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Verfahren zur Herstellung einer aus einer Trägerfolie und einer darauf
aufgeklebten Schicht aus Glimmerblättchen bestehenden Isolierfolie oder Isolierbandes
für elektrische Isolierzwecke Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zur Herstellung einer Isolierfolie oder eines Isolierbandes für die Isolation elektrischer
Leiter sowie auf das nach diesem Verfahren hergestellte Produkt.
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Bei der bisher üblichen Isolation der elektrischen Leiter für Hochspannungsmaschinen
verwendet man eine Folie oder ein Band aus Glimmer-Bitumen-Papier, zu dessen Herstellung
das als Klebstoff dienende Bitumen in einem Lösungsmittel gelöst auf die Trägerbahn
gebracht, Glimmerblättchen daraufgeklebt und sodann überlackiert wird. Das Lösungsmittel
muß anschließend im Heizkanal abgedampft werden. Die derart erhaltene Folie oder
das Band wird um die zu isolierenden Leiterstäbe gewickelt und in der Warmpresse
auf Form gebracht. Das thermoplastische Bitumen neigt indessen dazu, besonders in
der warmen Hochspannungsmaschine zu erweichen. Ferner zeigen die Stäbe im Wärmespiel
nach einiger Zeit eine Bildung von Wülsten.
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In neueren Bestrebungen wurde versucht, diesen Mängeln mit einer Substitution
des Bitumens durch Kunstharze zu begegnen. Bei einem dieser vorgeschlagenen Verfahren
werden beispielsweise auf eine Trägerbahn Glimmerblättchen aufgeklebt und dieselbe,
zum Band geschnitten, um die elektrischen Leiter gewickelt, darauf im Vakuum mit
einem Vinylmonomer imprägniert, welches den Klebstoff auflösen soll, und schließlich
die Stabisolation unter Einspannung in einer Form thermisch ausgehärtet. Um die
Verwendung von Lösungsmittel zu umgehen, wurde dabei auch vorgeschlagen, als Klebstoff
der Glimmerblättchen auf einem Träger ein flüssiges Polymer oder ein durch Weichmacher
flüssig gestelltes Polymer zu verwenden, doch verbleibt dort der Kleber als Weichmacher
im auspolymerisierten Wickel. Ferner ist das so hergestellte Band nicht lagerfähig
und muß unmittelbar zur fertigen Leiterisolierung weiterverarbeitet werden.
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Es wurde ferner versucht, alle diese genannten Nachteile durch die
Verwendung eines lagerfähigen Glimmer-Kunstharz-Bandes zu vermeiden, bei dem die
Glimmerblättchen in einem ohne Verwendung von Lösungsmitteln erhaltenen festen Kunstharzfilm
eingebettet sind. Dieses Glimmerband für die Isolation elektrischer Leiter ist somit
durch eine in festem ausgehärtetem Kunstharz, vorzugsweise einem festen polymeren
Kunstharz, -gebundene und eingebettete Glimrnerbahn gekennzeichnet. Zu seiner Verstärkung
kann ferner zweckmäßig ein zusammen mit der Glimmerbahn im Kunstharz eingebetteter
Träger vorgesehen werden.
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Ein solches Glimmerband wird nach dem erwähnten Vorschlag dadurch
hergestellt, daß man auf eine Bahn von Glimmerblättchen, vorzugsweise zusammen mit
einem Träger, ein zu einem festen Kunstharz aushärtbares, flüssiges oder zähflüssiges
Material, vorzugsweise ein polymerisierbares Monomer aufträgt und daß man das genannte
Material entweder durch Erwärmen oder katalytisch bei Zimmertemperatur aushärtet,
wobei die Glimmerblättchen in einem festen Kunstharzfilm eingebettet und miteinander
verkittet werden. Als Träger wurde eine Gewebebahn aus Glas, Superpolyamid oderPoly
äthylenterephthalatverwendet.
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Bei der Herstellung dieses Glimmerbandes belegt man zuerst eine Trennfolie
mit Glimmerblättchen, die auf der Trennfolie infolge elektrostatischer Anziehung
haften. Anschließend wird das flüssige härtbareKunstharzmonomer aufgetragen und
das Ganze evtl. zusammen mit einer Trägerfolie, z. B. aus Glasgewebe, zum Glimmerband
gebunden.
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Die verwendete Trennfolie muß aus einem Material bestehen, welches
auf dem polymerisierten Kunstharzbinder nicht mehr haftet.
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Infolge derTrennfolie kann das vierschichtige Band aus Träger-Monomer-Glimmer-Trennfolie
sofort aufgerollt und im Wickel polymerisiert werden. Das Aufrollen bewirkt eine
homogene Ausbreitung des Monomeren
zu einem Film unter Ausquetschung
der Luft aus dem Gewebeträger und wirkt derart nach Art eines Kalanders. Auf diese
Weise wird sowohl die Verdunstung des Monomers verhindert als auch die Inhibierung
der Polymerisaton durch Luft, wodurch ein klebfreier Polymerfilm-ensteht. Man erhält
derart ein handelsfähiges, beliebig lang lagerfähiges Folium, in welchem die Glimmerblättchen
in einem festen Polymerfilm eingebettet sind: -Das polymerisierte Band läßt sich
von der Trennfolie ohne weiteres ablösen. Ein weiterer Vorteil des:. Verfahrens
ist die Vermeidung der Verwendung. vön-Lösungsmittel, so daß dessen Regenerierung
und _ d_@ .Abdampfprozeß erspart werden.
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Es wurde nun gefunden; däß _sich ein solches Glimmer-Kunstharz-Band
oder.ejne solche Glimmer-Kunstharz-Folie in viel einfacheier Weise, ohne Anwendung
einer Trennfolie herstellenläßt, wenn man gemäß der Erfindung die Kunsthar4@rägerfolie
mit Glimmerblättchen belegt und beim-Aufrollen auf einen Wickeldorn rückseitig mit
polymerisierendem Kunstharzmonomer benetzt. Hierduxch sind nach der spontanen Polymerisation
des Monomers die Glimmerteilchen im Kunstharz eingebettet und fest mit der Trägerbahn
verklebt. _ __...._m._ .. _ -Als Trägerbahn verwendet man vorzugsweise die an sich
bekannten Folien öder Bänder aus Terephthalsäureglykolester.
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A1sKunstharzmonomer zurBildung desBindemittels für die Glimmerblättchen-wird
zweckmäßig ein unter Katalysatorwirkung schon bei Zimmertemperatur aushärtendes
Monomer, insbesondere Methacrylester, verwendet. Die Verwendung eines solchen Bindemittels
für Glimmerprodukte ist bekannt.
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Die so erhaltene Folie oder das Band zur Isolation elektrischer Leiter
ist ein unverändert haltbares Zwischenprodukt, welches während oder nach der Umwicklung
des elektrischen Leiters wiederum mit katalytisch angeregtem Methacrylester zu einer
kompakten. geschichteten Isolation verkittet werden kann.
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esentlich für die Güte des Produktes ist, daß Methacrylester zwischen
20 und 100° C bzw. bei der Arbeitstemperatur der zu isolierenden elektrischen Maschinen
eine fallende _Charakteristik der dielektrischen Verluste aufweisen., Zum Vergleich
mit einer glimmerhaltigen Isolation der eingangs erwähnten Art, bei welcher Polyesterstyrol
zur Verkittung von Glimmer auf Glasgewebe verwendet wurde, bringt insbesondere der
flexible thermoplastische Butylmethacrylester denVorteil, daß eine schmiegsame Folie
oder Band erhalten wird. Die schmiegsame Folie oder Band läßt sich dichter um die
Leiter wickeln, und es ergab sich, daß die Generatorstäbe mit dieser Isolation im
Wärmespiel nicht mehr »aufgehen«. Es ist plausibel, daß Spannungen in einem mit
wärmehärtendem Kunstharz hergestellten Folium aus Glimmer und Trägerbahn beim Umwickeln
des Generatorstabes zum Auffedern neigen, weil die Spannung auch nicht durch Tempern
beim Umpressen der Stäbe ausgelöst werden kann.
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Die nach vorliegendem Verfahren hergestellte Isolierfolie oder das
Isolierband mit thermoplastischem Bindemittel haben nach dem Umwickeln und Umpressen
der Stäbe unter Verkittung mit vorzugsweise hartem Methylmethacrylester nur noch
die geringe Spannung durch die deformierten Glimmerblättchen.
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Die zur Herstellung der Isolierfolie sowie bei deren Aufbringung verwendeten-
hochpolymeren Thermoplaste sind gegenüber Bitumen, welches als »Compoundfolium«
im gleichen Anwendungsgebiet bisher gebraucht wurde, vorteilhafter, weil das Bindemittel
nicht bis zur plastischen Deformation oder gar bis zum Ausfließen erweicht. In diesem
Zusammenhang erhellt, daß auch die Aufbringungstechnik geändert werden muß. Bitumenhaltige
Glimmerbänder oder -bahnen mußten heiß versiegelt werden, wobei das flüssige Bitumen
beim Wickeln die Luft wegschob. Dieser »Saftbach« wird beim Umwickeln der Generatorstäbe
mit der erfindungsgemäßen Folie durch katalytisch angeregte Methacrylesterflüssigkeit
ersetzt.
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Dadurch ist es möglich, daß die Isolierfolie bei Raumtemperatur statt
bei etwa 150° C gewickelt und umpreßt werden kann, wobei nicht mehr eine kostspielige
starke und heizbare Presse benötigt wird, sondern eine einfache Einspannvorrichtung
genügt. Auch die Wickelmaschine muß nicht mehr heizbar sein.
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Im Vergleich zu Glimmer-Polyvinylacetat-Papierband, bei welchem auch
ein Vinylpolymer als Klebstoff für die Glimmerblättchen auf der Trägerbahn verwendet
wird, arbeitet das neue Verfahren derart, daß dasKunstharzbindemittel nicht mit
Lösungsmittel gelöst auf die Trägerbahn aufgebracht wird. Es verbleiben deshalb
keine störendenLösungsmittel,und die Abdampfung und Wiedergewinnung der Lösungsmittel
entfällt, weil das flüssige Methacrylester-Monomer in seiner Gesamtheit zum Methacrylester-Polymer
aushärtet.
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Im Vergleich zu einem Glasgewebeglimmerband ergab sich mit Polyesterharz
eine größere Durchschlagfestigkeit, weil auch anscheinend satt mit Polymer gefüllte
Glasgewebebahnen gasdurchlässig porös bleiben, was bei der Polyesterträgerfolie
nicht der Fall ist.
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Bei der Herstellung des Bandes ist es ferner wesentlich, dafür zu
sorgen, daß der Film des flüssigen katalysierten Vinylmonomers nicht durch Sauerstoff
inhibiert werden kann, weil er sonst aushärtet. Der flüssige Film muß durch Abdecken
vor Verdunstung und Luftzutritt geschützt werden. Aus diesem Grunde wurde von der
üblichen Streichtechnik abgegangen, und das Kunstharzmonomer wurde erst unmittelbar
vor dem Zusammentreffen der Vorder- und Rückseite der Trägerbahn auf letztere aufgebracht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Glimmer-Methacryl-Terephthalsäureglykolesterbandes
ist in Fig. 1 skizziert.
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Eine zweckmäßige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird nachstehend an Hand der schematischen Skizze beschrieben.
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Die von der Vorratswalze 1 kommende, über die Führungswalze 2 laufende
Folie aus Terephthalsäureglykolester wird von der angetriebenen Aufrollwalze 3 über
den Tisch 4 gezogen, wobei sie auf dem Tisch durch eine geeignete Maßnahme, z. B.
von Hand oder durch Zuführeinrichtungen mit Verteiler (nicht dargestellt) mit einer
dünnen Glimmerschicht 5 belegt wird, die infolge der elektrostatischen Wirkung fest
auf der Bahn haftet.
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Zwecks gleichmäßiger Aufwicklung ist eine leer laufende Anpreßwalze
6 vorgesehen. Durch die Auftragswalze 7 wird mit Katalysator gemischter monomerer
Methacrylester auf die Rückseite der in Aufwicklung befindlichen Bahn aufgetragen,
wobei ein etwaiger Überschuß durch den Rake18 entfernt wird.
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Der Methacrylester wird beim Aufrollen zu einem gleichmäßigen Film
ausgewalzt und erhärtet schon bei Raumtemperatur, wobei die Glimmerblättchen auf
der Trägerfolie ohne Einschluß von Luftblasen angeklebt werden. Der Wickeldorn kann
aber auch geheizt oder ausgebaut und im Ofen getempert werden. Die Terephtlialsäureglykolester
-Methacryl-Gliminer-Folie
wird auf eine Kartonrolle umgespult, wobei unter Sichtkontrolle etwaige Fehlstellen
ausgebessert werden. Es erwies sich auf diese Weise möglich, ohne eine separate
Trennfolie auszukommen.
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Das Produkt ist, in Bandform geschnitten, verwendbar im Anwendungsgebiet,
wo bisher Glimmerseide verwendet wurde. Gegenüber Glimmerseide bietet der durchschlagfeste
Terephthalsäureglykolester einen Vorteil, weil auch die harzimprägnierte Seide immer
noch Poren hat. Das Produkt ist zudem besser lagerfähig und kann auch beispielsweise
durch Methacrylester kompakt verklebt werden. Die Anforderungen sind in diesem Anwendungsgebiet
in bezug auf absolut luftfreie Verklebung von Glimmer auf Terephthalsäureglykolester
nicht so streng wie beim Einsatz fi:--Ge neratorstäbe.