt ist.
Der im Handel erhältliche rohe Fiehtenteer ist als Glimmer- bindemittel völlig ungeeignet. Die Glimmer- blättehen werden durch dieses nicht zusam mengeklebt. Mit rohem Fichtenteer behandelte Glimmerblättehen <B>f</B>allen auseinander. Wegen anderer. Eigenschaften, beispielsweise wegen seiner veränderlichen Zusammensetzung und seiner veränderlichen elektrischen Eigenschaf ten, ist roher Fichtenteer für diesen Verwen dungszweck ungeeignet.
Es -wurde festgestellt, dass bei einer Hitze behandlung des rohen Fichtenteers bei einer Temperatur von etwa<B>2251 C,</B> bevorzugter- weise des Bereiches von 200 bis<B>250'</B> C, wäh rend<B>3</B> bis<B>8</B> Stunden, öle und andere flüch tige Bestandteile in einer etwa einem Drittel seines Gewichtes entsprechenden Menge ent weichen, wobei ein Körper zurüÜ:bleibt, der die neue Lind überraschende charakteristische Eigenschaft eines ausgezeichneten Haftvermö gens gegenüber Glimmerblättehen aufweist. Eine Hitzebehandlung bei erheblich höheren Temperaturen, wie z.
B. bei 300' <B>C,</B> lässt den Fichtenteer jedoch infolge thermischer Zer setzung für diesen Verwendungszweek unge eignet werden. Die Hitzebehandlung zwischen 200 und<B>2501 C</B> bewirkt eine völlige Umkeh rung der Eigenschaften des Fiehtenteers, so weit diese die Bindefähigkeit gegenüber Glim mer und die elektrische Isolation betreffen. Ausserdem wird durch diese Hitzebehandlung die Beständigkeit des Fichtenteers stark er höht, so dass dieser beim Altern weder einem Zerfall noch einer Erhärtung unterworfen ist und praktisch dauernd biegsam bleibt.
Ferner ist der hitzebehandelte Fiehtenteer in Ölen, beispielsweise in Transformatorenöl, nicht mehr löslich. Im folgenden bezeichnet der Ausdruck hitzebehandelter Fichtenteer das Produkt., welches aus rohem Fichtenteer erhalten wird, wenn dieser zwecks Austreibens der öle und anderer flüehtiger Bestandteile so lange, erhitzt wird, bis eine Viskosität von <B>10</B> bis<B>100</B> Poisen erreicht wird. Die Hitze behandlung kann bei der oben angegebenen Temperatur in offener Atmosphäre durellge- führt werden.
Werden versehlosseile, mit einer Vakuumpumpe verbundene Gefässe verwendet, so entsteht das gleiche Prodakt bei tieferen Temperaturen oder in kürzerer Zeit.
Es wird beispielsweise ein mittelsehwerer Retorten-Piehtenteer während<B>6</B> Stunden bei <B>225' C</B> hitzebehandelt. In dieser Zeit entwei chen<B>Öle</B> und andere flüehtiye Bestandteile in einer Menge von etwa<B>ö5</B> 11/o seines Gewichtes. Die Viskosität des hitzebehandelten Fichten teers liegt im Bereich von 40 bis<B>70</B> Poisen. Bei der praktischen Anwendung der Erfin dung kann ein hitzebehandeltes Produkt ver wendet werden, welches eine im. Bereich von <B>10</B> bis<B>100</B> Poisen liegende Viskosität aufweist.
Schwerer Retorten-Fiehtenteer erfordert beispielsweise eine Hitzebehandlung von etwa 4 Stunden bei 225'C, um ein als Glimmer- bindemittel geeignetes Produkt zu bilden, wo bei weniger als 3011/G flüeht.i'-e Bestandteile <B>M</B> entweichen. Leichter Retorten-Fiehtenteer ent hält mehr flüchtige Bestandteile und erfor dert die längste Ilitzebehandlang.
Der hitzebehandelte Fiehtenteer wird zwecks Herstellung einer,<B>je</B> nach den Erfor dernissen,<B>15-</B> bis 50prozentigen Lösung in einem flüehtixyen Lösun-smittel -elöst. Eine '05prozentige Lösung von hitzebehandeltem Fichtenteer in Äthylalkohol lässt sieh mit sehr guten Resultaten zur Behandlun- von Glim- merblättellen verwenden.
Andere geeignete Lösungsmittel sind Aceton, Toluol und Xviol. Es können auch Lösungsmittelgemisehe ver wendet werden. Für die Behandlung von auf einer Papier- oder Stoffunterlagle aLif-.-e- tragenen Glimmerblättehen haben sieh Lösun gen eines Gehaltes von 40 bis 501/o an hitze behandeltem Fiehtenteer als günsti,- erwiesen, da diese Lösungen den Stoff oder das Papier wirksam imprägnieren,
wobei die Poren der selben besser mit hitzebehandeltem Fichten- teer ausgef ällt werden, als bei Verwendung eD verdünnterer Lösuntz-en.
Für die Herstellung eines nur ans Glim- inerblättelien und hitzebehandelteni Fichten- teer-Klebenjittel bestehenden Blattes hat sieh das fol-ende Verfahren als zweel#inässi-- erwie sen.
Mittels einer Apparatur, die allgemein verwendet wird und den Fachleuten wohl be kannt ist, werden Glimmerblättehen aus er- liöllter Lage auf ein bewegtes Band aufgetra gen, wobei die Glinimerblättehen gleichmässig über dem<U>bewegten</U> Band zerstreut werden, urn eine 'Sehieht von etwa<B>0,25</B> mm Dieke her zustellen.
Die Glinmierblättehen werden aus einem Behälter mit einer 35prozentigen Lö- sun- von hitzebehandeltem Fielitenteer in berieselt.<B>Es</B> werden auf diese Weise etwa<B>15</B> Gewiehtsteile des hitzebehan delten Fiebtenteers auf<B>85</B> Gewiehtsteile Clim- inerblättehen auf-etra-en. Das Isoliermaterial wird hierauf in einen Ofen geleitet und wäh rend eini--en Minuten bei einer Temperatur <B>M</B> von etwa<B>100' C</B> erhitzt,
-um den Äthylalkohol. zu entfernen. Zwei Lagen des getrockneten Gliinnierisoliermaterials werden übereinander- gelegt, worauf das Sehiehtgebilde beidseitig mit einer einzigen Lage trockener, nicht be- liandelter Glimmerblättehen versehen wird, um (las Kleben züi verhindern.
Das Schicht- gebil(le wird Lierauf während<B>10</B> Minuten in einer auf 140'<B>C</B> erhitzten Presse bei einem Druck von etwa<B>0,35</B> k-Jem# -epresst. Es ent- e steht ein<B>0,5</B> mm diekes Blatt aus Glimmer- isoliermaterial und Bindemittel. Das Blatt ist, äusserst biegsam, wird jedoch durch den hitze behandelten Fiehtenteer fest zusammengehal ten.
Man muss mit den Fingern einen be- trüAtliehen Druck ausüben, um in diesem Blatt eine Verschiebung der Gliinmerblättehen m"e(yelleiiian(#ier zu bewirken.
Fio-. <B>1</B> der Zeieh- I n nung- stellt einen vergrösserten, vertikalen Querschnitt durch, ein auf diese Weise her- crestelltes Glimnierisolierblatt <B>10</B> dar, welehes aus den mittels des hitzebehandelten Fiehten- teers 14 -ebundenen Glimmerblättchen 12 zu- sammen(resetzt ist.
<B>M</B> Die foluenden elektrischen Ei"ensehaften <B>C Z,</B> wurden in der Weise bestimmt, dass das Blatt Standardprüfungen unterworfen wurde: Kurzzeitice dielektrische Festigkeit<B>290</B> Kilovolt/em Isolationswiderstand praktisch unendlich Liehtbogenwiderstand <B>*</B> 184 Sekunden <B>*</B> Der Lichtbogenwiderstand eines Isoliermate rials ist die Zeit in Sekunden, während welcher zwischen auf der Oberfläche des Materials ange brachten Kontakten ein elektrischer Lichtbogen aufrechterhalten werden kann,
ohne dass auf der Oberfläche des Isoliermaterials ein leitender Weg entsteht.
EMI0003.0083
<I>Leistungsfaktor <SEP> iv <SEP> <B>1/a</B></I>
<tb> <B>250 <SEP> C <SEP> 500 <SEP> C <SEP> 1000 <SEP> C</B>
<tb> <B>1000</B> <SEP> Volt <SEP> <B>2,53 <SEP> 3,20</B> <SEP> 12,53
<tb> 1500 <SEP> Volt <SEP> 2,20 <SEP> <B>3,10 <SEP> 12,53</B>
<tb> '2000 <SEP> Volt <SEP> <B>1,93 <SEP> 3,23) <SEP> 13,10</B> Um ein (41immerisoliermaterial. herzustel len, welches etwas steifer als ein durch Ver wendung von hit7ebehandeltem Fiehtenteer allein erhältliehes Material ist, jedoch keine starrelsolation bildet, können dem,
hitzebehan- delten Fichtenteer, bezogen auf dessen Ge- wieht, bis zu<B>10</B> % eines härtenden Mittels, z. B. Sehellaek, Alkydharze und der Rück stand von mit einem Lösungsmittel extrahier tem Fiehtenholzpeeh, zugesetzt werden.
Bei spiele geeigneter Alkydharze sind Glyzerin- phthalat, Gl- ykolmaleat und Pentaerythrit-, inaleat-phthalat. Werden etwa<B>5</B> II/o eines der oben angegebenen härtenden Mittel dem hitze behandelten Fiehtenteer zugesetzt, so ist das damit hergestellte Glimmerisoliermaterial de at- lieh steifer, jedoch immer noch völlig bie-,
sam. Um die Glimmerblättehen zwischen den Fingern zu einer gegenseitigen Verschiebung züi zwinuen, muss ein DriLek aufgewendet wer den, der, verglichen mit dem Druck, der er- forderlieh ist, -um die mittels des hitzebehan- i delten Fiehtenteers allein gebundenen Glim- merblättehen gegeneinander zu verschieben, doppelt so gross ist.
Ein<B>0,5</B> mm dickes Blatt aus Glimmer- blättehen, die mit einem Gemisch von<B>95</B> Ge- <B>5</B> wiehtsprozent hitzebehandeltem Fichtenteer und<B>5</B> 1/o des Rückstandes von mit einem Lb- sungsmittel extrahiertem Fiehtenholzpech ge- banden sind,
weisen bei den Prüfungen die folgenden Eigenschaften auf Karzzeitige dielektrische Festigkeit<B>287</B> Kilovolt/cm Isolationswiderstand praktisch unendlich Lichtbogenwiderstand 210 Sekunden
EMI0004.0005
<I>Leistungsfaktor</I> <SEP> in <SEP> %
<tb> <B>250 <SEP> C <SEP> 500 <SEP> C <SEP> 1000 <SEP> C</B>
<tb> <B>1000</B> <SEP> Volt <SEP> <B>2,30 <SEP> 2,60 <SEP> 8,07</B>
<tb> <B>1500</B> <SEP> Volt <SEP> <B>1,93 <SEP> 2,60 <SEP> 8,13</B>
<tb> 2000 <SEP> Volt <SEP> <B>-1,83 <SEP> 2,60 <SEP> 8,
33</B> Bei der Herstellung von dünnen Bändern und Hüllmaterialien aus mit hitzebehandeltem F ichtenteer gebundenem Glimmerisoliermate- rial ist es zweckmässig, zwecks Erhöhung der AbnützLings- und Reibfestigkeit ein faseriges Trägermaterial zu verwenden, insbesondere dann, wenn ein äusserst dünnes Material einer Dicke von etwa<B>0,1</B> mm hergestellt wird.
Ge eignete faserige, verstärkende Trägerinateria- lien sind Tauenpapier, Zementsaekpapier, Kambrik, Glasfasergewebe, Asbestpapier und Asbeststoff. Ein biegsames Glimmerband wird beispielsweise folgendermassen hergestellt:
Die Isolation 20 in Fig. 2 wird derart her gestellt, dass 0,025 mm dickes Tauienpapier 22 mit einer<B>0,05</B> mm dichten Schicht 24 aus Glimmerblättehen <B>26</B> bedeckt wird, worauf die Glimmerblättehen mit einer 40prozentigen, nur hitzebehandelten Fichtenteer enthaltenden Lösung oder mit einer Lösung, die ausser dem hitzebehandelten Fichtenteer noch eine kleine Menge eines der oben angegebenen härtenden Mittel enthält, berieselt. Beim Trocknen bleibt das Bindemittel<B>28</B> in der Isolation zurück.
Nachdem das Lösungsmittel abgedampft wor den ist, wird ein dem Bodenblatt ähnliches Deckblatt<B>30</B> aus<B>0,025</B> mm dickem Tauen- papier über die Glimmerblättchen gelegt. Durch Pressen bei einem Druck von etwa <B>0,35</B> kg/CM2 und durch Hitzebehandlung-wäh- rend des Pressens bei einer Temperatur von etwa 125'C, während einigen Minuten, er hält man ein äusserst biegsames Material 20.
Das auf diese Weise hergestellte Isolierblatt kann zu Bändern geeigneter Breite zersehnit- ten werden. Solehe Bänder wurden<B>1</B> Jahr lang gelagert, ohne dass dabei eine merkliehe Veränderung der Biegsamkeit eintrat.
In Fig. <B>33</B> ist eine andere Form des Iso liermaterials dargestellt, das aus einer Sehielit von Glimmerblättehen 34, welehe mittels des hit7ebehandelten Fichtenteers<B>36</B> -ebunden sind, und aus zwei Sehiehten <B>38</B> und 40 aus Glasfaserstoff, von denen die eine über -Lind die andere unter der Sehieht der Glimmer- blättehen angebracht ist, besteht.
In Fig. 4 ist ein Nutenf Litter <B>50</B> dargestellt, das sich folgendermassen herstellen lässt. Ein äusseres Trägerblatt<B>52</B> aus Pressspan wird mit einer Schicht 54 geeigneter Diehe aus Glim- merblättehen vereinigt, worauf die aufgetra genen Glimmerblättehen mit dem hitzebehan delten Fichtenteer, der bevorzugterweise mit <B>5</B> bis<B>10</B> % eines der oben ange-ebenen bär- tenden Mittel vermischt ist,
imprägniert wer den. Nachdem das zusammencesetzte Material bei einer Temperatur von etwa.<B>100' C</B> getroeli:- net worden ist, werden die Glimmerblätteben vur Erhöhung der Abnützungsfestigkeit illit einem dünnen Glasfasergewebe <B>56</B> bedeekt. Das zusammengesetzte Material kann in einer erhitzten Presse bei einem Driiek von etwa <B>0,
7</B> kg/em# und einer Temperatur von etwi <B>1500</B> C während einigen Minuten gepresst wer den. Das gepresste Material kann zerelinit- ten und zu Nutenfuttern <B>50</B> verformt werden.
Das Pressspanblatt <B>52</B> liefert einen verUlt- nismässig starren Auissenbelti_z weleher das Einführen der Nutenf Litter in die Nuten in Ankern von Motoren und Generatoren er leichtert.
Der Glasstoff<B>56</B> ermöglieht ein leichtes Einführen der Wiehltingen in clis Nutenfutter, ohne dass dabei eine BesehUdi- gung oder eine übermässige Versehiebung, cler Glimmerblättehen erfolgt.
Das biegsame, bitze- behandelte Fichtenteerbindemittel passt sieh der während des Betriebes der elektrodyna mischen Maschine eintretenden Ausdehnung und Kontraktion der Leiter an. Die Naten- futter werden nicht starr, und zwar wegen der dauernd biegsamen Beschaffenheit des hitzebehandelten Fichtenteers.
Das Pressen der Isolation, welche, das Ititzebehandelte Fiehtenteerbindemittel ent hält, bat in erster Linie die Erzielung einer guten n Konsolidierun- zum Zweck. Die Presse wird erhitzt, um die Viskosität des Fichten- teerbindenlittels herabzusetzen, so dass sieh dieses unter mässi--en Drucken von Bruchteilen eines K",/eiii:-' #,leieliiiiät3i-- verteilt.
Es können offetisielitlieh höhere Drucke angewendetwer- deii.
Das die Glininierblättehen und das hier beschriebene hitzebehandelte Fielitenteerbinde- mittel entbaltende Isoliermaterial kann in zahlreicbeii Ausführun-sformen hergestellt werden. Unter Verwendung des hitzebehan- (lelten Fiehteitteerbindenüttels können Isolier materialien lier-estellt werden, die ausser Glimmerblättehen verschiedenartige verstär kende Trä-erinaterialien. aufweisen.
<B>C</B>