Verfahren zur Herstellung eines isolierten elektrischen Gerätes
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines isolierten elektrischen Gerätes, wobei ein Glimmerband oder -blatt zwischen elektrisch leitfähige Teile oder um diese herum gelegt wird und wobei dieses Glimmerband bzw. Glimmerblatt mit einem flüssigen, härtbaren Kunstharz imprägniert und dann erhitzt wird, um das Kunstharz auszuhärten, dadurch gekennzeichnet, dass man zum Imprägnieren eine Mischung flüssigen Bisphenol-A-Kunstharzes mit einem oder mehreren zykloaliphatischen Kunstharzen und einem Härtemittel verwendet.
Glimmerbänder oder Glimmerblätter können dadurch hergestellt werden, dass einzelne Glimmerschichten, die gelegentlich auch als Glimmersplitter bezeichnet werden, oder ein Blatt aus Glimmerpapier mit einem Kunstharzbindemittel auf einem Trägermaterial aufgebracht werden. Geeignete Trägerwerkstoffe können dabei Glasgewebe, Seide, synthetische Fasern oder Mischungen solcher Werkstoffe sein, wobei Bisphenol-A Epoxydharze mit einem Amin, einem Anhydrid oder einem latenten Härter benutzt wurden, die als Kunstharzbindemittel dienen.
Es ist bekannt, Glimmerbänder oder -Blätter um einen elektrischen Leiter zu wickeln und einen derart umwickelten Leiter mit einem isolierenden Kunstharz zu imprägnieren, um optimale elektrische Isolationseigenschaften für den elektrischen Leiter zu erlangen. Bisher wurden mittels aromatischer Amine gehärtete oder durch Anhydride gehärtete Epoxydkunstharze der Bisphenol A-Epoxydharzgattung als isolierender Kunststoff benutzt. Die Bisphenol A-Epoxydkunstharze haben jedoch eine relativ hohe Viskosität in flüssigem Zustand und im ausgehärteten Zustand eine verhältnismässig schlechte Kriechstromfestigkeit.
Ziel der Erfindung ist es, ein Isolierkunstharz zu schaffen, mit welchem ein Glimmerband oder -Blatt imprägniert werden kann, das um einen elektrischen Leiter herumgewickelt werden kann, wobei dieses Isolierkunstharz eine niedrigere Viskosität im flüssigen Zustand und damit bessere Imprägnierungseigenschaften als flüssige Bisphenol-A-Epoxydharze hat, wobei im ausgehärteten Zustand jedoch eine beträchtliche Zugfestigkeit und Streckbarkeit sowie eine verbesserte Kriechstromfestigkeit gegenüber ausgehärtetem Bisphenol A Epoxydkunstharzen besteht.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Eine Glasleinwand, die ein tausendstel Zoll dick sein kann, wird mit einem Kunstharzbindemittel überzogen.
Das Bindemittel kann aufgesprüht, aufgebürstet, durch eine Walze aufgetragen oder durch irgendwelche anderen Mittel aufgebracht werden. Das Bindemittel kann ein Bisphenol-A-Epoxydharz mit einem Amin, einem Anhydrid oder einem latenten Härter sein. Oder es kann ein Phenol-Epoxyd-Kunstharz in Lösung in einer Mischung aus Methyl-Äthyl-Keton und Methyl-Isobutyl Keton sein, wobei das Phenol-Epoxyd-Kunstharz in einem solchen Ausmass vorkondensiert wurde, dass nur sehr kleine Anteile flüchtiger Bestandteile während der Gelatinierung freigegeben werden, aber tatsächlich keine während der Aushärtung des Phenol-Epoxydharzes.
Dann werden Glimmerblättchen, die üblicherweise eine Flächenausdehnung von 600 bis 2000 mm2 haben, auf die mit Kunstharz beschichtete Glasleinwand aufgelegt.
Diese Glimmerblättchen sind gewöhnlich sehr dünn, (z. B. 0,02 mm dick) und es hat sich gezeigt, dass hierdurch die Blättchen um die Ecken herumgebogen werden können, ohne dass sie brechen.
Es kann entweder eine einzige Schicht von Glimmerblättchen benutzt werden, um ein Glimmberband oder ein Glimmerblatt zu schaffen oder es kann jede zweckmässig erscheinende Zahl von Schichten von Glimmerblättchen benutzt werden, wobei Zwischenlagen aus Kunstharzbindemitteln eingefügt werden. Falls erforderlich, kann abschliessend ein Überzug aus Kunstharzbin- demitteln aufgetragen werden, dem dann noch eine letzte Schicht von Glasleinwand aufgebracht wird. Es können auch Mittelschichten bestehend aus Glasleinwand oder Glasseide benutzt werden.
Stattdessen kann Glimmerpapier an Stelle von Glimmerblättchen bei der Herstellung eines solchen Glimmerbandes bzw. -Blattes benutzt werden. Der zur Herstellung von Glimmerpapier benutzte Glimmer weist sehr viel kleinere Partikel auf, als die Glimmerblättchen und diese Partikel haben etwa eine Flächenausdehnung von 1 Quadratmillimeter bis herunter zur Korngrösse von Staub. Das Kunstharzbindemittel kann der Glasseide in der beschriebenen Weise aufgetragen werden, jedoch wird die Glasseide vorzugsweise mit dem Kunstharzbindemittel vorher imprägniert, das hierbei zweckmässigerweise bis zu einem Stadium ausgehärtet wird, bei welchem es durch folgende weitere Erhitzung weich wird. Das Glimmerpapier wird dann auf die Glasseide bzw. Glasleinwand, die vorher imprägniert oder mit einem Kunstharzbindemittel überzogen war, aufgebracht.
Dies kann z.B. dadurch geschehen, dass der Glimmerpapierstreifen oder das Glimmerpapierblatt und die Glasseide zwischen zwei erhitzten Walzen hindurchgeführt wird, um ein dichtes Glimmerband oder -blatt zu schaffen.
Wie bei Glimmerbändern oder Glimmerblättern, die aus Glimmerblättchen hergestellt sind, können mehrere Lagen von Glimmerpapier übereinander angeordnet werden mit dazwischenliegenden Schichten des Kunstharzbindemittels und mit einer Endschicht aus Glasseide, falls dies erforderlich ist. Ausserdem kann eine Zwischenschicht oder können mehrere Zwischenschichten aus Glasseide, wie bei dem vorher erwähnten Ausführungsbeispiel benutzt werden, und es ist klar, dass sämtliche Schichten von Glimmerpapier und Glasseide zwischen zwei erhitzten Walzen gleichzeitig hindurchgeführt werden können. Die durch die Walzen zugeführte Hitze erweicht das teilweise ausgehärtete Kunstharzbindemittel, wenn Glasseide, die vorher mit einem solchen Bindemittel imprägniert wurde, benutzt wird.
Glimmerbänder oder Glimmerblätter, die aus Glimmerblättchen oder Glimmerpapier auf diese Weise hergestellt sind, können zur Isolation eines einzigen Leiters oder eines Leiterbündels benutzt werden. Z. B. kann ein Kupferleiter mit einer Schicht eines solchen Bandes oder Blattes umwickelt werden und zwar mit einer in der Hälfte überlappenden Wicklung, wobei benachbarte gleiche Leiter in der gleichen Weise umwickelt werden, um ein Bündel zu bilden und das Bündel wird dann mit zwölf Schichten des Bandes miteinander in der Hälfte überlappenden Wicklungen aufgewickelt.
Der umwickelte Leiter wird dann in einen Autokla- ven gebracht, der evakuiert wird, und dann wird das Band während einer geeigneten Zeit z. B. eine Stunde lang mit einer Mischung aus Bisphenol-A-Epoxydharz und einem oder mehreren zykloaliphatischen Kunsthar- zen imprägniert, wobei als Härtemittel Hexahydrophthalin-Anhydrid benutzt wird. Vorzugsweise beträgt der Bisphenol-A-Epoxydharzanteil in der Kunstharzmischung ungefähr 60 Gewichtsprozent. Der Anteil kann jedoch etwa zwischen 50 Gewichtsprozent und 70 Gewichtsprozent schwanken.
Auf je 100 Gewichtspro- zente der Mischung aus Bisphenol A-Epoxyd-Kunstharz und einem oder mehreren zykloaliphatischen Kunstharzen werden ungefähr-112 Gewichtsteile des Härtemittels benutzt wobei diese Gewichtsanteile etwa zwischen 100 und 115 Teilen schwanken können. Als zykloaliphatisches Kunstharz kann z. B. das unter der Bezeichnung "X83/244" von der Ciba (ARL) Ltd. hergestellte Kunstharz oder jenes Kunstharz Anwendung finden, das unter der Bezeichnung "0503" der Rütgerswerke und Teerverwertung AG vertrieben wird. Das Kunstharz kann unter der Schwerkraftwirkung aus einem oben offenen Behälter innerhalb des Autoldaven zugeführt werden.
Das Vakuum wird dann durch einen positiven Druck über einen geeigneten Zeitraum, z.B. über 6 Stunden, ersetzt, damit das Glimmerband mit dem Kunstharz imprägniert wird.
Der umwickelte Leiter wird dann dem Autoklaven entnommen und einer geeigneten Formgebungsschablone zugeführt, um ihn in die gewünschte Gestalt zu verformen und schliesslich wird er in einem Ofen in der Formschablone eingebracht und genügend lange erwärmt, damit das Bindemittel und das Imprägnierungs- kunstharz aushärten können.
An Stelle einer Formschablone kann auch eine geeignete Presse benutzt werden, um den umwickelten Leiter auf die gewünschte Form zu bringen.
Das Glimmerband oder -Blatt kann mit dem Imprägnierungskunstharz imprägniert werden, bevor es um einen elektrischen Leiter gewickelt wird.
Das imprägnierte Glimmerband oder -Blatt ist in seiner Anwendung nicht auf die Isolation elektrischer Leiter beschränkt. Es kann in gewickelter oder flacher Form als allgemeines Isoliermittel benutzt werden, z. B.
um die Kommutatorlamellen voneinander zu isolieren oder in zylindrischer Form für eine Transformatorisolation.
PATENTANSPRUCHE
I. Verfahren zur Herstellung eines isolierten elektrischen Gerätes, wobei ein Glimmerband oder -blatt zwischen elektrisch leitfähige Teile oder um diese herum gelegt wird und wobei dieses Glimmerband bzw. Glimmerblatt mit einem flüssigen, härtbaren Kunstharz imprägniert und dann erhitzt wird, um das Kunstharz auszuhärten, dadurch gekennzeichnet, dass man zum Imprägnieren eine Mischung flüssigen Bisphenol-A Kunstharzes mit einem oder mehreren zykloaliphaft schen Kunstharzen und einem Härtemittel verwendet.
II. Elektrisches Gerät, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I.
UNTERANSPRt HE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen 100 und 115 Gewichtsteile des Härtemittels auf je 100 Gewichtsteile der Mischung von flüssigem Bisphenol-A-Epoxydkunstharz und zykloaliphatischem Kunstharz verwendet werden.
2. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass etwa 112 Gewichtsteile des Härtemittels auf je 100 Gewichtsteile der Mischung aus flüssigem Bisphenol-A-Epoxydkunstharz und zykloali phatischem Kunstharz verwendet werden.
3 Verfahren nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.
Method of manufacturing an insulated electrical device
The invention relates to a method for producing an insulated electrical device, wherein a mica tape or sheet is placed between or around electrically conductive parts and this mica tape or mica sheet is impregnated with a liquid, curable synthetic resin and then heated to curing the synthetic resin, characterized in that a mixture of liquid bisphenol A synthetic resin with one or more cycloaliphatic synthetic resins and a hardener is used for impregnation.
Mica tapes or mica sheets can be produced by applying individual mica layers, which are occasionally also referred to as mica splinters, or a sheet of mica paper with a synthetic resin binder on a carrier material. Suitable carrier materials can be glass fabric, silk, synthetic fibers or mixtures of such materials, bisphenol-A epoxy resins with an amine, an anhydride or a latent hardener, which serve as synthetic resin binders.
It is known to wind mica tapes or sheets around an electrical conductor and to impregnate a conductor wrapped in this way with an insulating synthetic resin in order to achieve optimal electrical insulation properties for the electrical conductor. So far, epoxy resins of the bisphenol A epoxy resin type hardened by means of aromatic amines or hardened by anhydrides have been used as insulating plastic. The bisphenol A epoxy synthetic resins, however, have a relatively high viscosity in the liquid state and, in the cured state, a relatively poor tracking resistance.
The aim of the invention is to create an insulating synthetic resin with which a mica tape or sheet can be impregnated that can be wrapped around an electrical conductor, this insulating synthetic resin having a lower viscosity in the liquid state and thus better impregnation properties than liquid bisphenol A- Has epoxy resins, although in the cured state there is considerable tensile strength and stretchability as well as improved tracking resistance compared to cured bisphenol A epoxy synthetic resins.
An embodiment of the invention is described below.
A glass canvas, which can be a thousandth of an inch thick, is coated with a synthetic resin binder.
The binder can be sprayed on, brushed on, applied by roller, or applied by any other means. The binder can be a bisphenol A epoxy resin with an amine, an anhydride or a latent hardener. Or it can be a phenol-epoxy synthetic resin in solution in a mixture of methyl-ethyl-ketone and methyl-isobutyl-ketone, the phenol-epoxy synthetic resin being precondensed to such an extent that only very small proportions of volatile components during the Gelatinization will be released, but actually none during the curing of the phenolic epoxy.
Then, mica flakes, which usually have a surface area of 600 to 2000 mm2, are placed on the synthetic resin-coated glass canvas.
These mica flakes are usually very thin (e.g. 0.02 mm thick) and have been found to allow the flakes to be bent around corners without breaking.
Either a single layer of mica flakes can be used to create a mica tape or sheet, or any number of layers of mica flakes that may be useful can be used with interlayers of synthetic resin binders. If necessary, a coating of synthetic resin binders can then be applied, to which a final layer of glass canvas is then applied. Middle layers consisting of glass canvas or glass silk can also be used.
Instead, mica paper can be used instead of mica flakes in the manufacture of such a mica tape or sheet. The mica used for the production of mica paper has much smaller particles than the mica flakes and these particles have a surface area of about 1 square millimeter down to the grain size of dust. The synthetic resin binder can be applied to the glass fiber in the manner described, but the glass fiber is preferably previously impregnated with the synthetic resin binder, which is expediently hardened to a stage at which it becomes soft through subsequent further heating. The mica paper is then applied to the glass fiber or glass canvas, which was previously impregnated or coated with a synthetic resin binder.
This can e.g. done in that the mica paper strip or sheet of mica paper and the glass fiber is passed between two heated rollers in order to create a dense mica tape or sheet.
As with mica tapes or mica sheets made from mica flakes, multiple layers of mica paper can be stacked with intervening layers of the synthetic resin binder and a final layer of fiberglass if required. In addition, an intermediate layer or layers of glass fiber can be used, as in the aforementioned embodiment, and it is clear that all layers of mica paper and glass fiber can be passed between two heated rollers at the same time. The heat applied by the rollers softens the partially cured synthetic resin binder when using fiberglass that has been previously impregnated with such a binder.
Mica tapes or mica sheets made from mica flakes or mica paper in this way can be used to insulate a single conductor or a bundle of conductors. For example, one layer of such tape or sheet can be wrapped around a copper conductor with a half-overlapping winding, adjacent same conductors being wrapped in the same manner to form a bundle, and the bundle is then made up of twelve layers of the tape wound together in half-overlapping windings.
The wrapped conductor is then placed in an autoclave which is evacuated and then the tape is applied for a suitable time e.g. B. impregnated for one hour with a mixture of bisphenol A epoxy resin and one or more cycloaliphatic synthetic resins, with hexahydrophthalene anhydride being used as hardener. The bisphenol A epoxy resin content in the synthetic resin mixture is preferably approximately 60 percent by weight. However, the proportion can vary between approximately 50 percent by weight and 70 percent by weight.
For every 100 percent by weight of the mixture of bisphenol A epoxy synthetic resin and one or more cycloaliphatic synthetic resins, approximately 112 parts by weight of the hardening agent are used, and these proportions by weight can vary between about 100 and 115 parts. As a cycloaliphatic resin, for. B. under the name "X83 / 244" from Ciba (ARL) Ltd. Manufactured synthetic resin or that synthetic resin are used that is sold under the designation "0503" by Rütgerswerke und Teerverwertung AG. The synthetic resin can be fed under the action of gravity from an open-topped container inside the autoldaven.
The vacuum is then applied by positive pressure for a suitable period of time, e.g. over 6 hours, replaced so that the mica tape is impregnated with the synthetic resin.
The wrapped conductor is then removed from the autoclave and fed to a suitable shaping template in order to shape it into the desired shape and finally it is placed in the molding template in an oven and heated long enough for the binding agent and the impregnation resin to harden.
Instead of a molding template, a suitable press can also be used to bring the wrapped conductor to the desired shape.
The mica tape or sheet can be impregnated with the impregnation resin before it is wrapped around an electrical conductor.
The impregnated mica tape or sheet is not limited in its application to the insulation of electrical conductors. It can be used in a coiled or flat form as a general insulating means, e.g. B.
to isolate the commutator bars from each other or in a cylindrical shape for transformer insulation.
PATENT CLAIMS
I. A method for producing an insulated electrical device, wherein a mica tape or sheet is placed between or around electrically conductive parts and this mica tape or mica sheet is impregnated with a liquid, curable synthetic resin and then heated in order to cure the synthetic resin, characterized in that a mixture of liquid bisphenol-A synthetic resin with one or more cycloaliphatic synthetic resins and a hardening agent is used for impregnation.
II. Electrical device manufactured according to the method according to claim I.
SUBJECT TO HE
1. The method according to claim I, characterized in that between 100 and 115 parts by weight of the hardener are used per 100 parts by weight of the mixture of liquid bisphenol-A epoxy synthetic resin and cycloaliphatic synthetic resin.
2. The method according to dependent claim 1, characterized in that about 112 parts by weight of the hardener per 100 parts by weight of the mixture of liquid bisphenol-A epoxy synthetic resin and cycloaliphatic synthetic resin are used.
3 The method according to claim I or dependent claim 1 or 2, characterized in that as
** WARNING ** End of DESC field could overlap beginning of CLMS **.