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Elektrischer Isolierstoff Für die elektrische Isolierung, insbesondere
für die Drahtisolierung, hat man bisher vielfach Einbrennlacke auf Basis trocknender
öle oder aus trocknenden Alkydharzen, d. h. Harzen aus mehrbasischen Säuren, einbasischen
trocknenden Säuren und mehrwertigen Alkoholen verwendet. Damit hergestellte Lackdrähte
weisen jedoch meist eine mehr oder weniger große Zähl von Fehlstellen auf, bieten
also keine völlig sichere Isolierung, und er= leiden infolge der fortschreitenden
Oxydation der trocknenden Säuren bzw. trocknenden öleZersetzungen, insbesondere
bei feuchter Luft und erhöhter Temperatur.
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Man hat auch schon vorgeschlagen, für diese Zwecke härtbare Harze,
z. B. Phenolharze, oder Einbrennlacke auf Basis von Alkydharzen, welche keine trocknenden
Fettsäuren enthalten, insbesondere von Alkydharzen aus aliphatischen mehrbasischen
Säuren und Glycerin oder Glykol zu verwenden. Diese Vorschläge haben jedoch keine
praktische Bedeutung erlangt, da die Phenolharze zu spröde sind und die bekannten
Alkydharze allmählich erweichen und von den Drähten ablaufen.
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Es wurde nun gefunden, daß Mischungen von 35 bis 8o °/o härtbaren
löslichen Harzen aus Phenolen und Aldehyden und 65 bis 20 % Harzen aus gesättigten'
aliphatischen Dicarbonsäuren und drei- oder höherwertigen Alkoholen mit mehr als
3 Kohlenstoffatomen einen ausgezeichneten elektrischen Isolierstoff darstellen.
Diese Mischungen können
für sich allein und auch mit anderen filmbildenden
Stoffen, beispielsweise Polyvinylverbindungen, Cellulosederivaten oder Harzen, z.
B. Kondensationsprodukten aus Dimethylolharnstoff und Acetylen, verwendet werden.
Außer Phenol selbst können für die Herstellung der Phenolharze insbesondere auch
Homologe des Phenols verwendet werden. Geeignete gesättigte aliphatische Dicarbonsäuren
sind z. B. Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Diglykolsäure.
Unter den für die Herstellung der Alkydharze zu verwendenden mehrwertigen Alkoholen
haben sich Trimethyloläthan und -propan und deren Homologe und Hexantriol besonders
günstig erwiesen.
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Die Herstellung der Phenolharze und der Alkydharze kann gesondert
erfolgen. Man kann dann die beiden Harze zweckmäßig in Lösung miteinander vereinigen,
oder es kann die Herstellung eines der beiden Harze in Gegenwart des schon vorgebildeten
anderen Harzes erfolgen, insbesondere kann die Herstellung des Phenolharzes in Gegenwart
von schon gebildetem, noch löslichem Alkydharz vorgenommenwerden. Hierdurch werden
häufig die Einheitlichkeit und die Härtungsgeschwindigkeit erhöht oder ein besseres
Verlaufen der Lacke erzielt.
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Bei der Herstellung der Alkydharze können gegebenenfalls auch einbasische
Fettsäuren, allerdings nur in geringen Mengen, mitverwendet werden.
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Die neuen Isolierstoffe sind in aliphatischen Alkoholen, Glykoläthern
sowie Gemischen dieser, ferner in Estern und Ketonen und Chlorkohlenwasserstoffen
löslich. Die Lösungen lassen sich mit aromatischen Kohlenwasserstoffen verschneiden.
Ein Verschnitt mit aliphatischen Kohlenwasserstoffen ist, wenn überhaupt, nur in
geringem Maße möglich. Die Isoliermassen können in bekannter Weise gefärbt und auch
mit Pigmenten und Füllstoffen versehen werden. Sie können auf die zu isolierenden
Stoffe aufgepreßt oder als Lösung durch Tauchen, Spritzen, Streichen, Auftragen
u. dgl. in bekannter Weise aufgebracht werden. Man kann so allgemein Drähte, insbesondere
Kupfer- oder Aluminiumdrähte, isolieren. Auch kann man saugfähige Isolierstoffe,
beispielsweise Fäden oder Gewebe aus Baumwolle, Natur- und Kunstseide oder auch
Glasgewebe oder Papier mit den Isolierstoffen imprägnieren oder überziehen und dann
zum Isolieren verwenden.
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Bei der Isolierung von Metalldrähten ist es zweckmäßig, nach dem Verdunsten
des Lösungsmittels den Überzug bei erhöhten Temperaturen einzubrennen, beispielsweise
bei i2o bis 400°, je nach der Dauer der Wärmeeinwirkung. Bei empfindlicheren Unterlagen
kann man auf Temperaturen von etwa 5o bis i--o° zurückgehen. Jedoch ist dann eine
längere Härtedauer erforderlich. Man kann auch durch Zusatz saurer Härtemittel bei
gewöhnlicher Temperatur eine Härtung erzielen.
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Man kann die zu isolierenden Stoffe auch mit beliebigen anderen Mitteln,
beispielsweise auch Lacken, vorbehandeln und dann eine Deckschicht aus den beschriebenen
Isolierstoffen aufbringen. Man kann andererseits aber auch auf Schichten aus den
neuen Isolierstoffen eine beliebige Deckschicht auftragen.
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Die neuen Isolierstoffe zeichnen sich durch eine außerordentlich hohe,
je nach dem gewählten Mengenverhältnis von Phenolharz zu Alkydharz beliebig einstellbare
Elastizität und Wärmebeständigkeit aus. Sie besitzen eine vorzügliche Haftfestigkeit,
Alterungsbeständigkeit und hohe Durchschlagsfestigkeit. Mit ihnen lackierte Drähte
besitzen nur ganz wenig Fehlstellen.
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Sie eignen sich für Nieder-, Hochspannungs- und auch Starkstromkabel.
Da sie längere Zeit die Einwirkung höherer Temperaturen vertragen, eignen sie sich
insbesondere auch zur Isolierung von Motoren- und Generatorenwicklungen. Mit so
isolierten Motoren und Generatoren kann man, da man mit ihnen bei hoher Betriebstemperatur
arbeiten kann, besonders hohe Leistungen erzielen.
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Man hat bereits vorgeschlagen, Pentaerythrit allein oder gemischt
mit anderen mehrwertigen Alkoholen mit aliphatischen oder hydroaromatischen Polycarbonsäuren
oder deren Gemischen zu kondensieren und zur Herstellung von Mischharzen zu benutzen.
Produkte, die durch Mischen von in dieser Weise hergestelltem Bernsteinsäure-Pentaerythrit-Harz
und Phthalsäure-Glycerin-Harz, also einem chemisch analog entstandenen Harz, entstehen,
sind für die Herstellung von Isolierpapier besonders geeignet. Hieraus war aber
nicht zu entnehmen, daß die erfindungsgemäß zu verwendenden Mischungen zweier chemisch
ganz verschiedener Harze die für elektrische Isolierstoffe besonders wertvollen,
oben angegebenen Eigenschaften besitzen. Ferner sind harzartige Überzugsmassen bekannt,
die aus löslichen Phenolaldehydharzen und ölmodifizierten Alkydharzen bestehen.
Zu ihrer Herstellung werden erhebliche Mengen trocknender 051e benötigt, zumal in
erster Linie Produkte mit großem Überschuß der Alkydharzkomponente verwendet werden
sollen. Die erfindungsgemäß zu verwendenden Mischungen aus 35 bis 8o % härtbaren
löslichen Phenolaldehydharzen und 65 bis 20 0/0 löslichen Harzen aus gesättigten
aliphatischen Dicarbonsäuren und drei- oder mehrwertigen Alkoholen mit mehr als
3 Kohlenstoffatomen, die zu ihrer Herstellung keiner trocknenden 151e bedürfen,
sind im Gegensatz zu den erwähnten bekannten Überzugsmassen nicht thermoplastisch
und weisen daher gute Druckwärmebeständigkeit auf. Das Isoliervermögen der neuen
Isolierstoffe geht beim Lagern unter Wasser oder in feuchter Atmosphäre nicht verloren;
diese technisch bedeutsame und nicht vorhersehbare Eigenschaft macht sie in besonderem
Maße für die Verwendung als elektrischer Isolierstoff da, wo allein diese Sonderanforderung
gestellt wird, geeignet. Beispiel Ein Lack, der durch Mischen von gleichen Gewichtsteilen
einer 5o%igen Lösung eines durch alkalische Kondensation erhaltenen Phenolformaldehydharzes
in Propanol und einer 5o%igen Lösung
eines Kondensationsproduktes
aus Adipinsäure und Trimethylolpropan in Äthylenglyko#monomethyläther hergestellt
ist, wird mittels einer Drahtlackiermaschine in mehreren Schichten auf einen Kupferdraht
aufgebracht. Jede Schicht wird dabei für sich bei Zoo bis 400° je nach der Abzugsgeschwindigkeit
des Drahtes eingebrannt.
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Die so lackierten Kupferdrähte besitzen bei einem 5-Schichten-Auftrag
von je 8 bis g,u Stärke eine Durchschlagsfestigkeit von mehr als 300o Volt. Die
Zahl der Fehlstellen ist praktisch Null. Die Isolierung behält auch beim Altern
ihre hohe Elastizität bei und ist gegen Wasser, Benzol, Transformatorenöl und fast
alle anderen organischenLösungsmittel und auch gegen anorganische Säuren sehr beständig.
Metallkorrodierende Zersetzungsprodukte treten beim Erwärmen im Gegensatz zu Isolierungen
auf Basis trocknender Öle hier nicht auf.
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Durch Veränderung des Mischungsverhältnisses kann man die Elastizität
der Isolierungen in weiten Grenzen ändern. Bei einem Gehalt unter 20010 Alkydharz
wird der Lack spröde, enthält er mehr als 65 % Alkydharz, so trocknet er zu langsam.
Auch verschlechtert sich dann die Lösungsmittelbeständigkeit.
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Gleichgute Isolierungen erhält man bei Verwendung von Alkydharzen
aus anderen gesättigten aliphatischen Dicarbonsäuren als Adipinsäure und anderen
drei- oder höherwertigen Alkoholen als Trimethylolpropan.