DE2713566A1

DE2713566A1 - Anaerobisch aushaertendes isolationsharzsystem

Info

Publication number: DE2713566A1
Application number: DE19772713566
Authority: DE
Inventors: Robert N Kauffman; James D B Smith
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1976-04-02
Filing date: 1977-03-28
Publication date: 1977-10-13
Also published as: JPS6235345B2; DE2713566C2; GB1578286A; JPS52120304A; IT1072265B; CH629397A5; FR2346827A1; FR2346827B1; BE853132A; CA1087043A

Description

Die Erfindung betrifft ein anaerobisch aushärtendes Isolationsharzsystem, bestehend aus entweder einem Verfahren zur Beschichtung eines Gegenstandes mit einem derartigen Harz wie auch ein mit einem derartigen Harz isolierten Gegenstand.

Leiter, die in Generatoren und Motoren als Spulen verwendet werden sollen, werden mittels eines VPI-Verfahrens (Vakuum-Druck-Imprägnierung) isoliert, indem der Leiter zunächst mit Glimmerband umwickelt, dann mit einem Glasbindeband, um das spröde Glimmerband an Ort und Stelle festzuhalten. Der umwickelte Leiter wird dann in ein Vakuum und dann unter Druck in ein Harz gebracht. Dann wird der getränkte umwickelte Leiter herausgenommen und in einem Ofen erhitzt, um das Harz auszuhärten.

Dieses System wird bereits kommerziell angewendet, es erfordert jedoch ziemlich viel Energie für das Aushärten in dem Ofen, weil

709841/0774

Telefon (0211) 32O8 58 Telegramme Custopat

.,. 2 7 1 3 b 6 6

zusammen mit dem Harz auch das Kupfer in den Spulen erhitzt werden muß. Es kann ein Abtropfen von Harz während der Aushärtung auftretenjund durch die Ausdehnung des Kupfers während der Aushärtung und der nachfolgenden Kontraktion während der Abkühlung können in dem Harz mechanische Beanspruchungen auftreten.

Anaerobische Harze sind solche Harze, die bei Anwesenheit von Sauerstoff nicht aushärten, aber dann aushärten, wenn sie zwischen zwei sauerstoffundurchlässige Oberflächen angeordnet werden. Diese anaerobischen Harze werden daher allgemein als Klebstoffe verwendet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Harzsystem zu schaffen, das eine Isolierung ermöglicht, ohne daß dabei übermäßige Energieverluste auftreten und bei dem auch mechanische Beanspruchungen des Harzes möglichst klein bleiben.

Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst, also durch ein Verfahren zur Bildung einer ausgehärteten Harzbeschichtung auf einem Gegenstand, das aus Aufbringen eines anaerobischen Harzes auf den Gegenstand in Anwesenheit von Sauerstoff und anschließendem Anordnen des Gegenstandes in einer gasförmigen Atmosphäre, die keinen Sauerstoff enthält, besteht.

Die Erfindung umfaßt auch einen Gegenstand, der einen Leiter umfaßt, der mit einer Isolierung bedeckt ist, die mit einem ausgehärteten anaerobischen Harz imprägniert ist.

709841/0774

Es wurde gefunden, daß mit anaerobischen Harzen imprägnierte isolierte Leiter in einem Vakuum nicht aushärten, was beim VPI-Verfahren ein Vorteil ist, daß die Harze jedoch durch Kontakt mit einer gasförmigen Atmosphäre ausgehärtet werden können, die Sauerstoff nicht enthält. Das bedeutet, daß die Harze bei Raumtemperatur ausgehärtet werden können, wodurch die weiter oben in Verbindung mit den wärmeaushärtenden Harzen verbundenen Probleme vermieden werden. Die elektrischen Eigenschaften sind mit denen von wärmeaushärtenden Harzen, die gegenwärtig verwendet werden, vergleichbar, mit der Ausnahme von Hochspannungsanwendungen. Im Gegensatz zu durch Elektronenstrahlen oder durch UV-Licht ausgehärteten Harzen härten sich anaerobische Harze unter einer Gasaushärtung bis in wesentliche Tiefen, die 25 cm oder mehr erreichen können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestelt sind.

Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische, geschnittene Ansicht eines mit einem anaerobischen Harz imprägnierten isolierten Leiters;

Fig. 2 ein Diagramm eines Gerätes zur fortlaufenden Beschichtung eines Drahtes unter Anwendung des erfindungsgemäßen Aushärtesystems.

709841/0774

2713666

In Fig. 1 ist ein Leiter 1 mit zahlreichen Schichten aus Glimmerbandisolation 2 und einer Schicht einer gewebten organischen Bandisolation 3 bedeckt/ die die Glimmerisolation an Ort und Stelle festhält. Ein anaerobisches Harz 4 imprägniert die Isolation und bildet eine äußere Beschichtung.

In Fig. 2 läuft ein Leiter 5 von einer Rolle 6 in ein Bad 7 mit einem anaerobischen Harz 8. Der Draht läuft dann über eine Scheibe 9 in einen geschlossenen Tank IO. Ein inertes Gas fließt von einer Leitung 11 in den Tank. Während der Draht über in dem Tank angeordnete Scheiben 12 läuft, wird er ausgehärtet. Der Draht verläßt dann den Tank und wird auf einer Rolle 13 aufgewickelt.

Ein anaerobisches Harz ist ein Harz, das bei Anwesenheit von Sauerstoff nicht aushärtet, aber bei Raumtemperatur aushärtet, wenn es zwischen sauerstoffundurchlässige Oberflächen gebracht wird. Lösungsmittelfreie anaerobische Harze werden für das VPI-Verfahren benötigt. Die meisten anaerobischen Harze sind Acryle, die durch Hinzufügung durch eine Doppelbindung polymerisieren. Allgemein verwendete anaerobische Acrylharze umfassen Tetraäthy lenglykoldimethacrylat und Tetraäthylenglykoldiacrylat. Ein anaerobisches Acrylharz kann ein reaktives Comonomer enthalten, wie Äthylmethacrylat, Styrol oder 2-Äthylhexylacrylat. Ein organischer Peroxidinitiator für freie Radikale, wie Cumenhydroperoxid oder T-butylperbenzoat wird oft verwendet, um die Aushärtung einzuleiten. Ein Beschleuniger, im allgemeinen ein

709841/0774

tertiäres AmIn wie N,N-dimethyl-p-toluidin und ein Coaccelerator, gewöhnlich ein organisches Sulfimid wie benzoisches Sulfiraid kann vorhanden sein, um die Aushärtezeit zu vermindern. Der Auslöser für freie Radikale kann mit einem Stabilisator für freie Radikale wie Hydrochinon stabilisiert werden. Es gibt viele US-Patentschriften, die sich mit anaerobischen Harzen befassen und viele der dort beschriebenen anaerobischen Harze können gemäß der Erfindung verwendet werden. Es sei in diesem Zusammenhang auf die US-Patentschriften 3 616 040, 3 634 379, 3 775 385, 3 855 040, 3 880 956, 3 041 322, 3 125 480, 3 203 941, 3 300 547, 3 419 512,

2 895 950, 3 043 820, 3 046 262, 3 218 305, 3 435 012 und

3 720 656 verwiesen.

Der Leiter besteht vorzugsweise aus Kupfer. Dieses Material wird am häufigsten mit einer elektrischen Isolation versehen und es ist bekannt, daß Kupfer die Aushärtung von anaerobischen Harzen beschleunigt. Doch können auch andere Metalle verwendet werden.

Die Hauptisolation ist vorzugsweise Glimmer, insbesondere für Hochspannungsanwendungen, da Glimmer ausgezeichnete elektrische Eigenschaften besitzt. Glas, Asbest, Nomex (ein Polyamid, das von der Firma Dupont verkauft wird und wahrscheinlich aus Metaphenyldiamin und Isophthalylchlorid besteht) und andere Isolationsarten könnten in gleicher Weise verwendet werden, entweder allein oder gemischt oder in Mischungen mit Glimmer. Die Glimmerisolation wird gewöhnlich mit einer Polyesterrückenschicht hergestellt, um das Glimmermaterial zusammenzuhalten. Die Isolation

709841/0774

■5·

kann in Form eines Bandes vorliegen, das um den Leiter herumgewickelt wird, wobei die Menge der Isolation vom Spannungsabfall über der Isolation abhängt. Glimmerisolation wird vorzugsweise mit etwa 3 - 30 % (besonders günstig ist ein Gew%-

Bereich von etwa 5 - etwa 12, basierend auf dem Glimmergewicht)

imprägniert, eines Polymers/ das mit dem anaerobischen Harz zusammen reagiert, um eine bessere Bindung sicherzustellen. Polyester, Acryle, Polybutadiene oder andere ungesättigte Monomere können ebenfalls als coreaktive Harze verwendet werden.

Der VPI-Prozeß ist das vorzugsweise Verfahren zur Isolation eines Leiters, da dieser Prozeß sehr wenige Luftspalte in der Isolation zurückläßt, jedoch können auch andere Verfahren angewendet werden. Der umwickelte Leiter wird in einem Tank angeordnet, der dann evakuiert wird. Das anaerobisehe Harz wird unter Druck zugeführt, gewöhnlich unter einem Druck von zumindest etwa 3,23 kg/cnr, obwohl Drücke von etwa 6,3 - etwa 7,0

2 kg/cm vorzuziehen sind. Das Harz sollte die Isolierung sättigen.

Typischerweise wird die Isolierung etwa 5 - etwa 35 % (Gew% basierend auf dem Gewicht der Isolation) an anaerobisehern Harz enthalten, obwohl ein Anteil von etwa 20 - etwa 30 % vorzuziehen ist. Dem Harz wird ermöglicht, von dem umwickelten Leiter abzulaufen und dann ausgehärtet, indem es mit einem Gas in Kontakt gebracht wird, das keinerlei wesentliche Mengen an Sauerstoff enthält. Dies kann in dem gleichen Tank erreicht werden, jedoch kann auch der umwickelte Leiter in einem anderen Tank ausgehärtet werden. Stickstoff, Ko&lendioxid, oder auch Mischungen

709841/0774

• 46-

dieser zwei Gase werden besonders vorgezogen, da sie billig, sicher und leicht zu handhaben sind, jedoch sind auch andere inerte Gase (ausgenommen Sauerstoff) anwendbar. Es wurde gefunden, daß bei Anwendung von Stickstoff zum Aushärten eines Acrylharzes die Aushärteraten optimal sind bei einer Stickstoffstrumungsrate von etwa 6-20 1/itiin.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele näher
erläutert:

Beispiel I

Die folgende Tabelle gibt verschiedene Zusammensetzungen für anaerobische Harze, die hergestellt und dann hinsichtlich ihrer Gelzeit und Lagerstabilität getestet wurden.

709841/0774

	Harz- Nr.	Difunktionales Acrylraonomer (75 Teile)	Vinyl- monomer (25 Teile)	Katalysator, Cumen-Hydro- peroxid (Teile)	Beschleuniger, Ν,Ν-Dimethyl- p-Toluidin (Teile)	Co-Beschleuniger, benzoisches Sulfimid (Teile)
	1	Tetraäthylen- Glykol- Dimethaeryaat	Styrol	2,0	0,4	0,30
	2	dto.	Styrol	2,0	0,4	1,00
	3	dto.	Styrol	2,0	0,4	3,00
	4	dto.	Styrol	2,0	1,0	0,30
09841	5	Tetraäthylen- Glykol- Diacrylat	Styrol	2,0	0,4	0,30
ο	6	dto.	2-Äthyhexyl- Acrylat	2,0	0,4	0,30
	7	dto.			0,4	0,30
	8	dto.	Äthyl- Methacrylat	2,0	0,4	0,30
	9	dto.	Styrol	2,0	0,4	0,30
	10	dto.	Äthyl- Methacrylat	2,0	0,4	0,30
	11	dto.	äthyl- Methacrylat	2,0	0,4	0,30

	Harz- Nr.	Inhibitor, Hydrochinon (Teile)	Viskosität bei 25° C (cps)	Gelzeit in M₇ bei 25°cr (Stunden)	- 16	Speicher- itabilität in Luft bei 25° C (Tage)
	1.	0,04	3,0	8	- 6	> 100
	2	0,04	3,0	5	- 4	48
	3	0,04	3,0	3	- 16	> 100
	4	0,04	3,0	8	- 3 - 4	56
CD CO OO *-	5 6	0,04 0,04	3,0 0,5	2 3	- 5	15 > 100
-*	7	0,04	0,5	4	1,0	>100
O -J ^*	8	0,04	0,5	<	- 5	> 100
*^	9	0,08	3,0	4	1,0	> 100
	10	0,08	0,5	<	- 2	> 100
	11	0,16	0,5	1	>100

er cn cn

_₉_ 2 7 1 3 b 6 6

Proben von den obigen Harzen wurden auf ungefähr 50 g begrenzt, und zwar wegen der während der Aushärtung erzeugten hohen exothermen Wärme. Die Speicherstabilitätsteste, die die Lagerzeit bis zum Auftreten einer sichtbaren Gelierung feststellen, wurden an Proben durchgeführt, die aus etwa 50 g des Harzes bestanden, die in Glas- oder Polyäthylenbehältern mit einem Inhalt von 0,12 1 gelagert wurden. Wegen der unsicheren Effekte von fluoreszierender Beleuchtung in dem Laboratorium auf die Harzstabilitäten wurden die Proben in Dunkelheit gelagert. In periodischen Zeitabständen wurden die Gelzeiten (unter N -Gasströmung) an den Proben festgestellt, um die verbliebene Aushärtereaktivität während der Lagerung zu überprüfen.

Die Messungen der Gelzeit (das ist die Zeit, die erforderlich ist, damit ein sichtbares Gelieren auftritt) wurden an 10-g-Proben in Aluminiumtellern mit einem Durchmesser von 5 cm durchgeführt. Es wurde festgestellt, daß das gewöhnliche Laboratoriumsvakuum nicht ausreichte, um die Proben innerhalb einer vernünftigen Zeit zu gelieren. Jedoch wurde eine schnelle Gelierung durch Anordnen der Proben in einem Trockner und durch Hindurchführen von Stickstoff durch den Trockner erreicht. Die folgende Tabelle gibt die Ergebnisse der Testung des Harzes Nr. 10 wieder.

Aushärtezustand Gelzeit bei 25° C Luft 48 Stunden N₂-Strömung (13 l/min) 30 - 60 min Vakuum , 24 Stunden

709841/0774

Am Ende der 24 Stunden wurde eine sehr geringe Gelierung (ungefähr 7 % des Harzes) am Boden des Aluminiumtellers an der Probe, die im Vakuum angeordnet war, beobachtet.

Die folgende Tabelle gibt die Ergebnisse von ähnlichen Testen wieder, die an dem Harz Nr. 9 durchgeführt wurden.

Aushärtebedingung Gelzeit bei 25° C

CO₂ (13 l/min) 20 min

N₂ (3,5 kg/cm², statisch) 7-8 Stunden

Luft (13 l/min) > 2 Tage

O₂ (13 l/min) > 2 Tage

Unter Druck stehendes CO₂ mit 3,5 kg/cm erzeugte ebenfalls eine

schnelle Aushärtung. Statischer Stickstoff oder Kohlendioxid unter Druck führten zu einer langsameren Aushärtung als sie unter einer Stickstoffströmung oder bei Kohlendioxid bei atmosphärischem Druck auftritt, erfordert aber geringere Mengen an Gas.

Bei Anwendung ähnlicher Verfahren wurde der Effekt der Stickstoff strömungsrate auf das Harz Nr. 9 festgestellt. Die folgende Tabelle gibt die Ergebnisse wieder.

Strömungsrate	(l/min =	lpm)	Gelzeit	(Stunden)
1,62			7,	5
3,25			4,	0
6,50			2,	0

709841 /0774

-Ad-' If"

2 7 Ί 3 b 6 6

Strömungsrate (1/mln ■ lpm) Gelzelt (Stunden) 13,0 1,5

20,0 3,0

26,0 4,0

Öle obige Tabelle zeigt, daß eine Strömungsrate von etwa 6 -etwa 20 lpm einen kritischen Wert darstellt, um eine schnelle Aushärtung bei einem Druck von ungefähr einer Atmosphäre zu erhalten.

Beispiel II

Leistungsfaktordaten wurden für Glimmerzusammensetzungen erhalten, die mit den vielversprechendsten anaerobischen Harzen imprägniert waren, nämlich mit den Harzen Nr. 8 und 9. Zwei Arten von Zusammensetzungen wurden hergestellt, eine (Probe A) wurde dadurch hergestellt, daß ein anaerobisches Harz auf ein Stück "rohes" Gllmmerpapier ("Cogemica", verkauft von Cogebi Co.) aufgebürstet wurde, das eine Größe von etwa 20 χ 20 cm und eine Dicke von 0,5 mm aufwies, während die andere Probe (Probe B) dadurch hergestellt wurde, daß die anaerobischen Harze auf ein polyesterimprägniertes Glimmerband aufgebürstet wurden, das sechs Schichten dick (d. h., drei haIbüberläppende Umwicklungen) auf Kupferrohren (20 cm lang, 1,3 cm äußerer Durchmesser) aufgewickelt war. Wegen der sehr flüssigen Eigenschaft (<3,0 cps) dieser anaerobischen Harze wurde eine schnelle und vollständige Durchdringung dieser Glimmerprodukte beobachtet.

709841/0774

Die Proben wurden unter einem N„-Strom (13,0 l/min) beim Raumtemperatur geliert und es wurde bemerkt, daß die Kupferrohrproben schnelle Gelierung unter diesen Umständen zeigten (d. h. < 30 min). Um das Ausmaß der Aushärtung der anaerobischen Harze in diesen Zusammensetzungen und die bestehende oder nicht bestehende Notwendigkeit für eine Wärmenachbehandlung dieser Materialien zu ermitteln, wurde beschlossen, einen Satz dieser Proben vier Stunden lang bei einer Temperatur von 135° C auszuhärten, nachdem die anfängliche Aushärtung bei Raumtemperatur stattgefunden hatte. Es wurde angenommen, daß ein Vergleich der elektrischen Oaten, die von diesen zwei Probensätzen erhalten würden, festlegen würden, ob eine zusätzliche Wärmebehandlung notwendig ist, um eine volle Aushärtung dieser anaerobischen Materialien zu erhalten.

Leistungsfaktormessungen wurden bei 25° C und 150 C durchgefünrt. Die Kupferrohrproben wurden auch bei 1, 1,5 und 2 kV bei beiden Temperaturen untersucht, um die Einflüsse der Spannung auf die Leistungsfaktorwerte dieser Glimmerzusammensetzungen zu ermitteln.

Die Leistungsfaktordaten, die bei Kupferrohren erhalten wurden, die mit dem Gliinmerband der Probe B umwickelt und mit zwei der anaerobischen Harze imprägniert waren, sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben.

70 98 4 1 /0774

Harz	Temperatur <* O	Wärmeaushärtung? (4 Std. bei 135° C)	% Leistungsfaktor (luOxtan<$)
9	25	nein	angelegte Spannung
U	15Ü	ja	1,0 1,5 2»J
25	nein	2.1O 2.16 2,71
150	Da	2,3 2,32 2,59
nein	31,4 32,4 35,8
ja	2ö,3 28,9 31,9
nein	2,32 2,32 2,5
ja	2,48 2,49 2,52
27.9 28,9 31,1
34,2 35,7 37,7

Die Ergebnisse mit dem Harz Nr. 9 bei 150 C zeigen, daß die Probe, die nach der anfänglichen Aushärtung keinerlei Wärmebehandlung unterworfen wurde, geringfügig höhere Leistungsfaktorwerte aufwies, als die Probe, die einer Wärmebehandlung ausgesetzt worden war. Jedoch zeigten beide Proben ähnliche Leistungsfaktorwerte bei 25° C.

Bei dem Harz Nr. b zeigte die Probe mit der zusätzlichen Wärmebehandlung etwas höhere Leistungsfaktorwerte bei 150° c, als die Probe, die diese zusätzliche Aushärtung nicht aufwies. Die Raumtemperaturwerte für beide Proben blieben jedoch die gleichen. Aufgrund dieser Daten ist es schwer, festzustellen, ob eine zusätzliche Wärmenachbehandlung für diese anaerobischen Materialien notwendig ist, um eine volle Aushärtung zu erreichen. Jedoch mag bedeutsam sein, daß bei allen vier Proben sehr ähnliche Raumtemperatur-Leistungsfaktorwerte sich ergaben.

Obwohl kein Versuch gemacht wurde, das optimale Gliramerband für diese anaeroüischen Imprägnierungsmittel festzustellen, wurden

709841/0774

die Leistungsfaktorwerte bei diesen Zusammensetzungen unter Verwendung des Glimmerbandes Probe B nicht als übermäßig hoch angesehen. Obwohl die Werte (d. h. 32 - 37 % bei 150° C und 2 kV) für Hochspannungsanwendungen unannehmbar hoch wären, wären sie geeignet für die Isolierung von tfiederspannungsanlagen (z. B. <13,8 kV)

Messungen der dielektrischen Festigkeit wurden für GlimmerZusammensetzungen durchgeführt, die mit der Probe A hergestellt und mit dem Harz Nr. 8 imprägniert wurden. Die Proben wurden unter einem aliphatischen Kohlenwasserstoff-Transformatoröl getestet, das von der Westinghouse Electric Corp. unter dem Handelsnamen "WEMCO C" verkauft wird. Die Testungen fanden bei Raumtemperatur unter Anwendung eines Spannungsanstiegs von 1 kV/β statt. Daten für Leistungsfaktor und dielektrische Konstante wurden für Zusammensetzungen der Probe A unter Anwendung des Harzes Nr. 10 erhalten und sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.

Test-Tempe ratur (⁰C)	Aushärte bedingungen	Kapazi tät (pF)	Leistungs faktor % (100 χ tanj)	dielektrische Konstante (E')
25	16 Std. bei 25°C unter ^N2	36,3	0,89	3,4
150	dto. + 4 Std. bei 135°C in Luft	58,4	1,6	5,2
16 Std. bei 25°C unter N₂	138,6	4,8	12,9
dto. + 4 Std. bei 135°C in Luft	94,2	23,0	8,4

709841/0774

Wiederum scheint ein interessanter Unterschied zwischen der Probe, die die zusätzliche Wärmebehandlung erhielt, und der ohne die zusätzliche Wärmebehandlung vorzuliegen. Der Leistungsfaktor der bei Raumtemperatur ausgehärteten Probe, gemessen bei 150° C, war viel niedriger, als der der anderen Probe. Die Gründe für diese Unterschiede sind z. Z. noch nicht ganz klar. Jedoch besitzen beide Proben ausreichend niedrigen Leistungsfaktor sowie annehmbare Werte für die dielektrische Konstante für Isolationen bis zu Spannungen von etwa 13,8 kV.

Die folgende Tabelle zeigt die dielektrische Festigkeit für die zwei Proben, die in der vorstehenden Tabelle verwendet wurden. Die Messungen wurden bei einer N₂~Strömungsrate von 13,0 lpm unter "WEMCO C"-öl bei 25° C bei Anwendung eines Spannungsanstieges von 1 kV/s durchgeführt. Beide Zusammensetzungsproben wurden für die vorstehenden Leistungsfaktormessungen benutzt und unterlagen vermutlich einer Temperatur von 15O° C während einer Stunde, bevor sie hinsichtlich ihrer dielektrischen Festigkeit untersucht wurden.

Aushärte bedingung	Dicke der Zusammen setzung (1/1000")	/Ui:	Durchbruch- spannung (kV, Effek tivwert)	dielektrische Festigkeit (V/l/lOOO")
über Nacht (16 Std.) bei 25°C in N₂-strömung	21	16,0	765
dto. + 4 Std. bei 135°C in Luft	20	16,5	830
dto. + 4 Std. bei 135°C in Luft	20	18,5	935
	841/0774

2 7 Ί 3 b 6 6 - *β -

• ιο -

Die Probe, die die zusätzliche Aushärtung bei erhöhter Temperatur aufwies, scheint etwas höhere dielektrische Festigkeit zu besitzen, als die bei Raumtemperatur ausgehärtete Probe. Jedoch scheinen beide Zusammensetzungen höhere dielektrische Festigkeiten aufzuweisen, als mit Epoxiharz Imprägnierte Glimmerzusammensetzungen gleichartiger Dicke. Typischerweise zeigen Epoxiglimmerzusamraensetzungen Werte von 400 - 600 V pro 1/1000" verglichen mit 700 - 900 V pro 1/1000" für Proben aus anaerobischem Harz.

Beispiel III

Um die Bedeutung der Aushärtung dieser Harze unter einer N₂ ^-Strömung zu illustrieren, wurde das folgende Experiment durchgeführt. Vier Kupferröhren wurden mit Glimmerband der Probe B, wie vorstehend beschrieben, umwickelt. Ein Satz (zwei) dieser Proben wurde mit Harz Nr. 5 und der andere Satz mit Harz Nr. 8 imprägniert. Jeweils einem Rohr eines jeden Satzes wurde ermöglicht, in einer N -Strömung (Strömungsrate 13 lpm) während 32 Stunden auszuhärten. Danach wurden beide Sätze zwei Wochen lang in Luft belassen. Die Aushärtebedingungen und der Harzrückstand (resin retention) für jede dieser Proben ist in der folgenden Tabelle dargestellt.

709841/0774

Proben- Harz- Kupfer- Gewicht des Aushärte- Gewicht Harz- % Harz- Nr. Nr. rohr- umwickelten bedingungen nach der rück- rückstand

gewicht Kupferrohres Imprägnie- stand auf Glimmer

(g) (g) rung (g)

Bl B2 B3 B4

5 58,97

5 56,56

8 57,79

8 56,90

69,38 67,13 67,93 67,23

Luft

^N2

^N2 Luft

70,25	0	,87	8,35
68,18	1	,05	10,00
69,06	1	,13	11,15
68,36	1	,13	10,92

-it

Die Harze waren zwei Monate lang bei Rauetemperatur in Polyäthylenflaschen gelagert worden, bevor sie benutzt wurden. Das "Ablaufen" des Harzes von den Proben, die unter N„ ausgehärtet wurden, wurde als vernachlässigbar gefunden.

Leistungsfaktormessungen bei 1 kV wurden dann an diesen vier Proben bei 25° C durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben.

	Leistunc	rsfaktor (100 χ tan	S) bei 60 Hz
Probe-	bei 25° C	bei 150° C nach	bei 25° C nach
Nr.		3 Tagen	3 Tagen bei 150 C
Bl	25,6	30,2	1,4
B2	3,5	23,1	1,2
B3	4,5	25,8	1,8
B4	32,8	23,9	1,8

Die Proben B2 und B3, die in einem N₂-Strom aushärten konnten, zeigten viel niedrigere Leistungsfaktorwerte, als die Proben, die in Luft belassen wurden. Dies ist nicht so überraschend, da die letzten zwei Proben noch sehr klebrig waren, selbst nach zwei Wochen. Die anderen Proben waren fest und klebfrei nach wenigen Stunden in fcJL·.

Um die »angelnde Aushärtung der Proben Bl und B4 zu erläutern, wurden alle vier Proben drei Tage lang bei 150° C nachgehärtet und die Leistungsfaktorwerte erneut bei 25° C und auch bei 150° C gemessen. Diese Daten sind ebenfalls in der obigen Tabelle wiedergegeben. Bei Raumtemperatur ergaben alle vier Proben ähnliche

70 98A 1 /0774

Werte (zwischenl,2 und 1,8 %), ebenso bei 150° C (23,1 - 30,2 %)

Somit zeigt sich, daß die Proben, die der N„-Strömung ausgesetzt wurden, vollständiger ausgehärtet waren, als die beiden Proben, die in Luft belassen wurden.

Für einen typischen Motor der Klasse F erschien eine zusätzliche Wärmebehandlung des Materials nicht erforderlich, da eine volle Aushärtung erreicht werden konnte, nachdem die Spulen in einen Stator gewickelt wurden, da die Betriebstemperatur des Motors hoch genug liegt, um eine volle Aushärtung zu ermöglichen.

Auch könnte das Wickeln von nur teilweise ausgehärteten Spulen (unter der Voraussetzung, daß das Harz nicht mehr klebt) von Vorteil sein, da die Glimmerisolation noch ein gewisses Maß an günstiger Flexibilität behalten würde. Herkömmlicn hergestellte Spulen sind manchmal etwas steif und daher schwierig aufzuwickeln, ohne daß die Isolierung bricht.

Patentansprüche;

7 0 98A 1 /0774

L e

e r s e 11 e

Claims

Patentansprüche :

1. Verfahren zur Bildung eines ausgehärteten, mit einer Harzbeschichtung versehenen Gegenstandes, gekennzeichnet durch Aufbringen eines anaerobischen Harzes auf den Gegenstand in der Anwesenheit von Sauerstoff und Anordnen des Gegenstandes in eine gasförmige Atmosphäre, die keinen Sauerstoff enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gasförmige Atmosphäre aus Stickstoff und/oder Kohlendioxid besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das anaerobische Harz ein Acrylharz ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand ein mit einer Isolierung bedeckter Leiter ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung aus Glimmer und der Leiter aus Kupfer besteht.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierte Leiter in ein Vakuum gebracht und dann unter Druck in ein anaerobisches Harz eingetaucht wird.

709841/0774

• 24,- 2713bB6

• L-

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der

Druck zwischen 3,2 und 7,0 kg/cm liegt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand ein Draht ist, der fortlaufend durch das anaerobische Harz und dann durch die gasförmige Atmosphäre, die keinen Sauerstoff enthält, geleitet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand eine Motor- oder Generatorspule ist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß das anaerobische Harze lösungsmittelfrei ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß das anaerobische Harz einen Beschleuniger enthält.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleuniger aus benzoisehern SuIfimid besteht.

13. Gegenstand, bestehend aus einem mit einer Isolierung bedeckten Leiter, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung mit einem ausgehärteten anaerobischen Harz imprägniert ist, insbesondere gemäß einem der Verfahren gemäß der Ansprüche

¹ - ¹²· 709841/0774

-a*- ? 7 1 3 b b B

14. Gegenstand nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß

die Isolierung aus Glimmer, Glas, Asbest und/oder organischen

Harzen besteht.

15. Gegenstand nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die glimmerhaltige Isolierung 3 - 30 % (Gew% basierend auf dem Gewicht der Isolierung) eines organischen Harzes umfaßt, das mit dem anaerobischen Harz koreaktiv ist.

16. Gegenstand nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das anaerobische Harz ein Acrylharz ist.

17. Gegenstand nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Acrylharz mit Styrol modifiziert ist.

18. Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche

13 - 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des anaerobischen Harzes zwischen 5 und 35 % (Gew% basierend auf dem Gewicht der Isolierung) liegt.

19. Gegenstand nach eiaem der Ansprüche 13 - 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter aus Kupfer besteht.

ES/jn 5

709841 /07 7