CH494452A

CH494452A - Verfahren zur Herstellung eines isolierten elektrischen Gerätes

Info

Publication number: CH494452A
Application number: CH1027966A
Authority: CH
Inventors: Cattanach Kidd Alexander
Original assignee: English Electric Co Ltd
Priority date: 1965-07-22
Filing date: 1966-07-15
Publication date: 1970-07-31
Also published as: DE1590351A1; BE684202A; GB1169691A

Description

Verfahren zur Herstellung eines isolierten elektrischen Gerätes
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines isolierten elektrischen Gerätes, wobei ein Glimmerband oder -blatt zwischen elektrisch leitfähige Teile oder um diese herum gelegt wird und wobei dieses Glimmerband bzw. Glimmerblatt mit einem flüssigen, härtbaren Kunstharz imprägniert und dann erhitzt wird, um das Kunstharz auszuhärten, dadurch gekennzeichnet, dass man zum Imprägnieren eine Mischung flüssigen Bisphenol-A-Kunstharzes mit einem oder mehreren zykloaliphatischen Kunstharzen und einem Härtemittel verwendet.

Glimmerbänder oder Glimmerblätter können dadurch hergestellt werden, dass einzelne Glimmerschichten, die gelegentlich auch als Glimmersplitter bezeichnet werden, oder ein Blatt aus Glimmerpapier mit einem Kunstharzbindemittel auf einem Trägermaterial aufgebracht werden. Geeignete Trägerwerkstoffe können dabei Glasgewebe, Seide, synthetische Fasern oder Mischungen solcher Werkstoffe sein, wobei Bisphenol-A Epoxydharze mit einem Amin, einem Anhydrid oder einem latenten Härter benutzt wurden, die als Kunstharzbindemittel dienen.

Es ist bekannt, Glimmerbänder oder -Blätter um einen elektrischen Leiter zu wickeln und einen derart umwickelten Leiter mit einem isolierenden Kunstharz zu imprägnieren, um optimale elektrische Isolationseigenschaften für den elektrischen Leiter zu erlangen. Bisher wurden mittels aromatischer Amine gehärtete oder durch Anhydride gehärtete Epoxydkunstharze der Bisphenol A-Epoxydharzgattung als isolierender Kunststoff benutzt. Die Bisphenol A-Epoxydkunstharze haben jedoch eine relativ hohe Viskosität in flüssigem Zustand und im ausgehärteten Zustand eine verhältnismässig schlechte Kriechstromfestigkeit.

Ziel der Erfindung ist es, ein Isolierkunstharz zu schaffen, mit welchem ein Glimmerband oder -Blatt imprägniert werden kann, das um einen elektrischen Leiter herumgewickelt werden kann, wobei dieses Isolierkunstharz eine niedrigere Viskosität im flüssigen Zustand und damit bessere Imprägnierungseigenschaften als flüssige Bisphenol-A-Epoxydharze hat, wobei im ausgehärteten Zustand jedoch eine beträchtliche Zugfestigkeit und Streckbarkeit sowie eine verbesserte Kriechstromfestigkeit gegenüber ausgehärtetem Bisphenol A Epoxydkunstharzen besteht.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Eine Glasleinwand, die ein tausendstel Zoll dick sein kann, wird mit einem Kunstharzbindemittel überzogen.

Das Bindemittel kann aufgesprüht, aufgebürstet, durch eine Walze aufgetragen oder durch irgendwelche anderen Mittel aufgebracht werden. Das Bindemittel kann ein Bisphenol-A-Epoxydharz mit einem Amin, einem Anhydrid oder einem latenten Härter sein. Oder es kann ein Phenol-Epoxyd-Kunstharz in Lösung in einer Mischung aus Methyl-Äthyl-Keton und Methyl-Isobutyl Keton sein, wobei das Phenol-Epoxyd-Kunstharz in einem solchen Ausmass vorkondensiert wurde, dass nur sehr kleine Anteile flüchtiger Bestandteile während der Gelatinierung freigegeben werden, aber tatsächlich keine während der Aushärtung des Phenol-Epoxydharzes.

Dann werden Glimmerblättchen, die üblicherweise eine Flächenausdehnung von 600 bis 2000 mm2 haben, auf die mit Kunstharz beschichtete Glasleinwand aufgelegt.

Diese Glimmerblättchen sind gewöhnlich sehr dünn, (z. B. 0,02 mm dick) und es hat sich gezeigt, dass hierdurch die Blättchen um die Ecken herumgebogen werden können, ohne dass sie brechen.

Es kann entweder eine einzige Schicht von Glimmerblättchen benutzt werden, um ein Glimmberband oder ein Glimmerblatt zu schaffen oder es kann jede zweckmässig erscheinende Zahl von Schichten von Glimmerblättchen benutzt werden, wobei Zwischenlagen aus Kunstharzbindemitteln eingefügt werden. Falls erforderlich, kann abschliessend ein Überzug aus Kunstharzbin- demitteln aufgetragen werden, dem dann noch eine letzte Schicht von Glasleinwand aufgebracht wird. Es können auch Mittelschichten bestehend aus Glasleinwand oder Glasseide benutzt werden.

Stattdessen kann Glimmerpapier an Stelle von Glimmerblättchen bei der Herstellung eines solchen Glimmerbandes bzw. -Blattes benutzt werden. Der zur Herstellung von Glimmerpapier benutzte Glimmer weist sehr viel kleinere Partikel auf, als die Glimmerblättchen und diese Partikel haben etwa eine Flächenausdehnung von 1 Quadratmillimeter bis herunter zur Korngrösse von Staub. Das Kunstharzbindemittel kann der Glasseide in der beschriebenen Weise aufgetragen werden, jedoch wird die Glasseide vorzugsweise mit dem Kunstharzbindemittel vorher imprägniert, das hierbei zweckmässigerweise bis zu einem Stadium ausgehärtet wird, bei welchem es durch folgende weitere Erhitzung weich wird. Das Glimmerpapier wird dann auf die Glasseide bzw. Glasleinwand, die vorher imprägniert oder mit einem Kunstharzbindemittel überzogen war, aufgebracht.

Dies kann z.B. dadurch geschehen, dass der Glimmerpapierstreifen oder das Glimmerpapierblatt und die Glasseide zwischen zwei erhitzten Walzen hindurchgeführt wird, um ein dichtes Glimmerband oder -blatt zu schaffen.

Wie bei Glimmerbändern oder Glimmerblättern, die aus Glimmerblättchen hergestellt sind, können mehrere Lagen von Glimmerpapier übereinander angeordnet werden mit dazwischenliegenden Schichten des Kunstharzbindemittels und mit einer Endschicht aus Glasseide, falls dies erforderlich ist. Ausserdem kann eine Zwischenschicht oder können mehrere Zwischenschichten aus Glasseide, wie bei dem vorher erwähnten Ausführungsbeispiel benutzt werden, und es ist klar, dass sämtliche Schichten von Glimmerpapier und Glasseide zwischen zwei erhitzten Walzen gleichzeitig hindurchgeführt werden können. Die durch die Walzen zugeführte Hitze erweicht das teilweise ausgehärtete Kunstharzbindemittel, wenn Glasseide, die vorher mit einem solchen Bindemittel imprägniert wurde, benutzt wird.

Glimmerbänder oder Glimmerblätter, die aus Glimmerblättchen oder Glimmerpapier auf diese Weise hergestellt sind, können zur Isolation eines einzigen Leiters oder eines Leiterbündels benutzt werden. Z. B. kann ein Kupferleiter mit einer Schicht eines solchen Bandes oder Blattes umwickelt werden und zwar mit einer in der Hälfte überlappenden Wicklung, wobei benachbarte gleiche Leiter in der gleichen Weise umwickelt werden, um ein Bündel zu bilden und das Bündel wird dann mit zwölf Schichten des Bandes miteinander in der Hälfte überlappenden Wicklungen aufgewickelt.

Der umwickelte Leiter wird dann in einen Autokla- ven gebracht, der evakuiert wird, und dann wird das Band während einer geeigneten Zeit z. B. eine Stunde lang mit einer Mischung aus Bisphenol-A-Epoxydharz und einem oder mehreren zykloaliphatischen Kunsthar- zen imprägniert, wobei als Härtemittel Hexahydrophthalin-Anhydrid benutzt wird. Vorzugsweise beträgt der Bisphenol-A-Epoxydharzanteil in der Kunstharzmischung ungefähr 60 Gewichtsprozent. Der Anteil kann jedoch etwa zwischen 50 Gewichtsprozent und 70 Gewichtsprozent schwanken.

Auf je 100 Gewichtspro- zente der Mischung aus Bisphenol A-Epoxyd-Kunstharz und einem oder mehreren zykloaliphatischen Kunstharzen werden ungefähr-112 Gewichtsteile des Härtemittels benutzt wobei diese Gewichtsanteile etwa zwischen 100 und 115 Teilen schwanken können. Als zykloaliphatisches Kunstharz kann z. B. das unter der Bezeichnung "X83/244" von der Ciba (ARL) Ltd. hergestellte Kunstharz oder jenes Kunstharz Anwendung finden, das unter der Bezeichnung "0503" der Rütgerswerke und Teerverwertung AG vertrieben wird. Das Kunstharz kann unter der Schwerkraftwirkung aus einem oben offenen Behälter innerhalb des Autoldaven zugeführt werden.

Das Vakuum wird dann durch einen positiven Druck über einen geeigneten Zeitraum, z.B. über 6 Stunden, ersetzt, damit das Glimmerband mit dem Kunstharz imprägniert wird.

Der umwickelte Leiter wird dann dem Autoklaven entnommen und einer geeigneten Formgebungsschablone zugeführt, um ihn in die gewünschte Gestalt zu verformen und schliesslich wird er in einem Ofen in der Formschablone eingebracht und genügend lange erwärmt, damit das Bindemittel und das Imprägnierungs- kunstharz aushärten können.

An Stelle einer Formschablone kann auch eine geeignete Presse benutzt werden, um den umwickelten Leiter auf die gewünschte Form zu bringen.

Das Glimmerband oder -Blatt kann mit dem Imprägnierungskunstharz imprägniert werden, bevor es um einen elektrischen Leiter gewickelt wird.

Das imprägnierte Glimmerband oder -Blatt ist in seiner Anwendung nicht auf die Isolation elektrischer Leiter beschränkt. Es kann in gewickelter oder flacher Form als allgemeines Isoliermittel benutzt werden, z. B.

um die Kommutatorlamellen voneinander zu isolieren oder in zylindrischer Form für eine Transformatorisolation.

PATENTANSPRUCHE
I. Verfahren zur Herstellung eines isolierten elektrischen Gerätes, wobei ein Glimmerband oder -blatt zwischen elektrisch leitfähige Teile oder um diese herum gelegt wird und wobei dieses Glimmerband bzw. Glimmerblatt mit einem flüssigen, härtbaren Kunstharz imprägniert und dann erhitzt wird, um das Kunstharz auszuhärten, dadurch gekennzeichnet, dass man zum Imprägnieren eine Mischung flüssigen Bisphenol-A Kunstharzes mit einem oder mehreren zykloaliphaft schen Kunstharzen und einem Härtemittel verwendet.

II. Elektrisches Gerät, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I.

UNTERANSPRt HE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen 100 und 115 Gewichtsteile des Härtemittels auf je 100 Gewichtsteile der Mischung von flüssigem Bisphenol-A-Epoxydkunstharz und zykloaliphatischem Kunstharz verwendet werden.

2. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass etwa 112 Gewichtsteile des Härtemittels auf je 100 Gewichtsteile der Mischung aus flüssigem Bisphenol-A-Epoxydkunstharz und zykloali phatischem Kunstharz verwendet werden.

3 Verfahren nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.

Claims

**WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. können auch Mittelschichten bestehend aus Glasleinwand oder Glasseide benutzt werden.

Stattdessen kann Glimmerpapier an Stelle von Glimmerblättchen bei der Herstellung eines solchen Glimmerbandes bzw. -Blattes benutzt werden. Der zur Herstellung von Glimmerpapier benutzte Glimmer weist sehr viel kleinere Partikel auf, als die Glimmerblättchen und diese Partikel haben etwa eine Flächenausdehnung von 1 Quadratmillimeter bis herunter zur Korngrösse von Staub. Das Kunstharzbindemittel kann der Glasseide in der beschriebenen Weise aufgetragen werden, jedoch wird die Glasseide vorzugsweise mit dem Kunstharzbindemittel vorher imprägniert, das hierbei zweckmässigerweise bis zu einem Stadium ausgehärtet wird, bei welchem es durch folgende weitere Erhitzung weich wird. Das Glimmerpapier wird dann auf die Glasseide bzw. Glasleinwand, die vorher imprägniert oder mit einem Kunstharzbindemittel überzogen war, aufgebracht.

Dies kann z.B. dadurch geschehen, dass der Glimmerpapierstreifen oder das Glimmerpapierblatt und die Glasseide zwischen zwei erhitzten Walzen hindurchgeführt wird, um ein dichtes Glimmerband oder -blatt zu schaffen.

Wie bei Glimmerbändern oder Glimmerblättern, die aus Glimmerblättchen hergestellt sind, können mehrere Lagen von Glimmerpapier übereinander angeordnet werden mit dazwischenliegenden Schichten des Kunstharzbindemittels und mit einer Endschicht aus Glasseide, falls dies erforderlich ist. Ausserdem kann eine Zwischenschicht oder können mehrere Zwischenschichten aus Glasseide, wie bei dem vorher erwähnten Ausführungsbeispiel benutzt werden, und es ist klar, dass sämtliche Schichten von Glimmerpapier und Glasseide zwischen zwei erhitzten Walzen gleichzeitig hindurchgeführt werden können. Die durch die Walzen zugeführte Hitze erweicht das teilweise ausgehärtete Kunstharzbindemittel, wenn Glasseide, die vorher mit einem solchen Bindemittel imprägniert wurde, benutzt wird.

Glimmerbänder oder Glimmerblätter, die aus Glimmerblättchen oder Glimmerpapier auf diese Weise hergestellt sind, können zur Isolation eines einzigen Leiters oder eines Leiterbündels benutzt werden. Z. B. kann ein Kupferleiter mit einer Schicht eines solchen Bandes oder Blattes umwickelt werden und zwar mit einer in der Hälfte überlappenden Wicklung, wobei benachbarte gleiche Leiter in der gleichen Weise umwickelt werden, um ein Bündel zu bilden und das Bündel wird dann mit zwölf Schichten des Bandes miteinander in der Hälfte überlappenden Wicklungen aufgewickelt.

Der umwickelte Leiter wird dann in einen Autokla- ven gebracht, der evakuiert wird, und dann wird das Band während einer geeigneten Zeit z. B. eine Stunde lang mit einer Mischung aus Bisphenol-A-Epoxydharz und einem oder mehreren zykloaliphatischen Kunsthar- zen imprägniert, wobei als Härtemittel Hexahydrophthalin-Anhydrid benutzt wird. Vorzugsweise beträgt der Bisphenol-A-Epoxydharzanteil in der Kunstharzmischung ungefähr 60 Gewichtsprozent. Der Anteil kann jedoch etwa zwischen 50 Gewichtsprozent und 70 Gewichtsprozent schwanken.

Auf je 100 Gewichtspro- zente der Mischung aus Bisphenol A-Epoxyd-Kunstharz und einem oder mehreren zykloaliphatischen Kunstharzen werden ungefähr-112 Gewichtsteile des Härtemittels benutzt wobei diese Gewichtsanteile etwa zwischen 100 und 115 Teilen schwanken können. Als zykloaliphatisches Kunstharz kann z. B. das unter der Bezeichnung "X83/244" von der Ciba (ARL) Ltd. hergestellte Kunstharz oder jenes Kunstharz Anwendung finden, das unter der Bezeichnung "0503" der Rütgerswerke und Teerverwertung AG vertrieben wird. Das Kunstharz kann unter der Schwerkraftwirkung aus einem oben offenen Behälter innerhalb des Autoldaven zugeführt werden.

Das Vakuum wird dann durch einen positiven Druck über einen geeigneten Zeitraum, z.B. über 6 Stunden, ersetzt, damit das Glimmerband mit dem Kunstharz imprägniert wird.

Der umwickelte Leiter wird dann dem Autoklaven entnommen und einer geeigneten Formgebungsschablone zugeführt, um ihn in die gewünschte Gestalt zu verformen und schliesslich wird er in einem Ofen in der Formschablone eingebracht und genügend lange erwärmt, damit das Bindemittel und das Imprägnierungs- kunstharz aushärten können.

An Stelle einer Formschablone kann auch eine geeignete Presse benutzt werden, um den umwickelten Leiter auf die gewünschte Form zu bringen.

Das Glimmerband oder -Blatt kann mit dem Imprägnierungskunstharz imprägniert werden, bevor es um einen elektrischen Leiter gewickelt wird.

Das imprägnierte Glimmerband oder -Blatt ist in seiner Anwendung nicht auf die Isolation elektrischer Leiter beschränkt. Es kann in gewickelter oder flacher Form als allgemeines Isoliermittel benutzt werden, z. B.

um die Kommutatorlamellen voneinander zu isolieren oder in zylindrischer Form für eine Transformatorisolation.

PATENTANSPRUCHE I. Verfahren zur Herstellung eines isolierten elektrischen Gerätes, wobei ein Glimmerband oder -blatt zwischen elektrisch leitfähige Teile oder um diese herum gelegt wird und wobei dieses Glimmerband bzw. Glimmerblatt mit einem flüssigen, härtbaren Kunstharz imprägniert und dann erhitzt wird, um das Kunstharz auszuhärten, dadurch gekennzeichnet, dass man zum Imprägnieren eine Mischung flüssigen Bisphenol-A Kunstharzes mit einem oder mehreren zykloaliphaft schen Kunstharzen und einem Härtemittel verwendet.

II. Elektrisches Gerät, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I.

UNTERANSPRt HE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen 100 und 115 Gewichtsteile des Härtemittels auf je 100 Gewichtsteile der Mischung von flüssigem Bisphenol-A-Epoxydkunstharz und zykloaliphatischem Kunstharz verwendet werden.

2. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass etwa 112 Gewichtsteile des Härtemittels auf je 100 Gewichtsteile der Mischung aus flüssigem Bisphenol-A-Epoxydkunstharz und zykloali phatischem Kunstharz verwendet werden.

3 Verfahren nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als

Härtemittel Hexahydrophthals äureanhydrid verwendet.

4. Gerät nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunstharz zwischen 50 und 70 Gewichtsprozent, vorzugsweise ungefähr 60 Gewichtsprozent, Bisphenol-A-Epoxydharz enthält.