TW499789B - Process and apparatus for insulating electrical components - Google Patents

Description

499789 五、發明說明（l) - 本發明關於一種絕緣電氣元件之方法，其係藉塗覆一層 可聚合澆鑄塗層和可流動形式之滲透組合物及/或瓷漆於0 此元件表面上’然後利用高能量輻射熟化之。本發明另外 關於一種實現該方法的裝置。 為了電器元件中的電氣絕緣，機械安定化及熱分散，所 謂的洗鑄及滲透組合物（CIC)被用於所有但一些特殊例子 中。這些組合物一般包含可藉熱及/或評光方式熟化（聚 合）的液體或可以熱液化的樹脂。 為了在含有該組合物之元件的絕熱物中獲得快速循環次 數，奴建立的方法逐漸是這些施加電流於元件的線圈時可 極，，地產生熱而且CIC被熟化的方法。但是，此例子的 問題疋热化區域係經來自線圈之熱通量不適當加熱的，而 且也可能被不適當熟化的。 對於這些例子，除了熱以外，使用uv光以熟化這些經來 自線圈之熱通量不適當加熱或太慢加熱的元件區域之方、去 的重要性逐漸增加。經濟問題造成此例無法以化學方式改 良CIC使其具uv敏感性及使用昂貴的光引發劑。而且，枯 術問題落在元件裝置中所用或此元件中各個組成物件（如 接電規的絕緣物）中所存在的輔助劑造成部份UV抑' =作用。這些問題可能是部份黏稍表面實例會產生的姓 DE-A-40 22 235 表面，然後供熱熟 蒸發損失，其中此 及DD-A-295 056 提出 化此元件内部以降低 慣用滲透組合物含有 藉先以UV射線熟化 慣用滲透組合物之 咼比例如苯乙烯之

$ 4頁 499789 五、發明說明（2) 單體。 再者’ ΕΡ-Α-0 643 467揭示利用慣用含有高比例如苯乙 烯之單體的滲透組合物以改善此滲透組合物在元件中的分 散度，而且儘早在滲透過程令完成線圈加熱以預凝膠及固 定此滲透組合物並獲得熱熟化。同時或線圈上的熱熟化之 後，以高能量輻射，較佳係UV輻射熟化元件上這些未因線 圈加熱而被熟化的區域。 DE-A- 1 96 0 0 1 49描述不含單體可熟化的特殊CI(：。所引 述的熟化方法是熱及/或訂光形式之光化輻射。

在DE 196 48 132 A1 、DE 196 48 133 A1 及DE 196 48 A1中也描述各種以熱及/或叭光形式之光化輻射熟化 C I C之有利組合。 慣= 種絕緣電氣元件之方法達到，其係藉 、主後 g可聚合〉堯鑄塗層和可流動形A > A4 X 及/或究漆於元件表面±，秋後藉 式之珍透組合 化之。此方法的姓叫— > 、、、 阿肊夏輻射的幫助剪

射組成或包含邻罕田耵王0F由近紅外（NIR)輕 又又巳s σ卩份近紅外輻射。 可藉此方法絕緣的元件包括變壓 導線的元件。力干尸& 义其他具有線圈以 J 70仵在電氣導線例子中，塗霜—^ Θ 之對开彡壯士 a〜 设 4又是足夠的’ t狀相§硬雜的元件，滲透是需、 緣表面。险了栖祕丄* 的以完全弄溼欲 除了根據本發明所用的NIR輻射之外，也可使用

第5頁 499789 發明說明（3) 其他用於熟化CIC或竟漆之普通能源如熱氣、υν光或電子 束。因此，NI R輻射對引發塗層熟化的作用可能受到限 制。 藉由應用NIR輻射的方式，在所有目前利用訂熟化的例 子中，現在可能使用慣用、可以純熱力方式熟化的CIC。 此象徵可明顯降低成本。而且，不須考慮任何”抑制作 用，而且此物質可在白天操作而無過早聚合的危險。而 且，對於特殊目的，適合使用如以循環空氣、焦耳熱和ir 輻射（具高達106毫微米之典型波長）等之慣用加熱、包含 NIR輻射之本發明加熱並以U V光額外熟化之組合。在各個 例子中’熟諸此技者可以技術和經濟考量為基礎選 合組合及順序。 i 與中-及低-波IR輻射相比，NIR輻射的優點是就欲熟化 的樹脂組合物而論，其可直接穿透習慣上含有電氣絕”緣物 質之塗層厚度，然而長波IR輻射在表面被吸收並可只 通量方式加熱其下.區域’其需要較長加熱時間，而n 面上有過熱的危險。 义 本發明方法的另一個優點是其可藉在下游插入nir燈只 輕微改良現有線而完成。基本上只藉改變控制泉a 〃床 順序可改造此線》 >々狂斤 除了光引發劑、樹脂合成較簡單及循環時間較短 項之節省有關的經濟因t，本發明另—個重要優點是極快 均勻速热化70件中對溫度敏感的區域而無任何損宝 匕、 力，因為NIR輻射可非常迅速地將該樹脂塗層 ' 古， 恶？ 南溫

499789 五、發明說明（4) ~ ' ：- 並且在下面區域變得太熱之前終止熟化。 一 f據本發明所用的NIR輻射最好具有從50 0毫微米至1400 毫微米丄特佳係從750毫微米至11 〇〇毫微米之波長。在這 些波長犯圍内的N IR輻射一方面可相當簡單地並以可容易 栓制的形式製得，另一方面其涵蓋適合熟化c丨c及瓷漆的 範圍。 為Z使N 1 R輕射穿入樹脂組合物或瓷漆塗層中，N I R源之 ϋ度最大值最好位於澆鑄及滲透組合物或電線瓷漆可部份 牙透y I R光的波長範圍内，即其在此波長的吸收係介於2 〇 和80%之間’較佳係介於40和70%之間。 再者1最好利用光學裝置使欲熟化元件及電線可獲得適 合此物貝之熟化特徵的溫度分佈方式聚焦和集中N I R輻 射。利用適合的測量裝置或藉模型計算方式檢查此分佈的 存在性。 就本發明方法而論，塗層可另外藉以熱氣體（循環氣體） 熱力加熱方式、藉UV光的方式及/或藉電子束的方式熟 化。經由额外NIR射線的使用，然後其可能更密切地控制 加熱過程。 欲，潰的元件最好在周遭溫度中或以一預熱態進行浸潰 或在’參透過程中被加熱。此使C IC更呈液體狀，因此更可 滲透入元件之固定區域。 而且 /參透之後及熟化之前，最好將經浸潰過的元件加 熱至部份膠凝的階段。藉加熱速度、程度及時間可控制已 膠凝參透組合物的量。部份膠凝造成已塗覆塗層之組合物

499789 五、發明說明（5) 固化至使他們在接下來的操作過程中不會簡單地自元件中 跑掉而留下未經保護之區域的程度。在具有線圈的元件例 子中’可藉電流流過線圈執行加熱。 部份膠凝之後，最好以N I R輻射處理此元件，然後以熱 力方式及/或UV光將其熟化完全。 再者’熱熟化之前、同時或之後，以N丨r輻射並另外以 高能量輻射，最好是UV輻射處理此元件。該n I R輻射與慣 用熟化方法之組合對熟化程序，及因此所得絕緣性質具有 有利影響。 、〃 元件的滲透可藉浸入、溢流、真空浸潰、真空壓力浸潰 戒淋下來進行。 在具有導電線圈的元件例子中，最好在滲透組合物中藉 施加電流至一程度以加熱經滲透元件之線圈，使所需量^ 滲透組合物膠凝並固定，將此膠凝元件從滲透組合物中移 開之後，〃,L掉未膠凝的滲透組合物，若有需要可冷卻及回 收之，接著熟化此元件。已發現所描述的程序順序特別適 合具有線圈之元件，如例如電壓器。 適合此方法之CIC係描述於，例如DE-A〜1 95 42 564、 pE-A-196 00 149 、DE-A-197 57 227及DE-196 48 133 A1 中。除:=額外的[sic] uv熟化’經濟和技術上明顯放 棄光引發劑的使用。 用以實，本發明方法之物質特別是這些為人所熟知以不 飽和聚::ί:曰:ί ί質之滲透組合物，其中不飽和聚酯樹脂 町藉不飽和早體作為反應性稀釋劑之製備方式變成可自由

^789 ^789 五、發明說明（6) 基共聚合的。 的，如是經亞 及機械性質。 們特別包括苯 基酯、乙烯基 聚酯樹脂製備 係U V光，如有 觸媒或觸媒混 用以實行本 的單體、募聚 射熟化的，特 也為熟諳此技 烯基或（甲基） 物。適合的f 酸醋(甲基U 在一些例子 但是，為了在 智地加入自由 ϋν熟化過程。 上所熟知 而且’也可 合可以熱力方 氧化物。士 4 , 此類 本發明方法 供明智選擇的聚酯係為孰& 胺'w胺改質的聚 :明智選擇的反應性稀釋劑也’是已V的,他 烯、α -甲基本乙烯、乙烯基曱笨、 f、乙烯基醚及/或（甲基）丙烯酸酿。這此 物可以熱力方式及/或以离鈐旦^ & 二 人M间月匕里輻射，較佳 必要，以相似地熟諳此拮去P 4 Μ ☆ G孜肴已知的引發劑或 合物熟化之。 發明方法之其他物質是可以自由基方式聚合 物及/或聚合物物質’這些物質也是可以輻 別是可以UV熟化的。這些物質和物質組合物 者所熟知的。他們特別包括含有稀丙基、乙 丙細酸不飽和性之物質及/或物質的混合 例包括聚環氧基（甲基）丙烯酸酯、聚胺基曱 烯酸醋及/或聚酯（甲基）丙烯酸酉旨。 中，此製備物是可直接以熱力方式聚合的； 理想的低溫下適當地進行熱熟化，最好且明 基引發劑。而且，一般加入UV引發劑以加快 另外使用安定劑以改善儲存安定性也是技術 況。 使用可以離子方式聚合的物質；即特別是結 式及UV活化的引發劑之單體及/或寡聚物環 物質也是技術上所熟知的。 與DE 1 95 42 564、DE 1 96 00 1 49、DE 197

第9頁 499789 五、發明說明（7) =2=Ε 1 96 48 1 33 A1之無單體可熟化物質結合時是 f別有巧的。因為這些物質在熟化時不容易著火。但是， ==猎降低功率及/或循環NIR放射器確認不超過CIC的 ί :v : ΐ二以NIR熟化含有高成份如苯乙烯、丙烯酸酯及 ： i : Γ ?之慣用C K是可能的’而且技術上是可執行 I·”生:Ί ί火溫度係遠高於熟化溫度。也可藉局部供應 之氣體混合物热形成任何可著火或爆炸 i;。外提供一種絕緣電氣元件之裝置，該裳置包含 :塗復裝置以塗敷一層可聚合洗鑄和滲透組合物及/或究 漆之塗層於元件表面上及一個加製裝置以 裝置的特徵在於此加埶裝置包含至少你/、、 …衣罝匕a至）一個近紅外（NIR)輻 :源。因A，利用此裝置可實行上述本發明方法獲得已述 優點。 ^的NIR輻射源是商業上可取得可放出高比例位於較 =長範圍内之輻射的放射器。相關放射器一般是高線絲 ▲度的鹵素燈（如獲自東京USHIO公司的南素燈）。盘中_和 長-波IR放射器相比，NIR輻射的優點是極快速控制輻射強 度=能力而無將放射最大值移出NIR波長範圍。而且，在 名人热化的樹脂組合物，NIR射線可直接穿透慣用 物質之塗層厚度，然而長波IR輻射在表面被吸收並只藉執 通量方式加熱其下區域，其需要較長加熱時間，而且在表 面上有過熱的危險。 此加熱裝置最好包含一個NIR輻射源的電氣調節器以調

499789 五、發明說明（8) : -— 整作用在基材上的波長及/或輻射能量。再 光學過濾裝置以調整作用在基材上的波長衣及/或 實例 在下文中，經由實驗實例的幫助說明本發明。 實驗是在-個實驗室單元中進行。此單‘且有一個固定 CIC亚可以蓋子密封之的開頂容器，《也作為滴般。裝在 此容器上方的是-個欲浸潰元件的固定器。利用-電動馬達 裝置可將此固定器放下，因此此元件可被均勻滲透並以所 需速度進入CIC。以經調整過的電流將此元件的線圈加孰 至所需溫度。 以直徑近1 5厘米之工業用小馬達的固定片進行這些實 驗。藉由熱塑性材料所製得的辅助框架將線圈導向ς圈 頭；而且以不同顏色的塑膠隔絕接線。所用的c丨c是獲自 Hamburg 之Schenectady-Beck 公司的無單體樹脂 D〇beckan MF 8 0(H-UV。此樹脂含有光引發劑。 實例1 (E1) 將元件及滲透組合物置於2 6 °C的室溫下。以1 3 5釐米/分 鐘的速度浸潰此元件[s i c ];於滲透組合物中1分鐘之後， 元件中不再漏出任何空氣。然後將線圈加熱至1 2 5 °C並固 定在該溫度4分鐘。將其自浸潰槽中移開，置於該槽上方 1 0分鐘以滴乾，將其加熱至1 8 0 °C並固定在該溫度2 0分 鐘。在此加熱過程中，元件表面上的溫度係從9 〇至1 2 0 °C。

案號 89115922 ΤΤΤ,~~~~—"—> .·漆. ^年狐專7 a 絛正 五、發明說明（9) 補无 499789 冷卻後，除了纏繞線圈之外，元件表面是適當地高度黏 稠；在熱塑性物件及連接電纜上，樹脂[S i c ]只有少數或 完全無被熟化。此元件只有在接下來於烘箱中1 3 0 °c下熟 化4小時之後才可使用，雖然線圈疊在此供箱熟化之前已 完全熟化。此烘箱溫度必須不超過近1 3 0 °C，因此可避免 熱塑性塑膠物件變形。 實例 2 ( E 2 ) [ s i c ] 重複實例1的程序，除了在1 8 0 °C下熱熟化2 0分鐘之後， 在各例中，以2個U V汞中壓射線[s i c ]從上方和下方照射1 〇 分鐘，其中UV汞中壓射線10分鐘[sic]的功率消耗量各為 5 0 0瓦。在此照射期間，持續以線圈加熱；元件表面達到 1 0 0 - 1 4 0 °C的溫度。元件在線圈及平板堆部份中已完全熟 化；熱塑性物件及連接電纜仍輕微黏稠，需要進一步在烘 箱中1 3 0 °C下熟化1小時以去稠化之。 實例3 ( E 3 ) 此CIC是與先前實例中相同（Dobeckan MF 8001)但不含 光引發劑之特殊調配物。重複實例1之程序，以線圈加熱 之熱熟化在180 °C下降低至8分鐘，然後在各例中以2個& 调整的N I R源從上方和下方照射4 0秒，其中n I r源的放射最 大值係；I於7 5 0毫微米和1 3 0 0宅微米之間，而且各例中的 功率消耗量為近2 0 0 0瓦。此放射器係藉閘流晶體管 thyristor方式進行調整，其中閘流晶體管可從測量元件（瞻 表面溫度之感應器獲得一調整訊號。預設的變換溫度是 1 7 0 C。持續以線圈加熱；元件表面達到1 了 〇 — 1 8 〇。〇的溫

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j:上’包括在連接電纜及熱塑性物件丨，元件是完全 :::…部已熟化。此熱塑性物件無顯現任何變形或 丹他相i展。 實例4(E4)

重複貝例3之私序，除了安裝一放射最大值在近7〇〇〇毫 微米（瓷器深放射器）且輸出為近似2 〇 〇 〇瓦之長波丨R放射器 以取代N IR放射器。這些放射器需要一個近丨5分鐘之加熱 時間以達到其輸出。當這些放射器已預熱，然後被安置在 元件上，近20秒後發生滲透樹脂表面碳化現象但無熟化其 下區域。當以電壓調整器降低放射器輸出時，使碳化現象 不再發生而且表面溫度達到近2 0 0 °C，只在近3 〇分鐘之後 滲透組合物其下區域已充分熟化。

這些實例顯現根據本發明使用N I R光於電氣絕緣組合物 之熟化在光引發劑、循環時間及能量等項方面的節省之優 點。NIR輻射利用純可熱熟化滲透組合物深入這些塗層以 有效熟化均勻厚塗層使元件表面極快速熟化。結果已知省 錢、純可熱熟化的滲透組合物可用於快速循環程序而不需 要塗覆，例如可以UV熟化的滲透組合物或使用昂貴的光引 發劑。

第13頁 499789 案號89115922 —一^日_修正

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Claims (1)

1. 499789 _案號 89115922 六、申請專利範圍 1 . 一種絕緣電氣元件之方法，其係藉塗覆一層可聚合澆 鑄塗層和可流動形式之滲透組合物及/或瓷漆於元件表面 上，然後利用高能量輻射熟化之，特徵在於此高能量輻射 是近紅外（N I R )輻射。 2. 根據申請專利範圍第1項之方法，特徵在於輻射的波 長為從500毫微米至1400毫微米，較佳係從750毫微米至 1 1 0 0毫微米。 3. 根據申請專利範圍第1或2項中任一項之方法，特徵在 於N I R輻射之強度最大值位於洗鑄及滲透組合物或竞漆的 吸收度在2 0和8 0 %之間，較佳係在4 0和7 0 %之間的波長範圍 内〇 4. 根據申請專利範圍第1或2項中任一項之方法，特徵在 於集中N I R輻射使欲熟化之塗層内達到適合此塗層組合物 之熟化特徵的溫度分布。 5. 根據申請專利範圍第1或2項中任一項之方法，特徵在 於此塗層可另外藉熱氣體熱加熱方式、藉UV光的方式及/ 或藉電子束的方式進行熟化。 6 ·根據申請專利範圍第1或2項中任一項之方法，特徵在 於在周遭溫度下或以一已預熱態浸潰元件或在滲透過程中 加熱之。 7. 根據申請專利範圍第6項之方法，特徵在於滲透之後 及熟化之前，將元件加熱至部份膠凝的階段。 8. 根據申請專利範圍第7項之方法，特徵在於部份膠凝 之後，以N I R輻射處理此元件，然後以熱力方式及/或UV光

   O:\65\65575-910430.ptc 第15頁 499789 修正 30 案號 89115922 91 4. w-*-*-?»«·** 4fti ft. 六、申請專利範圍 將其熟化完全。 9 .根據申請專利範圍第1或2項中任一項之方法，特徵在 於熱熟化之前、同時或之後，以N I R輻射並另外以高能量 輻射，最好是UV輻射處理此元件。 1 0.根據申請專利範圍第1或2項中任一項之方法，特徵 在於元件的滲透可藉浸入、溢流、真空浸潰、真空壓力浸 潰或淋下來進行。 1 1.根據申請專利範圍第1 0項之方法，特徵在於在滲透 組合物中藉施加電流至一程度以加熱經滲透元件之導電線 圈，使所需量之滲透組合物膠凝並固定，將此膠凝元件從 滲透組合物中移開之後，流掉未膠凝的滲透組合物，若有 需要可冷卻及回收之，接著熟化此元件。 1 2. —種絕緣電氣元件之裝置，其包含一塗覆裝置以塗 敷一層可聚合澆鑄和滲透組合物及/或瓷漆之塗層於元件 表面並包含一個加製裝置以加熱此元件，特徵在於此加熱 裝置包含至少一個近紅外（N I R )輻射源。 1 3.根據申請專利範圍第1 2項之裝置，特徵在於加熱裝 置包含一個N I R輻射源之電氣調節器以調整作用在基材上 的波長及/或輻射能量。 1 4.根據申請專利範圍第1 2或1 3項中任一項之裝置，特 徵在於其包含光學過濾裝置以調整作用在基材上的波長及 /或輻射能量。

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