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DE2818193A1 - Impraegnierbare glimmerisolierfolie fuer die isolation elektrischer maschinen der waermeklasse f und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Impraegnierbare glimmerisolierfolie fuer die isolation elektrischer maschinen der waermeklasse f und verfahren zu ihrer herstellung

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DE2818193A1
DE2818193A1 DE19782818193 DE2818193A DE2818193A1 DE 2818193 A1 DE2818193 A1 DE 2818193A1 DE 19782818193 DE19782818193 DE 19782818193 DE 2818193 A DE2818193 A DE 2818193A DE 2818193 A1 DE2818193 A1 DE 2818193A1
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Description

2818133
AEG Isolier- und Kunststoff GmbH. 35OO Kassel-Waldau, Falderbaumstr.15
Ka/schz KS 78/2O8
Imprägnierbare Glimmerisolierfolie für die Isolation elektrischer Maschinen der Wärmeklasse F und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf eine imprägnierbare Glimmerisolierfolie für die Isolation elektrischer Maschinen aus Glimmerpapier und einem mit einem im Imprägnierharz löslichen und bei Raum» temperatur klebfreien Epoxidharzkleber verbundenen Trägermaterial.
Die oben behandelten imprägnierbaren Glimmermaterialien werden vorwiegend in Bandform verarbeitet. Hiermit werden Roebelstäbe oder Ganzformspulen etc. durchgehend umbandelt. Bei kleineren Maschinen werden z.T. auch die geraden Nutteile mit Breitfolien aus diesen Materialien umwickelt und die Wickelköpfe mit imprägnierbaren Glimmerbändern isoliert.
Bei Betriebsspannungen bis etwa 10 kV und bei Maschinen kleinerer sowie mittlerer Leistungen werden die Roebelstäbe oder Ganzformspulen etc. meist nach dem Aufbringen der imprägnierbaren Materialien gen. oben in die Nuten eingelegt und hierin zusammen mit den Ständerblechpaket einer Vakuum-Druck-Imprägnierung (Ganztränkung) mit einen relativ niedrigviskosem Epoxidharz unterzogen. Nach der Imprägnierung wird die Isolation durch entsprechende Wärnebehandlungen ausgehärtet.
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KS 78/208
Bei Roebelstäben (Gitterstäbe) für Maschinen höherer Betriebs·» spannungen und Leistungen sind folgende Verfahren üblich:
a) Die umbandelten Roebelstäbe werden in entsprechende Behälter gegeben und hier unter Vakuum und Druck mit Epoxid·· harz imprägniert. Im Anschluß daran werden die Stäbe bzw. Isolierungen in entsprechenden Preßformen ausgehärtet.
b) Die umbandelten Roebelstäbe werden in entsprechende Formen aus Stahl oder Schichtpreßstoff gegeben und hierin unter Vakuum und Druck imprägniert. In den Formen wird dann ausgehärtet. Die Formen können so beschaffen sein, daß sie entweder die gesamten Roebelstäbe (einschließlich Wickel·· köpfe) einbeziehen, oder nur die geraden Nutteile.
Die Imprägnierharze bestehen in der Regel aus niedrigviskosen Epoxidharzen und einem flüssigen Anhydridhärter. Die Viskosität muß so niedrig sein, daß sie bei der Imprägnierungstemperatur bei kleineren Maschinen unter 300 cP und bei Roebelstäben für hohe Betriebsspannungen unter 100 cP liegt. Um auf unter lOO cP zu kommen, wendet man meist eine Imprägnierungstemperatur um ca. 70 C an.
Um die Lagerfähigkeit der Imprägnierharze zu erhöhen, ist es heute vielfach üblich, den für eine wirtschaftliche Aushärtungszeit der Imprägnierharze erforderlichen Katalysator in das im» prägnierbare Band zu geben. Üblich sind für derartige Zwecke z.B.
Metallnaphtenat und -Octoate, z.B. Cobalt« oder Zinknaphthenat oder -Octoat.
Diese Naphthenete oder Octoate werden in Form einer Lösung vor dem Verarbeiten in die Bandrollen gebracht und die Lösungsmittel mittels Warmluftbehandlung wieder ausgetrieben.
Man kann als Klebeharze aber auch Umsetzungsprodukte aus einer Polyepoxidverbindung mit einem sekundären Amin verwenden. Diese Produkte lösen sich im Imprägnierharζ und wirken als Katalys··· toren.
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KS 78/208 Hierzu DE-OS l6 13 273 und l6 lA O58 sowie DE«AS 22 15 2O6.
Hiermit kommt man in der Regel nach dem Aushärten der Imprägnierharze zu höheren Martenspunkten als bei Verwendung der o.a. Metallverbindungen. Höhere Martenspunkte bedeuten niedrigere dielektrische Verluste in der Wärme.
Bei der Herstellung der folienartigen imprägnierbaren Glimmerisoliermaterialien verklebt man gut imprägnierbare Glimmerpapiere, z.B. Cogetnica M, Cogemica P oder S ami ca 21, unter Verwendung geringerer Mengen eines Klebers mit einem entsprechenden Trägergewebe. Die erforderlichen Klebermengen (fest) bewegen sich meist
ο
zwischen 8 bis 10 g/m . Als Trägergewebe wird in der Regel dicht gewebtes Glasfilaraentgewebe mit ca. 25 g/n» verwendet.
Zum Verkleben sind früher meist entsprechende Kunstharze, z.B. Polyvinylbutyral genommen worden, welche sich nicht im Imprägnierharz gelöst haben. Später ist man vielfach auf härterfreie Bisphenol-Epoxidharze übergegangen, welche einen Schmelzpunkt von ca. 500C haben (vgl. DE-PS l6 kO 89O). Die Viskosität dieser Epoxidharze ist aber bei der Imprägnierungstemperatur um Größenordnungen höher als die Viskosität der Imprägnierharze.
Bei Verwendung eines Klebeharzes verfährt!man üblicherweise so, daß nan das Klebeharz in Form eines geschlossenen Filmes auf das Glimmerpapier bringt und hierauf das Trägergewebe durch Andrücken festklebt. Nachteilig für die spätere Imprägnierbarkeit dieser Materialien ist es, daß die gesamte Oberfläche des Glimmerpapieres mit einer relativ dichten Kleberschicht abgedeckt ist. Das wirkt sich vor allem bei dickwandigen Umbandlungen von Roebelstäben für Nennspannungen über 2O kV sehr ungünstig aus. Hierbei sind z.Zt. Imprägnierungszeiten bis zu 72 h erforderlich.Ein hierfür gängiges Klebeharz, z.B. Araldit B, hat bei 7O C eine Viskosität von über 10 cP. Hierdurch wird die Durchimprägnierung sehr stark behindert.
Um die Ieprägnierungszeiten gemäß oben zu verringern, bringt man den Kleber heute z.T. schon punktförmig «it mehreren Millimetern Abstand zwischen den Punkten auf.
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Sehr nachteilig bei diesem Verfahren ist es, daß der Gewebeträger zum größten Teil nicht mit Kleber behandelt ist und somit beim Schneiden stark ausfranst. D.h., es bilden sich hierbei auf den Schnittflächen der Bandrollen viele lose Glasfasern, die beim Abwickeln des Bandes sehr störend sind. Bei den nur punktförmig verklebten Bändern löst sich das Glimmerpapier sehr leicht beim Verarbeiten ab. Die Folge davon ist eine Qualitätsverschlechterung bei der späteren Spulenisolierung.
Weiterhin ist es heute üblich, zur Verringerung der Imprägnierungszeiten imprägnierbare Glimmerbänder zu verwenden, bei denen Glimmer* papier und Glasseidengewebeträger durch eine in der Wärme ange« schmolzene Polyesterfolie miteinander verklebt sind. Hierfür werden offen gewebte Glasfilamentgewebe verwendet (US-PS 3 586 557)· Nachteilig bei diesen Materialien ist es, daß die mehr oder weniger angeschmolzenen Polyesterfolien als Fremdkörper in der Isolation wirken und vor allem ein Großteil der Zwischenräume in dem offen gewebten Glasseidengewebe mit angeschmolzener Polyesterfolie ab» gedeckt bleibt. Da das hierfür verwendete Glimmerpapier nicht vorimprägniert werden kann, "stauben" diese Bänder beim Verarbeiten sehr stark. Außerdem entspricht die Polyesterfolie nur der Wärmeklasse B.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Isoliermaterial zu schaffen und ein Verfahren für die Herstellung eines solchen folienartigen, gut imprägnierbaren Glimmerisoliermaterials auf Glimmerpapier-Basis für die Wärmeklasse F zu entwickeln, welches die Nachteile der bekannten Verfahren ausschließt. Folgende Aufgabe liegt der Erfindung zugrunde:
a) Entwicklung eines Herstellungsverfahrens für derartige Materialien unter Verwendung eines im Imprägnierharz löslichen und hierin einbaufähigen Epoxidharzes, welches es ermöglicht, daß mindestens 50 % der zum Gewebeträger zeigenden Oberfläche des GlinwHerpapieres vom Kleber unbenetzt bleibt und das Material ohne Bildung von störenden unimprägnierten Glasfasern zu Bändern schneidbar ist.
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b) Vorbehandlungsverfahren für das Glimmerpapier anzugeben, damit erreicht wird, daß sich beim Verarbeiten der Bänder keine wesentlichen Mengen Glimmerpartikelchen ablösen können, d.h., daß das Band "staubfrei" verarbeitet werden kann. Die Imprägnierbarkeit darf hierdurch aber nur unwesentlich schlechter werden als bei unbehandeltem Glimmerpapier.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.
Gemäß der Erfindung wird
1) ein offen gewebtes Glasfilamentgewebe, z.B. mit einem m » Gewicht von ca. 26 g und einer Konstruktion
Kette: 8 Fäden/cm ec 7 22 tex
Schuß: 7 Fäden/cm ec 5 H tex
verwendet.
2) Eine Klebeharzlösung wird auf das GIasfilamentgewebe aufgebracht, dieses durch Gegenblasen von beispielsweise Luft so behandelt, daß zwischen den jeweiligen Schuß« und Kettfaden offene Felder entstehen.
3) Zur Erreichung einer guten Verklebung von Glimnterpapier und Trägergewebe wird das lackierte Gewebe waagerecht oder schräg laufend derart vorgetrocknet, daß sich das weitgehendst lösungs« mittelfreie Klebeharz an der Unterseite der Fäden bzw. des Gewebes anreichert und das Glimmerpapier mittels einer beheiz·· ten Walze und einer entsprechend gepolsterten Gegenwalze von unten her gegen das Trägergewebe gepreßt und hiermit verklebt wird.
Als Klebeharz kann vorteilhaft ein härterfreies Bisphenol-Epoxidharz mit einem Schmelzpunkt von über 500C, z.B. Araldit B, verwendet werden.
Das Glimmerpapier kann vorteilhaft vor dem Aufbringen des Trägergewebes mit einer dünnen Lösung eines härterfreien
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- δ - KS 7β/20β
Epoxidharzes auf der offenen Seite (Siebseite) mit max. 1% Festharz derart vorimprägniert werden, daß das Glimmerpapier nur zur Hälfte bis Dreiviertel hiermit imprägniert wird. Der Gewebeträger wird nach dem Abdunsten der Lösungsmittel auf der Imprägnierseite aufgebracht bzw. aufgeklebt.
Bei den gemäß der Erfindung hergestellten imprägnierbaren Glimmer» isolierfolien ist die zum Gewebeträger zeigende Oberfläche des Glimmerpapieres zu 60 - 70% unbenetzt vom Klebeharz. Der freie Abstand zwischen den Kett- sowie den Schußfäden liegt hierbei im Mittel bei * 1,2 mm. Hierdurch wird die Durchimprägnierbarkeit der Bänder ganz erheblich verbessert. Bei Verwendung von Samica 21, Cogemica M oder Cogemica P für dieses Material kommt man bei Roebel· stäben für Nennspannungen von 20 - 27 kV bei Formtränkung auf Imprägnierungszeiten von 3,5 und bei Tränkung ohne Formen auf ca. 2,5 h. Das ist im Vergleich zu den o.a. ca. 72 h eine ganz beacht«* liehe Verbesserung. Durch die verbesserte Imprägnierbarkeit des Materials verbessert sich die Qualität der später imprägnierten und ausgehärteten Isolation ganz erheblich, da die Gefahr von ungenügend durchimprägnierten Stellen (erhöhen die dielektrischen Ver·* luste und verringern die DauerSpannungsfestigkeit) wesentlich reduziert wird.
Aus den erfindungsgemäß hergestellten Breitfolien lassen sich ohne Bildung von störenden Glasfasern einwandfrei Bänder schneiden.
Beim manuellen oder maschinellen Wickeln der Bänder tritt praktisch keine Staubentwicklung durch sich lösende Glimmerteilchen ein.
Anstelle des genannten Bisphenol-Epoxidharzes kann man auch ein Umsetzungsprodukt aus einer Polyepoxidverbindung mit einem sekundären Amin einsetzen. Auch diese Produkte führen zu einwandfreier Verklebung.
In vielen Fällen werden derartige imprägnierbare Bänder zum Iso« lieren von wassergekühlten Hochspannungsleitungen mit Kreisförmigem Querschnitt verwendet.
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Hierfür ist ein beim Aushärten der imprägnierten Isolationen schrumpfendes, offen gewebtes Mischgewebeband vorteilhaft als Trägermaterial zu verwenden, bei dem die Kettfaden aus organischen Fasern, wie Polyesterfasern, bestehen und die Schußfäden aus Glasfasern aufgebaut sind. Nur unter Verwendung derartiger Misch*· gewebeträger kommt man bei kreisförmigen Querschnitten nach dem Aushärten zu faltenfreien Isolierungen.
Das Verfahren zur Herstellung einer imprägnierbaren Glimmerisolier« folie nach der Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Schemas erläutert:
Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, wird ein Glasfilamentgewebe 1, das offen gewebt ist, von einer Vorratsrolle la durch eine mit Kleberlösung versehene Imprägnierwanne 2 gezogen und dann an einer Vorrichtung 3 zum Durchblasen von Luft vorbeigeführt, so daß von Harz freie Felder im Gewebe zwischen den Kett« und Schußfäden entstehen.
Das Gewebe wird dann durch eine Trockenvorrichtung 4 geführt. Anschließend wird die Gewebebahn 1 zwischen der Andrückwalze 6 und der beheizten Walze 5 auf eine Glimmerbahn 7 gepreßt. Die Glimmerbahn 7 wird vorher von einer Rolle 10 durch eine Vorrichtung 8 zum Imprägnieren des Glimmerpapieres geführt. Die mit dem Gewebe 1 kaschierte Glimmerbahn 7 wird auf die Rolle 9 aufgewickelt.
In Fig. 2 ist eine mit einem offenen Gewebe 11 kaschierte Glimmerbahn 17 dargestellt. Das Trägergewebe ist mit einem nicht dargestellten Bindemittel, das das Fadenmaterial vollständig überzieht, versehen.
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Claims (5)

AEG Isolier- und Kunststoff GmbH. 3500 Kassel-Waldau, Falderbaumstr.15 Ka/schz KS 78/2O8 21.4.1978 Patentansprüche
1) llmprägni erbare GlimmerisoIierfolie für die Isolation
elektrischer Maschinen aus Glimmerpapier und einem mit einem im Imprägnierharz löslichen und bei Raumtemperatur klebfreien Epoxidharzkleber verbundenen Trägermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägermaterial ein offen gewebtes, mit dem Epoxidharz vollständig überzogenes Träger·· gewebe verwendet ist, bei dem die Gewebefelder zwischen den Schuß·» und Kettfäden harzfrei offen sind und wobei eine mit Klebharz angereicherte Seite des Trägergewebes auf das Glimmerpapier angepreßt ist, so daß mindestens 50 % der dem Gewebeträger zugewandten Oberfläche des Glimmerpapieres vom Kleber unbenetzt und für ein Imprägnierharz durchlässig bleibt.
2) Verfahren zur Herstellung einer imprägnierbaren Glimmerisolier· folie nach Anspruch 1,· dadurch gekennzeichnet, daß ein offengewebtes Trägermaterial mit einer Epoxidharzkleberlösung imprägniert und anschließend durch Gegenblasen mit einem gasförmigen Medium, vorzugsweise Luft, so vorbehandelt wird, daß zwischen den Gewebefeldern aus Schuß» und Kettfäden offene, harzfreie Felder entstehen, und daß dann das Gewebe in waagerecht oder schräg laufender Lage derart vor·· getrocknet wird, daß sich das weitgehend lösungsmittelfreie
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- 2 - KS 78/208
Klebharz an der Unterseite der Gewebefäden anreichert, worauf eine Bahn aus Glimmerpapier mittels einer beheizten Walze und einer entsprechenden Gegenwalze gegen die mit Klebharz angereicherte Seite d-es Trägergewebes gepreßt und derart verklebt wird, daß mindesten» 5° # der zum Gewebeträger zugewandten Oberfläche des Glimmerpapieres vom Kleber unbenetzt und für das Imprägnierharz durchlässig bleiben.
3) Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Glimmerpapier vor dem Aufbringen des Trägergewebes, zwecks Verbesserung der Verarbeitbarkeit des Materials, mit max. 1 #, bezogen auf das Glimmerpapier, eines im Imprägnierharz löslichen Epoxidharzes, mit einem Schmelzpunkt über Raumtemperatur, vorimprägniert wird, wobei die Vorimprägnierung des Glimmerpapieres von der offenen Seite (Siebseite) her erfolgt, das Glimmerpapier vorzugsweise nur zur Hälfte bis Dreiviertel hiermit imprägniert wird und der Gewebeträger nach dem Abdunsten der Lösungsmittel auf der Vorimprägnier·· seite aufgebracht bzw. aufgeklebt wird.
k) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewebeträger mit einem Klebeharz aus einem Umsetzungsprodukt aus einer Polyepoxidverbindung mit einem sekundären Anin imprägniert und dieses Klebharz als Katalysator für das Epoxid—Iaprägnierharz verwendet wird.
5) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Gewebeträger ein beim Aushärten der imprägnierten Isolation schrumpfendes offen gewebtes Mischgewebeband verwendet wird, bei dem die Kettfäden aus organischen Fasern, wie Polyesterfasern, und die Schußfäden aus Glasfasern bestehen.
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