CH629397A5

CH629397A5 - Process for forming a hardened, resin-like coating on an object

Info

Publication number: CH629397A5
Application number: CH405077A
Authority: CH
Inventors: James D B Smith; Robert N Kauffman
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Priority date: 1976-04-02
Filing date: 1977-03-31
Publication date: 1982-04-30
Also published as: CA1087043A; JPS52120304A; IT1072265B; JPS6235345B2; FR2346827B1; GB1578286A; BE853132A; DE2713566C2; DE2713566A1; FR2346827A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bildung eines gehärteten, harzartigen Überzuges auf einem Gegenstand, wobei der Gegenstand vorzugsweise eine Isolierung aufweist.

Leiter, die in Generatoren und Motoren als Spulen verwendet werden sollen, werden mittels des VPI-Verfahrens (Vakuum-Druck-Imprägnierung) isoliert, indem man den Leiter zunächst mit Glimmerband, dann mit einem Glasbindeband, um das spröde Glimmerband an Ort und Stelle festzuhalten, umwickelt. Der umwickelte Leiter wird dann in ein Vakuum und danach unter Druck in ein Harz gebracht. Dann wird der getränkte umwickelte Leiter herausgenommen und in einem Ofen erhitzt, um das Harz auszuhärten.

Dieses System wird bereits kommerziell angewendet, es erfordert jedoch ziemlich viel Energie für das Aushärten in dem Ofen, weil zusammen mit dem Harz auch das Kupfer in den Spulen erhitzt werden muss. Es kann ein Abtropfen von Harz während der Aushärtung auftreten, und durch die Ausdehnung des Kupfers während der Aushärtung und der nachfolgenden Kontraktion während der Abkühlung können in dem Harz mechanische Beanspruchungen auftreten.

Anaerobe Harze sind solche Harze, die in Gegenwart von Sauerstoff nicht aushärten, aber dann aushärten, wenn sie zwischen zwei sauerstoffundurchlässigen Oberflächen angeordnet werden. Diese anaeroben Harze werden daher allgemein als Klebstoffe verwendet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Harzsystem zu schaffen, das eine Isolierimg ermöglicht, ohne dass dabei übermässige Energieverluste auftreten und bei dem auch mechanische Beanspruchungen des Harzes möglichst klein bleiben.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist im Patentanspruch 1 und der erfindungsgemässe, mit einem gehärteten, harzartigen Überzug versehene Gegenstand im Patentanspruch 13 definiert.

Es wurde gefunden, dass mit anaeroben Harzen imprägnierte isolierte Leiter in einem Vakuum nicht aushärten, was beim VPI-Verfahren ein Vorteil ist, dass die Harze jedoch durch Kontakt mit einer gasförmigen Atmosphäre ausgehärtet werden können, die reinen Sauerstoff enthält. Das bedeutet, dass die Harze bei Raumtemperatur ausgehärtet werden können, wodurch die weiter oben in Verbindung mit den wärmeaushärtenden Harzen erwähnten Probleme vermieden werden. Die elektrischen Eigenschaften sind mit denen von wärmeaushärtenden Harzen, die gegenwärtig verwendet werden, vergleichbar, mit der Ausnahme von Hochspannungsanwendungen. Im Gegensatz zu durch Elektronenstrahlen oder durch UV-Licht ausgehärteten Harzen härten sich anaerobe Harze unter einer Gasaushärtung bis in wesentliche Tiefen, die 25 cm oder mehr erreichen können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausfüh-rungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.

Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische, geschnittene Ansicht eines mit einem anaeroben Harz imprägnierten isolierten Leiters,

Fig. 2 ein Diagramm eines Gerätes zur fortlaufenden Be-schichtung eines Drahtes unter Anwendung des erfindungs-gemässen Verfahrens.

In Fig. 1 ist ein Leiter 1 mit zahlreichen Schichten aus Glimmerbandisolation 2 und einer Schicht einer gewebten organischen Bändisolation 3 bedeckt, die die Glimmerisolation an Ort Und Stelle festhält. Ein anaerobes Harz 4 imprägniert die Isolation und bildet eine äussere Beschichtung.

In Fig. 2 läuft ein Leiter 5 von einer Rolle 6 in ein Bad 7 mit einem anaeroben Harz 8. Der Draht läuft dann über eine Scheibe 9 in einen geschlossenen Tank 10. Ein inertes Gas fliesst von einer Leitung 11 in den Tank. Während der Draht

2

s

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

629 397

über in dem Tank angeordnete Scheiben 12 läuft, wird er ausgehärtet. Der Draht verlässt dann den Tank und wird auf einer Rolle 13 aufgewickelt.

Ein anaerobes Harz ist ein Harz, das bei Anwesenheit von Sauerstoff nicht aushärtet, aber bei Raumtemperatur aushärtet, wenn es zwischen sauerstoffundurchlässige Oberflächen gebracht wird. Lösungsmittelfreie anaerobe Harze werden für das VPI-Verfahren benötigt. Die meisten anaeroben Harze sind Acrylharze, die durch Addition über eine Doppelbindung polymerisieren. Allgemein verwendete anaerobe Acrylharze umfassen Tetraäthylenglykoldimethacrylat und Tetraäthylenglykoldiacrylat. Ein anaerobes Acrylharz kann ein reaktives Comonomer enthalten, wie Äthyl-methacrylat, Styrol oder 2-Äthylhexylacrylat. Ein organischer Peroxidinitiator, der freie Radikale bildet, wie Cumol-hydroperoxid oder t-Butylperbenzoat, wird oft verwendet, um die Aushärtung einzuleiten. Ein Beschleuniger, im allgemeinen ein tertiäres Amin wie N,N-Dimethyl-p-toluidin, und ein Coaccelerator, gewöhnlich ein organisches Sulfimid wie Benzoesäuresulfimid, kann vorhanden sein, um die Aushärtezeit zu vermindern. Der Initiator, der freie Radikale bildet, kann mit einem Stabilisator für freie Radikale wie Hydrochinon stabilisiert werden. Es gibt viele US-Patent-schriften, die sich mit anaeroben Harzen befassen, und viele der dort beschriebenen anaeroben Harze können gemäss der Erfindung verwendet werden. Es sei in diesem Zusammenhang auf die US-Patentschriften 3 616 040, 3 634 379, 3 775 385, 3 855 040, 3 880 956, 3 041 322, 3 125 480, 3 203 941, 3 300 547,3 419 512,2 895 950, 3 043 820, 3 046 262, 3 218 305,3 435 012 und 3 720 656 verwiesen.

Der Leiter besteht vorzugsweise aus Kupfer. Dieses Material wird am häufigsten mit einer elektrischen Isolation versehen, und es ist bekannt, dass Kupfer die Aushärtung von anaeroben Harzen beschleunigt. Doch können auch andere Metalle verwendet werden.

Die Hauptisolation ist vorzugsweise Glimmer, insbesondere für Hochspannungsanwendungen, da Glimmer ausgezeichnete elektrische Eigenschaften besitzt. Glas, Asbest, Nomex (ein Polyamid, das von der Firma Dupont verkauft wird und wahrscheinlich aus meta-Phenylendiamin und Iso-phthalylchlorid besteht) und andere Isolationsarten könnten in gleicher Weise verwendet werden, entweder allein oder gemischt oder in Mischungen mit Glimmer. Die Glimmerisolation wird gewöhnlich mit einer Polyesterrückenschicht hergestellt, um das Glimmermaterial zusammenzuhalten. Die Isolation kann in Form eines Bandes vorliegen, das um den Leiter herumgewickelt wird, wobei die Menge der Isolation vom Spannungsabfall über der Isolation abhängt. Glimmer-5 isolation wird vorzugsweise mit etwa 3 bis 30% (besonders günstig ist ein Gew.-%-Bereich von etwa 5 bis etwa 12, basierend auf dem Glimmergewicht) eines Polymers imprägniert, das mit dem anaeroben Harz zusammen reagiert, um eine bessere Bindung sicherzustellen. Polyester, Acrylharze, io Polybutadiene oder andere ungesättigte Monomere können ebenfalls als coreaktive Harze verwendet werden.

Der VPI-Prozess ist das vorzugsweise Verfahren zur Isolation eines Leiters, da dieser Prozess sehr wenige Luftspalte in der Isolation zurücklässt, jedoch können auch andere Verfahren angewendet werden. Der umwickelte Leiter wird in einem Tank angeordnet, der dann evakuiert wird. Das anaerobe Harz wird unter Druck zugeführt, gewöhnlich unter einem Druck von zumindest etwa 3,23 kg/cm2, obwohl Drük-ke von etwa 6,3 bis etwa 7,0 kg/cm2 vorzuziehen sind. Das Harz sollte die Isolierung sättigen. Typischerweise wird die Isolierung etwa 5 bis etwa 35 % (Gew.-% basierend auf dem Gewicht der Isolation) an anaerobem Harz enthalten, obwohl ein Anteil von etwa 20 bis etwa 30% vorzuziehen ist. Dem Harz wird ermöglicht, von dem umwickelten Leiter ab-25 zulaufen, und dann ausgehärtet, indem es mit einem Gas in Kontakt gebracht wird, das keinerlei wesentliche Mengen an Sauerstoff enthält. Dies kann in dem gleichen Tank erreicht werden, jedoch kann auch der umwickelte Leiter in einem anderen Tank ausgehärtet werden. Stickstoff, Kohlendioxid, 30 oder auch Mischungen dieser zwei Gase werden besonders vorgezogen, da sie billig, sicher und leicht zu handhaben sind, jedoch sind auch andere inerte Gase (ausgenommen Sauerstoff) anwendbar. Es wurde gefunden, dass bei Anwendung von Stickstoff zum Aushärten eines Acrylharzes die 35 Aushärteraten optimal sind bei einer Stickstoffströmungsrate von etwa 6 bis 201/min.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele näher erläutert:

40

Beispiel I

Die folgende Tabelle gibt verschiedene Zusammensetzungen für anaerobe Harze, die hergestellt und dann hinsichtlich ihrer Gelzeit und Lagerstabilität getestet wurden.

Harz-

Difunktionales

Vinyl-

Katalysator,

Beschleuniger,

Co-Beschleuniger,

Nr.

Acrylmonomer monomer

Cumol-Hydro-

N,N-Dimethyl-

Benzoesäure

(75 Teile)

(25 Teile)

peroxid p-toluidin sulfimid

(Teile)

1

T etraäthylenglykol-

Styrol

2,0

0,4

0,30

dimethacrylat

2

dto.

Styrol

2,0

0,4

1,0

3

dto.

Styrol

2,0

0,4

3,0

4

dto.

Styrol

2,0

1,0

0,30

5

Tetraäthylenglykol

Styrol

2,0

0,4

0,30

diacrylat

2-Äthylhexylacrylat

6

dto.

2,0

0,4

0,30

7

dto.

0,4

0,30

8

dto.

Äthylmethacrylat

2,0

0,4

0,30

9

dto.

Styrol

2,0

0,4

0,30

10

dto.

Äthylmethacrylat

2,0

0,4

0,30

11

dto.

Äthylmethacrylat

2,0

0,4

0,30

629397

4

Harz-Nr.

Inhibitor,

Hydrochinon (Teile)

Viskosität bei 25 °C (cps)

Gelzeit in N2 bei 25 JC (Stunden)

Speicherstabilität in Luft bei 25 °C (Tage)

1

0,04

3,0

8-16

>100

2

0,04

3,0

5- 6

48

3

0,04

3,0

3-4

>100

4

0,04

3,0

8-16

56

5

0,04

3,0

2- 3

15

6

0,04

0,5

3- 4

>100

7

0,04

0,5

4- 5

>100

8

0,04

0,5

<1,0

>100

9

0,08

3,0

4- 5

>100

10

0,08

0,5

<1,0

>100

11

0,16

0,5

1-2

>100

Proben von den obigen Harzen wurden auf ungefähr 50 g begrenzt, und zwar wegen der während der Aushärtung erzeugten hohen exothermen Wärme. Die Speicherstabilitätsteste, die die Lagerzeit bis zum Auftreten einer sichtbaren Gelierung feststellen, wurden an Proben durchgeführt, die aus etwa 50 g des Harzes bestanden, die in Glas- oder Polyäthylenbehältern mit einem Inhalt von 0,121 gelagert wurden. Wegen der unsicheren Effekte von fluoreszierender Beleuchtung in dem Laboratorium auf die Harzstabilitäten wurden die Proben in Dunkelheit gelagert. In periodischen Zeitabständen wurden die Gelzeiten (unter N2-Gasströmung) an den Proben festgestellt, um die verbliebene Aushärtereaktivität während der Lagerung zu überprüfen.

Die Messungen der Gelzeit (das ist die Zeit, die erforderlich ist, damit ein sichbares Gelieren auftritt) wurden an 10 g Proben in Aluminiumtellern mit einem Durchmesser von 5 cm durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass das gewöhnliche Laboratoriumsvakuum nicht ausreichte, um die Proben innerhalb einer vernünftigen Zeit zu gelieren. Jedoch wurde eine schnelle Gelierung durch Anordnen der Proben in einem Trockner und durch Hindurchführen von Stickstoff durch den Trockner erreicht. Die folgende Tabelle gibt die Ergebnisse der Testung des Harzes Nr. 10 wieder.

Aushärtezustand

Gelzeit bei 25"C

Luft

N2-Strömung (131/min) Vakuum

48 Stunden 30-60 min 24 Stunden

Am Ende der 24 Stunden wurde eine sehr geringe Gelierung (ungefähr 7% des Harzes) am Boden des Aluminiumtellers an der Probe, die im Vakuum angeordnet war, beobachtet.

Die folgende Tabelle gibt die Ergebnisse von ähnlichen Testen wieder, die an dem Harz Nr. 9 durchgeführt wurden.

Aushärtebedingung

Gelzeit bei 25 °C

C02 (131/min) N2 (3,5 kg/cm2, statisch) Luft (131/min) Oz (131/min)

20 min 7-8 Stunden >2 Tage >2 Tage

Kohlendioxid bei atmosphärischem Druck auftritt, erfordert aber geringere Mengen an Gas.

Bei Anwendung ähnlicher Verfahren wurde der Effekt 20 der Stickstoffströmungsrate auf das Harz Nr. 9 festgestellt. Die folgende Tabelle gibt die Ergebnisse wieder.

Unter Druck stehendes C02 mit 3,5 kg/cm2 erzeugte ebenfalls eine schnelle Aushärtung. Statischer Stickstoff oder Kohlendioxid unter Druck führten zu einer langsameren Aushärtung, als sie unter einer Stickstoffströmung oder bei

Strömungsrate (1/min = lpm)

Gelzeit (Stunden)

25

1,62 3,25 6,50 13,0 30 20,0 26,0

7,5 4,0 2,0 1,5 3,0 4,0

Die obige Tabelle zeigt, dass eine Strömungsrate von 35 etwa 6 bis etwa 20 lpm einen kritischen Wert darstellt, um eine schnelle Aushärtung bei einem Druck von ungefähr einer Atmosphäre zu erhalten.

Beispiel II

40 Leistungsfaktordaten wurden für Glimmerzusammensetzungen erhalten, die mit den vielversprechendsten anaeroben Harzen imprägniert waren, nämlich mit den Harzen Nr. 8 und 9. Zwei Arten von Zusammensetzungen wurden hergestellt, eine (Probe A) wurde dadurch hergestellt, dass ein 45 anaerobes Harz auf ein Stück «rohes» Glimmerpapier («Co-gemica», verkauft von Cogebi Co.) aufgebürstet wurde, das eine Grösse von etwa 20 x 20 cm und eine Dicke von 0,5 mm aufwies, während die andere Probe (Probe B) dadurch hergestellt wurde, dass die anaeroben Harze auf ein polyester-5o imprägniertes Glimmerband aufgebürstet wurden, das sechs Schichten dick (d.h. drei halbüberlappende Umwicklungen) auf Kupferrohren (20 cm lang, 1,3 cm äusserer Durchmesser) aufgewickelt war. Wegen der sehr flüssigen Eigenschaft (< 3,0 cps) dieser anaeroben Harze wurde eine schnelle und 55 vollständige Durchdringung dieser Gümmerprodukte beobachtet.

Die Proben wurden unter einem N2-Strom (13,01/min) bei Raumtemperatur geliert, und es wurde bemerkt, dass die Kupferrohrproben schnelle Gelierung unter diesen Umstän-60 den zeigten (d. h. < 30 min). Um das Ausmass der Aushärtung der anaeroben Harze in diesen Zusammensetzungen und die bestehende oder nicht bestehende Notwendigkeit für eine Wärmenachbehandlung dieser Materialien zu ermitteln, wurde beschlossen, einen Satz dieser Proben vier Stunden 65 lang bei einer Temperatur von 135 °C auszuhärten, nachdem die anfängliche Aushärtung bei Raumtemperatur stattgefunden hatte. Es wurde angenommen, dass ein Vergleich der elektrischen Daten, die von diesen zwei Probensätzen erhal

ten würden, festlegen würden, ob eine zusätzliche Wärmebehandlung notwendig ist, um eine volle Aushärtung dieser anaeroben Materialien zu erhalten.

Leistungsfaktormessungen wurden bei 25 und 150 °C durchgeführt. Die Kupferrohrproben wurden auch bei 1, 1,5 und 2 kV bei beiden Temperaturen untersucht, um die Ein5 629 397

flüsse der Spannung auf die Leistungsfaktorwerte dieser Glimmerzusammensetzungen zu ermitteln.

Die Leistungsfaktordaten, die bei Kupferrohren erhalten wurden, die mit dem Glimmerband der Probe B umwickelt 5 und mit zwei der anaeroben Harze imprägniert waren, sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben.

Harz Temperatur Wärmeaushärtung? % Leistungsfaktor (100 x tan y)

( C) (4 Std. bei 135 C) angelegte Spannung

1,0

1,5

2,0

9 25

nein

2,10

2,16

2,71

ja

2,3

2,32

2,59

150

nein

31,4

32,4

35,8

ja

28,3

28,9

31,9

8 25

nein

2,32

2,5

ja

2,48

2,49

2,52

150

nein

27,9

28,9

31,1

ja

34,2

35,7

37,7

Die Ergebnisse mit dem Harz Nr. 9 bei 150 °C zeigen, dass die Probe, die nach der anfanglichen Aushärtung keinerlei Wärmebehandlung unterworfen wurde, geringfügig höhere Leistungsfaktorwerte aufwies als die Probe, die einer Wärmebehandlung ausgesetzt worden war. Jedoch zeigten beide Proben ähnliche Leistungsfaktorwerte bei 25 °C.

Bei dem Harz Nr. 8 zeigte die Probe mit der zusätzlichen Wärmebehandlung etwas höhere Leistungsfaktorwerte bei 150 °C als die Probe, die diese zusätzliche Aushärtung nicht aufwies. Die Raumtemperaturwerte für beide Proben blieben jedoch die gleichen. Aufgrund dieser Daten ist es schwer festzustellen, ob eine zusätzliche Wärmenachbehandlung für diese anaeroben Materialien notwendig ist, um eine volle Aushärtung zu erreichen. Jedoch mag bedeutsam sein, dass bei allen vier Proben sehr ähnliche Raumtemperatur-Lei-stungsfaktorwerte sich ergaben.

Obwohl kein Versuch gemacht wurde, das optimale Glimmerband für diese anaeroben Imprägnierungsmittel festzustellen, wurden die Leistungsfaktorwerte bei diesen Zusammensetzungen unter Verwendung des Glimmerbandes Probe B nicht als übermässig hoch angesehen. Obwohl die 25 Werte (d.h. 32 bis 37% bei 150 °C und 2 kV) für Hochspannungsanwendungen unannehmbar hoch wären, wären sie geeignet für die Isolierung von Niederspannungsanlagen (z.B. < 13,8 kV).

Messungen der dielektrischen Festigkeit wurden für 30 Glimmerzusammensetzungen durchgeführt, die mit der Probe A hergestellt und mit dem Harz Nr. 8 imprägniert wurden. Die Proben wurden unter einem aliphatischen Kohlen-wasserstoff-Transformatoröl getestet, das von der Westing-house Electric Corp. unter dem Handelsnamen «WEMCO 35 C» verkauft wird. Die Testungen fanden bei Raumtemperatur unter Anwendung eines Spannungsanstiegs von 1 kV/s statt. Daten für Leistimgsfaktor und dielektrische Konstante wurden für Zusammensetzungen der Probe A unter Anwendung des Harzes Nr. 10 erhalten und sind in der folgenden 40 Tabelle zusammengefasst.

Test-T emperatur Aushärtebedingungen (°C)

25 16 Std. bei 25 °C unter N2

dto.+4 Std. bei 135°C in Luft 150 16 Std. bei 25 °C unter N2

dto.+4 Std. bei 135°C in Luft

Wiederum scheint ein interessanter Unterschied zwischen der Probe, die die zusätzliche Wärmebehandlung erhielt, und der ohne die zusätzliche Wärmebehandlung vorzuliegen. Der Leistungsfaktor der bei Raumtemperatur ausgehärteten Probe, gemessen bei 150 °C, war viel niedriger als der der anderen Probe. Die Gründe für diese Unterschiede sind z.Z. noch nicht ganz klar. Jedoch besitzen beide Proben ausreichend niedrigen Leistungsfaktor sowie annehmbare Werte für die dielektrische Konstante für Isolationen bis zu Spannungen von etwa 13,8 kV.

Kapazität Leistungsfaktor % dielektrische

(pF) (100 x tan y) Konstante (E')

36.3 0,89 3,4

58.4 1,6 5,2 138,6 4,8 12,9

94,2 23,0 8,4

Die folgende Tabelle zeigt die dielektrische Festigkeit für die zwei Proben, die in der vorstehenden Tabelle verwendet wurden. Die Messungen wurden bei einer N2-Strömungsrate von 13,0 lpm unter «WEMCO C»-Öl bei 25 °C bei Anwen-55 dung eines Spannungsanstieges von 1 kV/s durchgeführt. Beide Zusammensetzungsproben wurden für die vorstehenden Leistungsfaktormessungen benutzt und unterlagen vermutlich einer Temperatur von 150 °C während einer Stunde, bevor sie hinsichtlich ihrer dielektrischen Festigkeit unter-60 sucht wurden.

Aushärtebedingung Dicke der Durchbruch- dielektrische

Zusammensetzung Spannung Festigkeit O/iooo )

(kV, Effektivwert) (V/Viooo")

über Nacht (16 Std.) bei 25=C in N2-Strömung 21 16,0 765

dto.+4 Std. bei 135CC in Luft 20 16,5 830

dto. 4-4 Std. bei 135°C in Luft 20 18,5 935

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Die Probe, die die zusätzliche Aushärtung bei erhöhter Temperatur aufwies, scheint etwas höhere dielektrische Festigkeit zu besitzen als die bei Raumtemperatur ausgehärtete Probe. Jedoch scheinen beide Zusammensetzungen höhere dielektrische Festigkeiten aufzuweisen als mit Epoxiharz imprägnierte Glimmerzusammensetzungen gleichartiger Dicke. Typischerweise zeigen Expoxiglimmerzusammensetzungen Werte von 400 bis 600 V pro Viooo" verglichen mit 700 bis 900 V pro Viooo" für Proben aus anaerobem Harz.

Beispiel III

Um die Bedeutung der Aushärtung dieser Harze unter ei6

ner N2-Strömung zu illustrieren, wurde das folgende Experiment durchgeführt. Vier Kupferröhren wurden mit Glimmerband der Probe B, wie vorstehend beschrieben, umwik-kelt. Ein Satz (zwei) dieser Proben wurde mit Harz Nr. 5 und 5 der andere Satz mit Harz Nr. 8 imprägniert. Jeweils einem Rohr eines jeden Satzes wurde ermöglicht, in einer N2-Strömung (Strömungsrate 13 lpm) während 32 Stunden auszuhärten. Danach wurden beide Sätze zwei Wochen lang in Luft belassen. Die Aushärtebedingungen und die Harz-lo rétention für jede dieser Proben ist in der folgenden Tabelle dargestellt.

Proben-

Harz-

Kupfer

Gewicht des

Aushärte

Gewicht

Harz

Nr.

rohr umwickelten bedingungen nach der retention

gewicht

Kupferrohres

Imprägnierung

(g)

B1

5

58,97

69,38

Luft

70,25

0,87

B2

5

56,56

67,13

n2

68,18

1,05

B3

8

57,79

67,93

n2

69,06

1,13

B4

8

56,90

67,23

Luft

68,36

1,13

% Harzretention auf Glimmer

8,35 10,00 11,15 10,92

Die Harze waren zwei Monate lang bei Raumtemperatur in Polyäthylenflaschen gelagert worden, bevor sie benutzt wurden. Das «Ablaufen» des Harzes von den Proben, die unter N2-ausgehärtet wurden, wurde als vernachlässigbar gefunden.

Leistungsfaktormessungen bei 1 kV wurden dann an diesen vier Proben bei 25 °C durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben.

Probe- Leistungsfaktor (100 x tan y) bei 60 Hz

Nr. bei 25°C bei 150 °C bei 25 °C nach nach 3 Tagen 3 Tagen bei 150°C

B1 B2 B3 B4

25,6 3,5 4,5 32,8

30,2 23,1

25.8

23.9

1,4 1,2 1,8 1,8

Die Proben B2 und B3, die in einem N2-Strom aushärten konnten, zeigten viel niedrigere Leistungsfaktorwerte als die Proben, die in Luft belassen wurden. Dies ist nicht so überraschend, da die letzten zwei Proben noch sehr klebrig waren, selbst nach zwei Wochen. Die anderen Proben waren fest und klebfrei nach wenigen Stunden in N2.

Um die mangelnde Aushärtung der Proben B1 und B4 zu erläutern, wurden alle vier Proben drei Tage lang bei 150 °C 30 nachgehärtet und die Leistungsfaktorwerte erneut bei 25 °C und auch bei 150 °C gemssen. Diese Daten sind ebenfalls in der obigen Tabelle wiedergegeben. Bei Raumtemperatur ergaben alle vier Proben ähnliche Werte (zwischen 1,2 und 1,8%), ebenso bei 150 °C (23,1 bis 30,2%).

35 Somit zeigt sich, dass die Proben, die der N2-Strömung ausgesetzt wurden, vollständiger ausgehärtet waren als die beiden Proben, die in Luft belassen wurden. Für einen typischen Motor der Klasse F erschien eine zusätzliche Wärmebehandlung des Materials nicht erforderlich, da eine volle 40 Aushärtung erreicht werden konnte, nachdem die Spulen in einen Stator gewickelt wurden, da die Betriebstemperatur des Motors hoch genug liegt, um eine volle Aushärtung zu ermöglichen.

Auch könnte das Wickeln von nur teilweise ausgehär-45 teten Spulen (unter der Voraussetzung, dass das Harz nicht mehr klebt) von Vorteil sein, da die Glimmerisolation noch ein gewisses Mass an günstiger Flexibilität behalten würde. Herkömmlich hergestellte Spulen sind manchmal etwas steif und daher schwierig aufzuwickeln, ohne dass die Isolierung so bricht.

s

1 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Bildung eines gehärteten, harzartigen Überzuges auf einem Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Harz, das in Gegenwart von Sauerstoff nicht aushärtet, in Gegenwart von Sauerstoff auf den Gegenstand aufbringt und den Gegenstand in eine gasförmige Atmosphäre, die keinen Sauerstoff enthält, bringt.
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die gasförmige Atmosphäre aus Stickstoff und/oder Kohlendioxid besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Harz ein Acrylharz verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als Gegenstand einen mit einer Isolierung bedeckten Leiter verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung aus Glimmer und der Leiter aus Kupfer besteht.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass man den isolierten Leiter in ein Vakuum bringt und die Isolierung dann unter Druck mit dem Harz tränkt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck 3,2 bis 7,0 kg/cm2 beträgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als Gegenstand einen Draht verwendet, der kontinuierlich durch das Harz und von dort durch die gasförmige Atmosphäre, die keinen Sauerstoff enthält, geleitet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man als Gegenstand eine Motor- oder Generatorspule verwendet.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Harz lösungsmittelfrei ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Harz einen Beschleuniger enthält.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass man als Beschleuniger Benzoesäuresulfimid verwendet.
13. Mit einem gehärteten, harzartigen Überzug versehener Gegenstand, hergestellt nach dem Verfahren von An-, sprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass er einen mit einer Isolierung bedeckten Leiter aufweist, wobei die Isolierung mit dem gehärteten Harz imprägniert ist.
14. Gegenstand nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung aus Glimmer, Glas, Asbest und/ oder organischen Harzen besteht.
15. Gegenstand nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die glimmerhaltige Isolierung 3 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Isolierung, eines organischen Harzes, das mit dem Harz, das in Gegenwart von Sauerstoff nicht aushärtet, koreaktiv ist, enthält.
16. Gegenstand nach Anspruch 13,14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Harz, das in Gegenwart von Sauerstoff nicht aushärtet, ein Acrylharz ist.
17. Gegenstand nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Acrylharz mit Styrol modifiziert ist.
18. Gegenstand nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Harzes, das in Gegenwart von Sauerstoff nicht aushärtet, 5 bis 35 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Isolierung, beträgt.
19. Gegenstand nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter aus Kupfer besteht.