CH644655A5

CH644655A5 - Process and apparatus for producing insulating webs

Info

Publication number: CH644655A5
Application number: CH700179A
Authority: CH
Inventors: Guido Rossi
Original assignee: Micafil Ag
Priority date: 1979-07-30
Filing date: 1979-07-30
Publication date: 1984-08-15
Also published as: DE2948989A1; DE2948989C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Isolationsbahnen unter Verwendung von Mikrokapseln eines Bindemittels und mindestens einem anorganischen flockenartigen Isolierstoff, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der Herstellung von Isolationsbahnen für elektrisch, mechanisch und thermisch hochbeanspruchte Isolationen ist es üblich, einzelne Arbeitsvorgänge auf verschiedenen Spe-zialmaschinen vorzunehmen, wobei oft Einzweckmaschinen zur Anwendung kommen.

Es sind auch Verfahren und kontinuierlich arbeitende Vorrichtungen bekannt, bei welchen das flockenartige Material in einem der Papierherstellung ähnlichen Nassverfahren über Entwässerungssiebe zur Bildung der Isolierstoffbahn aufgebracht wird.

Ein Nachteil besteht insbesondere darin, dass mit einer Anlage meistens nur ein oder wenige einander sehr ähnliche Produkte hergestellt werden können.

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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von Isolationsbahnen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche einerseits eine kontinuierliche Verarbeitung des anorganischen Flockenmaterials auf trockenem Wege ermöglicht und andererseits ohne besondere Anpassung und Umstellungen die verschiedensten Kombinationen in bezug auf das verwendete Flockenmaterial ohne besonderes Trägermaterial, sowie mit einem oder mehreren Trägermaterialien ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Verfahrensansprüche 1 bis 6, sowie die Sachansprüche 7 bis 13 gelöst.

Der Vorteil der Vorrichtung zur Durchführung des erfin-dungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass mit ein und derselben Vorrichtung durch einfaches Zu- und Abschalten verschiedener Teil Vorrichtungen die unterschiedlichsten Isolationen herstellbar sind, wobei eine hohe Qualität auch für elektrisch, mechanisch und thermisch hochbeanspruchte Isolationsbahnen gewährleistet wird. Es können mit der gleichen Vorrichtung trägerlose, sowie mit einer oder mit mehreren Trägermaterialien verstärkte Isolierstoffbahnen hergestellt werden, wobei das mit Bindemittel-Mikrokapseln vorbehandelte anorganische Flockenmaterial aus einem oder mehreren Isolierstoffen separat oder gemischt zugeführt und Isolierstoffbahnen in grossen Gewichts- und Dickenbereichen hergestellt werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäss der Erfindung sei anhand einer schematischen Darstellung näher erläutert.

Der erfindungsgemässen Vorrichtung wird flockiges Gut, vorzugsweise anorganische Flocken, wie Glasflocken und/ oder Glimmerflocken, die bereits mit Bindemittel-Mikrokapseln vorbehandelt sind, zugeführt. Die Bindemittelvorbehandlung des flockenartigen Materials erfolgt in einer separaten, nicht dargestellten Sortier- und Mischvorrichtung, in welcher die Mikrokapseln des Bindemittels beigefügt werden. Entsprechend der Oberflächengrösse der Flocken wird jede der Flocken elektrostatisch mit etwa einer Mikrokapseln versehen, wobei der Bindemittelanteil nicht zu hoch gewählt werden darf, um eine gute Imprägnierbarkeit der fertigen Isolierstoffbahn zu gewährleisten. Damit eine gute Haftung zwischen Flocken und Bindemittel-Mikrokapseln und im weiteren Arbeitsablauf zwischen Flocken und dem Imprägniermittel bei der Vorimprägnierung erfolgt, kann das Flockenmaterial vorher noch chemisch, beispielsweise mit Säuren, Schlichten und dgl. behandelt werden, wodurch die Ober-flächen-Rauheit des Flockenmaterials erhöht und somit die Haftfestigkeit des Bindemittels am Flockenmaterial vergrös-sert wird. Der entsprechende Bindemittelanteil gewährleistet gleichzeitig, dass die Isolierstoffbahn flexibel bleibt, was insbesondere für elektrische Isolationen von Wichtigkeit ist.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung besteht aus mindestens einer Dosiervorrichtung, beispielsweise aus zwei Dosiervorrichtungen 1,1', welche die mit Bindemittel-Mikrokapseln vorbehandelte Flocken dosieren und auf je einem dazugehörigen Flockenverteiler 4,5; 4', 5' verteilen und elektrostatisch aufladen und nachfolgend auf ein Förderband, das als inneres Umlaufband Ai dient und mit einer klebefreien Beschichtung versehen ist, in zwei Teilschichten C', C" übertragen werden. Das Förderband mit der so ausgebildeten Isolierstoffschicht C gleitet über eine Heizstrecke 6, wobei die Oberfläche der flockigen Isolierstoffschicht mit einem äusseren Umlaufband A2 überdeckt wird. Weiterhin ist eine zwischen den Flockenverteilern 4,5; 4', 5' angeordnete Abrollvorrichtung 24' für eine Trägermaterial B'-Zufüh-rung, eine mit einem umlaufenden Anpressband A3 versehene Hauptwalzenpresse 7, eine Vorimprägniervorrichtung 21,

eine Trocknungsanlage 22, eine Beschichtungsvorrichtung 23, eine mit einem umlaufenden Anpressband A3' versehene

Hilfswalzenpresse 8 mit einer Abrollvorrichtung 24 für eine weitere Trägermaterial B-Zuführung und eine Aufwickelvorrichtung 28 vorgesehen. Die Dosiervorrichtungen 1,1' bestehen jeweils aus einem Behälter mit einer Niveauüberwachung 32,32' zur Steuerung der Flockenzufuhr, einer Rüttelvorrichtung 2,2' und Schwingsieben 3,3'. Es werden beispielsweise zwei übereinander angeordnete Siebplatten, die zueinander in jeweils entgegengesetzter Richtung hin und her schwingen, verwendet, die eine Vielzahl von zueinander versetzt angeordneten Auslauföffnungen la, la' aufweisen, deren Grösse etwa der Flockengrösse entspricht. Die Auslauföffnungen la, la' der Schwingsiebe 3,3' sind vorzugsweise trichterförmig ausgebildet. Die Auslauföffnungen la, la' jeder Dosiervorrichtung 1,1', münden auf den entsprechenden Flockenverteiler 4,5; 4', 5', welcher jeweils aus einem mechanischen Verteiler 4,4' und einer elektrostatischen Verteilerplatte 5,5' gebildet wird. Die kippbare und höhenverstellbare Verteilerplatte 5,5' kann treppenartig ausgebildet sein und durch die Schwingungen gelangen die Flocken nach und nach bis auf den höchsten Punkt der Verteilerplatte 5,5', von wo sie elektrostatisch aufgeladen auf ein Förderband, welches als inneres Umlaufband Ai dient,

fallen. Die Fallhöhe ist so hoch gewählt, dass die Flocken in ihrem Fallbereich auf eine freie Stelle des Förderers sicher gelangen können. Über die tischartig ausgebildete Heizstrecke 6 und einen Heizzylinder 9 der Hauptwalzenpresse 7 ist das innere Umlaufband Ai geführt. Die Hauptwalzenpresse 7 besteht aus dem Heizzylinder 9 mit mindestens einer beheizten 11 und einer gekühlten Umlenkwalze 12 sowie mindestens einer gekühlten Anpresswalze 13 und einer zwischen der gekühlten Umlenkwalze 12 und der ebenfalls gekühlten Anpresswalze 13 angeordneten Kühlzone 10, vorzugsweise einer Luftkühlung, zur indirekten Abkühlung der Isolierstoffschicht C. Die Hauptwalzenpresse 7 ist mit einer Rollenführung 16 für das innere Umlaufband Ai sowie einer Spann walze 14 und zwei Regulierwalzen 15 für das Anpressband A3 des Heizzylinders 9 versehen. Die Rollenführung 16 für das innere Umlaufband Ai besteht aus einer Spann-/ Regulier-Walze 16c, einer Umlenkwalze 16a und einer Umlenkwalze 16b, die gleichzeitig die Funktion einer Anpresswalze gegenüber einer Saugbürsten walze 17a einer Bandreinigungsvorrichtung 17 übernimmt. Weiterhin ist als äusseres Umlaufband A2 vorgesehen, welches für die auf dem inneren Umlaufband Ai aufgelegte Isolierstoffschicht C als zusätzliche Stützvorrichtung dient und welches sowohl über die Hauptwalzenpresse 7 als auch die Hilfswalzenpresse 8 geführt ist. Das äussere Umlaufband A: ist mit einer Rollenführung 18 versehen. Die Rollenführung 18 für das äussere Umlaufband A: besteht aus einer Spannwalze 18c, einer Regulierwalze 18d, Umlenkwalzen 18a, 18f, Führungswalzen 18e und einer Umlenk-/Anpress-Walze 18b, die mit einer beispielsweise aus einer Saugbürstenwalze 20a bestehenden Bandreinigungsvorrichtung 20 in Verbindung steht. Die nach der Hauptwalzenpresse 7 angeordnete Vorimprägniervorrichtung 21 hat lediglich den Zweck, die Staubfreiheit der Isolierstoffschicht C zu gewährleisten, nachdem von der Innenoberfläche der Isolierstoffschicht C das innere Umlaufband Ai abgehoben und abgeführt wurde. Das Imprägniermittel besteht vorzugsweise aus einer wässrigen Dispersion von Polymerisaten, bei welcher der Feststoffanteil sehr gering gehalten wird. Die Trocknungsanlage 22 ist vorzugsweise als ein Einbahntrockner ausgebildet und mit Heissluft betrieben.

Die Isolierstoffschicht C, die zusammen mit dem äusseren Umlaufband A2 durch die Trocknungsanlage 22 hindurchgeführt wird, gelangt zu der Hilfswalzenpresse 8, die aus einem Heizzylinder 9', einer Kühlzone 10', einer beheizten 11' und einer gekühlten Umlenkwalze 12' sowie einer gekühlten Anpresswalze 13', einer Spann walze 14' und beispielsweise

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zwei Regulierwalzen 15' für das Anpressband A3' besteht. Der Hilfswalzenpresse ist die Abrollvorrichtung 24 für die Trägermaterial B-Zuführung und die Beschichtungsvorrich-tung 23 vorgeschaltet. Die Abrollvorrichtung 24 besteht beispielsweise aus zwei umschaltbaren Warenbäumen 25, vorzugsweise für Filamentglasgewebe, das über Umlenkrollen 26 und eine Fremdpartikelkontrolle 27 gleichzeitig mit dem umlaufenden Anpressband A3' des Heizzylinders 9' der Hilfswalzenpresse 8 auf die mit Klebemittel versehene Oberfläche der Isolierstoffschicht C aufgewalzt wird. Als Bindemittel werden thermohärtbare Kunstharze, wie beispielsweise Epoxid, Polyurethan-, Silikon-, Phenolharze und dgl. verwendet, welches vorzugsweise in Pulverform über die ganze Oberfläche der Isolierstoffschicht punktartig aufgetragen wird.

Die Abrollvorrichtung 24' zwischen den Flockenverteilern 4,5; 4', 5' für die Trägermaterial B'-Zuführung besteht beispielsweise aus einem Kettbaum 25', vorzugsweise für parallel zueinander angeordnete Glasendlosfäden, welche über Umlenkrollen 26' und einer angedeuteten Fadenführung mit Fadenbruchüberwachung 27' oberhalb der Heizstrecke 6 auf das innere Umlaufband Ai, auf welchem durch die vorgeschaltete Dosiervorrichtung 1 ' bereits eine Teilschicht C' der Isolierstoffschicht C aufgelegt ist, zugeführt werden können. Durch die nachfolgende Dosiervorrichtung 1 wird auf das Trägermaterial B' eine zweite Teilschicht C" zur Bildung der Isolierstoffschicht C aufgelegt. Durch entsprechende Dosierung kann die Lage des Trägermaterials B' zwischen den Teilschichten C',C" auch ausserhalb der Schichtmitte gewählt werden.

Nach Verlassen der Hilfswalzenpresse 8, durch welche die Isolierstoffschicht C auf ihre Endmasse verfestigt wird, löst sich das äussere Umlaufband A2 von der über die Umlenkwalze 18f laufenden fertigen Isolierstoffbahn C, welche über ein Bremswalzenpaar 19 und eine Umlenk walze 29 auf eine der zwei umschaltbaren Wickeleinheiten 31 der mit einer Bandkantensteuerung 30 versehenen Aufwickelvorrichtung 28 aufgewickelt wird. Die Heizzylinder 9,9' der Haupt- 7 und Hilfswalzenpresse 8 und die Aufwickelvorrichtung 28 sind synchron angetrieben. Das innere Ai und äussere Umlaufband A2, sowie die Anpressbänder A3 bzw. A3' der Heizzylinder 9, 9' werden normalerweise nicht angetrieben. Bei besonders dicken Isolierstoffbahnen C, beispielsweise für Wärmeisolationen, ist es zweckmässig, die Geschwindigkeit des äusseren Umlaufbandes A2 sowie der Anpressbänder A3, A3' der Haupt- 7 und Hilfswalzenpresse 8 entsprechend der äusseren Umfangsgeschwindigkeit der Isolierstoffbahn C mittels eines selbständigen nicht dargestellten Antriebes anzupassen.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ermöglicht entsprechend dem Verwendungszweck der Isolation eine weitgehende Anpassung und es können sowohl trägermaterialfreie als auch mit einer oder mehreren Trägermaterialien B, B' versehene Isolierstoffbahnen C hergestellt werden. Das Trägermaterial B, B' kann aus einem Gewebe und/oder Folie und/oder einem Vlies und/oder aus parallel zueinander in Längsrichtung laufenden Fäden bestehen.

Auch die Wahl des Flockenmaterials, welches vorzugsweise aus mit Bindemittel-Mikrokapseln vorbehandelten Glas- und/oder Glimmerflocken besteht, kann je Verwendungszweck der Isolierstoffbahn C weitgehend variiert werden, indem zur Bildung einer Isolierstoffschicht beispielsweise nur eine Flockenart in einer oder mehreren Teilschichten C', C" oder verschiedene Flockengemische, beispielsweise aus Glas- und Glimmerflocken, in einer oder mehreren Teilschichten gebildet werden. Es können auch mehrere, beispielsweise zwei Teilschichten C', C" verschiedener Materialzusammensetzung zur Anwendung kommen, wo vorzugsweise eine Teilschicht C' aus Glasflocken und die andere Teilschicht C" aus Glimmerflocken besteht.

Die Isolierstoffdicke kann insbesondere durch die Geschwindigkeit des Förderbandes Ai und auch durch die Einstellung der Schwingsiebe 3,3' geregelt werden. Weiterhin kann die Isolierstoffschicht-Dicke dadurch geregelt werden, dass mehrere Dosiervorrichtungen 1,1 ' in Serie geschaltet werden.

Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Isolierstoffbahnen weisen üblicherweise eine Bahnbreite von 1000 mm auf, wobei jedoch grössere Bahnbreiten, beispielsweise für die Herstellung von Rohren, ohne weiteres hergestellt werden können. Derartige Isolierstoffbahnen, beispielsweise in Zusammensetzung Glasflocken-Teilschicht/Trägermaterial B', vorzugsweise aus Glasendlosfäden/Glasflocken-Teilschicht von einer Bahnbreite von 3000 mm und mehr können auch für die Herstellung von Hochspannungskondensatoren-Durchführungen, anstatt der üblichen Zellulosepapiere, verwendet werden. Die so hergestellten Isolierstoffbahnen können auch als Schichtpressstoffe zu Platten, Rohren und verschiedenen Formteilen verarbeitet werden.

Die Bahnen können auch in vorteilhafter Weise in einem nachfolgenden Arbeitsgang zu schmalen Isolierbändern von beispielsweise bis etwa 50 mm Breite geschnitten werden.

Die Isolierstoffbahnen und Isolierstoffbänder werden u.a. für ununterbrochene Isolierungen von Wicklungen für Nieder- und Hochspannungsmaschinen aller Leistungsklassen verwendet.

Dieses erfindungsgemässe Verfahren ist für die Herstellung von Isolierstoffbahnen für elektrisch, mechanisch und thermisch hochbeanspruchte Isolationen nicht beschränkt. Es könnten auch verhältnismässig dicke Isolierstoffbahnen als Wärmeisolationen hergestellt werden, die aus mehreren, beispielsweise vier Teilschichten gebildet würden und mit einem B-Trägermaterial, vorzugsweise Metallgewebe, verstärkt sind.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Verfahren zur Herstellung von Isolationsbahnen unter Verwendung von Mikrokapseln eines Bindemittels und mindestens einem anorganischen flockenartigen Isolierstoff, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) dem flockenartigen Isolierstoff werden in einer Sortier-und Mischvorrichtung die Mikrokapseln des Bindemittels beigefügt,

b) die mit den Bindemittelkapseln vorbehandelten Isolierstoff-Flocken werden in mindestens einer Dosiervorrichtung dosiert und nachfolgend verteilt, elektrostatisch aufgeladen und über eine beheizte Förderstrecke auf ein Förderband, welches gleichzeitig als inneres Umlaufband dient, aufgelegt und unter Bildung einer flockigen Isolierstoffschicht gleich-mässig verteilt,

c) vor Erreichen einer aus einer beheizten Hauptwalzenpresse bestehenden Verfestigungsstation wird ein äusseres Umlaufband auf die freie Oberfläche der auf dem inneren Umlaufband aufliegend weitertransportierten flockigen Isolierstoffschicht auflaufen gelassen, und die zwischen dem inneren und dem äusseren Umlaufband eingebettete flockige Isolierstoffschicht wird anschliessend unter Umkehrung ihrer Laufrichtung um den heissen Walzenmantel der Hauptwalzenpresse herumgeführt und dabei mittels eines diesen Walzenmantel wenigstens teilweise umschlingenden Anpressbandes an diesen angepresst,

d) nach Passieren der Hauptwalzenpresse wird das innere Umlaufband von der Innenoberfläche der Isolierstoffschicht abgehoben, welche nach einer Vorimprägnierung durch eine Trocknungsanlage, zusammen mit dem äusseren Umlaufband hindurchgeführt wird, und e) die Isolierstoffschicht wird zusammen mit dem äusseren Umlaufband über eine mit einem umlaufenden Anpressband versehene Hilfswalzenpresse geführt und als fertige Isolierstoffbahn vom äusseren Umlaufband getrennt und auf eine Materialrolle aufgewickelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Isolierstofflocken Glas- und/oder Glimmerflocken verwendet werden.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierstoffschicht mindestens durch ein Trägermaterial verstärkt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial aus zueinander parallelen, eine Iso-lierstoffschicht-Gesamtbreite bildenden Fäden dem Förderband zugeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial durch das umlaufende Anpressband der Hilfswalzenpresse auf die mit Klebemittel versehene Oberfläche der Isolierstoffschicht aufgewalzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägermaterial Gewebe und/oder Folien und/oder Vliese verwendet werden.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Dosiervorrichtung (1,1',...) mit je einer Rüttelvorrichtung (2,2',...) und Schwingsieben (3,3',...) versehen ist, wobei Auslauföffnungen (la, la',...) jeder Dosiervorrichtung (1, 1 ',...) auf einen Flocken verteiler (4,5; 4', 5 ',...) münden, und dass ferner ein als inneres Umlaufband (Ai) dienendes Förderband so ausgebildet ist, dass eine Heizstrecke (6) von diesem überstrichen wird und zwischen den Flockenverteilern (4,5; 4', 5'; ...) eine auf das Förderband (Ai) geführte Trägerbahn (B')-Zuführung vorhanden ist, und das innere Umlaufband (Ai) über eine als eine Verfestigungsstation ausgebildete Hauptwalzenpresse (7) geführt ist, wobei weiterhin ein äusseres Umlaufband (A:) als zusätzliche Stützvorrichtung für die auf dem inneren Umlaufband (Ai) aufgelegte Isolierstoffschicht (C) dient, und dass ferner eine Vorimprägnierungsvorrichtung (21), eine Trocknungsanlage (22), eine Beschichtungsvorrichtung (23), eine Hilfswalzenpresse (8) mit Trägermaterial (B)-Zuführung und eine Aufwickel vorrichtung (28) vorhanden sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Flockenverteiler (4,5; 4', 5';...) aus einem mechanischen Verteiler (4,4',...) und einer elektrostatischen Verteilerplatte (5, 5',...) besteht und zwischen den Flockenver-teilern (4,5; 4', 5';...) je eine Ab roll Vorrichtung (24') für ein Trägermaterial (B') angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptwalzenpresse (7) aus einem Heizzylinder (9) mit mindestens einer beheizbaren (11) und einer kühlbaren Umlenkwalze (12) sowie mindestens einer kühlbaren Anpresswalze (13) besteht, und dass zwischen der kühlbaren Umlenkwalze (12) und der ebenfalls kühlbaren Anpresswalze (13) eine Kühlzone (10) vorhanden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Hauptwalzenpresse (7) eine Rollenführung (16) für das innere Umlaufband (Ai) und eine Rollenführung (18) für das äussere Umlaufband (A2), sowie eine Spannwalze (14) und Regulierwalzen (15) für ein Anpressband (A3) miteinander in Wirkverbindung stehen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfswalzenpresse (8) aus einem Heizzylinder (9'), mindestens einer beheizbaren (11 ') und einer kühlbaren Umlenkwalze (12') sowie einer kühlbaren Anpresswalze (13') besteht, und dass zwischen der kühlbaren Umlenkwalze (12') und der ebenfalls kühlbaren Anpresswalze (13') eine Kühlzone (10') vorhanden ist, und dass die Hilfswalzenpresse (8) mit einer Abrollvorrichtung (24) für ein Trägermaterial (B), sowie einem Anpressband (A3') mit einer Spannwalze (14'), Regulierwalzen (15') und der Rollenführung (18) für das äussere Umlaufband (A2) versehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für das innere (Ai) und das äussere Umlaufband (A2) je eine Bandreinigungsvorrichtung (17,20) vorhanden ist.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizzylinder (9) der Hauptwalzenpresse (7), der Heizzylinder (9') der Hilfswalzenpresse (8) und die Aufwickelvorrichtung (28) synchron antreibbar sind.