DE1072662B

DE1072662B -

Info

Publication number: DE1072662B
Application number: DENDAT1072662D
Authority: DE
Publication date: 1960-01-07

Description

Elektrisches Isolierband mit einer Siloxanelastomerschicht Die Erfindung bezieht sich auf ein eine Siloxanelastomerschicht tragendes elektrisches Isolierband.
Es ist bekannt, elektrische Isolierbänder aus einem faserigen Trägerstoff, z. B. Glasfaser, und einem darauf aufgebrachten Siloxanelastomer herzustellen, wobei das gewöhnlich als Schicht aufgebrachte Siloxanelastomer völlig oder auch nur teilweise ausgehärtet war. Bei teilweise ausgehärtetem Siloxanelastomer war dieses noch plastisch. Isolierbänder der vorgenannten Art befriedigten in der Praxis nicht, weil sie insbesondere bei der Herstellung von Isolationswickeln keine ausreichenden Isoliereigenschaften besaßen.
Isolierbänder mit völlig ausgehärtetem Siloxanelastomer wiesen den Nachteil auf, daß sie einerseits keine genügenden Hafteigenschaften besaßen und andererseits keine homogene, von Lufteinschlüssen freie Isolation ergaben. Die Ausbreitung von Dämpfen, Flüssigkeiten, Gasen, Ölen in dem lockeren Isolationsgebilde war also möglich, und die dielektrische Festigkeit war gering. Nachteilig war außerdem, daß sich bei höheren Beanspruchungen Koronaentladungen zeigten.
Isolierbänder, bei denen das Siloxanelastomer nicht oder nur teilweise ausgehärtet war, befriedigten in der Praxis aber noch weit weniger, da hierbei das Siloxanelastomer plastisch blieb und an den Stellen höherer mechanischer Beanspruchungen demzufolge die Eigenschaft hatte,wegzufließen, was insbesondere an den Spulenecken der Fall war. Hierdurch ergaben sich anomal geringe Werte für elektrische Durchschläge an solchen Stellen. Ein weiterer Nachteil dieser Bänder war, daß das nicht oder nur teilweise ausgehärtete Siloxanelastomer zum Zwecke eines nachträglichen Aushärtens hohen Ofentemperaturen ausgesetzt werden mußte. Hierbei ergab sich durch die Einwirkung von Hitze, Lack, Schellack und ähnlichen Imprägniermitteln, die bei der Spulenherstellung jeweils benutzt wurden, ein weiterer Nachteil, nämlich die Depolymerisierung des elastomeren Materials.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrisches Iso lierband anzugeben, das zwar auch eine Siloxanelastomerschicht besitzt, das aber trotzdem die vorgenannten Nachteile nicht aufweist.
Demzufolge ist ein elektrisches Isolierband aus einem mit einer ausgehärteten Siloxanelastomerschicht versehenen anorganischen Trägerband oder aus einem Band aus ausgehärtetem Siloxanelastomer allein erfindungsgemäß ein- oder beidseitig zusätzlich mit einer Schicht aus einem an sich bekannten, druckempfindlichen Klebemittel auf der Basis eines Polysiloxans versehen.
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Isolierband, und Fig. 2 gibt eine perspektivische Darstellung eines Spulenausschnittes wieder.
In Fig. 1 ist 12 ein Band, auf das eine Schicht 14 aus gehärtetem Siloxanelastomer aufgebracht ist.
Mit 16 ist eine insbesondere dünne Schicht oder Lage eines druckempfindlichen Klebstoffes bezeichnet, der aus Polysiloxan besteht und z. B. auf einer Seite der Schicht 14, und zwar auf der vom Band 12 abgekehrten, also frei liegenden Seite aufgebracht ist. Das Band 12 ist vorzugsweise aus Fasermaterial hergestellt, und der druckempfindliche Siloxanklebstoff ist eine Mischung von einem elastomeren Silicongel und einem wärmehärtenden Polysiloxan. Ein für diese Zwecke geeignetes elastomeres Silicongel ist DimethyIsilicon. Von den wärmehärtenden Polysiloxanharzen sind als besonders brauchbar Methylsilpxane zu nennen, die 1,2 bis 1,9 Methylgruppen je Siliziumatom haben. Wenn auch im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 das Band 12 als Trägerstoff für die Schicht 14 verwendet ist, so ist doch grundsätzlich auch eine Ausführung ohne einen solchen Trägerstoff möglich. Wird aber ein Trägerstoff benutzt, empfiehlt es sich, als Material für diesen anorganische Faserstoffe, z. B. Glas- oder Asbestfasern oder Mischungen von diesen, zu verwenden. Wenn das erfindungsgemäße Band großen Beanspruchungen ausgesetzt wird, ist ein Glasfasergewebe, das aus ununterbro- chenen, also langen Glasfasern hergestellt ist, zu empfehlen, obwohl auch Glasgewebe aus Stapelfasern oder gestrickte oder verfilzte Bänder verwendbar sind. Auch Asbestgewebe oder Asbestpapier lassen sich als Trägerstoff benutzen. Die Dicke der Trägerstoffe kann je nach dem jeweiligen Verwendungszweck ganz verschieden gewählt werden, so z. B.
Glasgewebe mit einer Dicke von etwa 0,05 mm, Asbestpapier mit einer Dicke von etwa 0,025 mm und Asbestgewebe bis zu einer Dicke von etwa 2,5 mm.
Die Breite des Bandmaterials kann von einigen Millimetern bis etwa zu 1 m schwanken. Besonders breite Bänder können auch geschlitzt werden, indem nach dem Aufbringen des Siloxanelastomers das Band in schmälere Streifen zerschnitten wird.
Das Glas- oder Asbestmaterial kann geringe Anteile von organischen Materialien, wie Stärke, Öl, Holzfasern u. ä., enthalten. Diese Stoffe werden durch Auflösen in einem geeigneten Lösungsmittel oder durch Wärmebehandlung bei einer Temperatur, die das organische Material zum Verdampfen oder Oxydieren bringt, entfernt, so daß praktisch von organischen Stoffen freie Bänder vorliegen.
Bei der Herstellung der Isolierbänder gemäß der Erfindung wird z. B. auf ein aus anorganischem Faserstoff bestehendes Band zunächst auf einer Seite dieses Trägerbandes eine Schicht oder Lage aus Silicongummi aufgebracht, die sich durch Härten oder Vulkanisieren in Siloxanelastomer überführen lassen. Die Silicongummi oder -gele sind im wesentlichen Verbindungen von Siliziumatomen, die sich mit Sauerstoffatomen zu Siliziumsauerstoff verbinden und die die charakteristische Struktur -Si-O-Sihaben und durchschnittlich von 1,75 bis 2,25 einwertige organische Radikale, angelagert an Kohlenstoffsiliziumverbindung bei jedem Siliziumatom haben.
Gute Ergebnisse erhält man mit Siloxangelen oder -gummi, bei denen die Mehrheit, wenn nicht überhaupt alle, von den einwertigen organischen Radikalen Methylradikale sind. Auch ein Gummi mit kleinem Verhältnis von Phenylradikalen, vorzugsweise der Diphenylsiliciumgruppe ergibt gute Ergebnisse. Die Organosiloxanverbindungen sollen vorzugsweise ein hohes Molekulargewicht haben. Dagegen soll der Grad der Polymerisation nicht so weit vorgeschritten sein, daß sie nicht mehr in gewöhnlichen Lösungsmitteln, z. B. Toluol, löslich sind. Wenigstens 60 °/o der Einheit sollten der empirischen Formel RR'SiO entsprechen, wobei R + R' einwertige Alkylradikale darstellen.
Wenn es gewünscht wird, können feinverteilte Füllstoffe den Siliconölen oder -gelen oder -gummi vor der Umwandlung zu einemElastomerbeigemischt werden. Hitzebeständige organische Verbindungen sind hierbei vorzuziehen, z. B. Asbest, Ton, Bariumtitanat, Eisenoxyd, Bentonit, Zinkoxyd, Lithopone, Titan, Magnesia, Graphit, Schiefer, Glimmer, Kieselerde, Kalziumkarbonat, Bleioxyd, Tonerde und Kalziumsilikat.
Der Anteil der anorganischen Füllstoffe, die in das Elastomer eingebracht werden, ist sehr verschieden.
Bereits 25 Teile des anorganischen Füllstoffes auf je 100 Teile Siliconöl oder -gel zeitigten schon gute Ergebnisse. Gewöhnlich schwankt der Anteil von dem feinverteilten Füllstoff zwischen 100 und 200 Teilen und mehr auf je 100 Teile Siloxangel oder -gummi.
Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Bandes wird zweckmäßig ein ungehärtetes Siloxangel oder -gummi, denen anorganische Füllstoffe und ein Akylperoxyd beigemischt sind, auf das Trägerband aus anorganischen Fasern aufgepreßt. Während des Pressens dringt dabei das Gel oder Gummi in das Trägerband ein. Das hierbei erhaltene Band wird sodann im Ofen erhitzt, und zwar für eine Dauer von 30 Minuten bis zu einer Stunde bei einer Temperatur von 1000 C. Während dieser Heizperiode werden im wesentlichen die Gele und Gummi zu Siloxanelastomeren ausgehärtet, die dann die gewünschten physikalischen Eigenschaften besitzen und vor allem nicht mehr fließen. Nach der Aushärtung zu Siloxanelastomer ist diese Schicht nicht mehr von ihrem Trägerstoff entfernbar. Die Schicht ist zusammenpreßbar und behält ihre konstante Dicke überall und ständig bei. Allerdings ist dabei Voraussetzung, daß das Siloxanelastomer völlig ausgehärtet ist. Auf die Siloxanelastomerschicht (14, Fig. 1) wird sodann eine weitere, vorzugsweise dünne Schicht (16, Fig. 1) aufgebracht, die aus einem druckempfindlichen Klebstoff, der selbst aus einem Polysiloxan besteht, aufgebracht, und zwar auf der Seite 18 (Fig. 1) der aus gehärteten Siloxanelastomerschicht 14, die von dem Trägerstoff 12 abliegt. Die Stärke der Schicht 16 wird, sofern das Isolierband zum Umwickeln benutzt wird, im allgemeinen nur einige Tansendstelmillimeter betragen, z. B. 0,006 bis 0,15 mm, während die Stärke der Siloxanelastomerschicht 0,25 bis 1 mm betragen kann und das Trägerband eine Stärke von 0,15 bis 0,25 mm besitzt. Für die Draht- oder Leiterisolierung hat das Trägerband gewöhnlich eine Stärke von 0,025 bis 0,05 mm, Glasgewebe bei 0,075 bis 0,1 mm dickem ausgehärtetem Siloxanelastomerauftrag und einer etwa 0,025 mm starken Schicht aus druckempfindlichem Klebstoff.
Die Fig. 2 zeigt eine aus vielen einzelnen Leitern bestehende Spule 20. Dabei haben die einzelnen Leiter 22 je eine gesonderte Isolation 24, während das gesamte Leiterbündel mit dem Isolierband 10, das jeweils halb mit dem benachbarten Band überlappt ist, umwickelt ist.
Nachstehend werden einige Beispiele für die Herstellung des Isolierbandes gemäß der Erfindung angegeben.
Beispiel I Ein Glasgewebe von etwa 0,1 mm Dicke und etwa 25 mm Breite wird, um die in ihm befindlichen Öle, Stärken oder sonstigen organischen Stoffe zu entfernen, bei einer Temperatur von etwa 3000 C durch einen Ofen geschickt. Darauf wird Siloxangummi, der 100 Gewichtsteile eines Dimethylsiloxangels enthält, mit 100 Gewichtsteilen Kalziumkarbonat und 3 Gewichtsteilen Benzoylperoxyd vermischt und diese Mischung auf einer Seite des Glasgewebes aufgepreßt.
Anschließend wird das Glasgewebe samt aufgebrachtem Siloxangummi 5 Minuten lang bei 1500 C erhitzt und in ein voll ausgehärtetes, nicht mehr plastisches Siloxanelastomer übergeführt, das fest am Glasgewebeträgerstoff haftet. Hierauf führt man das Band durch eine Masse eines an sich bekannten druckempfindlichen Siloxanklebstoffes. Hierauf wird das Lösungsmittel ausgetrieben, indem das Band mit einer Geschwindigkeit von etwa 7,5 m/Sek. bei einer Temperatur von etwa 2500 C durch einen Ofen geschickt wird. Das auf diese Weise hergestellte Bandmaterial wiegt etwa 71 im2. Das erhaltene Band kann ungerollt verwendet werden und besitzt sehr gute Klebeigenschaften, beispielsweise bei der Herstellung von Spulenumwicklungen. Ein Versuch zeigte, daß das erfindungsgemäße Band, nachdem es 3 Monate bei einer Temperatur von 2500 C gealtert wurde, noch ausgezeichnet an der Spule haftete und beim Versuch, es abzutrennen, sich eher das gehärtete Siloxanelastomer vom Glasgewebeträgerstoff löste als das Klebemittel von dem gehärteten Siloxan elastomer. Vorteilhaft ist, daß Spulen, die mit dem erfindungsgemäßen Band isoliert sind, wegen der besseren thermischen Leitfähigkeit des erfindungsgemäßen Bandes temperaturmäßig günstiger sind als Spulen, die mit den bisher üblichen Isolierbändern umwickelt waren. So betrug beispielsweise der Temperaturanstieg bei einer mit zwei Lagen des erfindungsgemäßen Isolierbandes umwickelten Feldspule nur 1440 C, während demgegenüber der Temperaturanstieg bei einer in gleicher Weise, aber mit einem üblichen Isolierband umwickelten Spule 2060 C betrug.
Beispiel II Ein Glasfasergewebe mit einer Schicht aus gehärtetem Siloxanelastomer von einer Breite von 25 mm und einer Dicke von 0,04 mm erhält gemäß der Erfindung einen dünnen Auftrag aus druckempfindlichem Klebstoff. Darauf wird das Band, wie im Beispiel 1 angegeben, gebacken. Die sich nach dem Backvorgang ergebende Dicke des Klebemittels lag bei 0,00019 mm.
Wenn ein solches Band zur Herstellung von Isolierwickeln benutzt wird, haftet es schnell und gut. Der Widerstand gegen Ablösen des Bandes beträgt etwa 230 g/cm2.
Siloxangummi mit Füllstoffen und Akylperoxyden, die nur flüchtig ausgehärtet sind, können auf den faserigen Trägerstoffen auf die verschiedenste Weise aufgebracht werden, z. B. durch Aufspachteln, Aufwalzen, durch Tauchen, Aufstreichen oder Sprühen. Der Gummi kann im Bedarfsfalle auch mit einem geeigneten Lösungsmittel, z. B. Toluol oder aliphatischen Halogeniden, für den Sprüh-, Tauch-oder Streichprozeß aufgelöst werden. In einem ähnlichen Verfahrensgang kann auch das druckempfindliche Klebemittel, das über dem gehärteten Siloxanelastomer aufgebracht wird, verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRUCHE: 1. Elektrisches Isolierband aus einem mit einer ausgehärteten Siloxanelastomerschicht versehenen anorganischen Trägerband oder aus einem Band aus ausgehärtetem Siloxanelastomer allein, dadurch gekennzeichnet, daß es ein- oder beidseitig zusätzlich mit einer Schicht aus einem an sich bekannten druckempfindlichen Klebemittel auf der Basis eines Polysiloxans versehen ist.
2. Band nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als druckempfindliches Klebemittel eine Mischung von elastomerem Silicongel und einem wärmehärtenden Polysiloxanharz verwendet ist.
3. Band nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für das Trägerband ein Glasgewebe oder Asbestgewebe verwendet ist.
4. Band nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf das anorganische Trägerband die Siloxanelastomerschicht aufgepreßt ist.
5. Elektrisches Isolierband nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Siloxanelastomer feinverteilte Füllstoffe, z. B. Asbest oder Ton, enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift »Kunststoffe«, 1954, Heft 5, 5. 191 bis 197.