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Verfahren zur Herstellung von elastischen Glimmerisolationen, insbesondere
zur Auskleidung von Nuten elektrischer Maschinen Es ist bereits bekannt, elastische
Glimmerisolationen mit Hilfe von Polyvinylcarbazol als Bindemittel der Glimmerplättchen
herzustellen. Die elektrischen Eigenschaften einer solchen Isolation befriedigen
nicht immer.
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Durch die Erfindung wird eine elastische Glimmerisolation mit verbesserten
elektrischen, Eigenschaften geschaffen, die insbesondere zur Auskleidung von Nuten
elektrischer Maschinen geeignet ist. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis
aus, daß unter den: synthetischen. Harzen Polystyrol die wünschenswertesten elektrisch
isolierenden Eigenschaften zeigt. Sein Leistungsfaktor ist beispielsweise o,o2%,
seine Dielektrizitätskonstante 2,4 bis 2,9, und auch seine Wasserabsorbierung ist
gering. Hinsichtlich der Herstellung bieten allerdings die Polystyrolharze gewisse
Schwierigkeiten, denn Polystyrolharz läßt sich schwer kneten und formen. Das ist
darauf zurückzuführen; daß Polystyrol zwecks Erweichung nicht auf hohe Temperatur
erhitzt werden kann,, da bei etwa 300° C eine Zersetzung
in die
Monomeren einsetzt. Durch die relativ niedrige Arbeitstemperatur von beispielsweise
150 bis I9o° C ist es bedingt, daß der Knetdruck für Styrolharze etwa bei So kg/cm2
liegt. Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, dem Styrol Lösungsmittel beizufügen,
.um den außerordentlich hohen Plastifizierungsdruck herabzusetzen. Durch die bisher
hierfür verwendeten Mittel werden jedoch die günstigen elektrischen Eigenschaften
des Polystyrols in erheblichem Maße herabgesetzt.
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Diese Schwierigkeiten werden durch die Erfindung vermieden". Die Erfindung
sieht vor, daß für die Herstellung von elastischen Glimmerisolationen als Bindemittel
für die Glimmerteile mit Amylnaphthalinen weiclhgemachtes Polystyrol verwendet wird.
Als Amylnaphthalin können vorzugsweise Monoamylnaphthalin und/oder Diamylnaphthalin
verwendet werden.
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Monoamylnaphthalin und Diamylnaphthalin können dem Polystyrol in verschiedenen
Zusammensetzungen hinzugefügt werden, um ein im hohen Maße nützliches Isoliermaterial
zu erzeugen. Wenn Monoamylnaphthalin und Diamylnaphthalin im Verhältnis von 4 bis
I5% dem Polystyrol hinzugefügt werden, ergibt das Produkt ein festes und hartes.
Harz mit ausgezeichneter Schlagfestigkeit, das überdies bei Drücken von ungefähr
S kg/cm2 bei I 6o° C geknetet werden kann. Wenn die Amylnaphthaline in Mengen von
30% Polystyrol und höher vorhanden sind, ist die sich ergebende Zusammensetzurig
biegsam und kann leicht gehandhabt werden. Wenn das Polystyrol über 5o% Amylnaphthaline
enthält, hat die Zusammensetzung dauernd klebrige Eigenschaften ohne hart zu werden.
Es kann als, ein permanent plastisches Klebemittel verwendet werden, das vorzügliche
isolierende Eigenschaften besitzt, wo die Verwendung eines derartigen Materials
angezeigt erscheint.
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Die beiden Amylnaphthaline können getrennt oder zusammen verwendet
werden und erzeugen im großen und ganzen dieselben wünschenswerten Ergebnisse. In
allen Fällen hat jedoch die Zusammensetzung außerordentlich geringe elektrische
Verluste und verfügt über eine vollkommene Widerstandsfähigkeit gegenüber der Feuchtigkeit.
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Verschiedene Verfahren .sind vorhanden, um Styrol den Amylnaphthalinen
hinzuzufügen. Die Amylnaphthaline können mit Polystyrol kompoundiert werden durch
Auflösen beider in einer Lösung. Die Lösemittel, welche Polystyrolharze lösen, werden
im allgemeinen die Amylnaphthaline schnell auflösen. Die Benzolkohlenwasserstoffe,
wie Toluol, Xylol oder Benzol, sind Beispiele für geeignete Lösemittel.
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Bei einem weiteren Verfahren kann das monomerische Styrol, welches
eine Flüssigkeit ist, direkt die gewünschte Menge, ein oder beide Amylnaphthaline
aufgenommen, haben. Die Polymerisierung der monomerischen Styrole ergibt ein Produkt,
welches vorteilhafte Eigenschaften besitzt. Die folgenden Beispiele, welche nur
die Verwendungsarbeiten, nicht aber die Begrenzungen derselben darstellen sollen,
sind als richtunggebend für die neuartigen Zusammensetzungen entsprechend der Erfindung
angegeben. Beispiel I Die Zementierung von Glimmertafeln mit Polystyrol zur Herstellung
von Isolierteilen ist besonders wünschenswert. Eine wirtschaftliche billige und
praktische Zusammensetzung für ein. Bindemittel, welches ein festes, isolierendes
Glimmermaterial ergibt, das unter mäßigen Drücken. und Temperaturen geformt werden
kann, ist in der folgenden Weise zu erzielen: Eine Zusammensetzung von ungefähr
9o% von polymerisiertem Styrol und Io% Monoamylnaphthalin, Diamylnaphthalin oder
Mischungen, aus diesen wird in Toluol, Xylol oder Benzol gelöst, um eine 25% oige
Lösung zu ergeben. Lösungen mit Io bis 35% der Zusammensetzung sind besonders vorteilhaft.
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Diese Lösung kann in einer Lage auf Glimmertafeln in derselben. Weise
aufgetragen werden wie Schellacklösungen auf den bekannten Maschinen, d. h. durch
Auftropfen. Die Lage der imprägnierten oder überzogenen. Glimmertafeln wird in einen
Ofen gebracht, wo das Lösungsmittel bei Temperaturen ein wenig über dem Siedepunkt
des Lösungsmittels verdampft wird. Die Tafel wird., nachdein im wesentlichen das
gesamte Lösungsmittel verdampft ist, mittels schweren Walzen. zu einer festen. Tafel
gepreßt. Die Tafel kann. dann, in eine beliebige Größe verarbeitet werden. Die auf
diese Weise hergestellte Tafel kann dann, sofort für einen weiten Temperaturbereich
direkt für elektrische Zwecke verwendet werden. Sie ist fest und hat vorzügliche
dielektrische Eigenschaften..
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Falls es nötig ist, andere Formen als flache Tafeln zu. verwenden,
kann. diel Tafel in irgendeine andere Form unter eine heiße Formpresse gebracht
werden bei einer Temperatur von I60° C und einem Druck von S kg/cm2.
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Das zusammengesetzte Material hat den ungewöhnlichen Leistungsfaktor
von weniger als o,I5%, und manche Musterstücke hatten Leistungsfaktoren von der
Hälfte dieses Wertes. Dementsprechend ist dies zusammengesetzte Material eine Glimmerisoliertafel
von großer Isolierstärke. Beispiel 2 Biegsame Glimmerisoliertafeln, welche von.
Hand bei Raumtemperaturen gebogen. werden können, werden für die Isolierung von.
Nutenraum bei Motoren und anderen elektrischen Verwendungszweigen verwendet. Zu
diesem Zwecke haben sich die folgenden Zusammensetzungen ass geeignet erwiesen.
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Eine Zusammensetzung von 25 bis 700/o Polystyrol und 75 bis 300/o
Mono,amyln:aphthalin, Diamylnaphthalin oder einer Mischung aus beiden wird in Lösungen
von Toluol, Benzol oder Xylol aufgelöst. Die Lösung enthält vorzugsweise etwa
Io
bis 35 0/o dieser Zusammensetzung. Die Lösung wird als Bindemittel auf natürliche
Glimmertafeln oder Platten in der Art, wie im Beispiel I beschrieben, aufgetragen.
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Die Glimmerisoliertafel, welche nach Verdampfung des Lösungsmittels
und Verfestigung unter schweren Walzen gefertigt wurde, ist äußerst biegsam. Die:
Tafel kann von Hand oder einfachen Werkzeugen gebogen oder geformt werden, so daß
sie sich elektrischen Apparaten anpaßt. Eine nach diesem Beispiel gefertigte Tafel
weist eine vorzügliche Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuchtigkeit auf. Der Leistungsfaktor
beträgt weniger als o,5 0/o. Das Verhältnis des plastifizierenden Weichmachers bestimmt
sowohl die Biegsamkeit als auch die bin, denden Eigenschaften. Wenn das Verhältnis
des Amylnaphthalin, 5o% übersteigt, ist die mit Glimmertafeln zusammengesetzte Tafel
dauernd festgebunden,. Beispieil 3 Ein geeignetes Isolierband kann: hergestellt
werden durch Verwendung einer bindenden: Zusammensetzung aus 5 bis 5o0/0 Monoamylnaphthalin
oder Diamylnaphthalin oder einer Mischung aus beiden und 95 bis 5o 0/o Polytrin.
Die Mischung wird in Toluol, Xylol oder Benzin gelöst und ergibt eine Lösung, welche
etwa 10 bis 35% der Zusammensetzung enthält.
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Die Bindelösung, welche auf diese Weise hergestellt wird, wird auf
ein Band aufgetragen, welches aus einer Lage Papier, Stoff oder Glasstoff besteht
und eine oder mehrere dünne Lagen. Glimmer enthält. Verschiedene andere Zusammensetzungen
aus Stoff, Papier, Glimmer und Glasstoff können verwendet werden. Um ein ziemlich
dünnes und gleichmäßiges Band herzustellen., ist es allgemein üblich., von Hand
mäßig große Platten aus Glimmer in überlappender Weise auf dem Stoff- oder Papierband
zu befestigen. Die Bindelösung kann auf das Material entweder von Hand oder mittels
einer Spritzvorrichtung aufgetragen werden. Das auf diese Weise behandelte Band
wird in einem Ofen erhitzt und das Lösungsmittel bis auf einen Bruchteil seiner
ursprünglichen Menge verdampft. Genügendes Lösemittel bleibt in dem Band zurück,
um seine weiche und biegsame Struktur zu halten.
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Das Band wird dann in die gewünschten Breiten geschnitten und aufgerollt.
Die Rollen werden in abgedichteten Gefäßen untergebracht, falls sie nicht sofort
verwendet werden. Das Gefäß verhindert eine Verdampfung des rückständigen. Lösungsmittels.
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Das Band eignet sich gut, um Spulen und anlere elektrische Vorrichtungen
zu: umwickeln. Das zurückgebliebene Lösungsmittel verdampft schnell in der Atmosphäre
oder die Trocknung kann durch Erhitzung der elektrischen: Apparate in Öfen beschleunigt
werden. Nach Verdampfung des gesamten Lösungsmittels festigt sich das Band und ist
weder weich noch lose. Der Leistungsfaktor des Bandes beträgt weniger als o,I6%
bei Ioo° C. Letzteren vergleiche man mit einem Leistungsfaktor von Io% bei manchen
Bändern, welche augenblicklich verwendet werden,. Die dielektrischen Eigenschaften
sind ebenfalls außerordentlich hoch und können nur mit denen des Glimmers verglichen
werden. Beispiel 4 Mischungen mit einem Gehalt von 2o bis 500/o Polystyrol und 5o
bis 8o 0/o Monoamylnaphthalin oder Diamylnaphthalin oder Mischungen aus diesen beiden
besitzen dauernd bindende Eigenschaften und außerordentlich gute dielektrische und
isolierende Eigenschaften. Die Mischungen haben die Konsistenz von Schweröl. Demzufolge.
kann die Mischung auf Apparateteile aufgetragen werden, wo eine isolierende Bindung
in Frage kommt. Stoff, Papier, Glas, Pulver oder Körner isolierender Substanzen
z. B. können auf mit einem Aufstrich versehene Teile aufgetragen werden, um besondere
isolierende und mechanische Erfordernisse vorzusehen..
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Eine weniger zähe Lösung kann. mittels Lösungsmitteln. erzielt werden
wie z. B. mittels Toluol, Xylol und Benzol. Die entstehende Flüssigkeit ähnelt einem
Farbanstrich, so daß sie auf die elektrischen Apparate ohne weiteres aufgespritzt
oder mit Pinseln aufgetragen werden kann. Nach der Verdampfung des Lösungsmittels
weist die Lösung starke bindende Eigenschaften auf.
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Beide oben angegebenen Arten bindender isolierender Lösungen haben
verschiedene bemerkenswerte Charakteristiken. Die bindenden Eigen schaften sind
dauernd und ähneln. den, für Fliegen, papier verwendeten bekannten Substanzen. Die
Lösung besitzt ausgezeichnete dielektrische Eigenschaften., die Widerstandsfähigkeit
ist hoch und der Leistungsfaktor außerordentlich niedrig. Die Temperaturviskositätskurve
ist ungewöhnlich flach. Anstriche mit dieser Lösung widerstehen dem Eindringen von
Feuchtigkeit in: hohem Maße. Die Eigenschaft der Naphthaline bestimmt die Viskosität
und den: Grad des. Anhaftens Bei alleng oben angegebenen. Beisspielen kann monomerisches
Styrol als Bindemittel verwendet werden. Das monomerische Styrol könnte dafür verwendet
werden, ein: Produkt mit den beschriebenen Eigenschaften zu ergeben.