Verfahren und Band zum Isolieren elektrischer Leiter Für die Isolierung
elektrischer Leiter werden in steigendem Ausmass Organopolysiloxän-Elastomere verwendet.
Durch eine derartige Isolierung wird z.B. bei Elektrotuotoren ohne Vergrösserung
eine Steigerung ihrer Leistung und störungsfreier Einsatz unter schwierigen Bedingungen,
wie hoher Feuchtigkeit oder hohen Temperaturen,ermöglieht. Bei den Isolierbändern
auf Grundlage von Organopolysiloxan-Elastomeren ist zwischen nichtklebrigen Bändern
aus gehärteten Organopolysiloxanen, die in Verbindung mit einer härtbaren Paste
verwendet werden und klebrigen Bändern, vorzugsweise aus vorgehärteten Organopolysiloxanen,
die mit sich selbst ohne:Litverwendung einer Klebepaste verkleben, zu unterscheiden.
Beide -Arten von Isolierbändern auf Grundlage von Organopollsiloxan-Elastomeren
können mit Vorteil. für Niederspannungs-Vorrichtungen verwendet werden, entsprechen
jedoch nicht völlig den Erfordernissen bei Hochspannungsmaschinen, z.B. im Bereich
von. 6 bis 25 '`Derartige Laschinen müssen mich eine bessenders beetänndige.Isolierung
besitzen, da sie sehr kostspielig
| eind fi minä;estens 20 Jahrs bruchbar bleiben wollen und nach
ihrer |
| I:#iställiert.g nur schwer zu reparieren oder auszutauschen
sind. |
| Wegen, ihrer leichten Anwendbarkeit ist es sehr erwünscht, |
Organopolysiloxan-Isolierbänder auch für Hochspannungsnaschinen
einzusetzen. Die Liit Hilfe der'bisher bekannten Bänder auf Grundlage. von Organopolysiloxan-Elastomeren
hergestellten Isolierungen haben jedoch im allgemeinen keine AIindestdurchsehlagsfestigkeit
von über etwa 67 000 V/Cm (17(; V/mil) und nur in Einzelfällen konnten Durchschlagsfestigheiten
von über 78740 V/cm (200 V/mil) festgestellt werden, Es wurde nun gefunden, dass
man: durch Umwickeln unter Zug und Überlappen mit nichtklebrigen Bändern auf Grundlage
von zu Elastomeren gehärteten Organopolysiloxanen, wobei die Zwischenräume zwischen
den Bandüberlappungen sowie zwischen dem Band und dem elektrischen Leiter mit härtbaren
Fasten aufgefüllt werden, und Härtung der Pasten, elektrische Leiter isolieren kann,
wobei für mit bis zu 25 KV betriebene elektrische Torrichtungen anwendbare Isolierungen
mit Durchschlagsfestigheiten von mindestens 89 000 V/cm (225 V/mil) erhalten werden,
-renn man als nichtklebrige Bänder- auf Grundlage von zu Elastomeren gehärteten
Organopolysiloxanen solche, bei denen mindestens die dem heiter zugewandte Seite
Unebenheiten aufweist,und als härtbare fasten solche, die im@wesentlichen aus- eine
Viskosität von 5000 ost bis 10 000 000 eSt/2500 aufweisenden Diorganopolysiloxanen,
worin 0,1 bis 10 Rolf der_Siloxan-Einheiten minder etens einen Vinylrest enthalten,
bestehen, verwendet. . Die erfindungsgemäss verwendeten Isolierbänder können aus
beliebigen der üblicherweise für die- Herstellung von -Bändern
verwendeten,
zu Elastomeren härtbaren Lassen auf Grundlage von hochviskosen Diorganopolysiloxanen
hergestellt sein. Die in derartigen hassen vorhandenen hochviskosen Diorgano-
| polysiloxane besitzen meist eine Williams-Plastizität von |
| etwa 1,143 mm(Og045 Zoll) bis über 2,54 mra (C,100 Zoll). |
Die Diorganopolysiloxane können als siliciumgebundene örganische Reste beliebige,
gegebenenfalls halogenierte, einviertige Kohlenwasserstoffreste oder Cyanalkylreste
enthalten. Vorzugsweise handelt es sich bei diesen organischen Hegten um Tdethyl-,
| Phenyl--, Vinyl-, 3, 3, 3-Trifluor-Propylmethyl- und/oder |
-Gyanprapyl-Reste. Mindestens 50 Mol;*( der Reste sollten 1lethylreste sein. Wenn
es sich bei, den organischen Resten um unsubstituierte Kohlenwasserstoffreste handelt,
sind vorzugs-
| weise mindestens 90 % davon h,Iethylreste. |
Die zu Elastomeren härtbaren Massen enthalten meist auf 100 Gewichtsteile hochviskoses
Diorganopolysiloxan etwa 20 bis
| 80 Gew.% verstärkende Füllstoffe'oder 20 bis 400 Gewichts- |
| teile nichtverstärkenäe PüillstoffeSie können gegebenenfalls |
auch weniger als 20 Teile Püllstoff.enthaltene Beispiele für Füllstoffe sind pyrogen
in der Gasphase gewonnenes Siliciumdioxyd, unter Erhaltung der Struktur entwässerte
Kieselsäure-
| hydrogele-(sogenannte "Aerogelen), die verschiedenen Arten
von |
| gefälltem Siliciumdioxyd, Eisenoxyd, Titandioxyd, Zinkoxyd |
| und aaleiumcarbonat. Die mit eiliciumdioxyd gefüllten Bänder |
sind bevorzugt.
Die Härtung der Massen zur Herstellung der erfindungsgemäss
verwendeten Bänder kann durch.Bestrahlung erfolgen. Vorzugsweise erfolgt sie jedoch
in bekannter Weise-dadurch, dass den Diorganopolysiloxaniaassen etwa 0,1 bis 10
Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile Diorganopolysiloxan an organischen Peroxyden,
wie Benzoylperoxyd, tert.-:@utylperl)enzoat, tert.-Butylperoxyd, Dichlorbenzoylperoxyd
oder 2,5-Dine thyl-2,5-bis-(tert.-butylperoxy)hexan zugesetzt und die daraus hergestellten
Bänder erhitzt werden. Die in Organopolysiloxan-Elastomeren. üblichen Zusätze, z.B.
Hitzestabilisatoren, Ma.stifizierhilfsmittel, flammabweisend machende Mittel und
Pigmente können mitverwendet werden. Vorzugsweise weisen die beiden breiten Seiten
des Bandes Unebenheften, d.h. Erhebungen und/oder Vertiefungen, auf. In Fig. 1,
2 und 3 sind Stücke von Bändern mit verschiedenen Arten von Unebenheiten auf den
Seiten dargestellt. Fig. 1 zeigt ein Band (11) mit Erhebungen (12) auf den beiden
breiten Seiten. Gleichartige Erhebungen können gegebenenfalls auch nur auf einer
Seite des Bandes sein. Fig. 2 zeigt ein Band (13) mit Vertiefungen (14) auf einer
Seite. Gleichartige Vertiefungen können auch auf beiden breiten Seiten sein. Fig.
3 zeigt ein Band (15) mit konischen Erhebungen (16) auf einer Oberfläche. Fig. 4,
5 und 6 sind Darstellungen von Querschnitten anderer erfindungsgemäss verwendbarer
Bänder. Fig. 4 zeigt den Quer=
schnitt eines Bandes
(17)
mit Erhebungen bzw. Vertiefungen auf beiden Seiten. Fig. 5 'und 6 zeigt ein Band
(1$) mit elliptischem oder linsenförmigem Querschnitt bzw. ein dreieckiges Band
(19), wobei beide Bänder Erhebungen nur auf einer Seite aufweisen. Die Erhebungen
und Vertiefungen können in jeweils gleichen Abständen oder willkürlich verteilt
.sein: Vorzugsweise sind je cm Breite oder Länge des Bandes mindestens etwa 3 ($
je Zoll) Erhebungen bzw. Vertiefungen vorhanden. Zweckmässig liegt die Höhe der
Erhebungen bzw.-die Tiefe der Vertiefungen unterhalb etwa 0,254 mm (10 mils). Die
Unebenheiten werden am einfachsten durch eine entsprechende Ausgestaltung der für
die Herstellung des Bandes verwendeten Strangpress-Düse erzeugt, gegebenenfalls@können
sie auch nach dem Strangpressen erzeugt werden: . Die Viskosität der erfindungsgemäss
verwendeten Pasten ist für die elektrischen Eigenschaften nicht entscheidend. Die
siliciumgebundenen organischen Reste der en in den_Pasten vorliegenden Diorganopolysiloxane
sind einwertige Kohlenwasserstoffreste, die, wenn sie aromatisch sind, beliebige.
Halogenatome, wenn se aliphatsch sind, durch mindestens 3 Kohlenstoffatome vom Siliciumatom
getrennte Fluoratome aufweisen können. Ausser Diorganosiloxaneinheiten können auch
geringe Mengen anderer Einheiten vorhanden sein, wobei jedoch vorzugsweise ein Bereich
von 1,98 bis 2,01 Si-gebundenen organischen Resten je Si-Atom eingehalten wird.
Beispiele für Si-gebundene organische Reste in den Pasten-Diorganopolysiloxanen
sind beliebige Alkylreste, wie Methyl-, Äthyl-, =sopropyl-, tert. Butyl-, 2-Äthylhexyl-"
Dodeayl-, Oetadecyl- und
| Myricylreste, beliebige Alkenylreste, wie Vinyl-,@Allyi-, Decenyl- |
| und Hexadienylreste, beliebige Cycloalkylreste, wie Cyclopentyl- |
| und Cyclohexylreste, beliebige Cycloalkenylreste, wie-Cyclopentenyl-, |
| Cyclohexenyl- und Cyclo-2,4-hexadiefiylreste, beliebige Arylreste, |
| wie Phenyl-, Naphthyl- und Xenylreste, beliebige Aralkylreste,
wie |
| Benzyl-, Phenyläthyl- und Xylylreste sowie beliebige Alkarylreste, |
| wie Tolyl- und Dimethylphenylreste. Beispiele für halogenierte |
| organische Reste sind der 3,3,3-Trifluorpropyl-, 3,3,4,495,5,5-' |
| Heptafluorpentyl-, Perchlorphenyl-, 2,4-Dibrombenzyl- und O@c-g#o4-Tri- |
| fluortolylrest. Vorzugsweise sind mindestens 50 % der organischen |
| Reste Methylreste, während die gegebenenfalls vorhandenen anderen |
| Reste Phenyl-, Vinyl- oder 3,3,3-erifluorpropylreste sind. |
| Die in den Pasten als erfindungsgemäss wesentlich vorhandenen
Siloxan- |
| einheiten mit mindestens einem Vinylrest können endständig,
wie |
| Dimethylvinylsiloxan- und_Phenylmethylvinylsiloxan-Einheiten,
oder |
| innerhalb der Siloxan-Kette verteilt, wie Mothylvinylsiloxan-, |
| Phenylvinylsiloxan- und Divinylsiloxan-Einheiten, sein. |
| Die Härtung der Vinylreste enthaltendei:,# Diorganopolysiloxan-Pasten |
kann durch Bestrahlung erfolgen..Zweckmässiger enthalten sie einen
| Härtungsbeschleuniger, z.B. etwa 0,1 - 10 Gewichtsteile auf
100 Teile |
Diorganopolysiloxan an organischen Peroxyden, wie Benzoylperoxyd, tert.-Butylperbenzoat,
tert.-Butylperoxyd, Dichlorbenzoylperoxyd
| oder 2,5-Dimethyl-2,5-bis(tert. butylperoxy)hexan, wobei Benzoyl- |
| peroxyd und 2,5-Dimethyl-2,5-bis(tert.-butylperoxy)hexan bevorzugt |
sind, so dass sie nach den üblichen Verfahren hitzegehärtet werden
können. Band und Pasten können auf verschiedene Weise angewandt werden. Die Paste
kann auf eine Fläche des Bandes aufgetragen werden, vorzugsweise auf die Fläche
mit den UneberAheiten, wenn nur eine Fläche mit Unebenheiten vorhanden ist, so dass
wenn das Band auf den Leiter aufgebracht ist, diese Bandfläche mit dem Leiter und
anderen Bandwindungen verklebt wird: Dies wird durch Fig. 7 veranschaulicht. Dort
ist ein Teil eines Leiters (20) dargestellt; der mit einem Organopolysiloxan-Elastomer-Band
'(21), das Längserhebungen (22) auf der einen Seite aufweist und mit einer Paste
(23) der erfindungsgemäss wesentlichen Zusammensetzung beschichtet ist, unter Überlappen
umwickelt ist. Vorzugsweise wird die: Paste jedoch gleichmässig auf beide Seiten
des Bandes aufgetragen und das mit der Paste beschichtete Band einfach um einen
Leiter mit der gewünschten Überlappung gewickelt.
| Seiten |
| F3-. 8 zeigt. im Querschnitt ein Band (24), das auf beiden/mit
Paste |
.W3) beschichtet ist. Eine Schichtaus überlapptem Band kann ausreichend sein. Es
können jedoch auch mehrere Schichten aus Band und Paste ohne Schwierigkeit auf den
Leiter aufgebracht werden: Es können z.B. folgende Pasten erfindungsgemäss angewendet
werden: (Alle Mengenangaben beziehen sich auf das Gewicht; die Viskositäten wurden
jeweils bei
25 OG gemessen)
Paste I
100 Teile eines Mischpolymerisats
aus 99,184 Mol% Dimethylsiloxan-, 0,569 Mo1% Methylvinylsiloxan- und 9,247 Mo1%
Dimethylvinylailoxaneinheften mit 15 000 eSt und 1,3 Teile Benzoylperoxyd.
Paste II 100 Teile eines mit Vinyldimethylsiloxygruppen endblockierten Dimethylpolysiloxans
mit 20
000 eSt, das etwa 0,2 Mol% Vinyidimethyl-
| siloxaneinheiten enthält, und 2 Teile. 2,5 Dimethyl-2,5-bis- |
| (tert.-butylperoxy)hexan. |
| . |
| Paste III |
| 100. Teile eines mit-Isopropoxy-Gruppen endblockierten Mischpolymeren |
| aus 99,807 Mol% Dimethylsiloxan- und 0,193 Mol% Methylvinylsiloxan- |
| einheften mit 13 000 e$t und 1,3 Teile Benzoylperoxyd. |
| Paste IV |
| 100 Teile eines Mischpolymeren aus 3,3s3-Trifluorpropylmethylsiloxan- |
| und Vinyldimethylsiloxaneinheiten mit 20 000 eßt und. 5 Teile |
Benzoylperoxyd.
| Paste Y |
| 100 Teile eines mit Phenylmethylvinylsloxygruppen
endblockierten |
| Mischpolymeren aus 10 Mol% Diahlorphenylmethylsiloxan--, 0,3
Mol% |
| Mothylvinylsiloxan- und 89,7 Mol% Dimethylsiloxaneinheiten
mit |
| 50 000 eßt und 1,3 Teile Benzoylperoxyd. |
| Paste VI |
| 100 Teile eines Mischpolymeren aus 5 Mol% nc,a@c4.Trifluortoluyl- |
| methylsiloxan-, 0,7 Mol% Methylvinylsiloxan- und 94,3 Mol%
Didmethyl- |
| siloxaneinheiten mit 30 000 eßt und 1,3 Teile Benzoylperoxyd. |
| Paste vzI |
| 100 Teile eines Mischpolymeren aus .0,25 Mol% Methylvinyleiloxs,n- |
| und 99,75 Mol% Dimethylsiloxaneinheiten mit 2 000
000 aßt und |
| 1,3 Teile Benzoylperoxyd. |
Ein etwa 0,51 mm (20 mil)' dickes Band aus mit Silieiumdioxyd
gefülltem Organopolysiloxan-Elastomer, das auf beiden Seiten etwa 12 je cm (30 je
Zoll) Bandbreite 0,0254 bis 0,25# mm (1 bis 10 mil) hohe Längsrippen hatte, wurde
auf beiden Seiten mit Paste I bestrichen und unter Zug und die nächste Windung jeweils
zur Hälfte überlappend um mehrere Leiter bis zu einer Stärke von ungefähr 3,2 bis
5,1 mm (0,125 bis Ö,200 Zoll) gewickelt. Dann wurde zur Härtung eine Stunde auf
1750C erhitzt und 8 Stunden bei 150°C sowie 8 Stunden bei 200°C nachgehärtet. Anschliessend
wurden die isolierten Leiter mit einer Dielektrizitävsstärke-Prüfanordnung der-General
Eleetrie mit einem Messbereich von 0 bis 75 kV untersucht. Dabei wurde jeder isolierte
Leiter mit einer etwa 5 cm (2 Zoll) breiten Aluminiumfolie umwickelt, zwischen den
Leitern und den Folien eine elektrische Spannung angelegt, die je Minute um 2000
Volt gesteigert wurde. Die Durchschlagsfestigkeit betrug mehr als 112 000 V/em (285
V/mil) der Isolierung. Ähnliche Ergebnisse wurden bei Verwendung der Pasten II bis
VII anstelle der Paste I sowie mit einem . 0,51 mm dicken Band aus mit Siliciumdioxyd
gefülltem Organopolysiloxan-Elastomer mit durchschnittlich mindestens 4975 unregelmässigen,
0,0254 bis 0,254 mm tiefen Vertiefungen je cm Bandbreite, die durch Schmirgeln erzeugt
wurden, anstelle des gerippten Bandes erhalten.