DE1540655A1 - Verfahren und Mittel zum Isolieren elektrischer Leiter - Google Patents

Description

• jIrf

  Für die Isolierung elektrischer leiter werden In steigendem Aus-

  maß Organopolyailoxan-Blastomere verwendet. Durch eine derartige leo-

  lierung wird z,B, bei Elektromotoren ohne Vergrdßerung eine Stei-

  gerung.ihrer Leistung und otdrungstreier Einsatz unter schwierigen

  Bedingungen, wie hoher Feuchtigkeit oder hohen Temperaturenp er-

  möglicht. Bei den Isolierbändern auf Grundlage von Organopolysi-

  loxan-Elastome:ren ist zwischen nicht-klebrigen Bändern aus gehär-

  teten Organopolysiloxament die in Verbindung mit einer härtbaren

  Paste verwendet werden und klebrigen Bändern# vorzugsweise aus vor-

  gehärteten Organopolyailoxanen, die mit sich selbst ohne Mitver-

  wendung einer Klebepaste verkleben, zu unterscheiden. Beide Arten

  von Isolierbändern auf Grundlage von.Organopolysiloxan-Elastomeren

  können mit Vorteil für Niederäpannungs-Vorrichtungen verwendet wer-

  den, entsprechen jedoch nicht völligAen Erfordernissen bei Hoch-

  spannungsmasohinent z,B. im Bereich von 6 bis 25 KV. Derartige

  .Maschinen müssen nämlich eine besonders beständige Isolierung

  besitzenp da sie sehr kostspielig einde mindestens 20 Jahre brauch-'

  bar bleiben sollen und nach ihrer Installierung nur schwer zu re-

  parieren oder auszutauschen sind. Wegen ihrer leichten Anwend-

  barkeit ist es sehr erwünscht# Organopolysiloxan-Isolierbänder

  auch'für Hochopannungsmasohinen einzusetzen. Die mit-Hilfe der

  bisher bekannten Bänder auf Grundlage von Organopolyeiloxan-Blaato-

  128ren htraeßtelli*4 Isolierungen haben jedoch im allgemeinen

  keine Mirdentdurohochlagefentigkeit von'Uber etwa 67 000 V/em

  (170 V/Mil).und nur in Einzelfällen konnten Durchschlagefestig-

  keiten von Uber 78 740 V/em (200V/mil) fentgestellt werden.

  Es wurde nun gefunden, daß man durch Umwickeln* unter Zug und

  Überlappen mit niohlklebrigen Bändern auf Grundlage von zu

  Elantomeren'Sehärteten Organopolyeiloxanen, wobei.die Zwischen-

  räume zwischen den Bemdüberlappungen sowie zwischen dem Band und

  dem elektrischen Leiter mit härtbaren Pasten aufgefüllt werden,

  und Härtung der Pasten elektrische Leiter isolieren kann, wobei

  für mit bin zu 25 KV betriebene elektrische Vorrichtungen anwendbare

  Isolierungen mit Durcheahlagsfentigkeiten von mindestens 89 000 V/cm

  225 V/mil) erhalten werden, wenn man als nichtklebrige Bänder

  auf Grundlage von zu Blantomeren gehärteten Organopolysiloxanen

  solche., bei denen mindestens die dem Leiter zugewandte Seite Uneben-

  heiten aufweist, und als, härtbare Pasten Gemische" die im wesent-

  liehen aus DiorganopolynilOXanen mit einer Viakonität,von

  0 oder Oxyden von Halbmetallen

  2000 eßt bis etwa 500 000 eßt/25 0 und aus bletalloxyden-'#le

  Fülletoffen bestehen, verwendet.

  Die erfindungegemäß verwendeten Isolierbänder können'aus

  beliebigen der übl--icherwelee für die Herstellung von Bändern

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  UblIaben ZuaUse, seBe

  mittel# fla«ab»in«d naobende Kittel und rifflnte können mit-

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  hotteag dohe U%*'bungtn uM/oder Vertietimgenp auf.

  In riß,' le 2 und 3 eind stUelte von modern mit vereahiedemon

  Artea von Unalomheiten auf den Solt« dergeotellte Fige 1 selgt

  ein Bmd (11) mit »rhob=gen (12) auf den belden breiten Seitene

  Oleichartige Erhelmmiren klInnen gegsbezenfalle auch nur auf einer

  seite den ftades meln. Pieg 2 zeigt ein bmd (13) mit Tor--

  tiefung,« (14) auf einer Bette» Uttehertige Vertiefundm k3m»

  auoh auf beiden breit« Seitex weine #lg* 3 zeigt ein 3aM (15)

  sit kont«h« trhebungem (16) atit einer Oberfliebee

  ?lg. 49 3 und 6 eiad j-mratell»i« vom Querschnitten anderer

  erfir.dunOW«Roo verwendbar« BUdere Pige 4 zeigt deu Quer-

  vomItt eInes Imwes (17) allt »-hobma bzw. Vwtletumgm aut

  beiden äutt«. Fis. 5 md 6 zeigt ein Swod (18) mit eiiiptiseh«

  oder 11a4mmrals« Querschnitt b». ei& dreleolgigen Bmw (19)#

  »bei beide BMWIer mw tut otow Selte «Neigen. Die

  ftbebwn&#= md Vertietvr4« kOmm in Jeweils *ltlob« Abstb4m

  oder willkOrlioh vortellt »Im. Voravgm*i» eind ja em Brotte oder

  Lug* den aß"*$ Kind«%@« -etwa .3 (8 je 9011) b». vor_

  tietmgoa vorkmuden. ZwenkMUaig liegt die Mke der £MebunWm bm.

  die Titte der Vortiatunden »teräalb etwa o»a54 m (ly rA14). Die

  Un,ob«halten werden « eiatast4t4a damb eine eutoi,

  staltung der tfJr die Berstellmg des ftWW& v*no*Metm Mim

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  regte, die" umm sie aro«ti»h *In*& bellebtge W p Wem

  sie al:Lpbatimb eind,0 durch 2,9adeww«,) RoumAtoffstome vm

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  2,tO1 31-«-ob«dto« «MaMeeb« 2"#« je Ko-Atom OUI&Ihattn wiM.

  Ulapiele tor 31 erSaaische Matt In dem fttitm-Biorge»-

  eiM beliebige klXylr«te» wie Netbyl." Xtbyl-" Im»

  a- ß- IM» »d»yl." ost"«71- md

  Myrieylreste, beliebige Alkenylreste, wie Vinyl-, Allyl-9 Deaenyl-

  .und Hexadienylreste, beliebige Cycloalkylresteg viie Cyclopentyl-

  und Cyclohexylreste, beliebige Cycloalkenylreste, wie Cyclopentenyl--,

  Cyclohexenyl- und Cyclo-2,4-Hexadienylreste, beliebige Arylreste,

  Cwie Phenyl-, Naphthyl- und Xenylreste, beliebige Aralkylreste, wie

  Benzyl-, Phenyläthyl- und Xylylreste sowie beliebige Alkarylreste,

  [wie Tolyl- und Dimethylphenylreste. Beispiele für halogenierte or-

  ganische Reste sind der 3,3,3-Trifluorpropyl-, 3.3.4,4,5,5,5-Hepta-

  fl-jorpentyl-9 Perchlorphenyl-, 2,4--i-Dibrombenzyl- und oc,#("QG-Trifluor--

  tolylrest. Vorzugsweiäe sind mindestens 50% der organischen Heste

  Mothylreste, während die gegebenenfalls vorhandenen anderen Reste

  Phenyl-t Vinyl- oder 393,3-Trifluorpropylreste sind.

  Vorzugsweise enthalten die Diorganopolysiloxane in den Fasten etwa

  091 bis 1 Molgfo Siloxaneinheiten mit mindestens einem Vinylrest. Die-

  se Einheiten können endständigd, wie Dimethylvinylsiloxan- und

  Phenylmethylvinylailoxan-Einheitenp oder innerhalb der Siloxankette

  verteilt, wie Methylvinyloiloxan--9 Phenylvinyleiloxan- und Divinyl-

  eilbxan-Einheiteng sein.

  Der Fülle toffgehalt der ;Pasten beträgt vorzugsweise etwa 20 bit,

  400 Gewichteteile, insbesondere etwa 50 bis 200 Gewichtsteile,

  auf 100 Gewichtsteile Diorganopolysiloxan an üblicherweise zur

  Erhöhung der Viskosität plastischer Stoffe, wie Diorganopolgsiloxane,

  oder Oxyden von Halbmetallen -

  als Füllstoffe verwendeten inerten MetalloxydenT-Der Fülletoffgehalt

  kann auch unter den angegebenen Werten liegen, was allerdings we-

  niger vorteilhaft ist. Es können,mit,Ausnahme der Alkali- und.

  Erdalkalimetalle 9 deren Oxyde mit Diorganopolysilo#-#-##"uor reagierün

  oder Hallbmete, e

  und daher keine Füllstoffe sindp Oxyde beliebiger 1-Jetalle des

  erioden-Systeme der Elemente Alumiiiitun bis Fjm u-# ve-riienclet

  werden. Als Füllstoffe sind somit die Oxyde vom-

  Aliniinium, Silicium, Scandium'9 Titant Va-,aadiiuv 9

  -i#isen-, Kobalt, Eickelg Kupfer, Zinkg Galliumg

  Airkonium, Niobt Molybdän, Teahnetium, Rutheniumg

  ladium, Silber, Cadmium, Indiume Zinnt Antimong Lanthang GeT9

  2rasäodym, Neodymt Promethiume Samarium) Europilam, Gadoliiiivm.ä,

  Terbium, Dysprosium» Holmiumg Erbium, Thulimay Ytterbium, T-otztetium,

  Hafniuüi, Tantal, Wolfram, Rheniumg Osmiumg Iridium, Platin.-Goldg'

  Quecksilber, Thalliumt Blei und Wiamut verwendbar. Bevorzugt als

  Oxyde sind Titandioxyd, Zinkoxyd und Eisenoxyd- die einzeln$ ala

  Gemische oder zusammen mit beliebigen der anderen PUlstoffe ver-

  wendet werden können.

  Die Pasten besitzen vorzugsweise eine Viakosl,##,;ät von 5000 eßt bis

  0

  etwa 10 000 000 eSt/25 0, damit ihre Fließeigenschaften- die Bil-

  dung einer hohlraumfreien Isolierung erleichtern.

  Die Härtung der Diorganopolysiloxan/Pülletoff-Pasten kann durch

  Bestrahlung erfolgen. Zweckmäßiger enthalten sie einen Härtungs-

  beschleunigeri vorzugBweine etwa 0,1 - 10 Gewichtsteile auf

  100 Teile Diorganopolysiloxan an organischen ]?erc>xy&ent z.Bb den-

  jenigen, die bereits im Zuaammeiahang mit der Herstellung der er-

  findungsgemäß verwendeten Blastomer-Bänder genannt wurden# wobei

  'Benzoylperp-Vd und 2,5-Diaethyl-2,5-bis(tort.-butylperoxy)he-ram

  bevorzugt sind, so daß sie nach den üblichen Verfahren hitzegehärtet werden können.
• Band und Pasten können auf verschiedene Weise angewandt werden. Die Paste kann auf eine Fläche des Bandes aufgetragen werden, vorzugsweise auf die Pläche mit den Unebenheitent wennnur eine Fläche mit Unebenheiten vorhanden ist, so daß wenn das Band auf den Leiter aufgebracht ist, diese Bandfläche mit dem Leiter und anderen Bandwindungen verklebt-wird. Dies wird durch Figur 7 veranschaulicht. Dort ist ein Teil eines Leiters (20) dargestellt, der mit einem Organopolysiloxan-Blastomer-Band (21)9 das Längserhebungen (22) auf de r einen Seite aufweist und mit einer Paste (23) der erf indu,ngegemäß wesentlichen Zusammensetzung beschichtet ist, unter'Überlappen umwickelt ist. Vorzugsweise wird die Paste jedoch gleichmäßig auf beide Seiten des Bandes aufgetragen und das mit der Paste beschichtete Band einfach um einen Leiter'mit der gewünschten Überlappung gewickelt. Fig. 8 zeigt im Querschnitt ein Band (24), das auf beiden Seiten mit Paste (23) beschichtet ist. Eine Schicht-aus überlapptem Band kann ausreichend sein. Es können jedoch auch mehrere Schichten aus Band und Paste ohne Schwierigkeit auf den Leiaufgebracht werden.
• Die im folgenden als Beispiele beschriebenen Pasten wurden gemäß einer bevorzugten Herstellungsweise dadurch bereitet, daß Diorgano-# polysiloxan und wüllstoff Jeweils 3 bis 5« Stunden bei 150 0 bis 18000 und unter leicht vermindertem Druck (bei etwa 0967-atai gemischt und nach dem Abkühlen auf Raumtemperaturg das 2eroxyd

  eingemischt wurde. Alle Lfengenangaben beziehen sich auf das

  Gewicht; die Viskositäten wurden jeweils bei 25 0 C gem#Osen.

  Alle Pasten sind im Viakositätsbereich von 5 000 bis

  10 000 000 eSt/2500.

  Paste I

  100 Teile eines Mischpolymerisatee mit 15 000 eSt aus 9295 Mol%

  Dimethyleiloxan- und 7,5 ßlol% Phen3f1methileiloxaneinheiteht

  100 Teile TiO 2 und 5 Teile'Benzoylperoxyd.

  Paste II

  Wie Paste I, jedoch mit 100 Teilen Eisenoxyd anstelle von TiO V

  Paste III

  100 Teile eines Niechpolymerieates mit 15 000 eSt aus 99.184 Molig

  Dimethylsiloxan-9 09569 Mol% gethylvinyleiloxan- und 0p247 blol%

  Dimethylvinyleiloxaneinheiteng 91 Teile Ti02 und 2 Teile Dichlor-

  benzoylperox,yd,

  Paste IV

  100 Teile eines mit Iaopropoxy"-G:ruppen endblockierten Misohpoly-

  merisates mit 6 000 oSt aus 0v193 Mol% Methylvinyleiloxari- und'

  99.807 Mol% Dimathyleiloxaneinheiten, 91 Teile TIO 2 und 1,3 Teile

  Benzoylpeeoxyd.

  Paßte V

  100 Teile des im Zusammenhang mit Paste III beochmbbenen

  Llischpolymorisateng 190 Teile pyrogen in der Gasphase gewon-

  nenen Billoiumdioxyd und 1,3 Teile Benzoylperoxyd,

  Paste VI-

  100 Teile eines Vinyldimethyleiloxy-Gruppen als endständige

  Einheiten enthaltenden Dimethylpolysiloxans mit 10 000 eStg

  entsProchend 0925 Mol% Vinyldimethyleiloxan-Einheiteng 91 Teile

  TiO 2 und 1,3 Teile Benzoylperoxyd.

  Zagte VII

  100 Teile deo*Miochpolymerisates,<in Zusammenhang mit Paste Iii

  beaohriebeneol Teile Zinkoxyd und 1,3 Teile Benzoylperoxyd.

  Paste VIII

  Wie Paste VII, jedoch 91 Teile Eisenoxyd anstelle von Zinkoxyd.

  Paßte IX

  Wie Paste VI, jedoch 91 Teile Zinkoxyd anstelle voÜ Ti02,

  Paste X

  100 Teile eines mit Isopropoxy-Gruppen endblockierten Misch-

  polymerisates mit 13 000 eßt aus 99,807 Mol% Dimethyleiloxan-

  und 0.193 Mol% Methy'lvinyloiloxan-Einheiteng 91 TeilE Zinkoxyd

  und 1,3 Teile Benzoylperoxyd.

  Paste XI Viie Paste III, jedoch 1,3 Teile Benzoylperoxyd anstelle von 2 Teilen Benzoylperoxyd.
• Etwa 0,51 mm (20 mil) dicke Bänder aus mit Si'liciumdioxyd gefüllten Organopolysiloxan-Blastomeren, die auf beiden Seiten etwa 12 je cm (30 je Zoll) Bandbreite 0t0254 bis 0,254 mm (1 bis 10 mil) hohe Längsrippen hatteng sowie gleich dicke Bänder aus dem Jeichen Elastomeren mit durchschnittlich mindestens 4,75 unregelmäßig verteilten 0.0254 bis 0,254 mm tiefen-Vertiefungen je cm Bandbreite, die durch Schmirgeln erzeugt wurdeng wurden auf beiden Seiten mit PaBte I bis XI bestrichen und unter Zug und die nächste Windung jeweils zur Hälfte überlappend um wehrere Leiter bis zu einer Stärke von ungefähr 392 bis 5,1 mm (0,125 bis 09200 Zoll) gewickelt. zur Härtung eine Stunde auf 175 0 0 erhitzt und 8 Stunden bei 150 0 0 sowie 8 Stunden bei 200 0 0 nachgeh#4rtet. Anschließend wurden die isolierten Leiter mit einer Dielektrizitätsstärke-Prüfanordnung der General Eleetrie mit einem Meßbereich von 0 bis 75 kV untersucht. Dabei wurde jeder isolierte

  Leiter mit einer etwa 5am (2 Zoll) breiten Aluminiumfolie um-

  und

  wickeltrzwischen den Leitern und den Folien eine elektrische

  Spannung angelegty die je Minute um 2000 Volt gesteigert wurde. Die unter Verwendung der Fasten I, II und III hergestellten Isolierungen ergaben Durchschlagsfestigkeiten von über 89 000 V/em (225 V/inil) der isolieru-ni. Die unter Verwendung der Pasten IV, Vp VI und VII hergestellten Isolierungen ergaben

  Durchschlagafestigkeiten von über102 000 V/om*(260 V/mil),

  die unter Verwendung.der Pasten VIII und IX hergeotelltenIao-

  lierungen ergaben DurchschlagBfestig keiten von über 112 000 V/em

  (285 V/mil) und die unter Verwendung der Pasten X und XI Zwätax

  hergestellten Isolierungen sogar Durchaohlagsfestig--

  ketten von über 128 000 V/em (325 V/mil).

  'Ähnliche Ergebnisse wurden bei der jeweiligen Verwendung von

  Mn 2 0 39 Geo29 Zro29 Moo39 Rho2t Agot 5b20 30 00029 Yb,O,t Ta 2 059

  Pto29 2b0 und Bi 2 0 3 anstelle des Eisenoxyde in der Zusammensetzung

  von Paste VIII und bei Verwendung von 295-Dime - thyl--i##5-bie(tert.-

  butylperoxy)hexah'anstelle den Benzoylparoxyds ih der Zusammen-

  setzung von-Paste XI, erhalten. Auch bei der jeweiligen Verwendung

  einen Vinyldimethyleiloxv-Gruppen als endotändige Einheiten ent-

  haltenden 39393-Trifluorpropylzothylpolyailbzann mit.10 000 oOty

  eines Phenylmethylvinyleiloxy-Gruppen klo endotändige Einheiten

  enthaltenden Mischpolymoriaate aus 10 Mal% DiohlorphezW1mothyl-

  eiloxan- und 90 blol% Dimethyleiloxan-Einheiten mit 10 'OÖO aßt# bzw.

  einen mit Vinyldimethyleiloxy.#eGzüppen als endstRüdige Einheiten

  enthaltenden Nischpolymorioate au% 5 Mal% v4o4sC-Trifluortolyl-

  mothyleiloxan- und 95 Mal% Dimetbyleiloxan-Binheiten mit 10 000 aßt

  In-der Zueammeneetzung von Paste IX anstelle 00,dort verwendotenx

  Polysiloxann Bowie mit einer Isolierungg bot der olb,Pbbte ein

  Gemisch aus 100 T ilen einen Mischpolymorinaten'ett 300 000 oot aus

  0#95 Mal% mathyl:inyleiloxm- und#9e§7e Mal% Dl»ethylgiioxan-

  linkeitent 40 Teilen TiO 2 und 113 TeilOn Benz'oylperoxyd einge-

  aattt wurdeg wurden ähnliche Ergebnisse erhaltenb

Claims (1)

1. Z 9 1 0 n t li n 4 M 119 0 ä 9 L le Verfahren zum leolieren elektrischer Leiter durch UmwIckeln unter Zug und Überlappen mit nichtklebrigen Bändern auf Crrund. lag@ von zu Elautomeren gehärteten Organopolyelloxan.eng wobei die Zwischenräume zwischen den Bandliberlappungen sowie zwi- schon dem Band und dem elektrischen Leiter mit hiirtbiren Pasten aufgefüllt eindt und Härtung dee Pasten# dadurch-ge- kennzeichnet@ daß man gle nichtklebrige Bänder auf Grundlage von zu Blaatomeren gehnrteten Organopoly-,iloxanen nolcheg bei denen mindentenn die dem Leiter zugewandt@ Seite Unebenheiten au:tweioty und als Pasten Gemische, die Im wesentlichen aus Dio:rganOP0178i10XLinen mit einer Viakoaltät von 2000 oßt bis 0. oder Oxyden von Halbmetallen 500 000 oSt/25 0 und aus MetalloxydenYale PUlletoffe benteheng verwendet. 2. Isolierbänder nur Ausübung den Verfahren$ naoh AnnPrU0h le beutehend aue mindeaten@ auf einer ägite Unebenheiten autwei- senden nichtklebrigen Bändern auf Grundlage von zu »l«toaer*U die auf »iideittonn einer Seite mit einer härtbaren Paatet im wenentliehen nun einen oder Halbmetallen mit Oxyden von metalleirder Gruppen Ibu Ilbu Hla und bp IV& und bu va und b# Via und b Yvila und Vill den Perioden- syntenn der Elemente (vgl* X.At und UeRe Hof»m Anorganieohe Chenieg 13. Auneg Braunschweig 19499 Seite 380) von Aluminium bin Wismut verei4ohten Polleiloxan mit einer Vielmeität von 1 - 2000 bin 500 000 o81/25 00p das je Bilioiu»t« durohnehnitli-o lich 1998 bis 2,01 eiliciumgebundene-einwertige Kohlenwasseratoffreste enthält, die, wenn sie aromatisch sind, beliebige Halogenatome, wenn sie aliphatisch sind, durch mindestens drei Kohlenatoffatome vom Siliciumatom getrennte Pluoratome aufweisen können"-beschichtet sind. 3. Isolierbänder nach Anspruch 2, beschichtet mit einer härtbaren Faste, die alo Metalloxyde Titandioxydp Zinkoxyd oder gisenoxyd in einer der' Psete eine Viakoeität von 10 000 bis etwa 10 000 000 eSt verlethenden Menge enthält. loQlierpante,-inebeaondere nach Anspruch 2.und 3, enthaltend als mit Metalloxyden-vermischte Polysiloxane mit einer Viakonität von 2000 bin 500 000 eSt und durchschnittlich 1998 bin 2,01 eiliciumgebundenen einwertigen gegebenenfalls in der beschriebenen Art aubetituierten Kohlenwaoaerstoffresten aeichey worin etwa 0,1 bin 1,0% der Biloxan-Einheiten mindestene einen Vinylrest enthalten. 5, Igolier.pente-nach Anspruch 4p enthaltend als Härtungsmittel Bonzoylperoxyd oder 2,5-Diaethyl-2,5-bis(tert.-butylperoxy)-