DE19648134A1 - Verfahren zur Tränkung von Bauteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Tränkung von Bauteilen mit polymerisierbaren Massen, die bei Raum­ temperatur flüssig oder durch Erwärmen verflüssigbar sind und die durch eine kombinierte Anwendung von Wärme und energiereicher Strahlung härtbar sind.

Verfahren zur Tränkung von Bauteilen mit polymerisier­ baren Massen, die durch Wärme und/oder durch energie­ reiche Strahlung härtbar sind, sind bekannt.

In DE-A-40 22 235 und DD-A-295 056 wird vorgeschlagen, nach der Tränkung des Bauteils zunächst mit UV-Strahlen die Oberflächen zu härten und dann durch Wärmezufuhr das Innere der Bauteile zu härten. Solche Verfahren re­ duzieren zwar die Abdampfverluste, die aber durch die hohen Anteile flüchtiger, nicht polymerisierter Monome­ ren im Innern der Bauteile noch immer relativ hoch sind. Wege, die ungleichmäßige Tränkmittelverteilung im Bauteil zu beeinflussen, werden in diesen Schriften nicht erwähnt.

EP-A-0 643 467 schlägt vor, zur Verbesserung der Tränk­ mittelverteilung im Bauteil schon während der Tränkung über Spulenheizung eine Vorgelierung und Fixierung des Tränkmittels und eine thermische Härtung zu erhalten. Gleichzeitig mit der thermischen Härtung auf den Wicklungen oder aber nach der thermischen Härtung auf den Wicklungen sollen solche Stellen der Bauteile, die durch die Wicklungsheizung nicht erreicht wurden, mit energiereicher, bevorzugt UV-Strahlung, gehärtet wer­ den.

Ein Nachteil dieses Verfahren liegt darin, daß mit Hei­ zung über die Wicklungen thermisch nur eine Teilhärtung durchgeführt wird und daß die Aushärtung danach mit Strahlen erfolgt. Da alle bekannten Bauteile Stellen aufweisen, die bei einer thermischen Teilhärtung nicht erreicht werden und bei einer Nachhärtung mit Strahlen im abgeschatteten Bereich liegen, weisen Bauteile, die nach EP-A-0 643 467 behandelt wurden, immer Bereiche auf, an denen das Tränkmittel nur unzureichend gehärtet ist. Aus diesen Bereichen kommt es dann zu unerwünsch­ ten Emissionen und das Tränkmittel kann dort seine Funktionen nur unzureichend erfüllen.

Eine ebenfalls von EP-A-0 643 467 vorgeschlagene Vorge­ hensweise, nach der thermischen Härtung mit energierei­ chen Strahlen zu härten, erscheint technisch wenig sinnvoll, da eine solche Härtung nach einer thermischen Durchhärtung der im ersten Schritt der Teilhärtung nicht erreichten Stellen des Bauteils, unabhängig davon ob sie durch eine ausreichens lange Stromheizung der Wicklung oder sonstige Aufbringung von Wärme erfolgte, keine erkennbaren Vorteile bringt.

Desweiteren enthält EP-A-0 643 467 keine Lehre zur An­ wendung des Verfahrens bei den allgemein beanspruchten Techniken zur Tränkung. So ist eine Vorgelierung durch Wicklungsheizung während der Tränkung nicht sinnvoll, weil die Füllung der Hohlräume undefinierbar erfolgt. Eine Vorheizung der Wicklungen zur Erniedrigung der Viskosität und damit zur Beschleunigung der Befüllung ist bekannter Stand der Technik, z. B. bei den verschie­ denen Tauch- und Flutverfahren, bei denen die Bauteile erwärmt werden, um eine Viskositätserniedrigung und so­ mit bessere und schnellere Befüllung zu erreichen. Ein Erwärmen bis zur Gelierung während der Tränkung bewirkt das Gegenteil, nämlich eine gelierungsbedingte undefi­ nierter Füllung der Hohlräume.

Der Vorgang einer Gelierung während der Tränkung ist nur bei absoluter Konstanz der Tränkmitteleigenschaften und aller Verfahrensparameter vorstellbar, bleibt aber immer sehr störanfällig. Schon bei geringen Abweichun­ gen können auch Innenbereiche der Wicklungen durch vor­ geliertes Tränkmittel abgeschirmt werden und dadurch unbefüllt bleiben. Die in EP-A-0 643 467 vorgeschlagene Wicklungsvorheizung, beispielsweise auf 180°C, führt schon beim Eintauchen zu undefinierten Gelierungen auf der heißen Wicklung und starker Ungleichverteilung der Tränkmittel im Bauteil. Eine geringere Vorwärmung redu­ ziert zwar die Tränkmitteltemperatur in unmittelbarer Nähe der Wicklung und erleichtert dadurch den Tränkvor­ gang. Sobald jedoch die Vorwärmtemperatur soweit erhöht wird, daß beim Tränken Gelierung erreicht wird, kommt es auch wieder zur Ungleichverteilung.

Die polymeren Bestandteile bekannter Tränk-, Verguß- und Überzugsmassen für elektrotechnische Bauteile, wie beispielsweise Motorwicklungen oder Transformatorwick­ lungen, sind vorzugsweise ungesättigte Polyester, die in vinylisch ungesättigten Verbindungen, wie Styrol, Vinyltoluol, Allylphthalat und monomeren oder oligome­ ren Acryl- oder Vinylestern gelöst sind, welche radika­ lisch (co)polymerisiert werden.

Unter Tränk-, Verguß- und Überzugsmassen werden im all­ gemeinen Harzmassen verstanden, die in der Elektrotech­ nik zur Tränkung von Wicklungen angewendet werden, wo­ bei die allgemein bekannten Verfahren, wie beispiels­ weise die Tauchtränkung, die Träufeltechnik, das Tauchrollieren und das Überfluten, zur Anwendung kom­ men, wobei diese Verfahren gegebenenfalls durch Anwen­ dung von Vakuum und/oder Druck unterstützt werden.

Nachteile dieser Verfahren nach dem Stand der Technik ergeben sich aus den ungesättigten Monomeren, die für eine schnelle und vollständige Aushärtung der Massen zwingen notwendig sind. Solche Stoffe sind z. B. monome­ re oder niedermolekular oligomerisierte Acrylate, Allylphthalat, Styrol, α-Methylstyrol und Vinyltoluol. Diese Stoffe sind gesundheitsschädlich und hautreizend.

Bei bekannten Anwendungen von Tränkmitteln mit diesen Stoffen treten Abdampfverlusten von 20 bis 30 Gew.-% auf. Solche erheblichen Mengen an verdunsteten Tränk­ mittelbestandteilen müssen von der Arbeitsstelle ent­ fernt werden, um Gesundheitsgefahren für die Beschäf­ tigten zu vermeiden. Die abgesaugten Verdunstungsmengen werden in der Regel in Abluftverbrennungen entsorgt, wobei unerwünschte Emissionen entstehen. Die verbrann­ ten Tränkmittelbestandteile stellen auch unter wirt­ schaftlichen Aspekten erhebliche Verluste dar.

Weitere Probleme ergeben sich bei der Einstellung des optimalen Grades der Ausfüllung der im Bauteil insge­ samt vorhandenen Hohlräume. In der Regel ist aus physi­ kalischen Gründen ein möglichst hoher Füllgrad er­ wünscht, aus Kostengründen ist aber oft ein technisch gerade noch ausreichender Füllgrad erwünscht.

Bei niedrigviskosen Stoffen besteht die Gefahr, daß die Tränkmittel zu einem undefinierten Teil vor der Härtung aus den Bauteilen aus laufen oder sich sehr ungleichmä­ ßige Tränkmittelverteilungen im Bauteil einstellen. Nach keinem der bekannten Verfahren war es bisher möglich, hohe Füllgrade, beispielsweise über 90%, zu verwirklichen.

Auch bei monomerenfreien Tränkharzen, wie sie bei­ spielsweise in der noch nicht veröffentlichten deut­ schen Patentanmeldungen P 195 42 564.2 beschrieben sind, und bei Epoxydharzen, bei welchen die Nachteile der flüchtigen Monomeren nicht auftreten, tritt das Problem einer unzureichenden Tränkmittelverteilung im Bauteil auf.

Das erfindungsgemäße Verfahren löst die oben genannten Probleme durch eine Teilgelierung bzw. Teilhärtung der getränkten Bauteile schon im Tränkmittel, nachfolgendem Ablaufenlassen der nicht gelierten Tränkmittelanteile, gegebenenfalls Rückführung dieser abgelaufenen Tränkmittel, gegebenenfalls nach deren Kühlung, in den Tränkmittelvorrat, Entklebung der Bauteiloberflächen mit energiereicher Strahlung und abschließender thermischer Aushärtung.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es erstmals möglich, praktisch an jeder Stelle der Bauteile eine weitgehend gleichmäßige Tränkmittelfüllung in beliebi­ gem Füllgrad einzustellen. Die Emission flüchtiger Tränkmittelbestandteile wird solchermaßen vermindert, daß fast keine Tränkmittelverluste auftreten. Besonders vorteilhaft ist dieses Verfahren bei Tauchimprägnier­ techniken, bei denen während der Teilhärtung, die in eingetauchtem Zustand erfolgt, praktisch keine Monome­ ren aus der Tauchanlage entweichen können. Weiter wird ein großer Teil flüchtiger Monomerer in der Harzmasse in der unmittelbaren Umgebung der beheizten inneren Be­ reiche der Bauteile fixiert. Durch Einstellung von Auf­ heizgeschwindigkeit, Temperatur und Heizzeit kann dabei ein erwünschter Füllgrad des Bauteils eingestellt wer­ den.

Bevorzugt kann dieses Verfahren beim Tauchen bei Raum­ temperatur und Spulenheizung mit Stromwärme kurz vor, während oder nach dem Eintauchen, angewandt werden. Es wird zunächst nur wenig erwärmt, um eine schnelle Be­ füllung der inneren Bauteilbereiche zu erhalten, dann wird im Tränkmittel die Temperatur erhöht. Dabei wird nur in der unmittelbaren Umgebung der beheizten Spulen eine Gelierung des Tränkmittels eingeleitet. Die Haupt­ massen von Bauteil und Tränkmittel erwärmen sich nur wenig, so daß beim Austauchen auch nur wenig Abdampfver­ luste auftreten. Nach dem Austauchen, zweckmäßig nach einer Wartezeit, die von Form und Größe des Bauteils und der Viskosität des Tränkmittels abhängt und während der das ungelierte Tränkmittel ablaufen kann und bevor­ zugt nach Kühlung in den Tränkmittelvorrat rückgeführt wird, werden die Oberflächen der Bauteile mit energie­ reicher Strahlung, bevorzugt UV-Licht, bestrahlt. Da­ durch kommt es zu einer starken Reduzierung der Weiter­ verdunstung noch nicht gebundener Monomerer und zu ei­ ner Entklebung der Oberfläche, die auch bei monome­ renfreien Tränkmitteln, beispielsweise mit Dicyclopentadien-Bausteinen, wie sie beispielsweise in der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 195 42 564.2 beschrieben werden, oder bei Epoxydharzen, für ein problemloses, weiteres Umgehen mit den getränkten Bauteilen notwendig ist. Durch die Beschränkung der Temperatureinwirkung zur Steuerung des Füllgrades, ist das Tränkmittel im Innern der Bauteile in der Regel noch nicht vollständig ausge­ härtet, so daß meistens eine thermische Nachhärtung er­ forderlich ist. Dadurch bedingt, daß bei diesem Prozeß­ schritt in den Bauteilen die Restmonomeren schon weit­ gehend fixiert und die Bauteiloberflächen entklebt sind, treten dabei nur noch geringe Verdunstungsemissionen auf, auch wenn vor der thermischen Nachhärtung eine Wartezeit eingeschaltet wird.

Größere Bauteile werden zweckmäßig direkt anschließend beispielsweise durch weitere Stromzufuhr auf die Wick­ lung nachgehärtet, während es bei kleineren Bauteilen oft vorteilhaft ist, eine Anzahl zu sammeln und zu ei­ nem späteren Zeitpunkt beispielsweise in einer Wärme­ kammer auszuhärten.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäße Verfahrens besteht darin, daß es auf vorhandenen oder nur geringfügig modifizierten Anlagen durchgeführt werden kann, da seine Durchführung im wesentlichen durch Änderung der Steuerungsparameter und der Verfahrensreihenfolge möglich ist.

Tränkmittel, mit denen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, sind insbesondere die allge­ mein bekannten Tränkmittel auf Basis ungesättigter Po­ lyesterharze, die durch Zubereitung mit ungesättigten Monomeren als Reaktivverdünner radikalisch copolymeri­ sierbar werden. Zweckmäßig auszuwählende Polyester sind dem Fachmann bekannt, ebenso imid- oder amidmodi­ fizierten Polyester, die besonders günstige thermische und mechanische Eigenschaften aufweisen. Auch die zweckmäßig auszuwählenden Reaktivverdünner sind be­ kannt, wobei insbesondere Styrol, α-Methylstyrol, Vinyltoluol, Allylester, Vinylester, Vinylether und/oder (Meth)acrylate verwendet werden. Diese Poly­ esterharzzubereitungen können mit dem Fachmann eben­ falls bekannten Initiatoren oder Katalysatoren oder Ka­ talysatorengemischen thermisch und/oder mit energierei­ cher Strahlung, bevorzugt UV-Licht, gehärtet werden.

Weitere Tränkmittel, mit denen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, enthalten radikali­ sch polymerisierbare monomere, oligomere und/oder poly­ mere Stoffe, die auch strahlenhärtbar sind, insbeson­ dere mit UV-Licht.

Auch solche Stoffe und Stoffkombinationen sind dem Fachmann allgemein bekannt. Es handelt sich insbeson­ dere um allylisch, vinylisch oder (meth)acrylisch unge­ sättigte Stoffe und/oder Stoffgemische. Gut geeignet sind z. B. Polyepoxy(meth)acrylate, Poly­ urethan(meth)acrylate und/oder Polyester(meth)acrylate. Die Tränkmittel sind teilweise direkt thermisch polyme­ risierbar, indes ist es aber bevorzugt, für eine opti­ male thermische Härtung bei möglichst niedrigen Tempera­ turen Radikalstarter zuzusetzen. Weiterhin werden in der Regel UV-Initiatoren zugesetzt, um eine schnelle UV-Härtung zu gewährleisten.

Weiterhin können die eingesetzten Tränkmittel Stabili­ satoren zur Verbesserung der Lagerstabilität enthalten. Desweiteren können in den Tränkmitteln auch ionisch po­ lymerisierbare Stoffe enthalten sein, insbesondere mo­ nomere und/oder oligomere Epoxyde in Verbindung mit thermisch und unter UV-Licht aktivierbaren Initiatoren. Die Auswahl der Stoffe zur Durchführung des erfindungs­ gemäße Verfahrens obliegt dem Fachmann, der sie unter Aspekten der technischen Eignung, Verfügbarkeit und/oder Kosten zu treffen hat.

Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet die Nachteile der Verfahren des bekannten Standes der Technik durch die spezifische Kombination seiner Verfahrensschritte, daß Tränkmittelverteilung und Füllgrad durch gesteuerte Heizung der Bauteile nach der Tränkung, noch in der Tränkvorrichtung, bis zur Gelierung und Tränk­ mittelfixierung reguliert werden, daß die Abtropfverlu­ ste minimiert werden durch Ablaufenlassen der nicht ge­ lierten Tränkmittelanteile nach Entnahme aus der Tränk­ vorrichtung, daß gegebenenfalls diese abgelaufenen Tränkmittel, gegebenenfalls nach Kühlung, in den Tränk­ mittelvorrat rückgeführt werden, daß die Abdampfverlu­ ste an der Bauteiloberfläche und eine Oberflächenkleb­ rigkeit durch Anwendung energiereicher Strahlung besei­ tigt werden und daß dann eine vollständige thermische Nachhärtung bis zum Erreichen optimaler Funktionen des Tränkmittels erfolgt. Diese erfindungsgemäße Abfolge ist von großem technischem, ökologischem und ökonomi­ schem Nutzen.

In einer besonders bevorzugten Ausführung wird bei Tränktechniken, bei denen die Bauteile ganz oder teil­ weise in die Tränkmittel eingebracht werden, nach dem Einbringen und nachdem die Bauteile das Tränkmittel aufgenommen haben, eine elektrische Aufheizung der Spu­ len bis zur Teilgelierung durchgeführt. Über Schnellig­ keit, Höhe und Dauer dieser Heizung kann, in Abhängig­ keit von der Reaktivität der Tränkmittel der Füllgrad sehr genau und reproduzierbar reguliert werden. Nach dieser Teilhärtung im getauchten Zustand werden die Bauteile aus dem Tränkmittel entnommen und das nicht nicht angelierte Tränkmittel abfließen lassen. In den meisten Fällen kann das abfließende Tränkmittel, gege­ benenfalls nach Kühlung, in das Tränkbad zurückgeführt werden. Auch auf den Außenseiten der Bauteile (Blechpakete), auf denen in der Regel kein oder nur we­ nig Tränkmittel erwünscht ist, kann dabei das anhaften­ de Tränkmittel abfließen, wobei dieser Vorgang durch den allmählich nach außen dringenden Wärmeabfluß der beheizten Bereiche unterstützt wird.

Durch Einwirken von energiereicher Strahlung, bevorzugt UV-Strahlung, werden die Oberflächen der Bauteile versiegelt. Flüchtige Bestandteile des Tränkmittels sind im Bauteil durch die Vorgelierung und an der Oberfläche durch die Bestrahlung weitgehend fixiert. Beim nachfolgenden thermischen Aushärten treten nur noch minimale Emissionen auf.

Folgende Beispiele sollen die Erfindung veranschauli­ chen.

Beispiele

Die Versuche wurden mit dem kommerziell verfügbaren Tränkmittel Dobeckan FT 2006/350 UV ® durchgeführt, das sowohl thermisch als auch mit UV-Licht härtbar ist.

Bauteile waren Statoren von Großserienelektromotoren der Baugröße IEC 96, deren Wickelköpfe in einem Spritz­ gußteil aus Polyamidthermoplast fixiert sind.

Beurteilt werden

• - Harzaufnahme, durch Wiegen des Bauteils vor Tränkung und nach Härtung,
• - Abtropfverluste die wegen Angelierung nicht mehr rückführbar sind, durch Wiegen des bei der Härtung abtropfenden angelierten Tränkmittels,
• - Abdampfverluste bei der Härtung, durch Wiegen des Bauteils vor und nach der Härtung, abzüglich der Ab­ tropfverluste,
• - nach der Härtung durch Nachhärtung noch abdampfbares Reststyrol (bzw. weiterer nicht gebundener Tränkmit­ telbestandteile) durch Wiegen des Bauteils vor und nach der Nachhärtung (Nachhärtungsverluste).

Vergleichsbeispiel 1 (VB1)

Bauteil und Tränkmittel haben Raumtemperatur von 26°C. Das Bauteile wird mit 35 mm/Minute eingetaucht, nach 1 Minute mit der gleichen Geschwindigkeit wieder ausge­ taucht, 20 Minuten über dem Tauchbad abtropfen lassen, dann in einem Ofen 1 Stunde bei 140°C gehärtet, nach dem Abkühlen gewogen und anschließend 2 Stunden bei 140°C nachgehärtet.

Vergleichsbeispiel 2 (gemäß Beispiel 1 in EP-A-0 643 467) (VB2)

Es wird gemäß der Durchführung in VB1 getränkt, nach dem Abtropfen wird die Wicklung über Strom in 2 Minuten auf 150°C geheizt. Vor dem Aufheizen war das Abtropfen weitgehend zum Stillstand gekommen, beim Aufheizen tritt sofort wieder viel Tränkmittel aus, das zum Teil angeliert ist und nicht wieder zurückgeführt werden kann. Es wird 10 Minuten bei 150°C Wicklungstemperatur nachgeheizt, dabei wird das Blechpaket ca. 80°C und die Kunststoffteile der Wickelköpfe werden ca. 45°C warm. Blechpaket und Wickelköpfe sind noch klebrig. Danach wird die Wicklungsheizung abgeschaltet und der Stator in einer UV-Lichtkammer mit mehreren Quecksilbermittel­ druckbrennern mit einem Energiemaximum bei ca. 365 nm Wellenlänge und einer Bestrahlungsenergie von ca. 8 mJ/cm2 für 5 Minuten bestrahlt. Danach ist die Oberflä­ che weitgehend klebfrei, abgeschattete, aber der Berüh­ rung noch zugängliche Bereiche des Bauteils sind noch leicht klebrig. Das Bauteil wird gewogen, abkühlen ge­ lassen und am nächsten Tag weiter 2 Stunden bei 140°C nachgehärtet, dabei verschwindet die Restklebrigkeit und durch Wiegen können die Nachhärtungsverluste be­ stimmt werden.

Vergleichsbeispiel 3 (VB3)

Es wird gemäß der Durchführung in VB2 verfahren, aber nach dem Austauchen nicht abtropfen lassen, sondern sofort mit Strom geheizt. Auch dabei ist das austreten­ de Tränkmittel fast sofort angeliert und eine Rückfüh­ rung nicht möglich. Die Gesamtverluste sind höher als in VB2, der Füllgrad ist besser, die Nachhärtungsverlu­ ste sind etwa gleich.

Vergleichsbeispiel 4 (gemäß Beispiel 2 in EP-A-0 643 467) (VB4)

Der Stator wird elektrisch in 2 Minuten auf eine Wick­ lungstemperatur von 60°C erwärmt, dabei wird das Blech­ paket ca. 32°C und die Kunststoffteile der Wickelköpfe werden ca. 28°C warm. Es wird gemäß der Durchführung in VB1 getaucht, 10 Sekunden getaucht gehalten, ausge­ taucht und über dem Tränkbecken 5 Minuten abtropfen ge­ lassen. Dann wird die Wicklung mit Strom in 2 Minuten auf 150°C erwärmt und 8 Minuten dabei gehalten. Schon beim Heizen und innerhalb der ersten 3 Minuten bei 150°C tritt viel teilgeliertes Tränkmittel aus dem Sta­ tor aus, das nicht mehr rückgeführt werden kann. Nach dem Heizen wird 5 Minuten abkühlen gelassen und dann gemäß der Durchführung in VB2 belichtet. Danach ist die Oberfläche weitgehend klebfrei; dagegen sind abgeschattete, aber der Berührung noch zugängliche, Bereiche des Bauteils noch leicht klebrig. Das Bauteil wird gewogen, abkühlen lassen und am nächsten Tag weitere 2 Stunden bei 140°C nachgehärtet, dabei verschwindet die Restklebrigkeit und durch Wiegen könne die Nachhärtungsverluste bestimmt werden.

Vergleichsbeispiel 5 (gemäß Beispiel 3 in EP-A-0 643 467) (VB5)

Es wird gemäß der Durchführung in VB4 verfahren, der Stator wird aber vor der Tränkung im Ofen auf 60°C er­ wärmt. Die Beobachtungen beim Härten und Nachhärten sind die gleichen wie in VB4, mit dem Unterschied, daß die Abtropfverluste etwas geringer sind, da aus dem gleichmäßiger erwärmten Bauteil schon beim Abtropfen etwas mehr ungeschädigtes Tränkmittel in das Tauchbad zurückgeflossen ist; die Harzaufnahme ist aus dem glei­ chen Grund etwas schlechter.

Beispiel 1 (B1)

Bauteil und Tränkmittel haben Raumtemperatur von 26°C. Das Bauteil wird mit 35 mm/Minute eingetaucht, die Wicklung wird im Tauchbecken in 30 Sekunden auf 160°C geheizt und 1 Minute gehalten, dann wird mit der glei­ chen Geschwindigkeit wieder ausgetaucht und über dem Becken 20 Minuten abtropfen gelassen. Das rückfließende Material ist augenscheinlich erkennbar ungeliert, nach 20 Minuten tropft fast nichts mehr ab, und in beiden Wickelköpfen ist augenscheinlich erkennbar eine gute Füllung vorhanden. Nun wird der Stator gemäß der Durch­ führung in VB2 mit UV-Licht belichtet, dabei treten nur noch einige Tropfen Verluste auf. Nach der Belich­ tung wird die Wicklung über Stromwärme auf 180°C er­ wärmt und 10 Minuten gehalten. Dabei treten keine Ab­ tropfverluste mehr auf. Das Blechpaket wird ca. 100°C und die Kunststoffteile der Wickelköpfe werden ca. 85°C warm. Blechpaket und Wickelköpfe sind klebfrei, auch in abgeschatteten Bereichen des Bauteils ist manuell keine Klebrigkeit mehr bemerkbar. Nach Abkühlen über Nacht wird am nächsten Tag weitere 2 Stunden bei 140°C nach­ gehärtet.

Beispiel 2 (B2)

Es wird gemäß Beispiel 1 (B1) verfahren, aber im einge­ tauchten Zustand nur 30 Sek. gehalten. Auch hier ist in beiden Wickelköpfen augenscheinlich erkennbar eine gu­ te, aber geringere Füllung als bei B1 vorhanden, die weiteren Beobachtungen decken sich mit B1.

Beispiel 3 (B3)

Es wird gemäß Beispiel 1 (B1) verfahren, aber im einge­ tauchten Zustand 2 Minuten gehalten. Hier ist in beiden Wickelköpfen augenscheinlich erkennbar eine sehr gute, und deutlich höhere Füllung als bei B1 vorhanden, die weiteren Beobachtungen decken sich mit B1 und B2, wobei Abdampf- und Nachhärtungsverluste auf Grund der sehr viel höheren Harzaufnahme auch etwas höher als bei B1 und B2 sind.

Beispiel 4 (B4)

Es wird gemäß Beispiel 3 (B3) verfahren, aber nach der UV-Härtung im Ofen zunächst 1 Stunde bei 120°C und dann weitere 2 Stunden bei 130°C gehärtet. Nach Abkühlen über Nacht wird am nächsten Tag weitere 2 Stunden bei 140°C nachgehärtet.

Die Statoren wurden zersägt um die Füllung beurteilen zu können. Die Bauteile gemäß den Beispielen B3 und B4 zeigen dabei eine perfekte Füllung von Nut und Wick­ lung, d. h. ca. 150-160 g sind die maximal mögliche Harzaufnahme. Harzaufnahmen von ca. 100% Füllgrad sind mit keinem anderen Verfahren nach dem Stand der Technik erreichbar. Die Abtropf-, Abdampf- und Nachhärtungsver­ luste sind dabei in einem ebenfalls bisher nicht er­ reichten Maße gering. Weiter ist es möglich, bei weit­ gehend gleichbleibenden geringen Verlusten die Harzauf­ nahme beispielsweise aus Kostengründen, auf jeden ge­ wünschten Füllgrad einzustellen.

Claims (14)

1. Verfahren zur Tränkung von Bauteilen mit polymeri­ sierbaren Tränkmitteln, die bei Raumtemperatur flüssig oder durch Erwärmen verflüssigbar sind und durch eine kombinierte Anwendung von Wärme und energiereicher Strahlung gehärtet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile bei Umge­ bungstemperatur oder in vorerwärmtem Zustand ge­ tränkt und nach dem Tränken im Tränkmittel bis zur Teilgelierung erwärmt werden, vor dem Aushärten mit energiereicher Strahlung behandelt und danach ther­ misch vollständig ausgehärtet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tränkung durch Tau­ chen, Fluten, Vakuumtränken, Vakuumdrucktränken oder Träufeln erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tränkung durch Tau­ chen, Fluten, Vakuumtränken oder Vakuumdrucktränken erfolgt und elektrisch leitende Wicklungen der durchgetränkten Bauteile im Tränkmittel durch Anle­ gen von Strom soweit erhitzt werden, daß eine ge­ wünschte Tränkmittelmenge geliert und fixiert wird, weiter, daß nach dieser Gelierung das Bauteil aus dem Tränkmittel entnommen wird, ungeliertes Tränk­ mittel ablaufen lassen wird, welches gegebenenfalls gekühlt und zurückgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß UV-, Infrarot- und/oder Elektronenstrahlung als energiereiche Strahlung verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Infrarotstrahlung auch vor, gleichzeitig mit oder nach dem Härten durch eine andere Art der Energiezufuhr angewandt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile Wicklungen aus elektrisch leitfähigem Material aufweisen und daß das Erwärmen durch Anlegen von elektrischem Strom an diese Wicklungen erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Tränkung und der Bestrahlung eine Pause von 10 bis 1200 Se­ kunden eingelegt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die polymerisierbaren Tränkmittel monomere oder vorpolymerisierte Stoffe oder Mischungen aus monomeren und vorpolymerisier­ ten Stoffen enthalten, die radikalisch, ionisch, durch Wasserstoffübertragung, durch Polyaddition, Polykondensation, Cyclokondensation und/oder Diels-Alders-Kondensation polymerisierbar sind.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Bauteile, die elektri­ sche leitfähige Wicklungen enthalten, bei welchen eine Erwärmung über Stromzufuhr möglich ist, vor Aufbringen der Harzmasse beim Träufeln und Fluten oder beim Vakuumtränken, Vakuumdrucktränken und Tauchen eingetaucht in die Harzmasse, durch Strom­ zufuhr zunächst auf eine Temperatur erwärmt werden, bei der an den Wicklungen eine Viskositätsabsenkung der Harzmasse eintritt und somit eine schnelle Tränkung erfolgt und daß danach durch weitere Stromzufuhr eine Gelierung oder Teilhärtung der Harzmasse in der Umgebung der beheizten Spule her­ beigeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch Steuerung der Zeit und Temperatur der Erwärmung an der elektrisch leitfähigen Wicklung während der Gelierung bzw. Teilhärtung des Tränkmittels die Viskosität des Tränkmittels in der Umgebung der beheizten Spule solchermaßen eingestellt wird, daß Füllgrade zwi­ schen 5% und 100% erzielt werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die polymerisierbaren Tränkmittel Epoxydharze sowie Katalysatoren oder Katalysatorenmischungen enthalten, die eine Polyme­ risation sowohl durch Wärme als auch durch Strah­ lung auslösen.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die polymerisierbaren Tränkmittel ungesättigte Polyesterharze, die gege­ benenfalls mit copolymerisierbaren Stoffen, wie Styrol, α-Methylstyrol, Allyethern, Allylestern, Vinylethern, Vinylestern, Acrylestern, kombiniert sind, und Katalysatoren enthalten, die eine Polyme­ risation sowohl durch Wärme als auch durch Strah­ lung auslösen.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die polymerisierbaren Tränkmittel Dicyclopentadien-Bausteine sowie Kata­ lysatoren oder Katalysatorenmischungen enthalten, die eine Polymerisation sowohl durch Wärme als auch durch Strahlung auslösen.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Tränkmittel minde­ stens eine Komponente aus der Gruppe Acylphosphin­ oxyde, C-C-labile Stoffe, Peroxyde, Azoverbindun­ gen, Hydrochinone, Chinone, Alkylphenole und/oder Alkylphenolether enthalten.