DE2030999A1 - Bindemittel zur elektrischen Isolation - Google Patents

Description

Socigte" Generale de Constructions Electrlques et Me*caniques (ALSTHOM), Paris l6, avenue Kleber 38 (Prankreich)

"Bindemittel zur elektrischen Isolation"

Französische Priorität vom 24. Juni 1969 aus der französischen Patentanmeldung Nr. 69 21206

Die Erfindung betrifft Bindemittel zur elektrischen Isolation. Sie bezieht sich insbesondere auf eine Klasse von Harz» blndemitteln für elektrische Isolationszwecke sowie auf isolierende Substanzen auf der Basis dieser Bindemittel für isolierte Wicklungen elektrischer Maschinen, insbesondere rotierender Maschinen.

Beispielsweise besteht in einer rotierenden elektrischen Haschine großer Leistung ein Wiekltmgsstrang aus Umspinnungen, welche rings um die Einzelleiter des Stranges mit Harzen imprägniert sind, und aus mit Harzen imprägnierten Trennmittel» zwischen den Leitern, sowie aus Kondensatoren, welche eine regelmäßige Form des gleichmäßig mit Harz Imprägniertet! Stranges und der Kleblacke in der Welse sicherstellen, daß· nan durch Gießen des Stranges und Einbrennen bzw _r Härten der Harzöinöemittel dieser diversen isolierenden Elemente, eine konpakte und mechanisch widerstandsfähige Anordnung erzielt» Di© WIeIe*-

BA H 387

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lungs stränge selbst sind vom Eisen des magnetischen (Isolation gegen Masse) durch ©ine Anordnung gl&mmerhaltl~ ger Bänder bsw» Streifen Isoliert,, velehe durch ein Harsblndemlttel zusammengehalten werden und'welche Im Vateeii getrocknet und dann gehärtet bzw. eingebrannt werden.

Die bei der Herstellung eißes Hleklungs©Oranges (innere Isolierung) verwendeten IaMe müssen eine erhöhte f fähigkelt zeigen» damit die Gie&dauer uev String© wird} und die larse iiüssea eine, gute m©©iiaaiß@lie keit besitzen, damit Yerfömwagea während Behandlung TCHaiefien werden.

gegea lasse_s ü£i?»ä ia aligeüeiaen In Wurm bracht, cLIfe_o ie, ff©z?u ©isiQs? ÄisflSsMi L5sungsmitt©Io &ä@G©E^J £§,©!? si^I äle g

Lack da??f äi^afe !©sisQF^iQfösig ws³ (S@ ten, urad ei* bbI ©isa© fQE^teeteeiteiael® l@gid©gasi©s?iMg im siierst das fe®§!m@a i©j? -sife i©a Bäsiclem ^es^itoeaoa Stränge mnfeep ¥alcaöH sa ©s»iaisai§Qia öaä öasa Einbrennens sii g@sfcatt©ra₀.

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und man strebt die Erhaltung unveränderter Isolationseigenschaften während der Lebensdauer der Maschine bis zu einem Temperaturgrenzwert von etwa 120° C an, welcher der Betriebstemperaturgrenze entspricht.

Demgegenüber haben im Falle hydraulischer Wechselstromgeneratoren oder großer Synchronmotoren, die geringen Abmessungen der Stränge einerseits und die hohen Leistungen und die daraus sich ergebende Erwärmung andererseits,zur Folge, daß das Interesse sich im wesentlichen auf das Aufrechterhalten der mechanischen oder dielektrischen Eigenschaften der Isolation bis zu einer Temperatur von 155° C richtet, was der internationalen Klasse F entspricht.

Folglich müssen die verschiedenen Bestandteile (Innere Isolierung, leolierung gegen Hasse) der Isolation ein und derselben elektrischen Maschine, und andererseits die Isolationen der beiden Typen elektrischer Maschinen, unterschiedliche Eigenschaften haben hinsichtlich der mechanischen Widerstandsfähigkeit, des Wärmeverhaltens, der dielektrise-hen Eigenschaften oder der Kondensationscharakterlstika der Bindemittel der Isolationen. Demgegenüber muß man gegenwärtig zum Herstellen dieser Bindemittel entweder Harze unterschiedlicher chemischer Klassen verwenden, was Schwierigkeiten bei der Lagerung und die Gefahr der Unverträglichkeit zwischen den Isolationsbindemitteln derselben Maschine mit sich bringt, oder man verwendet ein einziges Harz, welches den Jeweiligen besonderen Forderungen nicht ganz gerecht wird. Dieses Protitem ist umso schwieriger zu lösen, je größere Leistungen die elektrischen Maschinen besitzen und bei je höheren Spannungen sie arbeiten, was von selten der isolierenden Substanzen immer bessere dielektrische und mechanische Eigenschaften bei Wäraebeanspruchung erfordert.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ein elektrisch Isolierendes Bindemittel mit guten mechanischen und elektrischen Eigenschaften bis zu hohen Temperaturen zu schaffen, das sich universell einsetzen läßt.

Diese Aufgabe 1st erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Bindemittel aus dem Gemisch von mindestens drei der folgenden vier Bestandteile besteht:

a) Epoxydharz des Bisphenols A mit einem Epoxydäqulvalent zwischen llk und 195*

b) Epoxydharz eines Novolaeks mit einem Epoxydäquivalent zwischen 175 und 182,

c) Phenolnovolackhärter, hergestellt mit einem organischen Säurekatalysator einer Verkettung von theoretisch 5 bis 8 Kettengliedern entsprechend, abdekantiert und gewaschen im Stadium des Methylolphenols_s

d) Härter aus Resoreenol-Formol-Kondensat, erhalten durch Reaktion von 2 Hol Resorcin und 1 Mol Formol mit einem organischen Säurekatalysator,

wobei die Härter mit Gehalten entsprechend Hydroxyd/Oxyran-Verhältnissen von 0,5 bis 1_S3 verwendet werden«

Als besonders vorteilhaft hat sich ein Bindemittel erwiesen, bei dem die Härter mit Gehalten entsprechend Hydroxyd/Oxyran-Verhältnissen von etwa 0,9 verwendet werden.

Ein weiteres Bindemittel dieser Art mit besonders vorteilhaften Eigenschaften zeichnet sich dadurch aus, daß der oder

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die organischen Säurekatalysator(en) der Phenol-Pormol-Kondensate gleichzeitig der (die) Katalysator(en) der Polymerisationsreaktion zwischen den Epoxydharzen und den Härtern 1st (sind) und im Bindemittel mit Gehalten von O₉I bis 6 Gewichts-% der Härter je nach gewünschter Reaktionsfähigkeit enthalten sind.

Alle diese Bindemittel lassen sich vorzüglich zum Aufbau von Isolierstoffen verwenden, die ihrerseits bestens für die elektrische Isolation von Wicklungen elektrischer Maschinen einsetzbar sind.

Als Epoxydharz des Bisphenols A kann man insbesondere verwenden: EPON 827 von Shell, DER 332 von Dow Chemical oder My 7^5 von Ciba; und als Epoxydharz eines Novolacks kann man verwenden: EPON 1-54 von Shell, DEN 438 von Dow Chemical oder EPN 1138 von Ciba.

Anhand der aus drei Figuren, nämlich zwei Diagrammen und einer Darstellung eines Anwendungsbeispieles enthaltenden Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Die Fig. 1 zeigt ein Diagramm, bei welchem auf der Abszisse das Verhältnis χ zwischen dem Epoxydäquivalent "Novolack" und dem gesamten Epoxydäquivalent des Bindemittels, und auf der Ordinate des Verhältnis y zwischen dem Hydroxydäquivalent "Phenol" und dem Gesamthydroxydäquivalent des Bindemittels aufgetragen ist. Ein Punkt des Diagrammes legt folglich durch seine Abszisse das Verhältnis der zwei verwendeten Epoxydharze und durch seine Ordinate das Verhältnis der zwei verwendeten Novolackhärter fest. Ein Bindemittel aus vier Bestandteilen wird durch einen im Inneren des ausgezogenen Quadrates liegenden Punkt wiedergegeben. An der Grenze, wenn also das Bin-

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mittel nicht aus vier, sondern aus drei Bestandteilen besteht, befindet man sich auf den Seiten des Quadrates. Q£ dem Bindemittel der erfindungsgemIBen Zusammensetzung handelt es sich folglich eigentlich um eine ganze Gattung won Bindemitteln.

Der Hauptvorteil der srfindungegemäleK Gattung von Bindemitteln liegt darin, dal alle diese Bindemittel ausgezeichnete dielektrische Eigenschaften haben und ihre anderen Eigenschaften sich leicht ändern lassen und süwar durch Punktes im Inneren des Diagrasmea nach Fig. diese Bindemittel an die von den verschiedenen Isoilepstoffeß oder Isolierungen geforderten Eigenschaften sowie am die Herstellungs- oder Inweadirngsbeälngimgeii sapass@ß_s Je si&eh der von dem Isolierstoff oies³ der heF^nstellendeia !€aiie]hin© i« erfüllenden Äisigalöe ο AtBf öiQs© Weis© !saras üen st%>Qng<B®.₃ aa die Isolation wquqw®.®!³ Q-lektPlsalsi©^ Elag©Sii!aGa g@@t@13,t@ia Forderungen Genüge g®tsM w@s=ieiai (Sai@i kmm ®ö©5? ii© läomögea© Natur der Isolatl©siQ®. feQ£ö@laalt@s
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B©isgi©l Si© Funkte XtmlBB® s maä V in sirai vmü ύ<Βΐ?®η Stag©«® 3® O₉ ©feesafall© ia urn T

Punkte	1	2	3	4	5
	O	0,25	0,50	0,50	0,76
y	0,25	0,25	0,32	0,50	0,40
tg$bei 16O0C	0,026	0,029	0,028	0,025	0,028

Nachfolgend soll erliutert werden, daß durch Änderung der Zusammensetzung eines Bindemittels der erfindungsgemäßen Gattung den verschiedensten Forderungen, die eich aus der Aufgabe, die die zu Isolierende elektrische Haschine zu erfüllen

ergeben, hat»/entsprochen werden kann.

Eine erste Differenzierung ergibt sich aus der Wahl des Verhältnisses zwischen den beiden Arten von Epoxydharzen. Eine Mischung, die reich an Novolackepoxydharz, beispielsweise DEN 438 ist,gestattet die Herstellung eines Bindemittels mit besserer Alterungsbeständigkeit bei hohen Temperaturen, dessen Biegsamkeit oder Weichheit bei Umgebungstemperaturen jedoch verringert ist. Die Erweichungstemperatur oder der Tropfpunkt nach dem Einbrennen verringert sich mit dem Anteil an Novolackepoxydharz, was die Verminderung des Restgehaltes an Lösungsmittel in den zur Verwendung bereiten Isoliermitteln gestattet. Außerdem wächst die Temperatur der mechanischen Warmverformung, gemessen durch die Durchbiegung unter Last (Härtens'scher Grad) mit dem Anteil an Novolackepoxydharz.

In dieser Hinsicht beträgt die Temperaturdifferenz der Warmverformung zwischen einer Zusammensetzung ausschließlich auf der Basis des Bisphenolepoxydharzes einerseits und einer

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Zusammensetzung, die nur aus Novolackepoxydharz besteht, andererseits etwa 25 C. Die Harze sind dabei mit derselben Härtermischung, zusammengesetzt im selben Äquivalentverhältnis zwischen der Anzahl der Oxyran-Zyklen der Epoxydharzbestandteile und jenen der HydroxyIe, die im Novolacktell vorhanden sind, gehärtet.

Eine zweite Differenzierung ergibt sich aus der Wahl der jeweiligen Gehalte jedes der Härter, nämlich Phenolnovolack und Resorcinol-Kondensat. Eine Vermehrung des letzteren hat eine bemerkenswerte Erhöhung der Martens'sehen Verformungstemperatur zur Folge. Der Unterschied zwischen einer Epoxydharzmischung, die nur mit Phenolnovolack gehärtet ist und derselben Mischung, die mit Resorcinol-Kondensat allein gehärtet ist, beträgt etwa 65° C, wobei die Härter stets im selben Äquivalentverhältnis zwischen den reagierenden Gruppen der jeweiligen Bestandteile genommen sind.

Derartige Änderungen der Eigenschaften des Bindemittels lassen sich in einem Diagramm, wie dem der Fig. 1 durch Verbindung der Bindemittel mit denselben Eigenschaften darstellenden Punkte veranschaulichen. In Flg. 2 ist eine derartige Darstellung für die Martens'sehe Temperatur wiedergegeben. Die Kurvenschar bestimmt die Formeln, die für das Bindemittel denselben Martens*sehen Grad ergeben.

Eine dritte Möglichkeit zur Differenzierung besteht darin, die Reaktionsgeschwindigkeit des Systems Innerhalb weiter Grenzen zu ändern, d.h.,die Kondensationsgeschwindigkeit zwischen den Anteilen Epoxydharz und Härter. Dies geschieht durch den Restsäuregehalt in den Härtern und gegebenenfalls durch den Gehalt an dem Lack beigefügter Säure. Je höher der Rest-•äuregehalt liegt, desto reaktlonefrefcdiger wird der Härter

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bei hohen Temperaturen um l4O bis l60° C, wodurch sich ein weit fortgeschrittener Kondensationsgrad in sehr kurzen Zeiten erzielen läßt. Jedoch, und dies ist ganz besonders bemerkenswert, wird die Kondensationsgeschwindigkeit bei mittleren Temperaturen davon nicht beeinflußt, was in allen Fällen die Durchführung der Vakuumtrocknung bis 120° C ohne vorzeitige Erhöhung des Kondensationsgrades gestattet.

Ein bekanntes und praktisches Herstellungsverfahren für die verwendeten Novolackhärter besteht darin, das Phenol oder das Resorcinol mit dem wäßrigen Formol zu kondensieren und zwar in Gegenwart der Oxalsäure. Es 1st dabei leicht, den Gehalt an Restsäure auf den für die jeweilige Anwendung wünschenswerten Wert durch Durchführung der Dekantierung und Väschen des dekantierten Methylolphenols zu bringen und - für das Resorcinol-Kondensat, das nicht ausgewaschen werden kann - durch Verringerung der für seine Bereitung verwendeten Säuremenge, was durch die große Affinität des Resorclns zu dem Formol möglich ist, oder auch - und in der praktischen Anwendung bequemer - durch Herstellung dieser Produkte mit einem sehr geringen und geregelten RestSäuregehalt und durch Hinzufügung der Oxalsäure zu dem Lack entsprechend den Erfordernissen. Man kann sogar einen Säuregehalt von praktisch Null durch Neutralisierung der Restsäure durch eine mineralische oder organische Base erhalten, wie dies an sich bekannt 1st.

Die Wirkung des Säuregehaltes auf das Verhalten der beiden Härter ist in einer noch folgenden Tabelle wiedergegeben.

Eine andere Eigenschaft der erfindungsgemäßen Bindemittel ist die, daß man sie in Löeung durch Erwärmung vorkondensieren kann, un die Mölekülketten su verlängern und ein Hars sü erhalten, das an seinen besonderen Verwendungszweck angepaßt

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ist. Objswohl also die Bindemittel für weiche, schmiegsame Bänder als solche verwendet werden, bevorzugt man ein vorkondensiertes Bindemittel zur Imprägnierung der Gießwerkstoffe, die folglich bessere Verblndungs- und Qießelgenschaften haben. In diesem Falle wird ein wenig reagierfreudiges Bindemittel in der flüssigen Phase vorkondensiert und danach durch Hinzufügung des Säurekatalysators seine Reaktionsfreudigkeit bis zu des gewünschten Grad gesteigert. Im Falle von Umspinnungslacken muß «ti langkettlges Bindemittel zur Verfügung stehen, das sich in dem Umspinnofen nicht verflüchtigt und ein gutes Kleb- und Haftvermögen besitzt. Hier wird wiederum ein vorkondensierter Lack verwendet.

Mit den erfindungsgemäßen Bindemitteln lassen sich folgende Isolierstoffe herstellen:

a) Isolierlack, bestehend aus einer Lösung dieser Bindemittel in Lösungsmitteln,

b) vorkondensierter Isolierlack durch Wärmebehandlung der Lösung dieser Bindemittel,

c) Umspinnungen für Leiter, hergestellt mit einer Faser beispielsweise aus Asbest, Glas, einer synthetischen Faser oder Vereinigungen aus diesen Fasern und vorkondensiertem oder nicht vorkondensiertem Lack auf der Basis, dieser Bindemittel,

d) Isolierstücke, bestehend aus einem porösem Träger auf der Basis von Glas, Asbest oder beidem, imprägniert mit einem vorkondensierten oder nicht vorkondensierten Lack auf der Baal» dieser Bindemittel,

e) KoBtpensatoren und Kitte, hergestellt aus Füllstoffen aus zerkleinertem Glimmer, aus Papiergli_cer, oder aus Asbest, imprägniert mit vorkondensierten oder nicht

vorkondensierten Lacken auf der Basis dieser Bindemittel,

f) Folien und biegsame Platten, erhalten durch Imprägnierung eines gemischten Aufbaues auf der Basis von Glimmer in blättriger Form oder Glimmerpapier und einer fasrigen Verstärkung, mit Lacken auf der Basis dieser Bindemittel*

Nachstehend werden zur Veranschaulichung Beispiele der Herstellung der beiden verwendeten Härtertypen, nämlich des Phenolnovolackhärters und des Resorcinol-Formol-Kondensates gegeben, obwohl die Herstellung und die Verwendung dieser Produkte als Härter für Epoxydharze an sich bekannt 1st.

Herstellung des Phenolnovolackhärters

In eine mit einem Rückflußkühler versehenes Reaktionsgefäß gibt man 1 920 g Phenol und 1 736 g 30 ffiges (gewichtsmäßig) Formol bzw. Formaldehyd mit 38,4 g Oxalsäure, gelöst in 288 g Wasser. Die Temperatur wird unter Rühren bis auf 90° C erhöht. Die Erwärmung wird unterbrochen und man beobachtet die exotherme Kondensation, die man durch Kühlung des Reaktionsgefäßes mäßigen kann. Man erhält nun das Sieden im Rückfluß während 4 Stunden aufrecht. Dann läßt man das Produkt sich in der Wärme absetzen und zieht den größten Teil des oben stehenden Wassers ab. Man destilliert das Restwasser ab und führt die Kondensierung des Novolacks durch Entwässerung unter Vakuum bei 160° G durch. Die Destilatausbeute 1st nahe der theoretischen Ausbeute. Man erhält durch Gießen und Kühlung eine, glasige, bröcklige Masse, deren Tropfpunkt zwischen etwa 115 und 125° C liegt.

Herstellung des Resorclns-Fornol-Kondensats

In ein mit einem Rückflußkühler ausgestattetes Reaktionsgefäß gibt man 2 200 g technischen Resorcins und 1 000 g 30figen

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Formols mit 4,7 g Oxalsäure, gelöst in 1 100 g Wasser. Man erhöht die Temperatur unter Rühren. Nach Lösung des Resorcins tritt bei 65° C die Kondensation ein. Man unterbricht die Heizung und mäßigt die Reaktion durch Kühlung des Reaktionsgefäßes entsprechend der exothermen Kondensation. Nun erhält man das Sieden im Rückfluß während 1 Stunde aufrecht. Dann rüstet man das Reaktionsgefäß für die Destillation um und schlägt durch Entwässerung unter Vakuum bei l60° C nieder. Wiederum ist die Ausbeute dem theoretischen Wert sehr nahe. Man erhält durch Gießen und Kühlung eine glasige Masse, deren Tropfpunkt bei etwa 95° C liegt.

Einfluß des Katalysatorgehaltes

Der Phenoinovolackhärter und der Resorcin-Formol-Kondensat-Härter reagieren mit den Epoxydharzen mit einer Geschwindigkeit, die eine Funktion des Gehaltes an Katalysatorsäure, hier an Oxalsäure, ist, wie dies die nachfolgende Tabelle zeigt.

Formel des Bindemittels

Isolierband zur Isolierung gegen Masse

Epon 827: 1 Epoxydäquivalent DEN 438: 1 Epoxydäquivalent A Phenolnovolack: 0,9 Hydroxyläquivalent

B Resorcin-Formol-Kondensat: ©,9 Hy» Vüroxyläquivalent

(2 Glasseide 25 g/m²

ι 2

•jrl Glimmerpapier 180 g/m (Bindemittel: 35 %

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Behalt an unlöslichen Produkten nach Trocknung

4h bei 12O°C

2h bei 15O°C

b.l5O

A abgegossen

=Ii der Oxalsäure

2,2 %

24,5 %

83,2 % ,

A abgegossen B = 0,2 H der Oxalsäure

2,9 %

6,1

86

A abgegossen B=Ii der Säure

+ 1 % der Oxalsäure in dem Lack

58,5 %

97

A nicht abgegossen B s ι % der Oxalsäure

2,2 %

78 %

99

Der Säureprozentsatz gibt die Menge der verwendeten Säure im Verhältnis zum Gewicht des erhaltenen Novolacks wieder. Aus der Tabelle geht hervor, daß die Beseitigung eines Teiles des Wassers des Phenolnovolacks und die Verwendung eines geringen Gehaltes an Oxalsäure zur Herstellung des Resorcin-Formol-Kondensates den Gehalt an unlöslichen Produkten nach 2 Stunden bei 150 C verringern und somit die Anwendung der Technologie der Polymerisation im flüssigen Bad erlauben, was eine Progressivität beim Einbrennen erfordert, während die Verwendung eines hohen Säuregehaltes oder seine Beibehaltung im Novolack oder selbst seine nachträgliche Hinzufügung den Gehalt an unlöslichen Produkten nach 2 Stunden bei 150° C erhöht, was günstig für das Einbrennen der gepreBten Isolation und eine kurze Dauer der

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Unbeweglichkeit der Werkzeuge let. Man stellt weiter fest, daß die Reaktionsfreudigkeit bei 120° cfeehr gering let, unabhängig von der Reaktionsfreudigkeit bei 150° C, was in allen Fällen eine rasche Trocknung unter Vakuum In der Hitze gestattet.

Als Beispiel werden nachfolgend zwei mögliche Zusammensetzungen für die Bindemittel von Isolierbändern gegen Nasse angegeben, die, wie nachfolgend beschrieben, in einem passenden Lösungsmittel gelöst sind, das die Imprägnierung bzw. Durchtränkung des Trägermaterials gestattet und normalerweise aus einem Gemisch eines aromatischen Kohlenwasserstoffs und eines Alkohols besteht.

Beispiel 1 ,

Epon 827: 134 g

DEN 438: HH g ι

Phenolnovolaek: 2k g ;

Resorcin-Pormol-Ioiadeneati HQ₃S S- -Ieopropy!alkohol: 2® g

Toluol: HO g *

- j

Das Phenolnovolaek wurde dekantiert und anschließend mit j

Wasser ausgewaschen und das Resorein-Formol-Kondensat wurde j mit 0,2 % Oxalsäure hergestellt.

Die Reaktionsfreudigkeit dieses Bindemittels ist sehr gering und erreicht nur 6 % unlöslicher Produkte nach 2 Stunden bei 150° C. Man erhält dennoch eine vollständige Polymerisation nach 8 Stunden.bei 150° C. Seine T.emperaturaiie& Durchbiegung unter Last (Martens) liegt bei 115° C. Die mechanische Biegefestigkeit des reinen gehärteten Harzes beträgt etwa i%₉5 kg/m⁴ mit einer Durchbiegung von 6 m. Seine StoSfestigkelt ist bei 52 kg cm/cm e

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Beispiel 2

Epon 827: 178 g DEN 1*38: 178 g

Resorcin-Formol-Kondensat: 108 g Isopropylalkohol: lOg Toluol: 80 g

Das Kondensat wurde mit 0,2 K Oxalsäure hergestellt. Die Reaktionsfreudigkeit dieses Bindemittels 1st bei 150° C wesentlich höher, obwohl es bei 120° C nicht empfindlich ist. Der Gehalt an unlöslichen Produkten ist 3 % nach 4 Stunden bei 120° C und erreicht 60 % nach 2 Stunden bei 150° C und % nach 5 Stunden bei 150° C. Die Martens'sehe Temperatur beträgt 145° C. Die mechanische Biegefestigkeit des reinen

2 gehärteten Harzes beträgt 13 kg/cm mit einer Durchbiegung von 5 mm. Die Stoßfestigkeit beträgt 30 kg cm/cm .

Nachfolgend wird ein Beispiel der Herstellung eines vorkondensierten Lackes gegeben, der für innere Isolationen bestimmt ist.

Beispiel 3

Epon 827: 178 g DEN 138:, 178 g Phenolnovolack: 65 g Resorcin-Formol-Kondensat: l8 g '

Isopropylalkohol: 55g Oxalsäure: Ί,Ί g

Das Phenolnovolack wurde dekantiert und anschließend mit Wasser ausgewaschen und das Resorcin-Formol-Kondensat wurde mit 0,2 % Oxalsäure hergestellt.

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In einem mit einem Rückflußkühler ausgerüsteten Reaktionsgefäß löst man die Epoxydharze und die Härter in Toluol und bringt sie zum Sieden, das man bei 125° C während 8 Stunden aufrechterhält. Man kühlt den Lack und fügt 55 g Isopropylalkohol und k_sk g Oxalsäure hinzu. Der erhaltene Lack ergibt auf einer damit überzogenen und bei 80° C getrockeneten Platte einen trockenen überzug. Die Reaktionsfreudigkeit dieses Lackes wird durch einen Gehalt an unlöslichen Produkten von 75 % nach 2 Stunden bei 150° C gemessen.

In den nachfolgenden 4 Beispielen sind verschiedene Isolierstoffe und ihre Herstellung beschrieben.

Beispiel H

Man stellt ein schmiegsames Band zur Isolation gegen Masse

ρ durch übereinanderlegen von Glasseide von 25 g/m , einer

2
Glimmerfolle von l80 g/m und einer zweiten gleichen Lage Glasseide her. Man tränkt nach einem an sich bekannten Verfahren das Ganze mit einem gelösten Lack der Zusammensetzung nach Beispiel 1.

Nach Imprägnierung trocknet man das Band soweit als möglich, Jedofch nur soweit, daß es schmiegsam bleibt. Man erreicht 3 bis 4 % flüchtige Bestandteile und kann bis auf 2,5 % bei solchen Bändern heruntergehen, die für maschinelle Wicklung bestimmt sind. Der soweit als möglich verringerte Gehalt an flüchtigen Bestandteilen gestattet die Herstellung von aus zahlreichen übereinanderliegenden Schichten des Bandes bestehenden Wickeln bis zu einer Dicke von 6 mm, ohne daß das Aufquellen bei der Trocknung während der Formung Falten in dem Band hervorruft, die für das Verhalten bei hoher Spannung schädlich wären.

- 17 -0 0 ίβΊί2/Till

Beispiel 5

Man stellt ein schmiegsames Band nach Beispiel 4, diesmal jedoch unter Verwendung des Lackes nach Beispiel 2 her. Der Gehalt an flüchtigen Bestandteilen in dem fertigen Band liegt hier in der Größenordnung von 5 bis 7 %» was für Spannungen unterhalb von 20 KV zulässig ist.

Beispiel 6 ;

Ein formbares Trennstück, das zur gegenseitigen Isolierung . und mechanischen Sicherung zweier Halbstränge der Wicklung · dient, wird durch Tränkung eines gemischten Gewebes aus Asbest- ' Glasseide von 26O g/m mittleren Fläehengewichtes mit einem vorkondensierten Lack in Lösung nach Beispiel 3 hergestellt. Der getränkte Träger durchläuft nun ein auf l4o° C erwärmtes Rohr und verweilt.dort etwa 5 Minuten. Man erhält so ein trocke-j nes,aber welches warmverformbares Material, das gut an die ge- , bogene Form der Seitenflächen der geteilten Stränge angepaßt werden kann und durch eine Wärmebehandlung rasch eine große Festigkeit erreicht. . . i

Beispiel 7 i

Man verwendet einen Lack der Zusammensetzung nach Beispiel 3 zur Tränkung und Verklebung der Umspinnung eines Flachkupfer- : drahtes, άέτ die Einzelleiter bildet. Die langen Ketten, aus denen er besteht, bilden im Trocknungsofen rasch einen überzug j hoher Haftfähigkeit, der das Zusammenhalten der Umspinnung gewährleistet und dadurch sicherstellt, daß diese die Deformationen mitmachen kann, denen die Einzelleiter abschließend unterzogen werden.

In den beiden folgenden Beispielen ist der Aufbau der Isolation für den Stator einer rotierenden elektrischen Maschine,

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nämlich für einen Wasser- oder wasserstoff^gektlhlten Turbowechselrichter hoher Spannung einerseits und für einen großen Synchronmotor andererseits beschrieben»

Beispiel 6

In Pig· 3 ist ein Roebel-Strang .von mehreren Metern Länge dargestellt. Er besteht aus mehreren Asbest-umsponiie^Einzelleltern 7» die in zwei Schichten angeordnet sind., welehe gegen- ^: einander durch ein Trennglied 8. aus Asbest und Glasseide nach Beispiel 6 isoliert sind® Die Kreuzungsstellen- der Verschrän- ; kungfsind mit Hilfe nieht dargestellter- kleiner Folien aws Mekanit, verklebt mit dem Lack nach Beispiel 3a isoliert» Die ^; Kantenhohlräume der Stränge sind mit Einlage» 9' ans Istoestkarton aufgefüllt j, der eöeafalls alt äea-Laek aa©h Beispiel 3 ver» klebt ist» Kitte 10 auf iei? Basis i©ss@lbea Haffes, lasse» eine regelmäßige Perm erziel©»» Bei³ iss öiesei³ Welse. aufgebaute Strang wird verklebt wad aö8g@f©s?at ctaeii lelßprejssea wätarerad H5 Minuten bei 360° C₉ .

Es schließt sieb die Uswie&lumg slt ©laera Bmiä il wl@ d@m. nach Beispiel tfa·» H an_s öas auf eine Breite ¥©a 30 wm-geschnit ten und halb überlappend gewiegelt 1st. Man Hl©keS eine hinrei chende Anzahl von Schichten ttbefeiaaudeFj, um.die endgültig gewünschte Dicke an errelelaeMj, die beispielsweise ffix³ eine Nenn» spannung von 2k .IY 5j»5

Der Strang wird ansefoli©i<§jadL imfcos³ ¥atai» bei 120° C mehrer Stunden getrocknafe«

„ Mach diesem ¥©f>gaag ©^fo-lgt öl© SsllbFiefoag des Barrens In einer Presse^ um Ihm dl© löeaStlgtes g(?iaauea Ibmossüiigen au .ge=- ben» Abschließest! wird dl© Isolierung äurch ElEltgung des Barrens In ein heißes Bad von ΐβθ° C bei einem Draete iron 7 kg/cm polymerisiert« ~ 1

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Man erhält so Wickelstränge, deren Isolation alle angesichts Ihrer großen Abmessungen/ref&lgkeits- und Elastizitätseigenschaften hat, wobei die dielektrischen Verluste sehr niedrig sindι bei 155° C 1st das Produkt ε mal tg 4> kleiner gleich 0,2.

Diese Art der Isolierung gestattet Leistungen von mehreren zehn MVA und Spannungen von mehr als 25 KV zu erreichen.

Beispiel 9

Eine Isolation der Statorspulen für Synchronmotor großer Leistung ist in folgender Weise hergestellt. Die Einzelleiter sind Flachkupferdrähte, versehen mit einer aus Glasfaser und dem Lack nach Beispiel 3 bestehenden Umspinnung. Zur Verklebung dieser Drähte zur Bildung der Windungen umwickelt man

2
diese mit Glasseide von 50 g/m , Oberzogen mit dem Lack nach Beispiel 3* Die geraden Teile werden durch Pressen verklebt, wobei die verschiedenen Windungen durch einen nichthaftenden Film getrennt sind« Die Windungen sind mit zwei,sich zur Hälfte überlappenden Lagen des Bandes des Beispiels 5 isoliert. Dann wird die Isolierung gegen Masse durch Umwicklung mit demselben Band aufgebracht, wobei eine hinreichende Lagenzahl zur Erzielung einer Dicke von 2,5 mm für eine Nennspannung von 12 KV gewickelt wird. Die Isolation der Spulenköpfe geschieht mit Hilfe eines welchen, nicht polymerisierbaren Bandes. .. aus einem bekannten Werkstoff.

Nach Trocknung im Vakuum unter Hitze unter den bereits beschriebenen Bedingungen werden die Spulen unter Druck in Preßwerkzeugen bei l6o° C während drei Stunden eingebrannt. Es folgt eine Nachbehandlung bei l60° C im Ofen.

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Diese Spulen besitzen alle für den Betrieb in der Klasse P unter hoher Spannung geforderten Eigenschaften₉ sowohl von der mechanischen Warmfestigkeit als auch von den dielektrischen
Verlusten her, die durch das Produktf mal tg % bei 155° C gemessen werden und kleiner 0,2 sind»

Nach Alterung bei 165° C während 1000 Stunden bleiben diese Verluste gering. Der Faktor C tg S erreicht nach 500 Stunden bei l60° C einen Wert von weniger als O₉5 und bleibt nach dieser Zeit konstant.

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Claims (3)

Dipl.-Ing. Dipl. oec. ρ-bi. t-ifM. » ?.->·ι ..WM OTt C -in-rn ΡΑΐΓ..\.Λ.\*ν/.·Μ.Τ München 21 - 6öätanlstr. 81 6139-IV/He. Telefon 561762 Societe* Generale de Constructions Electriques et Mecaniques (ALSTHOM) Patentansprüche;

1. Bindemittel zur elektrischen Isolation, dadurch gekennzeichnet, daß es aus dem Gemisch von mindestens drei der folgenden vier Bestandteile besteht:

a) Epoxydharz des Bisphenols A mit einem Epoxydäquivalent zwischen Π Η und 195»

b) Epoxydharz eines Novolacks mit einem Epoxydäquivalent j zwischen 175 und 182, j

c) Phenolnovolackhärter, hergestellt mit einem organischen Säurekatalysator einer Verkettung von theoretisch 5 bis 8 Kettengliedern entsprechend, abdekantiert und gewaschen im Stadium des Methylolphenols,

d) Härter aus Resorcdnol-Formol-Kondensat, erhalten durch ^f Reaktion von 2 Mol Resorcin und 1 Mol Pormol mit einem organischen Säurekatalysator,

wobei die Härter mit Gehalten entsprechend Hydroxyd/Oxyran-Verhältnissen von 0,5 bis 1,3 verwendet werden.

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2. Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Härter mit Gehalten entsprechend Hydroxyd/Oxyran-Verhältnissen von etwa 0,9 verwendet werden.

3. Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die organischen Säurekatalysator(en) der Phenol-Formol-Kondensate'gleichseitig der (die) Katalysator(en) der Polymerisationsreaktion zwischen den Epoxydharzen und den Härtern ist (sind) und im Bindemittel mit Gehalten von 0,1 bis 6 Gewichtsprosent-der Härter je nach gewünschter Reaktionsfähigkeit enthalten sind.

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