DE1540388C3

DE1540388C3 - Verfahren zur Herstellung von Isolierungen für elektrische Maschinen, Geräte oder Apparate

Info

Publication number: DE1540388C3
Application number: DE1540388A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dr. 1000 Berlin Meyer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1963-04-11
Filing date: 1965-03-25
Publication date: 1974-06-06
Also published as: DE1540388A1; DE1490393B1; DE1540388B2

Description

Für die Herstellung von Isolierungen elektrischer Maschinen, Geräte oder Apparate ist es bekannt, die teilleiter-isolierten Wicklungen mit aushärtbaren Harzen, d. h. mit zur Polymerisations- oder Polyadditiönsreaktion fähigen Stoffsystemen, zu tränken oder zu umgießen und anschließend auszuhärten.

Beim Gießen wird das elektrische Gerät in einer Gießform angeordnet, welche den späteren Außenmaßnahmen des Gerätes entspricht und an dem auch Gießstutzen vorhanden sein können, um ein Nachfließen des Gießharzes während des Aushärtevorganges zu ermöglichen. Für dieses Verfahren ist es bekannt, die zu vergießende Wicklung während des Gieß- und Härtevorganges elektrisch aufzuheizen, damit eine möglichst gleichmäßige Aushärtung von innen nach außen erzielt wird. Das Aufheizen kann so lange fortgesetzt werden, bis sämtliches in der Gießform befindliche Gießharz ausgehärtet ist (bekanntgemachte Patentanmeldung S 23893 VIII c/2 Ig und USA.-Patentschrift 2 697 855).

Beim Tränken wird dagegen ein Tränkbad mit aushärtbaren Harzen verwendet, dessen Volumen wesentlich größer ist, als die zu tränkenden Wicklungen bzw. Geräte. Diese werden in das Tränkbad eingetaucht bzw. darin überflutet, danach herausgenommen, in besondere Formen eingesetzt und ausgehärtet. Damit für die Tränkung reaktionsträge Stoffsysteme eingesetzt werden können, die einen wiederholten Einsatz der im Tränkbad verbleibenden Tränkharzmasse ermöglichen, ist es bekannt (französische Patentschrift 1 327 458), um den zu isolierenden Leiter zunächst ein Glimmerband zu wickeln, das einen Stoff enthält, der die Härtungsreaktion des danach zur Imprägnierung der Isolierung verwendeten härtbaren Harzes beschleunigt. Während der Aushärtung in den besonderen Härteformen, die auch unter Wärmeeinwirkung stattfinden kann, löst sich bei dem bekannten Verfahren der beschleunigende Stoff in dem Harz, so daß eine bedeutende Verkürzung der normalen Härtungsbedingungen eintritt.

Gegenstand des Hauptpatentes ist ein Verfaliren

ίο zur Herstellung von Isolierungen für elektrische Maschinen, Geräte oder Apparate durch Vergießen oder Imprägnieren mit zur Polymerisations- oder Polyadditiönsreaktion fähigen Stoffsystemen, bei dem die mit einem Beschleuniger für, die Polymerisations= oder Polyadditiönsreaktion versehene Isolierung unter Anwendung von Vakuum mit dem polymerisations- oder polyadditionsfähigen Stoffsystem innerhalb eines Tränkgefäßes in eine gegenüber diesem Stoffsystem nicht dichten Form oder Hülle überflutet wird und die Isolierung mindestens bis zum Angelieren des in die Form oder Hülle eingedrungenen Stoffsystemanteiles oder bis zu einer ein Ausfließen ausschließenden Viskositätserhöhung dieses Anteiles in überflutetem Zustand im Tränkbad verbleibt. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß in der herzustellenden Isolierung ein hoher Anteil an Imprägnierharz bzw. Gießharz gewährleiset ist, weil die während des Angelierens des Gießharzes auftretende Schrumpfung durch von außen nachfließendes Gießharz ausgeglichen wird.

Zur Vermeidung eines zur Nachhärtung erforderlichen gesonderten Ofens verbleibt gemäß der Erfindung die Isolierung bis zur völligen Aushärtung des in die Isolierung eingedrungenen Stoffsystems innerhalb des Bades. Auf diese Weise wird erreicht, daß eine spätere Nachhärtung der Isolierung nach dem Herausnehmen aus dem Tränkbad nicht mehr erforderlich ist. Außerdem ergibt sich der Vorteil einer wesentlich verbesserten Wärmeökonomie, da eine Abkühlung der Isolierung zwischen der Gelierung und der endgültigen Aushärtung vermieden wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann man derart vorgehen, daß der elektrische Leiter während

■ des Aushärtprozesses durch einen hindurchgeleiteten Strom zusätzlich erwärmt wird. Hierdurch wird eine Verkürzung der zur endgültigen Aushärtung des in die Isolierung eingedrungenen Stoffsystems erforderliche Zeitspanne erreicht, ohne daß die Gebrauchsdauer des im Tränkharzbad verbleibenden Tränk- harzes beeinträchtigt wird.

Außerdem ergibt sich für die Erfindung der Vorteil, daß billige und einfache Formen oder Hüllen für die herzustellende Isolierung verwendet werden können, da die Form nur konturgebend, nicht aber dicht zu sein braucht. Damit wird der bisher für das Imprägnieren oder Vergießen erforderliche Aufwand für die Formen erheblich vermindert. An das Material für die Formen braucht nur die Forderung gestellt zu werden, daß es gut formtrennende Eigenschaften hat,

d. h., daß Kunststoffe an ihm nicht haften.

Als zur Polymerisationsreaktion fähige Stoffsysteme können in Durchführung des Erfindungsgedankens Lösungen ungesättigter Polyesterharze in daran anpolymerisierbaren Monomeren, wie z. B. Styrol, verwendet werden. Weitere geeignete Stoffsysteme sind polymerisationsfähige Kohlenwasserstoffgemische, wie z. B. Lösungen von Butadien-Styrol-Polymerisation in Styrol oder ähnlichen Kohlenwasserstoffen. Auch

Mischungen von Styrol mit Vernetzern, wie z. B. Divinylbenzol, Divinylacetylen oder ähnlichen Verbindungen, sind im Rahmen der Erfindung geeignet. Es lassen sich aber auch flüssige vinylgruppenhaltige Polysiloxane oder bi- oder polyfunktioneile Acrylate oder Methacrylate bzw. Mischungen hiervon verwenden.

Die Polymerisation dieser Stoffsysteme wird bekanntlich durch organische Peroxyde eingeleitet. Damit die Polymerisation in kurzer Zeit verläuft und damit das zur Polymerisation erforderliche Temperaturniveau möglichst niedrig ist, werden die Polymerisationsreaktion abkürzende Verbindungen zugesetzt, die auf das verwendete organische Peroxyd abgestimmt sind. Als solche Beschleuniger kommen für die genannten, zur Polymerisationsreaktion fähigen Stoffsysteme z. B. gemischt aliphatisch-aromatische tertiäre Amine oder Sauerstoff übertragende Metallsalze in Frage. Beispiele von tertiären aliphatischaromatischen Aminen sind Dimethyl-p-toluidin oder Verbindungen, die diese Gruppe mehrfach im MoIekül enthalten, wie z. B. 4,4',4"'Dimethylaminotriphenylcarbinol. Ein Beispiel eines geeigneten Metallsalzes ist Kobaltstearat.

Es können aber auch zu einer Polyadditionsreaktion fähige Stoffsysteme verwendet werden. Beispiele hierfür sind Epoxydharz-Härter-Gemische mit Säureanhydridhärtern. Für diese Harz-Härter-Gemische können als die Polyadditionsreaktion beschleunigende Stoffe Verbindungen auf der Basis tertiärer Amine, wie z. B. Dimethylbenzylamin, Triisooktylamin oder Triäthanolamin, verwendet werden. Als Beschleuniger sind in diesem Fall aber auch komplexe Borverbindungen geeignet, bei denen die Elektronenoktettlücke des Boratoms durch ein freies Elektronenpaar des Stickstoffatome einer geeigneten Aminverbindung geschlossen ist, wie z. B. Triäthanolaminborat oder Komplexverbindungen aus Bortrifluorid und Äthylamin oder Piperidin. Schließlich eignen sich als Beschleuniger für Epoxydharz-Härter-Gemische auch in organischen Lösungsmitteln lösliche Zinksalze, z. B. Zinkoleat oder Zinknaphthenat.

Die Höchstkonzentration der erwähnten Beschleuniger für die zur Polymerisationsreaktion fähigen Stoffsysteme soll im allgemeinen die Menge von 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das reaktionsfähige Stoffsystem, nicht überschreiten. Für die die PoIyadditionsreaktion abkürzenden Beschleuniger ist der Spielraum, in welchem diese Verbindungen zugesetzt werden können, größer; die Höchstkonzentration dieser Verbindungen kann im Einzelfall etwa bis zu 10% betragen.

Während des Imprägnieren oder Vergießens besteht beim Eindringen des reaktionsfähigen Stoffsystems in den herzustellenden Gegenstand die Gefahr, daß die die Reaktionsdauer abkürzenden Verbindungen von dem in den herzustellenden Gegenstand eindringenden reaktionsfähigen Stoffsystem herausgespült werden. Man kann dem dadurch begegnen, daß man die Beschleuniger mit schwerlöslichen Verbindungen oder schwerlöslichen Harzen mischt, so daß die Lösungsgeschwindigkeit dieses Gemisches verringert ist. Es empfiehlt sich, hierfür schwerlösliche Verbindungen oder schwerlösliche Harze zu wählen, die in das zum imprägnieren oder Vergießen des herzustellenden Gegenstandes verwendete reaktionsfähige Stoffsystem eingebaut werden können.

Es ist aber auch möglich, als Beschleuniger bereits eine in dem eindringenden Stoffsystem schwerlösliche Verbindung auszuwählen. Schwerlöslich bedeutet hierbei, daß der Lösungsvorgang dieses Beschleunigers bzw. des mit ihm vermischten Harzes in dem reaktionsfähigen Stoffsystem wesentlich langer als das Eindringen des reaktionsfähigen Stoffsystems in den herzustellenden Gegenstand dauert. Dieser Lösungsvorgang darf hingegen nur eine erheblich kürzere Zeitspanne als die angestrebte Gelierzeit erfordern.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Isolierungen für elektrische Maschinen, Geräte oder Apparate durch Vergießen oder Imprägnieren mit zur Polymerisations- oder Polyadditiönsreaktion fähigen Stoffsystemen, bei dem die mit einem Beschleuniger für die Polymerisations- oder Polyadditiönsreaktion versehene Isolierung unter Anwendung von Vakuum mit dem zur Polymerisations- oder Polyadditiönsreaktion fähigem Stoffsystem innerhalb eines Tränkgefäßes in einer gegenüber diesem Stoffsystem nicht dichten Form oder Hülle überflutet wird und die Isolierung mindestens bis Angelieren des in die Form oder Hülle eingedrungenen Stoffsystemanteils oder bis zu einer ein Ausfließen ausschließenden Viskositätserhöhung dieses Anteils im überfluteten Zustand im Tränkbad verbleibt, nach Patent 1490 393, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung bis zur vollständigen Aushärtung des in die Isolierung eingedrungenen Stoffsystems innerhalb des Bades verbleibt. .

2. Verfahren zur Herstellung von Isolierungen für elektrische Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter während des Aushärtprozesses durch einen hindurchgeleiteten Strom zusätzlich erwärmt wird.