DE1249369B - - Google Patents

Description

NDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

UTSCHES

irculeert:

PATENTAMT

SLEGESCHRIFT 1 249 369 Int. Q.:

HOlb

Deutsche Kl.: 21 c - 2/02

Nummer: 1 249 369

Aktenzeichen: V 24075 VIII d/21 c

Anmeldetag: 18. Mai 1963

Auslegetag: 7. September 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Isolierbandes, einer Isolierfohe oder biegsamen Isolierschicht auf der Basis von Glimmer und harzigem Bindemittel aus einer modifizierten Mischung von nieder-, mittel- oder hochmolekularem Epoxydharz. Mit dem Verfahren sollen aufwickelbare und biegsame elektrische Isolationsmaterialien hergestellt werden.

Es ist bekannt, als Bindemittel bei Isolationsmaterialien, die auf der Basis von natürlichem oder aufbereitetem Glimmer beruhen, Epoxydharze zu verwenden und diese durch Anhydride organischer Säuren, durch saure Polyesterharze oder durch Dicyandiamid auszuhärten.

Werden Epoxyde verwendet, die durch Anhydride ausgehärtet werden, hat die Glimmerisolation nur eine recht kurzzeitige Stabilität und eine verhältnismäßig geringe Wärmebeständigkeit, so daß eine Verwendung bis höchstens 130° C in Frage kommt. Verwendet man Epoxydharze in Verbindung mit Polyestern, so läßt sich das Bindemittel schwer verarbeiten, und es ergibt sich eine überaus lange Aushärtezeit. Wird das Epoxydharz mit Dicyandiamid ausgehärtet, eignet sich das Bindemittel nicht für eine fließende Fertigung, ferner ergeben sich unzureichende elektrische, thermische und mechanische Eigenschaften. Dicyandiamid ist nämlich in unpolaren Lösungsmitteln unlösbar, und man muß deshalb als polares Lösungsmittel Azeton verwenden, in dem es wenigstens teilweise aufgelöst wird. Nach der Bearbeitung setzt sich das Dicyandiamid jedoch am Boden der Lackierungsbehälter an. Es dringt daher nicht immer in gleicher Menge in die Erzeugnisse ein, was zu einer ungleichmäßigen Qualität und somit auch zu Ausschuß führt. Das Azeton selbst wirkt sehr aggressiv auf das Glimmerpapier und verursacht beim Trocknen des Isolationsmaterials bei höheren Temperaturen die Ausbildung unerwünschter Klumpen. Aus diesem Grund muß das Trocknen sehr langsamvor sich gehen, und zwar durch Lufttrocknung bei Raumtemperatur. Die elektrischen Eigenschaften der bereits ausgehärteten IsolationsmateriaUen verschlechtern sich außerdem bei Temperaturen über IOO⁰C sehr beträchtlich. Infolge der angeführten Tatsachen ist die Fertigung schwierig und unrentabel, die Qualität ist unzureichend, und die Verwendungsmöglichkeiten derartiger Glimmerisolationen sind sehr beschränkt.

Sodann ist es bekannt, zum Isolieren elektrischer Leiter Glimmerfolien oder Glimmerbänder vorzusehen, die in einem mehrstufigen Verfahren etappenweise erzeugt und aufgebracht werden, wobei die verwendeten Bindemittel den obenerwähnten Bindemitteln entsprechen.

Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Isolierbandes, einer Isolierfolie oder biegsamen Isolierschicht

Anmelder:

Vyzkumny ustav kabelov a izolantov Bratislava, Preßburg (Tschechoslowakei)

Vertreter:

Dr.-Ing. U. Knoblauch, Patentanwalt, Frankfurt/M., Kühhornshof weg 10

Als Erfinder benannt:

Alzbeta Kalasovä, Preßburg; Jan Langer, Pezinok (Tschechoslowakei)

Beanspruchte Priorität:

Tschechoslowakei vom 28. Mai 1962 (3226) - -

Für andere Anwendungszwecke sind auch andere Härter für das Epoxydharz bekannt. Beispielsweise verwendet man für die Herstellung von Hartpapier- und Hartgewebe-Schichtkörpern aus vorimprägnierten Trägerbahnen ein Biphenolepoxydharz mit basischen Härtern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines aufwickelbaren und biegsamen elektrischen Isolationsmaterials der eingangs beschriebenen Art anzugeben, das einfacher und billiger herzustellen ist als die bekannten Isolationsmaterialien dieser Art und das bessere Eigenschaften in thermischer, mechanischer und elektrischer Hinsicht hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Bindemittel für die Komponenten eine in unpolaren Lösungsmitteln, vorzugsweise in Toluol hergestellte 20- bis 60°/_oige Lösung aus einer Mischung von mit Alkylresolen modifizierter Epoxydharze verschiedener Kondensationsstufen, mit einem Anteil von niedermolekularem Harz von höchstens 60% ^una* einem Verhältnis der Epoxydgruppen zu Phenol-Hydroxylgruppen im Bereich 1 :1,5 bis 1: 3,5 verwendet wird, die Lösung durch Auftragen in die Isolierbahn eingefügt und bei der Verdampfungstemperatur des angewendeten Lösungsmittels getrocknet wird.

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Auf diese Weise entsteht ein Isolationsmaterial, das für die Wärmeklassen B und F sowie für Nieder- und Hochspannungszwecke geeignet ist. Das Bindemittel läßt sich leicht herstellen und verarbeiten, selbst mit bereits aufbereitetem Glimmer. Gegenüber den bekannten Verfahren läßt sich mit einer Einsparung von etwa ein Drittel, der Materialkosten rechnen. Der Zusatz von Härtern in der Harzmischung erübrigt sich, weil der Resolanteil auch diese Funktion übernehmen kann. Eine Verarbeitung von Monomeren ist nicht notwendig; allein schon hierdurch entfällt eine ganze Reihe von Unzulänglichkeiten, mit denen man sonst bei der Fertigung und Anwendung zu rechnen hatte.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei der Herstellung der Isolierbahn deren Komponenten vorzugsweise aus Glimmerpapier mit Glasfasern als Trägersubstanz gebildet werden und in diese, als Bindemittel der Komponenten₃ eine mit Butylresol modifizierte Mischung von Epoxydharzen unterschiedlicher Kondensationsstufen, insbesondere mit Anteilen im Bereich 1: 1 bis 2:1 des mittelmolekularen zum niedermolekularen Harz durch Auftragen eingefügt wird.

Die erwähnte Lösung kann kontinuierlich, vorzugsweise auf einer Lackiermaschine, auf das fortschreitende Grundmaterial, z. B. den aufbereiteten Gümmer, das GHmmerpapier und die Trägerunterlage aus Glasfaserstoffen, aufgetragen werden. Die Trocknungstemperatur hängt vom verwendeten Lösungsmittel ab und liegt mit Vorteil in einem Temperaturbereich von 100 bis 150°C.

Alkylresole sind in dem angegebenen Bereich und in der gegebenen Verbindung in unpolaren Lösungsmitteln lösbar, und sie weisen eine ausreichende Zahl an Funktionsgrupperi in bezug auf die Kombinationen mit Epoxydharzen auf. Unter Beibehaltung der dargelegten Bedingungen sind sie in der Lage, bei hohen Temperaturen zusammen mit dem Epoxydharz zu einem kompakten Ganzen auszuhärten, welches durch hervorragende elektrische, mechanische und Tempera-

Beispiell

Aus einer Mischung von 40 Gewichtsteilen niedermolekularen Epoxydharzes mit einem Epoxydäquivalent 170, 20 Gewichtsteilen mittelmolekularen Epoxydharzes mit einem Epoxydäquivalent 490,40 Gewichtsteilen Paratertiärbutylresol, das ist Alkylresol 75 TB, wird durch Auflösung in Toluol eine 45°/oig^e Bindemittellösung zubereitet. Biegsame Isolationsmaterialien aus aufbereitetem Glimmer, wie Remikaisolationen, die mit diesem Bindemittel imprägniert wurden, ergeben nach einer fünfstündigen Aushärtung bei 180 ⁰C eine kompakte Glimmerisolation mit sehr guten elektrischen und physikalischen Eigenschaften für die Verwdndung in der Wärmeklasse F und für Hochspannung.

Bei s ρ i e 1 2

Eine 45%ige Lösung des Bindemittels wurde durch Auflösen von 30 Gewichtsteilen niedermolekularen Epoxydharzes mit einem Epoxydäquivalent 170, 30 Gewichtsteilen mittelmolekularen Epoxydharzes mit einem Epoxydäquivalent 490, 40 Gewichtsteilen p-t-Butylresol, Alkylresol 75 TB in Toluol zubereitet. Eine Folie und ein Band, bestehend aus aufbereitetem Glimmer, wie Remikafolie und Remikaband, und dem angeführten Bindemittel wurde kontinuierlich in einer Lackiermaschine derart hergestellt, daß das Bindemittel auf Glimmerpapier mit einer' Trägerunterlage aus Glasfaserstoff aufgetragen wurde. Die Folien und die Bänderwurden bei einer Tempera tür von 105 ±10 ⁰C beim Durchgang durch einen Trocknungstunnel von der Länge 3,5 m mit einer Geschwindigkeit von 0,4 bis 0,45 m/min getrocknet. Aus dem gewonnenen Isolationsmaterial wurden Statorstangen mit den Abmessungen 12 χ 30 χ 600 mm durch Aufbügeln bei-90° C hergestellt. Die Dicke der Isolierschicht betrug 2,5 mm. Die Isolierstangen wurden in einer Form gepreßt und bei einer Temperatur von 180° C während

tureigenschaften gekennzeichnet ist. In Verbindung 40 5 Stunden ausgehärtet. An derart zubereiteten Stator-

mit den Glimmerkomponenten ermöglicht das erwähnte Bindemittel eine sehr vorteilhafte kontinuierliche Fertigung von Isolierbändern, Folien und biegsamen geschichteten Glimmerisolationen der Wärmeklasse B und F, und zwar sowohl aus natürlichem als auch aus aufbereitetem Glimmer, d. h. auch jener Typen, die unter der Bezeichnung biegsame Remikanite bekannt sind, und ähnlichen Typen. Bei diesem Bindemittel bleibt die Kompaktheit des Glimmerpapiers und der Glimmerkomponente nicht nur unbeschädigt, sondern wird durch die Imprägnierung noch verbessert, wodurch eine weitere wesentliche Qualitätssteigerung der erzeugten Isolationsmaterialien erzielt wird. Schon die Grundlösung mit den angegebenen Verhältnissen und Kombinationen ermöglicht die kontinuierliche Herstellung von Glimmerisolationen mit hervorragenden elektrischen und anderen Eigenschaften, deren Ausnutzung und Dauerbelastung auch bei 155 ^cC und für Hochspannung möglich ist. Die stangen wurde ein Verlustkoeffizient in Abhängigkeit von der Temperatur und Spannung gemäß folgender Tafel gemessen:

*5 Temperatur

in 0C	1,5 kV	3,0 kV	4,5 kV	7,6 kV	9,0 kV
20	0,3	0,3	0,3	0,67	1,2
100	1,3	1,32	1,33	1,63	1,88
130	2,34	2,36	2,36	2,7	3,1
155	5,86	5,96	6,04	6,77	7,5

Beispiel3

Das im Beispiel 2 angeführte Bindemittel wurde für die Zubereitung biegsamer geschichteter Glimmerisolationen, nämlich Erzeugnissen aus Glimmer und einer gläsernen Trägerunterlage, wie Glasmikanit,

sowie Erzeugnissen aus aufbereitetem Glimmer, Herstellungskosten dieser neuen Isolierstoffe werden 60 Glimmerpapier mit gläserner Trägerunterlage, wie

wesentlich vermindert, die Produktivität und die Öko nomie ihrer Herstellung wesentlich erhöht. Die Verwendung von gemäß der Erfindung hergestellten Erzeugnissen ermöglicht sodann einen vorteilhaften Übergang auf elektrische Maschinen für höhere Spannung und höhere Betriebstemperaturen, wodurch in wirtschaftlicher Hinsicht große Einsparungen erzielt werden.

65 Glasremikanit, verwendet. Bei der Zubereitung eines Musters aus Glasmikanit mit einer Dicke von 0,2 mm wurden 34 g Glimmer, Splitting der Größe Nr. 5, und 68 g 22,5°/oiger Lösung des Bindemittels in Toluol abgewogen, die auf die im Beispiel 2 angeführte Art zubereitet war. Das Bindemittel wurde von Hand gesondert auf jede einzelne von Hand aufgelegte Schicht von Glimmerblättchen aufgetragen, die gegenseitig

Claims (2)

ι ζ**» Don derart angeordnet wurden, daß sie einander überdeckten; die erste Schicht wurde hierbei auf Lignozelpapier gelegt. Auf die obere letzte Schicht wurde der Glasfaserstoff aufgelegt, der ebenfalls mit dem Bindemittel imprägniert wurde. Das so ausgebildete Glasmikanit wurde dann während 2 Stunden luftgetrocknet, falls erforderlich, wurde es dann auf die andere Seite gekehrt, wo es ebenfalls mit Glasgewebe versehen und hierauf ausgeglichen wurde, um die Entstehung von Falten zu vermeiden. Das fertige Erzeugnis hat man 2 bis 3 Tage frei an der Luft und hierauf 2 Stunden bei 50 0C getrocknet. Die Herstellung des Glasremikanit-Isolationstyps verlief ähnlich; eine Vereinfachung des Herstellungsverfahrens ergab sich hier als natürliche Folge des bereits präparierten Glimmers bzw. Glimmerpapiers. Die auf die beschriebene Art hergestellten biegsamen geschichteten GUmmerisolationen wiesen im vollen Umfang ihrer thermischen und elektrischen Verwendbarkeit sehr gute mechanische und elektrische Eigenschaften auf. Abgesehen davon, daß die hergestellten Isolationsmaterialien wesentlich besser sind und weit umfangreichere Verwendungsmöglichkeiten bei schwierigen Betriebsanforderungen bieten als die bekannten Isolationsmaterialien, stellen sich hier auch die Herstellungskosten viel günstiger, da bereits bei den Materialkomponenten eine Einsparung um etwa ein Drittel erreicht wird. Wichtig ist auch jener Umstand, daß mit Hilfe der Erfindung in bedeutendem Umfang die Verwendung, Verbreitung bzw. Ausnutzung von Isolationsmaterialien aus Komponenten mit bereits aufbereitetem Glimmer möglich wird, wobei sehr ökonomisch auch die minderwertigeren Glimmerarten sowie Abfall ausgenutzt werden können. Außer der Verwendung für die Isoherung von Polspulen bei Traktionsmotoren können diese Isolationsmaterialien bei voller Beibehaltung der Qualität und des Nutzeffektes, z. B. auch für die Nutenisolierung, Zwischengewindeisolierung, Isolierung von Statorwicklungen bei Hochspannungsmaschinen, für Gleichstrommaschinen mit höherem Erwärmungsgrad und hohen Leistungen sowie auch bei den verschiedensten anderen elektrischen Maschinen und Geräten verwendet werden. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Isolierbandes, einer Isolierfolie oder biegsamen Isolierschicht auf der Basis von Glimmer und harzigem Bindemittel aus einer modifizierten Mischung von nieder-, mittel- oder hochmolekularem Epoxydharz, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel für die Komponenten eine in unpolaren Lösungsmitteln, vorzugsweise in Toluol, hergestellte 20- bis 60%ige Lösung aus einer Mischung von mit Alkylresolen modifizierter Epoxydharze verschiedener Kondensationsstufen, mit einem Anteil von niedermolekularem Harz von höchstens 60% und einem Verhältnis der Epoxydgruppen zu Phenol-Hydroxylgruppen im Bereich 1:1,5 bis 1: 3,5 verwendet wird, die Lösung durch Auftragen in die Isolierbahn eingefügt und bei der Verdampfungstemperatur des angewendeten Lösungsmittels getrocknet wird.

2. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Isolierbandes, einer IsoUerfolie bzw. biegsamen Isolierschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung der Isolierbahn deren Komponenten vorzugsweise aus Ghmmerpapier mit Glasfasern als Trägersubstanz gebildet werden und in diese, als Bindemittel der Komponenten, eine mit Butylresol modifizierte Mischung von Epoxydharzen unterschiedlicher Kondensationsstufen, insbesondere mit Anteilen im Bereich 1:1 bis 2: 1 des mittelmolekularen zum niedermolekularen Harz durch Auftragen eingefügt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 050 538, 1 003 304, OOO 896, 1 124 570;
ETZ-A, 1960, H. 15, S. 517 bis 521.

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