DE1241903B

DE1241903B - Kohlebuerste fuer elektrische Maschinen und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1241903B
Application number: DES89533A
Authority: DE
Inventors: Jacques Millet
Original assignee: Carbone Lorraine SA
Current assignee: Mersen SA
Priority date: 1963-02-18
Filing date: 1964-02-17
Publication date: 1967-06-08

Description

Kohlebürste für elektrische Maschinen und Verfahren zu ihrer Herstellung Zusatz zum Patent: 1091218 Das Hauptpatent betrifft mit thermisch gehärtetem Harz imprägnierte Kohlebürsten für elektrische Maschinen und Geräte, deren Bürstenmasse ein Gemisch eines nicht gesättigten Polyesterharzes mit einem mit dem Polyester copolymerisierbaren Arylvinylmonomeren einverleibt ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Kohlebürsten. Diese Kohlebürsten gemäß dem Hauptpatent sind vorzugsweise mit durch Styrol vernetzte Polyesterharze imprägniert und eignen sich vor allem zur Verwendung in besonders trockener oder verdünnter Luft.
Die Tränkung des porösen Bürstenmaterials mit einem Harz verbessert die Gleiteigenschaften der Bürsten, weil deren Abnutzungsgrad und Reibungskoeffizient hierdurch beträchtlich verringert werden. Versuche zeigten, daß gemäß - dem Hauptpatent imprägnierte Bürsten bei einer Temperatur von 25°C und einem Druck von 0,01 mm Hg eine Abnutzung von 15. 10-4 mm/h und einen Reibungskoeffizienten von 0,20 besitzen. Die gleichen, jedoch nicht imprägnierten Bürsten weisen dagegen eine Abnutzung von 4 mm/h und einen Reibungskoeffizienten von 0,35 auf. Man stellte außerdem fest, daß die gemäß Hauptpatent imprägnierten Bürsten eine doppelt so große Brinell-Härte besitzen wie die nicht imprägnierten Bürsten.
Jedoch kann das vollständige Imprägnieren des Bürstenmaterials in mechanisch schwierigen Fällen das Auftreten von Schwingungen begünstigen, vor allem dann, wenn der auf die Bürsten ausgeübte Druck unzureichend ist, da der Elastizitätsmodul des Materials vergrößert und sein Dämpfungskoeffizient verringert wird.
Bei allen Vorteilen der Kohlebürsten gemäß dem Hauptpatent lassen sich die Reibungseigenschaften der Bürsten, insbesondere bei Verwendung eines Polyester-Styrol-Copolymerisats als Imprägnierungsmittel, gemäß vorliegender Erfindung noch dadurch beachtlich verbessern, daß der Bürstenmasse zusätzlich zum Harz-Monomeren-Gemisch noch ein Weichmacher einverleibt wird.
Demgemäß geht die Erfindung von einer mit thermisch gehärtetem Harz imprägnierten Kohlebürste für elektrische Maschinen, bei der der Bürstenmasse ein Gemisch eines nicht gesättigten Polyesterharzes mit einem mit dem Polyester copolymerisierbaren Aryl-vinylmonomeren einverleibt ist, gemäß dem Hauptpatent 1091218, aus und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch zusätzlich einen Weichmacher enthält, welcher mit den Bestandteilen des Gemisches nicht chemisch reagiert.
Weil gewisse sich durch niedrigen Dampfdruck auszeichnende Ester aromatischer Säuren, wie Octylphthalat, auf Grund ihrer molekularen Struktur fähig sind, dünne Schichten auszubilden, in denen die Moleküle leicht aufeinander gleiten, und solche Eigenschaften die Funktion von Kohlebürsten unterstützen, hat man bereits Kohlebürsten hergestellt, welche mit solchen Estern getränkt sind. Bei diesen bekannten Kohlebürsten handelte es sich jedoch nicht um mit Kunstharz imprägnierte Bürsten und somit nicht um die Ausnutzung des bekannten Weichmachereffektes der verwendeten Ester. Daß eine Weichmachung von Harzen, welche in die Poren von Kohlebürsten eingearbeitet sind, eine wesentliche Verbesserung der Bürsteneigenschaften mit sich bringen würde, war bei Kenntnis der bisherigen Verwendungsweise von Phthalsäureestern bei Kohlebürsten keineswegs vorherzusehen.
Die erfindungsgemäßen Kohlebürsten lassen sich zweckmäßig in der Weise herstellen, daß man das Gemisch aus Harz, Monomerem und Weichmacher in einem Lösungsmittel suspendiert und daß man mit der Suspension die Kohlebürstenmasse gleichmäßig tränkt, wobei man dafür Sorge trägt, daß beim Abdampfen des Lösungsmittels keine Copolymeren oder deren Ausgangssubstanzen mitgerissen werden. Das folgende Beispiel dient der Veranschaulichung der Erfindung.
Beispiel Man stellt ein Gemisch her aus Polyester aus Phthal- und Maleinsäuren und Polyäthylenglykol ............ 620/0 Monomerem Styrol ................ 3,5°/0 Didecylphthalat (Weichmacher) ...... 20/0 Methyläthylketon (Lösungsmittel) .... 300/0 50°/jger Lösung von Benzoylperoxyd (Katalysator) in Styrol ............ 2,50/, Man imprägniert zunächst im Vakuum, dann unter Normaldruck und schließlich bei Überdruck. Nach dem Trocknen an der Luft zum Entfernen des Lösungsmittels wird 3 Stunden bei 120°C und dann 24 Stunden bei 180°C polymerisiert.
Die Funktion der so erhaltenen Bürsten wird mit derjenigen von Bürsten, die mit einem Gemisch ohne Weichmacher imprägniert sind, unter folgenden Bedingungen verglichen: Die Bürsten drehen sich auf einem Schleifring aus Kupfer mit einer Oberflächentemperatur von 60°C. Der Feuchtigkeitsgehalt der Luft beträgt 5,5 g/mg, die Stromdichte 10 A/cmz.

Verschleiß Reibungs-

Bürsten in Mikron koeffizient

pro Stunde

Nicht imprägniert ....... 12 0,15

Imprägniert

ohne Weichmacher .... 4,5 0,12

mit Weichmacher ...... 4,5 0,08

Es ist festzustellen, daß das Imprägnieren mit weichgemachtem Harz zu Kohlebürsten mit verbesserten Eigenschaften führt. Die Gleiteigenschaften der mit weichgemachtem Harz imprägnierten Bürsten sind beträchtlich verbessert.

Claims

Patentansprüche: 1. Mit thermisch gehärtetem Harz imprägnierte Kohlebürste für elektrische Maschinen, bei der der Bürstenmasse ein Gemisch eines nicht gesättigten Polyesterharzes mit einem mit dem Polyester copolymerisierbaren Arylvinylmonomeren einverleibt ist, gemäß Hauptpatent 1091218, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das Gemisch zusätzlich einen Weichmacher enthält, welcher mit den Bestandteilen des Gemisches nicht chemisch reagiert.
2. Kohlebürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Bürstenmasse mit einem Gemisch aus 620/, eines Phthalsäure-Maleinsäure-Polyäthylenglykol-Polyesters, 3,50/" monomerem Styrol, 20/, Didecylphthalat, 30"/, Methyläthylketon und 2,50/, Benzoylperoxyd imprägniert ist.
3. Verfahren zur Herstellung von Kohlebürsten gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Polyester, Monomerem und Weichmacher in einem Lösungsmittel suspendiert wird, welches einen Polymerisationskatalysator enthält, und daß unter gleichförmiger Verteilung des Harzes in der Kohlenstoffmasse eine Tränkung durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Methyläthylketon verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1153 808.