DE2142571B1

DE2142571B1 - Isolierband zur herstellung einer mit einer heisshaertenden epoxidharz-saeureanhydridhaertermischung impraegnierten isolierhuelse fuer elektrische leiter

Info

Publication number: DE2142571B1
Application number: DE19712142571D
Authority: DE
Inventors: Willi Mertens
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1971-08-20
Filing date: 1971-08-20
Publication date: 1972-06-08
Also published as: FR2150345B1; CA977633A; GB1371556A; JPS5314160B2; JPS4831500A; AT314035B; IT964058B; US3841959A; FR2150345A1; SE393214B; BE787763A; CH575164A5

Description

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des Beschleunigers bewirken. Dabei werden zyklo- 200 haben, besteht keine Gefahr einer Infizierung der

aüphatische Epoxidharze miteinemEpoxidäquivalent- heißhärtenden Epoxidharz-Säureanhydridmischung

gewicht unter 180 verwendet, bei denen die Epoxid- durch Dämpfe beschleunigend und aktivierend wir-

gruppen durch Sauerstoffanlagerang an ringständige kender Bestandteile aus der Bindemittel-Beschleuni-

Doppelbindungen entstanden sind. 5 germischung.

Da durch die beschriebene hochwertige Isolierung Es hat sich gezeigt, daß in folgenden Bereichen die Ausnutzung der elektrischen Maschinen wesent- von Gewichtsanteilen besonders günstige Ergebnisse lieh verbessert werden konnte, besteht die Aufgabe, mit der gemäß der Erfindung aufgebauten Bindeeine Bindemittel-Beschleunigermischung für das in mirtel-Beschleunigermischung erhalten werden:
der Isolierung verwendete Isolierband zu rinden, die io . . ,,,.■,.,
eine möglichst hohe Wärmeformbeständigkeit auf- 60 b_1S 80 Gewichtsteile eines zykloahphatischen weist, damit auch bei hohen Betriebstemperaturen Epoxidharzes mit einem Epoxidaquider elektrischen Maschine, z.B. in der Isolaiions- ^valent ^3°' ^W°^b« ^^{6 EpCmd}~ klasseF, keine thermoplastische Erweichung der gruppen durch Sauerstoflanlagerung an Isolierung auftritt. Zur Lösung dieser Aufgabe geht 15 nngstandige Doppelbindungen entstandie Erfindung von einem derartigen Isolierband zur .„, . „_. r,^en ? , ' ., . . ,. ,
Herstellung einer mit einer heißhärtenden Epoxid- ^{19 bis 39} Gewichtstelle eines Adduktes aus Viharz-Säureanhydridmischung imprägnierten Isolier- nylzyklohexendioxid und sekundären

T ^T^{en bei} ^J ^das f^u^ndare

hülse für elektrische Leiter ausT das aus auf eine ^T^en' ^bei ^J ^das f^
flexible Unterlage aufgebrachtem, flächigem, durch- 20 Stickstoffatom Glied eines hydrierten schlagsfestem anorganischem Material besteht, das Ringsystems ist, im Molverhaltms 1:1, mit der Unterlage und miteinander oder gegebenen- ^u · , ■-, · » j j 1 „. falls mit einer abschließenden Decklage mittels eines ¹ ^{bis 15} Gewichtstelle eines Adduktes aus Vi-Bindemittels verklebt ist, das einen die Härtungs- nylzyklohexendioxid und m 1-Stellung reaktion des Tränkharzgemisches anregenden Be- 25 mcht substituierter Imidazole im Molschleuniger enthält, wobei die Bindemittel-Beschleu- verhältnis 1:1.

nigermischung ein bei der Aushärtetemperatur des Die Härtungsgeschwindigkeit der im Isoherband

Tränkharzes selbsthärtendes System bildet, unter Ver- enthaltenen Bindemittel-Beschleunigermischung kann

Wendung zykloaliphatischer Epoxidharze mit einem durch das Verhältnis von Aminaddukt zu Imidazol-

Epoxidäquivalentgewicht unter 180, bei denen die 30 addukt erheblich beeinflußt werden. Außerdem wird

Epoxidgruppen durch Sauerstoffanlagerung an ring- die Aktivität der Imidazoladdukte durch den Substi-

ständige Doppelbindungen entstanden sind. Gemäß tuenten im Imidazol beeinflußt. So ist es z. B. zweck-

der Erfindung setzt sich die Bindemittel-Beschleuniger- mäßig, in der Bindemittel-Beschleunigermischung

mischung zusätzlich aus folgenden Bestandteilen zu- 7 bis 15 Gewichtsteile von 2-Isopropyl-imidazol-

sammen: 35 addukt zu verwenden. Man erhält dadurch ein Isolier-

_A j , _w ,.,.,,,, ,· ·, , -, band mit größter Lagerfähigkeit, das jedoch während

AdduktenausVmylzyklohexendioxidundsekun- _{der Aush}l_{rtung etwas langsam reagiert; weil die}

daren Ammen bei denen das sekundäre Sück- _{wirk des} 2-Isopropyl-imidazoladduktes als PoIy-

stoffatom Glied eines, hydrierten Ringsystems _merisati_Onskatalysator geringer ist. Verwendet man

f>j™Molverhaltosl:l und a· -a a- 4° dagegen in der Bindemittel-Beschleunigermischung

Addukten aus Vmyrzyklohexendioxid und m ₂-Äthyl-imidazoladdukt, so reichen wegen der höhe-

Kl?^nS Γ·ΐ ^{SubstltUierter Imidazole m Mo1}" ren Beschleunigerwirkung Anteile von 1 bis 7 Ge-

verhaltms 1:1. wichtsanteilen aus. Man kann auch Mischungen

Eine derartige gemäß der Erfindung aufgebaute beider Stoffe verwenden.

Bindemittel-Beschleunigermischung ergibt berm Aus- 45 Der Anteil an Bindemittel wird bei der Herstellung härtender getränkten Isolierungen, selbst in dem Fall, des Isolierbandes nicht zu hoch gewählt, damit das daß sie nicht vom Tränkharz resorbiert wurde, einen Tränkharz bei der Imprägnierung gut in die im Band Formstoff mit einer Wärmeformbeständigkeit nach befindlichen Hohlräume eindringen kann. Man wird Martens von über 100°. Da aber bei der Herstellung daher den Gewichtsanteil der als Bindemittel zur der Isolierung der größte Anteil der Bindemittel- 50 Verklebung des Isolierbandes verwendeten Verbin-Beschleunigermischung sich in weitem Mischungs- düngen etwa zwischen 3 und 10 %, bezogen auf das bereich mit dem in die Isolierhülse eindringenden Gesamtgewicht des Isolierbandes, wählen. Bei einem Tränkharzanteil vermischt, ergeben sich nach der solchen Anteil an Bindemittel empfiehlt es sich, die Aushärtung der Isolierung Formstoffe mit einer Menge des Beschleunigers etwa in der Größenord-Wärmeformbeständigkeit von über 130°. Dies ist aber 55 nung von 0,1 bis 3 %, bezogen auf das Gesamtausreichend, um auch bei elektrischen Maschinen gewicht des Isolierbandes, festzusetzen. Die Menge der Isolationsklasse F mechanische Bewegungen in des dem Isolierband bei der Herstellung zugesetzten der Wicklung bzw. in den Wickelköpfen weitgehend Beschleunigers hängt dabei davon ab, wieviel anorzu unterdrücken. ganisches Material, z. B. Glimmer, pro Unterlage das Weiterhin kann ein gemäß der Enfindung aufge- 60 Band enthält und auch wie hoch der Anteil des zur bautes Isolierband bei Raumtemperatur bis zu mehr Verklebung verwendeten Bindemittels im Isolierais drei Monaten ohne Veränderung seiner Eigen- band ist.

schäften gelagert werden, und das Bindemittel-Be- Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Fig. 1

schleunigersystem bleibt mit Sicherheit unter den ein gemäß der Erfindung hergestelltes Isolierband

Bedingungen des Trocknens und Vorwärmens vor der 65 schematisch dargestellt. Dieses Isolierband besteht

Tränkung der Isolierungen voll im Tränkharz löslich. aus einer flexiblen Unterlage 1 aus einem wenige μ

Da außerdem die Komponenten der Bindemittel- starkem Kunstfaservlies. Als Unterlage können aber

Beschleunigermischung Molekulargewichte von über auch ein Gewebe, wie Glasseide oder eine Kunststoff-

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folie, insbesondere hoher Wärmefestigkeit, verwendet bringen eines Außenglimmschutzes wird der so umwerden. wickelte Stab, gegebenenfalls nach vorangegangener

Auf die Unterlage 1 ist die Schicht 2 aus Glimmer- Trocknung, unter Vakuum mit einer heißhärtenden blättchen aufgebracht. Statt dieser Glimmerblättchen Epoxidtränkharzmischung auf der Basis von bi- oder können aber auch Gümmerpapier bzw. Glasflocken 5 höherfunktionellen Glycidyläthern bzw. Epoxidveraufgebracht werden. Die Schicht 2 wird durch die bindungen und Säureanhydriden getränkt. Die Im-Decklage 3 abgeschlossen, die vorteilhafterweise aus prägniertemperatur beträgt hierbei etwa 60 bis 70° C, dem gleichen Material besteht wie die Unterlage 1. damit gewährleistet ist, daß die Viskosität der Epoxid-Es ist aber auch möglich, für die Unterlage 1 und die tränkharzmischung bei der Tränkung möglichst Decklage 3 voneinander verschiedene flexible Mate- io geringer als 30 cP ist und mithin die auf dem Wickrialien zu wählen. Bei der Verwendung von Grimmer- lungsstab 4 aufgewickelte Hülse vollständig getränkt papier kann wahlweise auch die Decklage fortgelassen wird. Anschließend wird dann das überschüssige werden. Tränkharzgemisch zurückgepumpt. Es kann zu be-

Zur Verklebung des Isolierbandes dient ein be- liebig vielen Tränkzyklen weiter verwendet werden, schleunigerhaltiges Bindemittel, das folgendermaßen 15 da seine Gebrauchsdauer ein Vielfaches der für einen zusammengesetzt ist: Tränkzyklus benötigten Zeit beträgt. Bei der Aus

härtung der Isoherhülse ist durch die besondere Aus-

70 Gewichtsteile eines zykloaliphatischen Epoxid- wahl des Bindemittels die Gewähr gegeben, daß alleharzes mit einem Epoxidäquivalentgewicht von Stellen ausgehärtet werden, d. h. auch Stellen, an 150, bei dem die Epoxidgruppen durch Sauer- 20 denen das Bindemittel nicht durch das Tränkharz Stoffanlagerung an ringbeständige Doppelbin- resorbiert wurde, da das Bindemittel selbst aushärtend düngen entstanden sind, ist. Man erhält somit eine Isolierung mit sehr guten

27 Gewichtsteile des Morpholinadduktes an Vinyl- elektrischen Eigenschaften und einer hohen Wärmehexendioxid formbeständigkeit.

und 25 Die Klebeigenschaften der gemäß der Erfindung

3 Gewichtsteile des 2-Äthyl-imidazoladduktes an ausgebildeten Bindemittel-Beschleunigermischung

Vinylzyklohexendioxid. können außerdem noch in zweckmäßigerweise durch

Zusätze von anorganischen oder organischen Ver-

Das so hergestellte Isolierband ist mehr als 3 Mo- dickungsmitteln der jeweiligen verwendeten Unternate bei 25° C lagerfähig. 30 lage angepaßt werden. Als anorganisches Verdickungs-

Zur Herstellung der Isolierhülse des Wicklungs- mittel kann z. B. hochdisperse Kieselsäure verwendet Stabes einer elektrischen Maschine wird dann das in werden, als organische sind in der Bindemittel-Fig. 1 dargestellte Isolierband, wie es in der Fig. 2 Beschleunigennischung lösliche Thermoplaste, wie angedeutet ist, um den Wicklungsstab 4 einer elek- z. B. Polyvinylbutyral, StyrolacryMtrilpolymerisate irischen Maschine herumgewickelt. Nach dem Um- 35 oder Polysurfonharze geeignet. Man kann von diesen wickeln des Wicklungsstabes 4 mit dem Isolierband Verdickungsmitteln ungefähr bis 5 % der Bindemittel- und nach einem gegebenenfalls durchgeführten Auf- Beschleunigermischung zusetzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 19 bis 39 Gewichtsteile eines Adduktes aus Patentansprüche: Vinylzyklohexendioxid und sekundä ren Aminen, bei denen das sekundäre

1. Isolierband zur Herstellung einer mit Stickstoffatom Glied eines hydrierten einer heißhärtenden Epoxidharz-Säureanhydrid- 5 Kingsystems ist, im Molverhältnis 1:1 mischung imprägnierten Isolierhülse für elek- enthalten sind

irische Leiter, insbesondere für die Wicklungs- ₉ Isolierband nach Anspruch 1, dadurch ge-

stabe bzw. Spulen elektrischer Maschinen, kennzeichnet, daß in der Bindemittel-Beschleu-

bestehend aus auf eme flexible Unterlage auf- nisermischune

gebrachtem, flächigem, durchschlagsfestem anor- 10 . , . _Λ _ J* . , ., . . ,, ,

ganischem Material, wie z. B. Glimmerblättchen ¹ ^{bls 15} Gewichtsteile eines Adduktes aus

oder Feinglimmerschichten, das mit der Unter- Vinylzyklohexendioxid undrn 1-Stel-

lage und miteinander oder gegebenenfalls mit lung nicht substituierter Imidazole im

einer abschließenden Decklage mittels eines Molverhältnis 1:1
Bindemittels verklebt ist, das einen die Härtungs- X5 enthalten sind.

reaktion des Tränkharzgemisches anregenden 10. Isolierband nach Anspruch 1, dadurch ge-

Beschleuniger enthält, wobei die Bindemittel- kennzeichnet, daß der Bindemittel-Beschleuniger-

Beschleunigermischung ein bei der Aushärtetem- mischung bis angenähert 5°/o anorganische oder

peratur des Tränkharzes selbsthärtendes System organische Verdickungsmittel zugesetzt sind,
bildet, unter Verwendung zykloaliphatischer 20

Epoxidharze mit einem Epoxidäquivalentgewicht

unter 180, in denen die Epoxidgruppen durch
Sauerstoffanlagerung an ringständige Doppelbindungen entstanden sind, dadurch gekenn- In neuerer Zeit werden die Isolierungen elektrischer zeichnet, daß sich die Bindemittel-Beschleu- 25 Leiter, insbesondere der Wicklungsstäbe bzw. Spulen nigermischung zusätzlich aus folgenden Bestand- elektrischer Maschinen, aus einer aus Isolierband teilen zusammensetzt: aufgewickelten Isoherhülse gebildet, die dann mit _A ,, ,. λγ· 1 11 t. j· -j j einer heißhärtenden Epoxidharz-Säureanhydridhärter-Addukten aus ymylzyklohexendioxid und ^_80n imprägniert und ausgehärtet wird. Die für sekundären Aminen bei denen das sekun- ^ _IsoüS_rhüf_Se verwendeten Isolierbänder bestehen dare Stickstoffatom Glied eines hydrierten _{aug auf} ^ _{flexMe Unterl} aufgebrachtem, flächi-Rrngsystems ist im Molverhalteus 1:1, und durchschlagsfestem anorganischem Material, wie Addukten aus Vmykyklohexendioxid und in J _B' _Glasfiocke°_; Glimmerblättchen oder Feinglim-1-S ellung nicht substituierter Imidazole im _{merschichten3 das} ^ _der Unterlage und miteinander Molvernaltms 1:1. _{35 oder gegebenenfa}ii_s ^₁ einer abschließenden Deck-

2. Isolierband nach Anspruch 1, dadurch ge- lage mittels eines Bindemittels verklebt ist. Da es für kennzeichnet, daß als sekundäres Amin Piperidin eine wirtschaftliche Durchführung der Tränkung verwendet ist. notwendig ist, eine möglichst reaktionsträge Tränk-

3. Isolierband nach Anspruch 1, dadurch ge- harzmischung zu verwenden, die auch bei den eine kennzeichnet, daß als sekundäres Amin Morpho- 40 gute Durchimprägnierung der Isolierhülse gewähr-Hn verwendet ist. leistenden hohen Temperaturen praktisch keiner Ver-

4. Isolierband nach Anspruch 1, dadurch ge- änderung der Viskosität unterhegt, enthalten diese kennzeichnet, daß in der Bindemittel-Beschleu- Isolierbänder bekanntlich einen die Härtungsreaktion nigermischung 2-Äthyl-imidazoladdukte enthalten des Tränkharzgemisches anregenden Beschleuniger, sind. 45 damit der in die Isolierhülse eingedrungene Tränk-

5. Isolierband nach Anspruch 1, dadurch ge- harzanteil in wirtschaftlich kurzen Zeiten aushärtet,
kennzeichnet, daß in der Bindemittel-Beschleu- Damit die Isolierbänder vor der Tränkung benigermischung 2-Isopropyl-imidazoladdukte ent- liebig lange gelagert werden können, wählt man die halten sind. Bindemittel-Beschleunigermischung so, daß bei

6. Isolierband nach Anspruch 4 oder 5, dä^ 5°' Raumtemperatur keine Härtung dieser Mischung durch gekennzeichnet, daß in der Bindemittel- eintritt. Trotzdem ist es jedoch zweckmäßig, daß, wie Beschleunigermischung eine Mischung von in der deutschen Patentschrift 1801053 beschrieben, 2-Äthyl-imidazoladdukten und von 2-Isopropyl- die Bindemittel-Beschleunigermischung ein selbstimidazoladdukten enthalten sind. härtendes System ist, das allerdings erst bei den

7. Isolierband nach Anspruch 1, dadurch ge- 55 wesentlich über der Raumtemperatur liegenden Auskennzeichnet, daß in der Bindemittel-Beschleu- härtetemperaturen des Tränkharzes selbst härtet. Danigermischung durch wird nämlich vermieden, daß zwischen groß-

60 bis 80 Gewichtsteile eines zykloaliphatischen flächigen Schichten des durchschlagfesten anorgani-

Epoxidharzes mit einem Epoxidäqui- ^schen Materials angedrungenes Bindemittel, das nicht

valentgewicht unter 180, wobei die ^{6o vollständl}g ^vom Trankharz resorbiert werden konnte,

Epoxidgruppen durch Sauerstoffan- ungehärtet ™ der Isolierung verbleibt. Das bekannte

lagerung an ringständige Doppelbin- Bindemittel besteht aus polymerisierbaren Addukten

düngen entstanden sind, ^{aus sauren}> mindestens eine polymensationsfähige

Doppelbindung enthaltenen Komponenten und

enthalten sind, 65 Epoxidverbindungen, denen organische Peroxide

8. Isolierband nach Anspruch 1, dadurch ge- beigemischt sind, die bei der Temperatur der Auskennzeichnet, daß in der Bindemittel-Beschleu- härtung des Tränkharzes die Polymerisation der nigermischung ungesättigten Molekularbereiche des Bindemittels und