Isolierband und Verwendung desselben
Die vorliegende Erfindung betrifft ein durch Wärme schlmpfbares Isolierband, das mittels eines wärmehärtbaren synthetischen Bindemittel-Harzes, das in erstarrtem, aber nicht vollständig ausgehärtetem Zustand vorliegt, an eine Kunststoffunterlage gebundenen Glimmer enthält, und dessen Verwendung zum Versehen eines elektrischen Leiters, wie beispielsweise die Ständerstäbe oder Ständerspulen von rotierenden elektrischen Maschinen, mit einer isolierenden Umhüllung.
Es ist allgemein üblich, zum Isolieren elektrischer Leiter, wie beispielsweise der Ständerstäbe von elektrischen Maschinen, ein mit Harz imprägniertes glimmerhaltiges Band zu verwenden. In gewissen bekannten Ausführungsformen derartiger Bänder ist Glimmer in Form von Glimmerflocken oder Glimmersplittings oder in Form von Glimmerpapier an ein Trägermaterial gebunden (beispielsweise mittels eines Epoxyharzes); das Trägermaterial besteht aus einem wärmebeständigen Gewebe, das entweder aus Glasfilamenten oder aus wärmegehärteten Filamenten aus Kunststoffmaterial, wie beispielsweise der unter der Markenbezeichnung Terylene bekannten Äthylenglycolterephthalat-Polyesterfaser, oder Gemischen derselben hergestellt ist.
Nach dem Wickeln auf die zu isolierenden Leiter wird ein solches Band unter dem Einfluss von Wärme und Druck verfestigt, wobei eine feste Isolierung gebildet wird, die im wesentlichen hohlraumfrei sein sollte. Die geraden Teile von Ständerspulen, d.h. diejenigen Teile, die in die Schlitze in der Maschine eingesetzt werden, können auf diese Weise ziemlich leicht mit Erfolg isoliert werden, wobei aber das Vorhandensein einer geeigneten Pressenvorrichtung erforderlich ist. Die Endteile derartiger Spulen sind, da sie gekrümmt sind, nicht leicht pressbar.
Es wurde bereits vorgeschlagen, zu dem gleichen Zwecke unter Spannung ein Band aufzuwickeln, das aus an ein elastisch dehnbares Textilgewebe gebundenem Glimmer besteht, wobei das Gewebe mindestens als Längskomponente (Kette) Nylongarn enthält; beim Aufwickeln dieses Bandes unter Spannung spielt seine Elastizität eine Rolle und erzeugt eine dichte Wicklung ohne Pressen, aber das Aufrechterhalten einer angemessenen und gleichmässigen Spannung während des Wickelns ist eine etwas schwierige oder mindestens unbequeme Angelegenheit.
Es ist auch eine Ausführungsform eines Isolierbandes bekannt, das aus Glimmerpapier mit einem Träger aus der unter der Markenbezeichnung < eMelinex bekannten Äthylenglycolterephthalat-Polyesterfolie besteht.
Das für den vorstehend beschriebenen Zweck bestimmte Isolierband gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffunterlage ganz oder teilweise aus einem synthetischen Harz besteht, das beim Erhitzen auf die Härtungstemperatur des Bindemittelharzes mindestens in Längsrichtung schrumpft.
Unter einem erstarrten, aber nicht vollständig ausgehärteten Zustand wird ein Zustand verstanden, in welchem das Harz fest oder halbfest ist, wobei es teilweise gehärtet sein kann, aber noch nicht vollständig polymerisiert worden ist. Nachdem ein derartiges Band auf beispielsweise eine Ständerspule oder mindestens einen Endteil davon gewickelt worden ist, kann es erhitzt werden, um die Schrumpfung des Bandes und die Bindung von überlappenden Lagen desselben aneinander durch das bindend wirkende Harz herbeizuführen. Durch das Erhitzen wird auch das Harz gehärtet, so dass es mit dem geschrumpften, in der Hitze schrumpfbaren Material ohne Anwendung eines äusseren Drucks eine verfestigte Bedeckung aus einer mit Harz gebundenen Isolation auf der Ständerspule bildet.
Unter einem in der Wärme schrumpfbaren Kunststoffmaterial wird ein polymeres Material verstanden, das, selbst wenn keine äusseren Kräfte auf dasselbe ausgeübt werden, doch innere elastische Spannung aufweist, die durch Erhitzen beseitigt werden können, so dass das Material daraufhin schrumpft. Daraus ergibt sich, dass beim Band gemäss vorliegender Erfindung im Gegensatz zu den bereits bekannten Ausführungsformen von Isolierband mit Kunststoffträger das Kunststoffmaterial nicht vorher bei einer Temperatur oberhalb der Härtungstemperatur des bindend wirkenden Harzes wärmegehärtet oder stabilisiert worden sein muss.
Jedoch kann das Material bei einer Temperatur unterhalb der Härtungstemperatur des Harzes teilweise wärmegehärtet worden sein: dies kann erwünscht sein, um die anschliessende Schrumpfung des Materials zu verringern, falls das Material, wenn es keine Wärmehärtungsbehandlung erfahren hat und sich in dem Zustand befindet, in dem es erhältlich ist, eine übermässige potentielle Schrumpfung aufweist.
Das durch Wärme schrumpfbare Isolierband gemäss der vorliegenden Erfindung enthält auch Glimmer, der an das durch Wärme schrumpfbare Material durch das bindend wirkende Harz gebunden ist. Der Glimmer kann in Form von Glimmerflocken oder Glimmersplittings oder in Form von Glimmerpapier vorliegen. Das in der Wärme schrumpfbare Material kann in Form einer perforierten oder nicht perforierten Folie oder in Form eines Gewebes oder eines Nonwovens vorliegen. Im Falle eines Gewebes kann dieses vollständig aus fadenförmigem, in der Wärme schrumpfbarem Kunststoffmaterial oder aus einer Kette aus derartigem Material mit einem Schuss aus Glas oder einem anderen nicht schrumpfenden fadenförmigen Material gewebt sein.
Es braucht sich jedoch nicht um ein Gewebe zu handeln, sondern es kann beispielsweise ein < (Papier -Gewebe (d.h. ein aus zusammenhängenden, aber nicht verwebten Fasern bestehendes Gebilde) mit oder ohne verstärkende Stränge sein. Auf dem Gebiet der Kunststoffe sind viele polymere Materialien bekannt, die in in der Wärme schrumpfbarer Form erhältlich sind oder in diese Form übergeführt werden können und daher für die vorliegende Erfindung potentiell geeignet sind. Zu diesen Materialien gehören gewisse Polyvinylharze, wie beispielsweise durch Bestrahlung modifiziertes Polyvinylchlorid, Vinylcopolymere mit Polyvinylidenchlorid oder Polyvinylacetat, durch Bestrahlung modifizierte Olefine, wie beispielsweise Polyäthylen und Polypropylen, und durch Bestrahlung modifiziertes
Neopren.
Aufgrund der Verbindungseigenschaften, insbesondere bei Verwendung eines bindend wirkenden Epoxyharzes, wird es jedoch zur Zeit bevorzugt, ein in der Wärme schrumpfbares Polyesterharz zu verwenden.
Terylene wird für Gewebe und Melinex für Folien bevorzugt.
Obgleich bei Verwendung eines in der Wärme schrumpfbaren Gewebes dieses mit dem Glimmer in einer einzigen. mit Harz imprägnierten Schicht in das
Band einverleibt sein kann, wird es auch in Betracht gezogen, dass ein glimmerhaltiges Isolierband gemäss der
Erfindung vorzugsweise eine Schicht von Glimmer (Flok ken, Splittings oder Papier) aufweist, die unter Berührung an eine Bahn des in der Wärme schrumpfbaren Materials in Form von Folie oder Gewebe gebunden ist. In den Zeichnungen sind drei der zahlreichen Möglichkeiten zur
Herstellung derartiger in der Wärme schrumpfbarer glimmerhaltiger Bänder erläutert.
Fig. 1 und 2 erläutern alternative Ausführungsformen von glimmerhaltigen Isolierbändern gemäss der Erfin dung,
Fig. 3 erläutert beispielsweise eine Ständerspule, die mit Isolierband gemäss der Erfindung umwickelt ist, und
Fig. 4 bis 6 erläutern schematisch drei mögliche Ver fahren zur Herstellung des Isolierbandes von Fig. 1 oder
Fig. 2.
Das in Fig. 1 dargestellte Band weist eine Trägerbahn
1 auf, die vollständig oder teilweise aus Fasern oder Garn aus einem in der Wärme schrumpfbaren Polyester, vorzugsweise < (Terylene , hergestellt ist, wobei die Fasern oder das Garn so in die Bahn eingebaut sind, dass sie diese in der Längsrichtung des Bandes durch Wärme schrumpfbar machen. Daher kann die Bahn 1, falls sie gewebt ist, eine Kette aus Terylene -Garn und einen Schuss aus einem ähnlichen Garn oder aus Glasfilamenten oder -garn haben. In dem Band von Fig. 2 besteht der Träger 1 aus einer Polyesterfolie, vorzugsweise < (Meli- nex . In beiden Fällen ist eine haftende permeable Schicht 2 aus Glimmer mittels eines Epoxyharzes an den Träger 1 gebunden. Diese Schicht kann aus Glimmerflokken oder -splittings, die entsprechend angeordnet sind.
oder aus einer Bahn von Glimmerpapier bestehen. Das resultierende zusammengesetzte Band 3 kann, wenn das bindend wirkende Harz getrocknet und erstarrt, aber noch nicht vollständig ausgehärtet ist, gelagert werden, bis es für die Verwendung benötigt wird. Bei der Verwendung wird es auf einen Leiter (oder ein Leiterbündel), der bzw. das isoliert werden soll - beispielsweise eine Ständerspule 4, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist gewickelt, und die Spule wird dann auf eine Temperatur erhitzt, die sowohl das Schrumpfen des Trägermaterials herbeiführt, so dass das Band 3 auf der Spule 4 fest angezogen wird, als auch das bindend wirkende Harz vollständig aushärtet. Weil das letztere die Glimmerschicht durchdrungen hat, werden benachbarte Wicklungen des gewickelten Bandes in der resultierenden Isolation auf der Spule fest aneinander gebunden.
Das in Fig. 4 erläuterte Herstellungsverfahren für das Band ist für Bänder anwendbar, bei denen das in der Wärme schrumpfbare Material in eine permeable Trägerbahn einverleibt wird, die entweder ein Gewebe oder ein Nonwoven sein kann. Eine Trägerbahn 5 aus beispielsweise gewöhnlichem Papier wird von einer Rolle 7 über einen Tisch 6 zugeführt. Auf diese Bahn werden sich überlappende Glimmersplittings 8 gelegt, die die ganze Oberfläche der Bahn bedecken. Die den Glimmer tragende Bahn 5 und eine Bahn von in der Wärme schrumpfbarem Gewebe oder Nonwoven 9 von einer Rolle 10 werden bei der Walze 11 in Berührung gebracht. An einer Stelle vor dieser Walze 11 wird die Gewebebahn oder Nonwovenbahn 9 mit Epoxyharz in flüssiger Form imprägniert, wobei das Harz beispielsweise durch Auftropfen aus einem Trog 12 aufgebracht wird.
Die Trägerbahn 5 und die schrumpfbare Gewebebahn oder Nonwovenbahn 9, zwischen denen die Glimmersplittings 8 sandwichartig angeordnet sind, werden durch einen beheizten Ofen 13 geführt, in welchem das Epoxyharz erstarrt, aber nicht vollständig ausgehärtet wird. Die Glimmersplittings werden durch das Epoxyharz an die Gewebebahn oder Nonwovenbahn 9 gebunden, und die Trägerbahn 5 wird, wie bei 14 angegeben, von dem Band getrennt. Das schrumpfbare glimmerhaltige Band 15, das aus dem mit Harz imprägnierten schrumpfbaren Gewebe oder Nonwoven mit an dasselbe gebundenen Glimmersplittings besteht, kann nun auf eine Vorratsrolle 16 gewickelt werden.
Es wird auch in Betracht gezogen, dass die Bahnen bei der Ausführung der vorstehend beschriebenen Verfahrensweisen (und gleichfalls der folgenden Verfahrensweisen) eine Breite haben können, die ein
Mehrfaches der erforderlichen Bandbreite ist, und dass die Bahnen entweder vor oder nach dem letzten Aufwik keln in Bänder mit der erforderlichen Breite zerschnitten werden können.
Die in Fig. 5 erläuterte Verfahrensweise ist anwend bar für die Herstellung aus Band aus Glimmerpapier, das als Träger eine in der Wärme schrumpfbare Gewebebahn oder Nonwovenbahn aufweist. Es kann vermutlich au'ch angewendet werden, wenn die Trägerbahn eine in der Wärme schrumpfbare Folie ist, aber in diesem Falle wäre die in Fig. 6 erläuterte Verfahrensweise vorzuziehen. In Fig. 5 werden eine Glimmerpapierbahn 17 von einer Rolle 18 und eine in der Wärme schrumpfbare Bahn 19 von einer Rolle 20 zusammen um eine Walze 21 in einem Epoxyharz 23 in flüssiger Form enthaltenden Bad oder Trog 22 geführt. Das Epoxyharz imprägniert das Glimmerpapier 17 und auch die in der Wärme schrumpfbare Bahn 19, wenn die letztere in Form eines porösen Gewebes oder Nonwovens vorliegt.
Die sich nun berührenden harzhaltigen Bahnen 17 und 19 werden durch einen beheizten Ofen 24 geführt, um das Epoxyharz, das die beiden Bahnen aneinander bindet, erstarren zu lassen, aber nicht vollständig auszuhärten. Die resultierende zusammengesetzte Bahn kann wie zuvor auf eine Vorratsrolle 25 gewickelt werden.
Bei der in Fig. 6 erläuterten Verfahrensweise wird eine in der Wärme schrumpfbare Bahn 26 von einer Rolle 27 über eine Walze 28 geführt, welch letztere, indem sie in Epoxyharz taucht, das in flüssiger Form in einem Trog 29 enthalten ist, dieses Harz auf die Bahn aufbringt. Die Bahn 26 durchläuft dann einen beheizten
Ofen 30, in welchem das Harz erstarrt, aber nicht vollständig ausgehärtet wird. Sie wird dann zusammen mit einer Bahn 32 aus Glimmerpapier von einer Rolle 33 durch ein Walzenpaar 31 geführt. Eine der Walzen des
Walzenpaares 31 ist genügend beheizt, um das Epoxyharz zum Fliessen und zum Eindringen in das Glimmerpapier zu bringen, ohne dass es jedoch ausgehärtet wird.
Beim Verlassen des Walzenpaares 31 erstarrt das Harz wieder und bindet das Glimmerpapier an die in der Wärme schrumpfbare Bahn; die zusammengesetzte Bahn wird dann auf eine Vorratsrolle 34 gewickelt.
Bei einer alternativen Verfahrensweise unter Anwendung ähnlicher Vorrichtungen, wie sie in Fig. 6 dargestellt sind, bringt die Walze 28 aus einem Trog 29 irgendeinen geeigneten Klebstoff, z.B. einen Epoxyklebstoff, auf die Bahn 26 auf: dadurch wird am Walzenpaar
31 die Haftung der Bahn 26 an der Glimmerpapierbahn
32 sichergestellt. In diesem Falle ist das Glimmerpapier mit dem bindend wirkenden Harz für das (zusammenge setzte) Bandendprodukt vorbehandelt worden.
Es versteht sich, dass bei der Ausführung der vorstehend beschriebenen Verfahrensweisen die Temperatur in den beheizten Trocknungsöfen 13, 24 bzw. 30 unterhalb der Schrumpfungstemperatur für das in der Wärme schrumpfbare Material (d.h. der Aushärtungstemperatur des Harzes) liegen muss, so dass das Material in den erzeugten Bändern noch seine Schrumpfbarkeit durch Wärmeanwendung aufweist. Um eine übermässige
Schrumpfung in den Trocknungsöfen zu vermeiden und auch eine übermässige potentielle Schrumpfung bei den
Bandendprodukten, wie sie vorstehend erwähnt wurde, zu beseitigen, befindet sich das in der Wärme schrumpfbare
Material vorzugsweise entweder zu Anfang im teilweise wärmegehärteten oder wärmestabilisierten Zustand oder wird zu Anfang bei einer entsprechenden Temperatur behandelt, um den erwähnten Zustand zu erreichen.
Wenn man beispielsweise annimmt, dass das in der
Wärme schrumpfbare Material ein Terylene enthalten des Gewebe oder eine Melinex -Folie ist und dass es bei einer Temperatur von 1200C teilweise wärmegehärtet worden ist, wäre eine geeignete Temperatur in den
Trocknungsöfen 1 100C, und eine geeignete Temperatur für die endgültige Aushärtung und Schrumpfung des
Bandes nach dem Aufwickeln wäre 150au.
Es wurde bereits erwähnt, dass als bindend wirkendes
Harz für das Band vorzugsweise ein Epoxyharz verwendet wird. Ein bevorzugtes Epoxyharz weist Glycidylphenyläthergruppen in seiner Molekülstruktur auf; derartige Harze sind unter dem Namen Epoxynovolake bekannt.
PATENTANSPRUCH 1
Durch Wärme schrumpfbares Isolierband, das mittels eines wärmehärtbaren synthetischen Bindemittel-Harzes, das in erstarrtem, aber nicht vollständig ausgehärtetem Zustand vorliegt, an eine Kunststoffunterlage gebundenen Glimmer enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffunterlage ganz oder teilweise aus einem synthetischen Harz besteht, das beim Erhitzen auf die Härtungstemperatur des Bindemittelharzes mindestens in Längsrichtung schrumpft.
UNTERANSPRÜCHE
1. Isolierband nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Wärme schrumpfbare Material in Form eines Gewebes oder Nonwovens vorliegt.
2. Isolierband nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Wärme schrumpfbare Material in Form eines Gewebes vorliegt, bei dem mindestens die Kette aus Garn aus dem in der Wärme schrumpfbaren Material besteht.
3. Isolierband nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schuss des Gewebes aus Glasfasergarn besteht.
4. Isolierband nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Wärme schrumpfbare Material in Form eines Papiers vorliegt, das aus zusammenhängenden Fasern des in der Wärme schrumpfbaren Materials besteht.
5. Isolierband nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Wärme schrumpfbare Material in Form einer Folie vorliegt.
6. Isolierband nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Wärme schrumpfbare Material ein Polyesterharz, vorzugsweise Äthylenglycolterephthalat-Polyester, ist.
7. Isolierband nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Glimmer in Form von Glimmerflocken oder -splittings vorliegt, die an eine sie berührende Gewebe-, Nonwoven- oder Folienbahn aus dem in der Wärme schrumpfbaren Material gebunden sind.
8. Isolierband nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Glimmer in Form von Glimmerpapier vorliegt, das an eine dasselbe berührende Gewebe-,
Nonwoven- oder Folienbahn aus dem in der Wärme schrumpfbaren Material gebunden ist.
9. Isolierband nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel-Harz ein Epoxyharz vorzugsweise ein solches mit Glycidylphenyläthergruppen in seiner Molekülstruktur, ist.
PATENTANSPRUCH II
Verwendung des Isolierbandes nach Patentanspruch I zum Versehen eines elektrischen Leiters mit einer isolie renden Umhüllung, dadurch gekennzeichnet, dass man das Isolierband auf den elektrischen Leiter wickelt und danach erhitzt, um das Band zu schrumpfen und das Harz auszuhärten.
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