DE1108359B

DE1108359B - Elektroisolierlack bzw. -tauschimpraegnierlack

Info

Publication number: DE1108359B
Application number: DEG14047A
Authority: DE
Inventors: Ralph Grant Flowers; Gustave Daniel Holmberg
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1953-03-26
Filing date: 1954-03-24
Publication date: 1961-06-08
Also published as: US2769739A; GB766817A; FR1109407A; JPS308493B1

Description

£33k

Die Erfindung betrifft einen Elektroisolierlack, bestehend aus Mischungen von Epoxyharzen und Schellack, wobei gegebenenfalls Lösungsmittel anwesend sein können.

Epoxy- oder Epoxydharze, die auch unter dem Namen Äthoxylinharze bekannt sind, sind beispielsweise in der USA.-Patentschrift 2 324 483 beschrieben. Es sind Umsetzungsprodukte von Phenolen mit wenigstens zwei phenolischen Oxygruppen und Epihalogenhydrinen, wie Epichlorhydrin, und enthalten wenigstens zwei Äthylenoxydgruppen. Bezüglich der Äthoxylinharze sei noch auf die folgenden USA.-Patentschriften verwiesen: 2444333, 2494295, 2500 600, 2511913, und britische Patentschriften 518 057, 579 698. Der Kürze wegen wird von den Äthoxylinharzen nachfolgend lediglich gesagt, daß sie mehr als eine Äthylenoxydgruppe, d. h. eine bis zwei oder mehr Epoxydgrappen pro Molekül enthalten und daß sie durch Umsetzung eines mehrwertigen Phenols, wie beispielsweise Hydrochinon, Resorcin, und von Kondensationsprodukten von Phenolen mit Ketonen, wie beispielsweise Bis-(4-oxyphenyl)-2,2-propan, mit Epichlorhydrin erhalten werden. Die Umsetzung von Epichlorhydrin mit Bis- (4-oxyphenyl)-2,2-propan

CH₃

HO

Alkali

C H₂ — C H — C H₂ ~~

Elektroisolierlack bzw. -tauschimprägnierlack

Anmelder:

General Electric Company,

Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Chem. Dr. phil. H. Siebeneicher, Patentanwalt, Kohl 1, Deichmannhaus

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 26. März 1953

Ralph Grant Flowers und Gustave Daniel Hohnberg,

Pittsfield, Mass. (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

20

kann beispielsweise folgendermaßen formuliert werden:

OH-Cl-CH₉-CH — CH₉

CH₃

-O— _v >—C-/ ;—O—CH₂-CH-CH₂

CH₃

OH

CH₃

In der Formel hat η einen mittleren Wert zwischen 0 und 7. Ein bekanntes Epoxyharz hat z. B. folgende Eigenschaftswerte: Epoxydäquivalent 450 bis 525, ungefähres Veresterungsäquivalent 130, Schmelzpunkt von 64 bis 76° C.

Diese komplexen Harze enthalten Epoxydgrappen oder Epoxyd- und Hydroxylgruppen als funktionelle -Q-CH₂-CH—CH₂

Gruppen und sind im allgemeinen frei von anderen funktionellen Gruppen, wie basischen oder sauren Gruppen. Diese Harze müssen in der Praxis mit einem Härter oder Katalysator gehärtet werden, um sie in den festen, gebrauchsfähigen Zustand überzuführen. Meist werden entweder basische oder saure Härter oder Katalysatoren angewendet. Als saure

109 610/414·

Katalysatoren eignen sich ζ. Β. Phthalsäure oder Phthalsäureanhydrid, als basische Katalysatoren beispielsweise verschiedene Amine.

Die Epoxyharze befriedigen jedoch insbesondere für elektrotechnische Zwecke nicht. Bei Anwendung basischer Härter ist die Topfzeit der mit den Härtern versetzten Epoxyharze nur sehr kurz, und die mit Aminhärtern versetzten Harze haben meist nur geringe elektrische Eigenschaften. Die mit Säuren gehärteten Epoxyharze weisen ebenfalls Nachteile auf. Die Massen haben insbesondere keine genügende Viskosität, damit bei ihrer Anwendung zum Tränken von Transformatoren die erforderlichen dickeren Schichten gebildet werden. Zur Erzielung einer genügenden Überzugsdicke mußten vielmehr zahlreiche Tauchungen vorgenommen werden, und weiterhin bilden die als Härtungsmittel üblicherweise verwendeten organischen Säureanhydride flüchtige Verbindungen, die während des Betriebes der elektrischen Vorrichtungen verdampfen, so daß die von Anfang an schon verhältnismäßig dünnen Überzüge noch dünner werden. Diese oben beschriebenen Nachteile der Epoxyharze hat Schellack zwar nicht aufgewiesen, hat aber dafür andere Nachteile, so daß schon häufig versucht wurde, den Schellack durch Kunstharze zu ersetzen. Alle dahingehenden Bemühungen sind bisher jedoch gescheitert, insbesondere der Ersatz des Schellacks durch Epoxyharze.

Es wurde nun gefunden, daß Schellack in Verbindung mit Epoxyharz einen Tränk- bzw. Tauchlack bildet, der den gestellten Anforderungen genügt. Es handelt sich bei dieser Mischung um eine Art lösungsmittelfreien Lack, bei dem sich die einzelnen Komponenten nach der Härtung in noch nicht näher geklärter Weise vereinigen. Mit derartigen Lacken lassen sich schon bei einmaliger Tauchung genügend dicke Schichten herstellen, die nach der Härtung fest auf der Unterlage haften und die auch die gewünschten elektrischen Eigenschaften aufweisen. Es brauchen nicht genau bestimmte Mengenverhältnisse der Komponenten eingehalten zu werden.

Mischungen aus gleichen Gewichtsteilen eines Epoxyharzes und natürlichem Schellack erhärten in Abwesenheit eines besonderen Härters auf einer 170° C heißen Platte in 7 Minuten und 40 Sekunden. Unter den gleichen Bedingungen härtet das Epoxyharz allein nicht.

Es scheint, als ob eine chemische Umsetzung zwischen dem natürlichen Schellack und dem Äthoxylinharz stattfindet und daß durch diese chemische Reaktion die Härtung des Äthoxylinharzes erfolgt. Die Härtungswirkung ist proportional der anwesenden Schellackmenge, und für praktische Zwecke ist es wünschenswert, daß die Mischung 10 bis 90 Gewichtsprozent, vorzugsweise 40 bis 60 Gewichtsprozent, Schellack, Rest Äthoxylinharz enthält.

Die gehärtete Kombination aus natürlichem Schellack und Äthoxylinharz weist auch eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Lösungsmittel auf. Zur Veranschaulichung dieser Eigenschaft wurden 50%ige Lösungen von reinem Schellack, reinem Epoxyharz und verschiedenen Mischungen aus Schellack und Epoxyharz in einer konstant siedenden Alkohol-Toluol-Mischung auf dicke Aluminiumfolien aufgebracht und 16 Stunden bei 150° C ausgebacken. Dann wurden die Folien mit den ausgebackenen Überzügen 10 Minuten in siedenden Alkohol eingetaucht und 15 Minuten bei 150⁰C getrocknet. Die Folien wurden vor und nach der Alkoholbehandlung zur Bestimmung des Gewichtsverlustes im siedenden Alkohol gewogen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in der folgenden Tabelle niedergelegt.

Beispiel	Harzmasse	Verlust in Gewichts prozent	Bemerkungen
1	100% Schellack	—	Der Überzug löst sich von der Folie ab — keine Haftung
2	90% Schellack 10% Epoxyharz	—	Geringe Ablösung von der Folie — sehr ge ringe Haftung
3	60% Schellack 40% Epoxyharz	2,5	Gute Haftung, zäher Film
4	50% Schellack 50% Epoxyharz	3,1	Gute Haftung, zäher Film
5	40% Schellack 60% Epoxyharz	2,2	Gute Haftung, zäher Film
6	10% Schellack 90% Epoxyharz	2,4	Ausgezeichnete Haftung, aber brüchig
7	100% Epoxyharz	68,5	Nur der dicke Film an der unteren Kante der Folie bleibt erhalten
8	47,5% Schellack 47,5% Epoxyharz 5 % Tetrachlorphthalsäureanhydrid	2,6	Gute Haftung, zäher Film

Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß durch die liegt zwar im Bereich der Erfindung, muß aber nicht

Gegenwart des Schellacks eine Härtung des Äthoxy- 65 erfolgen, wie aus den Beispielen 3,4,5 und 6 im Ver-

linharzes erfolgt und das nicht modifizierte Äthoxylin- gleich mit Beispiel 8 hervorgeht. In allen Fällen ist

harz in Alkohol löslich ist. Die Anwendung eines der Gewichtsverlust innerhalb der Fehlergrenzen etwa

zweiten Härters für das Äthoxylinharz (vgl. Beispiel 8) gleich groß.

Die Mischungen aus Äthoxylinharz und Schellack gemäß der Erfindung können in verschiedener Form für die verschiedensten Zwecke verwendet werden. Beispielsweise können sie als lösungsmittelfreie heißschmelzende Imprägniermischungen oder in Lösung als Lacke zur Tauchimprägnierung verwendet werden. Die Äthoxylinharz-Schellack-Mischungen können auch als in der Wärme schmelzende Imprägniermassen verwendet werden, indem Papier, Gewebe u. dgl. mit der geschmolzenen Harzmischung imprägniert werden. Die so erhaltenen blattförmigen Gebilde lassen sich wickeln oder in anderer Weise zu Schichtstoffen verarbeiten, die insbesondere für Anwendungen in der Elektrotechnik geeignet sind. Solche Schichtstoffe, hergestellt durch Imprägnieren von Papier mit geschmolzenenen Harzmassen aus gleichen Teilen Äthoxylinharz und Schellack, haben charakteristische Eigenschaften. Während die meisten Schichtstoffe ein proportionales Zug-Dehnungs-Verhältnis bis zum Bruch zeigen, haben die mit Äthoxylinharz-Schellack-Mischungen hergestellten Schichtstoffe eine nichtlineare Zug - Dehnungs - Abhängigkeit, indem einem normalerweise hohem Bruchmodul von 16,45 kg/mm² ein niederer Elastizitätsmodul von 1,3 bis 1,5·10^Β entspricht, d.h. aber, daß die Schichtstoffe größeren Verformungen ohne Bruchgefahr ausgesetzt werden können. Die Lacke gemäß der Erfindung zeigen eine geringere Wasseraufnahme als die Mehrzahl entsprechender Stoffe mit sehr hohen dielektrischen Eigenschaften. Während die bekannten, zur Herstellung von Schichtstoffen verwendeten Harze meist unter der Einwirkung elektrischer oder Koronaentladungen zur Verkohlung neigen, haben Untersuchungen an Schichtstoffen mit Lacken gemäß der Erfindung gezeigt, daß keine Verkohlung eintritt. Die Erfindung wurde zwar insbesondere an Äthoxylinharzmischungen, die wesentliche Teile Schellack enthalten, beschrieben, ist auf diese Mischungen aber nicht beschränkt, es können vielmehr auch an sich bekannte Härter für Äthoxylinharze oder auch zur Modifikation andere bekannte Harze, wie sie in den oben angegebenen Patentschriften erwähnt sind, zugegen sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektroisolierlack bzw. -tauchimprägnierlack, bestehend aus Mischungen von Epoxyharzen und Schellack, wobei gegebenenfalls Lösungsmittel anwesend sein können.

2. Elektroisolierlack nach Anspruch 1, bestehend aus Mischungen von 10 bis 90 Gewichtsprozent, vorzugsweise 40 bis 60 Gewichtsprozent, Schellack, Rest Epoxyharz.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Kittel, Farben-, Lack- und Kunststoff-Lexikon, 1952, S. 663;

Stock, Taschenbuch für die Farben- und Lackindustrie, 1947, S. 658.