DE2038711C3

DE2038711C3 - Verfahren zum Abtrennen von höhermolekularen Bestandteilen und katalytisch wirksamen Verunreinigungen aus für Tränkzwecke verwendbaren Epoxid-Säureanhydridhärter-Mischungen

Info

Publication number: DE2038711C3
Application number: DE19702038711
Authority: DE
Inventors: Willi Dr. Phil. 1000 Berlin Mertens
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1970-07-29
Publication date: 1976-02-05

Description

Es ist bekannt, die Isolierungen elektrischer Maschinen aus überlappt gewickelten Glimmerbändern aufzubauen, die danach mit Epoxidharz-Säureanhydridhärter-Mischungen getränkt und ausgehärtet werden. Ein besonders vorteilhaftes Verfahren für die Tränkung dieser Isolierungen ist das sogenannte Ganztränkungsverfahren, bei dem die Maschinenständer bzw. -läufer mit eingelegter und verschalteter Wicklung insgesamt in einem großen Tränkkessel von dem Tränkharz überflutet werden. Dieses Verfahren benötigt einen großen Tränkharzvorrat, der immer wieder zu neuen Tränkungen verwendet werden muß, da der in die Isolierhülse eingedrungene und darin verbleibende Tränkharzanteil sehr gering ist, meist kleiner als 0,5 %.

Durch die Maschinenteile und aus den Glimmerbändern können nun Verunreinigungen in das Tränkharz gelangen, die katalytisch wirksam sind und somit eine Reaktion des Tränkharzes im Sinne einer allmählichen Viskositätserhöhung zur Folge haben. Für die Tränkung muß aber das Tränkharz, um gut eindringen zu können, eine sehr niedrige Viskosität haben. Deshalb wird die Tränkung auch bei erhöhten Temperaturen, z. B. bei angenähert 70° C, durchgeführt. Die wiederholte Erwärmung des Tränkharzes kann aber ebenfalls durch eine, wenn auch in geringem Umfang, beginnende Additionsreaktion des Tränk-

lii harz.es auf die Dauer zu einem Viskositätsanstieg führen. Dadurch kann dann, selbst bei sehr sauberen und reaktionsträgen Tränkharzkomponenten, im Verlauf längerer Gebrauchszeiten, vielleicht erst nach mehreren Monaten, ein für die Tränkung nicht mehr zulässiger hoher Viskositätswert des Tränkharzes erreicht werden. Dieses an sich noch hochwertige Tränkharz ist dann nicht mehr für die einwandfreie Durchtränkung von Hochspannungsisolierungen zu verwenden und muß ersetzt werden.

Auch aus anderen Anwendungen von zykloaliphatischen Harzen ist es bekannt, siehe USA.-Patentschrift 3 035 001, daß diese in ungehärtetem oder nur teilweise gehärtetem Zustand lösbar sind und verarbeitet werden können und daß später, wenn die Härtung durchgeführt ist, das erzielte Produkt unlöslich ist. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abtrennen von höhermolekularen Bestandteilen und katalytisch wirksamen Verunreinigungen aus für Tränkzwecke verwendbaren Epoxidharz-Säureanhydridhärter-Mischungen zu finden, damit schon verwendete Tränkharzmischungen, deren Viskosität zu hoch angestiegen ist, regeneriert und somit ohne Änderung der Grimdzusammcnsetzung wieder auf niedrige Viskositätswerte zurückgeführt werden können. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Epoxidharz-Säureanhydridhärter-Mischung Gemische aus die Tränkharzmischung lösenden und nicht lösenden Kohlenwasserstoffen oder Halogen-Kohlenstoffverbindungen beigefügt werden, daß dann nach einer guten Durchmischung die nicht ,gelösten höhermolckularen Bestandteile zusammen mit den katalytisch wirksamen Verunreinigungen physikalisch abgetrennt werden und danach die Lösung unter Vakuum cingedampft wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt also die bekannte physikalische Tatsache aus, daß aus Lösungen Anteile ausgefällt werden können, wenn man den Komponenten nicht lösende Stoffe hinzugibt.

Es handelt sich hier aber nicht darum, eine Mischung aus einem löslichen Bestandteil (Epoxidharz-Härter) und einem nicht löslichen Bestandteil (Vorpolymerisat aus Epoxidharz-Härter) dadurch zu trennen, daß man die Mischung mit einem nur für den löslichen Anteil wirksamen bekannten Lösungsmittel behandelt, in dem also der nicht lösliche Bestandteil nicht löslich ist. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung werden vielmehr die Bestandteile einer Mischung voneinander getrennt, die alle für sich allein den der Mischung beigegebenen lösenden Kohlenwasserstoffen oder Halogen-Kohlenstoffverbindungen lösbar sind. Durch die Zugabe dieser die Tränkharzmischung lösenden Kohlenwasserstoffe in die Tränkharzmischung entsteht also eine Lösung. Aus dieser wird dann durch die weitere Zugabe von ebenfalls an sich bekannten, die Tränkharzmischung nicht lösenden Kohlenwasserstoffen bzw. Halogen-Kohlenstoffverbindungen der höhermolekulare Bestandteil,

der also an sich in den lösenden Verbindungen ebenfalls lösbar war, herausgefällt. Dies sind aber gerade die Tränkharzanteile, die durch ihre Additionsreakiion die Viskositätserhöhung der Tränkharzmischung verursacht hatten. Außerdem binden sich die katalylisch wirksamen Verunreinigungen ebenfalls an diese freie Carboxyl- und Hydroxylgruppen enthaltenden höhermolekularen Anteile und werden mit diesen ausgefällt. Nach dem Durchmischen der Tränkharzmischung mit den lösenden und nichtlösenden Stoffen setzen sich die nicht gelösten Bestandteile, welche die Verunreinigungen enthalten, von der Lösung ab und können leicht physikalisch abgetrennt werden. In Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dann die verbleibende Lösung unter Vakuum eingedampft, wodurch das Lösungsmittel entfernt wird, und man erhält wieder eine Epoxidharz-Säureanhydtidhärter-Mischung niedriger Viskosität und Reaktivität. Das Tränkharz ist also ohne Änderung der Grundzusammensetzung regeneriert und von neuem für die Tränkung von Hochspannungsisolierungen verwendbar.

Verwendet man für die Durchführung des Verfnhrens gemäß der Erfindung ein Gemisch von lösenden und nichtlösenden Kohlenwasserstoffen, so set- _a5 zen sich nach dem Durchmischen die Verunreinigungen als schwerere Schicht unten ab. Die Trennung dieser Schicht von der verbleibenden Lösung ist dann sehr einfach. Verwendet man Halogen-Kohlensioffverbindungen als Löser und Nichtlöser, so setzt sich das Gemisch der störenden Bestandteile dagegen an der Oberfläche der Lösung ab. Halogenkohlenstoffe haben aber den Vorteil, daß sie unbrennbar sind. Als lösender Halogenkohlenstoff eignet sich z. B. Perchloräthylen, als nichtlösender können Fluor-Chlorkohlenstoff-Verbindungen mit jeweils gleichem Siedebereich wie der lösende Anteil gewählt werden.

Es ist zweckmäßig, für die Durchführung des Verfahrens Kohlenwasserstoffe im Siedebereich zwischen 80 und 120° C bei Normaldruck zu verwenden. Geeignet ist z. B. eine Mischung mit Toluol als lösendem und eine Benzinfraktion mit den Siedegrenzen 95 bis 115"C als nichtlösendem Bestandteil. Es können aber auch Benzol-Leichtbenzin oder Benzol-Cyclohcxan-Mischungen verwendet werden. Menge und Mischungsverhältnis der Kohlenwasserstoffe richten sich nach dem vorliegenden Viskositätszustand der Tränkharzmischung. Für relativ niedrig viskose Tränkharzc empfiehlt es sich, den Anteil an Nichtlösern größer zu wählen. Die günstigste Mischung läßt sich an einer Probe leicht ermitteln.

Beispielsweise kann eine Tränkharzmischung aus reinem Bisphenol-A-Bisglycidyläther und Methylhexahydrophthalsäureanhydrid in Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Mischung aus 200 Volumenteilen Toiuol und 240 Volumenteilen Benzin (Siedegrenzen 95 bis 115° C) auf 100 Gewichtsteile Tränkharzmischung mit Vorteil regeneriert werden. Man gewinnt auf diese Weise ungefähr 80 bis 90 °/o der eingesetzten Tränkharzmischung wieder als vollwertiges Harz zurück. Auch das bei der Verdampfung unter Vakuum zurückgewonnene Lösungsmittelgemisch kann wieder für weitere Trennungen gebraucht werden. Ungefähr 10 bis 2O°/o der Tränkharzmischung fallen nach der Trennung als etwa 70prozcntige Lösung an. Sie können als Lackharz. KlebstofT oder Laminatharz nutzbar gemacht werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann außerdem mit Vorteil für die Veredelung von für die Tränktechnik wegen zu großer Reaktivität nur schlecht verwendbaren Harzen benutzt werden. Dazu läßt man diese zunächst mit einer Teilmenge des später vorgesehenen Härters vorreagieren. Hierbei werden überwiegend die aktiven, hydroxylgruppenhalligcn Bestandteile des Harzes erfaßt, die dann als saure Ester zusammen mit als Beschleuniger wirksamen Verunreinigungen, wie z. B. Alkaliverbindungen, bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch das Trenngemisch ausgefällt werden. Auf diese Weise können aus Harzen selbst störende Bestandteile, die durch eine Kurzwegdestillation nicht zu beseitigen sind, noch entfernt werden.

Claims

20 38 7! 1 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abtrennen von höhermolekularen Bestandteilen und katalytisch wirksamen Verunreinigungen aus für Tränkzwecke verwendbaren Epoxidharz-Säureanhydridhärter-Mischungcn, dadurch gekennzeichnet, daß der Epoxidharz-Säureanhydridhärter-Mischung Gemische aus die Tränkharzmischung lösenden und nicht lösenden Kohlenwasserstoffen oder Halogen-Kohlcnstoffverbindungen beigefügt werden, daß dann nach einer guten Durchmischung die nicht gelösten höhermolekularen Bestandteile zusammen mit den katalytisch wirksamen Verunreinigungen physikalisch abgetrennt werden und danach die Lösung unter Vakuum eingedampft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Epoxidharz zunächst mit einer Teilmenge des später vorgesehenen Säureanhydridhärters durchmischt und zur Reaktion gebracht wird, daß dann dieser Harzmischune die Gemische aus lösenden und nichtlöscndcn Kohlenwasserstoffen oder Halogen-Kohlenstoffverbindungen beigefügt und nach der Durchmischung die nicht gelösten Bestandteile physikalisch abgetrennt werden und danach die Lösung unter Vakuum eingedampft wird.

3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Siedegrenzen der der Epoxidharz-Säureanhydridhärter-Mischung zugefügten Kohlenwasserstoffe bei Normaldruck /wischen 80 bis 1 20° C liegen.

4. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als die Tränkharzmischung lösender Kohlenwasserstoff Toluol verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als die Tränkharzmischung lösender Kohlenwasserstoff Benzol verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als die Tränkharzmischung nicht lösender Kohlenwasserstoff eine Benzinfraktion mit den Siedegrenzen zwischen 95 bis I 15° C verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als die Tränkharzmischung nicht lösender Kohlenwasserstoff Cyclohexan verwendet wird.