DE2329532A1 - Elektrische isolation - Google Patents

Elektrische isolation

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Description

Elektrische Isolation
Die Erfindung betrifft ein zusammengesetztes Isolationsmaterial. Insbesondere betrifft sie ein neues und verbessertes Isolationsmaterial in Blatt- oder Bandform und insbesondere ein Glimmerpapier, welches durch Glasgarn oder Glasfaser verstärkt ist und sich durch gute Isolationseigenschaften auszeichnet, insbesondere In Verbindung mit Leitern mit relativ kleinem Durchmesser und bei relativ hohen Temperaturen, bei denen organische Bindermaterialien verbrannt werden.
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ORIGINAL INSPECT«
An sich sind Isolationsblatt- und -bandmaterialien bekannt, welche aus verstärktem Asbest, Glimmerplättchen und anderem organischem plättchenförmigem Material hergestellt sind, beispielsweise aus Glasplättchen, und welche als Verstärkungsmittel ein gewebeähnliches Material aus Glas oder einem anderen anorganischen Material verwenden. Solche Isolationsmaterialien, welche ein Gewebe enthalten, beispielsweise aus Glas, können jedoch nicht in bequemer V/eise auf dünne Leiter mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 1,2 mm (50 mil) aufgewickelt v/erden, ohne daß dabei ein übermäßig starkes Ausfransen erfolgt, besonders bei erhöhten Temperaturen, bei denen irgendein organisches Bindematerial abgebrannt worden wäre. Asbest verhält sich sehr stark in ähnlicher V/eise wie ein Glasgewebe, da es ebenfalls eine Neigung zum Ausfransen und zur Auflösung besitzt, wenn es nicht mit einem anorganischen wärmebeständigen Material gebunden wird, beispielsweise mit einem Keramikmaterial. Dieses nacht jedoch dann die Leiter inflexibel und die Isolation spröde und physikalisch sehr empfindlich. Die Verwendung von Glimmerplättchen in solchen Bändern stellt ebenfalls eine Begrenzung dahingehend dar, daß relativ dünne Leiter nicht in bequemer Weise mit einem Band bewickelt werden können, welches relativ große Glimmerplättchen enthält. Es wurde auch bereits versucht, Glimmerpapier oder erneut aufgearbeiteten Glimmer oder ähnliches Material mit einer durch Glasgewebe verstärkten Isolation zu verwenden. Obwohl der Glimmerpapierteil des Bandes sich sehr, gut für sich allein genommen an Formen anschmiegt, wird ein solches Band in seinen Eigenschaften beschränkt durch die Anwesenheit des Glasgewebes. Aus"den obigen Ausführungen ist ersichtlich, daß eine Notwendigkeit für eine flexible elektrische Isolation besteht, v;elche sich, leicht an Formen anpaßt und gleichzeitig ihre physikalischen und elektrisch isolierenden Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen beibehält, bei denen irgendein ursprünglich vorhandenes organisches Bindematerial im wesentlichen durch Wärmeeinwirkung entfernt worden wäre.
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Zusammengefaßt betrifft die Erfindung eine elektrische Isolation In Form eines Blattmaterials oder eines Bandes, das eine erste oder Basisschicht aus einem mit Kunstharz imprägnierten Glimmerpapier besitzt, eine zweite, darüberliegende Schicht aus einem der Länge nach angebrachten abgeplatteten Glasgarn und v/ahlweise eine dritte, haftende Schicht aus Polymer oder einem Kunstharzfilm. Das Material ist besonders ausgezeichnet dadurch, daß es auf relativ dünne Leiter oder kleine Strukturen so aufgewickelt werden kann, daß es sich an deren Form anpaßt und sogar bei erhöhten Temperaturen flexibel bleibt und seine elektrisch isolierenden Eigenschaften beibehält, bei denen ein organischer Kunstharzbinder oder -kleber oder Imprägnierungsmittel verbrannt würde.
Ein besseres Verständnis der Erfindung und weiterer Vorteile und Aufgaben ergibt sich aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und der Abbildung einer bevorzugten Ausführungsform in Gestalt eines Bandes.
Das Glimmerpapier oder der aufgearbeitete Glimmer, welcher als brauchbar in Verbindung mit der Erfindung befunden wurde, kann durch eine Vielzahl von möglichen Verfahren dargestellt oder vorbereitet werden und schließt u.a. die Verfahren nach den US-Patenten 2 5^9 880,2 611 055, 2 709 158, 2 405 576 und 3 HO ein, ohne Jedoch auf diese Verfahren beschränkt zu sein. An sich kann das Glimmerpapier jede für den bestimmten Anwendungsfall geeignete Dicke besitzen. Es wurde jedoch gefunden, daß besonders für das Umwickeln von dünnen Leitern in der Größenordnung von etwa 1,2 mm (50 mil) ein solches Glimmerpapier zu bevorzugen ist, welches eine Dicke von etwa 0,038 mm - etwa 0,05 mm (etwa 1,5 bis 2 mil) besitzt.
Das Glasgarn oder die Glas fäden, welche in Verbindung mit der Erfindung brauchbar sind, besitzen im allgemeinen einen Durchmesser im Bereich von etwa 0,012 mm bis etwa 0,075 nun (etwa 0,5
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bis etwa 3 mil) und sind typischerweise aus Faserbündeln zusammengesetzt, welche zur Bildung des Garns in an sich bekannter Weise verdrillt werden. In der praktischen Verwendung wird das Glasgarn normalerweise teilweise abgeplattet, wie dies noch nachstehend beschrieben wird. Wenn die Anwendung eines übergelegten Films angezeigt ist, können verschiedene Filme aus einer Anzahl von Filmen aus Kunstharz oder Polymer verwendet werden einschließlich der verschiedenen Polyester, Polysulfone, Polyäthylen, Polypropylen, Polybutylen, Polystyrol, Polyvinylacetat Polyacrylat, Celluloseacetat, Celluloseacetobutyrat, Polyvinylacetat PoIycarbonat und ähnliche, wobei solche Filmmaterialien an sich bekannt sind.
Ebenso können Materialien aus einer Anzahl von polymeren Materialien verwendet werden, welche dem Fachmann ebenfalls bekannt sind, um die Schicht aus Glimmerpapier zu imprägnieren und um einen darüberliegenden Film mit dem Substrat zu verhaften. Es wird jedoch bevorzugt, für diese Zwecke organische Polysiloxane zu verwenden, welche an sich für sich allein genommen Materialien mit relativ hoher Temperaturbeständigkeit sind. Typisch für die als Klebestoff oder Haftmaterial brauchbaren Materialien ist das Organopolysiloxan mit der Typenbezeichnung SR-516 der General Electric Company, welches im wesentlichen ein Gemisch von mit Silanol abgestopptem Dimethylpolysiloxan mit einer Viskosität von etwa 1 000 000 bis zu 40 000 000 Centipoise (cps) bei 45°C besitzt, und ein MQ-Kunstharz, wobei M (CH,),SiO1/2 ist, Q ist SiO2
und das Verhältnis M/Q ist
Ein typisches brauchbares Material zur Imprägnierung von Glimmerpapier ist die Zusammensetzung SR-231 der Firma General Electric Company. Dies ist eine 60 #-ige Lösung in Xylol von einem Gemisch von mit Silanol abgestopptem Dimethylpolysiloxan (flüssig) mit einer Viskosität von/l5o0 cps bei 25°C, MQ-Kunstharz wie vorstehend beschrieben und einem zusätzlichen MQ-Kunstharz, bei
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den das Verhältnis von M/Q ■■ · ist, zusammen mit einem
geringen Anteil eines Katalysators, beispielsweise einer Ceriumverbindung.
Das folgende Beispiel veranschaulicht die praktische Durchführung der Erfindung; es besitzt jedoch keine einschränkende 3edeutung.
Ein Glimmerpapier mit einer Dicke von etwa 0,042 mm (etwa 1,7 mil) wurde mit dem vorstehend beschriebenen Kunstharz des Typs SR-231 imprägniert und im Ofen mit einer Geschwindigkeit von etwa 3m/min (etwa 10 Fuß/min) bei einer Temperatur von 1750C ausgehärtet. Die Ofenverweilzeit betrug dabei etwa 5 Minuten und es wurde ein Endgehalt an Harz im Bereich von etwa 1,4 bis 4 Gew.-?, bezogen auf das Glimmerpapier, erhalten. Es wurde gefunden, daß ein Anteil von weniger als 1,5 Gew.-yi Kunstharz die wasserabstoßenden Eigenschaften des Glimmerpapiers verschlechtert, wobei das Glimmerpapier bei Einwirkung von Feuchtigkeit eine Neigung zum Verfall zeigt. Andererseits bewirkt ein Kunstharzgehalt von mehr als 4 Gew.-2 eine Tendenz zur Blockierung (blocking) des Glimmerpapiers beim Aufwickeln. Das imprägnierte Glimmerpapier wird als nächstes mit dem vorstehend beschriebenen Kleber des Typs SR-516 als 15 %-ige Lösung in Toluol überzogen und in einem Ofen bei einer Temperatur von etwa 400C bis 1000C und vorzugsweise bei etwa 700C behandelt, um den größten Teil des Lösungsmittel zu entfernen und eine klebrige Oberfläche zu erhalten. Als nächstes wird ein Glasgarn mit jeweils etwa 200 Fasern, jeweils mit einem Durchmesser von etwa 0,009 mm (0,00035 Zoll), auf die klebrige Oberfläche des Glimmerpapiers geführt. Dabei besitzen die einzelnen Fäden einen solchen Abstand, daß man auf eine Strecke von 2,5 cm etwa eine Fadenzahl von l8 bis 20 Fäden erhält. Das zusammengesetzte Material wird sofort durch Preßwalzen geführt, um die Glasfäden im erwünschten Maße abzuplatten; gewöhnlich werden sie etwa auf die halbe Dickenabmessung abgeplattet.
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Obwohl nicht abgeplattete Glasfäden in bestimmten Anwendungsfällen verwendet werden können, zeigen sie allgemein gesprochen eine Tendenz dazu, das Fertigprodukt relativ dick zu machen. Gleichzeitig verteilt das Abplatten die Glasfasern und ergibt einen besseren Schutz und eine bessere Verstärkung für das Glimmerpapier. Bei extremer Abplattung bewirkt es sogar, daß die Glasfasern praktisch die gesamte Oberfläche des Glimmerpapiers bedecken und dies ergibt ein hohes Maß von Beständigkeit gegen eine Durchlöcherung.
Der wahlweise auf der Oberfläche aufgebrachte Film von Mylar (Polyäthylenterephthalatpolyester) mit einer Dicke von etwa 0,006mm (1/4 mil) kann zunächst leicht mit dem vorstehend beschriebenen Kleber behandelt und dann auf dem Substrat überlagert werden. Hierbei wird dann eine Preßwalze zum Anpressen oder eine andere geeignete Anpreßeinrichtung verwendet, um das in der Abbildung gezeigte Fertigprodukt zu erhalten. Die Abbildung zeigt ein Bandstück 1, und zwar die erste oder Basisschicht aus glimmerähnlichem Papier 2 und verstärkenden, der Länge nach angeordneten abgeplatteten Glasfäden 3, wobei in der Darstellung der darüberliegende Kunstharzfilm 4 teilweise entfernt ist. Das Glimmerpapier oder ein Papier aus einem ähnlichen Material ergibt eine elektrisch isolierende Trennschicht, welche durch die Glasfäden so gestützt und verstärkt wird, daß sie sich an eine vorhandene Formgestalt anfügen kann. Der darüberliegende Film aus Kunstharzmaterial unterstützt das anschmiegende Aufwickeln oder Umwickeln des Materials besonders bei dünnen Drähten oder Leitern, wobei dieser Film und auch der Kunstharzkleber und die Imprägnierungsmittel im wesentlichen oder vollständig entfernt werden, wenn der isolierte Leiter Verbrennungstemperaturen ausgesetzt wird. Die fertige Isolation in Form eines Bandes kann verwendet werden, um in Form einschließender Weise relativ dünne Drähte mit einem Durchmesser in der Größenordnung von etwa 1,2 mm (50 mil) zu umwickeln oder zu iso lieren, welche dann anschließend zu Strängen oder Kabeln gewickelt werden können. Die Isolation ist geeignet zur Verwendung bei ge-
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wohnlichen Temperaturen. Dabei beträgt ihre dielektrische Feldstärke bei Kurzzeitmessung und stufenweiser Anwendung unter Verwendung von Elektroden mit einem Durchmesser von etwa 6 mm (1/4 Zoll) 1000 Volt pro 0,025 mm (1000 Volt/mil). Sie ist jedoch besonders geeignet zur Verwendung bei erhöhten Temperaturen, bei welchen das Imprägnierungsmaterial und das Klebermaterial im wesentlichen oder vollständig abgebrannt oder verbrannt wird. Es wurde gefunden, daß bei diesem Abbrennen die Stränge oder Kabel aus solchen isolierten Drähten im wesentlichen ihre Flexibilität und ihre Isolationseigenschaften beibehalten und gegenüber Abrieb und mechanischer Belastung beständig sind. Hierin besteht ein bedeutungsvoller Unterschied zu vorbekannten Materialien, welche besonders bei erhöhten Temperaturen entweder ihre elektrisch isolierenden Eigenschaften verlieren oder inflexibel sind oder sowohl elektrisch als auch bezüglich ihrer räumlich mechanischen Eigenschaften oder physischen Eigenschaften sehr stark verschlechtert werden. Die vorstehend beschriebene Isolation 1st besonders geeignet für Drähte für Thermoelemente und ähnliche Einrichtungen,
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Claims (6)

  1. - 8 _
    Patentansprüche
    Elektrische Isolation, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine erste Schicht eines glimmerähnlichen Papiers enthält, welches mit Kunstharz imprägniert ist, auf dieser ersten Schicht eine zweite Schicht aus Glasfäden überlegt ist und darauf eine dritte Schicht aus einem polymeren PlIm liegt.
  2. 2. Elektrische Isolation nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chne t, daß das Kunstharz ein Organopolysiloxan ist.
  3. 3. Elektrische Isolation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfäden im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
  4. 4. Elektrische Isolation nach Anspruch 3, dadur ch gekennzeichnet, daß die Glasfäden abgeplattet sind.
  5. 5. Elektrische Isolation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerfilm aus Polyester besteht.
  6. 6. Elektrische Isolation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das glimmerähnliche, mit Kunstharz imprägnierte Papier und der Polymerfilm mit einem Kleber behandelt sind.
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DE2329532A 1972-06-12 1973-06-09 Mehrschichtiges flexibles Isolierband oder -blatt Expired DE2329532C3 (de)

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