Stabilisierte Celluloseisolation Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf stabili sierte Celluloseisolationen, welche vornehmlich in elek trischen: Apparaten, die, ein flüssiges Diel#e:kt'rikum ent halten, verwendet werden, und die sich durch erhöhte thermische Stabilität und verbesserte elektrische Eigen schaften auszeichnen und auf hiermit isolierte elektrische Apparate.
Cellulosematerialien, wie z. B. Papier, Baumwoll gewebe, Baumwollband, Pressplatten ,und Holz, ver schon lange für die verschiedensten Zwecke verrweü30et. So werden sie auch in der Elektroindustrie zur Isolierung der verschiedensmeni elektrischen Apparate eingesetzt.
Diese Iso#latio:nsma#terialien sind in@sbesondegre in öko nomischer Hinsicht günstig. Sie haben ferner auch im allgemeinen gute: phys#kali:sche Eigenschaften und an fangs eine zufriedenstelllende dfielektrische Festigkeit.
Celltulosema@tersalkc@n verschlechtern sich jedoch schnell bei Temperaturen über 100 C im Kontakt mit Luft und insbesondere in Gegenwart von flüssigen DieTektrika, beispielsweise in elektrischen Transforma- toren verwendeten Ölen, wenn bei der stattfindenden Oxydation: Säumen aus dem Öl erzeugt werden.
Sowohl die physikalischen als auch die elektrischen Eigen schaften werden betroffen und die Isollaition verliert allmählich ihre guten isolierenden elektrischen und mechanischen Eigenschaften: Die. elektrischen und physikalischen Eigenschaften von Cellülos;ematerialien, wie z. B.
Papier, Baumwoill- gewebe, Baumwollband, Pressplatten und Holz, ver- schlechte,rn sich in erhöhtem Masse, wenn die Tempera turen auf über 100 C steigen, wenn sie der Luft aus gesetzt sind oder in Kontakt mit flüssigem Dielektrika stehen. So behält Papier, z.
B. welches nur einige Wochen in hochiraffinmertes Kohlenwasserstofföl bei 120 bis 150 C eingetaucht war, praktisch nichts mehr von seiner uirspiüniglichen Zerreissfestigkeit. Im allgemeinen kann eine Lage :
eines frischen elektrischen Kraftpapiers elniige hundert Mal gebogen werden., ohne zu brechen. Es bricht jedoch nach zweimaligem Falzen, wenn es eine Woche in Trans:forma:torenöl bei 150 C eingetaucht warr.
In gleichem Masse wie die physikalischen Eigen schaften verschlechtern sich auch die elektrischen Eigen- schaftren, insbesondere die Werte für die elektrische Isolation,. Es ist deshalb stets empfohlen worden, für elektrische Apparate, welche Cellulbsemsoilationen ver wenden, nur kontinuierliche Arbeitstemperaturen bis zu <B><I>105'</I></B> C zu wählen..
Es ist bekannt, Celllulosematerialien durch bestimmte Verbindungen gegen thermische. Zerstörung zu stabiili- sieren. Optimale Ergebnisse sind aber nur schwer er reichbar.
So ist es schwierig, in Cellulosematerialien opti male Mengen eines zufried@enstellendlen Stabilisators während eines normalen Herstellungsganges einzuarbei ten, beispielsweise in der Papiermaschine, ohne einen eigenen Arbeitsgang einschalten zu müssen. So kann z. B. eine Papierbahn mit dem in einem organischem Lösungsmittel gelösten Stabilisator imgrägnient werden. Der Stabilisator kann aber auch unter abnormen Be dingungen e:ingearbieiitet werden.
Ferner sind vier be kannte t (.-rrnische Stabilisatoren nicht geeignet für die Verwendung in Isolationen elektrischer Apparate, be sonders wenn diese in die üblichen Isolationsflüssig- keiten eintauchen.
Die geschilderten Nachteile können überraschender- weise durch eine Cellulose.isolation gemäss der Erfin dung überwunden oder weitgehend vermindert werden.
Die stabilisierte Celilulioseis:olatiion :gemäss der Erfin dung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie als Stabilisator 0,02 bis 10 GewA, bezogen auf das Gewicht des Collulosematerials, einer Mischung aus Melamin und Dicyandiiamid enthält.
Die Temperaturbeständigkeit von Ce#llhlosemateria- 1ie:n wird hierdurch erhöht.
So verbessern Miischunge:n von bestimmten Mengen Mcilamin, welches relativ unlöslich in Wasser und Öl
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ist <SEP> und <SEP> Dicyand'iaanid, <SEP> welches <SEP> relativ <SEP> leichter <SEP> lösliich
<tb> in <SEP> Wasser <SEP> ist <SEP> und <SEP> praktisch <SEP> unlöslich <SEP> in <SEP> Öl., <SEP> nicht <SEP> nur
<tb> die <SEP> Hitzebeständigkeit <SEP> von <SEP> Cellul'osemateralien <SEP> bei <SEP> er höhten <SEP> Temperaturen, <SEP> sondern <SEP> sie <SEP> verleihen <SEP> denn <SEP> Cellu losematerial <SEP> zusätzlich <SEP> auch <SEP> noch <SEP> bessere <SEP> elektrisch
<tb> isolierende, <SEP> Eigenschaften.
<SEP> Das <SEP> Dicyandliiamid <SEP> geht <SEP> bei
<tb> den <SEP> Verwendungstemperaturen <SEP> in <SEP> Melanin <SEP> über.
<tb>
Es <SEP> war <SEP> überraschend, <SEP> d'ass <SEP> die <SEP> erfindüngs,gemässen
<tb> Stabilisierungsmittel:, <SEP> beispielsweise <SEP> eine <SEP> Mischung <SEP> von
<tb> bestimmtlen <SEP> Mengen <SEP> Melanin <SEP> und <SEP> Dicyandiamidi, <SEP> welche
<tb> die <SEP> Cellulosiefasenn; <SEP> voillständig <SEP> imprägnieren <SEP> und <SEP> sich
<tb> auch <SEP> gleichmässig <SEP> verteilen, <SEP> nicht <SEP> nur <SEP> die <SEP> thermische
<tb> Stabilität <SEP> der <SEP> Colllulo:sematefiialien <SEP> sehr <SEP> verbessern, <SEP> son dern <SEP> der <SEP> Isolation <SEP> auch <SEP> gleichzeitig <SEP> verbms.este <SEP> elek trische <SEP> Eigenschaften <SEP> verleihen. <SEP> Diesle <SEP> Eigensichaften
<tb> werden <SEP> offensichtlich:
<SEP> bei <SEP> normalen <SEP> und <SEP> erschwerten
<tb> Arbeitsbedingungen. <SEP> Sie <SEP> werden <SEP> nibht <SEP> nur <SEP> in <SEP> Gegenwart
<tb> von <SEP> flüssigen <SEP> Dielaktrika, <SEP> sondern <SEP> auch <SEP> in <SEP> hohem <SEP> Grade
<tb> erhalten, <SEP> wenn <SEP> dine <SEP> Isolation <SEP> in <SEP> Luft <SEP> oder <SEP> anderen <SEP> ziem ]ich <SEP> incrten <SEP> Gassen, <SEP> wie <SEP> z. <SEP> B. <SEP> Stickstoff, <SEP> fluorierten
<tb> Kohlenwasserstoff <SEP> m. <SEP> oder <SEP> Schwefelhexafluo@rid <SEP> verwen det <SEP> wird'.
<tb>
Erfindungsgemäss <SEP> können <SEP> elektrische <SEP> Isiolationen <SEP> mit
<tb> einer <SEP> Mischung <SEP> von <SEP> Meila.min <SEP> und <SEP> Dicyaudiamid <SEP> in <SEP> wäss riger <SEP> Lösung <SEP> bei <SEP> ungefähr <SEP> 50 <SEP> C <SEP> versehen <SEP> werden. <SEP> Das
<tb> stabilisieee <SEP> @elltulosematerial <SEP> zeichnet <SEP> sich <SEP> durch <SEP> ver besserte <SEP> thermische <SEP> Stabilität <SEP> und <SEP> hervorragende <SEP> ellek trische <SEP> Eigenschaften <SEP> aus..
<tb>
Der <SEP> Stabilisator <SEP> in <SEP> der <SEP> eliektrischen <SEP> Isolation <SEP> kann
<tb> erfindungsgemäss <SEP> aus <SEP> besitimmten <SEP> Mengen <SEP> von <SEP> um kristakisieTtem <SEP> Melanin, <SEP> und <SEP> Dlcyand'iamid, <SEP> bestehen.
<tb> Die <SEP> mit <SEP> der <SEP> stabilisierten <SEP> elektrischen <SEP> Isolation <SEP> ver sehenen <SEP> elektrischen, <SEP> Apparate <SEP> besitzen <SEP> sehr <SEP> verbesserte
<tb> Leistungsfähigkeit <SEP> und <SEP> Lebensdauer.
<tb>
Die <SEP> Erfindung <SEP> wird <SEP> durch <SEP> Zeichnungen <SEP> im <SEP> einzelnen
<tb> näher <SEP> erläutert.
<tb>
Fig. <SEP> 1 <SEP> isst <SEP> eine <SEP> graphische <SEP> Darstellung, <SEP> in <SEP> welcher
<tb> die <SEP> Mullgins <SEP> Berstfes:tilgkeiit <SEP> gegen <SEP> die <SEP> Alterung, <SEP> gemeslsen
<tb> in <SEP> Tagen, <SEP> von <SEP> stabilisiertem <SEP> und <SEP> nichtstabilsleirtem
<tb> Kraftpapier <SEP> in <SEP> Transformatorenöl <SEP> bei <SEP> 150 <SEP> C <SEP> aufge tragen <SEP> ist.
<tb>
Fig. <SEP> 2 <SEP> isst <SEP> eine <SEP> graphische <SEP> Darstellung <SEP> der <SEP> verblie benen <SEP> dlielektnisichen <SEP> Festigkeit <SEP> von <SEP> stabilmsfertem <SEP> und
<tb> nichtstabilisiertem <SEP> Kraftpapier, <SEP> gealtert <SEP> in <SEP> Transforma to,renäl <SEP> bei <SEP> 150 <SEP> C. <SEP> Die <SEP> Kurve <SEP> D <SEP> gilt <SEP> für <SEP> unbehandeltes
<tb> Kraftpapier <SEP> und <SEP> die <SEP> Kurve <SEP> E <SEP> für <SEP> Kraftpapier, <SEP> dem
<tb> erfindungsgemäss <SEP> Mclamin <SEP> und <SEP> Dicyandiamid <SEP> zugesetzt
<tb> wurden.
<tb>
Fig. <SEP> 3 <SEP> ist <SEP> eine <SEP> peirspsektivische <SEP> Ansicht, <SEP> teilwele <SEP> firn
<tb> Schnitt, <SEP> eines <SEP> Transformatorkerns, <SEP> welcher <SEP> mit <SEP> einer
<tb> Ce111uloiseüts.oiation <SEP> nach <SEP> der <SEP> Erfindung <SEP> isoliert <SEP> wurde.
<tb>
Fig.4 <SEP> zeigt, <SEP> einen <SEP> Transformator <SEP> illn <SEP> Aufriss <SEP> und
<tb> teilweise <SEP> im <SEP> Querschnitt.
<tb>
Fmg. <SEP> 5 <SEP> ,ist <SEP> ein <SEP> Aufri'ss <SEP> tieiWeise <SEP> im <SEP> Querschnitt, <SEP> der
<tb> ein <SEP> Kabel' <SEP> zeigt <SEP> und
<tb> Fig. <SEP> 6 <SEP> isst <SEP> eine <SEP> graphische <SEP> Darstellung <SEP> für <SEP> den <SEP> Dicken verlust <SEP> von <SEP> Pressplütben, <SEP> welche: <SEP> mehrere <SEP> Tage: <SEP> in <SEP> Trans formatoreniäl <SEP> von <SEP> 150 <SEP> C <SEP> eingetaucht <SEP> wurden. <SEP> Die
<tb> Kurve <SEP> F <SEP> gilt <SEP> für <SEP> unbehandelte <SEP> Pressplatten <SEP> und <SEP> die
<tb> Kurve <SEP> G <SEP> für <SEP> Pressplatten, <SEP> denen <SEP> erfindungsgemäss <SEP> Mel anin <SEP> und <SEP> Dicyandiamid <SEP> zugesetzt <SEP> wurden.
<tb>
Erfindüngsgem'ass <SEP> werden <SEP> 0,5 <SEP> b%. <SEP> 5 <SEP> GewA <SEP> Melanin
<tb> und, <SEP> Dicyandlamid, <SEP> in <SEP> dein. <SEP> Zwischenräumen <SEP> der <SEP> Isolation
<tb> gleichmässig <SEP> verteilt. <SEP> Durch <SEP> den <SEP> erfindungsgemässen <SEP> Zu satz <SEP> wird <SEP> die <SEP> Zeit <SEP> des <SEP> Verweilens <SEP> erhöht, <SEP> wobei <SEP> die
<tb> dielektrische <SEP> Festigkeit, <SEP> die <SEP> elektrisch <SEP> isolierenden <SEP> Eigen schaften <SEP> und <SEP> die <SEP> mechanische <SEP> Festigkeit <SEP> dler <SEP> CeR,ulose-
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isolation <SEP> bei <SEP> erhöhter <SEP> Temperatur <SEP> sowohl <SEP> in <SEP> Gasen <SEP> als
<tb> auch <SEP> in <SEP> einem <SEP> flüssigen <SEP> Dielek <SEP> :
trikum <SEP> erhalten <SEP> bltaiben
<tb> bzw. <SEP> verbess <SEP> fiert <SEP> werden. <SEP> Sowohl <SEP> technisches <SEP> als <SEP> auch
<tb> umkris,taillls@iertes <SEP> Melanin <SEP> ergeben <SEP> gute <SEP> Ergebnisse.
<tb> Die <SEP> Mengen <SEP> der <SEP> verwendeten <SEP> Verbindungen <SEP> sind <SEP> relativ
<tb> gering. <SEP> Sie <SEP> verleihen <SEP> aber <SEP> bereits <SEP> der <SEP> Ce]lulos@cisollation
<tb> sehr <SEP> verbesserte <SEP> physikalische <SEP> und <SEP> elektrische <SEP> Eigen schaften.
<SEP> Der <SEP> synergistische <SEP> Effekt <SEP> einer <SEP> Melamin-Di cyandiamid-Mischung <SEP> in <SEP> dier <SEP> Celluloseisolation <SEP> wird <SEP> er findungsgemäss <SEP> noch <SEP> weiter <SEP> erhöht, <SEP> durch <SEP> die <SEP> Gegenwart
<tb> von <SEP> geringen <SEP> Mengen <SEP> Pd@acrylannid, <SEP> beispielsweise <SEP> un gefähr <SEP> 0,1 <SEP> bis <SEP> 1 <SEP> %, <SEP> bezogen <SEP> auf <SEP> das. <SEP> Gewicht <SEP> der <SEP> Cellu loselSolatio:n. <SEP> Es <SEP> können <SEP> beispidswei@se <SEP> 1 <SEP> bis <SEP> 4 <SEP> Gew.%
<tb> Melanin, <SEP> 1 <SEP> bis <SEP> 5 <SEP> Gew. <SEP> % <SEP> Dicyandiamid <SEP> ,und <SEP> 0,1 <SEP> bis <SEP> 1
<tb> GewA <SEP> Poilyaorylamid, <SEP> bezogen <SEP> auf <SEP> das <SEP> Cellulose material, <SEP> zugeigen <SEP> sein.
<tb>
Es <SEP> war <SEP> überraschend, <SEP> dass <SEP> die <SEP> dieilektri:sche <SEP> Festigkeit
<tb> von <SEP> Papier <SEP> odier <SEP> am:derm <SEP> Celllulosemateriallien, <SEP> beispiels weise <SEP> auch <SEP> gelatinierte <SEP> Cellulose <SEP> -oder <SEP> sogenannte <SEP> vul kanisierte <SEP> Hartfasern, <SEP> die <SEP> mit <SEP> den <SEP> erfindungsgemässen
<tb> Stabilisierungsmitteln <SEP> behandelt <SEP> wurden <SEP> :und <SEP> in <SEP> Kohlen wasserstofföl <SEP> oder <SEP> chloriertes <SEP> Diphenyl <SEP> eingetaucht <SEP> wur deni, <SEP> nicht <SEP> nur <SEP> höher <SEP> lag <SEP> als <SEP> bei <SEP> dem <SEP> gleichen <SEP> unbehan delten <SEP> Papier, <SEP> sondern <SEP> auch <SEP> die <SEP> Temperaturbeständigkeit
<tb> anstieg. <SEP> Die <SEP> diiieliektri!sche <SEP> Festigkei:
t <SEP> erreichte <SEP> einen
<tb> Spitzenwert <SEP> bei <SEP> einer <SEP> Temperatur <SEP> von: <SEP> 125 <SEP> bis <SEP> l50 <SEP> C
<tb> oder <SEP> noch <SEP> höher, <SEP> wogegen <SEP> unbehandeltes <SEP> Papier <SEP> bereits
<tb> bei <SEP> 25 <SEP> bis <SEP> 50 <SEP> C <SEP> unter <SEP> dem <SEP> Spitzenwert <SEP> der <SEP> dielek trischen <SEP> Festigkeit <SEP> von <SEP> =behandeltem <SEP> Papier <SEP> anfing, <SEP> seine
<tb> dielektrische <SEP> Festigkeit <SEP> zu <SEP> verlieren. <SEP> Dies <SEP> gilt <SEP> insbeson dere <SEP> für <SEP> dickere <SEP> Isolationen <SEP> von <SEP> 0,4 <SEP> mm <SEP> Dicke <SEP> und
<tb> darüber.
<tb>
Der <SEP> Leistungsfaktor <SEP> von <SEP> dielektrischen <SEP> Flüssigkeiten,
<tb> welche <SEP> die <SEP> eingetauchte <SEP> behandelte <SEP> Cellul:oseisolation
<tb> enthalten, <SEP> ist <SEP> geringer <SEP> als <SEP> der <SEP> einer <SEP> ähnlichen <SEP> dielek trischen; <SEP> Flüssigkeit <SEP> in <SEP> Kontakt <SEP> mit <SEP> einer <SEP> unbehandeliten
<tb> Cel:lulosiells-ol.aition. <SEP> Dies <SEP> gilt <SEP> übler <SEP> einen <SEP> weiten <SEP> Tem p;
eraturbeareich. <SEP> Ferner <SEP> kommen <SEP> Reiduktionsmittel <SEP> vor,
<tb> wenn <SEP> die <SEP> dielektrische <SEP> Flüssigkeit <SEP> ein <SEP> Öl <SEP> ist, <SEP> welches
<tb> Oxydationsinhibitoren <SEP> enthält, <SEP> wie <SEP> z. <SEP> B. <SEP> alkylierte
<tb> Phenole, <SEP> z. <SEP> B. <SEP> p <SEP> tert.-Butyilphenol <SEP> und <SEP> Dibutyl-p-kresol
<tb> in <SEP> Mengen <SEP> von. <SEP> 0,01 <SEP> bis <SEP> 4 <SEP> % <SEP> oder <SEP> mehr. <SEP> Das <SEP> behandelte
<tb> Paper <SEP> sicheiint <SEP> gerade <SEP> in <SEP> Gegenwart <SEP> von <SEP> solchen <SEP> Inhibi toren <SEP> günstig <SEP> beeinflusst <SEP> zu <SEP> werden. <SEP> Eine <SEP> synergistisch
<tb> zusam:menwi:rke:ndie <SEP> Verbesserung <SEP> erfolgt, <SEP> wenn <SEP> das <SEP> be handelte <SEP> Kraftpapier <SEP> sowohl. <SEP> Meliamin <SEP> als <SEP> auch. <SEP> Dicyan diamId <SEP> :
enthält.
<tb>
So <SEP> war <SEP> der <SEP> Leistungsfaktoireines <SEP> gereinigten, <SEP> .nicht
<tb> inbibierben <SEP> Kohlienwassersitofföls <SEP> mit <SEP> eingetauchtem
<tb> Kraftpapier <SEP> ursprünglich <SEP> <B>0,08%</B> <SEP> .und <SEP> die <SEP> Farbe <SEP> l
<tb> gemäss <SEP> dl,-,r <SEP> Lovibonidiskalia. <SEP> Nach <SEP> einen <SEP> Jahr <SEP> bei <SEP> 95 <SEP> C
<tb> war <SEP> der <SEP> Leistungsfaktor <SEP> <B>0,29%</B> <SEP> und <SEP> die <SEP> Farbe <SEP> 5+ .
<tb> Wenn <SEP> das <SEP> Öl <SEP> inhibiert <SEP> war <SEP> und <SEP> das <SEP> Kraftpapier <SEP> unbe handelt, <SEP> so <SEP> war <SEP> der <SEP> Leistungsfaktor <SEP> 0, <SEP> 36% <SEP> und <SEP> die <SEP> Farbe
<tb> 5- <SEP> nach <SEP> einem <SEP> Jahr <SEP> bei <SEP> 95 <SEP> C. <SEP> Die <SEP> verbliebene <SEP> Berst festigkeit <SEP> des.
<SEP> Papiers <SEP> war <SEP> im <SEP> wesentlichen <SEP> Null.
<tb>
Bei <SEP> Kraftpapier, <SEP> dies <SEP> gemäss <SEP> der <SEP> Erfindung <SEP> eine <SEP> Ge samtmenge <SEP> von <SEP> 3 <SEP> % <SEP> Melanin, <SEP> Dicyandiamid <SEP> und <SEP> Poly acryfamud <SEP> enthält, <SEP> war <SEP> die <SEP> Farbre <SEP> ungefähr <SEP> 3,5 <SEP> und <SEP> der
<tb> LeiiAtungsfaktor <SEP> 0,07 <SEP> nach <SEP> einem <SEP> Jahr <SEP> bei <SEP> 95 <SEP> C. <SEP> Die
<tb> verbliebene <SEP> Bersitfeisitigkellt <SEP> war <SEP> 94,1 <SEP> %.
<tb>
Ähnliche <SEP> gute <SEP> Ergebnisse. <SEP> wurden <SEP> erhalten, <SEP> wenn <SEP> das
<tb> flüssige <SEP> Dielektrikum <SEP> einen <SEP> halogenierten <SEP> Kohlenwasser stoff, <SEP> wie <SEP> z. <SEP> B. <SEP> chloriertes, <SEP> Diphienyl' <SEP> oder <SEP> Mischungen
<tb> von <SEP> chloriertem <SEP> Däph <SEP> enyl <SEP> und <SEP> chloriertem <SEP> Benzol, <SEP> oder
<tb> in <SEP> den <SEP> Seitenketten <SEP> chloriertes <SEP> Benzol <SEP> enthält. <SEP> Chlorier tes <SEP> Diphenyl <SEP> mit <SEP> 50 <SEP> bis <SEP> 60 <SEP> GewA <SEP> Chlor <SEP> kann <SEP> miit <SEP> Äthyl- tetrachlorbenmd und Äthyllpentachlorbemzol vermischt werden.
Besondere Vorteile werden erreicht, wenn der Stabili sator - eine; Mischung aus. Melanin, Dicyandiamid und Polyacrylamid - in der Celluloseisolation in einer Ge- saml@tmenge vorn 0,5 bis, 5 Gew.%, bezogen auf das Ge wicht an Cellul'o@ematerial', zugegen ist.
Obgleich auch bereits,- heil deinem Zusatz von 0,02 % ein Effekt erreicht wird., werdbndoch meist etwa 0,5 % eingesetzt. Es können auch bis zu<B>10%</B> zugegen sein. Der Vorteil ist aber nur unbedeutend grösser als mit einem Zusatz von 5 %.
Ein Zusatz von mehr als 10 % ist unwirtschaft lich, und res. wird auch; keine weitere Verbesserung er reicht. Weiter werden die physikalischen Eigenschaften von Papkr beeinträchtigt. Es werden so vor allem 0,5 bis 5 Gew.% der Mel'amin Dicyandiamid-Mischum;
g verwendet. Diese Mengen verbessern die elektrischen Isioli@eregens!chaften und dli@e thermische Stabilität von Cellul@oseis@la'tioner@ ganz beträchtlich. Wünschenswert ist noch die Gegenwart von geringen Mengen Poly- acrylamid.
Ferner sohlen. die stabilisierenden Verbindungen in wesentlich .gjeicher Verteilung und überall gleichmvässig zugegen sein, um eine Cellnllöseisolation m!it opti malen Wirkungen zu erhalten. Diese Forderung ist Teichtb zu erfühlen, weil,
die sitabzl!isierenden Verbindungen dir Erfindung in Wasser oder Wasser=Alkohol-Mischun- gen genügand löslich sind und hinreichend unlöslich in Öd-. Um, die:
gurten dieltektrischen Eigenschaften und die hohe mechanische Festigkeit zu erhalten, ist es erforder- fch, dass die gtabmlisidrenden Verbindungen überall in den Ceqlul'osleiaserrv gleichmässig verteilt sind.
Diese Vorteile werden auch erreichet, wenn die Isolation in ein flüssiges Diel@ektrikum, wie z. B. Öl, eintaucht. Wenn beispielsweise die stabilisierenden Materäken in dem Dielektrikum nur suspendiert sind, verstreicht ein grosser Zeitraum,
bevor die Stabilnlsaforen die Celluloseisolation durchdringen und richtig wirksam werden könnten. In einigen Fällen erreichen sie nicht die optimale Höhe, die, durch eine vol'lsEändige Imprägnierung der Fasern erreicht werden kann.
Weil sowohl Melanin als auch Dicyandiamid in Wasser-Alkohol-Mischungen genügend löslich sind, wer den sie mit Vortetil darin gelöst angewendet, um die Celluloseisolatäon während der Herstellung vollständig zu durchdringen.
Bei einer Papier- oder Pressplattenisofation kann die Einarbeitung der Verbindungen schnell in der Papier mühle erfolgen. Papier wird im albgemeinen entweder in einer Fourdrnniermaschine oder in einer Rund'sieb- pappenmasch'ine hergestellt.
Bei beiden Verfahren wird die gebildete endlose Bahn von verfilzten Celllul:ose- fasern von den Sieben auf ein Filzband zum Trocknen weitergeleitet.
Die endlose Bahne wird dann durch einen Trockner geleitet, welcher mehrere dampfbeheizte Wal zen enthält. Hernach wird sie, falls gewünscht, zwischen Kalanderwalzen geleitet, um ihr eine besondere Ober- flächernausrüstung oder Dichte zu verleihen,
und endlich wird slic für Lagerung und Versand aufgerollt. Im all gemeinen ist der Trockner aufgeteilt, so dass die endlose Papierbahn im ersten Teil teilweise und im zweiten Teil . ganz getrocknet wird.
Zwischen den zwei geheizten Walzens ist ein Behälter angebracht, der Zunichtungs- materialien für das Papier enthält. Erfindungsgemäss werden die stabilisierenden Ver- bindlungen nun, wässriger Lösung eingesetzt. Sire werden in dem konventionellen Zurichtungsbehälter zugegeben.
Das teilweise getrocknete Papier, mit einem Wassergehalt von etwa 50 Gew. %, wird durch die wässrige Lösung von Mel'amim und Dicyandiamid geleitet. Durch geeignetes Einstellen der Konzentration und der Temperatur der Lösung absorbiert das Papier eine bestimmte Menge der Lösung, welche die stabilisierenden Verbindungen enthält. Nach dieser Behandlung passiert das Papier den zweiben Teil des Trockners.
Die Temperatur der Trockenwalzen wird so gewählt, dass man einen ge nügenden Trocknungsgrad erreicht und die Verbindun gen fein verteilt in den Zwischenräumen vorliegen. Das Verfahren kann sowohl in der Fourdrinier- als auch in der Runds,iebpap penmaschäne durchgeführt werden.
Es ist zu beachten, dass die Wasserlöslichkeit von Melanin begrenzt ist. So enthält bei ungefähr 25 C eine gesättigte Lösung nur ,ungefähr 0,5 Gew. % Melanin.
Bei ungefähr 75 C werden ungefähr 2,5 GewA Mel- amin gedüst, und bei ungefähr 90 C sind ungefähr 5,5 Gew.% Melanin in Lösung. Deshalb werden auch zufriedenstellende Ergebnisse erhalten, wenn die Im prägnierung des Papiers bei Raurritemperatur durch geführt wird.
Stark erhöhte Aufnahmen der Verbin- dungen im besonderen von Mel'amin werden bei Tem peraturen von 50 bis, 90 C und etwas höher erhalten. Die obigen,
Ausführungen beziehen sich auf die Lös- lichkeit von 'technischem Melanin. Umkristallisiertes Melanin scheint in Wasser leichter löslich zu sein. Es sind deshalb niedrigere Temperaturen anwendbar.
Dicyandiamid jedoch ist in Wasser in hohem Grade löslich und' kann deshalb in. der wirklich gewünschten Konzentration zugegen sein.
Ferner ist zu beachten, dass Kraftpapier, wie bereits früher dargelegt, zu Zeit des I.mprägnierens 50 bis 60 Wasser enthält. Es:
ist also ein Verdünnungsmittel .ent- halten. Das Papier absorbiert in Wirklichkeit nur un- gefähr 40 bis 60 Gew.% der Menge von Melanin und Dicyandiamid, welche in Lösung ist.
Jedoch sind, wie oben ausgeführt ist, die Chemikalien innig verteilt in den Faserzwischenräumen nach der Absomptionsbeha@nd- lung. Es, wird! angenommen, d'ass beim.
Imprägnieren von trockenem Papier, Gewebe oder dergleichen die Menge, der absorbierten Verbindungen ihrer Konzen tration in .der wässrigen Lösung entspricht.
Die Erfindung wird durch folgende Beispiele er läutert.
In jedem Beispiele wurden 1,75 GewA Dicyan- diamid und ungefähr 0,9 Gew.% Melanin zu Kraftpapier während der Herstellung hinzugefügt. Das Papier war 0,25 mm dick und hatte eine Dichte von annähernd 1.
Gestanzte Muster wurden zum Vergleich hergestellt. Jedes der Papiermuster wurde mit lackiertem Draht zu reiner Spulte gewickelt und in einen Behälter, der mit Transforrnatorenöl gefüllt war, getaucht.
Es. wurde genügend, Strom, durch die Spulte geleitet, um eine Temperatur von 140 C zu erzeugen. Die Spule wurde nach sieben Tagen entfernt und an, jedem Muster wurde eine Mulleis Berstfestigkeitsprüfung an dem, gealterten Papier durchgeführt.
In der Tabelle 1 sind die Werte der verbliebenen Mulleis Berstfestigkeit angegeben.
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<I>Tabelle <SEP> 1</I>
<tb> Anzahl <SEP> der <SEP> Lagen <SEP> der
<tb> Isolation <SEP> zwischen <SEP> den <SEP> Äussere <SEP> Spule <SEP> Innere <SEP> Spule
<tb> Wicklungen <SEP> auf <SEP> der <SEP> urstabilisiertes <SEP> Kraftpapier <SEP> stabilisiertes <SEP> Kraftpapier <SEP> urstabilisiertes <SEP> Kraftpapier <SEP> stabilisiertes <SEP> Kraftpapier
<tb> Innenseite <SEP> der <SEP> Spule
<tb> 1-2 <SEP> 11,5 <SEP> 77,0 <SEP> 3,70 <SEP> 75,0
<tb> 2-3 <SEP> 11,3 <SEP> 75,0 <SEP> 28,6 <SEP> 69,5
<tb> 3-4 <SEP> 14;
0 <SEP> 68,0 <SEP> 36,2 <SEP> 76,0
<tb> 4-5 <SEP> 19,7 <SEP> 63,5 <SEP> 34,4 <SEP> 77,0
<tb> 5-6 <SEP> 22,8 <SEP> 55,5 <SEP> 36,5 <SEP> 73,5
<tb> 6-7 <SEP> 28,4 <SEP> 62,5 <SEP> 39,5 <SEP> 74,0
<tb> 7-8 <SEP> 32,0 <SEP> 59,0 <SEP> 43,4 <SEP> 70,0
<tb> 8-9 <SEP> 43,4 <SEP> 53,5 <SEP> 40;4 <SEP> 67,0
<tb> 9-10:
<SEP> 37,2 <SEP> 56,0 <SEP> 42,0 <SEP> 77,0
<tb> 10-11 <SEP> 41,5 <SEP> 71,5 <SEP> 46,0 <SEP> 82,0
<tb> 11-12 <SEP> 47,0 <SEP> 61,0 <SEP> 54,0 <SEP> 82,0
<tb> Aussenseite <SEP> der <SEP> Spule
<tb> 12-13 <SEP> - <SEP> 820 <SEP> - <SEP> Durchschnittswert <SEP> für
<tb> die <SEP> verbliebene
<tb> Mulleis <SEP> Berstfestigkeit
<tb> in <SEP> % <SEP> 65,4 <SEP> 39,9 <SEP> 74,8 Aus:
den obigen physikalq@chen Daten ist ersichtlich, da.ss Kraftpapieir, welches kein stabilisierendes Mittel enthält, nur 28,1 % der ursprünglichen Berstfestigkeit behält.
Mit dem erfindungsgemässen Stabilisator be- handIelites Kraftpapier behält dagegen bei der Alterung mindestens 65,4 % der ursprünglichen Bersdmitigkeiit.
In Fig. 1 sind graphisch die Ergebnisse der Alte rungstast:e aufgetragen, die mit beschleunigten Systemen erhalten wurden. In Kurv A ist die Festigkeit aufge tragen, welche reinem 0,25 mm dicken Papier, wie es z.
B. in Transformatomemüsolationen verwendet wird, verblieb gegen die Alterung in Tagen bei 150 C in Transformatorenöll. Die Kurve A gilt für n:ichtstabili- sief'tes Kraftpiap:
ier. Aus dbr Kurve A isst ersichtlich, d'ass die Mullrens Berstfestiagkeit schnell, und zwar nach nur 11 Talgen Lagerung, auf 8 % ihrer ursprünglichen Festigkeit absinkt. Nach dieser relativ kurzen Alterung war das Papier so spöde,
dass es nicht gebogen werden konnte, ohne zu brechen und zu springen.
Aus der Kurve B sind die Vorteile ersichtlich, die durch Einarbeitung dieT erfindungsgemässen Stabilisatoren erreicht wurden. Die Kurve B zeigt die Alterungsfestig- keit von Kraftpapier,
welches durch Zugalbe von 3 GewA einer stabilisierenden Verbindung gemäss der Erfindung in Lösung bei ungefähr 25 C stabilisiert wurde.
Der Stabilisator enthält 1,0 GewA Dicyandiamid, 1,0 Gew.% Melanin und 1,0 GewA Pol@acrylamid. Nach 30 Tagen Alterung bei einer Temperatur von 150 C hatte das Papier nur mehr 35 % der ursprünglichen Mulleis Berst- festigkeit.
Kurve C zeigt die Alterrungsbeständigkef von Kraft papier, welches 1,0 Gew.% umkristallisiertes Melamin, 2,0 Gew.% D1cyandiamid und 0,17 GewA Polyacrylamid enthält. Die stabilisierenden Verbindungen wurden aus einer wässrigen Lösung bei ungefähr 60 C absorbiert.
Überraschenderweise hatten: de Muster noch nach 30 Tagen Alterung etwa 74 % der ursprünglichen Berst- festigkeit. Wenn wirklich technisches Mellamin einen Reinheitsgrad von 99,9 % besitzt, so steht das Entfernen von weniger als 0,1 % Verunreinigungen in keinem Ver hältnis zu der grossen Verbesserung der verbliebenen Festigkeit von Kraftpapier,
die durch Zugabe von in Wasser umkristallisiertem Melamin erreicht wurde. Viel- mehr trägt die höhere Imprägnierungstemperatur viel dazu bei, um eine bessere Verteilung der stabilisierenden Verbindungen in den Zwischenräumen des Papiers zu erhalten)
. Erfindungsgemäss erfolgt desh alt das Im- prägiiieren des Cellulosematerials vor allem aus heissen Lösungen bei 50 C und höher.
Der synergistische Effekt der erfindungsgemässen Mischungen von stabilisierenden Verbindungen wird noch besser ersichtlich diurch folgende Testergebnisse: Die für den Test benutzten kleinen Transformatoren enthielten Spulen aus Magnetdraht, Magnetstahl und eine Paplerisolatnon. Alles tauchte in Öl ein.
Das be handelte und unbehandelte Kraftpapier wurde analog den Mustern in Tabelle I getestet. Das Papier enthielt jeweils 3 GewA des Stabilisators. Die Muster wurden 7 Tage der Einwirkung von Transformatorenöl bei 140 C unterworfen. Das Papier wurde dann entfernt und getestet. In Tabellie II ist die verbliebene Berst- festiigkeit in Prozent angegeben.
Jeder Wert entspricht einem Durchschnittswert von, wenigstens 5 Mustern.
EMI0004.0175
<I>Tabelle <SEP> 11</I>
<tb> Muster <SEP> verbliebene
<tb> Berstfestigkeit
<tb> gestanztes <SEP> unbehandeltes <SEP> Kraftpapier <SEP> 38,9
<tb> + <SEP> 3 <SEP> % <SEP> Dicyandiamid <SEP> 76,7
<tb> + <SEP> 3 <SEP> % <SEP> Melamin <SEP> 84,0
<tb> + <SEP> 1 <SEP> Teil <SEP> Melamin, <SEP> 2 <SEP> Teile <SEP> Dicyandiamid,
<tb> 0,1 <SEP> Teil <SEP> Polyacrylamin, <SEP> insges.
<SEP> 3 <SEP> % <SEP> 94,4 Diesen Daten ist zu entnehmen, dass Papier, welches m it Melamin, Dicyandiamid und einer geringen Menge Polyacrylamid behandelt wurde, eine sehr verbesserte thermische Stabilität besitzt gegenüber Papier, welches nur mit einer gleichen Menge der einzelnen Komponen ten der Mischung behandelt wurde.
Es wurden, ferner Teste durchgeführt von der d'ielek- trischen Festigkeit von Papier, welches mit Melamin und Dicyandiamid behandelt war. In Fig. 2 sind die Werte hierfür aufgetragen.
Man sieht, dass die gemäss der Erfindung behandelten Kraftpapiere mit steigenden Temperaturen sehr verbesserte dielektrische Festigkeit behalten im Vergleich zu unbehandeltem Kraftpapier.
Unter Verwendung eines; Papiers, das mit ungefähr 3 GewA einer Mischung aus Melamin und Dicyandiamid behandelt war, wurde eine Transf ormatarspule um wickelt Dies zeigt Fig. 3.
10 bezeichnet das behandelte Kraftpapier, wd'ehes um die einzelnen Spulen und zwi schen die Hoch- und Niederspannungswicklungen des Transformators gewickelt wird. Der Transformator ent hält die Niederspannungsspulen 14 und 16 und die Hochspannungsspulen 18, 20 und 22, welche mit dem behandelten Papier lagerweise behandelt wurden.
Die Niederspannungsspule 14 wird mit der behandelten Isolation 24 durch Umwickeln isoliert. Die verwendeten elektrischen Leiter können, lackierte Drahte sein, welche Iris zu Temperaturen von 250 C nicht erweichen. Ge eignet- Laakesind Epaxyharzlacke:, Po:
lyesterharzlacke, Isophthalatglykohnaleinatharzlacke, silikonmodifizierte Lacke und Palyvinylfarmaldehydh,arzlacke. Die Lacke können direkt auf den Kupferdraht aufgetragen sein, oder sie können mit Asbest, Glasfasern oder anderen Fasermaterialien umwickelt sein. In den fertigen Trans formator wird durch den Stutzen 26 ein,
flüssiges Dieliek- trikum eingefü'll't, welches dann die Papierisolation vollständig durchdringt. Nachdem alles umwickelt und montiert ist, wird das Ganze vakuumbehandelt., um Luft und Feuchtigkeit aus dem Papier zu entfernen. Das Öl wird dann erhitzt, um irgendwelche Feuchtigkeit noch vollkommen zu entfernen.
Fig. 4 stellt einen gemäss der Erfindung hergestellten Transformator dar. Der Transformator besteht aus einem Tank 28, der im Inneren: einen Träger 30 hat, auf welchem ein Magnetkern 32 und eine Spule 34 an- gebracht sind. Die Spule, 34 enthält eine Hochspannungs- wicklung 36 und eine Niederspannungswicklung 38.
Jede ist mit einem Drahtlack ;Isoliert, welcher bis zu Temperaturen von 250 C nicht erweicht.
Die Win dungen der Wicklungen 36 und 38 sind isoliert durch Umwicklungen, welsche die stabilisierte Celluloseisodation der Erfindüng enthalten. Die. Wicklungen sind auch gegeneinander isoliezt durch die stabilisierte Cellülose- isolation 40,
hergestellt in Übereinstimmung mit der Erfindung, welche Papier, Baumwolle oder andere Cellulosematerialien, enthält. Eine äussere Cellulose- umwieklung 42 aus Gewebe oder Papier kann für die Spule 34 verwendet werden.
In einigen Fällen können zur Isolierung ;der elektrischen Wicklungen Pressplatten, Holfz oder Pappzwischenlager oder andere Cellulose- produkte verwendet werden.
Ein flüssiges. Dielektrikum 44 wird in den Tank 28 gegeben, um den, Kern 32 und die Spule 34 zu bedecken und zu isolieren und die beim Betrieb erzeugte Wärme zu verteilen. Dies ist günstig, wenn das flüssige Dielek- trikum eine geringe Mange eines Oxyd!atiansinhiibitors enthält.
Fig. 5 der Zeichnung zeigt ein elektrisches Kabel, das einen Leiter 50 enthält, der mit einer Celliulose- isalation 52 umwickelt und mit einem äusseren Metall mantel 54 bedeckt ist. Die Celluloseisolation 52 ist gemäss der Erfindung stlabi:lis.iertes Material.
Durch die neue, behandelte Isolation gemäss der Erfirndhng isst die Transformatorkonstruktion fester und undurchdringlicher,
weil die behandelten Celllulosezwi- schenräume und andere Teile bei der thermischen Alte- rung weniger als den halben Dickenverlust erleiden als unbehande)he Pressplatten,
Kraftpapier und andere Cell'u- losematerialien. Der tatsächliche Pressplattendickenver- lust ist aufgezeichnet in Fig. 6.
Es wurde, ferner gefundene dass noch andere Eigen schaften des Papiers,, z. B. die Zugfestigkeit und Wasser beständigkeit, durch Einarbeiten von gewissen Harzen in das Papier bei der Herstellung der Pülpe verbessert werden können.
Die Harre können in fein verteilter oder emulgierter Farm im Halsländer eingeführt werden oder sie können später, gelöst in einem organischen Lösungs- mittJf, zugegeben werden.
Es. wurde gefunden, d'ass geringe Mengen - bis zu mehreren RTI ID="0005.0238" WI="12" HE="4" LX="1706" LY="968"> Prozent Harz beispielsweise Phonal#-, Epoxy-, Acryl- oder Diallyl- phroha:
latharze mit den stabilisierenden Verbindungen verträglich sind und die mechanischen, elektrischen und thermischen Eigenschaften, insbesondere die Stabilität in dem fertigen Produkt noch weiter erhöhen.