Herstellung eines Glimmerbandes oder -blattes Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Glimmerbandes oder Glimmerblattes, das als elektrischer Isolator benutzt werden soll, wobei ein Band oder ein Blatt, bestehend aus Trägermaterial, mit einem Kunstharzbindemittel überzogen wird und wenigstens eine Schicht Glimmerplättchen oder Glimmer- papier auf das kunstharzüberzogene Trägermaterial auf gebracht wird,
wobei das Kunstharzbindemittel wenig stens bis zum Stadium der Gelatinierung vor der End- aushärtung erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunstharzbindemittel aus einem Epoxyd-Phenol- Kunstharz besteht, das in einem solchen Ausmass vor kondensiert ist, dass nur sehr geringe Anteile flüchtigen Materials während der Gelatinierung freigegeben werden und praktisch keine während der Aushärtung des Ep- oxyd-Phenol-Kunstharzes,
und dass das vorkondensierte Epoxyd-Phenol-Kunstharz dem Trägermaterial in einer Lösung aufgebracht wird, die aus einer Mischung zweier Lösungsmittel besteht, die voneinander verschiedene Siedepunkte aufweisen.
Bisher wurden Phenolkunstharze, die 3-7 % un erwünschter Produkte enthalten können, die während der Aushärtung flüchtig werden, als Kunstharzbinde- mittel bei der Präparierung von Glimmerbändern oder Glimmerblättern benutzt.
Um einen elektrischen Leiter zu isolieren, wird das Glimmerband oder das Glimmerblatt um den elektri schen Leiter herumgelegt und dann einer Vakuumbe handlung unterworfen, um Feuchtigkeit, Gase oder an dere schädliche flüchtige Materialien zu entfernen. Dann wird das Glimmerband oder Glimmerblatt mit einem Isolierkunstharz oft unter Druck imprägniert.
Darauf folgend wird, wenn thermoplastische .Kunstharze benutzt werden, der elektrische Leiter mit einem isolierenden kunstharzimprägnierten Glimmerband oder Glimmer blatt umwickelt und einer Hitzebehandlung unterworfen, damit etwa noch vorhandene schädliche flüchtige Mate- ralien entweichen können und damit das Kunstharz ausgehärtet wird. Wenn nicht eine sorgfältige überwachung und Kon trolle bei diesem vorbestimmten Verfahren durchgeführt wird, dann verbleiben häufig schädliche Bestandteile im Glimmerband oder Glimmerblatt und dies führt zur Bildung von Gasräumen und zur Ablagerung von Wasser.
Das Vorhandensein von Gasräumen führt zu einem stetigen Ansteigen des Leistungsfaktors bei an steigender Spannung, während bei kompakter Imprägnie rung des Glimmerbandes oder Glimmerblattes mit isolie rendem Kunstharz die Änderung des Leis'ungsfaktors mit der Spannungsänderung durch die Charakteristiken des Kunstharzes, nicht aber durch die Charakteristiken der Gasräume, bestimmt wird.
Kunstharzbindemittel, die soweit behandelt worden sind, dass sie keine merklichen schädlichen Bestandteile mehr enthalten, wurden bereits hergestellt. Diese Kunst harzbindemittel leiden jedoch unter dem Nachteil, dass sie eine verhältnismässig kurze Brauchbarkeitsdauer haben, d. h. sie müssen innerhalb einer relativ kurzen Zeit verarbeitet sein, bevor ihre Bindequalitäten ab sinken. Es sind Kunstharzbindemittel bekannt, die eine Gebrauchsdauer von ungefähr drei Monaten haben, wo bei diese Gebrauchsdauer bis auf sechs Monate aus gedehnt werden kann, wenn das Kunstharzbindemittel gekühlt gelagert wird.
Kunstharzbindemittel mit einer kurzen Brauchbar- keitdauer sind deshalb nachteilig für die Behandlung und die fabrikatorische Verarbeitung, weil es oft er wünscht ist, die Trägerschicht mit dem Kunstharzbinde- mittel zu beschichten, bevor Glimmerplättchen oder Glimmerpapier auf die Unterlage aufgebracht wird und bevor demgemäss das Glimmerband oder das Glimmer blatt hergestellt wird.
Bei der Herstellung des Glimmer bandes oder aus Micapapier hergestellten Glimmer blättern kann das vorimprägnierte Trägermaterial bis zu einer Stufe mit Wärme behandelt werden, bei welcher eine Gelatinierung des Kunstharzbindemittels auftritt, d. h. bis das Kunstharzbindemittel teilweise bis zu einer Stufe ausgehärtet ist, bei der es darauffolgend durch weitere Erhitzung erweicht werden kann.
Ein solches Trägermaterial mit teilweise ausgehär tetem Kunststoffbindemittel ist jedoch nicht geeignet für die Präparation von Glimmerbändern oder -blättern aus Glimmerplättchen, weil es erwünscht ist, dass das Bindemittel in einem zähen Zustand befindlich ist, wenn die Glimmerplättchen auf dem Kunstharzbindemittel plaziert werden, mit dem das Trägermaterial überzogen ist, damit die Glimmerplättchen in ihrer Lage relativ zu dem Trägermaterial gehalten werden,
während das Glimmerband oder -blatt um den Leiter vor der end gültigen Aushärtung gewickelt wird. Ausserdem ist es oft unzweckmässig, das Glimmerband oder -blatt auf einen elektrischen Leiter als Isoliermaterial aufzubrin gen. kurz nachdem es präpariert wurde, und es ist viel mehr vorzuziehen, ein Glimmerband oder -blatt so zu präparieren, dass es gestapelt und später, wenn dies erforderlich ist, zur Isolierung eines elektrischen Leiters herangezogen werden kann.
Vorzugsweise wurde ein solches Glimmerband oder -blatt, das für eine spätere Verarbeitung gestapelt wurde, mit Hitze bis zu einer Gelatinierungsstufe des Kunstharzbindemittels erwärmt. Das gelatinierte Kunstharzbindemittel des Glimmerban- des oder -blattes, das aus Glimmerplättchen geformt ist, wird gewöhnlich vor weiterer Benutzung durch Er hitzung erweicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kunstharzbindemittel zur Bindung von Glimmerplätt- chen oder Glimmerpapier auf einem Unterlagematerial zu schaffen, das praktisch keine flüchtigen Teilchen ent hält, und zwar weniger als 0,5 % flüchtige Bestand teile und vorzugsweise noch weniger als 0,25 %, und das in unausgehärtetem Zustand über wesentlich län gere Zeiträume gestapelt werden kann, als dies bei bis her bekannten Kunstharzbindemitteln der Fall war.
Gemäss der Erfindung besteht das Kunstharzbinde- mittel, durch welches Glimmerplättchen oder Glimmer papier auf einer Unterlage zwecks Bildung eines Glim- merbandes oder -Mattes hergestellt werden, aus einem Epoxyd-Phenol-Kunstharz, das bis auf ein solches Aus mass vorkondensiert worden ist, dass nur kleine Anteile flüchtigen Materials während der Gelatinierung freige geben werden und während der Aushärtung des Kunst harzbindemittels praktisch keine mehr.
Um das Epoxyd- Phenol-Kunstharz auf die Trägerunterlage zu bringen, wird es zunächst in einer Mischung zweier Lösungs mittel aufgelöst, die voneinander unterschiedliche Siede punkte haben.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Er findung beschrieben.
Ein aus Glasfasern bestehendes Gewebe in der Stärke von etwa 0,025 mm wird mit einem Kunstharz bindemittel überzogen. Das Kunstharzbindemittel ist ein Epoxyd-Phenol-Harz, das zwischen ungefähr 25 Ge wichtsprozent und 35 Gewichtsprozent Phenol-Kunst- harz und vorzugsweise ungefähr 30 % davon enthält.
Vor der Kombination mit dem Epoxyd-Kunstharz zur Herstellung des Epoxyd-Phenol-aKunstharzes wird die Phenol-Kunstharzkomponente des Epoxyd-Phenol- Kunstharzes auf ein solches Ausmass vorkondensiert, dass die meisten unerwünschten flüchtigen Bestandteile, die normalerweise während der Aushärtung des Ep- oxyd-Phenol-Kunstharzes freigegeben werden, vor der Kombination mit dem Epoxyd-Harz verflüchtigt wer den, so dass nur noch ein sehr geringer Anteil flüchti ger Bestandteile (z.
B. nicht mehr als 0,5 % und vor zugsweise weniger als 0,25 %) während der Gelatinie- rung freigegeben werden, und dass während der Aus- härtung des Kunstharzbindemittels tatsächlich keine Ver flüchtigung mehr erfolgt. Um die Phenol-Kunstharz- Komponente vorzukondensieren, wird die Kettenreak tion, durch die Phenolkunstharz erzeugt wird, über eine längere Zeit und bei einer höheren Temperatur durch geführt, als dies normalerweise geschieht, um Wasser auszutreiben.
Diese Erstreckung des normalen Verfah rens muss sehr sorgfältig gesteuert werden, damit eine Verfestigung des resultierenden Kunstharzes vermieden wird. Um das Epoxyd-Phenol-4Kunstharz auf dem Glas gewebe aufzubringen, wird es in einer Mischung von Methyl-Äthyl-Keton und Methyl-Isobutyl-Keton aufge löst, wobei der Methyl-Äthyl-Keton-Gehalt zwischen 40 Gewichtsprozent und 60 Gewichtsprozent liegen kann und vorzugsweise 50 Gewichtsprozent beträgt. Vorzugs weise beträgt der Epoxyd-Phenol-Kunstharz-Gehalt der Lösung ungefähr 10 Gewichtsprozent.
Die Lösung des Epoxyd-Phenol-Kunstharzes in der Mischung von Methyl-Äthyl-Keton und Methyl-Isobutyl-Keton kann aufgesprüht, aufgebürstet oder durch eine Rolle oder andere Mittel aufgebracht werden. Glimmerplättchen, die allgemein eine Grösse von 1-3 Quadratzoll haben, werden dann auf das mit Kunstharz überzogene Glas gewebe aufgelegt. Diese Plättchen sind gewöhnlich sehr dünn (z. B. 0,0007 Zoll dick) und es hat sich gezeigt, dass es hierdurch möglich wird, die Plättchen um die Ecken herumzubiegen, ohne dass sie brechen.
Es kann entweder eine einzige Schicht von Plättchen benutzt werden, um ein Glimmerband zu bilden oder es können eine geeignete Anzahl von Schichten aus Glimmerplättchen benutzt werden, wobei jeweils da zwischen Überzüge der Kunstharzbindemittellösung auf gebracht werden. Falls erforderlich, kann ein letzter Überzug aus Kunstharzbindemittellösung aufgebracht werden, wobei zuletzt noch eine Schicht aus Glasge webe aufgebracht wird. Ausserdem können mehrere Zwischenlagen aus Glasgewebe benutzt werden.
An Stelle von @Glimmerplättchen kann zur Herstel lung eines solchen Glimmerbandes oder -blattes Glim- merpapier benutzt werden, wobei der Glimmer, der zur Herstellung von Glimmerpapier benutzt wird, eine sehr viel kleinere Teilchengrösse aufweist, als die Glimmer plättchen, z. B. 1 Quadratmillimeter bis herab zu Staub korngrösse.
Die Kunstharzbindemittellösung kann auf das Glasgewebe, wie oben beschrieben, aufgebracht wer den, wobei das Glasgewebe vorzugsweise mit einer Kunstharzbindemittellösung vorimprägniert ist und vor zugsweise erfolgt eine Wärmebehandlung bis zu einem Stadium, in welchem der Methyl-Äthyl-Keton- und Methyl-Isobutyl-Keton-Gehalt der Lösung verflüchtigt ist und das verbleibende Epoxyd-Phenol-Kunstharz teil weise bis zu einem Stadium erhärtet ist, in welchem es später durch weitere Erwärmung erweicht werden kann.
Vorzugsweise beträgt der Epoxyd-Phenol-Kunstharz-Ge- halt der Lösung in diesem Fall ungefähr 30 Gewichts prozent. Das Glimmerpapier wird dann mit dem vor imprägnierten Glasgewebe oder dem mit einer Kunst harzbindemittellösung überzogenen Glasgewebe aufge bracht, z. B. indem der Glimmerpapierstreifen oder das Glimmerpapierblatt und das Glasgewebe zwischen zwei erhitzten Quetschwalzen hindurchgeführt werden, um so ein dichtes Glimmerband oder -blatt herzustellen.
Wie bei dem aus Glimmerplättchen hergestellten Glimmerband oder -Matt können auch hierbei mehrere Schichten aus Glimmerpapier aufeinandergelegt werden, wobei jeweils dazwischen Überzüge von Kunstharzbinde- mittellösung aufgebracht werden und wobei zum Schluss noch eine Schicht aus Glasgewebe aufgebracht wird, falls dies erforderlich ist.
Ausserdem kann eine Zwischen schicht oder können mehrere Zwischenschichten aus Glasgewebe, wie bei dem vorhergenannten Ausführungs beispiel, benutzt werden, und es ist klar, dass sämtliche Schichten von Glimmerpapier und Glasgewebe zwischen die erhitzten Quetschwalzen gleichzeitig hindurchgeführt werden können. Die durch die Quetschwalzen zuge führte Wärme erweicht das teilweise ausgehärtete Ep- oxyd-Phenol-Kunstharzbindemittel, wenn Glasgewebe benutzt wird, das vorher mit einem Kunstharzbindemittel imprägniert wurde.
Ein Glimmerband oder Glimmerblatt, das auf diese Weise aus Glimmerplättchen oder Glimmerpapier her gestellt ist, kann zur Isolation eines einzelnen Leiters oder eines Leiterbündels benutzt werden. Zum Beispiel kann hiermit ein Kupferleiter mit einer Schicht des Bandes bei halber Überlappung der Wicklungen um schlungen werden, wobei ähnliche Leiter gegenüber liegen und ein Bündel bilden, wobei das Bündel mit 12 Lagen dieses Bandes oder Blattes mit halbüber lappender Umwicklung umschlungen wird.
Der umwickelte Leiter wird dann in einen Autoklav eingebracht, der evakuiert wird, so dass der Methyl- Äthyl-#Keton-Gehalt und der Methyl-Isobutyl-Keton@Ge- halt der Kunstharzbindemittellösung aus dem Glimmer band oder -blatt freigegeben wird, das durch Überziehen anstatt durch Vorimprägnierung des Glasgewebes her gestellt wurde.
Der Anteil des zugeführten Kunstharzbindemittels wird so gesteuert, dass der Gewichtsanteil des Epoxyd- Phenol-Kunstharzes, sobald die Lösungsmittel Methyl- Äthyl-Keton und Methyl-Isobutyl-Keton entfernt sind, in dem verbleibenden Glimmerband oder -blatt, das aus Glimmerplättchen hergestellt ist, ungefähr 10 % be trägt, während ein etwas geringerer Anteil, z.
B. zwi schen 5 und 7 %, in dem resultierenden Glimmerband oder -blatt verbleibt, wenn dieses aus Glimmerpapier hergestellt wird. Das Band wird dann mit einem ge eigneten flüssigen Kunstharz, z. B. einem Epoxyd- oder Polyester-Kunstharz, während einer geeigneten Zeit dauer, z. B. eine Stunde lang, imprägniert. Stattdessen kann das Band oder das Blatt auch mit einer Kunst harzsubstanz imprägniert werden, die eine Mischung von Bisphenol A-Epoxydkunstharz und einem oder meh reren zykloaliphatischen Kunstharzen darstellt.
Das Kunstharz kann unter der Schwerkraftwirkung von einem oben offenen Behälter innerhalb des Autoklavs zu geführt werden.
Dann wird das Vakuum durch einen positiven Druck über eine geeignete Zeitdauer, z. B. 6 Stunden, ersetzt, mit dem Ziel, das Glimmerband oder -blatt mit dem Kunstharz vollständig zu imprägnieren.
Der umwickelte Leiter wird dann aus dem Autoklav entfernt und in ein geeignetes Formmodell einge legt, um dem umwickelten Leiter die gewünschte Ge stalt zu verleihen und schliesslich wird dieser Leiter mit seiner Form in einen Ofen eingebracht und so lange erwärmt, bis das Kunstharzbindemittel und das Imprägnierungskunstharz ausgehärtet sind.
Stattdessen kann der umwickelte Leiter aus dem Autoklav entfernt und in einer geeigneten Presse an geordnet werden, um so die erwünschte Gestalt herzu stellen, und zuletzt kann er in einen Ofen in der Presse eingebracht werden und so lange erhitzt werden, dass das Kunstharzbindemittel und das imprägnierende Kunstharz aushärten. Die Kunstharzbindemittellösung weist vorzugsweise einen Farbstoff auf; die bevorzugte Kunstharzbinde- mittellösung für die Überzugsanwendung ist ein Mittel, das unter der Bezeichnung<B> X83/261 </B> von der Ciba (ARL) Ltd. vertrieben wird.
Die bevorzugte Kunst harzbindemittellösung für eine Anwendung mit Vor imprägnation ist unter der Bezeichnung X83/275 von der Ciba (ARL) Ltd. erhältlich.
Die Kunstharzbindemittellösung kann dadurch her gestellt werden, dass das Epoxyd-Phenol-Kunstharz in einer Mischung von irgend zwei geeigneten Lösungs mitteln aufgelöst wird, die voneinander unterschiedliche Siedepunkte aufweisen, und diese Lösungsmittel brauchen nicht unbedingt Methyl-Athyl@Keton bzw. Methyl-Iso- butyl-Keton zu sein, wie dies vorher beschrieben wurde. Die Lösungsmittel, die voneinander unterschiedene Siedepunkte haben, werden so verarbeitet, dass sie sich in verschiedenen Stadien des Wärmebehandlungsverfah- rens verflüchtigen.