DE3049940T1

DE3049940T1 - Insulating mica paper and tapes thereof

Info

Publication number: DE3049940T1
Application number: DE803049940T
Authority: DE
Inventors: R Staley; J Roberts
Original assignee: Essex Group LLC
Current assignee: Essex Furukawa Magnet Wire USA LLC
Priority date: 1979-10-05
Filing date: 1980-10-02
Publication date: 1982-03-18
Also published as: JPS6240806B2; AU539365B2; AU6483080A; BE885550A; EP0036429A1; GB2081732B; EP0036429A4; CA1157323A; JPS56501698A; CH646813A5; DE3049940C2; WO1981000986A1; EP0036429B1; GB2081732A; US4286010A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein zusammengesetztes Isola- . ■ tionsmaterial mit strukturell definierten Elementen, die eine Imprägnierung oder Bindung einschließen.

Wegen der fortlaufenden Änderungen in der Industrie der elektrischen Isolationen aufgrund der sich ändernden Größe und Leistung von verschiedenen Motorsystemen werden fortlaufend Isolationssysteme erforscht, aufgrund deren die Betriebstemperatur der verschiedenen Motoren ohne Beeinträchtigung ihrer Leistung erhöht werden kann. Es wurden bereits handelsübliche hochtemperaturbeständige Harze, wie z.B. Polyimide, und hochtemperaturbeständige Silicone verwendet, um Systeme zu entwickeln, die bei höherer Temperatur stabil sind, aber die Suche nach einem Bandsystem, mit ständig verbesserten Eigenschaften wird dauernd fortgesetzt. Wenn man die große Anzahl von ausgefallenen chemischen Gemischen und verschiedenen Abwandlungen und Kombinationen, die von den Chemikern in der Isolationsindustrie ausprobiert wurden, betrachtet, dann fällt die Tatsache auf, daß zwar viele Kohlenwasserstoffelastomere vorzügliche elektrische Eigenschaften aufweisen und in der Tat auch mit Vorteil in Anwendungen wie Kabeltransformatoren verwendet wurden, daß aber sehr wenig Anstrengungen unternommen wurden, solche Materialien mit dem vorzüglichen Isolator Glimmer zu kombinieren oder ein akzeptables Isolierband, das solche Materialien enthält, zu erzeugen.

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf die Kombination eines Glimmerpapiers mit einem Kohlenwasserstoffelastomer der B-Stufe als Imprägnierungsmittel, um ein Material herzustellen, das sowohl überlegene Isolationseigenschaften als auch eine hohe Temperaturstabilität aufweist.

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Ein anderer Aspekt der Erfindung ist ein sehr flexibles, hochanpaßbares, elektrisches Isolationsbandsystem, welches ein solches imprägniertes Glimmerpapier zusammen mit einer Glasverstärkung und mehreren polymeren Versiegelungsschichten enthält, um ein versiegelbares Band mit überlegenen Eigenschaften unter ungünstigen Bedingungen, beispielsweise hoher Temperatur, zu schaffen.

Die Figuren 1 bis 3 der beigefügten Zeichnungen demonstrieren den Gewichtsverlust des erfindungsgemäßen Kohlenwasserstoffsystems im Vergleich zu anderen herkömmlichen Polymersystemen.

Figur 4 demonstriert den Gewichtsverlust eines erfindungsgemäßen Bands im Vergleich zu einem herkömmlichen Band.

Figur 5 demonstriert die relative Steifheit von zwei erfindungsgemäßen Bändern.

Figur 6 zeigt den Verlustfaktor eines erfindungsgemäßen Bands beim Härten.

Figur 7 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Band.

Eine der wesentlichsten Komponenten des erfindungsgemäßen Isolationssystems ist das Glimmerpapier, das mit einem Kohlenwasserstoffharz der B-Stufe imprägniert ist. Zwar kann jeder Glimmer in Schichten jeder gewünschten Dicke verwendet werden, aber Muscovit in Dicken bis zu 254 um und insbesondere ungefähr 4 5,7 bis 254 um wird wegen seiner dielektrischen Festigkeit bevorzugt. Phlogopit ist ein anderer bemerkenswerter Glimmer, und zwar wegen seiner aussergewöhnlichen Hochtemperatureigenschaften.

Aufgrund ihrer außergewöhnlichen elektrischen Eigenschaften werden als Kohlenwasserstoffpolymer der B-Stufe die Poly-

-Jt -

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(R)

butadiene bevorzugt. Insbesondere werden die Lithene der Α-Reihe (Lithium Corporation of America) bevorzugt. Hierbei handelt es sich um Polybutadiene mit hohem Moleku- " largewicht (z.B. mehr . als ungefähr 900 und insbe- -' sondere mehr als ungefähr 1800 durchschnittliches Molekular-gewicht)/ welche die folgenden Gruppen enthalten:

-CH₃-CH-

² I
CH

-OH₂-CH-CH-CH₂-

-CH-Ch₂-CH-CH₂-CH-CH₂-' H CH

CH-

Das bevorzugte Polybutadienpolymer enthält ungefähr 5 Gew.-% endständige Gruppen A, ungefähr 38 bis ungefähr 47,5 Gew.-% der 1,2-Vinylkomponente B, ungefähr 9,5 bis ungefähr 19 Gew.-% der 1,4-Komponente C in der trans-Form und ungefähr 4,75 bis ungefähr 9,5 Gew.-% der 1,4-Komponente in der cis-Form sowie ungefähr 28,5 bis ungefähr 38 Gew.-% der cyclisierten Komponente D.

Zwar kann jede herkömmliche verstärkende Grundlage für das Glimmerband der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wie z.B. nicht-gewebte Glasmatten oder Glasstreifen oder Fasern, aber gewebte Glasmatten, wie z.B. Cloth Styles 2121 und 1297, die von der Burlington Glass und J. & P. Stevens geliefert werden, werden besonders bevorzugt. Die dritten und vierten Komponenten des Bands können in Kombination oder alternativ verwendet werden. Um sicherzustellen, daß das Polybutadien-Imprägniermittel für den Glimmer nicht während der Verarbeitung, der Lagerung und der nachfolgenden Handhabung aus dem Band auswandert, werden polymere Versiegelungsschichten auf beiden Seiten des imprägnierten zusammengesetzten Gebildes aus Glimmerpapier und Glas-Scrim aufgebracht. Die

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bevorzugte Versiegelungsschicht auf der Glas-Scrim-Seite des Bands ist ein Styrol/Butadien- oder Isopren/Butadien-

A-B-A-Blockcopolymer. Die Kraton^v -Reihe dieser Polymere (Shell Oil Company) wird bevorzugt, wie z.B. No. 1101, 1102 „- und 1107). Kraton 1107 wird besonders bevorzugt. Das bevor- ; zugte Versiegelungspolymer auf der Glimmerseite des Bands

(R) ist ein Polyesterfilm, wie z.B. Mylar (DuPont DeNemours & Co., Inc.).Zusätzlich oder anstelle des Styrol/ oder Iso- pren/Butadienblockcopolymers kann eine andere Polymerschicht;.· wie z.B. das Mylar auf der Glimmerseite, ebenfalls verwendet werden. Auch hier liegt der Schlüssel in einer Versiegelung des Glimmerimprägnierungsmittels und in der Befestigung des Glas-Scrims. Die Polyesterschicht dient nicht nur als Grundlage für den Glimmer und den Glas-Scrim, sondern besitzt auch vorzügliche Isolationseigenschaften. Außerdem erteilt sie dem Band verbesserte Dehnungseigenschaften, d.h. daß das Band gewickelt, verdreht und gebogen werden kann, wobei trotzdem sein außergewöhnlicher Zusammenhalt beibehalten wird.

Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Bands wird nach der Imprägnierung des Glimmer/Glas-Scrims mit dem Polybutadien ein leichter Belag aus dem verträglichen Versiegelungspolymer (z.B. Blockcopolymer) auf das zusammengesetzte Gebilde aufgebracht, beispielsweise mit einer Rolle. Zwar wurde die genaue Menge des auf diese Weise aufgebrachten Versiegelungspolymers nicht gemessen; aber es sollte eine ausreichende Menge aufgebracht werden, um - wie oben bereits festgestellt -ein Auswandern des Polybutadiens und ein Verrutschen des Glas-Scrims während des Rollens, Schützens, erneuten Rollens, Lagerns und Handhabens des Glimmerbands zu verhindern. Dieses Versiegelungspolymer macht vermutlich ungefähr 5 bis ungefähr 15 Gew.-% des gesamten Polymergehalts des Bands aus. Es sollte auch darauf hingewiesen werden, daß

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bei Verwendung derjenigen Ausführungsform der Erfindung, bei der zwei Polyesterschichten - jeweils eine auf jede Seite des Bands - aufgebracht werden, die Styrol/Butadien-Blockierschicht weggelassen werden kann, wobei ein Glimmer-; _: band mit ähnlichen Eigenschaften erhalten wird, wie die ..--·.·. einschichtige Polyester/Isopren- oder Styrol-Butadien-Kombination.

Beispiel

4086 g Polybutadienharz (Lithene AH, Lithium Corporation of America) mit einem annähernden durchschnittlichen Molekulargewicht von 1800 wurden in 8172 g Toluol, das annähernd 41 g Dicumylperoxid-Härtungsmittel enthielt, aufgelöst, wobei eine Lösung mit einer Peststoffkonzentration von 33,4 Gew.-% erhalten wurden. Eine annähernd 50,8 um dicke Schicht aus Muscovit wurde mit einem ungefähr 63,5 um dicken Glas-Scrim (Cloth Style 2121) in Berührung gebracht, und die Polybutadienharzlösung wurde mit einer Rolle durch den Glas-Scrim auf die Glimmerschicht aufgebracht und in diese eingearbeitet. Hierauf wurde durch !ionenbeschichtung eine Polymerversiegelungsschicht, die aus einer Isopren/Butadien-A-B-A-Blockcopolymerbinderlösung bestand, auf den Glas-Scrim aufgebracht. In diesem speziellen Beispiel wurde die Versiegelungsschicht aus einer Lösung gegossen, die/3,04 kg Toluol, 1,32 g Antioxidationsmittel (Irganox 101, Ciba Geigy) 0,66 g Diallylthiodipropanat, 0,66 g Weston 618-Antioxidationsmittel und 263 g eines Isopren/Butadien-A-B-A-Blockcopolymers (Kraton 1107) bestand. Das so beschichtete Band wurde in einer Plattenpresse von unten her mit einer Plattentemperatur von ungefähr 375-45O°C erhitzt. Im Anschluß an das Aufbringen der Beläge wurde das Band (Band No. 1) in einem Trocknungsofen auf ungefähr 163 C bis zu einem weitgehend klebfreien Zustand erhitzt, aber während einer Zeit,daß keine Aushärtung

des Polybutadiene stattfand. Nach dem Entnehmen aus dem Trocknungsofen wurde eine Schicht aus Polyäthylenterephtha- _: latfilm mit einer Dicke von ungefähr 6,35 um auf die Seite _; des Glimmerbands aufgebracht, die dem Glas-Scrim gegenüberlag. Dann wurde das zusammengesetzte Gebilde durch erhitzte Kalanderrollen mit ungefähr 149 C laufen gelassen. Ein zweites Band (Band No. 2) wurde in der gleichen Weise wie die erste Probe hergestellt, wobei jedoch eine zusätzliche Schicht aus Polyäthylenterephthalatfilm anstelle der Blockcopolymerschicht der ersten Probe verwendet wurde. Diese Polyesterschicht wurde auf die gleiche Stelle und in der gleichen Weise wie die erste Polyesterschicht der ersten Probe aufgebracht. Die Eigenschaft der einzelnen Bänder sind in der Tabelle I gezeigt. Beide Bänder besaßen einen restlichen Lösungsmittelgehalt (Toluol) von ungefähr 0,5 Gew.-%.

Bindergehalt:

Dicke: (ASTM D 374, Method C)

Annäherndes Gewicht:

Gurley-Steifheit bei 23,4°C

Dielektrische Festigkeit:

Sperrdielektrikum (Sich halb überlappende Wicklung)

Eine Schicht: Zwei Schichten: Drei Schichten:

Verlustfaktor: (1,57 V/um , 2-schichtiges Laminat)'

Tabelle I	Band No. 2
Band No. 1	20-25%
20-25%	134,6 um
127 ^m	152,8 g/m²
138 g/m²	600 Mg.
500 Mg.	47,2 V/um
31,5 V/um	4,5 kV 8,5 kV 10,5 kV
3,1 kV 6,9 kV 8,9 kV
155°C: 1,4%

-Vf-

Tabelle II

Harzsystem No. 1:

Harzsystem No. 2:

Harzsystem No. 3:

Harzsystem No. 4:

Harzsystem No. 5: Harzsystem No. 6: Harzsystem No. 7: Harzsystem No. 8: Harzsystem No. 9:

Bisphenol A :

Anhydridhärtungsmittel ;

Novolac Epoxy ' "-

3% BF₃ 4GO MEA

Novolac Epoxy 3% BF₃ 400 MEA^: (heiße Schmelze)

Novolac Epoxy '

Mittleres Molekulargewicht 50 Phenolischer Novolac

Novolac Epoxy

Niedriges Molekulargewicht 50 Phenolischer Novolac

Bisphenol A Epoxy

Niedriges Molekulargewicht 50 Phenolischer Novolac

Kohlenwasserstoffelastomer
der B-Stufe (Lösung in einem
Lösungsmittel)

Kohlenwasserstoffelastomer
der B-Stufe
(Heiße Schmelze)

Handelsübliche Kohlenwasserstoff ormulierung
kein Lösungsmittel

+) Diese Gießbeläge wurden alle aus einer Acetonlösung der Harze hergestellt.

++) Eingestuft als Klasse 180 C.

Tabelle III

Harzsystem Verlustfaktor von Laminaten Bei 155 C (ASTM D150) 1,5 V/um^:

No. 1 2 Schichten 152,4 um

Glimmerpapier ' 8,8%

1 Schicht Polyamidpapier 14,7% ■

2 Schichten Polyamid und Glimmerpapier 14,5%

No. 2 4 Schichten 101,6 um

Glimmerpapier ' 4,7%

No. 4 4 Schichten 101,6 um

Glimmerpapier ' 2,6%

No. 5 4 Schichten 101,6 um

Glimmerpapier ' . 8,8%

No. 6 4 Schichten 101,6 um

Glimmerpapier 11,0%

No. 7 4 Schichten 101,6 um

Glimmerpapier ' 0,6%

Als weiteres Anzeichen für die überlegenen Eigenschaften, welche die Polybutadienharze in dieser Umgebung liefern, wird die Aufmerksamkeit auf die Tabellen II und III und die entsprechenden Zahlen gelenkt. Die Bestimmung des Gewichtsverlustes, ausgedrückt als Prozent, bezogen auf das ursprüngliche Gewicht, ist eine sehr einfache Technik, welche ein gutes Anzeichen für die Harzstabilität in dieser Umgebung für ein bestimmtes Harzsystem ergibt. Der Gewichtsverlust aufgrund eines thermischen Abbaus des Harzsystems erzeugt eingeschlossene Gase, welche im Isolation smate rial Poren zurücklassen. Hierdurch wird die Isolierfähigkeit verringert, was sich in einer Zunahme

des Kraftfaktors widerspiegelt. Wenn die Voltspannungen den kritischen Gradienten übersteigen, dann wird jede Pore durch innere Ionisierung (Corona) offenbar. Das Ioni·:· ; sationsverfahren (in Abhängigkeit von seiner Intensität) erhöht die Abbaugeschwindigkeit zur Erzeugung lokalisierter heißer Stellen. Die Zunahme der Temperatur aufgrund der _; Ionisierung ergibt gemeinsam mit den normalen Arbeitstemperaturen einen Lawineneffekt.Die Bildung von Poren aufgrund ho-;· her Harzgewichtsverluste verringert auch das Ausmaß, in wel-. ehern die Isolierung mechanische Spannungen aushalten kann". Ein Harzsystem, welches nicht nur vorzügliche elektrische Eigenschaften aufweist, sondern auch ein niedriges Verlustprofil zeigt, ist für ein Isolationssystem ein sehr erwünschter Kandidat. In den Beispielen von Tabelle II wurde eine sehr einfache Technik angewendet, bei der annähernd 10 g des angegebenen Harzsystems in einer Aluminiumschale ausgehärtet und der Gewichtsverlust nach Aussetzen an bestimmte Temperaturen gemessen wurde. Alle in Tabelle II beschriebenen Harze wurden abschließend 16 Stunden bei 14 8,9 C ausgehärtet, um eine vollständige Aushärtung sicherzustellen. Eine Temperatur von 180 C wurde als Meßtemperatur gewählt, und zwar wegen einer Verwendung als Standardalterungstemperatur für Materialien der Klasse F (155°C). Das Harzsystem No. 4, welches auf einem Novolac-Epoxy basiert, hatte einen größeren Gewichtsverlust als das niedermolekulare Novolac-Epoxyharz No. 5 oder das Bisphenol A-Epoxyharz No. 6. Der Grund hierfür liegt vermutlich im eingefangenen Lösungsmittel, da der Unterschied nach 200 Tagen noch bestand. Das Harzsystem No. 3, auch ein mit BF₃-Monoäthylaminkomplex (BF.,400 MEA) gehärtetes Epoxy stieg eine lange Zeit rasch an.

Aus den Fig. 1 bis 3 ist ersichtlich, daß Kohlenwasserstoffelastomersysteme der B-Stufe gemäß der Erfindung gleich allen verglichenen Harzsystemen oder sogar besser waren.

Weiterhin sollte darauf hingewiesen werden, daß der etwas

höhere Gewichtsverlust von System No. 7 seinen Grund in ^: -

eingefangenem Lösungsmittel haben kann. Bei den Harzsystejnep; No. 8 und No. 9 wurde ein heißes Schmelzverfahren verwendet, um die Härtungsmittel gleichförmig zu verteilen und um * I somit Lösungsmittel als mögliche Variable zu eliminieren.-*";*. Auch hier zeigten die Kohlenwasserstoffelastomere der B-Stufe gemäß der Erfindung bei 180 C einen beträchtliche^":"; niedrigen Gewichtsverlust. Es sollte hervorgehoben werden, . daß die auf Lösungsmittel basierenden Gegenstücke der Harzsysteme No. 8 und No. 3, bei denen es sich um die Harzsysteme No. 7 bzw. No. 2 handelt, beide einen größeren Gewichtsverlust zeigten als ihre nicht auf Lösungsmittel basierenden Gegenstücke, wobei das Kohlenwasserstoffelastomer der B-Stufe gemäß der Erfindung nach wie vor das Beste der Systeme war. Da diese Gießmassen für die entsprechenden Harzsysteme repräsentativ sind, kann ein direkter Vergleich gezogen werden. Es ist ersichtlich, daß die Gewichtsverlustprofile der Kohlenwasserstoffelastomere der B-Stufe gemäß der Erfindung eine wesentliche Verbesserung gegenüber den herkömmlichen Systemen zeigen. Es sollte auch hervorgehoben werden, daß in Fig. 3 ein handelsübliches Kohlenwasserstoff system No. 9, welches auf T80°C eingestuft ist, einen beträchtlich höheren Gewichtsverlust aufweist als jedes der Harzsysteme No. 7 oder No. 8.

Eine zweite Schlüsseleigenschaft der erfindungsgemäß zusammengesetzten Produkte ist der Verlustfaktor dieser Produkte. In den folgenden Beispielen wurden zusammengesetzte Produkte mit Glimmerpapier gemäß der Erfindung mit zusammengesetzten Produkten verglichen, die mit den oben aufgeführten herkömmlichen Polymeren hergestellt worden waren. Glimmerschichten mit einer Dicke von 101,6 um wurden ausgewählt und mit Lösungen von Harzsystemen No. 1, No. 2, No. 4, No. 5, No. 6 und No. 7 behandelt. Die Glimmerpapierschichten wurden 30 Minuten bei 93,3°C von Lösungsmittel befreit. Zu diesem

304994Q -vis-.

Zeitpunkt enthielten sie alle 25 - 30 Gew.-% Polymer.

Jedes Laminat wurde dadurch hergestellt, daß vier Schich-

ten mit einer Fläche von jeweils 25,80 cm des behandelten Glimmerpapiers aufeinandergeschichtet und dann 16 Stun-de-n

bei 148,9°C gepreßt wurden. Am Ende der Aushärtungszeit,

die so gewählt wurde, daß Harzverluste gering waren, er- '..- * schienen die Laminate klar und gesund. Die gemäß ASTM D 15p bei 155°C und 1,5 V/um bestimmten Verlustfaktoren sinö-"-' in Tabelle III gezeigt. Es ist ersichtlich, daß der Verlust-"· faktor des Harzsystems No. 7, nämlich des Kohlenwasserstoffelastomersder B-Stufe gemäß der Erfindung, mit nur 0,6% außergewöhnlich ist. Zwar sind das Harz No. 4, nämlich das Novolac-Epoxy mit mittlerem Molekulargewicht, das mit 50 Teilen/100 phenolischem Novolac gehärtet ist, und das Harzsystem No. 2, nämlich das Novolac-Epoxy mit mittlerem Molekulargewicht, das mit 3% BFo-Monoäthylaminkomplex (BF, 400 MEA) gehärtet ist, vorzüglich, aber sie sind nicht annähernd so gut wie das Kohlenwasserstoffelastomer der B-Stufe gemäß der Erfindung.

Die in dem Beispiel beschriebenen beiden Bänder wurden auch durch eine Reihe von Tests laufen gelassen, deren Ergebnisse in den Fig. 4 und 5 angegeben sind. Beide Bänder besaßen eine vorzügliche Flexibilität und Anpaßbarkeit, wenn sie auf Teststangen von 2,42 cm χ 50,8 cm aufgebracht wurden. Wegen der B-Stufennatur des Bands ergaben die Polymere einen guten Sitz des Bands auf der Stange, ein anderer Vorteil der erfindungsgemäßen Bänder. Gewichtsverlustversuche wurden mit dem Band 2 unternommen und mit einem handelsüblichen Polyesterhochleistungsband ähnlichen Aufbaus verglichen. Die Testresultate sind in Fig. 4 angegeben. Es ist leicht ersichtlich, daß das Kohlenwasserstoff elastomerband einen beträchtlich niedrigeren Gewichtsverlust zeigt als das Vergleichsband.

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- ys -

Da Harze in der B-StUfe oftmals suspekt sind, wenn sie gelagert werden sollen, wurde eine Studie der Gurley- : Steifheit gegen die Zeit bei den erfindungsgemäßen Bändern* der B-Stufe durchgeführt. Die Tests wurden mit Proben von " 1,9 cm χ 8,9 cm des Bands durchgeführt, wobei ein W & L.E/ Gurley-Steifheitstester verwendet wurde. Die Resultate ."" sind in Fig. 5 angegeben. Nach etwa eineinhalb Jahren La- "' gerung waren die Bänder flexibel und anpassungsfähig. In ."." der Tat verbesserte sich die Flexibilität (je niedriger die Zahl, desto besser die Flexibilität). Dies ist ein klares Anzeichen dafür, daß das Vermögen der erfindungsgemäßen Bänder, auszuhärten und ein zähes Laminat zu bilden, während längerer Lagerzeiten nicht verlorengeht. Spannungsdauertests wurden ebenfalls mit Laminaten durchgeführt, die aus gemäß dem Beispiel hergestellten Bändern angefertigt worden waren, und mit verschiedenen Isolationsmaterialien verglichen. Die verwendete grundlegende Schaltung wurde aus ASTM D2275 entnommen. Um die Corona zu intensivieren, wurde eine Stahlnadel als Oberelektrode und eine flache Platte für die Unterseite verwendet. Alle Proben wurden 48 Stunden bei 5O°C und dann noch 5 Stunden über wasserfreiem Calciumchlorid vorkonditioniert. Zehn Proben eines jeden Isolationsmaterials wurden getestet. Die Resultate sind in Tabelle IV angegeben. Es ist wesentlich festzustellen, daß bei dem Kohlenwasserstoffband No. 1 gemäß der Erfindung kein Fehlschlag zu beobachten war.

Laminate wurden aus einem Kohlenwasserstoffband der B-Stufe gemäß dem Beispiel durch Zusammenpressen von vier Schichten mit annähernd 1,0545 kg/cm während 4 h bei 148,9°C hergestellt. Sie wurden dann zwischen Stahlplatten mit einer Dicke von 0,635 cm und mit 203,2 um starken Teflon-Separatoren eingebracht und auf einen Standardwert von 1,38 kg m zusammengedrückt. Nach 103 Tagen bei 180°C waren die Proben noch zu flexibel, als daß sie in einem

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_ yj _

Biegetester gebrochen werden konnten. Dies demonstriert die außergewöhnliche thermische Klassifizierung der erfin-... dungsgemäßen Bänder. :

Zweiundzwanzig 100 V-Spulen, die sich auf ein zweischichtiges halbüberlapptes Band von Beispiel I verjüngten, die 1,9 cm breit waren und keine Bewehrung besaßen, wurden mit zwei Schichten eines heißschrumpfenden Poly- : : esterfilms mit und ohne Stahlstücke an den Seiten der Spule bewickelt. Nach einem Backen über Nacht bei 148,9°C wurden die Spulen entblößt und getestet.Mit oder ohne Formstücke wurden die Schlitzabschnitte bei 8 bis 10 kV getestet. Verlustfaktortests, die mit samt den Formstücken durchgeführt wurden, ergaben 5,8% bei 155°C und 0,39 V/um sowie 6,6% bei 60 V und 2,36 V/um.

Fig. 6 zeigt, welche Änderung des Verlustfaktors mit Zunahme der Härtungszeit des Polybutadiens gemäß der Erfindung erwartet werden kann. Aus dieser Darstellung kann geschlossen werden, daß das Band nach 90 Minuten bei 155°C weitgehend ausgehärtet ist. Der Test demonstriert weiter die Eignung des Bands für die Härtung bei Gebrauch. Der letzte Punkt auf der graphischen Darstellung (der äußerste Punkt im Dreieck F) wurde nach 67 Stunden gemessen. Das in diesem Beispiel verwendete Band war ein Band, das durch das Verfahren des Beispiels für Band No. 1 angefertigt worden war. Durch Berechnung der Neigung der Abschnitte E und F der graphischen Darstellung wurde abgeschätzt, daß ein Verlustfaktor entsprechend dem letzten Punkt in der graphischen Darstellung nach einer 6,6 Stunden dauernden Erhitzung erreicht werden könnte. Der Verlustfaktor dieser graphischen Darstellung wurde als dielektrischer Verlustwinkel (tan ·Λ

2
χ 10 ) gemessen. Die Messungen wurden mit einer konstanten Erhitzung von 155°C und bei einer angelegten Spannung von 1,97 VAim durchgeführt. Die Messungen erfolgten in der gleichen Weise wie für Tabelle III. Es wurde ein beschichtetes Band verwendet.

Fig. 7 demonstriert schematisch ein erfindungsgemäß hergestelltes Band. In der Figur bedeutet 1 die imprägnierte^: Glimmerschicht, 2 den Glas-Scrim und 3, 4 und 5 die poly-; meren Versiegelungsschichten. Die Abschnitte 3 und 5 der schematischen Darstellung zeigen die zweite polymere Ver-: siegelungsschicht (4 ist die erste polymere Versiegelungs'-* schicht), welche beispielsweise aus dem gleichen Material wie die erste (4 - beispielsweise ein Polyester) oder : einem weiter oben angegebenen Blockcopolymer oder einem . Blockcopolymer (3), das mit einem Polyester (5) überlegt " ist, bestehen kann. Es sollte auch hervorgehoben werden, daß jede der polymeren Versiegelungsschichten aus mehreren Versiegelungsmitteln bestehen kann; beispielsweise können die Polyesterfilme mit den A-B-A-Copolymeren beschichtet und mit der Glimmer/Glastuch-Zusammensetzung verbunden werden, so daß die copolymere Seite dem Glimmer gegenüberliegt.

. Tabelle IV

Stunden bis zum No. 5 + 6 Fehlschlag 2

0,0254 cm 0,0127 cm 5000 Volt RMS 2500 Volt RMS

1. Polyäthylenterephthalat-

film 77,6 216,0

2. Polyimidfilm - 68,2

3. Polyamidpapier 4,9 5,3

4. Polyamid- und Glimmerpapier - 4 21,8

5. Polyamidpapier plus

Harzsystem No. 1 153,3

6. Polyamid- und Glimmerpapier

+ Harzsystem No. 1 700,3 -

7. Glimmerpapier-Band No. 1
.dreischichtiges Laminat +)1389,0

+) keine Fehlschläge:

- VS -

Zusammenfassend kann also gesagt werden, daß ein hochflexibles anpassungsfähiges Band aus Glimmerpapier, —' das mit einem Kohlenwasserstoff elastomer der B-Stufe .... : gebunden ist, erfunden wurde. Die Bänder härten in eine ... zähe gummiartige Masse aus, nachdem die Spulen mit einem — Band versehen und die Maschine gewickelt worden ist. Das ^: Band kann auch beim Gebrauch aushärten gelassen werden. Die Bänder besitzen bei 18O°C einen minimalen Gewichtsver-. . lust. Außerdem ist der Verlustfaktor bei 155°C außerge- :...:. wohnlich. Es sollte auch darauf hingewiesen werden, daß keine Hautentzündungsprobleme nach einem jahrelange dauernden Arbeiten im Labor, bei privaten Arbeiten und in der Fabrik sowie bei verschiedenen Banduntersuchungen festgestellt wurden. Die Lebensdauer ist bei Raumtemperatur mindestens eineinhalb Jahre und wahrscheinlich sogar noch länger. Das Band ist nicht feuchtigkeitsempfindlich, ist siegelfähig und besitzt in ungünstigen Umgebungen ein grosses Potential. Es eignet sich anscheinend auch für Hochspannungsanwendungen, da es eine überlegene Spannungsdauerhaftigkeit besitzt. Seine Wärmealterung bei erhöhten Temperaturen ist außergewöhnlich.

Zwar wurde die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt und beschrieben, aber für Fachleute ist es klar, daß verschiedene Änderungen in Form und Detail gemacht werden können, ohne daß vom Geist und vom Bereich der beanspruchten Erfindung abgewichen wird.

Claims

-X- Patentansprüche

1. Gliminerpapier, welches sich als elektrische Isolierung eignet, bestehend aus Glimmerflocken, die mit einem Kohlenwasserstoffelastomer der B-Stufe imprägniert sind.

2. Elektrisches Isolierband, welches besteht auss

a) einem Glimmerpapier, das mit einem Elastomer der B-Stufe imprägniert ist;

b) einem Glastuch in der Nachbarschaft des Glimmerpapiers;

c) einer polymeren Versiegelungsschicht in der Nachbarschaft des Glastuchs; und

d) einer polymeren Versiegelungsschicht in der Nachbarschaft des Glimmerpapiers auf der Seite des Glimmerpapiers, die dem Glastuch gegenüberliegt.

3. Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Elastomer aus einem Polybutadien besteht.

4. Gegenstand nach Anspruch 3, bei dem das Polybutadien ungefähr 5 Gew.-% endständige ^S^""^CH2 ^GruPP^en/ ungefähr 38 bis ungefähr 47,5 Gew.-% -CH₂-CH- Gruppen, ungefähr 9,5

CH

Il

CH₂

bis ungefähr 19% -CH₂-CH=CH-CH₂-Gruppen in der trans-Form und ungefähr 4,75 bis ungefähr 9,5% in der cis-Form sowie ungefähr 28,5 bis ungefähr 38% -CH-CH₂-CH-CH₂-CH-CH₂-Gruppen

enthält.

5. Gegenstand nach Anspruch 2, bei dem die polymere Versiegelungsschicht (c) aus einem A-B-A-Blockcopolymer besteht.

6. Gegenstand nach Anspruch 5, bei dem das Copolymer aus einem.· Styrol-Butadien- oder Isopren-Butadien-Blockcopolymer besteht. :

7.Gegenstand nach Anspruch 2, bei dem die Versiegelungs- - ^{: :} schicht (d) aus einem Polyester besteht. :..-.:.

8. Gegenstand nach Anspruch 2, bei dem die Versiegelungsschichten (c) und (d) aus einem Polyester bestehen.

9. Gegenstand nach Anspruch 7 oder 8, bei dem der Polyester aus Polyäthylenterephthalat besteht.

10. Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Glimmer aus Muscovit oder Phlogopit besteht.

11. Glimmerpapier, welches sich für elektrische Isolierungszwecke eignet, bestehend aus Muscovit- oder Phlogopit-Glimmer, der mit 10 bis 35 Gew.-% eines Polybutadienpolymers der B-Stufe imprägniert ist.

12. Elektrisches Isolierband, welches besteht aus:

a) einer Schicht aus Muscovit-Glimmer mit einer Dicke von ungefähr 25,4 bis 254 um, die mit 10 bis 35% eines Polybutadienpolymers der B-Stufe imprägniert ist;

b) einem gewebten Glas-Scrim mit einer Dicke von ungefähr 25,4 bis 101,6 um in der Nachbarschaft des Glimmerpapiers;

c) einer Isopren-Butadien-Blockcopolymerversiegelungsschicht mit einer Dicke bis zu 7,62 um in der Nachbarschaft des Glas-Scrim; und

^^:-^: = "^:-^: -'■' 304994Q - «β" -

d) einer Polyäthylenterephthalatversiegelungsschicht mit einer Dicke bis zu 25,4 um in der Nachbarschaft des Glimmers auf derjenigen Seite des Glimmers, die dem Glas-Scrim gegenüberliegt.

13. Elektrisches Isolierband, welches besteht aus:

c) einer Polyäthylenterephthalatversiegelungsschicht mit einer Dicke bis zu 25,4 ^im in der Nachbarschaft des ;Glas-Scrims; und

14. Gegenstand nach Anspruch 11, 12 oder 13, bei dem das Polybutadien ungefähr 5 Gew.-% endständige ^^"^CH2 ~^GruPP^en» ungefähr 38 bis ungefähr 47,5 Gew.-% - CEU-CH-Gruppen,

Δ ι

CH

CH ^CH2

ungefähr 9,5 bis ungefähr 19% -CH.,-CH=CH-CH.,-Gruppen in der trans-Form und ungefähr 4,75 bis ungefähr 9,5 Gew.-% in der cis-Form sowie ungefähr 28,5 bis ungefähr 38 % -CH-CH₂-Ch-CH₂-CH-CH₂- Gruppen enthält CH CH CH

15. Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2, bei dem mindestens eine polymere Versiegelungsschicht aus einer Schicht eines

-jt-

A-B-A-Blockcopolymer in der Nachbarschaft einer Polyester- ^: schicht besteht, wobei das Copolymer dem Glimmer am nächster? liegt.

16. Gegenstand nach Anspruch 15, bei dem beide Schichten aus einem A-B-A-Blockcopolymer in der Nachbarschaft einer Polyesterschicht bestehen.