CH327089A - Verfahren zur Herstellung eines Asbest enthaltenden Materials, insbesondere für elektrische Isolationen - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung eines Asbest enthaltenden Materials,  insbesondere     für    elektrische Isolationen    Die vorliegende Erfindung betrifft ein  Verfahren zur Herstellung eines geschichteten  Materials, das eine Vielzahl von miteinander  verbundenen, Asbest enthaltenden Blättern  aufweist, insbesondere für elektrische Isola  tionen.  



  Das Verfahren gemäss der Erfindung, nach  welchem ein verbessertes, für hohe Tempera  turen verwendbares Isoliermaterial     herstell-          bar    ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die  einzelnen, Asbest enthaltenden Blätter, bei  spielsweise Asbestpapier, mit einer Lösung  von Aluminiumphosphat der Formel       Al,        (H3_.XP04)    3  mit einem Wert von x zwischen 1 und 1,2 ge  tränkt werden und mehrere imprägnierte  Blätter durch ein Aluminiumphosphat gemäss  der Formel     Al.,(H3-XP04)3     mit einem     Wert    von x zwischen 1,3 und 1,7  enthaltendes Bindemittel vereinigt werden.

         Hierbei    ergibt sich ein geschichtetes Material,  bei dem die einzelnen Schichten mit einem  Aluminiumphosphat - Imprägniermittel voll  ständig durchtränkt und fest miteinander ver  bunden sind, also ein äusserst hartes und dich  tes Produkt.  



  Dieses Produkt gemäss der vorliegenden  Erfindung kann als besonders wirtschaftliches,  geschichtetes Asbestmaterial grosser Härte und    Dichte betrachtet und für elektrische     Isolier-          zwecke    bei hohen Temperaturen mit Vorteil       verwendet    werden. Die Herstellungsmethode  für dieses geschichtete Asbestmaterial dürfte  eine Verbesserung darstellen und liefert ein  geschichtetes Material mit erhöhter Härte und  Dichte, besonders für hitzebeständige elektri  sche Isolierungen geeignet.  



  Das Aluminiumphosphat von der Formel       AlX(H3_XP04)3    (x = 1-1,2)  wird im folgenden als      Mono-Aluminiumphos-          phat     bezeichnet.  



  Sowohl das zur Imprägnierung der ein  zelnen Asbestblätter verwendete     Mono-Alumi-          niumphosphat    wie auch. die höheren Alumi  niumphosphate für das Bindemittel zur Her  stellung eines     geschichteten    Materials aus den  Asbestblättern sind wasserlösliche oder in  Wasser     dispergierbare    Produkte, die nach teil  weiser oder vollständiger Entfernung des  Wassers in den festen Aggregatzustand über  gehen und hervorragende Bindekraft und     Iso-          liereigenschaften    besitzen.  



  Bei den als      Mono-Aluminiumphosphat      bezeichneten Produkten handelt es sich um  wasserlösliche Produkte, die in Form einer  Lösung von relativ niedriger Viskosität her  stellbar sind, zwecks vollständiger     Durchträn-          kung    der Asbestblätter. Ferner besitzen die  selben die Eigenschaft, dass sie nach teilweiser      oder vollständiger Entfernung des Wassers  imprägnierte Asbestblätter guter Biegsamkeit  und hoher Festigkeit ergeben, die zur Her  stellung von geschichtetem Material gut ver  wendbar sind.

      Die als Bindemittel zur Herstellung eines  geschichteten Materials aus den imprägnier  ten Asbestblättern verwendeten Aluminium  phosphate ergeben eine     wässrige    Lösung hoher  Viskosität, etwa vom hundertfachen Wert der  Viskosität der     Mono-Aluminiumphosphat-          lösung.    Dieses stark viskose Produkt wird  durch teilweise oder vollständige Entfernung  des Wassers in den festen Aggregatzustand  übergeführt, in welchem es relativ hart, etwas  brüchig und     kunstharzartig    ist und sich durch  eine hervorragende Bindefähigkeit für mit       Mono-Aluminiumphosphat    imprägnierte As  bestblätter auszeichnet.  



  Die bei der Durchführung der vorliegen  den Erfindung verwendeten Blätter können  beliebige handelsübliche Asbesttafeln sein,       vorzugsweise    solche aus Asbestfasern. Diese  Tafeln können     vollständig    aus Asbestfasern  bestehen, oder auch geringen Gehalt an     Zellu-          losefasern,    etwa Baumwollfasern, aufweisen,  wie bei den normalen Asbesttafeln zur Er  höhung der Festigkeit üblich. Es kommen auch  Asbesttafeln mit einem geringen Gehalt an       Bentonit-    oder Glasfasern in Betracht, wie  sie häufig für Zwecke der elektrischen Iso  lierung verwendet werden.  



  Beispielsweise werden zur Herstellung des  geschichteten Materials die Asbestblätter zu  erst in eine     wässrige    Lösung von     Mono-Alu-          miniumphosphat    von solcher Konzentration,  dass ein Asbestblatt nach dem Trocknen un  gefähr 20 bis 30 Gewichtsprozente     Mono-Ahi-          miniumphosphat    enthält, eingetaucht. Die  so     imprägnierten    Asbestblätter werden dann  getrocknet-, bis sie nicht mehr klebrig sind,  entweder bei Raumtemperatur, oder bei erhöh  ten Temperaturen bis zu etwa 150  C oder  darüber, wobei der Gehalt an flüchtigen Be  standteilen, also der Wassergehalt, auf etwa  10 bis 15 Gewichtsprozent in jedem der Asbest  blätter vermindert wird.

   Vorzugsweise wird    eine Imprägnierlösung verwendet, die     Mono-          Aluminiumphosphat    der Formel  Al     (H2P04)    3  und so viel Wasser enthält, so dass der Ge  halt der Lösung an festen Bestandteilen etwa  15 bis 25 Gewichtsprozent beträgt. Die Asbest  blätter werden durch diese Lösung hindurch  gezogen und passieren dann einen Trockenofen  oder     Trocknungslampen    mit einer solchen Ge  schwindigkeit, dass das Endprodukt ungefähr  25 bis 30 Gewichtsprozent     Mono-Aluminium-          phosphat    in festem Aggregatzustand und vor  zugsweise zwischen 11 und 13 Gewichtsprozent  an flüchtigen Bestandteilen, also zum grössten  Teil Wasser, enthält.

   Die so erhaltenen Asbest  blätter weisen gute Biegsamkeit und Festig  keit auf und können für die Vorbereitung von  geschichtetem Material leicht gehandhabt und  verarbeitet werden.     Beispielsweise    können die  selben innerhalb einiger Tage nach der Im  prägnierung zylinderförmig aufgewickelt wer  den. Da jedoch eine zwar langsame, aber  dauernd fortschreitende Einwirkung zwischen  dem Asbest und dem Aluminiumphosphat  stattfindet, ist erforderlich, dass ein     Aufwik-          keln    oder jede andere, eine erhebliche Bie  gung verursachende Verarbeitung der Asbest  blätter innerhalb von höchstens zwei oder drei  Tagen nach erfolgter Imprägnierung durch  geführt wird, da andernfalls die Asbestblätter  für eine richtige Verarbeitung bereits zu brü  chig sind.  



  Zur Herstellung des geschichteten Ma  terials werden die wie oben beschrieben mit       Mono-Aluminiumphosphat    imprägnierten As  bestblätter zuerst mit einer ziemlich dünn  flüssigen     wässrigen    Lösung des höheren Alu  miniumphosphats bestrichen, vorzugsweise mit  einer Lösung, deren     Aluminium/Phosphat-Ver-          hältnis    ungefähr 1,65:3 beträgt, und dann  aufgeschichtet.

   Die als Bindemittel dienende       Aluminiumphosphat'lösung    soll eine solche  Konzentration besitzen, dass sie ungefähr 45  bis 54, vorzugsweise 50 Gewichtsprozent, feste  Bestandteile aufweist und eine Viskosität in  der Grössenordnung von 2000 bis 6000     Centi-          poisen    besitzt.      Das geschichtete Material kann ganz unter  schiedlicher Art sein. Eine Vielzahl bestri  chener Asbestblätter kann zu einem Stapel  aufgeschichtet und dann bei erhöhter Tem  peratur gepresst werden.

   Wahlweise kann ein  zusammenhängender, mit einem     Mono-Alu-          miniumphosphat    getränkter und mit einem  höheren Aluminiumphosphat bestrichener  Asbeststreifen in Form eines Zylinders aufge  wickelt werden, vorzugsweise unter Anwen  dung eines gewissen Druckes beim Aufwickeln,  und dann Bedingungen ausgesetzt werden,  die eine mindestens teilweise Extraktion des  in der     Bindemittellösung    vorhandenen Was  sers bewirken.  



  Die Methode zur Beseitigung des Wassers  und anderer flüchtiger Bestandteile aus dem  geschichteten Material ist in gewissem Um  fang durch dessen jeweilige Gestalt bestimmt.  Wird das geschichtete Material durch Pressen  der aufgeschichteten Stapel zwischen erhitzten  Platten hergestellt, dann können die     Press-          stempel    eine Temperatur von 120 bis 150  C  besitzen. Jedoch ist es empfehlenswert, vor  Beendigung des     Pressvorganges    die Tempera  tur unter 100  C absinken zu lassen, um jede  Zerstörung der     zusammengepressten    Blätter  durch Verdampfung noch vorhandener Was  serreste zu verhüten.

   Anschliessend können  die     zusammengepressten    Stapel in einem     Trok-          kenofen    langsam weiter getrocknet. werden, zu  erst bei niederen Temperaturen von 60 bis  90  C, um den Hauptanteil noch vorhandenen  freien Wassers zu verdunsten, und dann bei  ansteigender Temperatur bis zu 200  C, um  den für elektrisches Isoliermaterial erwünsch  ten     Trocknungsgrad    zu erzielen.  



  Bei der Herstellung von Zylindern und  ähnlichen, durch Aufwickeln von getränkten  und mit Bindemittel bestrichenen Asbeststrei  fen auf einer entsprechenden Walze entstehen  den Formen, ist es gewöhnlich empfehlenswert,  das aufgewickelte Endprodukt während weni  ger Stunden bei     Raumlufttemperatur    zu trock  nen, und dann dasselbe einer leicht erhöhten  Temperatur bis zu 100  C auszusetzen, um  dann die Trocknung bei 200 bis 250  C so  lange weiterzuführen, bis der Wassergehalt des    geschichteten Materials bis auf den erwünsch  ten Wert erniedrigt ist.  



  Obwohl die mit Aluminiumphosphat im  prägnierten Asbestblätter nicht derart thermo  plastisch sind wie viele mit organischen       Kunstharzen    behandelte derartige Blätter, be  sitzen sie doch eine     gewisse    Nachgiebigkeit  infolge des Vorhandenseins von Wasser und  wasserlöslichen Phosphaten, die sich mit dem  Asbest noch nicht verbunden haben und frei  vorliegen. Werden die getränkten Blätter ein  zeln oder in grösserer Zahl zusammengedrückt,  sei es unter einer Presse oder beim Aufwickeln  zu einem Zylinder, dann besitzt das Material  beim Abbinden eine genügend grosse Nach  giebigkeit, um ein dichtes und porenfreies  Endprodukt zu ermöglichen.

   Während der  Trocknung und Erwärmung finden zwei ver  schiedene     Verfestigungsvorgänge    statt, näm  lich einerseits eine langsame, aber irreversible  Trocknung und anderseits eine Reaktion zwi  schen dem Asbest und den     Phosphationen    des  Bindemittels.  



  Obwohl das Endprodukt für zahlreiche  elektrotechnische Anwendungen brauchbar  ist, hat es sich als Isolierung für Trockentrans  formatoren besonders geeignet     erwiesen.    Das  geschichtete Material kann ohne weitere Be  handlung in gekapselten Trockentransforma  toren als Zylinder zum Aufbringen der Wick  lung oder als flache Platten, Zwischenlagen,  Endscheiben und in verschieden geformten  Verkleidungen für spannungsführende Teile  verwendet werden. Bei Verwendung für nicht  gekapselte Trockentransformatoren sollte das  ein     Aluminiumphosphat-Bindemittel    enthal  tende Material mit einem beliebigen geeigneten  elektrischen Isolierlack behandelt werden,  zwecks Erhöhung seiner Feuchtigkeitsunemp  findlichkeit.  



  Eine besondere zweckmässige Lackbehand  lung kann unter Verwendung eines organi  schen     Polysiloi#anharzes,    etwa     Methyl-Poly-          siloxanharz,    erfolgen. Die     Polysiloxanharze     weisen den besonderen Vorzug auf, dass sie  auf dem luftgetrockneten geschichteten Ma  terial vor dessen endgültigen     Erwärmung    auf  gebracht werden können, wobei dann die wei-           tere    Trocknung bei 200  C bis 250  C sowohl  zur Extraktion des restlichen Wassers aus  dem geschichteten Material wie auch zur Ver  festigung des     Polysiloxanharzes    dient.

   Bei  spielsweise werden Zylinder durch die übliche  Aufwicklung hergestellt, über Nacht, auf der  Walze luftgetrocknet, von der Walze abge  zogen, mit einem Schleifband oberflächlich  geglättet und auf die erwünschte Länge ab  gesägt. In diesem nicht wärmebehandelten       Zustand    besitzen die Zylinder ihre grösste Fe  stigkeit, was physikalisch möglicherweise durch  den relativ hohen Wassergehalt des     Alumi-          niumphosphat-Bindemittels    und Imprägnier  mittels begründet ist.

   Die     Transformatorwick-          lungen    werden auf die nur luftgetrockneten  Zylinder im nicht wärmebehandelten, also  festesten Zustand aufgebracht und das Ganze  dann mit einem     Polysiloxanharz    als Lack be  handelt. Bei der nachfolgenden Erhitzung auf       beispielsweise    250  C zwecks Verfestigung des       Polysiloxanharzes    werden auch die     Alumi-          niumphosphat-Asbest-Zylinder    genügend ge  trocknet, und zwar ohne nachteiligen Ein  fluss auf das     Polysiloxanharz.     



  Wird für die Lackierung ein bei niedriger  Temperatur trocknender Lack, etwa Phenol  lack, verwendet, dann werden die Zylinder       zweckmässigerweise    vor dem Aufbringen der  Wicklung auf 200  C erhitzt, so dass nachher  das Ganze nur noch der Lackbehandlung  unterzogen werden muss. Bei dieser Modifika  tion in der Herstellung hat sich gezeigt, dass  die besten Ergebnisse dann erzielt werden,  wenn das geschichtete Material vor der     Lak-          kierung    mit verdünnter     Ammoniaklauge    be  handelt wird, um eventuell vorhandene Säure  reste in demselben zu neutralisieren.

   Die zu  rückbleibenden     Ammoniakreste    werden dann  verdampft, so dass das derart behandelte Ma  terial keine alkalischen oder sauren Elektro  lyte im freien Zustand aufweist, wenn es     lak-          kiert    wird. Die Behandlung mit Ammoniak  lauge kann durch Eintauchen des geschich-         teten    Materials in verdünnte     Ammoniaklauge     erfolgen, genügend lang, um eine vollständige  Benutzung der Oberfläche des geschichteten  Materials mit der     Flüssigkeit    zu erzielen.  



  Wie bereits oben erwähnt, ist das nach der  vorliegenden Erfindung erzeugte Endpro  dukt     bearbeitbar    und kann, falls erwünscht,  gesägt, geschliffen und     gebohrt.    werden. Da  die bei der Herstellung verwendeten Rohstoffe  relativ billig sind, sind auch die Endprodukte  nicht teuer.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren. zur Herstellung eines geschich teten Materials, das eine Vielzahl von mitein ander verbundenen, Asbest enthaltenden Blät tern aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen, Asbest enthaltenden Blätter mit einer Lösung von Aluminiumphosphat der Formel Al.(H3-xPO a 4)3 mit einem Wert von x zwischen 1 und 1,2 ge tränkt werden und mehrere imprägnierte Blät ter durch ein Aluminiumphosphat gemäss der Formel Al,(H3-,p04)3 mit. einem Wert von x zwischen 1,3 und 1,7 enthaltenden Bindemittel vereinigt werden. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, da.ss das Material nach der Vereinigung der Blätter mit einem Lack aus einem Organopolysiloxan überzogen wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die imprägnierten Blätter 20 bis 30 Gewichtsprozent Aluminium phosphat von der Formel Al,(H3_,P04)3 (x = 1-1,2) enthalten.