EP3304564A1 - Fester, insbesondere bandförmiger, isolationswerkstoff, formulierung für ein imprägniermittel zur herstellung eines isolationssystems in einem vakuumimprägnierverfahren damit und maschinen mit derartigem isolationssystem - Google Patents

Fester, insbesondere bandförmiger, isolationswerkstoff, formulierung für ein imprägniermittel zur herstellung eines isolationssystems in einem vakuumimprägnierverfahren damit und maschinen mit derartigem isolationssystem

Info

Publication number
EP3304564A1
EP3304564A1 EP16724877.2A EP16724877A EP3304564A1 EP 3304564 A1 EP3304564 A1 EP 3304564A1 EP 16724877 A EP16724877 A EP 16724877A EP 3304564 A1 EP3304564 A1 EP 3304564A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
insulating material
formulation
solid insulating
curing catalyst
impregnating agent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP16724877.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Huber
Dieter Schirm
Matthias ÜBLER
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP19000320.2A priority Critical patent/EP3573076A1/de
Publication of EP3304564A1 publication Critical patent/EP3304564A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/40—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes epoxy resins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B19/00—Layered products comprising a layer of natural mineral fibres or particles, e.g. asbestos, mica
    • B32B19/04—Layered products comprising a layer of natural mineral fibres or particles, e.g. asbestos, mica next to another layer of the same or of a different material
    • B32B19/045—Layered products comprising a layer of natural mineral fibres or particles, e.g. asbestos, mica next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/38—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising epoxy resins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/20—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
    • C08G59/22—Di-epoxy compounds
    • C08G59/24—Di-epoxy compounds carbocyclic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/62—Alcohols or phenols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/68—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the catalysts used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D163/00—Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/30—Windings characterised by the insulating material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2264/00—Composition or properties of particles which form a particulate layer or are present as additives
    • B32B2264/10—Inorganic particles
    • B32B2264/102—Oxide or hydroxide
    • B32B2264/1026—Mica
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2305/00—Condition, form or state of the layers or laminate
    • B32B2305/07—Parts immersed or impregnated in a matrix
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/20—Properties of the layers or laminate having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
    • B32B2307/206—Insulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00—Electrical equipment
    • B32B2457/04—Insulators

Definitions

  • the invention relates to a solid, in particular band-shaped, insulating material, formulation for producing an insulation system in a Vakuumim Weggnierbacter so and machines with such insulation system, especially for the medium and high voltage range, namely for medium and high voltage machines, especially rotating electrical machines in the medium and high voltage range as well as semi-finished products for electrical switchgear.
  • a circularly propagating magnetic field is generated by time selective energizing, which is the rotor suspended in the bore of the stator and freely rotating, which e.g. due to a large number of applied permanent magnets reacts to the induced magnetic field in the form of forced rotation, drives and thus converts electrical energy into kinetic energy.
  • the laminated core is electrically grounded, while the coils are at a high kilovolt potential.
  • Statornuten fitted coils must therefore be electrically isolated against ground potential.
  • each coil with a special mica-based band (so-called mica tape) multiple and defined-overlapped isolated.
  • Mica is used because, as a particulate, in particular as a platelet-shaped, inorganic barrier material, electrical erosion under partial electrical discharges is effective. full and long, for example, over the entire life of the machine, or the generator can retard and has good chemical and thermal resistance.
  • Mica tapes consist of mica paper and one or more carriers, eg fabric, foil (s), which are connected to each other via a tape adhesive. Mica tapes are necessary since mica paper alone does not have the mechanical strength necessary for an insulation process.
  • accelerator substances which initiate the thermal curing of an externally applied impregnating agent: after the coils insulated with mica tape are fitted into the stator lamination packages and electrically connected, to avoid partial discharges during the later loading - Drives the air in the cavities of the windings and in particular eliminated in the Nutspalten the stator core. Since this distance is kept as small as possible from current-fed, insulated coil to the laminated core as a rule, field strengths of several kV / mm are not uncommon. Accordingly, the insulation material is stressed.
  • Thermally curable epoxy resin / anhydride mixtures for vacuum impregnation processes have proven to be suitable as insulation material because they are used for flooding the stators of the electrical machines assembled with their individual parts with the fitted and mica tape-insulated coils.
  • VPI vacuum pressure impregnation
  • Impregnation phase to a gelation of penetrated in the mica tape insulation impregnating agent of epoxy resin - Phtalklareanhydrid come. Final curing takes place in the Gel under normal pressure in the industrial furnace.
  • the curing catalyst in the mica tape also known as accelerator or belt accelerator in the jargon, has the task of gelling and hardening the applied impregnating agent of epoxy resin and phthalic anhydride in a desired time at a defined temperature.
  • accelerator or belt accelerator in the jargon has the task of gelling and hardening the applied impregnating agent of epoxy resin and phthalic anhydride in a desired time at a defined temperature.
  • Impregnating a mixture of distilled bisphenol A diglycidyl ether and Methylhexahydrophtalklad etab- lated a very thin liquid formulation which has a desired long shelf life at the impregnation temperature in the absence of accelerator substances (eg doubling the initial dynamic viscosity after several weeks), but in the presence of an accelerator reacts quickly to the high polymer.
  • accelerator substances eg doubling the initial dynamic viscosity after several weeks
  • tape accelerator provided mica tape should also have a sufficiently long shelf life
  • tape adhesive and curing catalyst are preferably as inert as possible to each other in the solid insulating material.
  • Impregnating react with each other only at the moment of the meeting during the VPI process.
  • Phtalklareanhydridgemisch used as curing catalyst present in the solid insulating material.
  • transition metal salts of organic acids and / or substituted amines such as, for example, zinc naphthenic acid salts
  • the glass transition temperatures of the substituted amine derivatives are higher than those of the transition metal salts.
  • the working principle of the generators is inverse to that of the motors. By mechanical energy (fuel combustion in power plants with turbine drive, by hydropower, etc.) located in the bore rotor is driven, which in turn induces electrical currents in the stator coils, which in turn are fed after synchronization in the network.
  • the laminated core is electrically grounded, while the coils are at a high kilovolt potential.
  • the mica tape windings in the stator coils are often wound many times more often than in the usually smaller electric motors to keep the field strengths within an acceptable range to keep.
  • the impregnation of all these mica tape layers places high demands on the dynamic viscosity of the impregnating agent in the VPI process.
  • impregnated, but still uncrosslinked generator stators are often gelled and hardened in rotation, so that the complete impregnation of all mica tape layers, for example, in total up to one centimeter, at each
  • the required gel times in generator construction are significantly longer than in the VPI process of electric motors. Accordingly, it is advantageous if the curing catalyst is chosen so that a sufficiently long gelling phase is ensured in the generator production. Nevertheless, the curing catalyst should still be easy enough to handle in reaction enthalpy and thus release less heat in the reaction to the polymer than, for example, a belt accelerator suitable for engine production.
  • Epoxy-based impregnants find use, which are polymerized using curing catalysts.
  • a solid insulating material for example, a mica tape on the one hand and a formulation for a impregnating agent on the other hand, each stable in storage and moreover basically acid anhydride free and in a vacuum impregnation process for producing an insulation system electric machine, for example, for a generator, can be used.
  • the subject matter of the present invention is a formulation for an impregnating agent for producing an insulation system by means of vacuum impregnation, in particular VPI impregnation, which is suitable for impregnating a solid insulating material with a carrier, a barrier material and an associated tape adhesive low-viscosity impregnating resin, having a viscosity of less than 1500 mPas, preferably less than 500 mPas, particularly preferably less than 150 mPas at impregnation temperature, characterized in that the impregnating resin is a cycloaliphatic epoxy resin which is first deposited with a solid insulating material and / or in the form lation of the impregnating agent distributed second curing catalyst reacts, wherein the first curing catalyst
  • a cycloaliphatic epoxy resin according to the present invention has at least one oxirane functionality in at least one cycloaliphatic.
  • the epoxy resin for forming a net-like structure in the curing preferably comprises at least two cycloaliphatic rings, wherein - again preferably, both carry at least one oxirane functionality.
  • the present invention likewise provides a solid insulating material which can be used together with the formulation of the impregnating agent for producing an insulation system in a vacuum impregnation process, comprising a support, a barrier material, a first curing catalyst and a tape adhesive, wherein the tape adhesive is inert against the first curing catalyst, which under the conditions of vacuum impregnation with the
  • Cycloaliphatic epoxy groups of a cycloaliphatic epoxy resin as it is contained in the formulation of the impregnating agent, with gelling times of 1 to 15h, preferably 2 to 12, more preferably 2.5 to 10h at
  • Impregnation temperature reacts. Furthermore, the use of the insulation system thus produced in electrical machines, preferably rotating electrical machines, particularly preferably rotating electrical machines in the medium and high voltage range and in electrical switchgear, medium and high voltage applications, bushings, transformer bushings, generator bushings and / or HVDC bushings, and in corresponding semi-finished article of the invention. Finally, electrical machines, preferably rotating electrical machines, particularly preferably rotating electrical machines in the medium and high voltage range, as well as electrical switchgear, medium and high voltage applications, feedthroughs, transformer bushings, generator bushings and / or HVDC bushings, as well as corresponding semi-finished products, the Such insulation system, object of the invention.
  • a carrier in the form of woven, e.g. Nonwoven fabric, e.g.
  • the carrier may also be perforated in the form of a film.
  • this carrier is in the solid insulating material of the, preferably particulate,
  • the barrier material is preferably at least partially platelet-shaped.
  • mica can be used as a barrier material.
  • the tape adhesive connects the at least one carrier and the barrier material in the solid insulating material, the insulation system. It is contained in the solid insulating material in an amount in the range of 1 to 30% by weight, preferably 2 to 15% by weight, particularly preferably 5 to 10% by weight.
  • the first curing catalyst (“strip curing catalyst or also called belt accelerator”) is present in the solid insulating material in a concentration of 0.001% by weight to 7.5% by weight, for example in the range of 0.001 to 5% by weight, in particular from 0.001% by weight to 2% by weight, and preferably from 0.001% by weight to 1% by weight, before, so that gelation times of several hours can be realized.
  • a second curing catalyst having a light-off temperature of, for example,> 100 ° C, preferably> 120 ° C, more preferably> 140 ° C in the formulation.
  • This second curing catalyst is preferably in a content of 0% by weight - 10% by weight, in particular from 0.01 to 7.5% by weight and particularly preferably in a content of 0.1 to 5% by weight, based on the cycloaliphatic epoxy resin, in the formulation for the impregnating agent ,
  • the first and second curing catalysts are ionically-active curing catalysts.
  • the two curing catalysts can be simultaneously but each of the curing catalysts can also be present alone.
  • an isolation system can be made using only the first and alone using the second cure catalyst, but preferably an isolation system is used.
  • the isolation system will be prepared using both cure catalysts. According to an advantageous embodiment of the invention, it is proposed that the selection of the respective oxirane-containing components, in the solid insulating material of the tape adhesive on the one hand and in the formulation of the impregnating resin on the other hand, be made such that different oxirane species are selected.
  • a 1,2-terminal oxirane tape adhesive is combined with a cycloaliphatic oxirane as the impregnating resin in the vacuum impregnation process.
  • a tape-adhesive can be a material based on 1,2-oxirane-epoxy resin groups, such as a chain-extended epoxy resin with n> 1 and / or higher-functional epoxy-phenolic ovolake.
  • a suberic acid particularly a thermally-activatable super acid, which is a cationic, thermal-driven gelatin and cycloaliphatic oxirane-epoxy resin during the
  • the first curing catalyst initiates the polymerization of the impregnating resin, the cycloaliphatic epoxy resin at temperatures in the range of 20 ° C to 100 ° C, preferably from
  • the lowest light-off temperature of the second curing catalyst may also be directly followed by the highest light-off temperature of the first curing catalyst.
  • a filler and / or additives are present in the formulation of the impregnating agent.
  • a filler is present in the form of nanoparticles. In this case, it may be particularly advantageous if the nanoparticles are dispersed.
  • the nanoparticles are in the form of polymeric nanoparticles.
  • the nanoparticles are in the formulation with a particle diameter of 5 nm to 300 nm, in particular with a
  • the nanoparticles are present in the formulation in a content of 0.1 to 35% by weight. Especially low-defect impregnation of large generator stators extremely low-viscosity impregnating agents are necessary.
  • distilled bisphenol A diglycidyl ether usually has a dynamic viscosity of about 4500 mPa ⁇ s at room temperature, a reduction to the necessary 25- 50 mPa ⁇ s by temperature increase manufacturing technology is not feasible.
  • the conversion to distilled bisphenol F-diglycidyl ether having a dynamic room temperature viscosity of about 1500 mPa.s and ionic polymerization is accordingly expedient, as already mentioned in the following German national patent applications, the disclosure content of which is hereby incorporated in the present description: DE 102014219844.5; DE 102014221715.6;
  • 102015205328.8, DE 102015202053.3 and DE 102015204885.3 is known, is an ionic polymerization of anhydride-free, distilled 1, 2-oxirane epoxy resins, for example of the types
  • Bisphenol A diglycidyl ether and / or bisphenol F diglycidyl ether useful.
  • a particularly low-viscosity, ie low-viscosity, impregnating agent is necessary, which also gels very slowly to ensure complete penetration.
  • the first curing catalyst in the mica tape is therefore advantageously present in a particularly low concentration in order to induce gelling times of several hours.
  • first curing catalysts are preferred in which the glass transition temperature of the cured
  • Impregnating agent in the insulation system greater than 110 ° C, preferably greater than 130 ° C, more preferably greater than 150 ° C.
  • latent superacids for example acids with a pKa value of less than -3, make possible impregnating agents with high glass transition temperatures, entirely without anhydride hardener component.
  • Curing catalyst a thermally-activated superacid and / or a thermally-activated superacid derivative
  • Tetrafluoroborats Sulphoniumderivats, Hexafluoroantimonats and / or a hexafluorophosphate as a representative of the so-called superacids or superacid salts.
  • compounds with quaternary, organic ammonium and / or antimony-free compounds (curing catalysts 5 to 7) have given good results, as shown in Figure 2, Table 1 can be seen.
  • thermally activatable superacid derivatives for example, with a crown ether, such as Kro- nenether 15 -Cron- 5, and the like, complexed.
  • a crown ether such as Kro- nenether 15 -Cron- 5, and the like
  • An exemplary complex is AgSbF 6 .
  • such a first curing catalyst initiates cationic, thermally-driven gelation
  • the impregnating resin is a cycloaliphatic epoxy resin selected from the following compounds: 7-oxabicyclo [4.1.0] hept-3-ylmethyl-7-oxabicyclo [4.1.0] heptane-3-carboxylate; 2 - (3,4-epoxy) cyclohexyl -5,5-spiro (3,4-epoxy) - cyclohexane-m-dioxane; Bis (3,4-epoxy-cyclohexylmethyl) adipate bis (3,4-epoxycyclohexyl) adipate; 4 - (1,2-epoxyethyl) -1,2-
  • Blends of the above listed compounds are much less than 1% by weight, based on the cycloaliphatic epoxy resin of the formulation for the impregnating agent, which first occurs during the vacuum process Hardening catalyst comes into contact.
  • the cycloaliphatic epoxy resin used is 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3 ', 4'-epoxycyclohexanecarboxylate, a very low-viscosity epoxy resin which can also be used without reaction diluents and has proven to be very stable on storage.
  • FIG. 1 shows a graph showing the temperature-dependent, dynamic viscosity of the cycloaliphatic epoxy resin 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3 ', 4'-epoxycyclohexanecarboxylate.
  • the first curing catalyst is relatively inert to the tape adhesive material. This especially under the conditions of Vakuumvorhalte- and / or impregnation temperature, for example, in the range between 25 ° C and 100 ° C, in particular between 50 ° C to 80 ° C, most preferably between 55 ° C to 75 ° C.
  • Tape adhesive materials whose main component has only 1,2-oxirane epoxide groups, for example, are suitable.
  • FIG. 2 shows Table 1, in which the reactivity of the tape adhesive to various first curing catalysts is summarized. Compounds have been identified that have a relatively short gelling time in cycloaliphatic
  • thermally-activatable superacids used as curing catalyst 5 to 7 are able to gel extremely rapidly cycloaliphatic epoxy resin at 70 ° C, but are extremely inert compared to conventional 1, 2 -Oxiran phenomenon inconveniencen epoxy resins, which are used as Bandkle- bermaterialien in mica tape use.
  • FIG. 3 shows the gelation times (12 g, 70 ° C.) of these curing catalysts in a cycloaliphatic oxirane. It can be seen that the reactivity of these types of catalysts, although in the tape adhesive, the 1, 2-oxirane epoxy resin, very low, but in the cycloaliphatic epoxy resin, the impregnating resin, is very high, so that very low levels of curing catalyst are sufficient.
  • Impregnating resin For this purpose, the potential bath accelerator should of course be soluble in the cycloaliphatic epoxy resin.
  • FIG. 4 shows in Table 2 a list of the compounds which are used, for example, as second curing catalysts, ie as so-called bath curing catalysts, because they are present in the liquid insulating agent.
  • the insulation system according to the present invention may comprise any additives which influence, for example, the coloring, the breaking strength, the fracture toughness, brittleness etc. of the insulation system in the fully cured state.
  • the cured, cycloaliphatic epoxy resin is a very brittle material to which additives are added to increase the resistance to breakage and / or to increase the elongation at break.
  • the addition of flexibilizing auxiliaries such as long-chain polyols, for example polypropylene glycol, may be advantageous.
  • nanoparticles in particular polymeric nanoparticles, as additives.
  • the nanoparticles very effectively increase the elongation at break and fracture mechanical properties of almost comparable glass transition regions.
  • nanoparticles - in cycloaliphatic EP masterbatches such as e.g. Polybutadiene core-shell particles, 90 to 100 nm, agglomerate-free, these particles are e.g. detectable by TEM.
  • These masterbatches contain 25-33% by weight of polymeric nanoparticles and can be used neat or in admixture with the epoxy resin, as shown in FIG.
  • the first curing catalysts mentioned are (almost) chemically inert with respect to the conventional glycidyl ether-based epoxy resins, for example also epoxy-phenol novolaks which are used as tape adhesives and thus act as highly effective, storage-stable first curing catalysts in the solid insulating material.
  • An insulation system produced with the components described above in the vacuum impregnation process can keep up with the hitherto conventional isolation system of bisphenol A diglycidyl ether EPR162 and methylhexahydrophthalic anhydride EPH868 with respect to the glass transition of greater than 150 ° C. (10 h / 145 ° C.).
  • the inventive combination of a highly effective, inert first curing catalyst in the solid insulating material with the highly flowable cycloaliphatic epoxy resin succeeds in setting high glass transition temperatures without the use of acid anhydrides.
  • This first curing catalyst or a second curing catalyst which is inert in the cycloaliphatic epoxy resin hardens the acid anhydride-free insulating system, giving comparable Tgs.
  • This second curing catalyst in the impregnating agent in combination with the first curing catalyst, ensures reliable, complete curing of the entire impregnating agent.
  • This second curing catalyst leads to curing at low levels, more preferably in the range 0.1-5 wt .-%, based on the pure cycloaliphatic epoxy resin.
  • long-chain diols such as polypropylene glycols, etc.
  • the invention relates to an insulation system, in particular one by means of vacuum impregnation, preferably VPI process impregnated winding tape insulation, in particular for use in medium and high voltage machines, in particular rotating electrical machines in the medium and high voltage range.
  • VPI process impregnated winding tape insulation in particular for use in medium and high voltage machines, in particular rotating electrical machines in the medium and high voltage range.
  • medium and high voltage bushings such as transformer, generator and / or HVDC
  • a cycloaliphatic epoxy resin is used as the basis for the formulation of the impregnating agent, making adjustments in the solid insulating material, e.g. in the mica tape, with respect to the curing catalyst and tape adhesive required.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulating Bodies (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Abstract

Fester, insbesondere bandförmiger, Isolationswerkstoff, Formulierung für ein Imprägniermittel zur Herstellung eines Isolationssystems in einem Vakuumimprägnierverfahren damit und Maschinen mit derartigem Isolationssystem Die Erfindung betrifft einen festen, insbesondere bandförmigen, Isolationswerkstoff, Formulierung zur Herstellung eines Isolationssystems in einem Vakuumimprägnierverfahren damit und Maschinen mit derartigem Isolationssystem, insbesondere für den Mittel- und Hochspannungsbereich, nämlich für Mittel- und Hochspannungsmaschinen, insbesondere rotierende elektrische Maschinen im Mittel- und Hochspannungsbereich sowie Halbzeuge für elektrische Schaltanlagen. Zur Optimierung der Durchtränkung des Isolierbandes wird das bisherige Imprägnierharz auf Diglycidylether-Basis durch ein cycloaliphatisches Epoxidharz ersetzt, dabei werden Anpassungen beim Härtungskatalysator sowie beim Bandkleber erforderlich.

Description

Beschreibung
Fester, insbesondere bandförmiger, Isolationswerkstoff, Formulierung für ein Imprägniermittel zur Herstellung eines Iso- lationssystems in einem Vakuumimprägnierverfahren damit und Maschinen mit derartigem Isolationssystem
Die Erfindung betrifft einen festen, insbesondere bandförmigen, Isolationswerkstoff, Formulierung zur Herstellung eines Isolationssystems in einem Vakuumimprägnierverfahren damit und Maschinen mit derartigem Isolationssystem, insbesondere für den Mittel- und Hochspannungsbereich, nämlich für Mittel - und Hochspannungsmaschinen, insbesondere rotierende elektrische Maschinen im Mittel- und Hochspannungsbereich sowie Halbzeuge für elektrische Schaltanlagen.
Elektrische Maschinen (Motoren, Generatoren) haben in der Vielzahl ihrer Längsnuten des Ständerblechpakets speziell geartete Spulenwicklungen oder Leiterstäbe, i.d.R. aus Kupfer oder einem anderen, hoch- leitfähigen, Material.
Im Falle eines elektrischen Motors, wird durch zeitlich selektive Bestromungen ein ringsum propagierendes Magnetfeld erzeugt, welches den in der Bohrung des Ständers aufgehängten und frei drehenden Rotor, welcher z.B. aufgrund einer Vielzahl an applizierten Permanentmagneten auf das induzierte Magnetfeld in Form von erzwungener Rotation reagiert, antreibt und so elektrische Energie in Bewegungsenergie umwandelt. Das Blechpaket liegt dabei elektrisch auf Masse, die Spulen hingegen auf hohem Kilovoltpotential. Die in die
Statornuten eingepassten Spulen müssen demnach gegen Erdpotential elektrisch isoliert werden. Dazu wird eine jede Spule mit einem speziellen glimmerbasierenden Band (sog. Glimmerband) mehrfach und definiert-überlappt isoliert.
Glimmer wird verwendet, da es als partikel-, insbesondere als plättchenförmiger, anorganischer Barrierewerkstoff die elektrische Erosion unter elektrischen Teilentladungen wirkungs- voll und lange, beispielsweise über die gesamte Lebensdauer der Maschine, oder des Generators zu retardieren vermag und gute chemische sowie thermische Beständigkeit aufweist. Glimmerbänder bestehen aus Glimmerpapier und einem oder mehreren Trägern, z.B. Gewebe, Folie (n), die über einen Bandkleber miteinander verbunden sind. Glimmerbänder sind nötig, da Glimmerpapier allein nicht die für einen Isolationsprozess nötige mechanische Festigkeit aufweist. Je nach Anwendung können dem Bandkleber weitere Additive zugegeben sein, z.B. Beschleunigersubstanzen, die initiierend auf die thermische Härtung eines extern beaufschlagten Imprägniermittels wirken: nachdem die mit Glimmerband isolierten Spulen in die Ständerblechpakete eingepasst und elektrisch geschaltet sind, wird zur Vermeidung von Teilentladungen während des späteren Be- triebs die Luft in den Hohlräumen der Wicklungen und insbesondere in den Nutspalten des Ständerblechpakets eliminiert. Da dieser Abstand von bestromter, isolierter Spule zum Blechpaket in der Regel so klein wie möglich gehalten wird, sind dort Feldstärken von mehreren kV/mm keine Seltenheit. Dement- sprechend wird das Isolationsmaterial beansprucht.
Als Isolationsmaterial haben sich thermisch härtbare Epoxidharz/Anhydridgemische für Vakuumimprägnierprozesse als geeignet erwiesen, weil sie zur Flutung der aus ihren Einzelteilen zusammengesetzten Statoren der elektrischen Maschinen mit den eingepassten und glimmerbandisolierten Spulen eingesetzt werden. Während eines speziellen Vakuumimprägnierprozesses, dem VPI (vacuum pressure impregnation) -Verfahrens werden diese Statoren bislang im Ganzen mit einer dünnflüssigen Epoxid- harz -Phtalsäureanhydrid-Formulierung in einer Vakuumkammer geflutet und anschließend unter Druckbeaufschlagung imprägniert .
Abhängig vom Zusammenspiel zwischen Beschleuniger im Glimmer- band und Imprägniermittel kann es bereits während der
Imprägnierphase zu einer Gelierung des in die Glimmerbandisolation eingedrungenen Imprägniermittels aus Epoxidharz - Phtalsäureanhydrid kommen. Die Endaushärtung erfolgt im Re- gelfall unter Normaldruck im Industrieofen. Dabei kommt dem Härtungskatalysator im Glimmerband, im Fachjargon auch Beschleuniger, respektive Bandbeschleuniger genannt, die Aufgabe zu, das applizierte Imprägniermittel aus Epoxidharz und Phtalsäureanhydrid in einer gewünschten Zeit bei einer definierten Temperatur zu gelieren und zu härten. Als industrieller Standard in elektrischen Maschinen hat sich als
Imprägniermittel eine Mischung aus destilliertem Bisphenol-A- Diglycidylether und Methylhexahydrophtalsäureanhydrid etab- liert, eine sehr dünnflüssige Formulierung, die in Abwesenheit von Beschleunigersubstanzen eine gewünscht lange Lagerstabilität bei Imprägniertemperatur aufweist (z.B. Verdopplung der dynamischen Anfangsviskosität erst nach mehreren Wochen) , jedoch bei Anwesenheit eines Beschleunigers rasch zum Hochpolymeren reagiert. Da jedoch das mit Bandkleber und
Bandbeschleuniger versehene Glimmerband ebenso eine hinreichend lange Lagerstabilität aufweisen sollte, sind im festen Isolationswerkstoff Bandkleber und Härtungskatalysator bevorzugt möglichst inert zueinander.
Insbesondere ist vorteilhaft, wenn alle drei Komponenten, also Bandkleber, Härtungskatalysator und beaufschlagtes
Imprägniermittel erst im Moment des Zusammentreffens während des VPI-Prozesses miteinander reagieren. So erreicht man bestmögliche Vernetzung sowie Anbindung, Kompatibilität und
Lunkerfreiheit der Isolation, was wiederum zu einer optimierten Lebensdauer der beim Härten im Anschluss entstehenden „Hauptisolation" der elektrischen Maschine führt. Als Imprägniermittel wird bislang ein Epoxidharz-
Phtalsäureanhydridgemisch eingesetzt. Als im festen Isolationswerkstoff befindlicher Härtungskatalysator werden bislang, bei Säureanhydrid-haltigen Imprägnierharzen, beispielsweise Übergangsmetallsalze organischer Säuren und/oder substituier- ter Amine, wie beispielsweise Zinknaphtensäuresalze eingesetzt. Dabei liegen in der Regel die Glasübergangstemperaturen der substituierten Aminderivate höher als die der Übergangsmetallsalze . Das Arbeitsprinzip der Generatoren ist invers zu dem der Motoren. Durch mechanische Energie (Brennstoff erbrennung in Kraftwerken mit Turbinenantrieb, durch Wasserkraft etc.) wird der in der Bohrung befindliche Rotor angetrieben, der seinerseits in den Statorspulen elektrische Ströme induziert, die ihrerseits nach Synchronisation in das Netz eingespeist werden. Somit liegt auch hier das Blechpaket elektrisch auf Masse, die Spulen hingegen auf hohem Kilovoltpotential. Da Gene- ratoren allerdings sehr große elektrische Maschinen mit hohen Nennspannungen (in der Regel höher als bei Motoren) darstellen, sind die Glimmerbandwicklungen in den Statorspulen oftmals um ein Vielfaches häufiger gewickelt als in den üblicherweise kleineren elektrischen Motoren, um die Feldstärken in einem akzeptablen Bereich zu halten. Die Durchtränkung all dieser Glimmerbandlagen stellt dabei hohe Anforderungen an die dynamische Viskosität des Imprägniermittels im VPI- Prozess . Auch werden imprägnierte, aber noch unvernetzte Generatorstatoren häufig rollierend geliert und gehärtet, damit die vollständige Durchtränkung aller Glimmerband-Lagen, beispielsweise in Summe bis zu einem Zentimeter, an jedem
Statorstab gewährleistet ist. Schon allein deshalb sind die geforderten Gelierzeiten beim Generatorbau deutlich länger als beim VPI-Prozess elektrischer Motoren. Entsprechend ist es vorteilhaft, wenn der Härtungskatalysator so gewählt ist, dass eine hinreichend lange Gelierphase bei der Generatorherstellung gewährleistet ist. Dabei sollte der Härtungskataly- sator trotzdem reaktionsenthalpisch leicht genug handhabbar sein und somit bei der Reaktion zum Polymeren weniger Wärme freisetzen als beispielsweise ein für die Motorenherstellung geeigneter Bandbeschleuniger.
Wegen der toxikologischen Bedenken gegen uneingeschränkte Verwendung von PhtalSäureanhydriden werden in Zukunft
phtalsäureanhydridfreie oder überhaupt anhydridfreie Imprägniermittel auf Epoxidbasis Verwendung finden, die unter Einsatz von Härtungskatalysatoren polymerisiert werden.
Trotz der hierbei bevorzugten Verwendung des destillierten Bisphenol-F-Diglycidylethers als Basis für das anhydridfreie Imprägniermittel, wie aus den älteren Anmeldungen
DE 102014219844.5; DE 102014221715.6; DE 102015205328.8, DE 102015202053.3; DE 102015204885.3, deren Offenbarungsgehalt hiermit zum Inhalt der vorliegenden Beschreibung gemacht wird, bekannt, ist für manche Anwendungen die geforderte Durchtränkbarkeit von - beispielsweise - Generatorstatorstäben die dynamische Viskosität dieses anhydridfreien
Imprägniermittels unzureichend. Auch ist bekannt, dass die Glasübergangstemperaturen ionisch-gehärteter Epoxidharze des Typs Bisphenol-A-Diglycidylether hinzu Bisphenol-F- Diglycidylether stetig abnehmen.
Entsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, einen festen Isolationswerkstoff, also beispielsweise ein Glimmerband einer- seits und eine Formulierung für ein Imprägniermittel andererseits anzugeben, die jeweils für sich lagerstabil und darüber hinaus grundsätzlich Säureanhydrid- frei und in einem Vakuum- Imprägnierprozess zur Herstellung eines Isolationssystems einer elektrischen Maschine, beispielsweise für einen Genera- tor, einsetzbar sind.
Dementsprechend ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Formulierung für ein Imprägniermittel zur Herstellung eines Isolationssystems mittels Vakuumimprägnierung, insbeson- dere VPI- Imprägnierung, die geeignet ist, einen festen Isolationswerkstoff mit einem Träger, einem Barrierewerkstoff und einem dazugehörigen Bandkleber, zu durchtränken, die dazu ein entsprechend niedrigviskoses Imprägnierharz, mit einer Viskosität von kleiner 1500 mPas, bevorzugt kleiner 500 mPas, be- sonders bevorzugt kleiner 150 mPas bei Imprägniertemperatur, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Imprägnierharz ein cycloaliphatisches Epoxidharz ist, das mit einem im festen Isolationswerkstoff deponierten ersten und/oder in der Formu- lierung des Imprägniermittels verteilten zweiten Härtungskatalysator reagiert, wobei der erste Härtungskatalysator
(„Bandbeschleuniger") , der vom festen Isolationswerkstoff stammt, sehr reaktiv auf die cycloaliphatischen Epoxidgruppen des cycloaliphatischen Epoxidharzes in der Formulierung des Imprägniermittels reagiert, aber gegenüber den funktionellen Gruppen des ebenfalls im festen Isolationswerkstoff enthaltenen Bandklebers ausreichend reaktionsträge ist, damit die Lagerstabilität des festen Isolationswerkstoffes gegeben ist, wobei der zweite Härtungskatalysator („Badbeschleuniger" ) erst bei höheren Temperaturen, beispielsweise bei über 100°C, anspringt, so dass die Formulierung des Imprägniermittels ausreichende Lagerstabilität hat. Ein cycloaliphatisches Epoxidharz nach der vorliegenden Erfindung hat zumindest eine Oxiranfunktionalität in zumindest einem Cycloaliphaten .
Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Epoxidharz zur Ausbildung einer netzartigen Struktur bei der Härtung bevorzugt mindestens zwei cycloaliphatische Ringe, wobei - wiederum bevorzugt, beide zumindest eine Oxiranfunktionalität tragen . Ebenso ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein fester Isolationswerkstoff, der zusammen mit der Formulierung des Imprägniermittels zur Herstellung eines Isolationssystems in einem Vakuumimprägnierprozess einsetzbar ist, wobei dieser einen Träger, einen Barrierewerkstoff, einen ersten Härtungs- katalysator und einen Bandkleber umfasst, wobei der Bandkleber inert ist gegenüber dem ersten Härtungskatalysator, der unter den Bedingungen der Vakuumimprägnierung mit den
cycloaliphatischen Epoxidgruppen eines cycloaliphatischen Epoxidharzes, wie es in der Formulierung des Imprägnier- mittels enthalten ist, mit Gelierzeiten von 1 bis 15h, bevorzugt 2 bis 12, besonders bevorzugt 2,5 bis 10h bei
Imprägniertemperatur reagiert . Weiterhin ist die Verwendung des so hergestellten Isolationssystems in elektrischen Maschinen, bevorzugt rotierende elektrische Maschinen, besonders bevorzugt rotierende elektrische Maschinen im Mittel- und Hochspannungsbereich sowie in elektrischen Schaltanlagen, Mittel- und Hochspannungsanwendungen, Durchführungen, Transformatordurchführungen, Generatordurchführungen und/oder HGÜ-Durchführungen, sowie in entsprechenden Halbzeugen Gegenstand der Erfindung. Schließlich sind noch elektrischen Maschinen, bevorzugt rotierende elektrische Maschinen, besonders bevorzugt rotierende elektrische Maschinen im Mittel- und Hochspannungsbereich sowie elektrische Schaltanlagen, Mittel- und Hochspannungsanwendungen, Durchführungen, Transformatordurchführungen, Gene- ratordurchführungen und/oder HGÜ-Durchführungen, sowie entsprechende Halbzeuge, die ein derartiges Isolationssystem umfassen, Gegenstand der Erfindung.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform liegt im festen Iso- lationswerkstoff ein Träger in Form von Gewebtem, wie z.B. Glasfasergewebe, nicht Gewebtem („non-woven" ) , wie z.B.
Vlies, insbesondere ein Polyestervlies, Papier und/oder Folie vor. Dabei kann der Träger in Form einer Folie auch perforiert sein.
An, in und/oder auf diesem Träger befindet sich im festen Isolationswerkstoff der, bevorzugt partikelförmige,
Barrierewerkstoff . Der Barrierewerkstoff liegt bevorzugt zumindest zum Teil plättchenförmig vor. Insbesondere kann beispielsweise Glimmer als Barrierewerkstoff eingesetzt werden.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform liegt im festen Iso- lationswerkstoff ein Bandkleber in Form eines Glycidyl -ether- epoxid-Harzes mit Repetiereinheiten von n = 0 bis n = 50, bevorzugt von n = 1 bis n = 30, besonders bevorzugt von n = 2 bis n = 18 vor. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform liegt der Bandkleber in Form eines Epoxy-Novolaks und/oder Epoxy-Phenol-novolake mit Funktionalitäten n= 0,1 bis 8 vor..
Der Bandkleber verbindet den zumindest einen Träger und den Barrierewerkstoff im festen Isolationswerkstoff, des Isolationssystems. Er ist im festen Isolationswerkstoff in einer Menge im Bereich von 1 bis 30 Gew%, bevorzugt 2 bis 15 Gew%, besonders bevorzugt 5 bis 10 Gew% enthalten.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegt der erste Härtungskatalysator („Band-Härtungskatalysator oder auch Bandbeschleuniger genannt") im festen Isolationswerk- Stoff in einer Konzentration von 0,001 Gew% bis 7,5 Gew%, beispielsweise im Bereich von 0,001 bis 5 Gew%, insbesondere von 0,001 Gew% bis 2 Gew%, und bevorzugt von 0,001 Gew% bis 1 Gew%, vor, so dass Gelierzeiten von mehreren Stunden realisierbar sind.
Nach einer Ausführungsform ist ein zweiter Härtungskatalysator („Bad-Härtungskatalysator") mit einer Anspringtemperatur von, beispielsweise, >100°C, bevorzugt >120°C, besonders bevorzugt >140°C in der Formulierung enthalten.
Dieser zweite Härtungskatalysator ist bevorzugt in einem Gehalt von 0 Gew% - 10 Gew%, insbesondere von 0.01 bis 7.5 Gew% und insbesondere bevorzugt in einem Gehalt von 0.1 bis 5 Gew%, bezogen auf das cycloaliphatische Epoxidharz, in der Formulierung für das Imprägniermittel enthalten.
Vorzugsweise sind der erste und der zweite Härtungskatalysator ionisch-wirkende Härtungskatalysatoren. Die beiden Härtungskatalysatoren können gleichzeitig aber jeder der Här- tungskatalysatoren kann auch allein vorliegen. So kann ein Isolationssystem allein unter Verwendung des ersten und allein unter Verwendung des zweiten Härtungskatalysators hergestellt sein, vorzugsweise wird ein Isolationssystem aber un- ter Verwendung des ersten Härtungskatalysators und insbesondere bevorzugt wird das Isolationssystem unter Verwendung beider Härtungskatalysatoren hergestellt sein. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Auswahl der jeweiligen oxiranhaltigen Komponenten, im festen Isolationswerkstoff der Bandkleber einerseits und in der Formulierung das Imprägnierharz andererseits enthalten sind, so getroffen wird, dass unterschiedli - che Oxiranspezies gewählt werden.
Beispielsweise wird ein 1,2 endständiges Oxiran als Bandkleber mit einem cycloaliphatischen Oxiran als Imprägnierharz beim Vakuumimprägnierprozess kombiniert. So kann beispiels- weise als Bandkleber ein auf 1 , 2 -Oxiran-Epoxidharzgruppen basierendes Material, wie ein kettenverlängertes Epoxidharz mit n > 1 und/oder höherfunktionale Epoxy-Phenol- ovolake, eingesetzt werden. Als - erster - Härtungskatalysator, der im festen Isolationswerkstoff vorgesehen ist, eignet sich beispielsweise eine Su- persäure, insbesondere eine thermisch-aktivierbare Supersäu- re, die eine kationische, thermische getriebene Gelierung und des cycloaliphatisches Oxiran-Epoxidharzes während des
Vakuumimprägnierprozesses initiiert.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung initiiert der erste Härtungskatalysator die Polymerisation des Imprägnierharzes, des cycloaliphatisches Epoxidharzes bei Temperaturen im Bereich von 20°C bis 100°C, bevorzugt von
50°C bis 80°C und insbesondere bevorzugt von 55°C bis 75°C. Die niedrigste Anspringtemperatur des zweiten Härtungskatalysators kann sich auch direkt an die höchste Anspringtemperatur des ersten Härtungskatalysators anschließen.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform liegen in der Formulierung des Imprägniermittels ein Füllstoff und/oder Additive vor . Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Formulierung liegt ein Füllstoff in Form von Nanopartikel vor. Dabei kann es insbesondere vorteilhaft sein, wenn die Nanopartikel dis- pergiert vorliegen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegen die Nanopartikel in Form von polymeren Nanopartikel vor.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegen die Nanopartikel in der Formulierung mit einem Partikeldurchmesser von 5 nm bis 300 nm, insbesondere mit einem
Partikeldurchmesser von kleiner 150 nm vor.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegen die Nanopartikel in der Formulierung in einem Gehalt von 0.1 bis 35 Gew% vor. Insbesondere zur fehlerarmen Imprägnierung großer Generatorstatoren sind äußerst dünnflüssige Imprägniermittel notwendig .
Da destillierter Bisphenol-A-Diglycidylether für gewöhnlich eine dynamische Viskosität von ca. 4500 mPa · s bei Raumtemperatur aufweist, ist eine Erniedrigung auf die notwendigen 25- 50 mPa · s durch Temperaturanhebung fertigungstechnisch nicht realisierbar. Die Umstellung auf destillierten Bisphenol-F- Diglycidylether mit einer dynamischen Raumtemperaturviskosi - tät von ca. 1500 mPa · s und ionischer Polymerisation ist demnach zweckdienlich, wie bereits in den folgenden deutschen nationalen Patentanmeldungen erwähnt, deren Offenbarungsgehalt hiermit zum Inhalt der vorliegenden Beschreibung gemacht wird: DE 102014219844.5; DE 102014221715.6;
DE 102015205328.8; DE 102015202053.3; DE 102015204885.3.
Wie aus den DE 102014219844.5; DE 102014221715.6; DE
102015205328.8, DE 102015202053.3 und der DE 102015204885.3 bekannt ist, ist eine ionische Polymerisation anhydridfreier, destillierter 1 , 2 -Oxiran-Epoxidharze , z.B. der Typen
Bisphenol -A-Diglycidylether und/oder Bisphenol-F- Diglycidylether, zweckdienlich. Für große elektrische Maschi- nen mit besonders vielen und damit schwierig zu durchtränkenden Glimmerbandlagen ist jedoch ein besonders niedrigviskoses, also dünnflüssiges, Imprägniermittel nötig, das zudem sehr langsam geliert, um die vollständige Durchdringung zu gewährleisten. Der erste Härtungskatalysator im Glimmerband liegt demnach vorteilhafterweise in besonders geringer Konzentration vor, um Gelierzeiten von mehreren Stunden zu induzieren .
Gleichzeitig werden erste Härtungskatalysatoren bevorzugt, bei denen die Glasübergangstemperatur des gehärteten
Imprägniermittels im Isolationssystem größer 110°C, bevorzugt größer 130°C, besonders bevorzugt größer 150°C ist.
Insbesondere latent wirkende Supersäuren, beispielsweise Säu- ren mit einem pKs-Wert kleiner -3, ermöglichen Imprägniermittel mit hohen Glasübergangstemperaturen, gänzlich ohne Anhydridhärter-Komponente .
Es ist vorteilhaft, wenn als „erster Härtungskatalysator", gemeint ist der im festen Isolationswerkstoff vorliegende
Härtungskatalysator, eine thermisch-aktivierbare Supersäure und/oder ein thermisch-aktivierbares Supersäurederivat,
(blocked super acid) wie z.B. ein Komplex eines
Tetrafluoroborats , Sulphoniumderivats , Hexafluoroantimonats und/oder eines Hexafluorophosphats als Vertreter der so genannten Supersäuren oder Supersäurensalze. Dabei haben beispielsweise Verbindungen mit quarternären, organischem Ammonium und/oder auch antimonfreie Verbindungen (Härtungskatalysatoren 5 bis 7) gute Ergebnisse geliefert, wie in Figur 2, Tabelle 1 zu erkennen ist.
Dabei werden die thermisch-aktivierbaren Supersäurenderivate beispielsweise mit einem Kronenether, wie beispielsweise Kro- nenether 15 -Krone- 5, und ähnliche, komplexiert . Ein beispielhafter Komplex lautet AgSbF6.
Beispielsweise initiiert ein solcher erster Härtungskatalysa- tor eine kationische, thermisch-getriebene Gelierung und
Polymerisation des Imprägnierharzes im Bereich von 20°C bis 100°C.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Imprägnierharz ein cycloaliphatisches Epoxidharz, ausgewählt aus der Gruppe folgender Verbindungen: 7- Oxabicyclo [4.1.0] hept- 3 -ylmethyl- 7 -oxabicyclo [4.1.0] heptan-3- carboxylat ; 2 - ( 3 , 4 -Epoxy) Cyclohexyl -5,5- spiro ( 3 , 4 -Epoxy) - Cyclohexan-m-Dioxan; Bis (3 , 4 -Epoxy-Cyclohexylmethyl ) adipat Bis ( 3 , 4 -Epoxycyclohexyl ) adipat ; 4 - (1,2 -Epoxyethyl ) -1,2-
Epoxycyclohexan und/oder 3 , 4-Epoxycyclohexylmethyl-3 ' , 4 ' - epoxycyclohexancarboxylat , sowie beliebige Gemische und
Abmischungen der oben gelisteten Verbindungen. Typische Gehalte zur Gelierung cycloaliphatischen Epoxidharzes mit den genannten ersten Härtungskatalysatoren, die in dem festen Isolationswerkstoff enthalten sind, betragen sehr viel weniger als 1 Gew.-%, bezogen auf das cycloaliphatische Epoxidharz der Formulierung für das Imprägniermittel, das erst während des Vakuumprozesses mit diesem ersten Härtungskatalysator in Berührung kommt .
Nach einer Ausführungsform wird als cycloaliphatisches Epoxidharz das 3 , 4-Epoxycyclohexylmethyl-3 ' , 4 ' - epoxycyclohexancarboxylat eingesetzt, ein sehr dünnflüssiges Epoxidharz, das auch ohne Reaktionsverdünner eingesetzt werden kann und sich als sehr lagerstabil herausgestellt hat.
In Figur 1 ist eine Graphik zu sehen, die die temperaturab- hängige, dynamische Viskosität des cycloaliphatischen Epoxidharzes 3 , 4-Epoxycyclohexylmethyl-3 ' , 4 ' - epoxycyclohexancarboxylat zeigt. Zur Erreichung einer geforderten Lagerstabilität im festen Isolationswerkstoff, beispielsweise bei Raumtemperatur und insbesondere bei mehreren Stunden andauernder Vakuumvorhalte- und Imprägniertemperatur, ist der erste Härtungskatalysator vergleichsweise inert zum Bandklebermaterial. Dies insbesondere auch unter den Bedingungen der Vakuumvorhalte- und/oder Imprägniertemperatur, die beispielsweise im Bereich zwischen 25°C und 100°C liegt, insbesondere zwischen 50°C bis 80°C, am bevorzugtesten zwischen 55°C bis 75 °C. Beispielsweise geeig- net sind Bandklebermaterialien, deren Hauptkomponente nur 1 , 2 -Oxiran-Epoxidgruppen aufweisen .
In Figur 2 ist Tabelle 1 zu sehen, in der die Reaktivität des Bandklebers zu verschiedenen ersten Härtungskatalysatoren zu- sammengefasst ist. Es wurden Verbindungen identifiziert, die eine relativ kurze Gelierzeit in cycloaliphatischem
( Imprängierharz ) , aber eine relativ hohe Lagerstabilität in 1 , 2 -Oxirangruppen-Epoxidharz (Bandkleber) aufweisen. Beispielsweise die als Härtungskatalysator 5 bis 7 eingesetzten thermisch-aktivierbaren Supersäuren sind im Stande, cycloaliphatisches Epoxidharz außerordentlich rasch bei 70°C zu gelieren, sind jedoch äußerst inert gegenüber herkömmlichen 1 , 2 -Oxirangruppenhaltigen Epoxidharzen, die als Bandkle- bermaterialien im Glimmerband Verwendung finden. So liefert da eine beispielhaft eingesetzte blockierte Supersäure mit einer Konzentration von 0,02% im 3 , 4 -Epoxycyclohexylmethyl - 3 ' , 4 ' -epoxycyclohexancarboxylat eine Gelierzeit von ~10h bei 70°C, wobei eine Konzentration von 2,5% in einem destillier- tem Bisphenol-F-Diglycidylether auch nach 5000h bei 70°C nicht zu einer Gelierung führt.
Figur 3 zeigt die Gelierzeiten (12g, 70°C) dieser Härtungskatalysatoren in einem cycloaliphatischen Oxiran. Zu erkennen ist, dass die Reaktivität dieser Katalysatortypen, zwar in dem Bandkleber, dem 1 , 2 -Oxiran-Epoxidharz , sehr gering, dafür aber im cycloaliphatischen Epoxidharz, dem Imprägnierharz, sehr hoch ist, so dass sehr geringe Gehalte an Härtungskatalysator ausreichend sind.
Damit eröffnet sich die Möglichkeit, sehr geringe Gehalte von erstem Härtungskatalysator im Bereich von 0,001-1 Gew% in den festen Isolationswerkstoffen, wie den Glimmerbändern, zu deponieren. Dadurch ergeben sich praktisch keine negativen Reaktivitäten mit dem Bandkleber, insbesondere wenn im festen Isolationswerkstoff ein Bandkleber auf Basis der 1,2-Oxiran- Epoxidharze und/oder Epoxy-Phenol- ovolake enthalten ist.
Nach einem Vakuumimprägniervorgang führt dieser geringe Gehalt an erstem Härtungskatalysator zum Gelieren bei der Tränkung. Ein anschließendes, thermisches Aushärten bei praxisna- hen Härtungstemperaturen, also etwa 10h bei 145°C bis 180°C, führt zu klaren, lunker- und blasenfreien Formstoffen ausreichender Steifigkeit, aber sehr hoher Glasübergangstemperaturen von 160°C und mehr. Weiterhin besteht die Möglichkeit, einen trägeren, also beispielsweise mit Anspringtemperaturen um die 100°C, zusätzlichen Härtungskatalysator im Imprägniermittel („Bad-Härtungskatalysator") , als Ergänzung zum Band-Härtungskatalysator in den Glimmerbändern zu deponieren. Auf diese Weise kann si- chergestellt werden, dass vom Band-Härtungskatalysator nicht ausreichend katalysierte Imprägnierharzteile z.B. in abgeschlossenen Falten des applizierten Glimmerbandes eine Härtung während des späteren Temperungsprozesses erfahren. Diese Kombination ermöglicht die gewünschte Gelierung innerhalb vorgegebener Zeiten sowie die vollständige Polymerisation des gesamten, möglicherweise bandkatalysatorunerreichten
Imprägnierharzes. Dazu sollten die potentiellen Badbeschleuniger freilich löslich sein im cycloaliphatischen Epoxidharz. Figur 4 zeigt in Tabelle 2 eine Liste der Verbindungen, die als zweite Härtungskatalysatoren, also als so genannte Bad- Härtungskatalysatoren, weil sie im flüssigen Isolationsmittel enthalten sind, beispielsweise eingesetzt werden. Das Isolationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung kann beliebige Additive umfassen, die beispielsweise die Färbung, die Bruchfestigkeit, die Risszähigkeit, Sprödigkeit etc. des Isolationssystems im fertig gehärteten Zustand beeinflussen.
Beispielsweise ist das gehärtete, cycloaliphatische Epoxidharz ein sehr spröder Werkstoff, dem zur Erhöhung der Bruchresistenz und/oder zur Erhöhung der Bruchdehnung Additive zu- gesetzt werden. Hier kann beispielsweise der Zusatz von fle- xibilisierenden Hilfsmittel, wie langkettiger Polyole, bei- spielswiese Polypropylenglykol , vorteilhaft sein.
Zum Beibehalten einer hohen Glasübergangstemperatur ist es beispielsweise vorteilhaft, Nanopartikel , insbesondere poly- mere Nanopartikel, als Additive einzusetzen. Die Nanopartikel erhöhen sehr wirkungsvoll die Bruchdehnung und bruchmechanische Eigenschaftskennwerte bei nahezu vergleichbaren Glasübergangsbereichen .
Besonders vorteilhaft ist zu diesem Zwecke die teilweise und/oder vollständige Verwendung von Nanopartikel - in- Cycloaliphat-EP-Masterbatches , wie z.B. Polybutadien-Core- Shell-Partikel , 90 bis llOnm, agglomeratfrei , diese Partikel sind z.B. mittels TEM nachweisbar.
Diese Masterbatches enthalten 25-33 Gew.-% polymere Nanopartikel und können pur oder in Abmischung mit dem Epoxidharz verwandt werden, wie in Figur 5 gezeigt.
Die genannten ersten Härtungskatalysatoren sind (nahezu) chemisch inert in Bezug auf die herkömmlichen Epoxidharze auf Glycidyletherbasis , beispielsweise auch Epoxy-Phenol- Novolake, die als Bandkleber Verwendung finden und fungieren somit als hochwirksame, lagerstabile erste Härtungskatalysatoren im festen Isolationswerkstoff. Die cycloaliphatischen Epoxidharze des Typs 3,4- Epoxycyclohexylmethyl-3 ' , 4 ' -Epoxycyclohexancarboxylat , die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung als Imprägnieroder Tränkharz dienen, weisen niedrige dynamischen
Viskositäten auf und erlauben die Durchtränkung zahlreicher Glimmerbandlagen, insbesondere beim Generatorbau. Desweiteren bilden sie bei der Polymerisation, initiiert durch den Härtungskatalysator sehr hohe Glasübergangstemperaturen aus. Ein mit den oben beschriebenen Komponenten im Vakuumimprägnierverfahren hergestelltes Isolationssystem kann mit dem bisher gebräuchlichen Isolationssystem aus Bisphenol-A- Diglycidylether EPR162 und Methylhexahydrophthalsäure- anhydrid EPH868 bezüglich des Glasübergangs von größer 150°C (10h/145°C) mithalten.
Durch die erfindungsgemäße Kombination eines hochwirksamen, inerten ersten Härtungskatalysators im festen Isolationswerkstoff mit dem hoch fließfähigen cycloaliphatischen Epoxidharz gelingt die Einstellung hoher Glasübergangstemperaturen ohne den Einsatz von Säureanhydriden. Dieser erste Härtungskatalysator oder ein in das cycloaliphatische Epoxidharz reaktionsträgerer zweiter Härtungskatalysator Härten das Säureanhydrid-freie Isolationssystem aus, wobei vergleichbare Tgs er- halten werden.
Dieser zweite Härtungskatalysator im Imprägniermittel sorgt im Verbund mit dem ersten Härtungskatalysator für die sichere, vollständige Durchhärtung des gesamten Imprägniermittels. Dieser zweite Härtungskatalysator führt mit geringen Anteilen zur Härtung, insbesondere bevorzugt im Bereich 0.1-5 Gew.-%, bezogen auf das reine cycloaliphatische Epoxidharz. Zur Erhöhung der Bruchresistenz bzw. Bruchdehnung kann eine teilweise Zumischung von polymeren Nanopartikeln in das
cycloaliphatische Epoxidharzimprägnierharz, bevorzugt in Form von Nanopartikelmasterbatches mit identischer Epoxidharzmatrix, zweckdienlich sein. Ebenso denkbar ist eine Verstreckung mit dem Fachmann bekannten Flexibilisatoren auf Basis
langkettiger Diole, wie Polypropylenglycole ö.ä.
Die Erfindung betrifft ein Isolationssystem, insbesondere ei- ne mittels Vakuumimprägnierung, bevorzugt VPI-Prozess imprägnierte Wickelbandisolierung, insbesondere für die Anwendung in Mittel- und Hochspannungsmaschinen, insbesondere rotierende elektrischen Maschinen im Mittel- und Hochspannungbereich. Aber auch für Mittel- und Hochspannungsdurchführungen wie beispielsweise Transformator-, Generator- und/oder HGÜ-
Durchführungen, sowie in entsprechenden Halbzeugen für elektrische Schaltanlagen. Zur Optimierung der Durchtränkung des festen Isolationswerkstoffs wird ein cycloaliphatisches Epoxidharz als Basis für die Formulierung des Imprägniermittels eingesetzt, dabei werden Anpassungen im festen Isolierwerkstoff, z.B. im Glimmerband, in Bezug auf den Härtungskatalysator und den Bandkleber erforderlich.

Claims

Patentansprüche
1. Formulierung für ein Imprägniermittel zur Herstellung eines Isolationssystems mittels Vakuumimprägnierung, insbeson- dere VPI- Imprägnierung, die geeignet ist, einen festen Isolationswerkstoff mit einem Träger, einem Barrierewerkstoff und einem dazugehörigen Bandkleber, zu durchtränken, die dazu ein entsprechend niedrigviskoses Imprägnierharz, mit einer Viskosität von kleiner 1500 mPas, bevorzugt kleiner 500 mPas, be- sonders bevorzugt kleiner 150 mPas bei Imprägniertemperatur, umfasst ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Imprägnierharz ein cycloaliphatisches Epoxidharz ist, das mit einem im festen Isolationswerkstoff deponierten ersten und/oder in der Formulierung des Imprägniermittels verteilten zweiten Härtungskatalysator reagiert, wobei der erste Härtungskatalysator, der vom festen Isolationswerkstoff stammt, sehr reaktiv auf die cycloaliphatischen Epoxidgruppen des cycloaliphatischen Epoxidharzes in der Formulierung des
Imprägniermittels reagiert, aber gegenüber den funktionellen Gruppen des ebenfalls im festen Isolationswerkstoff enthaltenen Bandklebers ausreichend reaktionsträge ist, damit die Lagerstabilität des festen Isolationswerkstoffes gegeben ist, wobei der zweite Härtungskatalysator erst bei höheren Tempe- raturen, beispielsweise bei über 100°C, anspringt, so dass die Formulierung des Imprägniermittels ausreichende Lagerstabilität hat.
2. Formulierung eines Imprägniermittels nach Anspruch 1, wo- bei das Epoxidharz ausgewählt ist aus der Gruppe folgender
Verbindungen: 7-0xabicyclo [4.1.0] hept-3-ylmethyl-7- oxabicyclo [4.1.0] heptan-3 -carboxylat ; 2 - (3,4- Epoxy) Cyclohexyl -5,5- spiro ( 3 , 4 -Epoxy) -Cyclohexan-m-Dioxan ; Bis (3 , 4 -Epoxy-Cyclohexylmethyl ) adipat Bis (3 , 4 - Epoxycyclohexyl ) adipat ; 4 - ( 1 , 2 -Epoxyethyl } -1,2-
Epoxycyclohexan und/oder 3 , 4-Epoxycyclohexylmethyl-3 ' , 4 ' - epoxycyclohexancarboxylat , sowie beliebige Gemische und
Abmischungen der oben gelisteten Verbindungen.
3. Formulierung eines Imprägniermittels nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der zweite Härtungskatalysator in der Formulierung in einer Menge von 0 Gew% - 10 Gew%, insbesonde- re von 0.01 bis 7.5 Gew% und insbesondere bevorzugt in einem Gehalt von 0.1 bis 5 Gew%, bezogen auf das cycloaliphatische Epoxidharz vorliegt.
4. Formulierung eines Imprägniermittels nach einem der vor- hergehenden Ansprüche, wobei der zweite Härtungskatalysator eine ionische Härtung initiiert.
5. Formulierung eines Imprägniermittels nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Härtungskatalysator eine Anspringtemperatur von >100°C, bevorzugt >120°C, besonders bevorzugt >140°C hat.
6. Formulierung eines Imprägniermittels nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in der Additive und/oder Füllstoffe vorgesehen sind.
7. Formulierung eines Imprägniermittels nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in der Nanopartikel vorgesehen sind.
8. Formulierung eines Imprägniermittels nach Anspruch 7, wobei die Nanopartikel in der Formulierung dispergiert vorliegen .
9. Formulierung eines Imprägniermittels nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Nanopartikel in Form von polymeren Nanopartikel vorliegen .
10. Formulierung eines Imprägniermittels nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Nanopartikel mit einem
Partikeldurchmesser von kleiner 300 nm, insbesondere in einem Bereich von 5 bis 150 nm vorliegen.
11. Formulierung eines Imprägniermittels nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Nanopartikel in einem Gehalt von 0.1 bis 35 Gew%, bevorzugt 0,5 bis 10 Gew%, besonders bevorzugt 1 bis 5 Gew% vorliegen.
12. Fester Isolationswerkstoff, der zusammen mit der Formulierung des Imprägniermittels zur Herstellung eines Isolationssystems in einem Vakuumimprägnierprozess einsetzbar ist, wobei dieser einen Träger, einen Barrierewerkstoff, einen ersten Härtungskatalysator und einen Bandkleber umfasst, wobei der Bandkleber inert ist gegenüber dem ersten Härtungskatalysator, der unter den Bedingungen der Vakuumimprägnierung mit den cycloaliphatischen Epoxidgruppen eines
cycloaliphatischen Epoxidharzes, wie es in der Formulierung des Imprägniermittels nach einem der Ansprüche 1 bis 11 enthalten ist, mit Gelierzeiten von 1 bis 15h, bevorzugt 2 bis 12, besonders bevorzugt 2,5 bis 10h bei Imprägniertempertur reagiert .
13. Fester Isolationswerkstoff nach Anspruch 12, in dem ein
Träger in Form von Gewebe, Vlies, Papier und/oder in Form einer Folie vorliegt.
14. Fester Isolationswerkstoff nach Anspruch 13, bei dem sich der Barrierewerkstoff an, in und/oder auf dem Träger befindet .
15. Fester Isolationswerkstoff nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Barrierewerkstoff zumindest zum Teil partikelförmig ist.
16. Fester Isolationswerkstoff nach Anspruch 15, wobei der Barrierewerkstoff zumindest zum Teil plättchenförmig vorliegt .
17. Fester Isolationswerkstoff nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei der Bandkleber in Form eines
Glycidyletherepoxidharzes mit Repetiereinheiten von n = 0 bis n = 50, bevorzugt von n = 1 bis n = 30, besonders bevorzugt von n = 2 bis n = 18 vorliegt.
18. Fester Isolationswerkstoff nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei der Bandkleber in Form eines Epoxy-Novolaks und/oder Epoxy-Phenol -Novolaks mit Funktionalitäten n= 0,1 bis 8, vorliegt.
19. Fester Isolationswerkstoff nach einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei der Bandkleber in Form Diolen, Triolen und/oder Polyolen vorliegt.
20. Fester Isolationswerkstoff nach einem der Ansprüche 12 bis 19, wobei der Bandkleber in einer Menge von 1 bis 30 Gew%, bevorzugt 2 bis 15 Gew%, besonders bevorzugt 5 bis 10 Gew% vorliegt.
21. Fester Isolationswerkstoff nach einem der Ansprüche 12 bis 20, wobei der erste Härtungskatalysator in einer Konzent- ration von 0,001 Gew% bis 7,5 Gew%, beispielsweise im Bereich von 0,001 bis 5 Gew%, insbesondere von 0,001 Gew% bis 2 Gew%, und bevorzugt von 0,001 Gew% bis 1 Gew% im festen Isolationswerkstoff vorliegt.
22. Fester Isolationswerkstoff nach einem der Ansprüche 12 bis 21, wobei der erste Härtungskatalysator in Form einer Su- persäure und/oder eines Supersäurenderivats vorliegt.
23. Fester Isolationswerkstoff nach Anspruch 22, wobei die Supersäure einen pKs-Wert von kleiner -3 hat.
24. Fester Isolationswerkstoff nach einem der Ansprüche 12 bis 23, wobei der erste Härtungskatalysator in Form einer thermisch-aktivierbaren Supersäure vorliegt.
25. Fester Isolationswerkstoff nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei der erste Härtungskatalysator in Form einer latent wirkenden Supersäure vorliegt.
26. Fester Isolationswerkstoff nach einem der Ansprüche 12 bis 25, wobei der erste Härtungskatalysator bei einer Temperatur im Bereich von 20°C bis 100°C, bevorzugt von 50°C bis 80°C und insbesondere bevorzugt von 55°C bis 75°C anspringt.
27. Fester Isolationswerkstoff nach einem der Ansprüche 21 bis 26, wobei der erste Härtungskatalysator in Form eines Komplexes eines Supersäure Fluoro-Anions mit einem Kronen- ether vorliegt.
28. Fester Isolationswerkstoff nach Anspruch 27, wobei der erste Härtungskatalysator in Form eines Komplexes eines Sil- ber-Hexafluoroantimonats mit einem 15 -Krone- 5 Kronenether vorliegt.
29. Fester Isolationswerkstoff nach einem der Ansprüche 12 bis 28, wobei der erste Härtungskatalysatoren im gehärteten Imprägniermittel im Isolationssystem eine Glasübergangstempe- ratur größer 110°C erreicht.
30. Verwendung eines durch Vakuumimprägnierung mit einem festen Isolationswerkstoff nach einem der Ansprüche 12 bis 29 und einer Formulierung eines Imprägniermittels nach einem der Ansprüche 1 bis 11 hergestellten Isolationssystems in Mittel - und Hochspannungsmaschinen, insbesondere rotierende elektrische Maschinen im Mittel- und Hochspannungsbereich sowie in elektrischen Schaltanlagen, Mittel- und Hochspannungsanwendungen, Durchführungen, Transformatordurchführungen, Genera- tordurchführungen und/oder HGÜ-Durchführungen, sowie in entsprechenden Halbzeugen.
31. Elektrischen Maschinen, bevorzugt rotierende elektrische Maschinen, besonders bevorzugt rotierende elektrische Maschi- nen im Mittel- und Hochspannungsbereich sowie elektrische
Schaltanlagen, Mittel- und Hochspannungsanwendungen, Durchführungen, Transformatordurchführungen, Generatordurchführungen und/oder HGÜ-Durchführungen, sowie entsprechende Halbzeu- ge, die ein Isolationssystem, hergestellt mit einer Formulierung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und/oder einem festen Isolationswerkstoff nach einem der Ansprüche 12 bis 29, umfassen .
EP16724877.2A 2015-07-17 2016-05-19 Fester, insbesondere bandförmiger, isolationswerkstoff, formulierung für ein imprägniermittel zur herstellung eines isolationssystems in einem vakuumimprägnierverfahren damit und maschinen mit derartigem isolationssystem Ceased EP3304564A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19000320.2A EP3573076A1 (de) 2015-07-17 2016-05-19 Fester, insbesondere bandförmiger, isolationswerkstoff, formulierung für ein imprägniermittel zur herstellung eines isolationssystems in einem vakuumimprägnierverfahren damit und maschinen mit derartigem isolationssystem

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015213537.3A DE102015213537A1 (de) 2015-07-17 2015-07-17 Fester, insbesondere bandförmiger, Isolationswerkstoff, Formulierung für ein Imprägniermittel zur Herstellung eines Isolationssystems in einem Vakuumimprägnierverfahren damit und Maschinen mit derartigem Isolationssystem
PCT/EP2016/061293 WO2017012735A1 (de) 2015-07-17 2016-05-19 Fester, insbesondere bandförmiger, isolationswerkstoff, formulierung für ein imprägniermittel zur herstellung eines isolationssystems in einem vakuumimprägnierverfahren damit und maschinen mit derartigem isolationssystem

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19000320.2A Division EP3573076A1 (de) 2015-07-17 2016-05-19 Fester, insbesondere bandförmiger, isolationswerkstoff, formulierung für ein imprägniermittel zur herstellung eines isolationssystems in einem vakuumimprägnierverfahren damit und maschinen mit derartigem isolationssystem

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3304564A1 true EP3304564A1 (de) 2018-04-11

Family

ID=56080394

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19000320.2A Pending EP3573076A1 (de) 2015-07-17 2016-05-19 Fester, insbesondere bandförmiger, isolationswerkstoff, formulierung für ein imprägniermittel zur herstellung eines isolationssystems in einem vakuumimprägnierverfahren damit und maschinen mit derartigem isolationssystem
EP16724877.2A Ceased EP3304564A1 (de) 2015-07-17 2016-05-19 Fester, insbesondere bandförmiger, isolationswerkstoff, formulierung für ein imprägniermittel zur herstellung eines isolationssystems in einem vakuumimprägnierverfahren damit und maschinen mit derartigem isolationssystem

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19000320.2A Pending EP3573076A1 (de) 2015-07-17 2016-05-19 Fester, insbesondere bandförmiger, isolationswerkstoff, formulierung für ein imprägniermittel zur herstellung eines isolationssystems in einem vakuumimprägnierverfahren damit und maschinen mit derartigem isolationssystem

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11848123B2 (de)
EP (2) EP3573076A1 (de)
CN (1) CN108028092B (de)
AT (1) AT16858U1 (de)
BR (1) BR112018000745A2 (de)
DE (2) DE102015213537A1 (de)
RU (1) RU2704804C2 (de)
WO (1) WO2017012735A1 (de)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015213537A1 (de) 2015-07-17 2017-01-19 Siemens Aktiengesellschaft Fester, insbesondere bandförmiger, Isolationswerkstoff, Formulierung für ein Imprägniermittel zur Herstellung eines Isolationssystems in einem Vakuumimprägnierverfahren damit und Maschinen mit derartigem Isolationssystem
DE102017201498A1 (de) * 2017-01-31 2018-08-02 Siemens Aktiengesellschaft Wickelbandisoliersystem für elektrische Maschinen, Verwendung dazu sowie elektrische Maschine
DE102017125177A1 (de) * 2017-10-26 2019-05-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Elektrisches Bauteil mit Isolationsschicht und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102017223876A1 (de) * 2017-12-29 2019-07-04 Siemens Aktiengesellschaft Wicklungsisolation, elektrische Maschine und Fahrzeug
DE102019204190A1 (de) * 2019-03-27 2020-10-01 Siemens Aktiengesellschaft Gießharz, Formkörper daraus und Verwendung des Formkörpers
DE102019207771A1 (de) * 2019-05-28 2020-12-03 Siemens Aktiengesellschaft Additiv, Verwendung dazu, Isolationssystem und elektrische Maschine
DE102019209346A1 (de) * 2019-06-27 2020-12-31 Siemens Aktiengesellschaft Imprägnierformulierung, Isolationsmaterial, Verfahren zum Herstellen eines Isolationsmaterials und elektrische Maschine mit einem Isolationsmaterial
WO2021009842A1 (ja) * 2019-07-16 2021-01-21 三菱電機株式会社 絶縁ワニス組成物、回転機コイル及び回転機
EP4003954A1 (de) * 2019-09-04 2022-06-01 Siemens Aktiengesellschaft Bandbeschleuniger und verwendung davon, fester isolationswerkstoff und anhydrid-freies isolationssystem
JP7308799B2 (ja) * 2020-08-31 2023-07-14 東芝三菱電機産業システム株式会社 レジン製造方法及び絶縁構造製造方法
CN112406239A (zh) * 2020-10-16 2021-02-26 西南计算机有限责任公司 一种军用电力设备绝缘体及其制备方法
EP4372773A1 (de) 2022-11-21 2024-05-22 ABB Schweiz AG Verfahren zur herstellung eines transformators

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2917570A (en) * 1957-04-25 1959-12-15 Gen Electric Composite mica paper, mica flake electrical insulating material
FR2050777A5 (de) 1969-06-24 1971-04-02 Alsthom
US4020017A (en) * 1975-05-08 1977-04-26 Westinghouse Electric Corporation Epoxides containing organo-tin compounds and electrical members insulated therewith
US4112183A (en) * 1977-03-30 1978-09-05 Westinghouse Electric Corp. Flexible resin rich epoxide-mica winding tape insulation containing organo-tin catalysts
US4173593A (en) * 1977-04-05 1979-11-06 Westinghouse Electric Corp. Metal acetylacetonate latent accelerators for an epoxy-styrene resin system
US4296018A (en) * 1979-05-17 1981-10-20 Westinghouse Electric Corp. Catechol or pyrogallol containing flexible insulating tape having low gel time
DE3003477C2 (de) * 1980-01-29 1982-06-09 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Isolierband zur Herstellung einer mit einer heißhärtenden Epoxidharz-Säureanhydrid-Mischung imprägnierten Isolierhülse für elektrische Leiter
CH648146A5 (en) * 1980-03-31 1985-02-28 Licentia Gmbh Impregnable mica-based lapping tape for the insulation of high-voltage machines
US4603182A (en) * 1984-10-05 1986-07-29 General Electric Company Low viscosity epoxy resin compositions
JP2522588B2 (ja) * 1990-06-23 1996-08-07 株式会社日立製作所 リニアモ―タカ―の地上コイル用エポキシ樹脂組成物および該組成物でモ―ルドした地上コイル
JPH04296316A (ja) 1990-12-18 1992-10-20 General Electric Co <Ge> 耐熱性樹脂組成物、製品及び方法
US6831116B2 (en) * 1995-03-07 2004-12-14 Landec Corporation Polymeric modifying agents
EP0996132A1 (de) 1998-10-16 2000-04-26 ISOVOLTAÖsterreichische IsolierstoffwerkeAktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von imprägnierbaren Feinglimmerbändern mit eingebautem Beschleuniger
US6384152B2 (en) * 1999-07-19 2002-05-07 Siemens Westinghouse Power Corporation Insulating resin of epoxy resin, epoxy diluent, phenolic accelerator and organotin catalyst
WO2005100435A1 (ja) * 2004-04-14 2005-10-27 Namics Corporation エポキシ樹脂組成物
DE102009013870A1 (de) * 2009-03-17 2010-09-23 Siemens Aktiengesellschaft Tränkharz für Isolierrohre
DE102009053253A1 (de) * 2009-11-09 2011-05-12 Siemens Aktiengesellschaft Tränkharz für Verbundisolatoren
DE102010032555A1 (de) * 2010-07-29 2012-02-02 Siemens Aktiengesellschaft Isolierung für rotierende elektrische Maschinen
CN103459492B (zh) * 2011-03-28 2016-06-15 3M创新有限公司 可固化组合物、制品、固化方法和无粘性反应产物
CN103113526B (zh) * 2013-02-01 2015-04-15 海宁永大电气新材料有限公司 一种高压电机无溶剂浸渍树脂及固化方法
KR20150137059A (ko) * 2013-03-29 2015-12-08 제이엑스 닛코닛세키에너지주식회사 프리프레그, 섬유 강화 복합 재료 및 입자 함유 수지 조성물
CN103554436B (zh) * 2013-10-18 2016-01-20 苏州巨峰电气绝缘系统股份有限公司 一种无酸酐的分子蒸馏环氧vpi浸渍树脂及其制备方法
DE102014219844A1 (de) 2014-09-30 2016-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Isolationssystem für elektrische Maschinen
DE102014221715A1 (de) 2014-10-24 2016-04-28 Siemens Aktiengesellschaft Tränkharz, Leiteranordnung, elektrische Spule und elektrische Maschine
DE102015214872A1 (de) 2015-02-05 2016-08-11 Siemens Aktiengesellschaft Isolierband für eine Spule und Wickelband-Isoliersystem für elektrische Maschinen
DE102015204885A1 (de) 2015-03-18 2016-09-22 Siemens Aktiengesellschaft Isolationssystem, Verwendungen dazu, sowie elektrische Maschine
DE102015205328A1 (de) 2015-03-24 2016-09-29 Siemens Aktiengesellschaft Bandkleber für ein Isolierband in einem Isolationssystem und Isolationssystem
DE102015213537A1 (de) 2015-07-17 2017-01-19 Siemens Aktiengesellschaft Fester, insbesondere bandförmiger, Isolationswerkstoff, Formulierung für ein Imprägniermittel zur Herstellung eines Isolationssystems in einem Vakuumimprägnierverfahren damit und Maschinen mit derartigem Isolationssystem

Also Published As

Publication number Publication date
US20180204649A1 (en) 2018-07-19
US11848123B2 (en) 2023-12-19
RU2018105689A (ru) 2019-08-20
CN108028092B (zh) 2021-03-09
DE202016008773U1 (de) 2019-08-07
CN108028092A (zh) 2018-05-11
BR112018000745A2 (pt) 2018-09-04
RU2018105689A3 (de) 2019-08-20
RU2704804C2 (ru) 2019-10-31
DE102015213537A1 (de) 2017-01-19
EP3573076A1 (de) 2019-11-27
WO2017012735A1 (de) 2017-01-26
AT16858U1 (de) 2020-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017012735A1 (de) Fester, insbesondere bandförmiger, isolationswerkstoff, formulierung für ein imprägniermittel zur herstellung eines isolationssystems in einem vakuumimprägnierverfahren damit und maschinen mit derartigem isolationssystem
EP3245063B1 (de) Bandkleber für ein isolierband in einem isolationssystem und isolationssystem
CH639220A5 (de) Flexibles, hohlraumfreies flaechenfoermiges isoliermaterial, das sich fuer die verwendung bei hoher spannung eignet.
WO2017012739A1 (de) Fester isolationswerkstoff, verwendung dazu und damit hergestelltes isolationssystem
DE2261686A1 (de) Bandagierband fuer elektrische leiter
WO2011138413A2 (de) Elektrisches isolationsmaterial und isolationsband für eine elektrische isolation einer mittel- und hochspannung
CH650010A5 (de) Haertbare kunstharzzusammensetzung, diese enthaltendes glimmerband, elektrisch isolierte spule und verfahren zu deren herstellung.
EP3262110B1 (de) Lagerungsstabile imprägnierharze und elektroisolationsbänder
DE602004001781T2 (de) Elektrische leitung beschichtet mit einer haftenden schicht und herstellungsprozess davon
DE3824254A1 (de) Isolierband zur herstellung einer mit einer heisshaertenden epoxid-saeureanhydrid-mischung impraegnierten isolierhuelse fuer elektrische leiter
EP3292616B1 (de) Fester isolationswerkstoff, verwendung dazu und damit hergestelltes isolationssystem
WO2017153113A1 (de) Fester isolationswerkstoff, verwendung dazu und damit hergestelltes isolationssystem
DE102018218866A1 (de) Elektrisches Betriebsmittel mit Isolationssystem, sowie Verfahren zur Herstellung des Isolationssystems
DE102012205650A1 (de) Isolierstoff für rotierende Maschinen
DE2733987A1 (de) Schichtung aus statorkern-stanzteilen
EP2915170B1 (de) Isolationsanordnung für eine hochspannungsmaschine
DE102012205046A1 (de) Elektroisolationskörper für eine Hochspannungsrotationsmaschine und Verfahren zum Herstellen des Elektroisolationskörpers
EP4208882A1 (de) Glimmschutzband für rotierende elektrische hochspannungsmaschine, verwendung dazu und elektrische maschine
DE102014204416A1 (de) Isolationsband, dessen Verwendung als elektrische Isolation für elektrische Maschinen, die elektrische Isolation und Verfahren zur Herstellung des Isolationsbandes
WO2023170112A1 (de) Teilleiterisolation und teilleiterverbund einer elektrischen rotierenden maschine
DE3218287A1 (de) Isolierband zur herstellung einer mit einer heisshaertenden epoxidharz-saeureanhydrid-mischung impraegnierten isolierhuelse fuer elektrische leiter
DE112021008258T5 (de) Spule für eine rotierende maschine, verfahren zum herstellen derselben, sowie rotierende maschine
EP4447283A1 (de) Isolationssystem
WO2012076102A2 (de) Isolationssystem für einen leiter einer hochspannungsmaschine
WO2012076103A2 (de) Isolationssystem für einen leiter einer hochspannungsmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20180103

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20181114

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R003

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN REFUSED

18R Application refused

Effective date: 20190601