DE1665147A1 - Elektrischer Isolierstoff - Google Patents

Description

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The Mlcanite & Insulators Company Ltd. London % 17$· England

Elektrischer Isolierstoff

Die Erfindung betrifft elektrische Isolierstoffe sowie deren Benutzung in elektrischen Maschinen und beizieht sich insbesondere auf ein Isolierband und seine Verwendung zur Isolation von Leitern, beispielsweise von Ständerstäben oder Wicklungen von elektrischen Maschinen.

Es ist bekannt, mit Harz imprägnierte Isolierbänder aus Slimmer zum Isolieren von elektrischen Leitern zu verwenden, beispielsweise von Ständerstäben in elektrischen Maschinen. Bei einigen bekannten AusfUhrungeformen eines derartigen Isolier-«- bandes 1st Slimmer in Form von Glimmerflocken, Spaltglimmerplättchen oder Glimmerpapier mit Hilfe eines Klebemittels, beispielsweise Epoxydharz, mit einer Unterlage verklebt. Die Unterlage besteht meistens aus einem hitsebeetändigen Paeerstoff, der entweder aus Glasfäden oder hitzehartbaren Kunststoffäden oder aue einer Mischung von beiden Fasernarten

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hergestellt ietc Die Kunststoffaeer kann beispielsweise aus Äthylenglycolterephthalatpolyester (Terylen), hergestellt sein₀ Nach de» Umwioklung eines zu isolierenden Leiters wird das Isolierband--unter Hitze- und Druokeinwirkungr gehörtet und bildet dann eine feste Isolationsschicht, die keine Hohlräume enthalten soll» Die geraden Teile der Ständerwicklungen, d.h. diejenigen !Teile, die in die Sohlitze der Masohine eingepaßt werden, könren auf diese Art sehr leicht isoliert weeden. . Allerdings ist dazu eine geeignete Anpreßvorriohtung notwendig. Die gekrümmten Endteile der Wicklungen können nicht so leicht einem Anpreßdruck ausgesetzt werden. Aus diesem Grunde ist es bereits vorgeschlagen worden, die Umwicklung unter Ausübung von Zugspannung auf das Isolierband vorzunehmen. Das dazu benutzte Isolierband besteht aus einem mit Glimmer verklebten dehnbaren Textilgewebe, das zumindest in seiner Längsrichtung, also der WlokeIriohtung, Nylonfäden enthalte Eine Umwicklung mit einem derartigen unter Zug stehenden Band wird Infolge der Elastizität des Bandes sehr fest, ohne daß ein Anpressen notwendig ist«, Es ist je do oh schwierig oder zumindest ungelegen, beim Umwickeln eine geeignete und gleichmäßige Spannung zu erzeugen.

Ferner ist ein Isolierband bekannt, das aus Glimmerpapier und aus Äthylenglycolterephthalatpolyester-Folie (Melinex) ale Unterlage hergestellt ist.

Ein erfindungsgemäßes Isolierband enthält einen unter Hiteeeinwirkung sohrumpfbaren Kunststoff, der dem Band zumindest In seiner Längsrichtung Hitzesohrurapfeigenschaften verleiht und einen härtbaren Kunstharzkleber, der si oh in einem verfestigten, jedoch nicht vollkommen gehärteten Zustand befindet, wobei der zusammensohrumpfbare Stoff seine Schrumpfeigenschaft bei der

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Aushärttemperatur des Kunsthojrzklebers aufweist „ Unter dem Ausdruok "vei'festigter;. aber nioht vollkommen gehärteter Zustand" soll ein Zustand verstanden werden, bei dem dae Harz fest oder halbfest» alsc teilweise gehärtet, jedoch noch nicht vollkommen polymerisiert ist. Nachdem mit einem derartigen Band eine Ständern!pklung oder mindeetene ein Teil davon umwickelt ist, kann diener Teil erhitzt werden, um eine ZusammenSchrumpfung des Bandes und ein Verkleben der sich überlappenden BandwindurAgen durch den Harzkleber auszulösen.· Das Harz wird dabei unter Einwirkung der Wärme ausgehärtet, so daß das Klebemittel zusammen mit dem zusammengeshrumpften Band ohne Einwirkung eines äußeren Anpreßdruckes einen festen und harten Überzug aus einem harzverklebten Isolierstoff auf der Ständerwioklung bildet.

Bei dem unter Hitzeinwirkung zusammenschrumpfbaren Kunststoff handelt es sich um einen polymeren Stoff, der, obwohl keine äußeren Kräfte auf ihn einwirken, unausgelöste interne Zugspannungen aufweist, die durch Erwärmen ausgelost werden, so daß der Stoff dann zusammenschrumpft. Es soll bemerkt werden, daß bei dem erfindungsgemäßen Isolierband der in der Unterlage enthaltene Kunststoff - im Gegensatz zu den bereite bekannten Isolierbändern mit einer Kunststoffunterlage - vorher nioht hitzegehärtet oder bei einer Temperatur, die über der Härtetemperatur des Harzklebemittels liegt, stabilisiert werden muß. Der Kunststoff kann jedoch unter Wärmeeinwirkung teilweise vorgehärtet werden, und zwar bei einer Temperatur, die unterhalb der Härtetemperatur dee Harzes liegt· Dies kann wünschenswert sein, um die nachfolgende Zusammenaohrumpfung des Stoffes etwas zu verringern, und zwar dann, wenn der verwendete Kunststoff, der noch keiner Hitzeverhärtung ausgesetzt war, übermäßig große Schrumpfeigenschaften aufweist.

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Das erfindungBfjemäße unter Hitzeeinwirkung zusammensohrunpfende Isolierband enthält vorzug8wei.se auch noch Glimmer, der mit Hilfe des Harzklebers mit dem zusammenschrumpfbaren Stoff verklebt ist* Der Glimmer kann in Form von Flocken, Spaltglimmer oder Grlimmerpapier vorliegen. Bei dem zusammenschrumpfbaren Stoff kann es 3ich um eine perforierte oder nichtperforierte Folie oder um ein Gewebe handeln. Das Gewebe besteht dabei vorzugsweise vollkommen aus unter Wärmeeinwirkung zusammenschrumpfbaren Kunststoffasern, oder es enthält diese sohrumpfbaren Kunststoffasern nur als Kette und eine glasartige Faser oder einen anderen nicht zusammenschrumpfbaren faserförmigen Stoff als Schuß«, Es kann sich aber auch um ein nicht gewebtes Papiergespinst oder Faserstoff handeln mit oder ohne Verstärkungsfasern« Ein derartiges Papiergespinst besteht aus zusammenhängenden» jedoch nicht miteinander verwebten Fasern. Auf dem kunststoffgebiet sind viele polymere Stoffe bekannt, die in einer unter Hitzeeinwirkung zusammenschrumpfbaren Form direkt erhältlich sind oder in Form eines Stoffes, der leicht in einen Stoff mit diesen Eigenschaften umgewandelt werden kanne Derartige Stoffe sind für die vorliegende Erfindung sehr gut geeignet« Zu diesen Stoffen zählen bestimmte Polyvinylharze, wie unter Strahleneinwirkung modifizierte Polyvinylchloride, Vinylmischpolymeriaate mit Polyvinylidenchlorid oder Polyvinylazetaif, unter Strahleneinwirkung modifizierte Polyolefine, wie Polyäthylen und Polypropylen, und unter Strahleneinwirkung modifizierte Neoprene. Im Hinblick auf die Klebeeigensohaften, insbesondere bei Verwendung eines Epoxydharzklebers, ist es vorteilhaft, ein unter Hitzeeinwirkung zusaramensohrumpfbares Polyesterharz zu verwenden Als Gewebe wird die synthetische Textilfaser mit der Gruppe (-O-OgH,-0-CXD-O₆H₄-CSO-O-O₂H.-O-) bevorzugte die ein Kondensationsprodukt aus Terephthalatsäure und Äthylenglycol ist (Terylen)» Als Film der Folie wird vorzugsweise ebenfalls Polyethylenterephthalat (Melinex) verwendet..

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Während bei einem hitzsohrumpfbaren Gewebe Glimmer in einer einzigen harzimprägnierten. Sohicht eingelagert sein kann, die das Bandr -bd-ld-et, enthält ein erfindungsgemäßee Isolierband vorzugsweise eine Schicht aus Glimmerflocken, Spaltglimmerplättohen oder Glimmerpapier» die mit einem Band aus einem hitzesohrumpfbaren Stoff verklebt ist, der als Gewebe oder Folie ausgebildet sein kann* Im folgenden werden drei von mehreren möglichen Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen hitzeschrumpfbaren Isolierbandes beschrieben.

Die Fig. 1 und 2 zeigen verschiedene Ausführungsformen von erfind ungsgemäßen Isolierbändern aus Glimmer.

Pig. 3 zeigt eine mit dem erfindungsgemäßen Isolierband vmwiekelte Ständerwicklung.

Die Pig. 4—6 zeigen sohematisoh drei mögliche Herstellungsverfahren für die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Isolierbänder·

Das in Pig. 1 dargestellte Isolierband enthält ale Unterlage eine Gewebe, das vollkommen oder teilweise aus einer bjitesesohrumpfbaren Polyesterfaser (vorzugsweise Terylen) hergestellt ist, die in das Gewebe derart eingewebt ist, dde las Band unter Hitzeeinwirkung in seiner Längeriohtung zua,ai&:nensohrurapft. Die Kette des Gewebes/kann daher aus der Polyesterfaser und der Schuß aus einer ähnlichen Pas er oder einer Glasfaser bestehen· Bei dem in Pig. 2 gezeigten Isolierband ist die Unterlage 1 eine Polyesterfolie (Hellnex). In beiöen Füllen ist die Unterlage 1 mit Hilfe eines Epoxydharzae mit einer permeableη Glimmersohioht 2 verklebt. Dieae.01immer-•ohicht !sann aus Glimmerflocken oder Spaltglimmerplättohen*

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die in die »dohtige lage gelegt sind, oder aus einer Folie aus Glimmerpapier bestehen. Das auf diese Weise zusammengesetzte Isolierband 3 mit getrocknetem und verfestigtem^ jedoch nicht vollkommen gehärtetem Harzkleber kann bis zu seinem Gebrauch gelagert werden«, Beim Gebrauch wird es dann um den zu isolierenden Leiter oder das leiterbündel gewiekelt -beispielsweise um eine Ständerwioklung 4_t wie es in Figo 3 gezeigt ist· Die Spule wird dann auf eine solche Temperatur erhitzt, bei der die Unterlage zusammenschrumpft, so daß sich daß Band 3/an die Wioklung 4 anpreßt, und bei der auch der Harzkleber vollkommen aushärtet« Sa das Harz die Glimmerschichi durchdringt, werden aufeinanderllegende Isolierbandwindungen fest miteinander verbunden, und auf dem elektrischen Leiter entsteht eine feste harte Isolationsschicht.

Dae in Fig. 4 geaigte Verfahren kann zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Isolierbandes verwendet werden, bei dem das hitzschrumpfende Material in eine permeable Unterlage eingelagert wird, gleichgültig, jb die Unterlage ein Gewebe oder eine Folie ist» Ein Trägerband 5, beispielsweise aus normalem Papier, wird von einer Rolle 7 über einen Tieoh 6 geführt. Auf dieses Band werden sich überlappende Spaltglimmerplättohen 8 gelegt, die die gesamte Oberfläche dee Trägerbandee bedecken· Das den Glimmer tragende Band 5 und ein Band aus einem hitze» sohrumpfbaren Faserstoff oder Gewebe 9 auf einer Rolle 10 werden bei einer Rolle 11 zusammengebracht Vor der Rolle 11 wird das Gewebeband 9 mit flüssigem Epoxydharz, beispielsweise durch Auf tropfen aus einem Behälter 12, durchtränkt ο Das Trägerband 5 und das hit zsohrumpf bare Gewebe band 9 mit den dazwischenliegenden Glimmerplättonen wird dann durch einen Ofen 13 geführt, in dem das Epoxydhare verfestigt, jedoch nicht völlig gehärtet wird«, Die Glimmert ei lohen werden mit dem Band 9 durch das Epoxydharz verklebt und das Trägerband 5 wird

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dann abgetrennt. wie es bei der Stelle 14 gezeigt ist«. Das zusaumensohruflipfbare Isolierband 15» das aus dem harzdurchtränkten und. schrumpf baren Gewebeband mit aufgeklebten Glimmerteilchen ,/besteht, wird nun auf eine Speicherrolle 16 aufgewickelt _o Es aoll bemerkt werden, daß bei dem eben beschriebenen Verfahren und auch bei den noch folgenden Verfahren das Band eine Breite haben kann, die ein Vielfaches von der endgültigen Bandbreite beträgt. Das Band kann daher vor oder nach dem endgültigen Aufwickeln auf der Rolle 16 in mehrere schmalere Bänder geschnitten werden.

Das in Fig. 5 dargestellte Verfahren ist zur Herstellung eines Glimmerisolierbandes geeignet, deseen Unterlage ein hitzeschrumpfbares Gewebe istc Eb kann aber auch benutzt werden, wenn das Unterlageband ein hitzeschrumpfbarer Film ist; jedoch ist in diesem Fall das in Fig. 6 gezeigte Verfahren vorzuziehen. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Verfahren werden ein Glimmerpapierband 16 von einer Rolle 18 und ein hitzeschrumpf bareβ Band 19 von einer Rolle 20 in einem Bad 22 aus flüssigem Epoxydharz 23 gemeinsam um eine Rolle 21 geführt» Das Epoxydharz durchdringt das Glimmerp&pier 17 und auch das hit «schrumpfbare Band 19, sofern es sich um ein poröses Gewebe oder Gespinst handelt· Sie «usammengebrachten mit Harz durohtränkten Bänder 17 und 19 werden dann durch einen beheizten Ofen 24 geführt, um dae Epoxydhar« zu verfestigen, jedooh nicht vollständig auszuhärten. Auf diese Weise werden die beiden Bänder miteinander verklebt« Das zusammengesetzte Band kann dann wie zuvor auf einer Speioherrolle 25 aufgewikkelt werden»*"

Bei dem in Fig. 6 gezeigten Verfahren wird ein hit ze schrumpfbare β Band 26 von einer Rolle 27 Über eine Rolle 28 geführt?

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die dadurch, daß sie in flüssiges Epoxydharz in einem Behälter 29 eintaucht, dieses Harz auf dem Band aufbringt« Das Band 26 läuft dann durch einen beheizten Ofen 3O₉ in dem das Harz verfestigt, jedoch nicht völlig auegi&ärtet wird« Sodann wird es zusammen mit einem Band 32 aufi_ Glimmerpapier· Ton einer Rolle 33 durch zwei Andruokwalzen 31 geführt.

Sie eine der beiden Andruckwalzen 31 int hinreichend erhitzt» um das Epoxydharz zu verflüssigen, so daß es dae Glimmerpapier durchdringt, ohne dabei völlig auszuhärten. Beim Verlassen der Andruckrollen 31 verfestigt sioh das Harz wieder und verklebt das Glimmerpapier mit den hit see ohrumpf baren Gewebe. Dae so fertiggestellte Band wird dann wieder auf einer Speioherrolle 34 aufgewickelt*

Bei einem abgeänderten Her·teilung·verfahren, das eine ähnliche wie die in Pig. 6 gezeigte Anordnung benutzt, bringt die Rolle 28 von dem Behälter 29 irgendeinen geeigneten Kleber, beispielsweise einen Epoxydkieber, auf das Band 26 auf. Dieser Kleber verklebt bei den Andruokrollen 31 das Glimmerpapierband 32 mit dem Band 26. In diesem fall muB dann da« Glimmerpapier vor der Zusammensetzung des endgültigen Band·· alt Klebehars vorbehandelt werden.

Es soll bemerkt werden, daB zur Ausübung der beschriebenen Verfahren die Temperatur in den öfen 13, H und 30 unterhalb der Schrumpf temperatur der hitzeeohrumpfbaren Stoffe eein muß (d.h. auoh unterhalb der Härtetemperatur dee Harzes), so daß der Stoff in dem fertiggestellten Band seine Hitseschrumpf eigenschaft beibehält. Um ein übermäßige· Schrumpfen in den öfen zu verhindern und um auoh «in übermäßige· Schrumpfen des endgültigen Bandes zu vermeiden, wie es bereits erwähnt worden ist, wird der hitzesohrumpfbare Stoff

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vorzugsweise entweder vor Beginn des Herstellungsverfahrens in einen teilweise hitzegehärteten oder hitzestabilisierten Zustand gebracht oder vorher bei einer geeigneten Temperatur behandelt, um diesen Zustand zu erzielen» Wenn es sich ZoB, bei dem hitzesohrumpfbaren Stoff um eine Polyesterfolie (Melinex) oder um ein Folyestergewebe (Terylen) handelt und wenn dieses Material bei einer Temperatur von 120° C teilweise vorgehärtet wurde, dann ist eine Ofentemperatur von 110° C und nach der Umwioklung eine endgültige Härt- und Sohrumpftemperatur von 150° 0 gut geeignet.

Wie bereits erwähnt* wird vorzugsweise ein Epoxydharz als Klebemittel verwendet. Unter den Epoxydharzen wird dann wieder ein solohes bevorzugt* das in seinem molekularen Aufbau Glytdylvinyläther-Gkruppen enthält· Ein derartiger Stoff ist beispielsweise unter dem Hamen Bpoxydnovolac bekannt»

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Isolierband mit einem härtbaren Kunetharzkleber. der sich in einem verfestigten_f jedoch nicht völlig gehärteten Zustand befindet, dadurch gekennzeichnet _f öaO in das Isolierband ein hitzesohrumpfbarer Kunststoff eingelagert ist» der dem Band zumindest in seiner Längsrichtung hitze sohrumpf bare Eigenschaften verleiht und der bei der Härtetemperatur des Harzklebers zusammenschrumpft.

   2. leolierband naoh Anepruoh 1, dadurch g β k β η η eel ο h η e t , daß der hit ze schrumpfbare Stoff als Faserstoff, Gewebe oder Gespinst auegebildet ist.

   3· Isolierband naoh Anepruoh 2, dadurch gekenn-* zeichnet , daß zumindest die Kette des Gewebes aus Fasern des hitzesohruopfbaren Stoffes besteht.

   4« Isolierband nach Anepruoh 3» dadurch g · ν β η η -zeichnet, daß der Schuß de· Gewebe· aus Glasfasern besteht·

   5· Isolierband nach Anspruch 2* dadurch gekennzeichnet, daß der hit«esohrumpfbare Stoff in Form eines Papiergespinetβ vorliegt, da· zusammenhängende Fasern des hitzesohrumpfbaren Stoffe· enthält·

   6. leolierband naoh Anepruoh 1, d a d u r ο h. gekennzeichnet , daß der hitzeschrumpfbart Stoff als Folie odtr Film auegebildet ist.

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   7« Isolierband nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche _% daduroh gekennzeichnet, daß der hitzeschrumpfbare Stoff ein Polyesterharz ist.

   8. Isolierband nach Anspruch 7, daduroh gekennzeichnet, daß der hitzesohrumpfbare Stoff ein Äthylenglyoolterephthalatpolyester ist.

   9. Isolierband nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüohe, daduroh gekennzeichnet , daß Glimmer mit Hilfe des Harzklebere mit dem hitsesohrumpfbaren Stoff verklebt let.

   10. Isolierband nach Anspruch 9 > daduroh gekennzeichnet , daß der Glimmer in Form von flocken oder Spaltplättchen vorliegt, die mit dem Gewebe oder Film des hitzesohrunpfbaren Stoffes verklebt eind.

   11. Isolierband nach Anspruch 9, daduroh gekenn zeichnet· daß der Glimmer in form von Glimmerpapier vorliegt« der mit de« Gewebe oder Film des hitseschrumpfbaren Stoffes verklebt

   12ο Isolierband nach eir«m oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, daduroh g&kennzeichnet, daß der Harzkleber Epoxydharz ist.

   13· Isolierband nach Anspruch 12, daduroh gekennzeichnet, daß das Epoxydharz in seinem molekularen Aufbau Glyoidylvenyläther-Gruppen enthält·

   14ο Verfahren sum Umwickeln eines elektrischen Leiters mit einem Isolierband nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach den Umwickeln zum Schrumpfen des Bandes und sum Härten des Harzes der Leiter erhitzt wird«

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