DE1801053A1

DE1801053A1 - Isolierband zur Herstellung einer mit einer heisshaertenden Epoxidtraenkharzmischung impraegnierten Isolierhuelse fuer elektrische Leiter

Info

Publication number: DE1801053A1
Application number: DE19681801053
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Willi Mertens
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-08-22
Filing date: 1968-10-01
Publication date: 1970-06-18
Also published as: GB1257501A; FR1596362A; AT278167B; BE730630A; JPS5134120B1; DE1801053B2; US3647611A; CH530072A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Berlin und München

. GKT 1968

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Isolierband zur Herstellung einer mit einer ' heißliärtenden Epoxidtränkliarzmischung imprägnierten Isolierhülse für elektrische Leiter

Zur Herstellung einer Isolierhülse für elektrische Leiter, die mit einer heißhärtenden Epoxidtränkharzmischung imprägniert wird, sind Isolierbänder bekannt, bei denen Glimmer (Peinglimmer oder Spaltglimmer) mit einem chemisch in die heißhärtende Tränkharzmischung einbaufähigen Bindemittel auf ein Trägermaterial aufgeklebt ist und ι dieses Bindemittel einen die Härtung der Tränkharzmischung stark beschleunigenden Zusatz enthält ο Als Bindemittel werden Weichharze ver-' wendet-, die über Epoxid-, Hydroxyl-, Sulfhydryl- oder !Carboxylgruppen mit äem Epoxidtränkharz vollständig reagieren können.

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Diese Bindemittel-Beschleunigersysteme sind aber für sich allein nicht oder, nur unvollständig härtbar. Hierdurch töifd zwar die Gebia uchsdauer für solche Bänder sehr groß, aber es besteht die Aufgabe, ohne Einbuße an Gebrauchsdauer für die damit hergestellten Isolierbänder Klebharzsysteme zu finden, die auch für sich allein bei der Aushärtetemperatür des Tränkharzes härtbar sind. - .

Diese Aufgabe ist durch die vorliegende Erfindung bei einem Isolierband zur Herstellung einer mit einer heißhärtenden Epoxidtrankharzmischung imprägnierten Isölierhülse für elektrische Leiter, das aus auf eine flexible Unterlage aufgebrachtem flächigem, durchschlagsfestern, anorganischem Material, wie ZoB. Glimmerblättchen oder Peinglimmerschichten besteht, das mit der Unterlage und miteinander oder gegebenenfalls mit einer abschließenden Decklage mittels eines Bindemittels verklebt ist und das einen die Härtungsreaktion des Tränkharzgemisches anregenden Beschleuniger enthält, gelöst. Gemäß der Erfindung sind als Bindemittel polymerisierbar Addukte aus sauren, mindestens eine polymerisationsfähige Doppelbin ung enthaltenden Komponenten und Epoxidverbindungen verwendet, denen organische Peroxide beigemischt sind, die bei der Temperatur der Aushärtung des Tränkharzes die Polymerisation der ungesättigten Molekular- j. bereiche des Bindemittels und des Beschleunigers bewirken« j

-■■■■■' -■ ■■ i Die im Bindemittel vorhandenen Addukte enthalten Hydroxylgrupperf, die zur Aktivierung von heißhärtenden Epoxidnärz-SMürearihydrid- ] tränkharzmischungen dienen und über die das Bindemittel in das

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Tränkharz eingebaut v/ird. Weiterhin wird infolge der beigemischten Peroxide das Bindemittel über seine ungesättigten MolekUlbereiche und die des Beschleunigers polymerisiert. Eine derartig aufgebaute Bindemittel-Beschleunigermischung ist also in der Lage, während der Aushärtung des in die Isolierhülse eingedrungenen Tränkharzes' auch selbst zu härten. Dadurch wird vermieden, daß zwischen großflächigen Schichten des durchschlagfesten anorganischen Materials»wie z.B. Glimmer, eingedrungenes Bindemittel, das nicht vollständig vom Tränkharz resorbiert werden Lonnte, ungehärtet in der Isolierung verbleibt. Dies würde nämlich höhere tancf-/nfangswerte, stärkeres und frühzeitigeres Ansteigen des tancf mit der Temperatur und· eine verminderte mechanische Festigkeit, vor allem bei der Verwendung von Spaltglimmer zur Fol,;e haben. Mit dem erfindungsgeraäß aufgebautem Bindemittel werden dagegen gute mechanische und elektrische Eigenschaften der Isölieiung erreicht. Außerdem können Isolierbänder, welche die erfindun »sgeinäßen Bindemittel enthalten, ohne Anwendung von Vakuum in Naßwickeltechnik mit beschleunigerfreien Epoxidharzmischungen verarbeitet werden.

Die Bindemittel sind ferner auch mit noch polymerisierbaiem Acrylharzsystemen oder ungesättigten Polyesterharzen kombinierbar. .

Damit das Bindemittel bei Raumtemperatur mögliehst noch eine gewisse plastische Verformbarkeit aufweist, ist es zweckmäßig, für die Herstellung der polymerxsierbaren Addukte möglichst

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PLA 68/0118 niedermolekulare Komponenten auszuwählen.

Als saure, mindestens eine polymerisationsfähige Doppelbindung enthaltende Komponente zur Herstellung des Bindemittels sind geeignet:

1. Saure Ester aus. einer nicht polymerisierbaren Dicarbonsäure und polymerisierbaren Monohydroxyverbindungenj

2. saure Ester aus einer ungesättigten polymeriaierbaren Dicarbonsäure und nicht polymerisierbaren Monohydro^yverbindungen und

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^w 3. saure Ester aus einer ungesättigten polymerisierbaren

Dicarbonsäure und polymerisierbaren Monohydroxyverbindungen.

Beispielsweise können saures Allylmaleinat oder -fumarat, , saures Allylsuccinat, saures Äthylrnaleinat oder -fumarat, saures Haleinat oder Succinat des 2-Hydroxypropylmethakrylats verwendet werden. Anstelle der Succinate kann man auch saure Phthalate, Tetrahydrophthalic oder Hexadrophthalate auswählten.

Als Epoxidverbindungen zur Herstellung der das Bindemittel ) bildenden polymeiisierbaren Addukte kommen die Glyzidylather vcn aliphatischexi, zykloaliphatischen, aromatischen oder heterozyklischen Oxy- oder Polyoxyverbindungen in Betracht, !■'einer können Glyzidylester von Mono- oder Poljrkarbonsäuren oder Epoxidverbindungen, die durch Anlagerung von Sauerstoff an Doppelbindungen entstanden sind, verwendet werden.

Das Isolierband enthält neben dem Bindemittel auch den Beschleuniger für die Härtung der fränkharzmischung und der

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Mischung des Tränkharzes mit aem Bindemittel. Dazu können dein Bindemittel Zinksalze ungesättigter, polymerisierbarer saurer . Verbindungen zugefügt oein. Werden als Tränkharz Epoxidharz-Säureanhydridmischungen verwendet, so kann man zur Beschleunigung der Härtung auch Verbindungen mit tertiärem Stickstoff verwenden. In diesem Fall sind anstelle der vorher genannten, für die Herstellung des Bindemittels verwendeten Epoxidverbindungen N-Glyzidy!verbindungen oder Epoxidgruppen enthaltende Verbindungen mit tertiärem Sauerstoff zu verwenden. Die Kombination beider Beschleunigun.-ismethoden ist ebenfalls möglich.

Um die Selbsthärtung der Bindemittel-Beschleuni^ermischung bei der Aushärtung des Tränkharzes zu erreichen,sind gemäß der Erfindung Zusätze geeigneter Peroxide notwendig. Am günstigsten sind solche Peroxide, die sich erst bei höherer Temperatur in nennenswertem Umfang zu zersetzen beginnen, wie z.B. Dicumylperoxid und Tertiär-Butylperbenzoat,

Der Anteil an Bindemittel wird bei der Herstellung des Isolierbandes nicht zu hoch gewählt, damit das Tränkharz bei der Imprägnierung gut in die im Band befindlichen Hohlräume eindringen kann« Man wird daher den Gewichtsanteil der als Bindemittel zur Verklebung des Isolierbandes verwendeten Verbindungen"etwa

zwischen 3 bis 10 ^a/° bezogen auf das Gesamtgewicht des Isolierbandes wählen. Bei einem solchen Anteil an Bindemittel empfiehlt es sich, die Menge des Beschleunigers etwa in der Größenordnung von 0,1 bis 2 ^:/o bezogen auf das Gesamtgewicht des Isolierbandes festzusetzen. Die Menge des dem Isolierband bei der Herstellung

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zugesetzten Beschleunigers hängt dabei davon ab, wieviel anorganisches Material, z.B. Glimmer, pro Unterlage das Band enbhält und auch wie hoch der Anteil des zur Verklebung verwendeten

■ ■ "■ ---.---JjI=;!' Bindemittels im Isolierband ist.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur 1 ein gemäß der Erfindung hergestelltes Isolierband schematisch dargestellt. Dieses Band besteht aus einer flexiblen Unterlage 1 au3 Papier, beispielsweise aus einem wenige /U-starken Japanpapier. Als W Unterlage können aber auch ein Gewebe oder eine Kunststofffolie, insbesondere hoher Wärmefestigkeit, verwendet werden.

Auf die Unterlage 1 ist die Schicht 2 aus Glimmerblättchen aufgebracht. Statt dieser Glimmerblättchen können aber auch Glimmerpapaier bzw. Glasflocken aufgebracht werden. Die Schicht 2 wird durch die Decklage 3 abgeschlossen, die vorteilhafterweise aus den gleichen Material besteht wie die Unterlage 1. Es ist aber auch möglich, für die Unterlage 1 und die Deck- ^ lage 3 voneinander verschiedene flexible Materialien zu wählen. Bei der Verwendung von Glimmerpapaier kann wahlweise auch die Decklage fortgelassen werden.

Zur Verklebung des Isolierbandes dient ein beschleunigerhaltiges Bindemittel, welches beispielsweise folgendermaßen hergestellt I ist:

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Aus 223 g Maleinsäureanhydrid und 132 g Allylalkohol wird bei einer Temperatur zwischen 70 und 100° das saure Allylmal^inat hergestellt.Die Umsetzung ist nach etwa 5 Stunden beendet. Dann werden bei etwa 100° unter kräftigem Rühren in offenem Gefäß 22 g Zinkoxid in dieser Verbindung gelöst. Die Reaktion dauert etwa 1/2 Stunde. In diese Mischung werden bei etwa 70° 340 g eines Epoxidharzes auf der Basis des Bisglyzidyläthers von Bisphenol A mit der Epoxidzahl 0,56 ...0,58 eingerührt .

Diese Mischung läßt man bei einer Temperatur nicht über 100° 5 Stunden reagieren. Man erhält ca. 710 g eines bei Raumtemperatur klebrigen Weichharzes, das sich gut in einer Mischung aus Toluol und Methylisobutylketon im Verhältnis 2 : 1 löst. Setat man dem Harz 2 $ Dicumylperoxid zu und härtet bei 130°, erhält man nach wenigen Stunden einen homogenen Formst off mit einer Erweichungstemperatur nach Martens von etwa 95^C· :>it: mechanischen und elektrischen Werte entsprechen denen eineρ guten Epoxidharz forms toff es. Die Haftung an Metall, Glas u::.i Glimmer sowie an einer Reihe technisch wichtiger iunststcfffolien ist se"hr gut. Die Mischung des ungehärteten Harzes rr.it 2-$ Dicumylperoxid ist bei Raumtemperatur über mehrere Monate unverändert lagerfähig. Zusätze an*Inhibitoren wie Hydrochinon, Chinhydron oder Tertiär-Butylcatechol in einer Menge von 0,01 ...0,05 £ verbessern die Lagerfähigkeit.

Die so hergestellte Mischung enthält das Bindemittel und den

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Beschleuniger im Verhältnis 6 : 1 , Sie wird in einem geeignetem Lösungsmittel gelost und so auf das Band aufgetragen, daß der Anteil voij Bindemittel 3 ~ 10 ⁰Jo des G-ewicht.es des Isolierbandes ausmacht. !Das so hergestellte Isolierband ist unbegrenzt lager-

Zur Herstellung der Isolierhülse des Wicklungsstabes einer elektrischen Maschine wird dann das in der Fig. 1 dargestellte isolierband, wie es in der Fig. 2 angedeutet ist, um den V.'icklungüstab 4 einer elektrischen Maschine herumgewickelt. Ihich dem Umwickeln des Wicklungsstabes 4 mit dem Isolierband und nach einem gegebenenfalls durchgeführten Aufbringen eines Außenglimmschutzes wird der so umwickelte Stab gegebenenfalls nach vorangegangener Trocknung unter Vakuum mit einer heißhärtenden Epoxid-Tränkharzmischung auf der Basis von Bi- oder höherfunkt ionollen Glyzidylüthern bzw. Epoxidverbindungen und Säureanhydriden getränkt. Die Imprägniertemperatur beträgt hierbei etwa 60 bis 70^cC, damit gewährleistet ist, daß die Viskosität der Epoxidtrankharzmischung bei der Tränkung rnögliehst geringer als 30 cP ist und mithin die auf den Wicklungsstab 4 aufgewickelte Hülse vollständig getränkt wird. Anschließend wird dann das überschüssige Tränkharzgemlsch zurückgepunipt. Es kann häufiger weiterverwendet werden, da seine Gebraucht dauer ein Vielfaches der für einen Trärikzyklus benötigten Zeit beträgt. Bei der Aushärtung der Isolierhülse ist durch die besondere Auswahl des Bindemittels die Gewähr

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gegeben, daß alle Stellen ausgehärtet werden, d.h. auch Stellen, an denen das Bindemittel nicht durch das Tränkhanz resorbiert wurde, da das Bindemittel selbst aushärtend ist.

2 Figuren
12 Ansprüche

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Claims

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Patentansprüche

1. Isolierband zur Herstellung einer mit einer heißhärtenden Epoxidtränkharzraischung imprägnierten Isolierhülse für elektrische Leiter, insbesondere für die Y/icklungsstäbe bzw« Spulen elektrischer Maschinen, bestehend aus auf eine flexible Unterlage aufgebrachtem flächigem, durchschlagsfestern anorganischem Material, wie z„B. Glimmerblättchen oder Feinglimmerschichten, das mit der Unterlage und miteinander oder gegebenenfalls mit einer abschließenden Decklage mittels eines Bindemittels verklebt ist, das einen die Härtungsrekation des Tränkharzgemisches anregenden Beschleuniger enthält, dadurch gekenn-

zeichnet, daß als Bindemittel polymerisierbar Addukte aus sauren, mindestens eine polymerisationsfähige Doppelbindung enthaltenden Komponenten und Epoxidverbindungen verwendet sind, denen organische Peroxide beigemischt sind, die bei der Temperatur der .Aushärtung des Tränkharzes die Polymerisation der ungesättigten Molekülbereiche des Bindemittels und des Beschleunigers bewirken.

2. Isolierband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Bindemittel verwendeten addukte aus niedermolekularen Komponenten hergestellt sind.

3ο Isolierband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als saure, mindestens eine polymerisationsfähige Doppelbindung enthaltende Komponente zur Herstellung des Bindemittels saure Ester

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axis einer nicht pclyratrxait rtai-en Dicai uoi. säurt nnd pclynerisierbaren Monohydrc::yverbi3idungen ver.vsndc-i; rind.

4 ο Isolierband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, -<:.,'■ als saure, mindestens eine polymerisa tionsfähige loppelbiii-uM enthaltende Xompoiente zur. Herstellung des Bindemittels r-aure Ester aus einer ungesättigten polymerisierbaren Licarboncüui-e und nicht polymei-isierbaren Monohydr oxy verb indungen veiv.endc-t sind.

I . Isolierband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da.? als saure, mindestens eine·polymerisationsfähige Doppelbindung enthaltende Komponente zur Herstellung des Bindemittels saure Estei aus einer ungesättigten-polymerisierbaren Mcarbonsäure und polymerisierbaren Ilonohydroxyverbindungen verwendet sind.

6. Isolierband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 als Epoxidverbindungen zur Herstellung der das Bindemittel bildenden polymerisierbaren Addukte Glyzidyläther von aliphatischen, zykloaliphatischen, aromatischen oder heterosyklischen Oxy- oder Polyoxyverbindungen verwendet sind.

T, Isolierband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da!? als Epoxidverbindungen zur Herstelljung der das Bindemittel bildenden polymerisierbaren Addukte Glyzidylester von Mono- oder Polycarbonsäuren Verwender sind.

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8. Isolierband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Epoxidverbindungen zur Herstellung der das Bindemittel. ι bildenden polymerisierbaren Addukte N-Glyzidy!verbindungen oder Epoxidverbindungen, die ein tertiäres Stickstoffatom enthalten, verwendet sind.

9· Isolierband nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der das Bindemittel bildenden polymerisierbaren Addukte Epoxidverbindungen verwendet sind, die durch Anlagerung von Sauerstoff an Doppelbindungen entstanden sind.

1G. Isolierband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bindemittel Dicumylperoxid beigemischt ist.

11. Isolierband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Bindemittel Tertiär-Butylperbenzoat beigemischt ist.

12. Isolierband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Isolierband als Beschleuniger Zinksalze ungesättigter, polymerisierbarer, saurer Verbindungen enthält.

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