FI68922B - Isolering foer hoeg- och medelspaenningslindningar och foerfarande foer framstaellning av isoleringen - Google Patents

Description

* 1 68922

Eriste korkea- ja keskijännitekäämityksiä varten ja menetelmä tällaisen eristeen valmistamiseksi Isolering för hög- och medelspänningslindningar och förfarande för framställning av isoleringen 5 Esillä olevan keksinnön kohteena on korkea- ja keskijännitekäämityksiin tarkoitettu eriste, erikoisesti sähkökoneita varten, joka eriste käsittää kiil-lepohjäisen nauhan tai kiillepaperin, joka on liimattu kantajalle, joka on lasi- tai synteettisistä hart-10 sikuiduista valmistettua kangasta tai huopaa, liiman avulla, joka on polyamiinin ja epoksidihartsin konden-saatiotuotetta, jolloin mainittu nauha on johdon päälle kiertämisen jälkeen impregnoitu epoksidihartsilla ja liimalla varustettu nauha sisältää empregnointihartsin 15 kovettumista kiihdyttävää ainetta. Keksintö kohdistuu lisäksi menetelmään tämän eristeen valmistamiseksi.

Korkeajännitekoneiden käärimiseksi johtimien lopullinen eristäminen suoritetaan ennen koloihin asettamista. Hartsi saatetaan tyhjiö-painemenetelmän alaisena 20 eristävään seinämään, joka on saatu aikaan päällystämällä johdin nauha-aineella ja hartsi on polymeroitu kullakin johtimella ennen koneen käämimistä.

Keskijännitekoneille (1-6 kV) ja joillekin korkea-jännitekoneille suoritetaan käämiminen, mikäli niiden 25 mitat sallivat, johtimien avulla, jotka on päällystetty eristeellä, jolle kiille on pantu kuivana. Kokonaan käämitty kone imeytetään sitten kauttaaltaan hartsilla käyttämättä liuotinta menetelmällä, jota kutsutaan "kappale-imregnointi"-'d'impregnation globale) menetel-30 mäksi ja joka käsittää kojeen upottamisen hartsiin ilman liuotinta ja käsittelemisen tyhjiö- painemenetelmällä, joka sopii koneelle ja imeyttämiseen käytetylle hartsille .

2 6 G 9 2 2

Kangasta tai huopaa olevan lasikuitu-kantajan tai synteettistä hartsia olevan kantajan on toimiakseen oltava sellaista, että kiillepohjainen nauha kestää siihen kohdistuvat käsin tai koneella suoritettavan 5 käämimisen aiheuttamat vetovoimat. Se varmistaa eristeen mekaanisen vahvistamisen sekä imeytettävän hartsin parhaimman läpitunkeutumisen, joka on erikoisen tärkeä valmistettaessa erittäin paksuja eristeitä.

Saksalainen patenttihakemus 16 13 273 kuvaa liimoja, 10 jotka koostuvat polyamiinien ja epoksidihartsien konden-saatiotuotteista. Viimeksimainittujen yhdisteiden oksi-raani-ryhmien lukumäärä on suurempi kuin amiini-ryhmien lukumäärä, joten kondensaatiotuotteet ovat oksiraani-päätteisiä ja niiden amiini-ryhmät ovat sekundäärisiä 15 tai tertiäärisiä. On näin ollen sopivaa käyttää epoksidi-hartseja, joilla on suhteellisen alhainen molekyylipaino (ja epoksidi-ekvivalentin mukaisesti), jotta vältyttäisiin liian korkean viskositeetin omaavilta reaktioväli-aineelta valmistettaessa kondensaatiotuotteitä. Tämä kui-20 tenkin johtaa usein heikosti kondensoituneihin tuotteisiin, jotka voivat olla myös joko sitkeitä tai nestemäisiä vallitsevassa huoneenlämpötilassa ja helposti liukenevia.

Nämä kondensaatiotuotteet pannaaan eristysnauhalle liuotetussa muodossa. Joko ne pystyvät estämään kaikki sideaineen 25 kovettumismuutokset imeytyshartiastiassa tai on vaarana, että ne geeliyttävät sen. On varsin tärkeää saada aikaan tuotteita, jotka ovat vahvasti kondensoituneet, kiinteitä, erittäin reaktiokykyisiä ja joilla ei ole vaaraa diffun-doitua imeytyshartsissa lämpötiloissa, jotka ovat ala-30 puolella geeliytymislämpötilan.

Saksalaisen patentin 16 13 273 mukaisten amiini-epoksidihartsikondensaattien valmistuksessa käytetty stökiometrinen määrä johtaa tuotteisiin, joilla on oksiran-pääteryhmä. Näillä pääteryhmillä ei ole mitään katalyyttis- 3 68922 tä vaikutusta imeytyshartsin epoksidi-happoanhydrin kovettumisreaktioon. Tämän reaktion kulkuun eivät myöskään vaikuta muut kuin eräitten sekundääristen tai tertiääristen amiiniryhmien välituotteet, jotka sijait-5 sevat polykondensaattiketjussa ja jotka ovat kuitenkin vähemmän herkkiä ja reaktiokykyisiä.

Esillä olevan keksinnön tarkoitukena on saada poistetuksi tälläiset epäkohdat. Saatu kondensaatiotuote on erittäin kiinteä huoneenlämpötilassa ja voidaan se 10 asettaa kiinteänä eristenauhalle, jolloin se samalla on nopeasti liukenevaa imeytys-epoksidihartsiin aina lämpötilasta 80°C lähtien, mikä on yleensä tälle hartsille sopiva geeliytymislämpötila. Saadulla kondensaatio-tuotteella on primääristen amiinien pääteryhmät ja se 15 voi sisältää sekundääristen ja tertiääristen amiinien ryhmiä ketjussaan, mikä tekee sen varsin reaktiokykyi-seksi imeytyshartsin oksiranryhmään nähden, ja saa sen vaikuttamaan kiihdyttävästi imeytyshartsin epoksidi-happoanhydrin reaktioon. Tämän vuoksi on mahdollista 20 saada aikaan imeytyshartsin nopea geeliytyminen ja myöskin rajoittaa hartsihäviöitä imeytettyjen aineiden kyp-syttämisen aikana. Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on lisäksi varmistaa nauhan kiinnittyminen kantajalla olevaan kiilleaineeseen käyttäen vain erittäin pientä määrää 25 liimaa ilman liuotinta, saaden aikaan näin valmistetulle kiillenauhalle hyvän kiinnevoiman. Sen tarkoituksena on lopuksi suorittaa liimaus siten, ettei liima muodosta jatkuvaa kalvoa, mikä haittaisi kiillenauhan huokoisuutta.

Keksinnön mukaiselle eristeelle on tunnusomaista se, 30 että polyamiinilla, joka kondensoidaan epoksidihartsin kanssa kondensaatio tuotteen valmistamiseksi, on yleinen kaava H2N - (CH2) - fNH - (CH2) 7 - NH2

Π tr H

68922 4 jossa n ja p ovat kokonaislukuja välillä 1-5, ja q on kokonaisluku välillä 0-5, että polyamiinin kanssa konden-soitava epoksidihartsi on bisfenoli A:n kiinteä epoksi-dihartsi, jossa on kaksi oksiranryhmää ketjun päässä ja 5 epoksidiekvivalentti on välillä 400-1500, tai epoksidi-novolakkahartsi, jonka epoksidiekvivalentti on välillä 150-300, tai näiden kahden viimemainitun seos, ja että polyamiinin ja kondensointavan epoksidihartsin vastaavat määrät ovat riittävät ylläpitämään kondensaattiotuottees-10 sa amiiniryhmien ylimäärän.

Keksinnön avulla saavutetaan edullisesti ainakin joku seuraavista tunnusmerkeistä: - Polyamiinin ja epoksidihartsin kondensaatiotuotteen sulamispiste on n. välillä 75 - 160°C.

15 - Polyamiini on dietyleenitriamiini tai tetraetyleeni- pentamiini.

- Polyamiinin kanssa kondensoitava epoksisidihartsi on bisfenoli A:n kiinteä epoksidihartsi, jonka epoksidiekvivalentti on välillä 400-1000.

20 - Imeytys-epoksidihartsi on sykloalifaattinen epoksidi hartsi, joka on sekotettu ekvivanttimäärän kanssa nestemäistä happoanhydridiä.

- Imeytys-epoksidihartsi on bisfenoli A:n epoksidihartsi, joka on sekoitettu ekvivalenttimäärän kanssa nestemäistä 25 happoanhydridiä.

- Nestemäinen happoanhydridi on valittu ryhmästä, joka käsittää metyylitetrahydroftaalihappo-, metyyli-heksa-hydroftaalihappo-, metyylinadiinihappo-, metyylihimiini-happoanhydridit.

30 Keksinnön mukaiselle eristeen valmistusmenetelmälle on tunnusomaista se, että nauhalle pannaan pulverimuodossa liima-ainetta, joka käsittää kondensaatiotuotetta, joka on saatu yleisen kaavan H2N - (CH2)n - /NH - (CH2)p^q-NH2 mukaisesta polyamiinista, jossa kaavassa n ja p ovat 5 68922 kokonaislukuja 1-5, ja q on välillä 0-5, ja bisfenoli A:n kiinteästä epoksisidihartsista, jossa on kaksi oksi-ranryhmää ketjun päässä ja epoksidiekvivalentti on välillä 400-1500, tai novolakka-epoksidihartsista, jossa 5 epoksidiekvivalentti on välillä 150-300, tai näiden kahden viimemainitun seoksesta, jolloin polyamiinin amiiniryhmien määrät ja epoksidihartsin oksiranryhmien vastaavat määrät ovat sellaiset, että ne riittävät yllä- 10 pitämään kondensaatiotuotteessa amiiniryhmien ylimäärän, 2 liima-aineen määrän ollessa välillä 2-20 g/m , jonka liiman tarkoituksena on saada kuumennnuksen jälkeen kiille-pohjainen nauha tarttumaan lasi- kuitu- tai synteettisen hartsikuitukankaan tai -huovan muodostamalle kantajalle, 15 ja että eristettävät johtimet päällystetään saadulla nauha-aineella, ja eristeainenauha imeytetään kuumassa imeytys-epoksidinartisilla, ja annetaan jäähtyä.

Seuraavassa esitetään esimerkkien ja piirroksiin kohdistuvien viittausten avulla erilaisten kondensaatiotuot-20 teiden valmistusta, jotka muodostavat keksinnön mukaisten eristeiden valmistuksessa käytettäviä liima-aineita, sekä imeytyshartsin ominaisuuksia kokeiltuina tällaisten konden-saatiotuotteiden kanssa käytettäessä.

Esimerkki 1 25 100 paino-osaa aromaattista liuotinainetta (tolueeni) lisätään 100 paino-osaa bisfenoli A:n epoksidihartsia, jonka epoksidiekvivalentti on n. 500, ja 20 paino-osaa dietyleeninitriamiinia. Seosta kuumennetaan paluujäähdyttä-jää käyttäen lämpötilassa 60°- 70°C 4-5 tunnin ajan, jonka 30 jälkeen lämpötilaa kohotetaan kunnes liuotin ja amiiniyli-määrä on tislautunut yli. Jäljelle jäävä tuote valetaan kuumana, jäähdytetään ja jauhetaan. Sen sulamislämpötila on n. 80°C.

6 68922

Esimerkki 2

Suoritetaan samat toimenpiteet kuin esimerkissä 1 käyttäen 100 paino-osaa liuotinta, 100 paino-osaa bisfenoli A".n epoksidihartsia, jonka epoksidiekvivalentti 5 on n. 900, ja 12 paino-osaa dietyleenitriamiinia.

Saadulla additiotuotteella on sulamispiste n. 120°C.

Esimerkki 3

Suoritetaan samat toimenpiteet kuin esimerkissä 1 käyttäen 100 paino-osaa liuotinta, 100 paino-osaa bisfenoli 10 A:n epoksidihartsia, jonka epoksidiekvivalentti on n.

500, ja 32 paino-osaa tetraetyleenipentamiinia. Saadun tuotteen sulamispiste on n. 85°C.

Yllä esitetyissä esimerkeissä valmistettuja puuteri- massoja liima-aineita, joilla on 100-400 mikronin raekoko 15 käytetään kiillepaperin tai kiillekiteiden liimaamiseen 2 kantajalle 2-20 g/m tunnetun laitteen avulla, joka on tarkoitettu nimenomaan pulverimaisten aineiden levittämiseen. Kantaja ja kiillepaperi tai kiillekiteet liimataan toisiinsa lämpimänä. Käytetyn liima-aineen määrän pitää 20 olla vähintään sellainen, että se takaa hyvän kiinnitart-tumisen kiilteen ja kantajan välille.

Niinpä polymeroinnin kiihdytin, jonka muodostavat kondensaatiotuotteen amiiniryhmät kiinnitetään eriste*-ainenauhalle eikä se muutu imeytykseen käytettävässä hartsi-25 kylvyssä, ei edes lämpötiloissa 60°C paikkeilla.

Esimerkki 4

Esimerkin 1 mukaista liima-ainetta sisätävälle nauha-aineelle pannaan sykloalifaattista epoksidihartsia, jonka epoksidiekvivalentti on n. 160, ja johon on sekoitettu ek-30 vivalenttimäärä metyyli-heksahydroftaalihappoanhydridiä.

Piirrosten kuvio 1 esittää hartsikylvyn viskositeetin ja aikojen T (tunteina) vaihteluita lämpötilassa 80°C

7 68922 millipascaleina/sek. (mikä on todisteena hartsin reaktio-kyvystä) .

Katkoviivakäyrä 1 esittää uuden hartsin viskositeetin vaihteluita.

5 Jatkuvan viivan käyrä 2 esittää hartsin viskosi teetin vaihteluita, joka hartsi on etukäteen saatettu kosketukseen tyhjö-painemenetelmällä nauha-aineen kanssa esimerkin 1 mukaisen liima-aineen avulla 6 kertaisen 4 tunnin jakson aikana lämpötilassa 40°C. Hartsin reaktiokyvyn 10 esiintymistä varastointiastiassa ei havaittu eikä liima-aineen muuttumista hartsissa impregnoinnin kuluessa.

Seurattaessa tämän esimerkin mukaisen hartsin 20°C: ssa mitatun viskositeetin arvoja ennen ja jälkeen tankojen imeyttämistä, jotka tangot oli valmistettu käyttäen esimer-15 kin 1 mukaisella liima-aineella varustettua nauhaa (kuuden neljä tuntia kestävän jakson aikana lämpötilassa 40°C), havaitaan, että viskositeetin arvot eivät muutu (290 mPas alkuarvo, 290 mPas 24 tunnin jälkeen, 330 mPas 100 tunnin jälkeen, 480 mPas 500 tunnin jälkeen).

20 Kuvio 2 esittää saman hartsin liukenemattoman osan prosenttiluvun vaihteluita lämpötilassa 80°C ajan T (tuntia) funktiona, mitattuna uuttamalla isopropanolin (50 til.%) ja toluenin seoksella, jolloin tämä hartsi on ollut kosketuksessa toisaalta huokoisen nauhan kanssa, jossa on liima-25 ainetta, jolla ei ole katalyyttistä vaikutusta (käyrä 1 katkoviivoin), toisaalta nauhan kanssa, jossa on esimerkin 1 mukaista liima-ainetta (käyrä 2 jatkuvin viivoin). Havaitaan liima-aineen kiihdyttävä vaikutus hartsiin, mikä saa aikaan sen hyytelöitymisen. 1

Esimerkki 5

Esimerkin 2 mukaista liima-ainetta sisältävän nauha-aineen kanssa kosketukseen saatetaan bisfenoli A:n apoksi-dihartsi, jonka epoksidiekvivalentti on n. 180, ja johon 68922 8 on sekoitettu ekvivalentti määrä metyyli-heksa-hydroftaa-lihapon anhydridiä.

Kuvio 3 esittää ajan T (tunteja) funktion vaihteluita viskositeettiin n nähden lämpötilassa 80°C 5 (millipascalia/sek.) hartsikylvyssä. Käyrä 1, jossa on katkoviivat, esittää viskositeetin vaihteluita uudessa hartsissa. Jatkuvaviivainen käyrä 2 esittää sellaisen hartsin viskositeetin vaihteluita, joka on etukäteen saatettu kosketukseen tyhjiö-painemenetelmän alaisena nauha-aineen ja 10 esimerkin 2 mukaisen liima-aineen kanssa, kuuden 4 tuntia kestävän jakson aikana lämpötilassa 40°C. Ei havaita mitään varastoastiassa olevan hartsin reaktiokyvyn muutosta eikä hartsissa olevan liima-aineen muuttumista imeytyksen kuluessa .

15 Kuvio 4 esittää samassa hartissa olevan liukenematto man aineen prosenttimäärän muutosta lämpötilassa 80°C ajan T (tunteja) funktiona, määrättynä uuttamalla isopropanolin (50 til. %) ja tolueenin seoksella, kun tämä hartsi on ollut kosketuksessa toisaalta huokoisen nauhan kanssa, jossa 20 on katalyyttisesti vaikuttamatonta liimaa (katkoviivoin esitetty käyrä 1) ja toisaalta nauhan kanssa, jossa on esimerkin 2 mukaista liimaa (jatkuvaviivainen käyrä 2).

Vaikkakin liima ja sen valmistusmenetelmä, jotka on esitetty eräinä esimerkkeinä, näyttävät olevan keksinnön 25 edullisia suoritusmuotoja, voidaan muitakin polyamiineja kuin dietyleenitriamiinia ja tetraetyleenipentamiinia käyttää, nimittäin esim. trietyleenitetramiinia.

Claims (8)

68922

1. Eriste erikoisesti sähkökoneiden korkea- ja keskijännitekäämityksiä varten, joka eriste käsittää kiil-lepohjaisen nauhan tai kiillepaperin, joka on liimattu 5 kantajalle, joka on lasi- tai synteettisistä hartsikuiduista valmistettua kangasta tai huopaa, liiman avulla, joka on polyamiinin ja epoksidihartsin kondensaatiotuotetta, jolloin mainittu nauha on johdon päälle kiertämisen jälkeen impregnoitu epoksidihartislla ja liimalla varustettu nauha 10 sisältää impregnointihartsin kovettumista kiihdyttävää ainetta, tun nettu siitä, että polyamiinilla on yleinen kaava H2N · (CH2>n ' 7™ - (CH2>p7 «J - HN2 jossa n ja p ovat kokonaislukuja välillä 1-5 ja q on koko-15 naisluku välillä 0-5, että polyamiinin kanssa kondensoitava epoksidihartsi on bisfenoli A:n kiinteä epoksidihartsi, jossa on kaksi oksi-ranryhmää ketjun päässä ja epoksidiekvivalentti on välillä 400-1500, tai epoksidi-novolakkahartsi, jonka epoksidi-20 ekvivalentti on välillä 150-300, tai näiden kahden viimemainitun seos, ja että polyamiinin ja kondensoitavan epoksidihartsin määrät ovat riittävät ylläpitämään kondensaatio-tuotteessa amiiniryhmien ylimäärän.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen eriste, t u n-25 nettu siitä, että mainitulla polyamiinin ja epoksidihartsin kondensaatiotuotteella on sulamispiste n. välillä 75-160°C.

3. Patenttivaatimusten 1 tai 2 mukainen eriste, tunnettu siitä, että polyamiini on dietyleenitri- 30 amiini tai tetraetyleenipentamiini.

4. Patenttivaatimusten 1-3 mukainen eriste, tunnettu siitä, että polyamiinin kanssa kondensoitava epoksidihartsi on bisfenoli A:n kiinteä epoksidihartsi, ίο 68922 jonka epoksidiekvivalentti on välillä 400-1000.

5. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen eriste, tunnettu siitä, että impregnointi-epoksidihartsi on sykloalifaattinen epoksidihartsi, johon on sekoitettu 5 ekvivalentti määrä nestemäistä happoanhydridiä.

6. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen eriste, tunnettu siitä, että impregnointi-epoksidihartsi on bisfenoli A:n epoksidihartsi, johon on sekoitettu ekvivalentti määrä nestemäistä happoanhydridiä.

7. Patenttivaatimusten 5 tai 6 mukainen eriste, tunnettu siitä, että nestemäinen happoanhydridi on valittu ryhmästä, joka käsittää metyyli-tetrahydroftaali-happo-, metyyli-heksahydroftaalihappo-, metyyli-nadiini-happo-(metyl-nadic) ja metyyli-himiinihappo- (nethyl-himic) 15 anhydridit.

8. Menetelmä patenttivaatimus 1 mukaisen eristeen valmistamiseksi, tunnettu siitä, että nauhalle pannaan pulverimuodossa liima-ainetta, joka käsittää kondensaatiotuotetta, joka on saatu kaavan 20 H2N - (CH2)n - ^NH - (CH2)pJ7 q - NH2 mukaisesta polyamiinista, jossa kaavassa n ja p ovat kokonaislukuja välillä 1-5 ja q on kokonaisluku välillä 0-5, ja bisfenoli A:n kiinteästä epoksidihartsista, jossa on kaksi oksiranryhmää ketjun päässä ja epoksidiekvivalent-25 ti on välillä 400-1500, tai novolakka-epoksidihartsista, jossa epoksidiekvivalentti on välillä 150-300, tai näiden kahden viimemainitun seoksesta, jolloin polyamiinin ja eposidihartsin suhdemäärät ovat sellaiset, että kon-densaatiotuotteessa pystytään ylläpitämään amiiniryhmien 30 ylimäärää, liima-aineen määrän ollessa välillä 2-20 g/m , jonka liiman tarkoituksena on saada kuumennuksen jälkeen kiillepohjainen nauha tarttumaan lasi- tai synteettiselle hartsikuitukantajalle, ja että eristettävät johtimet päällystetään saadulla nauha-aineella ja eris-35 teainenauha imeytetään kuumassa imeytys-epoksidihartsil-la ja annetaan sitten jäähtyä. Il 68922 Patentkrav;