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Procédé pour la fabrication de forage, en particulier d'isolements d'appareils. de dispositifs ou de machines électriques.
L'invention se rapporte à la fabrication de formée par coulée ou imprégnation à l'aide de systèmes de matières susceptibles de réaction de polymérisation ou de polyaddi- tion. Ses systèmes de matières sont par exemple des résines d'imprégnation ou des résines de coulée durcissables, telles qu'elles sont utilisées de nos jours dans une grande mesure par exemple à l'isolement d'appareils, de dispositifs ou de machines électriques.
Ainsi,comme on le sait, des enroulements résistant aux hautes tensions et destin', . des ma- chines électriques sont fabriqués en enroulant tout d'abord une bande de mica autour du conducteur à isoler, 1' isole-
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ment enroulé de cette façon sur le conducteur est ensuite imprégné, après séchage, à l'aide d'une résine d'imprégna- tion durcissable. En outre, il est connu d'enrober par cou- lage des transformateurs, des bobines ou également des barres collectrices à l'aide de résines de coulée duroissa- bles, de façon que ces éléments de construction soient en- de fermés dans un corps de résines/coulée.
Lors de l'utilisation de systèmes de matières suscep- tibles do réaction de polymérisation ou de polyaddition, laquelle est par ailleurs usuelle dans une grande mesure dans l'électrotechnique. il est fréquemment souhaité d'o- rienter le déroulement dans le temps de la réaction dans les formes à produire. Conformément à l'invention, ce problème est résolu, en ce sens que des composés d'un type différent et/ou d'une concentration variée sont introduits dans des volumes partiels de la forme à produire, lesquels influen- cent la durée de la réaction des systèmes de matières sus- ceptibles de réaction de polymérisation ou de polyaddition.
De cette façon, il est possible d'accélérer ou également de retarder la réaction de polymérisation ou de polyaddition dans des volumes partiels déterminés de la forme à produire, de telle sorte que le déroulement dans le temps de la réac- tion puisse âtre orienté de la manière souhaitée.
Dès lors, il en résulte par exemple qu'aux endroits, qui présenteht une haute concentration en composés raccour- cissant la durée de la réaction une viscosité élevée du syse terne de matières introduit dans la forme à produire est déjà obtenue très rapidement, de sorte qu'indépendamment des stades de traitement ultérieurs, un écoulement du sys- tème de matières introduit n'est plus possible à ces en- droits.
En outre, la contraction produite par suite d'un retrait est compensée, car en raison de la vitesse de réaction différente dans les volumes partiels de la forme
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à produire, un écoulement ultérieur du système de matières introduit au cours de l'imprégnation ou de la coulée est constamment possible à partir de certaines zones, et ce avec une viscosité encore plus basse*
En tant que systèmes de matières susceptibles de réaction de polymérisation, des solutions de résines poly- esters non saturées dans des monomères polymérisables dans celles-ci, comme par exemple le styrène, peuvent être utilisée)! pour la mise en oeuvre de l'idée de l'invention* ;
D'autres systèmes de matières appropriés consistent en des mélanges d'hydrocarbures susceptibles de polymérisation,' comme par exemple des solutions de produits de polymérisa- tien butadiène-styrène dans du styrène ou des hydrocarbures similaires. De même, des mélanges de styrène avec des agents de réticulation, comme par exemple du divinylbenéène, du divinylaoétylène ou des composés similaires, sont appropriés, dans le cadre de l'invention.
Toutefois, des polysiloxanes liquides contenant des groupes vinyliques ou des acrylates bifonctionnels ou polyfonctionnels, ainsi que des méthacry- lates ou des mélanges de ceux-ci, peuvent également être utilisas*
La polymérisation de ces systèmes de matières est, comme on le sait, amorcée par des peroxydes organiques.
Afin que la polymérisation se développe en un temps très court et que le niveau de température nécessaire à la polymérisation soit aussi bas que possible, des composés raccourcissant la réaction de polymérisation sont ajoutés, ' lesquels sont en concordance avec le peroxyde organique utilisé. Four les systèmes de matières précités, suscep- tibles de réaction de polymérisation, des substances inter- venant comme composés raccourcissant la durée de réaction sont par exemple des mélanges d'aminés tertiaires alipha- tiquos-aromatiques ou des sels métalliques transmettant
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de l'oxygène.
Des exemples d'aminés tertiaires aliphatiquesaromatiques sont la diméthyle-p-toluidine ou des composés qui contiennent ces groupes plusieurs fois dans la molécule,!* comme par exemple le 4,4' ,4"-diméthylaminotriphényl-carbi- nol. Un exemple d'un sel métallique approprié est le stéarate de cobalt.
Dans le cadre de l'invention, des systèmes de matières susceptibles d'une réaction de polyaddition peuvent toutefois être également utilisés* Des exemples de ceux-ci sont des mélanges de durcisseurs et de résines époxy avec des durcisseurs d'anhydrides d'acides. Pour ces mélanges de durcisseurs et de résines, des composas à base d'amines tertiaires, comme par exemple la diméthylbenzylamine, la triisooctylamine ou la triéthanolamine , peuvent âtre uti- lises comme matières accélérant la réaction de pclyaddition.
En tant que composés raccourcissant la réaction de polyaddition, des composés complexes du bore sont toutefois, dans le cas présent, également appropries, dans lesquels la lacune octétiale des électrons de l'atome de bore est comblée par deux électrons libres de l'atome d'azote d'un ? composé aminé approprié, comme par exemple le borate de triéthanolamine ou des composés complexes provenant du trifluorure de bore et de l'éthylamine ou de la pipéridine.
Finalement, des sels de zinc solubles dans des solvants organiques, par exemple de l'oléate de zinc ou du naphténa te de zinc, sont également appropriés comme composés rac- courcissant la réaction de polyaddition, dans les mélanges de durcisseurs et de résines époxy.
La concentration maximum des composés précités, raccourcissant la polymérisation, ne doit pas dépasser en général la quantité de 1% en poids, rapportée au système de matières susceptible de réaction. Pour les composée raccourcissant la réaction de polyaddition, la marge, dans
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laquelle ces composés peuvent être ajoutés, est plus grandet, la. concentration maximum de ces compo.'. peut atteindre 10% environ dans des cas particuliers. A partir de ces valeurs maximum, la concentration en composée raooourcia- aent la réaction peut être réduite jusqu'à la valeur zéro dans les afférents volumes partiels de la forme à produire.
Au cours de l'imprégnation ou de la couléele dan- ger existe) lors de l'introduction du système de matières susceptible de réaction dans la forme à produire, de voir les composés, influençant ou de préférence raccourcissant i la durée de réaction, être extraits du système de matières susceptible de réaction, pénétrant dans la forme à produire* On peut prévenir ce danger en mélangeant les composés in- fluençant ou de préférence raccourcissant la durée de la réaction avec des composés difficilement solubles ou des résines difficilement solubles, de façon que la vitesse de dissolution de ce mélange soit réduite.
En particulier, 11 est recommandé à cet effet de choisir des composés diffioni- lement solubles ou des résines difficilement solubles qui ' peuvent être incorporés dans le système de matières suscep- tible de réaction, utilisé à l'imprégnation ou à la coulée de la forme à produire.
De temps en temps, il est toutefois possible également de choisir, en tant que composé Influençant ou de préférence raccourcissant la durée de la réaction, un composé diffici- lement soluble dana le système de matières introduit.
L'expression diffioielement soluble signifie dans le cas présent que le procédé de dissolution de ces composés ou de la résine mélangée à ceux-ci dans le système de matières susceptible de réaction dure fondamentalement plus longtemps que l'introduction du système de matières susceptible de réac -tion dans la forme à produire. Ce procédé de dissolution ne nécessite par contre qu'un intervalle de temps considé-
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rablement plus court que le temps de gélifioation recherché.
L'invention est tout d'abord décrite en liaison avec les figures 1 à 3 et en tant qu'exemple de réalisation qui concerne la fabrication d'une douille isolante résistant aux hautes tensions et destinée à l'enroulement d'une machine électrique. A cet effet, une bande de mica est utilisée, laquelle, tel que ceci est représenté schématiquement sur la figure 1, se compose d'un support flexible 1 en papier, par exemple un papier du Japon, d'une épaisseur de quelques u .D'une manière connue, un tissu ou des feuilles en matière synthétique peuvent toutefois être également utilises comme support.
Sur le support 1, on dispose une épaisseur 2 composée d'une ou de plusieurs couches de feuillets de mica, laquelle est recouverte par une couche de recouvrement 3 qui se compose de préférence de la même matière que le support 1, D'une manière connue en soit les feuillets de.mica sont collés les uns aux autres, ainsi qu'au support et à la couche de recouvrement, à l'aide d'un liant qui est en concordanoe avec la résine d'imprégnation utilisée ultérieurement au cours de l'imprégnation.
Ainsi que le représente schématiquement la figure 2, le conducteur 4 à isoler est enrobé à l'aide de cette bande de mica, de façon à obtenir la section transversale reproduite sur la figure 3, montrant ce conducteur enrobé à l'aide de cette bande. Le conducteur est ensuite séché sous vide et imprégné également sous vide à l'aide d'une résine d'imprégnation.
Lors de la mise en oeuvre de l'idée de l'invention, les couches de bandes de mica disposées sur le conducteur sont, dans l'exemple de réalisation représenté, additionnées d'un accélérateur de durcissement activant le durcissement de la résine d'imprégnation et dont la concentration, dans les couches de bandes de mica, diminue de l'intérieur vers
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l'extérieur. Dans le cas de l'utilisation d'un mélange durcissant à chaud et se composant de résines polyesters non saturées,de monomères réactifs et de peroxydes organiques en tant que résine d'imprégnation, le 4,4',4"-'
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dimethylaminotriphénylcarbinol peut être utilisé comme composé raccourcissant la durée de la réaction.
A partir de la résine polyester durcissant à chaud, ce composé orée une résine durcissant à froid, c'est-à-dire que la réaction . de polymérisation s'effectue déjà à l'état froid aux endroits où se trouve le composé, tandis que la réaction aux endroits qui ne contiennent pas oe composé, ne se produit que lors d'un réchauffement à une température de plus de 60 C.
Pour l'introduction du composé raccourcissant la durée de la réaction dans l'isolement, on peut procéder de façon que les couches de bandes de mica enroulées sur le conducteur soient enduites, lors de l'enroulement, du composé raccourcissant la durée de la réaction, afin que la répartition désirée de la concentration de ce composé soit obtenue. L'avantage que présente ce procédé est qu'une bande de mica homogène peut être utilisée. En outre, des réactions prématurées non désirées de ce composé sont évitées avec le liant contenu dans la bande do mica.
Toutefois, on peut procéder également de telle sorte que les couches de bandes do mica, disposées sur le conduc- teur, soient enroulées de telle sorte qu'elles contiennent déjà, sous des concentrations variées, les composés racoourcissant de différentes façons la durée de la réaction ou également un seul et même composé de ce type ou qu'elles soient également exemptes de ces composés.
lors de l'utilisation de bandes de mica avec les composée raccourcissant la durée de la réaction, le liant pour le collège dos feuillets de mica les uns aux autres
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ainsi qu'au support et à la coucha de recourverment, et qui peut être incorporé entièrement d'une manière conaue en soi dans la résine d'imprégnation utilisée à l'imprégna- tion de l'isolement disposé sur le conducteur, peut être choisi de telle sorte que l'intervalle de temps nécessaire à la dissolution dans la résine d'imprégnation pénétrant dans l'isolement soit plus long que celui qui est exigé par la résine d'imprégnation pour pénétrer dans l'isolement.
Etant donné que ce liant est mélangé avec les composés raccourcissant la durée de la réaction, une extraction de ces composés à partir de l'isolement enroulé sur le conduo- teur est empêchée.
Lors de l'imprégnation de l'isolement disposé sur le conducteur, laquelle est ordinairement réalisée sous vide, les endroits, qui présentent la plus haute concentration en composés raccourcissant la durée de la réaction, sont les premiers à gélifier. Lors de l'enroulement de l'isolement sur le conducteur, les couches intérieures de cet isolement sont dotées d'une concentration en ces oomposés plus forte que celle des couches extérieures.
L'isolement représenté en coupe sur la figure 3 est constitué de sept couches de bandes de mica, qui, confor- mément à la figure 1, se composent du support 1, de l'épais- seur 2 en feuillets de mica et de la couche de recouvrement 3. Les cinq couches intérieures de cet isolement sont enduites supplémentairement d'un composé raccourcissant la durée de la réaction lors de l'enroulement de la bande de mica sur le conducteur, tandis que les deux couches extérieures sont exemptes d'un tel composé.
La répartition précisément décrite des composés raccourcissant la durée de la réaction dans l'isolement représenté sur 1a figure 3 peut toutefois s'effectuer également de telle sorte que soient tout d'abord enroulées
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les cinq,, premières couches se composant d'une bande de mica, à laquelle on à déjà ajouta, au cours de sa fabrication, une dose, de composé raccourcissant la durée de la réaction, ! les deux:
couches extérieures constituées d'une bande de mica, qui ne contient aucune quantité de ce composé étant ensuite enroulée.. la répartition précisément décrite de la concentra tien en composés raccourcissant 1a durée de la réaction dans 1 isolement représenté sur la figure 3 peut également ' être modifiée.
Par exemple, il est possible également de conférer aux trois couches intérieures une concentration maximum en composé raccourcissant la durée de la réaction les de=-couches suivantes étant dotée* d'une consentration plus faible en ce composé) les deux couches extrêmes sont enroulées ensuite sans addition d'un tel composée
Mors de l'imprégnation d'un conducteur enrobe à l'aide d'une bande de mica,
la résine d'imprégnation pénètre? principalement par les côtés frontaux dans la douille iso- lante enrobée. Ainsi que le montre la section transversale de la douille isolante$ représentée sur la figure 3, la < résine d'imprégnation afflue d'une manière particulièrement forte dans les espaces intermédiaires 5 situés entre le conducteur 4 et l'isolement enroule sur celui-ci, de sorte qu'on doit s'attendre, à ces endroits, à un appauvrissement des composes d'accélération* Dès lors,
il est recommandé de réaliser la concentration désirée en composés d'accélé- ration dans ces voies d'écoulement de la résine d'imprégna- tion par une dose additionnelle de composés. Ceci peut être réalise par exemple par une induction particulièrement forte du conducteur à isoler avant l'enrobage. De la même façon, d'autres endroits de l'isolement, disposé sur le conducteur, peuvent également être additionnés d'une dont supplémentaire en composés d'accélération.
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Lors de l'imprégnation de la douille isolante dispo- sée sur le conducteur les endroits, qui présentent la plus haute concentration en composée raccourcissant la durée de la réaction, Edifient en premier lieu* Oe procédé de gélification se propage à partir de ces endroits) c'est-àdire on particulier à partir des couchée intérieures de l'isolement. En raison de ce procédé de gélification se propageant de l'intérieur vers l'extérieur, la résine d'imp^régnacion peut encore pénétrer à partir de l'extérieur, c'est-à-dire à partir des zones présentant une viscosité encore plus basse, de sorte que le retrait apparaissant par ailleurs d'une manière perturbatrice lors de la églifiocation de la résine d'imprégnation est compensé.
Du fait que la résine d'imprégnation introduite dans l'isolement gélifié déjà dans les couches intérieures de l'isolement, il est possible d'extraire le conducteur enrobé à partir du bain rempli de résine d'imprégnation, sans que cette résine s'écoule, alors que la résine d'imprégnation est encore suscep- tible de s'écouler dans les couches extérieures, de sorte que l'isolement peut être amené à la forme désirée et finalement durci dans une presse chauffée.
Etant donné que les couches extérieures contiennent, par rapport aux couches intérieures, une plus faible concentration en composés raccourcissant la durée de la réaction ou, éventuellement, sont même exemptes de ces composés, ces derniers sont, lors de l'imprégnation, pratiquement à peine extraits de l'isolement dans le bain d'imprégnation, de sorte que la durée d'utilisation de la résine d'imprégnation se trouvant dans ce bain n'est pas influencée d'une manière' défavorable. Ceci peut toutefois 8tre également obtenu, en ce sens que des couches se composant d'une matière autre que la bande de mica sont enroulées par recouvrement sur l'isolement, lesquelles sont de nouveau éliminées ultérieurement.
De cette façon, la résine d'imprégnation peut être
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utilisée pour un grand nombre de cycles d'imprégnation.
Le procédé précisément décrit pour la fabrication de l'isolement par enroulement d'un conducteur électrique est utilisé ordinairement à la fabrication d'isolements par enroulement de barres. Néanmoins, il peut être utilisé également à la fabrication d'isolements de bobines, et ce en particulier de bobines qui doivent être fortement défor- mées lors d'une introduction dans les rainures d'une machi- ne électrique.
Grâce à la concentration différente des accélérateurs et le cas échéant également des inhibiteurs pour la réaction de polyaddition ou de polymérisation de la résine d'imprégnation se trouvant dans l'isolement de la bobine, il peut en résulter, lors d'un cycle de réchauf- fement déterminé, que la résine d'imprégnation absorbée par l'isolement de la bobine ne durcisse entièrement que dans les parties des rainures, tandis que la résine d'im- prégnation se trouvant dans l'isolement des têtes d'enrou lement gélifie purement et simplement. La bobine peut en- suite être fortement déformée lors de l'introduction, le cas échéant par un faible réchauffement.
Le procédé conforme à l'invention peut toutefois être utilisé également à l'imprégnation de stators ou de rotors de machines électriques avec un enroulement intro- duit dans les rainures. L'isolement de l'enroulement intro- duit dans les rainures est additionné à cet effet d'une dose d'un composé raccourcissant la durée de la réaction de la résine d'imprégnation. Par conséquent, la résine d'imprégnation pénétrant dans l'isolement en enroulement gélifie.
Le rotor ou le stator imprégné peut dès lors être extrait du bain de résine d'imprégnation, sans écoulement de cette résine introduite dans l'isolement en enroulement* Par contre, la résine d'imprégnation s'écoule, après extrac. tien du 'bain, à partir du paquet de tôles, dans lequel une '
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gélification de cette résine d'imprégnation ne s'est pas encore produite. Au cas où, lors d'une telle Imprégnation différentes pièces du paquet de tôles sont également collées! par la résine d'imprégnation, les pièces désirées sont additionnées également de composés raccourcissant la durée de la réaction.
Finalement, le procédé conforme à l'invention peut également être utilisé à la fabrication de corps de résines de coulée d'un plus grand volume. L'avantage que présente ce procédé est que ces corps durcissent sanstension et que le retrait de la résine de coulée est compensée lors du durcissement. Pour la fabrication d'un tel corps de résine de coulée, il est recommande de procéder de telle sorte qu'un corps poreux, comme par exemple de la mousse de céramique, soit utilisé, laquelle sert, au moins partiellement, de support pour uncomposé accélérant la durée de la réaction. Le corps poreux peut par exemplaire imprégné entièrement de ce composé. Toutefois, il est possible également de n'imprégner ce corps que par zones avec ce même composé.
En outre, il est encore possible de fabriquer le corps poreux à partir d'une matière, par exemple un produit de condensation d'aminés, laquelle agit automatiquement comme le composé raccourcissant la durée de la réaction.
Néanmoins, le corps poreux peut également être un cylindre de papier librement enroulé, dont les différentes couches sont imprégnées par zones d'un composé raccourcissant la durée de la réaction.
Au lieu d'un corps poreux servant de support aux composés raccourcissant la durée de la réaction, des masses de remplissage Inactives peuvent toutefois être également utilisées, lesquelles, en commun avec les composés raccourcissant la durée de la réaction, sont introduites en vrac dans une forme déterminant la configuration extérieure du
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corps de résines de coulée. Par exemple, pour la fabrics- tien d'un corps de résines de coulée volumineux, de la farine de quarts grossière, d'une grosseur de graine de 0,2 à 0,5 mm, peut être introduite en vrac, par zones en mélange avec les composés d'une concentration désirée, raccourcissant la durée de la réaction, dans la forme dé- terminant la configuration du corps de résines de coulée.
Lors de la coulée, la réaction de polymérisation ou de polyaddition se développe de l'intérieur vers l'extérieur, c'est-à-dire que la gélification commence aux endroits présentant la concentration la plus élevée en composés accé- lérant la durée de la réaction. De cette façon, on évite l'apparition de trop grandes tensions dans le corps de résine de coulée lors du durcissement tel que ceci est le cas par 'exemple dans un corps de résines de coulée formé d'un système homogène de matières.
Toutefois, grâce à cette orientation dans le temps du procédé de durcissements il est en outre fait en sorte que de la résine de coulée puisse encore pénétrer à partir de l'extérieur dans le corps de résines de coulée à produire, et ce au cours de la réaction se développant dans le temps de l'intérieur vers l'extérieur avec une vitesse décroissante, de façon que le retrait apparaissant lors de la gélification de la résine de coulée soit compensé.
Le procédé conforme à l'invention peut toutefois être utilisé ègalement à la fabrication d'un corps de résines de coulée, dans la mesure où les pièces extérieures du corps poreux reçoivent une concentration particulière- ment forte en composés raccourcissant la durée de la réac tion, de façon qu'une gélification immédiate soit produite à ces endroits lors de l'introduction de la résine de coulée. Si un corps poreux de cette nature est conçu de telle sorte qu'il représente les parois extérieures du corps de résines de coulée, aucune forme ne nécessite dès
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lors d'être utilisée dans ces cas.
REVENDICATIONS.