CH493070A - Bindemittel für die Fertigung imprägnierter, kaltflexibler, bei Raumtemperatur nicht klebender Isolier-Folien-Bahnen und -Bänder - Google Patents

Description

  
 



   Bindemittel für die Fertigung imprägnierter, kaltflexibler, bei Raumtemperatur nicht klebender   Isolier Folien-Bahnen    und -Bänder
Die Erfindung betrifft ein Bindemittel für die Fertigung imprägnierter, kaltflexibler, bei Raumtemperatur nicht klebender Isolier-Folien-Bahnen und -Bänder, die nach ihrer Verarbeitung und vollständigen Härtung Isolationen ergeben, die hohe Wärmeformbeständigkeit aufweisen, auf der Basis von Epoxidharzen. Für die Isolier-Folien-Bahnen kann z. B. Glimmer verwendet werden.



   Flexible Isolier-Folien-Bahnen und -Bänder werden z. B. als Zwischenprodukte zur Isolierung von elektrischen Leitern,-insbesondere der Wicklungen elektrischer Maschinen sowie der Statorstäbe von Generatoren verwendet. Diese Bänder oder Bahnen werden um den zu isolierenden Leiter herumgewickelt, bis die erforderliche Dicke der herzustellenden Isolation erreicht ist. Anschliessend wird die Isolation gegebenenfalls unter Druck z. B. in Formen gehärtet und das Bindemittel in den vernetzten Zustand überführt.



   Bekannt sind Schellack und bitumenhaltige Bindemittel für diesen Zweck. Hierbei handelt es sich um stark thermoplastische Bindemittel, die sich durch die Betriebstemperaturen der Kupferleiter und des Statoreisens sowie die dielektrischen Verluste erwärmen und dadurch erweichen. Gleichzeitig treten auf Grund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Kupfer, Eisen und Isolation, insbesondere bei Statorstäben von Generatoren mit grösserer Länge, Verschiebungen in der Isolation auf.



   Ferner geht die Isolation stark auf, d. h. es bilden sich leicht Hohlräume in der Isolation, in denen Glimmentladungen stattfinden. Dadurch wird die Funktion des Generators gefährdet, da die über den so entstehenden Luftspalten liegende erhöhte Feldstärke frühzeitig zu einem Durchschlag führt.



   Der dielektrische Verlustfaktor derartiger Isolationen bei etwa 130   "C    ist verhältnismäsig hoch. Dadurch tritt aber auch eine erhebliche Erwärmung in der Isolation ein, d. h. die vorher geschilderten Effekte werden verstärkt.



   Bekannt ist ferner die Verwendung von Bindemitteln auf der Basis svon synthetischen Harzen wie Polyester und Epoxidharzen. Hierbei werden im allgemeinen die Spulen oder Stäbe mit einem praktisch bindemittelfreiem Folienglimmer-Glasgewebe-Band umwickelt, anschliessend einer Vakuum- oder Vakuum-Druck-Imprägnierung mit dem flüssigen, lösungsmittelfreien Bindemitteln auf der Basis von Polyester und/oder Epoxidharz unterzogen und unter Pressdruck die ganze Isolation ausgehärtet. Zum Teil wird auch nur der gerade Stabteil in Formen gepresst.



   Die Arbeitstechnik bei der Vakuum- bzw. Vakuum Druck-Nachimprägnierung ist sehr materialintensiv, da grosse Mengen Imprägnierharze benötigt werden und erhebliche Verluste eintreten. Ausserdem ist die   Durchimprägnierung    in vielen Fällen mangelhaft, insbesondere wenn Folienglimmer verwendet wird. Da die Bindemittel nach dem Imprägnieren noch sehr dünnflüssig sind, besteht die Gefahr, dass sie beim anschliessenden Härten unter Druck wieder ausgepresst werden.



   Es wurde auch versucht, imprägnierte Folienglimmer-Glasgewebe-Bänder mit Polyester- und/oder Epoxidharzen als Bindemittel herzustellen, bei denen keine Nachimprägnierung erforderlich ist. Derartige Bänder müssen im Verarbeitungszustand eine bestimmte Flexibilität besitzen, damit sie sich gut wickeln lassen. Sie dürfen weder zu weich noch zu spröde sein, da beides zu Verarbeitungsschwierigkeiten und zu einer verminderten Qualität der Isolation führt, insbesondere wenn Wickelautomaten eingesetzt werden sollen.



   Mit Polyester imprägnierte Bahnen benötigen zum Erhalt einer ausreichende Flexibilität noch etwa 2   O/o    Restlösungsmittel im Band. Ausserdem kleben sie leicht selbst bei   20  C,    so dass sie mit Polyäthylen- oder anderen Zwischenlagen aufgewickelt werden müssen.  



  Dies erschwert ihre Verarbeitung beim Wickeln. Der Einsatz von Wickelautomaten ist praktisch nicht möglich. Ferner verschlechtern sich ihre dielektrischen Werte oberhalb 100 bis   120 "C    sehr stark. Gleiches gilt für Polyester-Epoxidharz-Kombinationen .



   Bei den bekannten Epoxidharz-Glasgewebe-Laminaten, zu deren Herstellung Epoxidharz dient, was mit 1 Cyano-guanidin gehärtet wird, fanden stets Epoxidharze mit Molekulargewichten über 1000 Verwendung (entspricht einem Epoxidharzäquivalent von über 500).



  Diese mittel- bis hochmolekularen Epoxidharze kamen vorwiegend als Lösungen in Methyl- und   Äthylglykol    oder als Lösungen in einer dieser Komponenten zum Einsatz.



   Die wesentliche Schwierigkeit bei der bekannten Verwendung von Epoxidharzen zum imprägnieren für den genannten Zweck ist, gleichzeitig eine für die Verarbeitung optimale Flexibilität der Bänder und einen niedrigen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen, eine lange Lagerfähigkeit bei Raumtemperatur sowie günstige dielektrische und mechanische Eigenschaften der ausgehärteten Isolation zu erzielen.



   Die Erfindung bezweckt das Herstellen eines Bindemittels für die Fertigung von imprägnierten, kaltflexiblen, bei Raumtemperatur nicht klebenden Isolier-Folien Bahnen und -Bändern, die mindestens 3 bis 6 Monate bei Raumtemperatur lagerfähig sind und sich zur Herstellung von Isolationen eignen, die den Bedingungen der Isolationswärmeklasse B (Dauerwärmebeständigkeit   130  C)    genügen sowie hohen Spannungen (20 bis 25 kV/mm) widerstehen und bei Generatorstabisolationen von z. B. 4 m Länge und mehr keinen  creeping  Effekt zeigen.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bindemittel, bestehend aus einem Harz und einem latenten Härter, der bei Raumtemperatur praktisch nicht mit dem Harz reagiert, zur Imprägnierung von kaltflexiblen Isolier-Folien-Bahnen und -Bändern herzustellen, wodurch die Bänder eine für die Verarbeitung optimale Flexibilität, einen niedrigen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen aufweisen, die Isolation sich mit ihnen hohlraumfrei herstellen lässt, und die ausgehärtete Isolation günstige dielektrische und   mechanlsche    Eigenschaften hat.



   Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass als Bindemittel für die Fertigung imprägnierter kaltflexibler Isolier-Folien-Bahnen und -Bänder Epoxidharze mit Molekulargewichten zwischen 340 und 750 oder deren Mischung und 1-Cyano-guanidin in einem Lösungsmittelgemisch überwiegend polarer Lösungsmittel gelöst sind, dessen eine Komponente das Epoxidharz und dessen andere Komponente das 1-Cyano-guanidin zu lösen vermag.



   Es hat sich nun gezeigt, dass bei Verwendung des erfindungsgemässen Bindemittels die dielektrischen Eigenschaften und die Wärmeformbeständigkeit verbessert werden.



   Die mit dem beschriebenen Bindemittel hergestellte Isolation zeigt gegenüber den bekannten Systemen niedrigere dielektrische Verluste, und im Bereich der Temperatur von 130   OC    einen besonders günstigen Verlauf des   tan8.    Da der   tánd    in Abhängigkeit von der Temperatur bei dem erfindungsgemässen Bindemittel bei 130 bis   150 ob    ein Maximum und bei höheren Temperaturen von etwa 150 bis 160   OC    wieder einen Abfall zeigt, erfolgt durch die dielektrischen Verluste allein keine Temperatursteigerung über 130 bis 140   "C    hinaus. Dies wirkt dem Wärmedurchschlag entgegen.



   Die Wärmeformbeständigkeit nach Martens beträgt bei Isolationen, die mit dem Bindemittel hergestellt wurden, etwa 130 bis 140   "C.   



   Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.



   Als Epoxidharz bzw. Epoxidharzgemische eignen sich solche, deren Molekulargewicht bzw. mittleres Molekulargewicht je nach Trocknungsbedingungen zwischen 550 und 700, bevorzugt 620 bis 670, liegt.



  Besonders gut hat es sich bewährt, mit einem Gemisch von niedermolekularem (Molekulargewicht 340 bis 380) und mittelmolekularem (Molekulargewicht 700 bis 750) Epoxidharz zu arbeiten, da dann durch Abwandlung des Mischungsverhältnisses praktisch beliebige Flexibilitätsgrade eingestellt werden können.



   So hat sich z. B. ein Gemisch aus 20 Teilen Epoxidharz mit einem Molekulargewicht von etwa 360 und 80 Teilen Epoxidharz mit einem Molekulargewicht von etwa 720 gut bewährt.



   Als Lösungsmittel für das Epoxidharz kommen in erster Linie niedrigsiedende Ketone und Ester, wie z. B.



  Aceton oder Äthylacetat in Frage, während für das 1 Cyano-guanidin insbesondere niedrige Alkohole, wie z. B. Methanol oder Äthanol aber auch Wasser oder Wasser-Aceton-Mischungen verwendet werden können.



  In Sonderfällen, in denen eine Trocknung bei erhöhten Temperaturen möglich ist, können auch höhersiedende Lösungsmittel wie Methylglykol oder Dimethylformamid verwendet werden.



   Die fertige Epoxidharz-Härter-Lösung kann auch mit verhältnismässig niedrigsiedenden, unpolaren, bzw.



  wenig polaren Lösungsmitteln, wie z. B. Toluol, verschnitten werden.



   Der Festkörpergehalt der gebrauchsfertigen Epoxidharz-Härter-Lösung beträgt in Abhängigkeit von der Fertigungstechnologie für das Imprägnieren der Bänder 20 bis 45   0/0.    Der Zusatz an 1-Cyano-guanidin beträgt 2 bis 8 Teile auf 100 Teile Epoxidharz, bevorzugt 3 bis 5 Teile.

 

   Das erfindungsgemässe Bindemittel eignet sich besonders für   Folienglimmer-Isolier-Bahnen    bzw. -Bänder, die aus einem Trägermaterial und einer oder mehreren Lagen Folienglimmer bestehen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es eignet sich ebenso für die Fertigung mehrlagiger, kaltflexibler   Folienglimmer-Isolierstöffe    mit und ohne Trägermaterial, z. B. in Bogen- und Plattenform.



   Als geeignete Trägermaterialien können Papiere, Gewebebahnen, Faservliese oder durchgehende bzw.



  perforierte Plastfolien verwendet werden.



   Der Bindemittelgehalt soll für eine vollständige Imprägnierung der Isolation ausreichen. Dies ist in der Regel bei 25 bis 40 O/o Bindemittel der Fall. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Bindemittel für die Fertigung imprägnierter, kaltflexibler, bei Raumtemperatur nicht klebender Isolier Folien-Bahnen und -Bänder, die nach ihrer Verarbeitung und vollständigen Härtung Isolationen ergeben, die hohe Wärmeformbeständigkeit aufweisen, auf der Basis von Epoxidharzen, dadurch gekennzeichnet, dass Epoxidharze mit Molekulargewichten zwischen 340 und 750 oder deren Mischungen und 1-Cyano-guanidin in einem Lösungsmittelgemisch gelöst sind, dessen eine Kompo nente das Epoxidharz und dessen andere Komponente das l-Cyano-guanidin zu lösen vermag.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Bindemittel nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte Epoxidharz ein mittleres Molekulargewicht von 620 bis 670 aufweist.

   2. Bindemittel nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemisch von 70 bis 95 Teilen Epoxidharz mit einem Molekulargewicht von 700 bis 750 und 5 bis 30 Teilen Epoxidharz mit einem Molekulargewicht von 340 bis 380 gelöst ist.

   3. Bindemittel nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittelgemisch aus einem niedrigsiedenden Keton und/oder Ester als lösende Komponente für das Epoxidharz, vorzugsweise Aceton und/oder Äthylacetat, und einem niedrigsiedenden Alkohol, vorzugsweise Methanol und/oder Äthanol, als lösende Komponente für das 1-Cyano-guanidin besteht.

   4. Bindemittel nach Patentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als lösende Komponente für das 1-Cyano-guanidin Wasser oder eine Wasser-Aceton-Mischung vorhanden ist.

   5. Bindemittel nach Patentanspruch und Unteransprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Epoxidharz-Härterlösungen mit niedrigsiedenden, unpolaren bzw. wenig polaren Lösungsmitteln, wie Toluol, verschnitten sind