DE738337C

DE738337C - Process for the production of dense, resistant asbestos or dense, resistant slag wool or glass wool for electrical insulation purposes

Info

Publication number: DE738337C
Application number: DES135931D
Authority: DE
Inventors: Emerson Venable
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1938-02-17
Filing date: 1939-02-12
Publication date: 1943-08-11

Description

Verfahren zur Herstellung von dichtem, widerstandsfähigem Asbest oder dichter, widerstandsfähiger Schlackenwolle oder Glaswolle für elektrische Isolierzwecke Als Isolierstoff für elektrische Leiter, insbesondere für Spulen von elektrischen Naschiaet und Apparaten, verwendet man. weiter, Asbest, Schlackenwolle-oder Glaswolle. Besonders vorteilhaft erweisen sich diese Stoffe zur Isolierung von Trockentransformatoren, weil ihre Isolationseigenschaften für diese Zwecke ;röllzg ausreichen. In mechanischer Beziehung ,dagegen können diesle Stoffe allerdings nicht befriedigen, da sie sich leicht abscheuern und somit' :einer schnellen Zerstörung anheimfallen.Process for the production of dense, resistant asbestos or dense, resilient slag wool or glass wool for electrical insulation purposes As an insulating material for electrical conductors, especially for coils of electrical Naschiaet and apparatus, one uses. further, asbestos, slag wool or glass wool. These substances prove to be particularly advantageous for the insulation of dry-type transformers, because their insulation properties are sufficient for these purposes. In mechanical Relationship, on the other hand, these substances cannot, however, satisfy, since they are mutually exclusive easily rub off and thus': fall prey to rapid destruction.

Aufgabe der Erfindung ist es, Aden Asbest, die Schlacken- oder Glaswolle durch entsprechende Behandlung einerseits gegen mechanische Zerstörung möglichst .widerstandsfähig zu machen und anderseits dabei gleichzeitig auch die Isolaticnseigenschaften dieser Stoffe noch zu verbessern. Vor allem ist es Aufgabe: der Erfindung, die genannten Stoffe so aufzubereiten, daß sie nicht mehr; wie in ihrem Ausgangsstadium porös bleibest, sondern :vielmehr einen dichten, undurchlässigen Isolierstoff ergeben.The object of the invention is to Aden asbestos, the slag or glass wool by appropriate treatment on the one hand against mechanical destruction as far as possible .to make it resistant and, on the other hand, at the same time also the insulation properties these substances still need to be improved. Above all, it is the task: the invention, the above To prepare substances in such a way that they are no longer; porous as in their initial stage stay, but rather result in a dense, impermeable insulating material.

Dies wird dadurch erreicht, daß gernäB der Erfindung die großen Poren und ZwischemräumA- dieser Isolierstoffe vermittels Tränkung mit Siliciumdioxyd abscheidenden Stoffest und die verbleibenden kleineren, insbesondere submikroskopischen Poren ,durch eine darauffolgende Tränkung mit einem erstarrenden .organischen Stoff; z. B. Firnis, ausgefüllt werden.This is achieved in that, according to the invention, the large pores and between spaces - these insulating materials are deposited by means of impregnation with silicon dioxide Substance residue and the remaining smaller, especially submicroscopic pores , by a subsequent impregnation with a solidifying .organischen substance; z. B. Varnish to be filled.

An sich ist es zwar bekannt, Asbestfasern o. dgl. mittels Kieselsäure abscheidenden Stoffen zu imprägnieren bzw. miteinander zu verkleben. Der dabei erhaltene Isolierstoff behält aber seine Porosität im wesentlichen bei. Ebenfalls bekannt ist es; aus Asbest bestehende Isolierstücke, um diese wasserdicht züz machen, mit Leinöl zu tränken. Ein unbedingt dichter Stoff, bei dem auch die kleinsten Poren vermiedqn'siitd, wird aber erst durch das Verfahren gemäß der Erfindung erhalten, weil. durch die zweimalige Tränkung zunächst die große, und dann die kleinen Poren, vollständig mit Tränkungsmasse ausgefüllt werden. Der auf diese Weise erhaltene Isolierstoff ist gegen mechanische Beanspruchungen weit widerstandsfähiger als die ungetränkben Stoffe.It is known per se to use asbestos fibers or the like by means of silica to impregnate separating substances or to glue them together. The received However, the insulating material essentially retains its porosity. Also known is it; Insulating pieces made of asbestos to make them watertight with Soak linseed oil. An absolutely dense fabric, in which even the smallest pores avoided, but is only obtained by the method according to the invention, because. by soaking twice, first the large, and then the small pores, completely filled with impregnation compound. The one obtained in this way Insulating material is far more resistant to mechanical stresses than that unimpregnated substances.

In besonders zweckmäßiger Weise taucht man ,die zu behandelnden Stoffe oder unter Umständen auch die bereits mit "diesen Isolierstoffen umhüllten Leiter und.- Spulen von elektrischen Geräten und Maschinen ein- oder mehrmals in eine hydrolisierte Lösung von organischen Silicaten aus, der Gruppe der Äthyl-, Methyl- und Propylsilicate. Wenn eine genügende Durchtränkung erreicht ist, werden die aufgenommenen Füllstoffe bei entsprechenden Temperaturen getrocknet, Als besonders zweckmäßig für diesen Trocken- bzw. Backprozeß, bei dem die Isolierstoffe eine glasähnliche Oberfläche bekommen, erweisen sich Temperaturen von iqo bis i8o° C, so daß auch die Bildung des Siliciumdioxyds sicher-. gestellt ist.The substances to be treated are immersed in a particularly expedient manner or possibly also those already with "these insulating materials enveloped Conductors and - coils of electrical devices and machines one or more times in a hydrolyzed solution of organic silicates, the group of ethyl, Methyl and propyl silicates. When sufficient saturation is achieved, will the absorbed fillers dried at appropriate temperatures, as special expedient for this drying or baking process in which the insulating materials are glass-like Get surface, temperatures from iqo to i8o ° C turn out, so that too formation of silicon dioxide safe. is posed.

Um eine hydrolisierte Lösung der erwähnten Art herzustellen, nimmt man Silicate der Äthyl-, Methyl- und Propylgruppe und vermischt sie zwecks Erreichung der Hydrolyse in geeigneter Weise mit Wasser. Als eine sehr brauchbare hydralisierte Lösung hat sich eine Mischung herausgestellt, bei der sechs Raumteile Äthylsilicate einer Mischung von einem Raumteil Wasser und, vier Raumteilen denaturiertem Alkohol zugesetzt werden. Dieser Mischung ist außerdem noch i/. Raumteil verdünnte, beispielsweise io%ige Salzsäume beigemischt. Diese Mischung bleibt bestehen, bis die Hydrolyse bei dem nachfolgenden Temperaturanstieg eintritt: Erst hierdurch wird die Lösung für ihren vorgesehenen Zweck gebrauchsfähig. Selbstverständlich lassen sich auch andere Lösungen, bei denen Methyl- und Propylsilicate verwendet werden, gleich gut für die Tränkung und Imprägnierung der zu behandelnden Isolierstoffe gebrauchen. Nach der vollständigen Durchtränkung der Isolierstoffe trocknet und bäckt man sie bei den oben angegebenen Temperaturen von iq.o bis i8o°C, um dadurch alle noch eingeschlossenen Dämpfe und Alkohole aus dem Gefüge des Isolierstoffes auszutreiben. Hierauf erfolgt eine Tränkung mit Firnis oder-einer anderen geeigneten organischen Masse. Durch diese Tränkung sollen die kleinen und vor allem submikroskopischen Poren im Isolierstoff verschlossen werden, die durch die vorausgehende Tränkung mit Silicaten, welche nur die großen Poren ausfüllte, noch nicht verschlossen wurden. Als besonders geeignet für diesen Zweck erweisen sich Lacke, die hohe Temperaturen auszuhalten vermögen und die außerdem eine große Härte besitzen. Auch die Lack- oder Firnisimprägnierung ist nach dem Aufbringen einzutrocknen. Dies geschieht zweckmäßig bei einer Temperatur von i 5o bis 2oo° C.To prepare a hydrolyzed solution of the type mentioned, takes one silicates of the ethyl, methyl and propyl group and mixed them to achieve hydrolysis in a suitable manner with water. As a very useful hydrated one Solution has been found to be a mixture in which six parts by volume are ethyl silicate a mixture of one part by volume of water and four parts by volume of denatured alcohol can be added. This mixture is also i /. Part of the room thinned, for example io% salt fringes added. This mixture persists until hydrolysis when the subsequent rise in temperature occurs: Only then does the solution become usable for their intended purpose. Of course, you can also other solutions using methyl and propyl silicates work equally well use for soaking and impregnating the insulating materials to be treated. After the insulation material is completely saturated, it is dried and baked at the temperatures given above from iq.o to i8o ° C, thereby all still included To expel vapors and alcohols from the structure of the insulating material. Thereupon takes place an impregnation with varnish or another suitable organic compound. By this impregnation should be the small and above all submicroscopic pores in the insulating material are closed by the previous impregnation with silicates, which only filled the large pores, which have not yet been closed. As particularly suitable For this purpose, lacquers prove to be able to withstand high temperatures and which also have great hardness. Also the lacquer or varnish impregnation must be dried out after application. This is expediently done at one temperature from i 5o to 2oo ° C.

Durch Versuche wurde festgestellt, daß Wicklungen, die eine Asbestisolation besaßen, die gemäß der Erfindung imprägniert war, und bei denen die Dicke dar Isolation zwischen den einzelnen Windungen 0,032 mm betrug, sowohl bei - gewöhnlicher Raumtemperatur als auch bei hohen Temperaturen äußerst hohe Durchschlagsfestigkeiten aufweisen. Nachstehende Tabelle gibt einige dieser Werte wieder: Wicklungs- Durchschlagsfestigkeit in Volt Nr. Raum- 250, C temperatur 127 2200 133 2o60 134 2240 135 2I8o _ 137 226o . 138 ' 2o60 139 2180 140 2030 I11 176o 118 206o Aus der Tabelle ersieht man, daß bei Raumtemperatur die Durchschlagsfestigkeit bei etwa 2 i 5o Volt und bei einer Temperatur von 2 5o° C bei etwa i g i o Volt liegt.Experiments have shown that windings which had asbestos insulation impregnated according to the invention and in which the thickness of the insulation between the individual turns was 0.032 mm have extremely high dielectric strengths both at normal room temperature and at high temperatures. The following table shows some of these values: Winding dielectric strength in Vol t No. room 250, C temperature 127 2200 133 2o60 134 2240 135 2I8o _ 137 226o. 138 '2o60 139 2180 140 2030 I11 176o 118 206o It can be seen from the table that the dielectric strength at room temperature is about 2 150 volts and at a temperature of 250 ° C. it is about igio volts.

Statt der hydolisierten Silicatlösung zum Tränken und Imprägnieren der in Frage kommenden Isolierstoffe können auch Lösungen aus nicht hydrolisierten Silicaten der Äthyl-Methyl- und Propylgruppe verwendet werden. Diese müssen dann allerdings mit Wasserdampf in Gegenwart von Halogensäuren, z. B. Salz-, Fluß- oder Bromsäure, erst hydrolisiert werden, damit sie verwendungsfähig sind. Die Trocknung erfolgt in diesem Fall bei einer Temperatur von 170' C. Der nachfolgende Lackauftrag sowie dessen Trocknung kann in der bereits oben angegebenen Weise erfolgen.Instead of the hydrolyzed silicate solution for soaking and impregnating the insulation materials in question can also be solutions from non-hydrolyzed Ethyl-methyl and propyl group silicates can be used. These must then however with steam in the presence of halogen acids, e.g. B. salt, river or Bromic acid, must first be hydrolyzed so that they can be used. The drying in this case takes place at a temperature of 170 ° C. The subsequent paint application and its drying can be carried out in the manner already indicated above.

Auf dem Schaubild der Zeichnung ist die Änderung der Widerstände zwischen den Windungen einer gemäß der Erfindung isolierten und vorbehandelten Wicklung, bei der die-Dicke des Isolierauftrages zwischen den Wandungen 0,032 mm betrug, für verschiedene Temperaturen aufgetragen. Die Änderung der elektrischen Eigenschaften des Isolierstoffes ist aus dem Schaubild ohne weiteres zu erkennen. `On the graph of the drawing is the change in resistances between the turns of a winding insulated and pretreated according to the invention, in which the thickness of the insulation between the walls was 0.032 mm, for different temperatures applied. The change in electrical properties of the insulating material can be easily seen from the diagram. `

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of dense, resistant Asbestos or dense, more resistant slag wool or glass wool for electrical Insulation purposes, characterized in that the large pores and spaces between these Substances by means of impregnation. with silica separating substances and the remaining small, especially submicroscopic pores: by a subsequent impregnation with a solidifying organic material, e.g. B. Varnish to be filled. a. procedure according to claim i, characterized in that the asbestos, lank wool or Glass wool insulation after soaking with silicon dioxide and after soaking is dried with varnish at the appropriate temperature. 3. The method according to claim i and z, characterized in that the impregnation with non-hydrolized silicates from the group of ethyl, methyl and propyl silicates, and that with it impregnated asbestos or the slag or glass wool impregnated with it to achieve .the hydrolysis of the silicate in the presence of halogen acids, e.g. B. salt, river bait Bromic acid, exposed to the action of water vapor, and that subsequently the drying of the fabric impregnated in this way at a temperature of 140 to 180 ° C takes place, whereupon an Irriprägni, eTung with varnish or the like. And a subsequent Drying is carried out at the appropriate temperature. 4. The method according to claim i and ä, characterized in that the impregnation with a hydrolyzed Solution of organic silicates from the group of ethyl, methyl and propyl silicates -takes place, after which the insulating material is dried at a temperature of 140 to 180 ° C and that a further impregnation with after the order is also applied Varnish or varnish to be dried is carried out at the appropriate temperature.