CH404193A

CH404193A - Wickelband

Info

Publication number: CH404193A
Application number: CH773560A
Authority: CH
Inventors: L Jr Zeise Clarence
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Priority date: 1959-08-31
Filing date: 1960-07-07
Publication date: 1965-12-15
Also published as: US3073004A

Description

Wickelband
Die Erfindung betrifft Wickelbänder hoher Zugfestigkeit.

Die erfindungsgemässen Wickelbänder bestehen aus einer Gewebefolie aus dichtgepackten Glasseideno kettfäden und in weiten Abständen dazwischengeschossenen organischen Schussfäden, wobei die Gewebefolie mit einem wärmehärtbaren Harz im Harz- verhältnis 1,10 bis 1,50 imprägniert und überzogen ist. Die Schussfäden bestehen vorzugsweise aus einem relativ weichen, sich nicht abreibenden organischen Material. Besonders vorteilhaft ist ein Harzverhältnis von 1,15 bis 1,30.

Das erfindungsgemässe Wickelband hat eine hohe Beständigkeit. Die Zugfestigkeit liegt in der Regel bei 56 bis 105 kg/cm2, so dass das Wickelband besonders geeignet ist zum Umwickeln von elektrischen Bauteilen, wie z. B. Ankern. Die Bänder können auch für andere Wickeizwecke verwendet werden, wenn hohe Beständigkeit gefordert wird.

Das Harzverhältnis ist definiert als das Verhältnis des Gewichtes der unbehandelten Gewebefolie plus Gewicht des Harzes, welches auf die Folie aufgebracht ist, zu dem Gewicht der unbehandelten Folie.

Die Kettfäden, welche longitudinal im Band verlaufen, bestehen aus Glasseidenfäden. Sie sind dicht gepackt und die Anzahl der Kettfäden beträgt vorzugsweise 20 bis 40 pro an. Die Schussfäden werden in weiten Abständen dazwischengeschossen, und zwar vorzugsweise 0,4 bis 8 Fäden pro cm; meist 4 bis 7 Fäden pro cm. Sie verlaufen praktisch senkrecht zu den Glasseidenkettfäden.

Die organischen Schussfäden können aus einem weichen, sich nicht abreibenden organischen Fasermaterial, z. B. natürlichen oder synthetischen organischen Fasern bestehen. Geeignete natürliche organische Fasern sind z. B. Baumwolle und Seide. Geeignete synthetische organische Fasern sind z. B. : Polyacrylnitril und Mischpolymerisate aus Vinylchlorid und Acrylnitril, Polyäthylenterephthalate, lineare Polyamide von hohem Molekulargewicht, Copolymerisate von Vinylchlorid und Vinylidenchlorid und Copolymertsate von Vinylchlorid und Vinylacetat. Es können auch Schussfäden verwendet werden, die Kombinationen der oben angegebenen Fasern enthalten.

Die erfindungsgemässen Wickelbänder können aus breitem Gewebematerial, beispielsweise 90 bis 100 cm breit oder aus einem Gewebe, das bereits in die gewünschte Bandbreite 0,2 bis 5 cm breit geschnitten worden ist, hergestellt sein. Bei Verwendung eines breiten Gewebematerials wird dieses nach der Harzbehandlung in der gewünschten Breite geschnitten.

Zum besseren Verständnis der Erfindung soll die anliegende Zeichnung dienen.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Gewebes.

Fig. 2 ein Querschnitt des Gewebes von Fig. 1 unter Verwendung eines wärmehärtbaren Harzes, Fig. 3 ein Längsschnitt eines Teiles einer elektrischen Dynamomaschine, bei der ein erfindungsgemässes Band um ein Ende des Ankers gewickelt ist.

Die Eigenschaften einer geeigneten Gewebefolie sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

Tabelle
Webart ketten stark
Gewicht, kg/m2 0,3 kg/m2
Glasseidenkettfäden 150-2/2 *
Ketffaden/cm 32
Schussfaden (Polyäthylen terephthalatfaden) 70 Denier
Schussfaden/cm 5,6 150-2/2 bedeutet, dass zwei Enden von 150 ungezwirnten Fäden zusammengebracht werden und dann zwei von diesen 150-2 Endfäden zusammen aufgeschichtet werden, wobei der Ausdruck: 150 15 000 Fäden auf das engl.

Pfund bedeutet.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist beispielsweise ein Gewebe 10 mit einer kettenstarken Webart gezeigt, das hergestellt ist, indem zwischen die Fäden 12 aus Glasfaserfäden Schussfäden 14 von geringerem Durchmesser hindurchgeschossen werden. Die Fäden 14 sind in weiteren Zwischenräumen angebracht als die Kettfäden 12, welche enggepackt sind.

Der Durchmesser der Schussfäden ist gewöhnlich 60 bis 120 Denier. Als besonders zufriedenstellend hat sich ein organischer Schussfaden mit einem Durchmesser von ungefähr 70 Denier erwiesen. Die Schussfäden werden in relativ weiten Abständen eingeschossen.

Ein Gewebe, das so hergestellt ist und in der Fig. 1 gezeigt ist, hat in einer Richtung, im allgemeinen quer zur Richtung der Kettfäden 12 eine geringe Zugfestigkeit und eine extrem hohe Zugfestigkeit in Richtung der Glasseidenkettfäden 12.

Der relativ geringe Durchmesser der Schussfäden 14 und der relativ grosse Zwischenraum zwischen den einzelnen Schussfäden verhütet scharfe Kanten in den Glasseidenfäden 12, so dass diese in einer relativ geraden Linie angeordnet sind und die Kettfäden hohe Zugbeanspruchungen aushalten.

Das kettenstarke Gewebe wird mit dem gewünschten Harz imprägniert und überzogen. Nach dieser Imprägnierung und Überziehung des Gewebes wird das behandelte Gewebe getrocknet. Das erhaltene behandelte Gewebe-Folienmaterial ist flexibel und blasenfrei. Es kann gelagert oder auch unmittelbar eingesetzt werden. Gewebefolien werden später in Bänder von gewünschter Breite geschlitzt.

Es ist von Vorteil, wenn das Harz, mit dem das Gewebe behandelt wird, einen blasenfreien Harz überzug auf der Oberfläche des Gewebes erzeugt.

Hierdurch wird insbesondere ein Anhaften von Schmutz während der Verwendung verhütet.

Fig. 2 der Zeichnung ist ein Querschnitt des Glasgewebes 10, das mit einem wärmehärtbaren Harz imprägniert und überzogen ist.

Zum Imprägnieren und Überziehen des Gewebes geeignete wärmehärtbare Harze sind z. B. Phenol- harze, Epoxydharze, Melamin-Aldehydharze und Siliconharze.

Aussergewöhnlich gute Ergebnisse sind mit wärmehärtbaren Polyestern erhalten worden. Diese können eine oder mehrere Verbindungen mit zwei oder mehreren ungesättigten aliphatischen Gruppen enthalten, z. B. Diallylphthalat, Diallylsebacat und Divinylbenzol. Die verwendeten wärmehärtbaren Harze können zwei oder mehrere Verbindungen mit der polymerisationsfähigen > C = C < -Gruppie- rung enthalten. Besonders gute Ergebnisse sind durch Verwendung eines Polyesterharzes erhalten worden, das ein Reaktionsprodukt einer ungesättigten Dicarbonsäure bzw. deren Anhydrid, wie z. B. Maleinsäure, Fumarsäure, Maleinsäureanhydrid, Monochlormaleinsäure, Itaconsäure, Itaconsäureanhydrid, Citraconsäure und Citraconsäureanhydrid ist.

Die ungesättigten Dicarbonsäuren oder deren Anhydride oder Mischungen davon werden umgesetzt im äquimolaren Verhältnis mit einem oder mehreren mehrwertigen Alkoholen, wie z. B. Äthylenglykol, Glyzerin, Propylenglykol, Diäthylenglykol, Pentaerythrit oder Mischungen derselben. Eine Veresterung von Rizinusöl mit Maleinsäureanhydrid hat befriedigt. Der resultierende Ester, z. B. Rizinusölmaleinat wird zusammen mit einem reaktionsfähigen ungesättigten Monomeren, wie z. B. Monostyrol, und zwar im Verhältnis von ungefähr 10 bis 95 Gewichtsteilen Monostyrol und 90 bis 5 Gewichtsteilen des Esters verwendet.

Für die Darstellung des ungesättigten Esters können bis zu 95 Gew. % der äthylenisch ungesättigten a,fl-Dicarbonsäure oder deren Anhydrid ersetzt werden durch eine gesättigte aliphatische oder aromatische Dicarbonsäure oder deren Anhydrid, wie z. B.

Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Phthalsäure, Phthalsäureanhydrid usw. In einigen Fällen sind Epoxydharze anstelle der Glykole verwendet worden, besonders, wenn anstelle der Dicarbonsäure das Anhydrid eingesetzt wurde.

Die ungesättigten Polyester werden vorzugsweise gelöst in einem flüssigen ungesättigten Monomeren mit der Gruppe H = C C < verwendet. Geeignete flüssige ungesättigte polymerisierbare Monomere sind:
Monostyrol, a-Methylstyrol, 2,4-Dichlorstyrol, p-Methylstyrol, Vinylacetat, Methylmethacrylat, Äthylacrylat, Diallylphthalat, Diallylsuccinat,
Diallylmaleinat, Allylalkohol, Methallylalkohol,
Acrylnitril, Methylvinylketon, Di allyl äther,
Vinylidenchlorid, Butylmethacrylat, Allylacrylat,
Allylcrotonat, 1,3 -Chloropren und Divinylbenzol und Mischungen von zwei oder mehreren hiervon.

Besonders günstige Ergebnisse wurden mit einer Masse erzielt, bestehend aus einer Lösung von 90 bis 50 Teilen eines polymerisierbaren Arylalken Monomeren und 10 bis 50 Gewichtsteilen eines Polyesters aus (A) einer ungesättigten Säure, wie z. B.

Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, Citraconsäure oder Citraconsäureanhydrid, im Gemisch mit einer oder mehreren gesättigten geradkettigen Dicarbonsäuren mit endständigen Carboxyl gruppen, wobei die Kette 2 bis 10 nichtcarboxylische Kohlenstoffatome aufweist und keine anderen reaktionsfähigen Gruppen, und (B) ein Molaräquivalent + 10% eines aliphatischen gesättigten Glykols, das keine anderen reaktionsfähigen Gruppen als Hydroxylgruppen aufweist. Der Anteil an un- gesättigter Säure sollte in dem Säuregemisch 5 bis 50 Gew. % des Gemisches sein.

Geeignete gesättigte Dicarbonsäuren sind Adipinsäure, Sebacinsäure, Azelainsäure, Suberinsäure, Bernsteinsäure, Decamethylendicarbonsäure und Diglykolsäure und Mischungen hiervon. Um gehärtete Produkte mit vergleichbaren Härtegraden zu erhalten, ist der Anteil an Maleinsäure, z. B. bei Verwendung von gesättigten Dicarbonsäuren mit längeren Ketten, wie z. B. Sebacinsäure, grösser als bei Verwendung von Bernsteinsäure. Für Umsetzungen mit einem Gemisch von gesättigten und ungesättigten Säuren geeignete Glykole sind: Äthylenglykol, Propylenglykol, Diäthylenglykol, 1,5-Pentandiol und Triäthylenglykol.

Auch Mischungen der Glykole sind geeignet. Zur Reaktion der Säuren (A) und (B) der Glykole werden diese in einem Reaktionsgefäss 2 bis 24 Stunden auf 100 bis 2500 C erhitzt, bis eine Säurezahl unter 60 erreicht ist.

Beispielsweise Herstellung eines als Ausgangsstoff verwendeten ungesättigten Polyesters, der dann in einem Vinylarylmonomeren gelöst wird:
A. Zu einem Gemisch von 44 Mol. % Adipinsäure und 6 Mol % Fumarsäure gibt man 50 Mol. % Propylenglykol und lässt es unter Einheiten von Kohlendioxyd vier Stunden bei 1400 C in einem geschlossenen Gefäss reagieren. Während weiterer vier Stunden steigt die Temperatur auf 2200 C und die Reaktion wird durch achtstündiges Erwärmen auf 2200 C beendet. Man erhält ein sirupartiges Polyesterharz.

B. Eine andere Verbindung wird hergestellt durch Umsetzung von 10 Mol. % Maleinsäureanhydrid und 40 Mol. % Adipinsäure mit 50 Mol. % Diäthylenglykol.

C. Ein Reaktionsprodukt wird hergestellt durch Reaktion von 30 Mol. % Sebacinsäure, 20 Mol. % Maleinsäureanhydrid und 50 Mol% Diäthylenglykol unter denselben Bedingungen wie unter A beschrieben. Man erhält ein sirupartiges Harz von niedriger Säurezahl.

Die so erhaltenen ungesättigten Ester oder Alkydharze werden in einem Monomeren mit der Gruppe HoC = C < , wie z. B. Monostyrol, oder einem einfachen Substitutionsprodukt des Monostyrols oder einem Gemisch von zwei oder mehreren Monomeren gelöst, um niedrigviskose, vollständig reaktionsfähige Lösungen zu erhalten, welche 15 bis 80 Gew. % ungesättigten Ester enthalten.

Die erhaltenen Lösungen sind sehr reaktionsfähig und sind in Gegenwart eines Polymerisationskatalysators, wie z. B.

Benzoylperoxyd, Laurylperoxyd,
Methyläthylketonperoxyd, tert. Butylhydroperoxyd, Ascaridol, tert. Butylperbenzoat, ditert. Butyldiperphthalat oder
Ozonid wärmehärtbar.

Meist verwendet man hiervon 0,5 bis 5 Gew. zog es können aber auch kleinere oder grössere Mengen verwendet werden.

Bespiel
Das nach C erhaltene Harz wird in Monostyrol gelöst, um eine Lösung mit 35 Gew. % Monostyrol und 65 % des Polyesters zu erhalten. Je 100 Gewichtsteile der Lösung werden mit 3 Gewichtsteilen tert. Butylhydroperoxyd vermischt. Dieses wärmehärtbare Harz wird in Toluol gelöst, um einen Harz tränklack zu erzeugen, der ungefähr 50% an Harzfestkörpern enthält.

Zur Auflösung der hier beschriebenen Polyester können ferner verwendet werden: Benzol, Xylol, Äthanol, Isopropanol und Methyläthylketon.

Mit der so erhaltenen Harzlackmasse werden Gewebebahnen, welche den in der Tabelle angegebenen Aufbau haben, in einem Harzverhältnis von ungefähr 1,20 imprägniert und überzogen. Die imprägnierte Bahn wird in einen Ofen gegeben, um das Lösungsmittel zu entfernen und die Härtung des Harzes zu fördern und eine blasenfreie flexible Gewebefolie zu erhalten, die zusammengesetzt ist aus einem Glasgewebe 1 und dem nach C hergestellten Polyesterharz.

Die behandelte Folie wird in 2,5 cm breite Bahnen geschlitzt, um blasenfreie flexible Wickelbänder zu erhalten. Eines der Bänder wird gewickelt um einen Dorn von 15 cm Durchmesser, um ein zusammengerolltes aufgewickeltes Band bzw. einen Reifen mit einer Wandstärke von etwa 2,5 cm zu erhalten. Der umwickelte Dorn wird 30 Minuten in einen Ofen gegeben, in dem eine Temperatur von über 1600 C herrscht, aus dem Ofen entfernt und auf Raumtemperatur gekühlt. Der so hergestellte Reifen wird von dem Dorn entfernt und auf Zugfestigkeit geprüft. Der Test zeigte, dass die Reifen eine Belastung von 13 455 kg aushalten und eine Zugfestigkeit von 6 805 kg/cm2 haben. Diese Teste wurden in einer Baldwin Southwark-Testmaschine durchgeführt.

Fig. 3 der Zeichnung zeigt die Anwendung des erfindungsgemässen Wickelbandes für ein Anker- oder Läuferteil 20 einer elektrischen Dynamomaschine, welche auch ein Feld- oder Ständerteil 22 hat. Ein Ankerband oder ein Bandglied 24 ist gewickelt um den Umfang der Spulenenden oder Endwindungen 26 der Ankerwicklung, um die Wicklung gegen die Zentrifugalkraft zu halten. Eine gewünschte Lagenzahl des erfindungsgemässen flexiblen blasenfreien Bandes wird dicht um die Spulenenden 26 gewickelt.

Durch Erhitzen wird die Harzmasse, die das Band enthält, gehärtet, um das Ankerband 24 unschmelzbar und uplöslich zu machen.

Es ist bekannt, dass die Endspulen des Läufers, der Anker und ähnlicher rotierender Teile in elektrischen Dynamomaschinen mit einem Band um wickelt werden müssen, um zu verhüten, dass sich die Endspulen unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft radial nach aussen bewegen.

In dem hier beschriebenen Fall wird das Ankerband 24 benutzt, um die Endspulen 26 an den Spulenhalterungen 28 festzuhalten.

Claims

PATENTANSPRUCH I Wickelband, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einer Gewebefolie aus dichtgepackten Glasseidenkettfäden und in weiten Abständen dazwischengeschossenen organischen Schussfäden besteht, wobei die Gewebefolie mit einem wärmehärtbaren Harz im Harzverhältnis 1,10 bis 1,50 imprägniert und überzogen ist.

UNTERANSPRÜCHE 1. Wickelband nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmehärtbare Harz ein Epoxydharz ist.

2. Wickelband nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmehärtbare Harz ein Polyesterharz ist.

3. Wickelband nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmehärtbare Harz ein Phenolharz ist.

4. Wickelband nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmehärtbare Harz ein Silikonharz ist.

5. Wickelband nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewebefolie 24 bis 40 Kettfäden und 0,4 bis 8 Schussfäden pro cm aufweist.

6. Wickelband nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schussfaden aus Polyacrylnitril oder Misch- polymerisaten aus Vinylchlorid und Acrylnitril besteht.

7. Wickelband nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schussfaden aus Polyäthylenterephthalaten besteht.

8. Wickelband nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schussfaden aus linearen Polyamiden von hohem Molekulargewicht besteht.

9. Wickelband nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen I bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schussfaden aus Copolymerisaten von Vinylchlorid und Vinylacetat oder Vinylidenchlorid besteht.

PATENTANSPRUCH II Verwendung des Wickelbandes nach Patentanspruch I zum Umwickeln von elektrischen Bauteilen.