Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Leiterisolation Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstelluna einer elektrischen Leiterisolation.
Während zwar bisher zur Isolierung elektrischer Leiter die Verwendung wärmehärtbarer Organopoly- siloxane erwünscht war, standen noch keine reak tionsfähigen, flüssigen Organopolysiloxane zur Ver fügung, die auf Grund ihrer niederen Viskosität zur Imprägnierung als Isolationsmaterial auf Leitern ge eignet gewesen wären. Bisher gab es keine reaktions fähigen Organopolysiloxane, die weder Wasser, Gase, noch andere Nebenprodukte abspalten, mit einer nie deren Viskosität von<B>0,1</B> bis 4 Poise, vornehmlich im Bereich unterhalb 40 Centipoise bei<B>250 C.</B>
Die früheren reaktionsfäh#igen Organopolysiloxane enthielten zwar reaktionsfähige olefinische Gruppen, wie z. B.<B>><I>C</I></B> # <B>C</B> < -Gruppen, besassen aber eine relativ hohe Viskosität, die in vielen Fällen oberhalb <B>5</B> Poise und oft sogar oberhalb<B>50</B> Poise bei<B>250 C</B> lag, und konnten deshalb bei der in der Elektroindu strie meist als Isolation verwandten Imprägnierung von Glimmer- und Glasfolien, Asbestwicklung und anderen festen Isolationen nicht zufriedenstellen. Sehr oft werden elektrische Spulen mit 4 bis,
<B>25</B> und mehr Lagen von Glimmerfolien umwickelt. Um alle Lük- ken, Poren und Zwischenräume in solchen Folien auszufüllen und eine feste und vollkommen imprä gnierte Isolation zu erzeugen, ist eine Masse mit sehr niederer Viskosität erforderlich. Polysiloxanverbin- dungen, die eine Viskosität von über<B>5</B> Poise bei <B>251 C</B> haben, durchdringen<B>5</B> Schichten einer Glim- merfolie nur ungleichmässig, auch bei Anwendung eines mehrere Tage andauernden Vakuums.
Aus praktischen Gründen ist es j#edoch nötig, dass die Im- prägnicrungsmassnahmen viele Schichten von Glim- me,rfolien oder anderen festen Isolationen schnell durchdringen. Die imprägnierende Behandlung soll weniger als<B>1</B> Stunde dauern. Ausserdem zeigen, die aus reaktionsfähfigen Vinylpolysiloxanen hergestellten, gehärteten, festen Harzprodukte gewöhnlich schlechte physikalische Eigenschaften, wenn sie aus Flüssig keiten niederer Viskosität hergestellt wurden.
Das erfindungsgemässe Ve#rfahren zur Herstellung einer elektrischen Leiterisolation ist dadurch gekenn zeichnet, dass man ein Band aus anorganischem, clek- trisch isolierendem Material mit einem viskosen, härt- baren flüssigen Organopolysiloxan versieht, das eine Viskosität von<B>100</B> bis<B>100 000</B> Poise bei 2511 <B>C</B> hat und Vinylgruppen, direkt an Silicium gebunden, ent hält, mit diesem Bandmaterial einen elektrischen Lei ter umwickelt, die Umwicklung mit härtbarem,
mit dem viskosen Organopolysiloxan mischbarern flüs,si- Cr ,ein Organopolysiloxan von nicht mehr als 4 Poise bei<B>250 C</B> imprägniert, das mindestens zu,<B>10</B> Gew.II/o aus Molekülen der Formel
EMI0001.0055
besteht, worin Rein Alkylradikal mit nicht mehr als 4 Kohlenstoffatomen, ein Phenyl-,
Tolyl- oder Xylyl- radikal und R, ein Methyl- bzw. Vinylradikal bedeu, ten und n einen Wert von 2 bis<B>10</B> hat und nachfol gend die Organopolysiloxane aushärtet.
Die Organo- polysiloxane mit nicht mehx als 4 Poise bei 2511 <B>C</B> haben vorzugsweise einen niederen Dampfdruck bis zu 10:
001 <B>C</B> -und höher und reagieren in der Regel<B>be-</B> reits bei Temperaturen zwischen<B>100</B> und 2000<B>C.</B> Die Viskosität liegt vorzugsweise zwischen<B>10</B> und <B>100</B> Centipoise bei 25o<B>C.</B> Werden die Verbindungen der Formel<B>(1)</B> derart gewählt, dass in einem Organo- polysiloxangemisch n<B>=</B> 2,0 bis<B>3,5</B> ist, so haben diese Flüssigkeiten eine Viskosität von<B>10</B> bis 40 Centi- poise. Die thermisch beständigsten und zugleich niedrigst viskosen flüssigen Organopolysiloxane kön nen z.
B. erhalten werden, wenn R in der Formel<B>(1)</B> entweder Methyl oder Phenyi ist.
Wenn in obiger Formel<B>(1)</B> n<B>= 1</B> ist, sind die Organopolysiloxane flüchtig. Beim Erhitzen von Spu len auf<B>100</B> bis 14011 <B>C,</B> die mit Polysiloxanen im prägniert sind, die im wesentlichen aus Verbindungen bestehen, in denen n<B>= 1</B> ist, wird eine reichliche Rauch- und Dampfentwicklung aus letzteren Verhin- dungen beobachtet.
Verbindungen, in denen n<B>=</B> 2 ist, zeigen im Ver gleich zu VerbindunlIen, bei denen n<B>= 1</B> ist, eine bemerkenswerte Abnahme des Dampfdruckes. Selbst bei einem Druck von<B>0,1</B> mm Hg sieden sie erst bei Temperaturen von<B>85</B> bis<B>1000 C.</B> Infolgedessen ist es vorteilhaft, Organopylosiloxane zu verwenden, die ein Minimum an Molekülen mit n<B>= 1</B> enthalten. Bei Gegenwart von mehr als einigen Prozenten an Mole külen mit n<B>= 1</B> werden diese vorzugsweise durch fraktionierte Destillation abgetrennt. Geringe.
Men gen an Trisiloxanverbindungen können in einigen Fällen zugegen sein, besonders dann, wenn zwei Vi- nylgruppen pro Molekül vorhanden sind.
Bevorzugt wird mit Organopolysiloxanen, imprä gniert, die der Formel:
EMI0002.0023
worin W ein Methyl- oder Phenylradikal und R, ein Methyl- oder Vinylradikal bedzeuten, wobei im Durch schnitt zwei Vinylradikale pro Molekül vorhandbn sind und n mindestens gleich 2 ist, oder der Formel
EMI0002.0032
entsprechen, worin n einen Wert von 2 bis<B>10</B> hat.
Werden Gemische verwendet, in denen n etwa<B>2,5</B> ist, so ist die Viskosität der Flüssigkeit annähernd <B>15</B> Centistokos bei 25o<B>C,</B> und, wenn n einen Durch schnittswert von<B>3</B> hat, dann ist die Viskosität an nähernd 20 Centistokes bei 25"C.
Alle diese Organopolysiloxane haben beim über- c,ancr vom flüssigen in den, festen Zustand eine sehr C, <B>z2</B> niedere Schrumpfung. Die Volumenschrumpfung der Organopolysiloxane allein ist ungefähr 4 bis 5%. Diese ist insofern eine sehr -günstige Eigenschaft, als die meisten Harze beim übergyang aus dem flüssigen C, in den wärmegehärteten Zustand viel stärker schrumpfen, wobei sich Nachteile ergeben, wie z. B.
Sprung- und Rissbildung, die zur Bildung von Zwi schenräumen und ähnlichem führen.
Durch Einarbeitung von, Füllstoffen, wie z. B. feinverteiltem Siliciumdioxyd, kann die Schrump fung noch reduziert worden. Zum Beispiel wird eine Masse, die zu<B>50</B> Volo/o aus Siliciumdioxyd einer Korngrösse, von etwa<B><I>50</I></B> lit besteht, beim Härten zu einem festen Körper eine Schrumpfung von etwa 211io haben.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die nachfolgende genauere Beschreibung und die Zeichnungen verwiesen.
Fig. <B>1</B> ist ein Teil einer Spule, umwickelt mit einer Glimmerisolie,rung.
Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch einen Imprä- gnierungstank.
Fig. <B>3</B> ist eine Aufsicht einer Halbspule, angeord net in einem Imprägnierungstank.
Fig. 4 ist die Ansicht eines Teiles einer Halbspule, die in einer Vorrichtuna, die der Spule die richtige Form und das vorgeschriebene Mass gibt, eingespannt ist.
Fig. <B>5</B> ist ein Längsschnitt durch eine in Organo- polysiloxan eingetauchte Spulenanordnung.
Fig. <B>6</B> ist ein Längsschnitt durch einen Imprägnie- rungstank zur Imprägnierung von elektrischen Durch führungsklemmen.
Als Band aus anorganischem, elektrisch isolieren dem Material kann ein solches aus Glimmer, Glas oder Asbest verwendet werden. Das zum Imprägnie ren verwendete Organopolysiloxan hat eine so niedere Viskosität, dass in der Regel alle Poren in der Um wicklung vollkommen ausgefüllt werden und beim anschliessenden Härten der Organopolysiloxane kann man eine feste blasenf#reie Isolation erhalten.
Glimmerbänder, insbesondere zusammengesetzte Glimmerbänder, bestehend aus mehreren La,-en von Glimmerschichten, werden heutzutage in qualitativ sehr hochwertigen elektrischen Isolationen verwendet. Ihre Imprägnierung ist besonders schwierig.
So haben Versuche gezeigt, dass, wenn ein, Leiter mit einem Glimmerband aus<B>15</B> bis<B>25</B> Lagen, umwickelt ist, die gesamte Stärke des Glimmerbandes nur dann befrie digend in verhältnismässig kurzer Zeit imprägniert werden kann, wenn die Viskosität des Imprägnie- rungsmittels weniger als<B>0,5</B> Poise bei<B>250 C</B> beträgt.
Bei Anwendung von Drucken bis zu<B>2,8</B> kg/CM2 auf die imprägnierenden Polysiloxane ist es möglich, 12 bis<B>16</B> Lagen von Glimmerhändern mit Polysiloxan- mass#en der Viskosität von etwa<B>1</B> Poise bei<B>25" C</B> zu imprägnieren.
Während Leiter, die mit 4 bis<B>6</B> Lagen eines Glirnmerbandes, umwickelt sind', für eine hinreichende Imprägnierung mit einem flüs,sigen Polysiloxan von einer Viskosität von 4 Poise bei <B>250 C</B> 4 bis<B>6</B> Stunden erfordern, konnte die Imprä- gnierungszeit auf<B>1</B> Stunde reduziert werden, wenn die flüssige Polysiloxanmasse einem Druck von <B>2,8</B> kg/CM2 unterworfen wurde.
Es itst zu bemerken, dass Imprägniertanks, die bei solchen Drucken ar beiten, kostspielig die Betriebskosten hoch, und die Probleme, denen man bei ihrer Verwendung und Instandhaltung begegnet, beträchtlich sind.
Ein für die praktische Durchführung dieser Er findung geeignetes Glimmerbandmaterial kann fol gendermassen hergestellt werden. Hochviskose Or- ganopolysiloxane werden in einem organischen Lö sungsmittel, wie z. B. Toluol, Xylol oder Benzel ge löst. Die so hergestellte 20- bis 50-e-w.II/oigen Organopolysiloxanlösung wird dann auf eine Lage Glimmerblättchen, die auf einer Folie, z.B. einer Glasfaserfolie, angeordnet sind, aufgetropft, gewalzt oder gespritzt.
Die so auf der Unterlage behandelten Glimmerblättchen werden zur Entfernung des Lö sungsmittels erhitzt. Das Erhitzen wird so ausgeführt, dass der Polysiloxanbinder nicht härtet. Der in diesem Zustand als hochviskese Flüssigkeit voxliegende Polysiloxanbinder ist in der Gli.mmerfolie vorzugs weise in einer Menge von<B>3</B> bis 20 Gew.II/o, bezogen auf die Glimmerfolie, enthalten, wobei sich die Folie nicht gerade nass anfühlt, sondern in einigen Fällen sogar 'trocken erscheint.
Beim Versuch, die gebun denen Glimmerblättchen voneinander odex von der Unterlage abzutrennen, fand man, dass sie durch die klebrige Schicht des Polysiloxans untereinander und mit der Unterlage festgehalten werden. In vielen Fällen kann es erwünscht sein, auf beiden Seiten der Glimmerschicht eine dünne Folie aus Glas- oder Asbest-ewebe zu verwenden, damit das Glimmerband oder die Wicklung besser zu handhaben und seine An- bringung auf dem Leiter besser durchzuführen ist.
Das Bandmaterial wird vorzugsweise wie folgt hergestellt: <B><I>A.</I></B> Auf ein<B>0,025</B> mm dickes Glasband" auf wel ches Glimmerblättchen in einer Stärke von annähernd 0,127 mm aufgebracht werden,
wurde eine 35%ioe Toluollösung einer Polysiloxanmasse der Viskosität <B>5000</B> Poise bei<B>250 C</B> aufgetropft. Die Herstellung der Polysiloxanmasse erfolgte durch Hydrolyse einer To- luollösung von 4 Mol Dichl, #orphenylvinyls#i#lan und <B>6</B> Mol Dichlorm.ethylphenylsi-lan mit Eiswasser.
Die Toluollösung des Hydrolysats wurde dann während <B>i</B> Stunden in Gegenwart von KOH oder anderem starkem Alkali am Rückfluss gekocht. Das Alkali wurde dann durch Schütteln mit verdünnter Salzsäure neutralisiert. Durch das Gemisch wurde ein inertes Gas (Stickstoff) geleitet, die Temperatur erhöht und auf etwa<B>150</B> bis 2000<B>C</B> gehalten, bis die gewünschte Viskosität und Klebrigkeit erreicht war.
Auf das Glimmerband wurde eine 0,25 mm starke Folie aus Glasgewebe gelegt und unter leichtem Druck wurden die Folien mit den Glimmerblättchen vereinigL Zur Verdampfung des Toluols wurde die resultierende Folie einer kurzen Erwärmung auf<B>1</B> 001> <B>C</B> untorwor- fen <B>' .</B> Diese Folie enthielt annähernd 12 Gew. 1/oPoly- siloxanharz. Zur Verwendung belelektrischen Spulen wurde dann die Folie in Bänder zerlegt.
Andere günstige Glimmerbänder konnten auch aus flüssigen Polysiloxanen mit einer Viskosität von <B>25 000</B> Poise hergestellt werden.
<I>B.</I> In einem<B>Gefäss</B> wurden<B>37,5</B> Teile Diäthoxy- phenylvinylsilan, <B>30</B> Teile Diäthoxydimethylsilan und <B>81</B> Teile, 1,4-Bis-(äthoxydimethylsilyl)-benzol in etwa <B>175</B> Teilen Benzol gelöst. Mittels eines Eisbades wurde das Gefäss auf<B>00 C</B> abgekühlt. Die Lösung wurde hydrolysiert durch Zugabe von, etwa<B>100</B> Tei len 801/oige Schwefelsäure, wobei etwa<B>1</B> Stunde kräftig gerübit wurde. Das Eisbad wurde entfernt und die Lösung eine weitere Stunde gerührt, wobei gegen Ende grobzerstossendes Eis hinzugefügt wurde.
Die benzolische Lösung, die das Kondensat enthielt, wurde abgetrennt und die saure, wässerige Schicht verworfen. Dann wurde die benzolische Lösung mittels Natriumcarbonatlösung säurefrei gewaschen. Durch Erhitzen im Vakuum wurden Wasser und Benzol ent- femt. So wurden<B>80</B> Teile eines polymerisierbaren, flüssigen, härtbaren Organosiloxans in Form eines flüssigen Zwischenprodiaktes, das die Viskosität von <B>6</B> Poise bei<B>250 C</B> hatte, erhalten.
Die Viskosität des 6-Poise-öls wurde erhöht, in dem man<B>75</B> Teile desselben in<B>75</B> Teilen Benzol auf- lösee, und die Lösung eine Stunde mit 80%iger Schwefelsäure kräftig rührte. Das so erhaltene<B>öl</B> hatte eine Viskosität von 5400 Poise bei<B>250 C.</B>
Das so erhaltene viskose flüssige Polysfloxan wurde in Benzol, zu einer 30"/oigen Lösung gelöst. Die Lösung wurde auf eine<B>0, 18</B> mm starke Schicht von Glimmerblättchen aufgebracht, die auf einem <B>0,025</B> min dicken Glasgewebe lagen. Nach der Be deckung der behandelten Glimmerblättchen, mit einem Glasfas-ergewebe von<B>0,025</B> mm Stärke wurde das Ganze leicht gewalzt und dann in einem Ofen zur Entfernung des Benzols erhitzt. Das resultierende Glimmerband enthielt<B>15</B> 1/o, Polysiloxamnasse.
Die Mengen an viskosern flüssigem PoJysiloxan- binder in dem Glimmerband beträgt vorzugsweise -nicht mehr als<B>25</B> Gew.II/o, bezogen auf das, Glim- merband. Gute Resultate erhielt mang, wenn die Poly- siloxanmasse <B>5</B> bis 20 Gew.(1/9, bezogen auf das. Glim- merband, betrug.
Wenn eine hohe Festigkeit des Ban des nötig ist, kann die Menge d'es Polysiloxanbinders niederer als<B>3</B> "/o" bezogen auf das Glimmerband, sein.
Zur Herstellung einer elektrisch-en Leiterisolation wird beispielsweise das so erhaltene C-Aimmerband- material auf die Oberfläche des elektrischen Leiters in so vielen Lagen als der Spannung oder anderen elektrischen Erfordernis-sen entspricht, aufgebracht. Dabei ist es gleichgültig, ob es sich um einen einzel nen oder um mehrere Leiter handelt, wobei jeder Leiter wiederum aus vielen Windungign, bestehen kann. Der Leiter kann aus festen Stangen von Kup fer, Silber, Messing oder einem anderen Metall oder auch aus einem resistenten Metall, wie Eisen oder einer Legierung, bestehen.
Der Leiter kann auch aus Kupferrohren oder aus Rohren von Neusilber oder Phosphorbronze bestehen, die aussen mit einem Kup ferüberzug versehen sind. In Figg. <B>1</B> wird ein Teil einer isolierten Spule<B>10</B> gezeigt. Die Spule<B>10</B> besteht aus vier Windungen 12 <B>g</B> eines Leiters, auf welchem die Windungsisolation <B>13</B> aufgebracht wurde. Die Windungsisolation <B>13</B> kann aus einem Glimmer- oder Glasband bestehen und ist orewöhnlich mit einem Harz, z. B. einem Epoxydharz oder einem wärmehärtbaren Polysiloxanharz imprä gniert.
Die Spule kann wie folgt isoliert werden: Die 'Hindungen der Leiter 12 werdbn umwickelt mit La gen des Glimmerbandlinaterials 14, das aus einer Grundfolie<B>16,</B> einer Glimmerblättchenschicht <B>18</B> und einer Deckfolie 20 besteht, die alle mittels des vis kosen PolysiJoxans der Viskosität <B>100</B> bis<B>100000</B> Poise bei<B>250 C</B> verbunden sind.
Die Zahl der ver wandten Glimmerbänder 14 richtet sich nach dem Verwendun-gszweck. Falls nötig odeir gewünscht, kann eine Glasbandwicklun- 21 auf die inneren Lagen der Glimmerbandwicklung aufgebracht werden.
Die mit dem Glimmerbandmaterial umwickelte und mit dem Glasüberzug versehene Spule<B>10</B> wird dann in einem Imprägniertank 22 der Figg. 2 vakuum imprägniert. Der Imprägniertank 22 ist versehen mit einem Rohr 24, durch welches die Polysiloxamnasse <B>26 je</B> nach Wunsch zu- oder abgeführt werden kann, und einem passenden Deckel<B>28.</B> Am oberen Ende des Tanks ist ein Rohr<B>30</B> angebracht, mit welchem abwechslungsweise das Innere mit einer Vakuum quelle, z. B. einer Vakuumpumpe oder ähnlichem, oder mit der Atmosphäre oder mit einer Quelle von unter Druck stehendem Gas, z. B.
Stickstoff, Koh lendioxyd, für den Fall, dass das zum Imprägnieren verwandte Polysiloxan zwecks besserer Imprägnie rung der Spule<B>10</B> unter Druck gesetzt wird', verbun den werden. Die Spule<B>10</B> wird innerhalb des Tanks 22 auf einer Stütze<B>32</B> angebracht.
Es wurde für günstig erachtet, die Aufstellung der Spule 10 auf die Stütze<B>32</B> in dem leeren Tank 22 zuerst vorzunehmen und dann Vakuum am Rohr <B>30</B> anzulegen, um Luft, Feuchtigkeit und etwaige an dere flüchtige Stoffe zu entfernen, die in der Spule <B>10</B> vorhanden sein können. Manchmal kann auch die Spule zur vollkommenen Evakuierung, entweder vor oder auch nach der Einführung in den Tank 22 er hitzt werden. Anschliessend wird die Spule<B>10</B> in das Polysiloxan <B>26,</B> das eine Viskosität von weniger als 4 Poise bei<B>250 C</B> und vorzugsweise unter<B>50</B> Centi- poise hat, eingebracht. Das Polysiloxan <B>26</B> wird über die Spule<B>10</B> aufgefüllt.
Nach Entfernung des Va kuums wurde durch die öffnung <B>30</B> zur besseren Im prägnierung der Zwischenräume und Poren des Glimmerbandes und der Räumezwischen dien einzel nen Windungen, 12 der Spule Normal- oder über- druck angewandt. Mit den Organopolysiloxanen von nicht mehr als 4 Poise bei<B>250 C</B> ist die Imprägnie rung der Spule,<B>10</B> schnell und vollständig auszufüh ren.
Im allgemeinen werden die Glimmerbandwick- lung und die Zwischenräume in weniger als einer Stunde vollständig gefüllt. Der Tank wird dann ge öffnet und die Spule für die nachfolgende Härtung entnommen. Die mit dem Polysiloxan <B>26</B> imprägnierte Spule lässt man kurz abtropfen und<U>gibt</U> sie dann zur Aus härtung der Polysiloxane in einen Ofen oder in eine erhitzte Form.
In sehr vielen Fällen wird die Spule<B>10</B> unmittel bar nach dem kurzen oberflächlichen Abfliessen mit einem undurchlässigen Film oder einer Folie umwik- kelt, um ein Entweichen der imprägnierenden Poly- siloxanmas#se aus dem Innern der Glimmervicklung zu vermeiden.
Hierfür sind Bänder aus Celluloseace- tat, Polyvinylalkohol, Polytetrafluoräthylen, Chloro- prenkautschuk und Polyäthyleno, kolterephthalat ge- 1-IY eignet. Gute Ergebnisse wurden dabei mit<B>0,025</B> mm dicken und 5,0#8 min breiten Filmen aus Polyäth#ylen- glykolterephthalat, die sich zur Hälfte überlagerten, gl gemacht.
Die Verwendung von undurchlässigen Bän dern vennind,'ert bei der vollständigen Aushärtung Verluste an, Polysiloxan. Diese dienen auch zur Ein- hüllung der Glimmerfolie und erleichtern die Entfer nung der Spulen aus den Härtungsformen.
<B>Z, c</B> Die Polysiloxanverbindungen können gehärtet werden, indem man sie durch Hitze oder Bestrahlung in ein festes Polymer umwandelt. Die aktinischen oder UV-Strahlen sind b--so#nders vorteilhaft, wenn die Verbindung mit einem Polymerisationskatalysator (wie bei der Vinylpolymerisation), z.
B. Benzoylper- oxyd, Laurylperoxyd, Metbyläthylketonperoxyd, tert.- Butylhydroperoxyd, Ascaridol, tert.-Butylperbenzoat, ditert.-Butyldi,perphthalat, 0-zonide und ähnliche, ge mischt wird. Von solchen Katalysatoren, können<B>0,1</B> bis 2 Gew.1/o oder auch mehr oder wenicer verwendet werden. Ferner können Polymerlsationsbeschleuniger hinzugegeben werden.
Man verwendet hiervon bei spielsweise<B>0,01</B> Gew.11,7a.
Die Polysfloxane können auch ohne Zugabe eines Katalysators gehärtet werden" entweder mittels UV- Licht oder durch hochfrequente Strahlen, z. B. mittels y-Strahlen oder Elektronenstrahlen. Letztere erhält man aus einem Van-de-Graaff-Generator oder aus einem radioaktiven Material, wie z. B. radioaktivem Kobalt, welches als Elektronen- und 7-Strahler ver wendet wird.
Das flüssige Polysiloxan kann einer Elektrobestrahlung von weniger als<B>0,05</B> MeV unter Anwendung eines 2 bis<B>50</B> meaa REP unterworfen werden, um daraus feste Polymere zu erhalten.
Im folgenden sei die Herstellung von Halbspulen beispielsweise erläutert. Diese werden für Hochspan nungsgeneratoren in Zentralkraftwerken und ähnli chem venvendet. In vielen Fällen führen die Halb spulen elektrische Ströme von<B>5000</B> bis 24<B>000</B> V und höher. In solchen Generatoren verwandte Isola tionen müssen von bester Qualität und Zuverlässig keit sein.
Die Halbspulen können eine Länge von 9,14 bis <B>12,19</B> m und mehr haben. Jede Halbspule enthält gewöhnlich eine Vielzahl von versetzten Windungen aus Kupferstrelfen, oder rechtwinkligem Kupferdraht. Die Windtnaen werden umwickelt mit einer Schicht Bandmaterial, z. B. Glasgewebe, das mit einem vis kosen Polysiloxan der genannten Art versehen ist. Anschliessend wird die Halbspule so geformt, dass der Hauptteil der Spule relativ gerade ist. Ein solcher Mittelteil wird mit Nutteil der Halbspule bezeichnet. Er wird in die Nutschlitze des Ständers des Gen> rators eingesetzt.
Eine solche Spule ist in der Fig. <B>3</B> dargestellt, worin die Halbspule 40 den geraden Nut- teil 41 enthält. Jenseits eines jeden Endes des Nut- teils 41 befindet sich ein Wicklungskopf 42, dessen Ende 43 gewöhnlich nur aus Kupfer besteht und ver zinnt i#st" um es bei der Montage in der Maschine n-üt den anderen Halbspulen verlöten, zu können,. Wie in Fig. <B>3</B> dargestellt, ist die Halbspule mit mehreren Schichten des Glimmerbandmaterials 44 umwickelt.
Bei höchsten Spannungen werden gewöhnlich 12 bis 22 Schichten Glimmerband verwendet. In vielen: Fäl len wird die gesamte Glimmerbandumwicklung über lagert von einer<B>0,051</B> bis<B>0,127</B> mm dicken Umwick lung einer Gl#aso",ewebefolie. Diese dient dazu, das Glimmerband vor Abrieb und Abnutzung zu schät zen. Das Glimmerband kann sehr straff übe-r die Lei ter der Halbspule gewickelt werden.
Die Halbspule wird dann in einen geeigneten Irnprägnierungskessel 46 gegeben, welcher eine leicht eindringende Poly- siloxanverbindung 48 von nicht mehr als 4 Poise bei <B>250 C</B> enthält. Der Imprägnierungskessel. 46 wird in einen Autoklaven gebracht, in welchem die Halbspule 40 unter Vakuum erhitzt wird, um Feuchtigkeit, ein geschlossene Gase und ähnliches. zu entfernen.
Da nach wird der Kessel 46 mit so viel Polysiloxanver- bindung 48 gefüllt, dass die Halbspule 40 vollkommen eintaucht. Jetzt wird das, Vakuum aufgehoben und unter Anwendung von Atmosphärendruck (oder überdruck) dringt das Polysiloxangemisch sowohl in alle Zwischenräume und Lücken des Glimmerbandes als auch in alle Öffnun-en und Zwischenräume zwi- sehen den Windungen des Leiters ein.
Nach etwa einer Stunde kann der Kessel 46 aus dem Autoklaven entfernt, die Halbspule herausgenommen und kurz getrocknet werden. Die Halbspule wird dann mit einer undurchlässigen Folie, z. B. Poly#thylengykol- terophthalat, urnwickelt, um ein übermässiges Abflie ssen, der Polysiloxanverbindung zu vermeiden.
Damit die Halbspule zu einem Nutteil 41 geformt wird, der genau in die Schlitze des Ständereisens passt, sollen die Halbspulen einem Heisspressverfahren un terworfen werden, wobei die Polysiloxane zu einem wärmegehärteten, festen Körper aushärten. Auch sol len die einzelnen Lagen der Wicklungskopfteile 42 miteinander fest vereinigt und mit den Glimmerbän- dern verbunden sein, um ihnen die gewünschte<B>ge-</B> naue Gestalt für eine gute Verbindung der Enden 43 mit den anderen Halbspulen zu geben.
Eine geeignet,-- Vorrichtung zum Pressen der Halbspulen in eine bestimmte Form, Grösse und Ge stalt während der Erhärtung der Polysiloxanverbin- dungen wird in Fig. 4 gezeigt. Die Spule 40 ist in den von einer Stahlforrn. <B>50</B> gebildeten Winkel gelegt, deren Länge der des Nutteiles 41 entspricht. Eine zweite Halbform<B>52</B> wird auf der oberen Seite der Halbspule angebracht. Die Form<B>52</B> hat eine Höhe und Breite, die der gewünschten Dicke und Tiefe des Nutteils entspricht. Mehrere C-förmige Zwingen 54 werden über der Form<B>50</B> angeordnet.
Jede Zwinge wird nut einem Klotz<B>56</B> versehen, der durch eine Schraube<B>58</B> verstellt werden, kann. Der Klotz <B>56</B> wird die obere Form<B>52</B> gegen die untere, Form <B>50</B> drücken<B>'</B> um den Nutteil 41 der Spule in der ge eigneten Grösse und Form festzuhalten. Der Wick- lungskopf 42 wird auf Stützen<B>60</B> gelagert, die Kelle <B>62</B> von geeigneter Grösse tragen, und die dem Wick lungskopf die gewünschte Gestalt geben. Die Wick lungsköpfe sind daran durch die Bänder<B>66</B> gebunden.
Gummipolster 64 von flacher Innenfläche<B>63</B> und runder Aussenfläche<B>65</B> werden an beiden Seitenflä chen der Wicklungsköpfe verwendet und mittels der Bandiwicklung <B>66</B> umwickelt. Die Anordnung<B>ge-</B> mäss Fig. 4 wird dann erhitzt, z. B. in einem Ofen, um die verwandten Polysiloxane vollkommen zu här ten.
Beim Härten der Polysiloxanverbindungen der Formel<B>(1)</B> erhält man in der Regel relativ spröde Harze. Flexiblere und, zähere Festkörper können er halten werden, wenn niederviskose Polysiloxanverbin- dungen der Formel<B>(1)</B> gemischt werden mit viskosie- ren langkettigen flüssigen Polysiloxanen, die reak tionsfähige<B>> C =</B> < -Gruppen enthalten, wie z. B. Vinyl, Allyl und Methallyl, die direkt an Silicium ge bunden sind.
Die Polysiloxangemische enthalten be- vorzugt mindestens 10 Gew.% Polysiloxane mit einer Viskosität von weniger als<B>1</B> Poise, vorzugsweise un ter<B>50</B> Centipoise, bei 2511 <B>C,</B> deren Moleküle der Formel<B>(1)</B> entsprechen,
und ferner wenigstens <B>10</B> Gew.II/o langkettige Polysiloxane m-it <B>> C = C < -</B> Gruppen und einer Viskosität von über<B>1</B> Poise, vor zugsweise<B>10</B> Poise bei<B>250 C.</B> Durch Vermischen von gleichen Teilen Polysiloxan der Formel<B>(3)</B> (-n <B>= 2,5)</B> mit einem Polysiloxan, das eine Viskosität von<B>13</B> Poise besitzt, erhielt man eine Mischung mit einer Viskosität von<B>0,
5</B> Polse. Das 6-Poisc#-Polysiloxanöl, hergestellt gemäss B., konnte mit dem 20-Centipo#is-e- Polysiloxan der Formel<B>(3)</B> (n <B>= 3)</B> in Verhältnissen zwischen<B>30</B> bis<B>70</B> '/o, gemischt werden, um nieder viskose Iraprägnierungsflüssigkeiten mit einer Vis kosität von weniger als 4 Poise bei<B>250 C</B> zu erzeugen. <B>Alle</B> diese Polysiloxangemische. erzeugen nach der Härtung im allgemeinen zähe feste Harze mit hervor ragender Festigkeit.
Die flüssigen Polysiloxanverbindungen mit einer Viskosität von weniger als 4 Poise, die zum Imprä gnieren von bandumwickelten Spulen verwendet wer den, können leicht zwischen die Windungen der Glim- merwicklungen eindringen.
Die niedervis-kosen Poly- siloxane dürften deshalb so leicht zwischen die Glim- merblättehen eindringen, weil sie eine gute Mischbar- keit mit dem viskosen Polysiloxan haben und weil sie in der Regel teilweise oder<B>-</B> vollständig den Bin der hierbei lösen, wobei der viskose Polysiloxanbin- der das Eindringen im allgemeinen nicht verhindert. Dabei scheint der Polysiloxanbinder den.
Durchgang und das Eindringen der niederviskosen imprägnieren den Polysfloxanverbindungen zu erleichtern. Auf diese Weise können viele Glimmerbandlagen von den imprägnierenden Polysiloxanverbindungen, leicht durchdrungen werden, wobei alle Poren, Spalten., Zwischenräume und ähnliches in der genannten Iso lation 44 vollständig gefüllt werden können. Ver suche mit Spulen unter Anwendung von zunehmender Spannung zeigten eine nur unbedeutende Zunahme des Leistungsfaktors bei steigender Spannung und steigender Temperatur. Dies ist ein Beweis fü.r die Abwesenheit von Lücken in der Isolation.
Das fol gende Beispiel zeigt die Darstellung von Halbspul--n gemäss der Erfindung.
<I>Beispiel</I> Eine Halbspule wurde mit 12 La,-en des nach der bevorzugten Herstellunggsweisc für das Bandmaterial erhaltenen Glimmerbandes =wickelt. Dann wurde die Glimmerwickhing mit sich halb überlappenden <B>0,127</B> mm dicken Glasbändem, umwickelt. Die resul- tie,rende Spule wurde, nachdem sie<B>8</B> Stunden zum Trocknen auf über 125o<B>C</B> erwärmt worden, war, bei unter<B>5</B> mm Hg: evakuiert und allmählich auf<B>501 C</B> abgekühlt.
Dann wurde sie in einem Tank gemäss Fig. <B>3</B> mit folgender Polysiloxanmasse imprägniert. Das Polysiloxan wurde dargestellt durch Vermischen von 7011/o eines Polysiloxangemisches aus Molekülen der Formel<B>(3),</B> wobei n einen Durchschnittswert von <B>2,5</B> hatte, und<B>30</B> Gew.1/o einer Verbindung, die, ein Methylphenylvinylpolysiloxa,n der folgenden Formel enthält:
EMI0006.0022
wobei m und n grösser als<B>10</B> sind.
Dieses Polysiloxan hatte bei<B>250 C</B> eine Viskosität von<B>13</B> Poise. Das resultieren & Polysiloxangemisch hatte jedoch eine Viskosität von 0,4 Poise bei 2511 C. Die einem Gew.% entsprechende Menge ditert.-B#utylperoxyd wurde als Katalysator hinzugefügt.
Die Imprägnierung wurde durch Evakuierung der Spule auf unter<B>5</B> mm H und Füllen mit dem Polysiloxangeinisch ausgeführt- Dann wandte man Atmosphärendruck an, damit das Polysiloxan in, die Zwischenräume der Halbspule ein dringen konnte.
Annähernd 4<B>1</B> des Polysiloxan- gemisches waren zur Imprägnierung der Halbspule nötio,. Dann wurde die Halbspule aus dem Imprägnie- rungstank herausgenommen, kurz ablaufen gelassen und mit einem Band aus Pol#yäthylenglykolter--ph- thalat <B>38,1</B> mm breit und annähernd<B>0,025</B> mm, dick umwickelt. Die Halbspule. wurde dann in eine Press- vorrichtung, <U>gemäss</U> Fig. 4 gegeben.
Dann wurde die Spule<B>16</B> Stunden auf 140 bis<B>1600 C</B> erhitzt, worauf sie aus dem Gerät genommen und mit dem Gummi- polster 64 und dem Band<B>66</B> umwickelt wurde. Das undurchlässige Band aus Polyäthylen"c"lykoiterephtha- lat wurde entfernt.
Das gehärtete Harz in der Spul.- war zäh und hart. Die Durchschlagsfestigkeit der angewendeten Isola tionen auf der Spule, wurde<B>jede</B> Minute geprüft und dabei ergab sich eine Durch#schlagsspannung der Isc,- latio#n von 400 bis<B>500</B> V bei<B>0,025</B> mm Dielke. Dio Isolation hatte eine Wandstärke von 4,76 mm und konnte<B>80 kV</B> aushalten.
Die Isolierung kann auch durch Imprägnieren nach der in Fig. <B>5</B> gezeigten Weise erreicht werden. Der Behälter<B>100</B> ist mit einer Stütze 102 versehen, auf welcher die Spulen 104 und der Magnetkern<B>106</B> angeordnet sind. Die Spulen 104 sind mit Wicklun gen<B>108</B> aus Fasermaterial, z. B. Asbestband, das das viskose Polysiloxan aufweist, uinwickelt. Die An- sch-lussleiter <B>110</B> der Spulein durchlaufen den Deckel 112 des Behälters mittels eines isolierenden Dich tungsringes oder einer Buchse 114. Der Deckel ist mit einem Schraubverschluss versehen.
Die zum Imprägnieren zu verwendenden Organo- polysiloxane, die auch feinverteilte Füllstoffe, wie z. B. Sil#iciumdioxyd, Calciumcarbonat, Glimmerpul- ver, Glas, enthalten können, können auch durch die öffnung im Deckel eingeführt werden, indem man den Schraubverschluss <B>116</B> entfernt.
Die Anwenduna, eines Vakuums zur Einführung der Polysiloxanmas- sen in dem Behälter<B>WO</B> ist zwar nicht nötig, jedoch erhält man eine ausgezeichnete Imprägnierung, wenn bei der Einführung der Polysiloxanmasse der Behäl ter<B>100</B> evakuiert ist. Nach dem Imprägnieren wird der Behälter<B>100</B> bis zum Deckel 112 mit der Poly- siloxanverbindung gefüllt und der Behälter mittels des Schraubverschlusses<B>116</B> dicht verschlossen. Danach wird<B>die</B> verwandte Polysiloxanverbindung <B>118</B> im Behälter gehärtet, indem man den ganzen Behälter auf <B>150</B> bis<B>1600 C</B> erhitzt.
Eine sehr -eringe Schrumpfung der Polysiloxanmasse (etwa 4 0/(h und weniger) ist --in Beweis dafür, dass, eine grössere Menge von festen Füllstoffen zugegen ist.
Zahlreiche Typen von Leitern können mit dem erfindungsgemässen Verfahren isoliert werden. So können Ringspulen, Spulenschleifen und einfache Spulen oder Feldspulen hergestellt werden, indem man Leiter, die in die entsprechende Form geboggen sind, mit dem Bandinaterial umwickelt und dann zur Imprägnierung die Spulen in die Polysiloxanmassen eintaucht. Hierbei kann Vakuum angewendet werden. Dann, können die Spulen mit den angewandten Poly- siloxanen in der Hitze gegebenenfalls in Gegenwart von Polymerisationskatalysatoren gehärtet werden.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren können <B>C</B> Durchführungsklemmen hergestellt werden,.
Diese Anwendung des erfindungsgemässen Verfah rens zur Isolierung von Durchführungsklemmen soll an Hand der Fig. <B>6</B> beispielsweise erläutert werden. Ein Imprägnierungstank <B>150</B> ist mit einem geeigneten Rohrstutzen<B>152</B> versehen, der zum Einfüllen und Ablassen des Polysiloxans dient. Der Tank hat einen dicht schliessenden Deckel 154 und ein Rohr<B>156</B> zur Herstellung von Vakuum bzw. überdruck. Ein Fuss <B>158</B> im Tank trägt eine Durchführungsklemme<B>160,</B> bestehend aus einer Porzellanmuffe<B>162,</B> die eine Leiterdurchführung 164 enthält.
Das untere Ende des Stutzens<B>166</B> ist verbreitert zum Ring<B>168</B> und damit befesti-t. Auf diesem Ring liegt die Porzellanmuffe <B>162.</B> Der Zwischenraum<B>170</B> zwischen dem Durch führungsleiter 164 und der Porzellanmuffe<B>162</B> ist teilweise mit einer Glimmerbandwicklung <B>172</B> ge füllt, welche hierfür verwendet wird,.
Die Glirmner- wicklung besteht aus einer Glimmerschicht und einem viskosen Binder aus Polys,iloxanverbindungen mit einer Viskosität von<B>100</B> bis<B>25 000</B> Poise. Die äusser sten Oberflächen der Durchfährunasklemme sind mit einem --.ei-neten Schutzüberzug 174 überzogen wor den, um das Anhaften von, Verbindungen zu ver hüten, und ein leichtes Abstreifen zu ermöglichen,.
Ein geeignetes überzugsmaterial für 174 ist Poly- vinylalkehol. Wie dargestellt, wird die Durchfüh- run <B>g</B> sklemrn,e <B>160</B> durch eine niederviskose Poly- siloxanverbindung <B>176</B> so hoch bedeckt, dass der Zwi schenraum<B>170</B> gefüllt wird.
Die imprägnierende Polysiloxanverbindung kann ganz aus niederviskosen Polysiloxanen der Formel<B>(1),</B> (2) und<B>(3)</B> oder aus den: oben erwähnten gemischten Polysiloxanen beste hen, weist aber in allen Fällen nicht mehr als 4 Poise bei 25# <B>C</B> auf, da eine Durchführungsklemme relativ fest fixiert ist und bei der Verwendung in einen Leiter nicht geboggen wird. Das Polysiloxan wird durch Va kuumimprägnierung verarbeitet.
Es dringt ül die Bandwicklung<B>172</B> ein und füllt den Zwischenraum <B>170,</B> welcher zwischen dem Band und den Wänden der Durchfüh#rungsklemme besteht. Nach der Im prägnierung wird die Durchführungsklemme aus dem Imprägnierungstank <B>150</B> herausgenommen und in der Hitze<B>'</B> gehärtet.
Die Härtung kann bei 15011 <B>C</B> erfol- gen. Hierbei wird ein festes Polysiloxanharz erzeug .,t, das den Zwischenraum<B>170</B> füllt. Darauf kann der Polyvinylalkoliol abgestreift werden und ein anderer Ring kann mit dem Gewindeteil<B>180</B> am oberen Teil der Durchführunasklemme verschraubt und verbun den werden, um die Leiterdurchführung fest mit der Porzellanmuffe zu verbinden.
Solche Durchführungs klemmen werden bei erhöhten Temperaturen über lange Zeiten mit zufriedenstellenden Ergebnissen ar beiten.
Es wird beispielsweise eine Durchführungsklemme hergestellt durch Umwickeln bis zu<B>25</B> Schich ten eines Glimmerbandmaterials auf den Teil der Leiterdurchführung, welcher in der Porzel lanmuffe ancyvordnet wird. Die Glimmerband- umwicklung kann imprägniert werden mit der Polysiloxanverbindung, die eine Viskosität von unter 40 Centipoise bei 2511 <B>C</B> hat. Die imprägnierte Glim- merwicklung kann, mit einem undurchlässigen Film bedeckt und durch mehrstündiges Erwärmen auf <B>150</B> bis<B>1601 C</B> gehärtet werden.
Es können<B>25</B> Lagen Glimm#erbandmaterial verwendet werden, und zwar ein- oder mehrmals hintereinander, wobei in der Re- pl dazwischen jedesmal gehärtet wird, bis die er forderliche Dicke der Gliimmerisolation in, der Durch- führungsklermne er-reicht ist. Gewöhnlich ist es etwas mehr, als der Zwischenraum in der Porzellanmuffe ausmacht. Wenn, in der Muffe ein Zwischenraum bleibt, kann er mit Polysiloxan gefüllt werden, wel ches zu einem festen Harz gehärtet wird.