EP3151249A1 - Imprägnierbares elektroisolationspapier und verfahren zum herstellen eines elektroisolationspapiers - Google Patents

Imprägnierbares elektroisolationspapier und verfahren zum herstellen eines elektroisolationspapiers Download PDF

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EP3151249A1
EP3151249A1 EP15187414.6A EP15187414A EP3151249A1 EP 3151249 A1 EP3151249 A1 EP 3151249A1 EP 15187414 A EP15187414 A EP 15187414A EP 3151249 A1 EP3151249 A1 EP 3151249A1
Authority
EP
European Patent Office
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electrical insulation
particles
insulation paper
paper
particle size
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15187414.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andrey Mashkin
Mario Brockschmidt
Friedhelm Pohlmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Priority to PCT/EP2016/070571 priority patent/WO2017055004A1/de
Priority to US15/759,594 priority patent/US20190035514A1/en
Priority to DE112016002960.8T priority patent/DE112016002960A5/de
Publication of EP3151249A1 publication Critical patent/EP3151249A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H01B3/10—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances metallic oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B19/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing insulators or insulating bodies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H01B3/04—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances mica
    • H—ELECTRICITY
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/48—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances fibrous materials
    • H01B3/52—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances fibrous materials wood; paper; press board

Definitions

  • the invention relates to an impregnable electrical insulation paper for an electrical insulation body, a method for producing an electrical insulation paper, an electrical insulation tape, an electrical insulation body and the use of the electrical insulation body.
  • Electric high-voltage rotary machines such as generators, have electrical conductors, a main insulation and a stator core.
  • the purpose of the main insulation is to permanently insulate the electrical conductors against each other, against the stator core and against the environment.
  • electrical partial discharges occur which lead to the formation of so-called "treeing" channels in the main insulation.
  • the main insulation Due to the "treeing" channels, the main insulation can only be reduced in electrical capacity and electrical breakdown of the main insulation can occur.
  • a barrier against the partial discharges is achieved by the use of an electrical insulation tape.
  • the electrical insulation tape has an electrical insulation paper, such as a mica paper, which is applied to a support. Mica has a very high partial discharge resistance and thus prevents the formation of "treeing" channels.
  • mica In the production of mica paper, mica is used in the form of platelet-shaped mica particles with a conventional particle size of several 100 micrometers.
  • the platelet-shaped mica particles are arranged in layers, so that the particles are arranged largely parallel to one another.
  • the main insulation takes over especially in generators, such as turbo and hydropower generators, in addition to the electrical Insulation also the task of heat transport.
  • mica has the disadvantage that it has only a low thermal conductivity. Therefore, the main insulation has only a low thermal conductivity.
  • the thermal design of the generators takes into account the thermal conductivity of the main insulation, so that the low thermal conductivity limits the performance of the generators. Therefore, an increase in the thermal conductivity of the electrical insulation paper and thus also the thermal conductivity of the main insulation of importance.
  • the object of the invention is to provide an electrical insulation paper for an electrical insulation body and a method for producing an electrical insulation paper, wherein the electrical insulation paper has a high thermal conductivity.
  • the electrical insulation paper according to the invention is an impregnatable electrical insulation paper for an electrical insulation body, with first platelet-shaped particles having phyllosilicates, and second platelet-shaped particles having a thermal conductivity at 20 ° C of at least 1 W / mK.
  • the electrical insulation paper is impregnable, that is, it is not yet impregnated and can be impregnated.
  • the electrical insulation paper has spaces between the particles, for example in the form of pores, into which an impregnating resin can penetrate during impregnation.
  • the structure of the electrical insulation paper is thus such that the electrical insulation paper can be impregnated by the impregnating resin.
  • an electro-insulating paper can have at least two different types of platelet-shaped particles, namely, the first and second particles, thereby providing an electrical insulating paper having improved properties.
  • the electrical insulation paper according to the invention does not have only a high partial discharge resistance, but at the same time a high thermal conductivity.
  • the first platelet-shaped particles have phyllosilicates.
  • the sheet silicates preferably have mica and / or bentonite.
  • Phyllosilicates have a high resistance to partial electrical discharges.
  • the use of sheet silicates in electrical insulation paper gives the electrical insulation paper and the electrical insulation body a particularly high degree of partial discharge resistance. This increases the life of the electrical insulation body.
  • the second particles are also platy.
  • the second particles can be arranged in a simple manner together with the first particles in the electrical insulation paper. Both the first and the second particles contribute to the construction of the electrical insulation paper.
  • the basic structure of the electrical insulation paper is thus formed by the first particles and the second particles.
  • the second particles have a thermal conductivity at 20 ° C of at least 1 W / mK.
  • Phyllosilicates have only a low thermal conductivity. For example, it is about 0.2-0.25 W / mK for mica at 20 ° C.
  • the second particles have a high thermal conductivity. Due to the presence of the second particles, the electrical insulation paper has a high thermal conductivity.
  • the electrical insulation paper according to the invention has a high partial discharge resistance and a high thermal conductivity.
  • the use of the electrical insulation paper according to the invention in an electrical insulation body reduces temperature gradients in the electrical insulation body and gives the electrical insulation body a high thermal conductivity. This results in a higher degree of freedom in the thermal design of electric high-voltage rotary machines, such as generators, allows. This can be advantageous to increase performance and utilization of the machines.
  • the inventors have also found that the electrical insulation paper has a longer life compared with a conventional electrical insulation paper having only one kind of particles.
  • the first particles have mica.
  • the first particles are uncoated mica particles, that is, they are completely made of mica.
  • the first particles may, for example, also be coated mica particles.
  • the coated mica particles may be, for example, organophilic, especially silanized, mica particles. Mica has a very high resistance to electrical partial discharges.
  • the second particles are present in such a high volume fraction based on the electrical insulation paper that the second particles are in touching contact with each other and thereby a network of the second particles is formed, which connects the two opposite sides of the electrical insulation paper.
  • opposite sides refers to the wide sides of the electrical insulation paper, that is, the two opposite sides, which have a larger surface area than the remaining two sides of the electrical insulation paper.
  • the network interconnecting the two opposite sides of the electrical insulation paper is a continuous structure that establishes a continuous connection between the two opposite sides of the electrical insulation paper.
  • the volume fraction of the second particles based on the electrical insulation paper must be so high that the second particles by random arrangement getting so close to each other that they are in touching contact with each other in the electrical insulation paper.
  • the interconnection of the opposite sides of the electrical insulation paper formed by the network extends substantially perpendicular to the paper plane of the electrical insulation paper through the electrical insulation paper.
  • the connection thus leads from one wide side of the electrical insulation paper to the opposite broad side of the electrical insulation paper. Due to the high thermal conductivity of the second particles, the compound advantageously leads to improved transport of heat through the electrical insulation paper.
  • the second particles in a volume fraction based on the electrical insulation paper from 5 to 80 vol .-%, preferably from 25 to 80 vol .-%, particularly preferably from 50 to 80 vol .-%, before.
  • volume fraction based on the electrical insulation paper refers to the volume fraction of the particles in relation to the volume of the entire electrical insulation paper, wherein the volume of the total electrical insulation paper also includes the spaces between the particles. The higher the volume fraction of the second particles relative to the electrical insulation paper, the better heat can be conducted through the electrical insulation paper.
  • the second particles are arranged on the two opposite sides of the electrical insulation paper and are in touching contact with each other, whereby a network of the second particles is formed on the two opposite sides of the electrical insulation paper.
  • the network on the two opposite sides of the electrical insulation paper is a coherent structure, each having a continuous connection along the two builds on opposite sides of the electrical insulation paper.
  • the volume fraction of the second particles based on the electrical insulation paper must be so high that the second particles come so close by random arrangement on the two opposite sides of the electrical insulation paper that they are in touching contact with each other.
  • connection formed by the network on the opposite sides of the electrical insulation paper runs substantially parallel to the paper plane of the electrical insulation paper. Due to the high thermal conductivity of the second particles, the connection advantageously leads to an improved transport of heat along the two opposite sides of the electrical insulation paper.
  • the thermal conductivity of the second particles at 20 ° C is at least 2 W / mK, preferably at least 10 W / mK, more preferably at least 25 W / mK. As a result, a particularly high thermal conductivity of the electrical insulation paper is achieved.
  • the second particles have a particle size of at least 5 nm and at most 150 .mu.m, preferably at least 5 .mu.m and at most 150 .mu.m, more preferably at least 50 .mu.m and at most 150 .mu.m.
  • the particle size is the longest dimension of the particle.
  • the particle size of the second particles has an influence on the extent to which the second particles are involved in the construction of the electrical insulation paper in addition to the first particles.
  • the inventors have found that second particles having a particle size of at least 5 microns and at most 150 microns, are particularly suitable for forming together with the first particles, the basic structure of the electrical insulation paper and thus build the electrical insulation paper. This will provide a high strength of the Elektroisolationspapiers achieved while conventional mica paper has only a low strength.
  • Second particles having a particle size of at least 50 ⁇ m and at most 150 ⁇ m are best suited to build up the electrical insulation paper together with the first particles.
  • a particularly high strength of the electrical insulation paper is achieved with these second particles.
  • the first and second particles have an aspect ratio of at least 5 and at most 100, preferably at least 20 and at most 100.
  • the aspect ratio denotes the longest dimension of a particle divided by the average thickness of the particle. The larger the aspect ratio, the flatter and flatter the particles.
  • Platelet-shaped mica particles typically have an aspect ratio greater than 4. With an aspect ratio of the first and second particles of at least 5 and at most 100, the particles are sufficiently flat to be easily processed into an electrical insulation paper. The flatter the first and the second particles, the better they can be processed into an electrical insulation paper. Particles having an aspect ratio of at least 20 and at most 100 are particularly well suited for processing into an electrical insulation paper.
  • a ratio of an average particle size of the first particle to an average particle size of the second particle is at least 3, preferably at least 5.
  • the mean particle size denotes the mean value of the distribution of the particle size, ie the longest dimension, of each particle within the particle size Group of the first and second particles. Since the first and the second particles are not formed identically with each other, the average value of this distribution is a suitable parameter for the particle size of the first particles to compare with the particle size of the second particle.
  • the ratio of the mean particle size of the first particle to the mean particle size of the second particle corresponds to the mean particle size of the first particle divided by the mean particle size of the second particle.
  • the second particles are substantially smaller than the first particles.
  • the second particles can be arranged particularly well between the first particles.
  • the second particles may be one particular form a branched network in the electrical insulation paper.
  • the highly branched network of the second particles leads to particularly many connections between the two opposite sides of the electrical insulation paper. As a result, a particularly high thermal conductivity of the electrical insulation paper is achieved.
  • a ratio of an average particle size of the first particle to an average particle size of the second particle is 0.2-1.5, preferably 0.2-0.8.
  • the second particles are substantially equal to or larger than the first particles.
  • the second particles form a supporting mechanical network in the electrical insulation paper, which increases the mechanical stability of the electrical insulation paper.
  • Conventional mica paper has little mechanical stability and tear resistance. Because of this, mica paper becomes to more stable mica tapes further processed by being applied to a support.
  • the electrical insulation paper can be advantageously used as such, that is without a support, in an electrical insulation body.
  • the second particles may comprise, for example, alumina, aluminum hydroxide, silica, titania, boron nitride, silicon nitride and / or metal nitride such as aluminum nitride.
  • the second particles comprise aluminum oxide and / or boron nitride.
  • Aluminum oxide and boron nitride have a particularly high thermal conductivity.
  • Aluminum oxide has a thermal conductivity at 20 ° C of 25-40 W / mK, for example 28 W / mK, boron nitride of 100-1000 W / mK.
  • the electrical insulation paper has a functionalizing agent which increases attractive interactions between the second particles.
  • the attractive interactions that form between the contact surfaces of adjacent particles include, for example, van der Waals forces and hydrogen bonds. It is possible that the second particles themselves form only weak attractive interactions with each other. However, the weak attractive interactions may limit the strength of the electrical insulation paper. By using a functionalizing agent which increases the attractive interactions between the second particles, the strength of the electrical insulation paper can be further increased.
  • the functionalizing agent may, for example, form a thin film on the surface of the second particles, and enable the second particles to be coupled by means of a chemical reaction that takes place between the thin layers.
  • the person skilled in the art can easily test whether an agent increases the attractive interactions between the second particles.
  • the functionalizing agent may be, for example, a polyolefin alcohol, especially polyethylene glycol or an incompletely hydrolyzed polyvinyl alcohol having a molecular weight between 1000 and 4000, or a polyalkylsiloxane, especially methoxy-terminated polydimethylsiloxane, or a silicone polyester, or an alkoxysilane.
  • the alkoxysilane is preferably selected such that it has epoxide groups, in particular 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, or amino groups, in particular 3-aminopropyltriethoxysilane.
  • the electrical insulation paper has a functionalizing agent which increases attractive interactions between the first particles.
  • the strength of the electrical insulation paper can be further increased, as already described for the second particles.
  • the electrical insulation paper has a functionalizing agent which increases attractive interactions between the first and second particles. This is another way to increase the strength of the electrical insulation paper.
  • the invention relates to a method for producing an electrical insulation paper.
  • the method according to the invention comprises the following steps: mixing a dispersion of first platelet-shaped particles which have sheet silicates and second platelet-shaped particles which have a heat conductivity at 20 ° C. of at least 1 W / mK, and a carrier fluid; Producing a sediment by sedimentation of the dispersion, whereby the first and the second particles are arranged substantially layer-like plane-parallel in the sediment; Removing the carrier fluid from the sediment; and finishing the electrical insulation paper.
  • the first and second particles preferably have a mass fraction in the dispersion which is chosen such that the electrical insulation paper has a porous structure and is thus impregnable.
  • the carrier fluid is, for example, water.
  • the first particles and the second particles are each arranged substantially plane-parallel in a layer-like manner.
  • the first and the second particles are also arranged in a substantially plane-parallel plane-parallel manner in the sediment.
  • the carrier fluid may be removed by evaporation from the sediment.
  • the carrier fluid may also be removed by pouring the dispersion to produce the pellet on a sieve or a sifter, aspirating the carrier fluid and then drying the pellet.
  • the drying may take place at a temperature of 20 ° C or at higher temperatures, such as from 110 ° C to 180 ° C.
  • Completing the electrical insulation paper may include, for example, pressing the electrical insulation paper to densify and / or smooth the electrical insulation paper.
  • additional components such as third particles may be present.
  • the invention relates to an electrical insulation tape with the inventive electrical insulation paper and a carrier.
  • the electrical insulation paper is applied to the substrate to improve processability.
  • the electrical insulation paper is glued to the carrier.
  • the carrier is preferably electrically non-conductive.
  • the support is also preferably porous, so that the electrical insulation tape can be impregnated by an impregnating resin.
  • the carrier is a knit, a nonwoven, a foam, in particular an open-cell foam, a glass knit, a glass roving, a woven fabric and / or a resin mat.
  • the invention relates to an electrical insulation body with the electrical insulation paper according to the invention, wherein the electrical insulation paper is impregnated with an impregnating resin having nanoscale and / or microscale inorganic particles, wherein the inorganic particles are in particular substantially spherical. Due to the inorganic particles, the Impregnation resin content of the electrical insulation body reduced and the thermal conductivity of the electrical insulation body can be further increased. In addition, the inorganic particles increase the resistance of the electrical insulation body against partial electrical discharges.
  • the inorganic particles of the impregnating resin comprise alumina, aluminum hydroxide, silica, titania, rare earth oxide, alkali metal oxide, and / or metal nitride such as aluminum nitride. These materials are particularly suitable for processing in the electrical insulation body, since they themselves are electrically non-conductive. In addition, particles that contain the substances mentioned, particularly resistant to high voltage.
  • the invention relates to the use of the electrical insulation body according to the invention for the electrical insulation of live or potential-carrying components.
  • the use is particularly advantageous in rotating electrical machines, such as generators and motors.
  • the main insulation in addition to the electrical insulation and the task of heat transport.
  • the high thermal conductivity of the electrical insulation body thus enables high performance of the machines.
  • the use of the electrical insulation body according to the invention is also possible in transformers and power electronic components.
  • the electrical insulation body according to the invention can also be used for the galvanic separation of conductive and / or semiconductive elements such as electrodes.
  • FIG. 1 shows a cross section of the impregnable electrical insulation paper according to the invention 1.
  • the electrical insulation paper 1 is porous and has mica particles 3 and alumina particles 5.
  • the mica particles 3 have an average particle size larger than an average particle size of the alumina particles 5.
  • the aluminum oxide particles 5 are thus smaller than the mica particles 3.
  • the aluminum oxide particles 5 are present in such a high volume fraction, based on the electrical insulation paper 1, that most of the aluminum oxide particles 5 are in touching contact with one or more further aluminum oxide particles 5.
  • a network of the aluminum oxide particles 5 is formed, which connects the two opposite broad sides of the electrical insulation paper 1 together.
  • the electrical insulation paper 1 has a particularly high thermal conductivity.
  • FIG. 2 shows a cross section of the impregnable electrical insulation paper 11 according to the invention.
  • the electrical insulation paper 11 is porous and has mica particles 13 and 15 aluminum oxide particles.
  • the mica particles 13 have an average particle size smaller than the average particle size of the alumina particles 15.
  • the aluminum oxide particles 15 are thus larger than the mica particles 13.
  • the aluminum oxide particles 15 form a supporting mechanical network in the electrical insulation paper 11. As a result, the electrical insulation paper 11 has high mechanical stability and high strength.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein imprägnierbares Elektroisolationspapier (1) für einen Elektroisolationskörper, mit ersten plättchenförmigen Partikeln, die Schichtsilikate aufweisen, und zweiten plättchenförmigen Partikeln, die eine Wärmeleitfähigkeit bei 20°C von mindestens 1 W/mK haben. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines imprägnierbaren Elektroisolationspapiers. Die Erfindung betrifft ferner ein Elektroisolationsband, einen Elektroisolationskörper und die Verwendung des Elektroisolationskörpers.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein imprägnierbares Elektroisolationspapier für einen Elektroisolationskörper, ein Verfahren zum Herstellen eines Elektroisolationspapiers, ein Elektroisolationsband, einen Elektroisolationskörper und die Verwendung des Elektroisolationskörpers.
  • Elektrische Hochspannungsrotationsmaschinen, wie beispielsweise Generatoren, weisen elektrische Leiter, eine Hauptisolation und ein Ständerblechpaket auf. Die Hauptisolation hat den Zweck, die elektrischen Leiter dauerhaft gegeneinander, gegen das Ständerblechpaket und gegen die Umgebung elektrisch zu isolieren. Beim Betrieb der Maschinen treten elektrische Teilentladungen auf, die zur Ausbildung von sog. "Treeing"-Kanälen in der Hauptisolation führen. Durch die "Treeing"-Kanäle ist die Hauptisolation nur noch reduziert elektrisch belastbar und es kann zu einem elektrischen Durchschlag der Hauptisolation kommen. Eine Barriere gegen die Teilentladungen wird durch den Einsatz eines Elektroisolationsbands erreicht. Das Elektroisolationsband weist ein Elektroisolationspapier, beispielsweise ein Glimmerpapier, auf, welches auf einen Träger aufgebracht ist. Glimmer hat eine sehr hohe Teilentladungsbeständigkeit und unterbindet somit die Ausbildung der "Treeing"-Kanäle.
  • Bei der Herstellung von Glimmerpapier kommt Glimmer in Form von plättchenförmigen Glimmerpartikeln mit einer herkömmlichen Partikelgröße von mehreren 100 Mikrometern zum Einsatz. Die plättchenförmigen Glimmerpartikel werden schichtartig angeordnet, so dass sich die Partikel weitgehend parallel zueinander anordnen.
  • Die Hauptisolation übernimmt insbesondere bei Generatoren, wie Turbo- und Wasserkraftgeneratoren, neben der elektrischen Isolierung auch die Aufgabe des Wärmetransports. Glimmer hat jedoch den Nachteil, dass er nur eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat. Daher hat auch die Hauptisolation nur eine niedrige Wärmeleitfähigkeit. Die thermische Auslegung der Generatoren berücksichtigt die Wärmeleitfähigkeit der Hauptisolation, so dass die niedrige Wärmeleitfähigkeit die Leistung der Generatoren limitiert. Daher ist eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit des Elektroisolationspapiers und damit auch der Wärmeleitfähigkeit der Hauptisolation von Bedeutung.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Elektroisolationspapier für einen Elektroisolationskörper und ein Verfahren zum Herstellen eines Elektroisolationspapiers bereit zu stellen, wobei das Elektroisolationspapier eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat.
  • Das erfindungsgemäße Elektroisolationspapier ist ein imprägnierbares Elektroisolationspapier für einen Elektroisolationskörper, mit ersten plättchenförmigen Partikeln, die Schichtsilikate aufweisen, und zweiten plättchenförmigen Partikeln, die eine Wärmeleitfähigkeit bei 20°C von mindestens 1 W/mK haben.
  • Das Elektroisolationspapier ist imprägnierbar, das heißt es ist noch nicht imprägniert und kann imprägniert werden. Dazu weist das Elektroisolationspapier Zwischenräume zwischen den Partikeln, beispielsweise in Form von Poren, auf, in die ein Imprägnierharz beim Imprägnieren eindringen kann. Die Struktur des Elektroisolationspapiers ist also derart, dass das Elektroisolationspapier von dem Imprägnierharz durchtränkbar ist.
  • Die Erfinder haben festgestellt, dass ein Elektroisolationspapier mindestens zwei unterschiedliche Arten von plättchenförmigen Partikeln, nämlich die ersten und die zweiten Partikel, aufweisen kann und dadurch ein Elektroisolationspapier mit verbesserten Eigenschaften bereit gestellt wird. Das erfindungsgemäße Elektroisolationspapier hat nicht nur eine hohe Teilentladungsbeständigkeit, sondern gleichzeitig auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit.
  • Die ersten plättchenförmigen Partikel weisen Schichtsilikate auf. Die Schichtsilikate weisen vorzugsweise Glimmer und/oder Bentonit auf. Schichtsilikate haben eine hohe Beständigkeit gegen elektrische Teilentladungen. Durch den Einsatz von Schichtsilikaten im Elektroisolationspapier wird dem Elektroisolationspapier und dem Elektroisolationskörper eine besonders hohe Teilentladungsbeständigkeit verliehen. Dadurch erhöht sich die Lebensdauer des Elektroisolationskörpers.
  • Die zweiten Partikel sind ebenfalls plättchenförmig. Dadurch lassen sich die zweiten Partikel auf einfache Weise zusammen mit den ersten Partikeln in dem Elektroisolationspapier anordnen. Dabei tragen sowohl die ersten als auch die zweiten Partikel zum Aufbau des Elektroisolationspapiers bei. Die Grundstruktur des Elektroisolationspapiers ist somit von den ersten Partikeln und den zweiten Partikeln gebildet.
  • Die zweiten Partikel haben eine Wärmeleitfähigkeit bei 20°C von mindestens 1 W/mK. Schichtsilikate haben nur eine niedrige Wärmeleitfähigkeit. Sie beträgt beispielsweise für Glimmer bei 20°C etwa 0,2-0,25 W/mK. Im Unterschied dazu haben die zweiten Partikel eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Durch die Anwesenheit der zweiten Partikel hat das Elektroisolationspapier eine hohe Wärmeleitfähigkeit.
  • Durch die Kombination der ersten Partikel mit den zweiten Partikeln hat das erfindungsgemäße Elektroisolationspapier eine hohe Teilentladungsbeständigkeit und eine hohe Wärmeleitfähigkeit.
  • Die Verwendung des erfindungsgemäßen Elektroisolationspapiers in einem Elektroisolationskörper reduziert Temperaturgradienten in dem Elektroisolationskörper und verleiht dem Elektroisolationskörper eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Dadurch wird ein höherer Freiheitsgrad bei der thermischen Auslegung von elektrischen Hochspannungsrotationsmaschinen, wie beispielsweise Generatoren, ermöglicht. Dadurch lassen sich vorteilhaft Leistung und Ausnutzung der Maschinen steigern.
  • Die Erfinder haben außerdem festgestellt, dass das Elektroisolationspapier im Vergleich zu einem herkömmlichen Elektroisolationspapier mit nur einer Art von Partikeln eine längere Lebensdauer hat.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die ersten Partikel Glimmer auf. Vorzugsweise sind die ersten Partikel unbeschichtete Glimmerpartikel, das heißt sie bestehen vollständig aus Glimmer. Die ersten Partikel können beispielsweise auch beschichtete Glimmerpartikel sein. Die beschichteten Glimmerpartikel können zum Beispiel organophilierte, insbesondere silanisierte Glimmerpartikel sein. Glimmer hat eine sehr hohe Beständigkeit gegen elektrische Teilentladungen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform liegen die zweiten Partikel in einem derart hohen Volumenanteil bezogen auf das Elektroisolationspapier vor, dass die zweiten Partikel miteinander in Berührkontakt stehen und dadurch ein Netzwerk aus den zweiten Partikeln gebildet ist, das die beiden gegenüberliegenden Seiten des Elektroisolationspapiers miteinander verbindet. Der Begriff "gegenüberliegende Seiten" bezieht sich auf die breiten Seiten des Elektroisolationspapiers, das heißt auf die zwei sich gegenüberliegenden Seiten, die im Vergleich zu den verbleibenden zwei Seiten des Elektroisolationspapiers eine größere Oberfläche haben.
  • Das Netzwerk, das die beiden gegenüberliegenden Seiten des Elektroisolationspapiers miteinander verbindet, ist eine zusammenhängende Struktur, die eine durchgehende Verbindung zwischen den beiden gegenüberliegenden Seiten des Elektroisolationspapiers aufbaut. Der Volumenanteil der zweiten Partikel bezogen auf das Elektroisolationspapier muss dafür derart hoch sein, dass sich die zweiten Partikel durch Zufallsanordnung einander so nahe kommen, dass sie in dem Elektroisolationspapier miteinander in Berührkontakt stehen.
  • Die durch das Netzwerk gebildete Verbindung der gegenüberliegenden Seiten des Elektroisolationspapiers verläuft im Wesentlichen senkrecht zur Papierebene des Elektroisolationspapiers durch das Elektroisolationspapier hindurch. Die Verbindung führt also von der einen breiten Seite des Elektroisolationspapiers zu der gegenüberliegenden breiten Seite des Elektroisolationspapiers. Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit der zweiten Partikel führt die Verbindung vorteilhaft zu einem verbesserten Transport von Wärme durch das Elektroisolationspapier.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform liegen die zweiten Partikel in einem Volumenanteil bezogen auf das Elektroisolationspapier von 5 - 80 Vol.-%, bevorzugt von 25 - 80 Vol.-%, besonders bevorzugt von 50 - 80 Vol.-%, vor.
  • Der Begriff "Volumenanteil bezogen auf das Elektroisolationspapier" bezieht sich auf den Volumenanteil der Partikel in Bezug auf das Volumen des gesamten Elektroisolationspapiers, wobei das Volumen des gesamten Elektroisolationspapiers auch die Zwischenräume zwischen den Partikeln umfasst. Je höher der Volumenanteil der zweiten Partikel bezogen auf das Elektroisolationspapier ist, desto besser kann Wärme durch das Elektroisolationspapier geleitet werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die zweiten Partikel auf den beiden gegenüberliegenden Seiten des Elektroisolationspapiers angeordnet und stehen miteinander in Berührkontakt, wodurch ein Netzwerk aus den zweiten Partikeln auf den beiden gegenüberliegenden Seiten des Elektroisolationspapiers gebildet ist.
  • Das Netzwerk auf den beiden gegenüberliegenden Seiten des Elektroisolationspapiers ist eine zusammenhängende Struktur, die jeweils eine durchgehende Verbindung entlang der beiden gegenüberliegenden Seiten des Elektroisolationspapiers aufbaut. Der Volumenanteil der zweiten Partikel bezogen auf das Elektroisolationspapier muss dafür derart hoch sein, dass sich die zweiten Partikel durch Zufallsanordnung auf den beiden gegenüberliegenden Seiten des Elektroisolationspapiers einander so nahe kommen, dass sie miteinander in Berührkontakt stehen.
  • Die durch das Netzwerk gebildete Verbindung auf den gegenüberliegenden Seiten des Elektroisolationspapiers verläuft im Wesentlichen parallel zur Papierebene des Elektroisolationspapiers. Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit der zweiten Partikel führt die Verbindung vorteilhaft zu einem verbesserten Transport von Wärme entlang der beiden gegenüberliegenden Seiten des Elektroisolationspapiers.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Wärmeleitfähigkeit der zweiten Partikel bei 20°C mindestens 2 W/mK, bevorzugt mindestens 10 W/mK, besonders bevorzugt mindestens 25 W/mK. Dadurch wird eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit des Elektroisolationspapiers erreicht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform haben die zweiten Partikel eine Partikelgröße von mindestens 5 nm und höchstens 150 µm, bevorzugt von mindestens 5 µm und höchstens 150 µm, besonders bevorzugt von mindestens 50 µm und höchstens 150 µm.
  • Die Partikelgröße ist dabei die längste Abmessung des Partikels. Die Partikelgröße der zweiten Partikel hat einen Einfluss darauf, in welchem Maße die zweiten Partikel neben den ersten Partikeln am Aufbau des Elektroisolationspapiers beteiligt sind. Die Erfinder haben festgestellt, dass zweite Partikel, die eine Partikelgröße von mindestens 5 µm und höchstens 150 µm haben, besonders dafür geeignet sind, zusammen mit den ersten Partikeln die Grundstruktur des Elektroisolationspapiers zu bilden und somit das Elektroisolationspapier aufzubauen. Dadurch wird eine hohe Festigkeit des Elektroisolationspapiers erreicht, während herkömmliches Glimmerpapier nur eine geringe Festigkeit hat.
  • Zweite Partikel, die eine Partikelgröße von mindestens 50 µm und höchstens 150 µm haben, sind am besten dafür geeignet, zusammen mit den ersten Partikeln das Elektroisolationspapier aufzubauen. Zudem wird mit diesen zweiten Partikeln eine besonders hohe Festigkeit des Elektroisolationspapiers erreicht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform haben die ersten und die zweiten Partikel ein Aspektverhältnis von mindestens 5 und höchstens 100, bevorzugt von mindestens 20 und höchstens 100. Das Aspektverhältnis bezeichnet die längste Abmessung eines Partikels geteilt durch die mittlere Dicke des Partikels. Je größer das Aspektverhältnis ist, desto flacher und plättchenförmiger sind die Partikel. Plättchenförmige Glimmerpartikel haben typischerweise ein Aspektverhältnis, das größer als 4 ist. Bei einem Aspektverhältnis der ersten und der zweiten Partikel von mindestens 5 und höchstens 100 sind die Partikel ausreichend flach, um auf einfache Weise zu einem Elektroisolationspapier verarbeit werden zu können. Je flacher die ersten und die zweiten Partikel sind, desto besser lassen sie sich zu einem Elektroisolationspapier verarbeiten. Partikel, die ein Aspektverhältnis von mindestens 20 und höchstens 100 haben, sind besonders gut für die Verarbeitung zu einem Elektroisolationspapier geeignet.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt ein Verhältnis einer mittleren Partikelgröße der ersten Partikel zu einer mittleren Partikelgröße der zweiten Partikel mindestens 3, bevorzugt mindestens 5. Die mittlere Partikelgröße bezeichnet den mittleren Wert der Verteilung der Partikelgröße, das heißt der längsten Abmessung, eines jeden Partikels innerhalb der Gruppe der ersten bzw. der zweiten Partikel. Da die ersten bzw. die zweiten Partikel untereinander nicht identisch geformt sind, ist der mittlere Wert dieser Verteilung ein geeigneter Parameter, um die Partikelgröße der ersten Partikel mit der Partikelgröße der zweiten Partikel zu vergleichen. Das Verhältnis der mittleren Partikelgröße der ersten Partikel zu der mittleren Partikelgröße der zweiten Partikel entspricht der mittleren Partikelgröße der ersten Partikel geteilt durch die mittlere Partikelgröße der zweiten Partikel.
  • Bei einem Verhältnis der mittleren Partikelgröße der ersten Partikel zu der mittleren Partikelgröße der zweiten Partikel von mindestens 3 sind die zweiten Partikel im Wesentlichen kleiner als die ersten Partikel. Dadurch können sich die zweiten Partikel besonders gut zwischen den ersten Partikeln anordnen.
  • Wenn die zweiten Partikel außerdem in einem derart hohen Volumenanteil bezogen auf das Elektroisolationspapier vorliegen, dass sie ein Netzwerk bilden, das die beiden gegenüberliegenden Seiten des Elektroisolationspapiers miteinander verbindet, können die zweiten Partikel, wenn sie im Wesentlichen kleiner als die ersten Partikel sind, ein besonders verzweigtes Netzwerk in dem Elektroisolationspapier bilden. Das in hohem Ausmaß verzweigte Netzwerk aus den zweiten Partikeln führt zu besonders vielen Verbindungen zwischen den beiden gegenüberliegenden Seiten des Elektroisolationspapiers. Dadurch wird eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit des Elektroisolationspapiers erreicht.
  • In einer anderen bevorzugten Ausführungsform beträgt ein Verhältnis einer mittleren Partikelgröße der ersten Partikel zu einer mittleren Partikelgröße der zweiten Partikel 0,2 - 1,5, bevorzugt 0,2 - 0,8. Bei diesem Verhältnis sind die zweiten Partikel im Wesentlichen etwa gleich groß oder größer als die ersten Partikel. Dadurch bilden die zweiten Partikel ein tragendes mechanisches Netzwerk in dem Elektroisolationspapier, durch das sich die mechanische Stabilität des Elektroisolationspapiers erhöht. Herkömmliches Glimmerpapier hat nur eine geringe mechanische Stabilität und Zerreißfestigkeit. Aus diesem Grund wird Glimmerpapier zu stabileren Glimmerbändern weiter verarbeitet, indem es auf einen Träger aufgebracht wird. Durch die zweiten Partikel, die im Wesentlichen etwa gleich groß oder größer als die ersten Partikel sind, ist es hingegen möglich, die mechanische Stabilität und Festigkeit des Elektroisolationspapiers derart zu erhöhen, dass das Aufbringen des Elektroisolationspapiers auf einen Träger entbehrlich ist. Somit kann das Elektroisolationspapier vorteilhaft als solches, das heißt ohne einen Träger, in einem Elektroisolationskörper verwendet werden.
  • Die zweiten Partikel können beispielsweise Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Siliziumdioxid, Titandioxid, Bornitrid, Siliziumnitrid und/oder Metallnitrid wie beispielsweise Aluminiumnitrid aufweisen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die zweiten Partikel Aluminiumoxid und/oder Bornitrid auf. Aluminiumoxid und Bornitrid haben eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit. Aluminiumoxid hat eine Wärmeleitfähigkeit bei 20°C von 25-40 W/mK, beispielsweise 28 W/mK, Bornitrid von 100-1000 W/mK.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Elektroisolationspapier ein Funktionalisierungsmittel auf, welches anziehende Wechselwirkungen zwischen den zweiten Partikeln erhöht. Zu den anziehenden Wechselwirkungen, die sich zwischen den Kontaktoberflächen benachbarter Partikel ausbilden, zählen beispielsweise Van-der-Waals-Kräfte und Wasserstoffbrückenbindungen. Es ist möglich, dass die zweiten Partikel von sich aus untereinander nur schwache anziehende Wechselwirkungen ausbilden. Die schwachen anziehenden Wechselwirkungen können jedoch die Festigkeit des Elektroisolationspapiers limitieren. Durch den Einsatz eines Funktionalisierungsmittels, welches die anziehenden Wechselwirkungen zwischen den zweiten Partikeln erhöht, kann die Festigkeit des Elektroisolationspapiers weiter erhöht werden.
  • Das Funktionalisierungsmittel kann beispielsweise eine Dünnschicht auf der Oberfläche der zweiten Partikel ausbilden und ein Kuppeln der zweiten Partikel mittels einer chemischen Reaktion, die zwischen den Dünnschichten erfolgt, ermöglichen.
  • Der Fachmann kann auf einfache Weise testen, ob ein Mittel die anziehenden Wechselwirkungen zwischen den zweiten Partikeln erhöht. Dazu stellt der Fachmann Elektroisolationspapiere mit dem Mittel und ohne das Mittel her und vergleicht deren Festigkeit. Wenn das Elektroisolationspapier, welches das Mittel aufweist, eine höhere Festigkeit als das Elektroisolationspapier ohne das Mittel zeigt, dann handelt es sich bei dem Mittel um ein Funktionalisierungsmittel, welches anziehende Wechselwirkungen zwischen den zweiten Partikeln erhöht.
  • Falls die zweiten Partikel Aluminiumoxid aufweisen, kann das Funktionalisierungsmittel beispielsweise ein Polyolefinalkohol, insbesondere Polyethylenglycol oder ein nicht vollständig hydrolysierter Polyvinylalkohol mit einer Molekülmasse zwischen 1000 und 4000, oder ein Polyalkylsiloxan, insbesondere Methoxy-terminiertes Polydimethylsiloxan, oder ein Silikonpolyester, oder ein Alkoxysilan sein. Das Alkoxysilan wird bevorzugt derart gewählt, dass es Epoxidgruppen, insbesondere 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, oder Aminogruppen, insbesondere 3-Aminopropyltriethoxysilan, aufweist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Elektroisolationspapier ein Funktionalisierungsmittel auf, welches anziehende Wechselwirkungen zwischen den ersten Partikeln erhöht. Dadurch kann die Festigkeit des Elektroisolationspapiers weiter erhöht werden, wie bereits für die zweiten Partikel beschrieben.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Elektroisolationspapier ein Funktionalisierungsmittel auf, welches anziehende Wechselwirkungen zwischen den ersten und den zweiten Partikeln erhöht. Dies stellt eine weitere Möglichkeit dar, die Festigkeit des Elektroisolationspapiers zu erhöhen.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Elektroisolationspapiers. Das erfindungsgemäße Verfahren weist folgende Schritte auf: Mischen einer Dispersion aus ersten plättchenförmigen Partikeln, die Schichtsilikate aufweisen, und zweiten plättchenförmigen Partikeln, die eine Wärmeleitfähigkeit bei 20°C von mindestens 1 W/mK haben, und einem Trägerfluid; Erzeugen eines Bodensatzes durch Sedimentation der Dispersion, wodurch die ersten und die zweiten Partikel im Wesentlichen schichtartig planparallel in dem Bodensatz angeordnet werden; Entfernen des Trägerfluids aus dem Bodensatz; und Fertigstellen des Elektroisolationspapiers.
  • Die ersten und die zweiten Partikel haben in der Dispersion vorzugsweise einen Massenanteil, welcher derart gewählt ist, dass das Elektroisolationspapier eine poröse Struktur hat und somit imprägnierbar ist. Das Trägerfluid ist beispielsweise Wasser.
  • In dem Bodensatz sind die ersten Partikel und die zweiten Partikel jeweils im Wesentlichen schichtartig planparallel angeordnet. Zudem sind auch die ersten und die zweiten Partikel zueinander im Wesentlichen schichtartig planparallel in dem Bodensatz angeordnet.
  • Das Trägerfluid kann beispielsweise durch Verdampfen aus dem Bodensatz entfernt werden. Das Trägerfluid kann auch entfernt werden, indem die Dispersion zum Erzeugen des Bodensatzes auf ein Sieb oder eine Siebmaschine geschüttet, das Trägerfluid abgesaugt und der Bodensatz anschließend getrocknet wird. Das Trocknen kann bei einer Temperatur von 20°C oder bei höheren Temperaturen wie beispielsweise von 110°C bis 180°C stattfinden.
  • Das Fertigstellen des Elektroisolationspapiers kann beispielsweise ein Verpressen des Elektroisolationspapiers umfassen, um das Elektroisolationspapiers zu verdichten und/oder zu glätten.
  • Durch die Verwendung einer Dispersion, in der die ersten und die zweiten Partikel gleichzeitig vorliegen, wird sicher gestellt, dass das Elektroisolationspapier sowohl aus den ersten Partikeln als auch aus den zweiten Partikeln gebildet wird. Dadurch wird ein Elektroisolationspapier hergestellt, das eine hohe Teilentladungsbeständigkeit und eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat.
  • In der Dispersion können zusätzliche Komponenten wie beispielsweise dritte Partikel vorliegen.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Elektroisolationsband mit dem erfindungsgemäßen Elektroisolationspapier und einem Träger. Das Elektroisolationspapier ist zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit auf den Träger aufgebracht. Vorzugsweise ist das Elektroisolationspapier mit dem Träger verklebt. Der Träger ist vorzugsweise elektrisch nicht leitend. Der Träger ist zudem vorzugsweise porös, so dass das Elektroisolationsband von einem Imprägnierharz durchtränkbar ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Träger ein Strick, ein Vlies, ein Schaum, insbesondere ein offenporiger Schaum, ein Glasstrick, ein Glasroving, ein Gewebe und/oder eine Harzmatte.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Elektroisolationskörper mit dem erfindungsgemäßen Elektroisolationspapier, wobei das Elektroisolationspapier mit einem Imprägnierharz, das nanoskalige und/oder mikroskalige anorganische Partikel aufweist, durchtränkt ist, wobei die anorganischen Partikel insbesondere im Wesentlichen kugelförmig sind. Durch die anorganischen Partikel kann der
    Imprägnierharzgehalt des Elektroisolationskörpers verringert und die Wärmeleitfähigkeit des Elektroisolationskörpers weiter erhöht werden. Zudem erhöhen die anorganischen Partikel die Beständigkeit des Elektroisolationskörpers gegen elektrische Teilentladungen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die anorganischen Partikel des Imprägnierharzes Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Siliziumdioxid, Titandioxid, Seltenerdenoxid, Alkalimetalloxid, und/oder Metallnitrid wie beispielsweise Aluminiumnitrid auf. Diese Stoffe sind besonders für die Verarbeitung in dem Elektroisolationskörper geeignet, da sie selbst elektrisch nicht leitfähig sind. Außerdem sind Partikel, die die genannten Stoffe aufweisen, besonders widerstandsfähig gegenüber Hochspannung.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Elektroisolationskörpers zur elektrischen Isolierung von stromführenden oder potentialführenden Bauteilen. Die Verwendung ist insbesondere in rotierenden elektrischen Maschinen, wie beispielsweise Generatoren und Motoren, vorteilhaft. Bei diesen Maschinen übernimmt die Hauptisolation neben der elektrischen Isolierung auch die Aufgabe des Wärmetransports. Die hohe Wärmeleitfähigkeit des Elektroisolationskörpers ermöglicht somit eine hohe Leistung der Maschinen.
  • Die Verwendung des erfindungsgemäßen Elektroisolationskörpers ist auch in Transformatoren und leistungselektronischen Bauteilen möglich.
  • Der erfindungsgemäße Elektroisolationskörper kann auch zur galvanischen Trennung von leitfähigen und/oder halbleitfähigen Elementen wie beispielsweise Elektroden verwendet werden.
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Elektroisolationsbands anhand schematischer Zeichnungen dargestellt.
  • Figur 1 zeigt einen Querschnitt des erfindungsgemäßen imprägnierbaren Elektroisolationspapiers 1. Das Elektroisolationspapier 1 ist porös und weist Glimmerpartikel 3 und Aluminiumoxidpartikel 5 auf. Die Glimmerpartikel 3 haben eine mittlere Partikelgröße, die größer als eine mittlere Partikelgröße der Aluminiumoxidpartikel 5 ist. Die Aluminiumoxidpartikel 5 sind somit kleiner als die Glimmerpartikel 3. Die Aluminiumoxidpartikel 5 liegen in einem derart hohen Volumenanteil bezogen auf das Elektroisolationspapier 1 vor, dass die meisten der Aluminiumoxidpartikel 5 mit einem oder mehreren weiteren Aluminiumoxidpartikeln 5 in Berührkontakt stehen. Dadurch ist ein Netzwerk aus den Aluminiumoxidpartikeln 5 gebildet, das die beiden gegenüberliegenden breiten Seiten des Elektroisolationspapiers 1 miteinander verbindet. Dadurch hat das Elektroisolationspapiers 1 eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit.
  • Figur 2 zeigt einen Querschnitt des erfindungsgemäßen imprägnierbaren Elektroisolationspapiers 11. Das Elektroisolationspapier 11 ist porös und weist Glimmerpartikel 13 und Aluminiumoxidpartikel 15 auf. Die Glimmerpartikel 13 haben eine mittlere Partikelgröße, die kleiner als die mittlere Partikelgröße der Aluminiumoxidpartikel 15 ist. Die Aluminiumoxidpartikel 15 sind somit größer als die Glimmerpartikel 13. Die Aluminiumoxidpartikel 15 bilden in dem Elektroisolationspapier 11 ein tragendes mechanisches Netzwerk. Dadurch hat das Elektroisolationspapier 11 eine hohe mechanische Stabilität und eine hohe Festigkeit.

Claims (15)

  1. Imprägnierbares Elektroisolationspapier (1) für einen Elektroisolationskörper,
    mit ersten plättchenförmigen Partikeln, die Schichtsilikate aufweisen, und zweiten plättchenförmigen Partikeln, die eine Wärmeleitfähigkeit bei 20°C von mindestens 1 W/mK haben.
  2. Elektroisolationspapier (1) gemäß Anspruch 1,
    wobei die zweiten Partikel in einem derart hohen Volumenanteil bezogen auf das Elektroisolationspapier (1) vorliegen, dass die zweiten Partikel miteinander in Berührkontakt stehen und dadurch ein Netzwerk aus den zweiten Partikeln gebildet ist, das die beiden gegenüberliegenden Seiten des Elektroisolationspapiers (1) miteinander verbindet.
  3. Elektroisolationspapier (1) gemäß Anspruch 1 oder 2,
    wobei die zweiten Partikel in einem Volumenanteil bezogen auf das Elektroisolationspapier (1) von 25 - 80 Vol.-%, bevorzugt von 50 - 80 Vol.-%, vorliegen.
  4. Elektroisolationspapier (1) gemäß Anspruch 1,
    wobei die zweiten Partikel auf den beiden gegenüberliegenden Seiten des Elektroisolationspapiers (1) angeordnet sind und miteinander in Berührkontakt stehen, wodurch ein Netzwerk aus den zweiten Partikeln auf den beiden gegenüberliegenden Seiten des Elektroisolationspapiers (1) gebildet ist.
  5. Elektroisolationspapier (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4,
    wobei die Wärmeleitfähigkeit der zweiten Partikel bei 20°C mindestens 10 W/mK, bevorzugt mindestens 25 W/mK, beträgt.
  6. Elektroisolationspapier (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5,
    wobei die zweiten Partikel eine Partikelgröße von mindestens 5 µm und höchstens 150 µm haben.
  7. Elektroisolationspapier (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6,
    wobei ein Verhältnis einer mittleren Partikelgröße der ersten Partikel zu einer mittleren Partikelgröße der zweiten Partikel mindestens 3, bevorzugt mindestens 5, beträgt.
  8. Elektroisolationspapier (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6,
    wobei ein Verhältnis einer mittleren Partikelgröße der ersten Partikel zu einer mittleren Partikelgröße der zweiten Partikel 0,2 - 1,5, bevorzugt 0,2 - 0,8, beträgt.
  9. Elektroisolationspapier (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8,
    wobei die zweiten Partikel Aluminiumoxid und/oder Bornitrid aufweisen.
  10. Elektroisolationspapier (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9,
    wobei das Elektroisolationspapier (1) ein Funktionalisierungsmittel, welches anziehende Wechselwirkungen zwischen den zweiten Partikeln erhöht, aufweist.
  11. Verfahren zum Herstellen eines Elektroisolationspapiers mit den Schritten:
    - Mischen einer Dispersion aus ersten plättchenförmigen Partikeln, die Schichtsilikate aufweisen, und zweiten plättchenförmigen Partikeln, die eine Wärmeleitfähigkeit bei 20°C von mindestens 1 W/mK haben, und einem Trägerfluid;
    - Erzeugen eines Bodensatzes durch Sedimentation der Dispersion, wodurch die ersten und die zweiten Partikel im Wesentlichen schichtartig planparallel in dem Bodensatz angeordnet werden;
    - Entfernen des Trägerfluids aus dem Bodensatz; und
    - Fertigstellen des Elektroisolationspapiers.
  12. Elektroisolationsband mit einem Elektroisolationspapier (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 und einem Träger.
  13. Elektroisolationskörper mit einem Elektroisolationspapier (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10,
    wobei das Elektroisolationspapier (1) mit einem Imprägnierharz, das nanoskalige und/oder mikroskalige anorganische Partikel aufweist, durchtränkt ist, wobei die anorganischen Partikel insbesondere im Wesentlichen kugelförmig sind.
  14. Elektroisolationskörper gemäß Anspruch 13,
    wobei die anorganischen Partikel des Imprägnierharzes Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, Siliziumdioxid, Titandioxid, Seltenerdenoxid, Alkalimetalloxid, und/oder Metallnitrid aufweisen.
  15. Verwendung eines Elektroisolationskörpers gemäß Anspruch 13 oder 14 zur elektrischen Isolierung von stromführenden oder potentialführenden Bauteilen.
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