DE102017008925A1

DE102017008925A1 - Imprägnierharzmischung

Info

Publication number: DE102017008925A1
Application number: DE102017008925.6A
Authority: DE
Inventors: Gunda Kuhlmann; Christoph Scheuer; Panagiotis Saltapidas
Original assignee: Hexion GmbH
Current assignee: Hexion GmbH
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2019-03-28
Also published as: WO2019057737A1; RU2020112955A3; CN111164126A; US20200270446A1; BR112020001977A2; EP3688063A1; US11414542B2; RU2020112955A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Imprägnierharzmischung und deren Verwendung, insbesondere zur Isolation von elektrischen Bauteilen.Um geeignete Mischungen bereitzustellen, die insbesondere bei der Herstellung der Isolation von Mittel- und Hochspannungsvorrichtungen im VPI-Verfahren eingesetzt, den Einsatz üblicher Härter, insbesondere Carbonsäureanhydride, vermeiden, wird eine Imprägnierharzmischung mit folgender Zusammensetzung vorgeschlagen:a) zumindest eine Epoxidharzkomponente ausgewählt aus der Gruppe der Polyepoxide auf der Basis von Bisphenol A und/oder F und daraus hergestellte Advancementharze, auf der Basis von epoxidierten halogenierten Bisphenolen und/oder epoxidierten Novolaken und/oder Polyepoxidester auf der Basis von Phthalsäure, Hexahydrophthalsäure oder auf der Basis von Terephthalsäure, epoxidierte Polyadditionsprodukte aus Dicyclopentadien und Phenol oder cycloaliphatischen Verbindungen,b) als Reaktivverdünner 2 bis 30 Gew.% Lactone bezogen auf die Summe der Epoxidharzkomponenten,c) BClund/oder BCl-Komplexe und/oder eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe der Imidazole undd) ggf. weitere Zusatzstoffe enthält, wobei die Imprägnierharzmischung keine Carbonsäurenanhydride enthält.

Description

Die Erfindung betrifft eine Imprägnierharzmischung und deren Verwendung, insbesondere zur Isolation von elektrischen Bauteilen.
Das Isoliersystem in Hochspannungsvorrichtungen, wie z.B. Motoren oder Generatoren, hat die Aufgabe, elektrisch leitende Bestandteile wie Drähte, Spulen oder Stäbe dauerhaft gegeneinander und gegen das Ständerblechpaket oder die Umgebung elektrisch zu isolieren.
Die Isolierung erfolgt in der Regel in der Art, dass der zu isolierende Leiter mit einem Isolierband, z.B. Glimmerband, umwickelt wird, damit den Auswirkungen von Teilentladungen die aufgrund von lawinenartigen Ladungswanderungen auftreten, die letztendlich zum elektrischen Durchschlag des Isolators führen können, entgegengewirkt wird.
Bei einem Isolierband (z.B. Glimmerband) wird ein Glimmerpapier, das häufig aus einer Glimmerpulpe (enthaltend Muskovit und Phlogopit) mittels eines Bindemittels hergestellt worden ist, mit einem festen Trägerband, wie z.B. Gewebe, Vlies oder Folie aus z.B. Glas, Steinwolle, Polyester oder Polyimid mittels eines Klebers verklebt. Als Kleber werden Harzzusammensetzungen verwendet, die bei Raumtemperatur eine hohe Festigkeit aufweisen, um die Verbindung von Glimmer und Träger sicher zu stellen und die bei erhöhten Temperaturen (60 °C-150 °C) in einen flüssigen Zustand übergehen. Dies gewährleistet dessen Aufbringung als flüssigen Klebstoff bei erhöhter Temperatur oder im Gemisch mit einem leichtflüchtigen Lösungsmittel. Nach Abkühlung oder Abzug des Lösungsmittels liegt der Kleber in fester aber dennoch flexibler Form vor und ermöglicht so eine sichere Umwicklung des leitenden Teils mit dem Glimmerband bei Raumtemperatur, wobei die Klebeigenschaften des Klebers verhindern, dass es zur Delaminierung des Glimmerpapiers vom Trägermaterial kommt. In der Regel enthält der Kleber als Harzkomponente ein Epoxidharz, was aufgrund seiner Leitfähigkeitskenndaten hierfür gut geeignet ist. Weiterhin weist der Kleber eine Beschleunigerkomponente auf, die dazu dient, den Aushärtungsprozess des anschließend applizierten Imprägnierharzes auf Epoxidharzbasis in Gang zu setzen (z.B. Anhydridhärtung), wobei nur gezielt ausgewählte Beschleuniger hierfür geeignet waren, da eine vorzeitige Aushärtung auf dem Glimmerband z.B. während der Lagerung des Glimmerbandes oder während des Imprägnierprozesses vermieden werden musste.
Dieser Verbund wird dann mit einem Imprägnierharz durchtränkt, vorzugsweise in einem Vakuum-Druck-Imprägnierungs-Prozess (VPI-Prozess). Als Imprägnierharz werden - wie schon erwähnt - vorrangig Harze auf Epoxidharzbasis verwendet, da bei diesen auf zusätzliche Lösungsmittel verzichtet werden kann. Außerdem besitzen diese eine gute Vakuumfestigkeit, geringe Volumenschwindung und eine hohe Haftfestigkeit zum Glimmerband. Damit das Epoxidharz eine dem, insbesondere dem VPI-Prozess angepasste Viskosität aufweist, wird es im Imprägnierbehälter bei Temperaturen von z.B. 60 °C bis 80 °C gehalten. Das erfordert allerdings einen Härter- der sich in Mischung mit der Epoxidharzkomponente im Imprägnierbehälter befindet - der bei diesen Temperaturen noch nicht reaktiv ist, sondern erst bei deutlich höheren Temperaturen des Aushärtungsprozesses (> 120 °C). Des Weiteren muss der Härter auch einen kurzen Imprägnierzyklus und einen geringen Abtropfverlust nach dem Imprägniervorgang gewährleisten. Von daher eignen sich als Härter für das Imprägnierharz auf Epoxiddharzbasis Carbonsäureanhydride, wie z.B. Hexahydrophthalsäureanhydrid (HHPA) oder Methylhexahydrophthalsäureanhydrid (MHHPA), die aber wiederum in Verdacht stehen, gesundheitsschädigend zu sein, so dass diese aus dem Produktionsprozess zu eliminieren sind.
Es ist daher Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, geeignete Mischungen bereitzustellen, die insbesondere bei der Herstellung der Isolation von Mittel- und Hochspannungsvorrichtungen im VPI-Verfahren eingesetzt, den Einsatz üblicher Härter, insbesondere Carbonsäureanhydride, vermeidet.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Imprägnierharzmischung mit folgender Zusammensetzung:

a) zumindest eine Epoxidharzkomponente ausgewählt aus der Gruppe der Polyepoxide auf der Basis von Bisphenol A und/oder F und daraus hergestellte Advancementharze, auf der Basis von epoxidierten halogenierten Bisphenolen und/oder epoxidierten Novolaken und/oder Polyepoxidester auf der Basis von Phthalsäure, Hexahydrophthalsäure oder auf der Basis von Terephthalsäure, epoxidierte Polyadditionsprodukte aus Dicyclopentadien und Phenol oder cycloaliphatischen Verbindungen,
b) als Reaktivverdünner 2 bis 30 Gew.% Lactone bezogen auf die Summe der Epoxidharzkomponenten
c) BCl₃ und/oder BCl3-Komplexe und/oder eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe der Imidazole und
d) ggf. weitere Zusatzstoffe enthält,

Überraschenderweise zeigt die erfindungsgemäße Imprägnierharzmischung eine - insbesondere für den VPI-Prozess erforderliche - geringe Viskosität, die vergleichbar mit Carbonsäureanhydriden enthaltende Imprägnierharzmischungen ist und eine gute Lagerstabilität. Außerdem können Glasüberganstemperaturen > 120°C erreicht werden, wodurch ein vorzeitiger Härtungsbeginn im Imprägnierbad vermieden wird.
Als Epoxidharze können eine oder mehrere Komponente ausgewählt aus der Gruppe der Polyepoxide auf der Basis von Bisphenol A und/oder F und daraus hergestellten Advancementharzen, auf der Basis von epoxidierten halogenierten Bisphenolen und/oder epoxidierten Novolaken und/oder Polyepoxidester auf der Basis von Phthalsäure, Hexahydrophthalsäure oder auf der Basis von Terephthalsäure, epoxidierte Polyadditionsprodukte aus Dicyclopentadien und Phenol oder cycloaliphatischen Verbindungen verwendet werden.
So werden als Harzkomponenten z.B. epoxidierte Phenolnovolake (Kondensationsprodukt aus Phenol und z. B. Formaldehyd und/oder Glyoxal), epoxidierte Kresolnovolake, Polyepoxide auf der Basis von Bisphenol-A (z. B. auch Produkt aus Bisphenol A und Tetraglycidylmethylendiamin), epoxidierte halogenierte Bisphenole (z. B. Polyepoxide auf der Basis von Tetrabrombisphenol-A) und/oder Polyepoxide auf der Basis von Bisphenol-F und/oder epoxidierter Novolak und/oder Epoxidharze auf der Basis von Triglycidylisocyanurate verwendet. Als cyclische Epoxidharze seien die Diepoxide von cycloaliphatischen Estern von Dicarbonsäuren wie z.B. Hexahydrophthalsäurediglycidylester.
Das Epoxidäquivalent all dieser Harze beträgt vorzugsweise 100 bis 2000 g/Äquiv. Unter anderem können folgende Harzkomponenten verwendet werden: z.B. Polyepoxide auf Basis von Bisphenol A (z. B Epikote^® 162 oder 828) und/oder Bisphenol F (z. B. Epikote^® 158 oder 862) sowie Gemische daraus, cycloaliphatische Epoxidharze (z.B. Epikote^® 760 - Produkte erhältlich bei Hexion Inc.)
Des Weiteren enthält die erfindungsgemäße Imprägnierharzmischung Lactone. Epoxidharzmischungen, die Lactone enthalten, sind aus dem Stand der Technik bekannt. So offenbaren die US 3,294,743 und US 3,382,210 entsprechende Mischungen. Allerdings enthalten die dort offenbarten Mischungen als Härtungskatalysator Carbonsäureanhydride und/oder BF₃-Komplexe und es hat sich herausgestellt, dass die Verwendung von BF₃-Komplexen im VPI-Verfahren nicht geeignet ist, da es schon bei geringeren Temperaturen und somit schon im Imprägnierbad aushärtet. Weiterhin soll auf die Verwendung von Carbonsäureanhydriden aus oben besagten Gründen verzichtet werden.
Unter Lactonen werden heterocyclische Verbindungen verstanden, die innerhalb des Moleküls eine Esterbindung, d. h. eine Sauerstoffbrücke direkt am selben Kohlenstoffatom einer Carbonylgruppe aufweisen. Zu den Lactonen werden auch Derivate gezählt, deren Lactonring ungesättigt ist oder weitere Heteroatome enthält.
Übliche Vertreter der Stoffgruppe sind:
Bevorzugt verwendetes Lacton ist aufgrund der kommerziellen Verfügbarkeit das ε-Caprolacton.
Die Lactone wirken bei einer Konzentration von 2 bis 30 Gew.% in der erfindungsgemäßen Mischung als Reaktivverdünner, d.h. sie werden durch Copolymerisation in das Polymernetzwerk eingebaut und es können somit keine flüchtigen umweltbelasteten Stoffe entstehen.
Bezogen auf die Menge aller Epoxidharzkomponenten enthält die erfindungsgemäße Imprägnierharzmischung 2 bis 30 Gew.% Lactone. Bei < 2 Gew.% ist die Viskosität zur Verarbeitung noch zu hoch, bei Anteilen > 30 Gew.% Lacton wird die Glasübergangstemperatur (T_G) der Mischung zu niedrig. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von 5 bis 20 Gew.% Lacton, da hierbei eine optimale Einstellung zwischen Viskosität und Glasübergangstemperatur der Mischung und auch dem Dampfdruck des Lactons erreicht wird.
Des Weiteren enthält die erfindungsgemäße Imprägnierharzmischung den die Homopolymerisation der Epoxidharzkomponente(n) begünstigen Katalysator BCl₃ und/oder BCl₃-Komplexe und/oder eine Verbindung aus der Gruppe der Imidazole. Die Verwendung von BCl₃ und/oder BCl₃-Komplexen hat insbesondere in Hinblick auf den Stand der Technik bekannten anderen Borhalogenid-Komplexen, wie BF₃-Verbindungen, den Vorteile, dass sie eine ausreichende Latenz besitzen. Die Reaktivität von z.B. BF₃-Verbindungen ist insbesondere für das VPI-Verfahren zu hoch, so dass die dort herrschenden üblichen Temperaturen dazu führen würden, dass das Imprägnierbad instabil wird und ein gleichmäßiger Imprägnierprozess aufgrund beginnender Aushärtung im Imprägnierbad gestört wird.
Imidazole bringen insbesondere den Vorteil mit sich, dass sie vorteilhafterweise niedrig und damit effizient dosiert (bevorzugt zwischen 0,2 und 4 Gew.%) werden können und dennoch eine hervorragende Glasübergangstemperatur (T_G) bewirken, die dem ausgehärteten Harz die gewünschte Netzwerkdichte verleiht. Als Imidazole können unsubstituierte oder substituierte Alkyl - oder auch Phenylimidazole verwendet werden. Als Beispiele seien 2-Methylimidazol, 2-Ethyl-4-methylimidazol genannt, wobei besonders bevorzugt die Verwendung von unsubstituierten 2-Phenylimidazol ist.
Die Konzentration an BCl₃ und/oder BCl₃-Komplexe und/oder eine Verbindung aus der Gruppe der Imidazole beträgt vorzugsweise 0,2 bis 8 Gew.%, wiederum bevorzugt bei BCl₃ und/oder BCl₃-Komplexe 0,5 bis 6 Gew.%, und - wie bereits erwähnt besonders bei Imidazolen bevorzugt - 0,2 und 4 Gew.% bezogen auf die Summe der Epoxidharzkomponenten. Die Konzentration ist abhängig von der Kombination der verwendeten Epoxidharzkomponenten und der Auswahl von BCI3 und/oder BCl₃-Komplexe und/oder eine Verbindung aus der Gruppe der Imidazole.
Die erfindungsgemäße Imprägnierharzmischung kann ggf. weitere Zusatzstoffe, wie z.B. Verabeitungshilfsmittel oder Netzmittel, die zur Steuerung der Oberflächenspannung dienen, enthalten. Bevorzugt ist die Zugabe von härtend wirkenden Bestandteilen wie z.B. Polyole wie Polypropyleneglycole zur Flexibilisierung wobei aber gänzlich auf die Verwendung von Anhydriden im Imprägnierharz verzichtet werden soll.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Imprägnierharzmischung zumindest enthaltend eine Epoxidharzkomponente, ein Lacton und BCl₃ und/oder BCl₃-Komplexe und/oder eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe der Imidazole, besteht darin, dass durch den Zusatz des als Reaktivverdünner wirkenden Lactons die Viskosität optimal eingestellt werden konnte, obwohl Harz und eine härtend wirkende Komponente in der Mischung bei Verarbeitungstemperaturen von 40 bis 80 °C vorhanden sind. Gleichzeitig konnte auf die Verwendung von gesundheitlich bedenklichen Stoffen, wie Carbonsäureanhydride verzichtet werden. Es wird somit eine bei höheren Temperaturen stabile Imprägnierharzmischung für verschiedene Anwendungen verarbeitungsbereit zur Verfügung gestellt.
Die erfindungsgemäße Imprägnierharzmischung soll - wie bereits erwähnt - bevorzugt zur Isolation von Mittel- und Hochspannungsvorrichtungen, insbesondere Generatoren und Motoren verwendet werden. Dabei kann sie generell für jegliche Imprägnierungsverfahren eingesetzt werden, jedoch ist die Verwendung im VPI-Verfahren bevorzugt. Dabei wird die erfindungsgemäße Imprägnierharzmischung als Tränkharz eingesetzt, wobei der zu isolierende Leiter mit oder ohne Isolierband umwickelt sein kann.
Generell ist es aber auch möglich, dass die erfindungsgemäße Imprägnierharzmischung zur Beschichtung von Fasern, Geweben, Gelegen, Gewirken u. ä. aus organischen oder anorganischen Materialien, wie z.B. Aramid, Polyamid, Polyester, Glas, Stein, Metall oder Carbon zur Herstellung von entsprechenden Verbundwerkstoffen in verschiedenen Verfahren wie RTM, SMC, Filament Winding zur Anwendung kommt z.B. in der Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrttechnik oder in Windkraftanlagen.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass eine Imprägnierharzmischung zur Herstellung einer Isolation eines zu isolierenden Leiters für ein Verfahren folgende Schritte enthaltend, verwendet wird:

(I) Bereitstellen eines Isolierbandes welches ein nichtleitendes Material und eine Verstärkungsschicht umfasst, die mittels einer Zusammensetzung miteinander verklebt sind, wobei die Zusammensetzung
1. a) zumindest eine Epoxidharzkomponente oder einen Novolak, wobei der Novolak ein Molekulargewicht von 250 bis 1000 g/mol aufweist sowie
2. b) BCl₃ und/oder BCl₃-Komplexe und/oder eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe der Imidazole sowie
3. c) ggf. weitere Zusatzstoffe enthält,
(II) Umwickeln des elektrischen Leiters mit dem Isolierband und
(III) Imprägnieren des um den Leiter gewickelten Isolierbandes mit einer Imprägnierharzmischung folgende Bestandteile umfassend:
- d) zumindest eine Epoxidharzkomponente ausgewählt aus der Gruppe der Polyepoxide auf der Basis von Bisphenol A und/oder F und daraus hergestellte Advancementharze, auf der Basis von epoxidierten halogenierten Bisphenolen und/oder epoxidierten Novolaken und/oder Polyepoxidester auf der Basis von Phthalsäure, Hexahydrophthalsäure oder auf der Basis von Terephthalsäure, epoxidierte Polyadditionsprodukte aus Dicyclopentadien und Phenol oder cycloaliphatischen Verbindungen,
- e) als Reaktivverdünner 2 bis 30 Gew.% Lactone bezogen auf die Summe der Epoxidharzkomponenten und
- f) ggf. weitere Zusatzstoffe enthält,
wobei die Zusammensetzung des Isolierbandes und die Imprägnierharzmischung keine Carbonsäureanhydride aufweist.

Die für das Verfahren erfindungsgemäß verwendete Zusammensetzung wird als Kleber zwischen dem nichtleitenden Material, bevorzugt Glimmer, auf die Verstärkungsschicht, also das Trägerband, was vorzugsweise gebildet aus einem Gewebe, Gewirk, Vlies oder Folie aus Glas und/oder Steinwolle und/oder Polyimide und/oder Polyester und/oder Quarz in herkömmlicher Art und Weise mittels Spritzen, Streichen oder Rakeln aufgebracht. Es entsteht ein flächenmäßig durchtränkter Verbund aus ein- oder mehrseitig mit Verstärkungslagen beschichtetem Glimmerpapier. Vorzugsweise enthält das Isolierband 5 bis 20 Gew.% der Zusammensetzung bezogen auf die Gesamtmasse (Trägerband, nichtleitendes Material, Kleber).
Die für die Isolierband-Zusammensetzung verwendeten Epoxidharze sind aus dem Stand der Technik bekannt, wobei bevorzugt wiederum die bereits für die Imprägnierharzmischung genannten Polymere, nämlich ein oder mehrere Epoxidharzkomponenten ausgewählt aus der Gruppe der Polyepoxide auf der Basis von Bisphenol A und/oder F und daraus hergestellten Advancementharzen, auf der Basis von epoxidierten halogenierten Bisphenolen und/oder epoxidierten Novolaken und/oder Polyepoxidester auf der Basis von Phthalsäure, Hexahydrophthalsäure oder auf der Basis von Terephthalsäure, epoxidierte Polyadditionsprodukte aus Dicyclopentadien und Phenol oder cycloaliphatischen Verbindungen verwendet werden können.
Des Weiteren ist es möglich anstelle von Epoxidharzkomponenten Novolake für die Herstellung des Glimmerbandes zu verwenden. Diese sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie werden hergestellt durch Kondensation eines substituierten oder unsubstituierten Phenol mit einem Aldehyd, wobei der erhaltene Novolak ein Molekulargewicht von 250 bis 1000 g/mol (gemessen entsprechend DIN 55672-1) aufweist. So werden bevorzugt einkernige substituierte oder unsubstituierten Phenole (z.B. Phenol, Kresole und/oder p-tert. Butylphenol) mit Aldehyden (bevorzugt Formaldehyd) im Sauren umgesetzt. Diese Verbindungen sind einfach verfügbar. Die am häufigsten verwendeten Katalysatoren für die saure Kondensation sind Oxalsäure, Salzsäure, p-Toluolsulfonsäure, Phosphorsäure und Schwefelsäure. Typische Molverhältnisse im Reaktionsansatz liegen hier bei 0,75 - 0,85 mol Formaldehyd zu 1 mol Phenol (F/P = 0,75 - 0,85). Die Kondensation wird abgebrochen, wenn ein Molekulargewicht von 250 bis 1000 g/mol, bevorzugt 250 bis 500 g/mol, erreicht wurde, da dadurch die Viskosität der Zusammensetzung die zur Aufbringung auf das Trägerband eine wichtige Rolle spielt, optimal eingestellt werden kann.
Kommerziell erhältlich sind die erfindungsgemäß verwendeten Novolake z.B. unter dem Namen Bakelite^®PH 8505 (Produkt der Hexion GmbH).
Die Verwendung von Novolaken hat den Vorteil, dass diese einerseits als Kleber für das Glimmerband wirken und andererseits als härtende Komponente für das in der Imprägnierharzmischung befindliche Epoxidharz verwendet werden können.
Weiterhin enthält die Zusammensetzung des Isolierbandes für die erfindungsgemäße Verwendung BCl₃ und/oder BCl₃-Komplexe und/oder eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe der Imidazole, bevorzugt 1 bis 30 Gew.%, wiederum bevorzugt 3 - 30 Gew.%, bezogen auf die Masse der Epoxidharzkomponente bzw. des Novolaks. Diese Verbindungen bewirken den Start der Homopolymerisation der Imprägnierharzmischung und beschleunigen den Härtungsvorgang aller durchtränkten Schichten, wodurch die Aushärtungszeit optimiert werden kann.
Als weiteren Bestandteil kann die Zusammensetzung des Isolierbandes gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe wie z.B. Verarbeitungshilfsmittel (z.B. Lösungsmittel wie z.B. Methylethylketon), Haftvermittler (z.B. Silane) oder auch Netzmittel aufweisen. Diese Zusatzstoffe wirken sich positiv auf die Herstellung und Eigenschaften des Isolierbandes aus. So enthält die Zusammensetzung vorteilhafterweise beispielhaft 50 - 90 Gew.% eine Epoxidharzkomponente oder einen Novolak, 1 - 30 Gew.% BCl₃ und/oder BCl₃-Komplexe und/oder eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe der Imidazole und 0-49 Gew.% weitere Zusatzstoffe, bezogen auf die gesamte Masse aller Komponenten der Zusammensetzung.
Bei dieser erfindungsgemäßen Verwendung wird das mit der Zusammensetzung beschichtete Isolierband um den zu isolierenden Leiter gewickelt. Während des Imprägniervorganges durchtränkt die erwärmte (ca. 40-80 °C) Imprägnierharzmischung, die

a) zumindest eine Epoxidharzkomponente ausgewählt aus der Gruppe der Polyepoxide auf der Basis von Bisphenol A und/oder F und daraus hergestellte Advancementharze, auf der Basis von epoxidierten halogenierten Bisphenolen und/oder epoxidierten Novolaken und/oder Polyepoxidester auf der Basis von Phthalsäure, Hexahydrophthalsäure oder auf der Basis von Terephthalsäure, epoxidierte Polyadditionsprodukte aus Dicyclopentadien und Phenol oder cycloaliphatischen Verbindungen
b) als Reaktivverdünner 2 bis 30 Gew.% Lactone bezogen auf die Summe der Epoxidharzkomponenten
c) ggf. weitere Zusatzstoffe, jedoch keine Carbonsäureanhydride enthält,

Dabei kommen die bereits oben für die Imprägnierharzmischung erwähnten bevorzugten Ausgestaltungen hinsichtlich der Auswahl und der Konzentration der Epoxidharzkomponente, Lactonen und Zusatzstoffe ebenfalls zum Einsatz.
Durch die Kombination des Isolierbandes, das zumindest eine Epoxidharzkomponente oder einen Novolak und BCl₃ und/oder BCl₃-Komplexe und/oder eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe der Imidazole aufweist mit der Imprägnierharzmischung, die zumindest eine Epoxidharzkomponente und als Reaktivverdünner 2 bis 30 Gew.% Lactone enthält, für ein Verfahren zur Herstellung zur Isolation eines Leiters kann auf die Verwendung von gesundheitlich bedenklichen Carbonsäureanhydriden verzichtet werden. Außerdem besitzt die Imprägnierharzmischung die gewünschte Viskosität und Latenz, um eine gute Durchtränkung des mit dem Isolierband umwickelten Leiters zu gewährleisten.
Besonders bevorzugt ist, wenn die Imprägnierung im Schritt (III) unter Vakuum erfolgt (VPI-Verfahren), wodurch eine nahezu vollständige Durchtränkung des Verbundes aus dem mit Isolierband umwickelten Leiter mit der Imprägnierharzmischung gewährleistet wird. Nach der Imprägnierung schließt sich in der Regel eine Aushärtung in einem Trockenofen in einem Temperaturbereich von 80 °C bis 180 °C, je nach verwendetem Imprägnierharz, an.
Anhand eines Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden.
Zur Herstellung der Imprägnierharzmischung werden 25 Gewichtsteile Epikote^® Resin 162 und 75 Gewichtsteile Epikote^® Resin 158 mit 15 Gewichtsteilen ε-Caprolacton versetzt und homogenisiert. Die so erhaltene Mischung wird mit der entsprechenden Menge an Katalysator Trifluoro(isopropylamine)boron (BF₃-Isopropylamin) oder Trichlorodimethyloctylaminboron (BCl₃-Dimethyloctylamin) versetzt und die Glasübergangstemperatur (IEC 61006) in Abhängigkeit von der Konzentration ermittelt. Tab. 1

Katalysator Gewichtsteile Glasübergangstemperatur DSC [°C]

Mischung mit BF₃-Isopropylamin Mischung mit BCl₃-Dimethyloctylamin

1 30 33

2 56 75

3 101 122

4 116 133

5 119 133
Aus Tabelle 1 wird ersichtlich, dass die Verwendung von BCl₃- Dimethyloctylamin zu höheren Glasüberganstemperaturen als der Katalysator BF₃-Isopropylamin führt.

Basierend auf diesen Ergebnissen werden von der Mischung mit 5 Gewichtsteilen BF₃-Isopropylamin und 4 Gewichtsteilen BCl₃- Dimethyloctylamin Lagertests bei 40°C anhand von Viskositätsmessungen durchgeführt (Tab. 2). Tab. 2

Tage	Viskosität bei 40 °C (DIN 53015)
Tage	Mischung mit BF₃- Isopropylamin	Mischung mit BCl₃-Dimethyloctylamin
0	245,5 mPa*s	119,0 mPa*s
2	279,0 mPa*s	119,0 mPa*s
4	319,0 mPa*s	119,0 mPa*s
7	389,0 mPa*s	136,0 mPa*s
9	**	136,0 mPa*s
11	**	138,0 mPa*s
14	**	138,0 mPa*s
16	**	154,0 mPa*s
18	**	155,0 mPa*s
21	**	155,0 mPa*s
23	**	157,0 mPa*s
25	**	168,0 mPa*s
28	**	170,0 mPa*s
31	**	170,0 mPa*s

Tabelle 2 zeigt, dass die Viskosität der Mischung bei 40 °C mit BF₃-Isopropylamin innerhalb von 7 Tagen deutlich stärker ansteigt als die Viskosität der Mischung bei 40 °C mit BCl₃-Dimethyloctylamin.
Aus den Tabellen 1 und 2 wird deutlich, dass Imprägnierharzmischungen mit BCl_3-Komplexen Mischungen mit höheren Glasübergangstemperaturen liefern, wodurch diese Mischungen für das VPI-Verfahren geeignet sind. Im Gegensatz dazu ist die Mischung BF₃-Komplexe enthaltend aufgrund der geringeren Glasübergangstemperatur im VPI-Verfahren nicht anwendbar, da die Imprägnierharzmischung bereits im Imprägnierbad aushärten würde.
Weiterhin weisen Imprägnierharzmischungen mit BCl₃- Dimethyloctylamin eine wesentlich geringere Viskosität über einen langen Zeitraum auf als Mischungen mit BF₃-Isopropylamin, was - obwohl Harz und Härter enthaltend - einen Vorteil hinsichtlich der Lagerstabilität der Imprägnierharzmischung mit sich bringt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 3294743 [0010]
US 3382210 [0010]

Claims

Imprägnierharzmischung folgende Bestandteile umfassend: a) zumindest eine Epoxidharzkomponente ausgewählt aus der Gruppe der Polyepoxide auf der Basis von Bisphenol A und/oder F und daraus hergestellte Advancementharze, auf der Basis von epoxidierten halogenierten Bisphenolen und/oder epoxidierten Novolaken und/oder Polyepoxidester auf der Basis von Phthalsäure, Hexahydrophthalsäure oder auf der Basis von Terephthalsäure, epoxidierte Polyadditionsprodukte aus Dicyclopentadien und Phenol oder cycloaliphatischen Verbindungen, b) als Reaktivverdünner 2 bis 30 Gew.% Lactone bezogen auf die Summe der Epoxidharzkomponenten, c) BCl₃ und/oder BCl₃-Komplexe und/oder eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe der Imidazole und d) ggf. weitere Zusatzstoffe, enthält wobei die Imprägnierharzmischung keine Carbonsäurenanhydride enthält.
Imprägnierharzmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Lacton ε-Caprolacton verwendet wird.
Imprägnierharzmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Imidazol 2-Phenylimidazol verwendet wird.
Imprägnierharzmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung 0,2 bis 8 Gew.% BCl₃ und/oder BCl₃-Komplexe und/oder eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe der Imidazole bezogen auf die Summe der Epoxidharzkomponenten enthält.
Imprägnierharzmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung 5 bis 20 Gew.% Lactone enthält.
Imprägnierharzmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung als weiteren Zusatzstoff Härter, insbesondere Polyole und/oder Amine, enthält.
Verwendung der Imprägnierharzmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche zur Isolation von Mittel- und Hochspannungsvorrichtungen, insbesondere Generatoren und Motoren.
Verwendung der Imprägnierharzmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von Verbundwerkstoffen.
Verwendung einer Imprägnierharzmischung zur Herstellung einer Isolation eines zu isolierenden Leiters für ein Verfahren folgende Schritte enthaltend: (I) Bereitstellen eines Isolierbandes welches ein nichtleitendes Material und eine Verstärkungsschicht umfasst, die mittels einer Zusammensetzung miteinander verklebt sind, wobei die Zusammensetzung a) zumindest eine Epoxidharzkomponente oder einen Novolak, wobei der Novolak ein Molekulargewicht von 250 bis 1000 g/mol aufweist sowie b) BCl₃ und/oder BCl₃-Komplexe und/oder eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe der Imidazole sowie c) ggf. weitere Zusatzstoffe enthält, (II) Umwickeln des elektrischen Leiters mit dem Isolierband und (III) Imprägnieren des um den Leiter gewickelten Isolierbandes mit einer Imprägnierharzmischung folgende Bestandteile umfassend: d) zumindest eine Epoxidharzkomponente ausgewählt aus der Gruppe der Polyepoxide auf der Basis von Bisphenol A und/oder F und daraus hergestellte Advancementharze, auf der Basis von epoxidierten halogenierten Bisphenolen und/oder epoxidierten Novolaken und/oder Polyepoxidester auf der Basis von Phthalsäure, Hexahydrophthalsäure oder auf der Basis von Terephthalsäure, epoxidierte Polyadditionsprodukte aus Dicyclopentadien und Phenol oder cycloaliphatischen Verbindungen, e) als Reaktivverdünner 2 bis 30 Gew.% Lactone bezogen auf die Summe der Epoxidharzkomponenten und f) ggf. weitere Zusatzstoffe, enthält, wobei die Zusammensetzung des Isolierbandes und die Imprägnierharzmischung keine Carbonsäurenanhydride aufweist.
Verwendung einer Imprägnierharzmischung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche im Vakuum-Druck-Imprägnierungsverfahren.