DE2818193C2 - Process for the production of an impregnable mica insulating film - Google Patents
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Description
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer imprägnierbaren Glimmerfolie für die Isolation elektrischer Maschinen, bei welchem ein gewebtes, Schuß- und Kettfäden aufweisendes Trägermaterial mit einem härterfreien, im -Imprägnierharz löslichen, bei Raumtemperatur klebfreien Epoxidharzkleber überzogen, in waagrecht oder schräg verlaufender Lage vorgetrocknet und mit Glimmerpapier verklebt wird.The invention relates to a method for producing an impregnable mica film for insulation electrical machines, in which a woven, weft and warp thread having carrier material with coated with a hardener-free epoxy resin adhesive that is soluble in the impregnation resin and tack-free at room temperature, is pre-dried in a horizontal or inclined position and glued with mica paper.
Derartige Glimmerisolierfolien sind aus der FR-PS 23 986 bekannt und werden vorwiegend in Bandform verarbeitet. Hiermit werden Roebel-Stäbe oder Ganzformspulen durchgehend ummantelt. Bei kleineren Maschinen werden teilweise auch die geraden Nutteile mit Breitfolien aus diesen Materialien umwickelt und die Μ Wickelköpfe mit imprägnierbaren Glimmerbändern isoliert.Such mica insulating films are known from FR-PS 23 986 and are mainly processed in tape form. This is used to encase Roebel rods or full-form coils throughout. In the case of smaller machines, the straight groove parts are sometimes wrapped with wide foils made of these materials and the Μ winding heads are insulated with impregnable mica tapes.
Bei Betriebsspannungen bis etwa 10 kV und bei Maschinen kleinerer sowie mittlerer Leistung werden die Roebel-Stäbe oder Ganzformspulen meist nach dem Aufbringen der imprägnierbaren Materialien in die Nut eingelegt und zusammen mit dem Ständerblechpaket einer Vakuum-Druck-Imprägnierung (Ganztränkung) mit einem relativ niedrigviskosen Epoxidharz unterzogen. Nach der Imprägnierung wird die Isolation durch Wärmebehandlung ausgehärtetWith operating voltages up to about 10 kV and with machines of small and medium power the Roebel rods or full-form coils usually after the impregnable materials have been applied into the groove inserted and together with the stator core a vacuum-pressure impregnation (complete impregnation) subjected to a relatively low-viscosity epoxy resin. After the impregnation, the insulation is through Hardened heat treatment
Bei Roebel-Stäben (Gitterstäben) für Maschinen höherer Betriebsspannungen und Leistungen werden die Roebel-Stäbe in Behälter gegeben und unter Vakuum und Druck mit Epoxidharz imprägniert Anschließend werden die Stäbe bzw. Isolierungen in Preßformen ausgehärtet Es ist aber auch bekannt, die umbandelten Roebel-Stäbe in Formen aus Stahl oder Schichtpreßstoff unter Vakuum und Druck zu imprägnieren. Die Aushärtung erfolgt dann in den Fonrien. Diese können so beschaffen sein, daß sie entweder die gesamten Roebel-Stäbe (einschließlich der Wickelköpfe) einbeziehen oder nur die geraden Nutteile.Roebel bars (bars) for machines with higher operating voltages and powers are the Roebel rods are placed in containers and impregnated with epoxy resin under vacuum and pressure Then the rods or insulation are cured in compression molds. But it is also known that to impregnate wrapped Roebel rods in molds made of steel or laminate under vacuum and pressure. The hardening then takes place in the formations. These can be designed in such a way that either the entire Roebel bars (including the winding heads) include or just the straight groove parts.
Die Imprägnierharze bestehen in der Regel aus niedrigviskosen Epoxidharzen und einem nüssigen Anhydridhärter. Die Viskosität muß so niedrig sein, daß sie bei der Imprägnierungstemperatur für kleinere Maschinen unter 30OcP und bei Roebel-Stäben für höhere Betriebsspannung unter 100 cP liegt Um diesen Wert zu unterschreiten, sind in de- Regel Imprägnierungstemperatusan von etwa 700C erforderlich.The impregnation resins usually consist of low-viscosity epoxy resins and a nutty anhydride hardener. The viscosity must be so low that it is by this value to be less than in the impregnation temperature for smaller machines under 30OcP and Roebel bars for higher operating voltage of less than 100 cps, are required in de-regulating Imprägnierungstemperatusan of about 70 0C.
Um die Lagerfähigkeit der Imprägnierharze zu erhöhen, ist es üblich, den für eine wirtschaftliche Aushärtungszeit der Imprägnierharze erforderlichen Katalysator in das imprägnierbare Band zu geben. Üblich sind für derartige Zwecke z. B. Metallnaphthenat und -octoat, z.B. Cobalt- oder Zinknaphthenat oder -octoatIn order to increase the shelf life of the impregnation resins, it is common to use the for an economical Curing time of the impregnation resins to give the necessary catalyst in the impregnable tape. Are common for such purposes z. B. metal naphthenate and octoate, e.g. cobalt or zinc naphthenate or -octoate
Diese Naphthenate oder Octoate werden in Form einer Lösung vor dem Verarbeiten in die Bandrollen gebracht und die Lösungsmittel mittels Warmluftbehandlung wieder ausgetrieben.These naphthenates or octoates are in the form of a solution before processing into the tape rolls brought and the solvents driven out again by means of hot air treatment.
Bei dem eingangs genannte.) Verfahren wird ein relativ dicht gewebtes Trägermaterial, ζ. Β. ein Glasfasergewebe mit einem Gewicht von 25 g/m2 bei einer Dicke von 3Λοο mm, verwendet Bei der Durchführung des Verfahrens wird das Trägermaterial zunächst mit einer geringen Menge eines härterhaltigen Epoxidharzes behandelt welches die Glasfasern umschließt und eine dünne Beschichtung auf dem Trägermaterial bildet Anschließend wird eine Schicht eines härterfreien Epoxidharzes aufgebracht Das derart beschichtete Trägermaterial wird dann getrocknet und mit dem Glimmerpapier versehen. Während des Verfahrens diffundiert das härterfreie Epoxidharz langsam in das Glimmerpapier und teilweise in die vom härterhaltigen Epoxidharz gebildete Schicht, wodurch eine Klebeverbindung hergestellt wird. Dabei wird das Trägermaterial zur Verklebung nur mit einem Epoxidharzkleber imprägniert, der im Imprägnierharz löslich ist.In the process mentioned at the beginning, a relatively tightly woven carrier material, ζ. Β. a glass fiber fabric with a weight of 25 g / m 2 and a thickness of 3 Λοο mm, used When carrying out the process, the carrier material is first treated with a small amount of a hardener-containing epoxy resin which surrounds the glass fibers and then forms a thin coating on the carrier material a layer of a hardener-free epoxy resin is applied. The carrier material coated in this way is then dried and provided with the mica paper. During the process, the hardener-free epoxy resin slowly diffuses into the mica paper and partially into the layer formed by the hardener-containing epoxy resin, creating an adhesive bond. The carrier material is only impregnated with an epoxy resin adhesive that is soluble in the impregnation resin.
Bei dem bekannten Verfahren wird ein dichtgewebtes Trägermaterial verwendet, das für das härterfreie Epoxidharz praktisch undurchlässig ist, insbesondere dann, wenn es noch mit einem härterhaltigen Epoxidharz vorbehandelt ist. Das mit härterhaltigem Epoxidharz vorbehandelte Gewebe bildet nämlich eine geschlossene Fläche, auf die das härterfreie Epoxidharz flächenmäßig aufgebracht wird. Infolgedessen erfolgt beim Aufbringen des Glimmerpapiers eine großflächige Benetzung mit Kleber in diesen Bereichen, was die Imprägnierbarkeit nachteilig beeinflußt. Dies wirkt sichIn the known method, a tightly woven carrier material is used, which for the hardener-free Epoxy resin is practically impermeable, especially when it is still with a hardener-containing epoxy resin is pretreated. The fabric pretreated with hardener-containing epoxy resin forms a Closed surface on which the hardener-free epoxy resin is applied over a large area. As a result it takes place When applying the mica paper, a large area wetting with adhesive in these areas, what the Impregnability adversely affected. This affects
vor allem bei dickwandigen Umbandelungen von Roebel-Stäben für Nennspannungen über 20 kV sehr nachteilig aus.especially with thick-walled wrapping of Roebel bars for nominal voltages above 20 kV disadvantageous.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugnlhde, das Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß sich Glimmerfolien mit wesentlich verbesserter Imprägnierbarkeit herstellen lassen.The invention is based on the object that To develop the method of the type mentioned in such a way that mica films with significantly improved Allow impregnation to be established.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein offen gewebtes Trägermaterial verwendet wird, dessen Gewebefeider durch Gegenblasen mit einem gasförmigen Medium, vorzugsweise Luft, als offene, barzfreie Felder ausgebildet werden, und daß das Glimmerpapier mittels einer beheizten Walze und einer entsprechenden Gegenwab.e zur Verklebung gegen die aufgrund der waagrechten oder schräg verlaufenden Transportlage mit Harzkleber angereicherte untere Seite des Trägermaterials gepreßt wird.This object is achieved according to the invention in that an openly woven carrier material is used is, whose tissue feathers by counter-blowing with a gaseous medium, preferably air, as open, resin-free fields are formed, and that the mica paper by means of a heated roller and a corresponding Gegenwab.e for gluing against the due to the horizontal or inclined Transport layer enriched with resin adhesive lower side of the carrier material is pressed.
Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung wird eine Glimmerisolierfolie für die Isolation elektrischer Maschinen geschaffen, die eine hervorragende Imprägnierbarkeit aufweist Diese verbesserte Irrprägnierbarkeit ergibt sich vor allem dadurch, daß bei dem Verfahrer, durch Verwendung eines offen gewebten TrägermateriaJs und Gegenblasen des mit Epoxidharzklebei rösung imprägnierten Trägermaterials die Kontaktfläche zwisehen dem Epoxidharzkleber und dem Glimmerpapier wesentlich reduziert wird, jedoch noch so groß bleibt, daß das Trägermaterial beim Schneiden nicht ausfranst. Die Glimmerisolierfolie läßt sich ferner vorteilhaft für die Wärmeklasse Feinsetzen. so With the method according to the invention, a mica insulating film for the insulation of electrical machines is created, which has excellent impregnability The contact area between the epoxy resin adhesive and the mica paper is significantly reduced, but remains so large that the carrier material does not fray during cutting. The mica insulation film can also be advantageously used for the fine temperature class. so
Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further developments of the invention can be found in the subclaims.
Aus der US-PS 35 86 557 ist an sich zwar die Verwendung offen gewebter Trägermaterialien bei der Herstellung von Glimmerisolierfolien bereits bekannt. Bei diesem Verfahren wird jedoch im Gegensatz zu dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Polyesterfolie als Kleber verwendet. Nachteilig hierbei ist, daß die mehr oder weniger angeschmolzene Polyesterfolie als Fremdkörper in der Isolation wirkt und ein wesentlicher Teil der Zwischenräume in dem Glasseidengewebe mit angeschmolzener Polyesterfolie abgedeckt bleibt. Da das dabei verwendete Glimmerpapier nicht vorimprägniert werden kann, »stauben« diese Bänder beim Verarbeiten sehr stark. Da die Polyesterfolie einen wesentlich höheren linearen Wärmeaurdehnungskoeffizienten als die übrige Isolierung hat, können die an- oder aufgeschmolzenen »Fremdkörper« aus Polyesterfolie später Ausgangspunkte für Rißbildungen sein. Auch können die Vorteile eines offen gewebten Trägermate- '" rials bei diesem Verfahren nicht voll genutzt werden, da ein Teil der freien Felder von der Polyesterfolie abgedeckt bleibt.From US-PS 35 86 557 is actually the use of open woven support materials in the Production of mica insulating films is already known. In contrast to the Method according to the invention, a polyester film is used as an adhesive. The disadvantage here is that the more or less fused polyester film acts as a foreign body in the insulation and is an essential part the gaps in the fiberglass fabric remain covered with fused polyester film. There the mica paper used cannot be pre-impregnated, these tapes "get dusty" during the process Process very heavily. Because the polyester film has a significantly higher coefficient of linear thermal expansion than the rest of the insulation, the "foreign bodies" made of polyester film that have melted on or melted later be the starting point for crack formation. The advantages of an openly woven carrier mat- '" rials are not fully used in this process, as part of the free fields are from the polyester film remains covered.
Als Klebeharz kann vorteilhaft 'ein härterfreies Bisphenol-Epoxidharz mit einem Schmelzpunkt von " über 50° C verwendet werden.A hardener-free bisphenol epoxy resin with a melting point of " used above 50 ° C.
Das Glimmerpapier kann vorteilhaft vor dem Aufbringen des Trägergewebes mit einer dünnen Lösung eines härterfreien Epoxidharzes auf der offenen Seite (Siebseite) mit max. 1 % Festharz derart b0 vorimprägniert werden, daß das Glimmerpapier nur zur Hälfte bis Dreiviertel hiermit imprägniert wird. Der Gewebeträger wird nach dem Abdunsten der Lösungsmittel auf der Imprägnierseite aufgebracht bzw. aufgeklebt.The mica paper may be advantageous prior to the application of the base fabric with a thin solution of a hardener-free epoxy resin on the open side (wire side) with max. 1% solid resin such preimpregnated b0 be that the mica paper is impregnated hereby only half to three-quarters. The fabric carrier is applied or glued onto the impregnation side after the solvents have evaporated.
Bei den gemäß eier Erfindung hergestellten impräenierbaren Glimmerisoiierfolien ist die zum Gewebeträger zeigende Oberfläche des Glimmerpapieres zu 60%—70% unbenetzt vom Klebeharz. Der freie Abstand zwischen den Kett- sowie den Schußfäden liegt hierbei im Mittel bei =1,2 mm. Hierdurch wird die Durchimprägnierbarkeit der Bänder ganz erheblich verbessert. Bei Verwendung bekannter Glimmerpapiere kommt man bei Roebel-Stäben für Nennspannungen von 20—27 kV bei Formtränkung auf Imprägnierungszeiten von 3,5 und bei Tränkung ohne Formen auf 2£ h. Das ist im Vergleich zu den o. a. ca. 72 h eine ganz beachtliche Verbesserung. Durch die verbesserte Imprägnierbarkeit des Materials verbessert sich die Qualität der später imprägnierten und ausgehärteten Isolation ganz erheblich, da die Gefahr von ungenügend durchimprägnierten Stellen (erhöhen die dielektrischen Verluste und verringern die Dauerspannungsfestigkeit) wesentlich reduziert wird.In the case of the impregnable mica insulating films produced according to the invention, the surface of the mica paper facing the fabric carrier is 60% -70% not wetted by the adhesive resin. The free distance between the warp and weft threads is on average = 1.2 mm. This considerably improves the ability of the tapes to be fully impregnated. If known mica papers are used, Roebel rods for nominal voltages of 20-27 kV give impregnation times of 3.5 hours for impregnation in the form and 2 hours for impregnation without forming. Compared to the approx. 72 hours mentioned above, this is a very considerable improvement. Due to the improved impregnability of the material, the quality of the later impregnated and hardened insulation improves considerably, since the risk of insufficiently impregnated areas (increase the dielectric losses and reduce the permanent voltage strength) is significantly reduced.
Aus den erfindungsgemäß hergestellten Breitfolien lassen sich ohne Bildung von störenden Glasfasern einwandfrei Bänder schneiden.The wide films produced according to the invention can be used without the formation of disruptive glass fibers cut ribbons flawlessly.
Beim manuellen oder maschinelles Wickeln der Bänder tritt praktisch keine Staubentwicklung durch sich lösende Glimmerteüchen ein.When the tapes are wound manually or by machine, practically no dust is generated dissolving mica particles.
Anstelle des genannten Bisphenol-Epoxidharzes kisin man auch ein Umsetzungsprodukt aus einer Polyepoxidverbindung mit einem sekundären Amin einsetzen. Auch diese Produkte führen zu einwandfreier Verklebung. Instead of the bisphenol-epoxy resin mentioned , a reaction product of a polyepoxy compound with a secondary amine can also be used. These products also lead to perfect bonding.
In vielen Fällen werden derartige imprägnierbare Bänder zum Isolieren von wassergekühlten Hochspannungsleitungen mit kreisförmigem Querschnitt verwendet Hierfür ist ein beim Aushärten der imprägnierten Isolation schrumpfendes, offen gewebtes Mischgewebeband vorteilhaft als Trägermaterial zuverwenden, bei dem die Kettfäden aus organischen Fasern, wie Polyesterfasern, bestehen und die Schußfäden aus Glasfasern aufgebaut sind.In many cases, such impregnable tapes are used to insulate water-cooled high-voltage lines with a circular cross-section is used for this purpose during the hardening of the impregnated Isolation shrinking, openly woven mixed fabric tape can advantageously be used as a carrier material where the warp threads consist of organic fibers, such as polyester fibers, and the weft threads Glass fibers are built up.
Nur unter Verwendung derartiger Mischgewebeträger kommt man bei kreisförmigen Querschnitten nach dem Ausfhärten zu faltenfreien Isolierungen.Circular cross-sections can only be achieved by using such mixed fabric supports curing to form wrinkle-free insulation.
Das Verfahren zur Herstellung einer imprägnierbaren Glimmerisolierfolie nach der Erfindung wird irn folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Schemas erläutert. Es zeigtThe method for producing an impregnable mica insulating film according to the invention is described in the following explained with reference to the scheme shown in the drawing. It shows
Fig. 1 eine schematische Darstellung des irfindungsgemäßen Verfahrens,Fig. 1 is a schematic representation of the inventive Procedure,
F i g. 2 einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäß hergestellten Glimmerisolierfolie.F i g. 2 shows a section of a mica insulating film produced according to the invention.
Wie in Fig. 1 dargestellt, wird ein Glasfilamentgewebe 1, das offen gewebt ist, von einer Vorratsrolle la durch eine mit Kleberlosung versehene Imprägnierwanne 2 gezogen und dann an einer Vorrichtung 3 zum Durchblasen von Luft vorbeigeführt, so daß von Harz freie Fe.der im Gewebe zwischen den Kett- und Schußfäden entstehen. Das Gewebe wird dann durch eine Trockenvorrichtung 4 geführt. Anschließend wird die Gewebebahn 1 zwischen der Gegenwalze 6 und der beheizten Walze 5 auf eine Glimmerbahn 7 gepreßt. Die Glimmerbahn 7 wird "orher von einer Rolle 10 durch eine Vorrichtung 8 zum Imprägnieren des Glimmerpapiers geführt. Die mit dem Gewebe 1 kaschierte Glimmerbahn 7 v/ird auf die Rolle 9 aufgewickelt.As shown in Fig. 1, a glass filament fabric 1, which is woven openly, from a supply roll la pulled through an impregnation tub 2 provided with adhesive solution and then attached to a device 3 for Blowing air past them so that resin-free Fe.der in the fabric between the warp and Weft threads arise. The tissue is then passed through a drying device 4. Then will the fabric web 1 is pressed onto a mica web 7 between the counter roll 6 and the heated roll 5. the Mica web 7 is "previously from a roll 10 through a device 8 for impregnating the mica paper guided. The mica web 7 laminated with the fabric 1 is wound onto the roll 9.
In Fig. 2 ist eine mit einem offenen Gewebe 11 kaschierte Glimmerbahn 17 dargestellt. Das Trägergewebe ist mit einem nich* dargestellten Bindemittel, das das Fadenmaterial vollständig überzieht, versehen.In Fig. 2, a laminated with an open fabric 11 mica sheet 17 is shown. The carrier fabric is provided with a binding agent not shown, which completely covers the thread material.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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