CH361601A

CH361601A - Produit de revêtement durcissable sous forme de feuille ou de ruban pour l'isolation de conducteurs électriques, et utilisation de ce produit

Info

Publication number: CH361601A
Authority: CH
Inventors: Louis Lenclud Francois
Original assignee: Usines Dielectriques
Priority date: 1956-02-14
Filing date: 1957-02-08
Publication date: 1962-04-30

Description

Produit de revêtement durcissable sous forme de feuille ou de ruban pour l'isolation de conducteurs électriques, et utilisation de ce produit La présente invention concerne un produit de revêtement durcissable sous forme de feuille, ou de ruban, pour l'isolation de conducteurs électriques.. L'invention concerne également l'utilisation de ce produit pour l'isolation des enroulements conduc teurs de machines, électriques.

On a utilisé fréquemment jusqu'ici des rubans isolants formés d'une couche de paillettes ou clivu- res de mica, unie à un support fibreux par un liant résineux souple et flexible.

Il est connu d'utiliser comme liant résineux de la gomme-laque, des mélanges à base d'asphalte ou de brais plus ou moins plastifiés et différentes, résines synthétiques, telles que polystyrène, résines acryli que ou alkyde et résines polyépoxydes.

Les rubans. préparés à partir de gomme-laque conduisent à des, isolations douées de mauvaises pro priétés, électriques, les pertes diélectriques étant très fortes à chaud.

Les isolations à base d'asphalte ont l'inconvénient d'une mauvaise stabilité dimensionnelle et d'une mi gration importante du mica. De plus, lors de la mise en place de l'isolation, il est parfois indispensable d'imprégner sous vide poussé, plusieurs fois, les cou ches de rubans, avec un composé asphaltique fondu. Cette opération est longue et délicate.

Les rubans à base de résines synthétiques telles que polystyrène, résines acrylique ou alkyde, présen tent l'inconvénient de nécessiter une imprégnation ultérieure avec une solution fluide complètement polymérisable: résine polyester en solution dans du styrène monomère par exemple. Cette imprégnation nécessite aussi un vide très poussé. Il est de plus in dispensable de conserver la solution complètement polymérisable à des, températures inférieures à 00 C.

L'objet de la présente invention est par consé quent un produit de revêtement sous forme de feuille ou de ruban pour l'isolation de conducteurs électri ques, comportant une couche de mica unie par un liant résineux souple à un support souple. Ce produit est caractérisé en ce que le liant résineux contient un prépolymère réticulable d'un ester non saturé et un catalyseur de réticulation de ce prépolymère.

On sait que ces prépolymères peuvent être réti culés à des températures relativement faibles en pré sence d'un catalyseur de réticulation.

Le produit selon l'invention est de préférence suffisamment souple pour permettre son enroulement sur les conducteurs à isoler. Ensuite, la résine peut être durcie par l'action du catalyseur et l'isolant perd sa souplesse initiale mais. acquiert, par le durcisse ment, des propriétés, très intéressantes au point de vue électrique.

Le support souple peut être, par exemple, un papier de cellulose, de fibre de verre, un; tissu de coton, soie, superpolyamide, verre amiante ou tout autre textile artificiel, un film de matière plastique synthétique: superpolyamide ou téréphtalate de poly- éthylène-glycol.

Le mica peut être sous forme de paillettes ou clivures de. mica, ou sous forme de mica reconstitué. L'ester non saturé formeur du prépolymère peut être préparé en estérifiant un polyacide organique ou minéral par un alcool éthylénique d'un des types suivants
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(ces deux derniers non connus en tant qu'alcool li bre monomère, mais dont on connaît des polymères à fonctions alcool libre et des esters).

Le monomère résultant de cette estérification peut être ensuite polymérisé pour former un poly mère à bas poids moléculaire et c'est ce prépoly- mère ou, de préférence, un mélange de prépolymère et de monomère qui est déposé en couche sur le support souple.

On peut utiliser comme polyacide les acides succinique, adipique, sébacique, maléique, fumari- que, o-phtalique, p-phtalique, m-phtalique (ou leurs dérivés halogénés comme l'acide tétrachlorophtali- que), citrique, phosphorique, phosphonique, bori que,

ete. L'alcool éthylénique peut être l'alcool ally- lique ou ses homologues tels que les alcools méthal- lylique et crotonylique et leurs dérivés halogénés.

Il est de plus possible d'obtenir un prépolymère réticulable en utilisant un ester d'acide mono-carbo- xylique insaturé et d'alcool allylique. Les acides insa turés peuvent être les acides acrylique, méthacryli que, linoléique, linolénique et autres acides polyéthy- léniques obtenus par saponification des huiles végé tales ou animales siccatives.

Pour la préparation de ces esters il est préférable. d'utiliser l'anhydride de l'acide quand il est dispo nible.

Les polyesters allyliques sont polymérisables par la chaleur sous l'action de certains catalyseurs du fait qu'ils contiennent des doubles liaisons éthyléni- ques; apportées. par l'alcool allylique ou l'acide ma léique (ou leurs homologues). Ils se présentent géné ralement sous la forme de liquides doués d'odeur faible et peu volatils. Sous l'action de certains cata lyseurs et de la chaleur, ou sous l'action combinée d'un catalyseur et de la chaleur, ils se transforment en substances résineuses dures, plus ou moins rigides, infusibles et insolubles.

Pour préparer un liant résineux contenant un prépolymère allylique, on peut mettre ce dernier en solution dans un dissolvant approprié par exem ple l'acétone, l'acétate d'éthyle ou un hydrocarbure. On ajoute alors de préférence une proportion d'ester monomère, variable avec la souplesse du produit, par exemple du ruban à obtenir (en général 5 à 50%)

car le monomère joue le rôle de plastifiant durcissable. Le monomère peut être de même com position chimique que le prépolymère ou de com position différente, c'est-à-dire obtenu avec un poly acide identique ou différent.

On peut aussi faire va rier la souplesse du ruban terminé, même après dur cissement final, en choisissant convenablement le polyester utilisé, prépolymère ou monomère, car il a été remarqué que les polyacides. à longue chaîne (tels que- les acides adipique et sébacique) donnaient, après polymérisation, des produits résineux souples..

Le catalyseur de réticulation peut être l'eau oxy génée, le trifluorure de bore et ses complexes, les peroxydes organiques par exemple de benzoyle, de t-butyle, de dicyclohexyle ou de méthyléthylcétone. Le catalyseur choisi peut être présent en proportion de 0,

2 à 5 % en poids du liant résineux polyméri- sable (solvant non compris).

Le liant résineux additionné du catalyseur peut être déposé ensuite avec un dispositif approprié sur un support souple choisi. Le mica en paillettes ou le papier de mica reconstitué peut y être appliqué par pression et le tout est de préférence séché dans un four à température appropriée.

La concentration de la solution et le réglage des dispositifs d'application dudit vernis sont de préférence adaptés. pour dépo ser une quantité de liant résineux telle que le ruban terminé contienne 20 à 50% de liant résineux comp- tés sur le poids total du ruban.

Le séchage du ruban se fait généralement à une température allant de 50 à 1300 et pendant un temps allant de 5 à 30 mi nutes jusqu'à ce que le solvant soit évaporé, mais que le liant résineux ne subisse pas un durcissement final qui sera effectué au moment voulu à l'étuve ou par effet Joule par chauffage lorsque l'isolation sera en place sur les conducteurs de la machine électri que.

Les exemples suivants montrent comment on peut fabriquer le produit selon l'invention Exemple 1 On réalise la solution Prépolymère de phtalate de diallyle . . 100 g Maléate de diallyle monomère ....... 30 g Peroxyde de benzoyle . . . . . . . . . . . . . . . . 1,3 g Acétone .......................... 975 g par agitation prolongée à froid.

Cette solution sert à enduire un papier Japon de 0,03 mm d'épaisseur et pesant 15 g au m-. On dépose sur le papier une couche de clivure de mica Indien, puis un deuxième papier Japon identique au premier. Le tout passe sous un cylindre calan- dreur qui enlève l'excès de vernis, puis dans un four de 4 m de long chauffé à 700 C. Une aspiration éli mine les vapeurs d'acétone formées par l'évaporation du vernis. Le ruban séché est ensuite enroulé.

Le réglage du cylindre calandreur est adapté pour qu'il reste 45 % d'agglomérant dans le ruban terminé.

Le prépolymère de phtalate de diallyle a été pré paré par chauffage à 90 , de 100 g de phtalate de diallyle et 1 g de peroxyde de benzoyle pendant 4 heures, puis dissolution du produit visqueux dans de l'acétone, précipitation du prépolymère par de l'al cool éthylique et séchage du précipité.

Exemple 2 On réalise la solution Prépolymère de phtalate de diallyle . 100 g Adipate de diallyle monomère . . . . . . . . 30 g Peroxyde de cyclohexanone .......... 0,7 g Acétone ........................ . 400 g Acétate, de butyle . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575 g par agitation à froid Cette solution sert à enduire un papier Japon de 0,03 mm d'épaisseur et pesant 15 g au m2. On y applique ensuite un papier de mica reconstitué pe sant 90 g au m .

Le tout passe sous un cylindre ca- landreur qui enlève l'excès, de vernis, puis dans un four de 4 m de long chauffé à 700 C. Le réglage du cylindre calandreur est adapté pour laisser 35 % d'agglomérant dans le ruban.

Exemple 3: On réalise une solution Prépolymère de maléate de diallyle ...... 50g Prépolymère d'adipate de diallyle en solu- tion à 80 % dans. de la méthylisobutyl- cétone ............................ 100 g <RTI

ID="0003.0029"> Phtalate de diallyle monomère.... ...... 25 g Peroxyde de benzoyle . . . . . . . . . . . . . . . . 1 g Acétone ........................... 975 g par agitation prolongée à froid.

Cette solution sert à enduire un tissu de verre de 0,03 mm d'épaisseur pesant 30 g au m2. On y applique ensuite par un rouleau calandreur, un pa pier de mica reconstitué pesant 120 g au m2. Le tout est séché dans un four de 4 m de long chauffé à 70 C. L'écartement des cylindres calandreurs. est réglé pour qu'il reste 40 % d'agglomérant dans le ruban fini.

Pour préparer la solution de prépolymère d'adi- pate de diallyle, on a chauffé à reflux pendant 48 h à 1180.

Adipate de diallyle pur (distillé) . . . . . . . . 250 g Méthylisobutylcétone ....... . . . . . . . . . . . 250 g Hydroperoxyde de cumène à 70 % ...... 20 g La viscosité de la solution est passée de 5 cps envi ron à 25 cps. La solution est utilisée ainsi sans pré cipitation préalable du prépolymère.

L'un des principaux avantages des produits selon la présente invention est que l'on peut régler exac tement, en rapport avec l'utilisation, la vitesse de durcissement du liant résineux thermodurcissable, en faisant varier la proportion de catalyseur de durcis sement.

Le ruban préparé comme décrit ci-dessus peut être mis en place suivant les procédés, habituelle ment utilisés dans la construction électrique - enroulement en gaine, à froid ou à chaud ; - enroulement hélicoïdal à demi-recouvrement de ruban, à froid ou à chaud.

Les conducteurs ainsi isolés peuvent être séchés sous vide à des, températures comprises, entre la température ambiante de 150 C, pour éliminer les dernières traces d'humidité et de solvant. Cette opé ration peut se réaliser avantageusement dans un autoclave.

Pour obtenir un facteur de perte aussi faible que possible, il convient d'éliminer l'air occlus dans l'isolation. A cet effet, il faut exercer une pression sur l'isolation après, avoir appliqué le vide, ceci sans que les conducteurs soient exposés à l'air sous la pression atmosphérique.

L'application de la pression peut se faire d'une façon mécanique, au moyen d'une presse chauffante, avec ou sans usage du vide. Dans le cas d'applica tion de vide, avant et pendant la mise en, pression, la presse est alors disposée dans une enceinte où l'on peut faire le vide poussé.

L'application de la pression peut aussi être faite par un fluide qui aura de préférence une viscosité suffisamment élevée pour ne pas pénétrer dans l'iso lation.

Ce fluide servira aussi avantageusement de véhi cule de chaleur. On peut utiliser comme fluide trans, porteur de pression et de chaleur: des brais ou asphaltes fondus, des résines neutres du genre in dène ou coumarone, des résines neutres du genre polyéthylène ou polyisobutylène, des cires, des pa raffines ou des graisses à haut point de fusion, des mélanges de différentes résines, cires ou brais réa lisés pour obtenir une viscosité appropriée et suffi samment élevée pour ne pas pénétrer les couches ag glomérées du ruban isolant.

Il est à noter que si 1e ruban isolant contient en- tre 20 et 50 % de liant résineux comme décrit ci- dessus;

il n'est pas nécessaire d'imprégner sous vide l'isolation au moyen d'une composition résineuse fluide entièrement polymérisable, telle que solution de résines maléïque dans du styrène, etc. Il s'ensuit une application plus aisée et un, matériel d'utilisation moins. onéreux, ces, compositions fluides durcissables devant être conservées à basses températures (infé rieures à 01, C pour garder leur état de fluidité ap proprié à une bonne imprégnation.

Les conducteurs de machines électriques isolés au moyen des rubans des exemples ci-dessus présen tent les avantages, suivants 1) Le facteur de pertes est plus faible à froid et à chaud qu'avec les isolants connus comme le mon trent le tableau ci-dessous et le graphique annexé.

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Tableau
<tb> Caractéristiques <SEP> diélectriques <SEP> sous <SEP> 4 <SEP> kV/mm
<tb> Isolation <SEP> avec <SEP> ruban <SEP> Isolation <SEP> avec <SEP> ruban
<tb> à <SEP> l'asphalte <SEP> synthétique
<tb> préparé <SEP> selon <SEP> l'exemple <SEP> 1
<tb> Caractéristiques <SEP> T <SEP> Symbole <SEP> 20o <SEP> C <SEP> 80o <SEP> C <SEP> 120o <SEP> C <SEP> , <SEP> 20o <SEP> C <SEP> 800 <SEP> C <SEP> 120o <SEP> C
<tb> Tangente <SEP> de <SEP> l'angle <SEP> de <SEP> pertes <SEP> tg <SEP> S <SEP> 0,034 <SEP> 0,078 <SEP> 0,198 <SEP> 0,027 <SEP> 0,054 <SEP> 0,070
<tb> Pouvoir <SEP> inducteur <SEP> spécifique <SEP> E <SEP> 3,3 <SEP> 4,0 <SEP> 4,9 <SEP> 3,2 <SEP> 3,6 <SEP> 4,1
<tb> Facteur <SEP> de <SEP> pertes <SEP> s <SEP> tg <SEP> 8 <SEP> 0,112 <SEP> 0,312 <SEP> 0,97 <SEP> 0,086 <SEP> 0,194 <SEP> 1 <SEP> 0,287 Sur le graphique,

les valeurs de tg 8 ont été por tées en ordonnées et les tensions en kilovolts en abscisses.

La fig. 1 montre les courbes obtenues pour des températures de l'isolant de 20o C, 80o C et 120o C avec l'isolation connue au ruban asphaltique.

La fig. 2 montre les courbes obtenues de même avec un nouveau ruban.

Les pertes diélectriques mesurées à 1200 C sont environ trois fois plus faibles sur la nouvelle isolation que sur une isolation comparable au ruban asphal tique.

2) La variation du facteur tg â, par kilovolt et à 1200 C ne dépasse pas 0,001 sur une isolation faite à partir du nouveau ruban.

3) Le gonflement d'une isolation faite avec le nouveau ruban, traitée librement pendant 24 heures à une température de 1200 C, est pratiquement nul, alors qu'une isolation au ruban asphaltique peut atteindre, dans, les, mêmes conditions, un gonflement de 0,5 mm.

4) La rigidité diélectrique mesurée à 1200 C sur une isolation réalisée avec le nouveau ruban est supérieure à celle obtenue sur une isolation au ru ban asphaltique mesurée dans les mêmes conditions.

5) La sensibilité à l'humidité du nouveau ruban est beaucoup plus faible par rapport aux rubans habituellement utilisés.

6) La résistance mécanique est meilleure.

Claims

REVENDICATION I Produit de revêtement durcissable sous forme de feuille ou de ruban pour l'isolation de conducteurs électriques, comportant une couche de mica unie par un liant résineux souple à un support souple, caractérisé en ce que le liant résineux contient un prépolymère réticulable d'un ester non saturé et un catalyseur de réticulation de ce prépolymère. REVENDICATION II Utilisation du produit selon la revendication I, pour l'isolation des enroulements conducteurs de machines électriques. SOUS-REVENDICATIONS 1.

Produit de revêtement selon la revendication I, caractérisé en ce que l'ester est un ester d'un acide polycarboxylique et d'un alcool éthylénique. 2. Produit de revêtement selon la revendication I et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que l'al cool est l'alcool allylique. 3. Produit de revêtement selon la revendication 1 et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que l'acide est un diacide aliphatique. 4. Produit de revêtement selon la revendication I et la sous,revendication 3, caractérisé en ce que le diacide aliphatique est non saturé. 5.

Produit de revêtement selon la revendication I et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que l'acide est un diacide aromatique. 6. Produit de revêtement selon la revendication I, caractérisé en ce que le liant résineux contient en outre un ester non saturé monomère.