-
Cellulosematerialien, wie z. B. Papier, Baumwollgewebe, Baumwollband,
Preßplatten und Holz, werden schon lange für die verschiedensten Zwecke verwendet.
So werden sie auch in der Elektroindustrie zur Isolierung der verschiedensten elektrischen
Apparate eingesetzt. Diese Isolationsmaterialien sind insbesondere in ökonomischer
Hinsicht günstig. Sie haben ferner auch im allgemeinen gute physikalische Eigenschaften
und anfangs eine zufriedenstellende dielektrische Festigkeit.
-
Cellulosematerialien verschlechtern sich jedoch schnell bei Temperaturen
über 100° C im Kontakt mit Luft und insbesondere in Gegenwart von flüssigen Dielektrika,
beispielsweise in elektrischen Transformatoren verwendeten Ölen, wenn bei der stattfindenden
Oxydation Säuren aus dem Öl erzeugt werden. Sowohl die physikalischen als auch die
elektrischen Eigenschaften werden betroffen, und die Isolation verliert allmählich
ihre guten isolierenden elektrischen und mechanischen Eigenschaften.
-
Die elektrischen und physikalischen Eigenschaften von Cellulosematerialien,
wie z. B. Papier, Baumwollgewebe, Baumwollband, Preßplatten und Holz, verschlechtern
sich in erhöhtem Maße, wenn die Temperaturen auf über 100° C steigen, wenn sie der
Luft ausgesetzt sind oder im Kontakt mit flüssigen Dielektrika stehen. So behält
Papier, welches z. B. nur einige Wochen in hochraffiniertes Kohlenwasserstofföl
bei 120 bis 150° C eingetaucht war, praktisch nichts mehr von seiner ursprünglichen
Zerreißfestigkeit. Im allgemeinen kann eine Lage eines frischen elektrischen Kraftpapiers
einige hundertmal gebogen werden, ohne zu brechen. Es bricht jedoch nach zweimaligem
Falzen, wenn es 1 Woche in Transformatorenöl bei 150° C eingetaucht war.
-
In gleichem Maße wie die physikalischen Eigenschaften verschlechtern
sich auch die elektrischen Eigenschaften, insbesondere die Werte für die elektrische
Isolation. Es ist deshalb stets empfohlen worden, für elektrische Apparate, welche
Celluloseisolationen verwenden, nur kontinuierliche Arbeitstemperaturen bis zu 105°
C zu wählen.
-
Aus der britischen Patentschrift 875 967 ist bekannt, zum Imprägnieren
von Papier eine Mischung von einem wasserlöslichen Phenolharz und einem , wasserunlöslichen
Phenolharz dispergiert in einem inerten und mit beiden Harzen verträglichen Lösungsmittel
zu verwenden.
-
Es ist ferner bekannt, Cellulosematerialien durch bestimmte Verbindungen
gegen thermische Zerstörung zu stabilisieren. Optimale Ergebnisse sind aber nur
schwer erreichbar. So ist es schwierig, in Cellulosematerialien optimale Mengen
eines zufriedenstellenden Stabilisators während eines normalen Herstellungsganges
einzuarbeiten, beispielsweise in der Papiermaschine, ohne einen eigenen Arbeitsgang
einschalten zu müssen. So kann z. B. eine Papierbahn mit dem in einem organischen
Lösungsmittel gelösten Stabilisator imprägniert werden. Der Stabilisator kann aber
auch unter abnormalen Bedingungen eingearbeitet werden. Ferner sind viele bekannte
thermische Stabilisatoren nicht geeignet für die Verwendung in Isolationen elektrischer
Apparate, besonders wenn diese in die üblichen Isolationsflüssigkeiten eintauchen.
-
Es wurde gefunden, daß die Temperaturbeständigkeit von Cellulosematerialien
erhöht werden kann, wenn eine Mischung eingebaut wird .aus einer Verbindung mit
relativ geringer Löslichkeit in Wasser und Öl und einer Verbindung, welche leichter
löslich in Wasser und praktisch unlöslich in Öl ist.
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines stabilisierten
elektrischen Isolierpapiers auf Cellulosebasis, insbesondere für die Verwendung
in elektrischen Apparaten, welche ein flüssiges Dielektrikum enthalten. Die Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, daß 0,02 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht
des Cellulosematerials, einer Mischung aus Melamin, welches relativ unlöslich in
Wasser und öl ist, und Dicyandiamid, welches relativ leichter löslich in Wasser
und praktisch unlöslich in Öl ist und welches bei erhöhter Temperatur in die erste
Verbindung übergeht, gegebenenfalls zusammen mit geringen Mengen Polyacrylamid,
in wäßriger Lösung oder in einer Alkohol-Wasser-Lösung in bekannter Weise in eine
Cellulosebahn eingearbeitet wird.
-
So verbessern Mischungen von bestimmten Mengen Melamin, welches relativ
unlöslich in Wasser und Öl ist, und Dicyandiamid, welches relativ leichter löslich
in Wasser ist und praktisch unlöslich in Öl, nicht nur die Hitzebeständigkeit von
Cellulosematerialien bei erhöhten Temperaturen, sondern sie verleihen dem Cellulosematerial
zusätzlich auch noch bessere elektrisch isolierende Eigenschaften. Das Dicyandiamid
geht bei den Verwendungstemperaturen in Melamin über.
-
Es war überraschend, daß die erfindungsgemäßen Stabilisierungsmittel,
beispielsweise eine Mischung von bestimmten Mengen Melamin und Dicyandiamid, welche
die Cellulösefasern vollständig imprägnieren und sich auch gleichmäßig verteilen,
nicht nur die thermische Stabilität der Cellulosematerialien sehr verbessern, sondern
der Isolation auch gleichzeitig verbesserte elektrische Eigenschaften verleihen.
Diese Eigenschaften werden offensichtlich bei normalen und erschwerten Arbeitsbedingungen.
Sie werden nicht nur in Gegenwart von flüssigen Dielektrika, sondern auch in hohem
Grade erhalten, wenn die Isolation in Luft oder anderen ziemlich inerten Gasen,
wie z. B. Stickstoff, fluorierten Kohlenwasserstoffen oder Schwefelhexafluorid,
verwendet wird.
-
Erfindungsgemäß können elektrische Isolationen mit einer Mischung
von Melamin und Dicyandiamid in wässeriger Lösung bei ungefähr 50° C versehen werden.
Das stabilisierte Cellulosematerial zeichnet sich durch verbesserte thermische Stabilität
und hervorragende elektrische Eigenschaften aus.
-
Der Stabilisator in der elektrischen Isolation kann erfindungsgemäß
aus bestimmten Mengen von umkristallisiertem Melamin und Dicyandiamid bestehen.
Die mit der stabilisierten elektrischen Isolation versehenen Apparate besitzen sehr
verbesserte Leistungsfähigkeit und Lebensdauer.
-
Die Erfindung wird durch die Zeichnungen im einzelnen näher erläutert.
-
F i g. 1 ist eine graphische Darstellung, in welcher die Mullens Berstfestigkeit
gegen die Alterung, gemessen in Tagen, von stabilisiertem (Kurven B und C) und nichtstabilisiertem
(Kurve A) Kraftpapier in Transformatorenöl bei 150° C aufgetragen ist. (Weitere
Angaben siehe bei den Beispielen.) F i g. 2 ist eine graphische Darstellung der
verbliebenen dielektrischen Festigkeit von stabilisiertem und nichtstabilisiertem
Kraftpapier, gealtert in Transformatorenöl bei 150° C. Die Kurve D gilt für
unbehandeltes
Kraftpapier und die Kurve E für Kraftpapier, dem erfindungsgemäß Melamin und Dicyandiamid
zugesetzt wurden.
-
F i g. 3 ist eine graphische Darstellung für den Dickenverlust von
Preßplatten, welche mehrere Tage in Transformatorenöl von 150° C eingetaucht wurden.
Die Kurve F gilt auch für unbehandelte Preßplatten und die Kurve G für Preßplatten,
denen erfindungsgemäß Melamin und Dicyandiamid zugesetzt wurden.
-
Erfindungsgemäß werden 0,5 bis 5 Gewichtsprozent Melamin und Dicyandiamid
in den Zwischenräumen der Isolation gleichmäßig verteilt. Durch den erfindungsgemäßen
Zusatz wird die Zeit des Verweilens erhöht, wobei die dielektrische Festigkeit,
die elektrisch isolierenden Eigenschaften und die mechanische Festigkeit der Celluloseisolation
bei erhöhter Temperatur sowohl in Gasen als auch in einem flüssigen Dielektrikum
erhalten bleiben bzw. verbessert werden. Sowohl technisches als auch umkristallisiertes
Melamin ergeben gute Ergebnisse. Die Mengen der verwendeten Verbindungen sind relativ
gering. Sie verleihen aber bereits der Celluloseisolation sehr verbesserte physikalische
und elektrische Eigenschaften. Der synergistische Effekt einer Melamin-Dicyandiamid-Mischung
in der Celluloseisolation wird erfindungsgemäß noch weiter erhöht durch die Gegenwart
von geringen Mengen Polyacrylamid, beispielsweise ungefähr 0,1 bis l %, bezogen
auf das Gewicht der Celluloseisolation. Es können beispielsweise 1 bis 4 Teile Melamin,
5 bis 1 Teil Dicyandiamid und 0,1 bis 1 Teil Polyacrylamid zugegen sein.
-
Es war überraschend, daß die dielektrische Festigkeit von Papier öder
anderen Cellulosematerialien, beispielsweise auch gelatinierte Cellulose oder sogenannte
vulkanisierte Hartfasern, die mit den erfindungsgemäßen Stabilisierungsmitteln behandelt
wurden und in Kohlenwasserstofföl oder chloriertes Diphenyl eingetaucht wurden,
nicht nur höher lag als bei dem gleichen unbehandelten Papier, sondern auch die
Temperaturbeständigkeit anstieg. Die dielektrische Festigkeit erreichte einen Spitzenwert
bei einer Temperatur von 125 bis 1.50° C oder noch höher, wogegen unbehandeltes
Papier bereits bei 25 bis 50° C unter dem Spitzenwert der dielektrischen Festigkeit
von behandeltem Papier anfing, seine dielektrische Festigkeit zu verlieren. Dies
gilt insbesondere für dickere Isolationen von 0,4 mm Dicke und darüber.
-
Der Leistungsfaktor von dielektrischen Flüssigkeiten, welche die eingetauchte
behandelte Celluloseisolation enthalten, ist geringer als der einer ähnlichen dielektrischen
Flüssigkeit im Kontakt mit einer unbehandelten Celluloseisolation. Dies gilt über
einen weiten Temperaturbereich. Ferner kommen Reduktionsmittel vor, wenn die dielektrische
Flüssigkeit ein Öl ist, welches Oxydationsinhibitoren enthält, wie z. B. alkylierte
Phenole, z. B. p-tert. Butylphenol und Dibutyl-p-kresol in Mengen von 0,01 bis 4
0/0 oder mehr. Das behandelte Papier scheint gerade in Gegenwart von solchen Inhibitoren
günstig beeinflußt zu werden. Eine synergistische zusammenwirkende Verbesserung
erfolgt, wenn das behandelte Kraftpapier sowohl Melamin als auch Dicyandiamid enthält.
-
So war der Leistungsfaktor eines gereinigten, nicht inhibierten Kohlenwasserstofföls
mit eingetauchtem Kraftpapier ursprünglich 0,08% und die Farbe »l« gemäß der Lovibondskala.
Nach einem Jahr bei 95° C war der Leistungsfaktor 0,29% und die Farbe »5-I-«. Wenn
das Öl inhibiert war und das Kraftpapier unbehandelt, so war der Leistungsfaktor
0,36% und die Farbe »5-« nach einem Jahr bei 95° C. Die verbliebene Berstfestigkeit
des Papiers war im wesentlichen Null.
-
Bei Kraftpapier, das gemäß der Erfindung eine Gesamtmenge von
30/Q Melamin, Dicyandiamid und Polyacrylamid enthält, war die Farbe ungefähr
»3,5« und der Leistungsfaktor 0,07 nach einem Jahr bei 95° C. Die verbliebene Berstfestigkeit
war 94,10/0.
-
Ähnliche gute Ergebnisse wurden erhalten, wenn das flüssige Dielektrikum
einen halogenierten Kohlenwasserstoff, wie z. B. chloriertes Diphenyl oder Mischungen
von chloriertem Diphenyl und chloriertem Benzol oder in den Seitenketten chloriertes
Benzol enthält. Chloriertes Diphenyl mit 50 bis 60 Gewichtsprozent Chlor kann mit
Äthyltetrachlorbenzol und Äthylpentachlorbenzol vermischt werden.
-
Besondere Vorteile werden erreicht, wenn der Stabilisator - eine Mischung
aus Melamin, Dicyandiamid und Polyacrylamid - in der Celluloseisolation in einer
Gesamtmenge von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht an Celullosematerial,
zugegen ist. Obgleich auch bereits bei einem Zusatz von 0,02 % ein Effekt erreicht
wird, werden doch meist etwa 0,5 % eingesetzt. Es können auch bis zu 10% zugegen
sein. Der Vorteil ist aber nur unbedeutend größer als mit einem Zusatz von 5%. Ein
Zusatz von mehr als 10% ist unwirtschaftlich, und es wird auch keine weitere Verbesserung
erreicht. Weiter werden die physikalischen Eigenschaften von Papier beeinträchtigt.
Es werden so vor allem 0,5 bis 5 Gewichtsprozent der Melamin-Dicyandiamid-Mischung
verwendet. Diese Mengen verbessern die elektrischen Isoliereigenschaften und die
thermische Stabilität von Celluloseisolationen ganz beträchtlich. Wünschenswert
ist noch die Gegenwart von geringen Mengen Polyacrylamid.
-
Ferner sollen die stabilisierenden Verbindungen in wesentlich gleicher
Verteilung und überall gleichmäßig zugegen sein, um eine Celluloseisolation mit
optimalen Wirkungen zu erhalten. Diese Forderung ist leicht zu erfüllen, weil die
stabilisierenden Verbindungen der Erfindung in Wasser oder Wasser-Alkohol-Mischungen
genügend löslich sind und hinreichend unlöslich in Öl. Um die guten dielektrischen
Eigenschaften und die hohe mechanische Festigkeit zu erhalten, ist es erforderlich,
daß die stabilisierenden Verbindungen überall in den Cellulosefasern gleichmäßig
verteilt sind. Diese Vorteile werden auch erreicht, wenn die Isolation in ein flüssiges
Dielektrikum, wie z. B. Öl, eintaucht. Wenn beispielsweise die stabilisierenden
Materialien in dem Dielektrikum nur suspendiert sind, verstreicht ein großer Zeitraum,
bevor die Stabilisatoren die Celluloseisolation durchdringen und richtig wirksam
werden können. In einigen Fällen erreichen sie nicht die optimale Höhe, die durch
eine vollständige Imprägnierung der Fasern erreicht werden kann.
-
Weil sowohl Melamin als auch Dicyandiamid in Wasser-Alkohol-Mischungen
genügend löslich sind, werden sie mit Vorteil darin gelöst angewendet, um die Celluloseisolation
während der Herstellung vollständig zu durchdringen.
Bei einer Papier-
oder Preßplattenisolation kann die Einarbeitung der Verbindungen schnell in der
Papiermühle erfolgen. Papier wird im allgemeinen entweder m einer Föurdrinier-Maschine
oder in einer Rundsiebpappenmaschine hergestellt. Bei beiden Verfahren wird die
gebildete endlose Bahn von verfilzten Cellulosefasern von den Sieben auf ein Filzband
zum Trocknen weitergeleitet. Die endlose Bahn wird dann durch einen Trockner geleitet,
welcher mehrere dampfbeheizte Walzen enthält. Hernach wird sie, falls gewünscht,
zwischen Kalanderwalzen geleitet, um ihr eine besondere Oberflächenausrüstung oder
Dichte zu verleihen, und endlich wird sie für Lagerung und Versand aufgerollt. Im
allgemeinen ist der Trockner aufgeteilt, so daß die endlose Papierbahn im ersten
Teil teilweise und im zweiten Teil ganz getrocknet wird. Zwischen den zwei geheizten
Walzen ist die sogenannte »Leimpresse« angeordnet.
-
Erfindungsgemäß werden die stabilisierenden Verbindungen in wäßriger
Lösung eingesetzt. Diese wird mittels der konventionellen Leimpresse zugegeben.
Das teilweise getrocknete Papier, mit einem Wassergehalt von etwa 50 Gewichtsprozent,
wird durch die wässerige Lösung von Melamin und Dicyandiamid geleitet. Durch geeignetes
Einstellen der Konzentration und der Temperatur der Lösung absorbiert das Papier
eine bestimmte Menge der Lösung, welche die stabilisierenden Verbindungen enthält.
Nach dieser Behandlung passiert das Papier den zweiten Teil des Trockners. Die Temperatur
der Trockenwalzen wird so gewählt, daß man einen genügenden Trocknungsgrad erreicht
und die Verbindungen feinverteilt in den Zwischenräumen vorliegen. Das Verfahren
kann sowohl in der Fourdrinier- als auch in der Rundsiebpappenmaschine durchgeführt
werden.
-
Es ist zu beachten, daß die Wasserlöslichkeit von Melamin begrenzt
ist. So enthält bei ungefähr 25° C eine gesättigte Lösung nur ungefähr 0,5 Gewichtsprozent
Melamin. Bei ungefähr 75°C werden ungefähr 2,5 Gewichtsprozent Melamin gelöst, und
bei ungefähr 90° C sind ungefähr 5,5 Gewichtsprozent Melamin in Lösung. Deshalb
werden auch zufriedenstellende Ergebnisse erhalten, wenn die Imprägnierung des Papiers
bei Raumtemperatur durchgeführt wird. Stark erhöhte Aufnahmen der Verbindungen im
besonderen von Melamin werden bei Temperaturen von 50 bis 90°C und etwas höher erhalten.
Die obigen Ausführungen beziehen sich auf die Löslichkeit von technischem Melamin.
Umkristallisiertes Melamin scheint in Wasser leichter löslich zu sein. Es sind deshalb
niedrigere Temperaturen anwendbar. Dicyandiamid jedoch ist in Wasser in hohem Grade
löslich und kann deshalb in der wirklich gewünschten Konzentration zugegen sein.
-
Ferner ist zu beachten, daß Kraftpapier, wie bereits früher dargelegt,
zur Zeit des Imprägnierens 50 bis 60 01!o Wasser enthält. Es ist also ein Verdünnungsmittel
enthalten. Das Papier absorbiert in Wirklichkeit nur ungefähr 50 bis 60 Gewichtsprozent
der Menge von Melamin und Dicyandiamid, welche in Lösung ist. Jedoch sind, wie oben
ausgeführt ist, die Chemikalien innig verteilt in den Faserzwischenräumen nach der
Absorptionsbehandlung. Es wird angenommen, daß beim Imprägnieren von trockenem Papier,
Gewebe od. dgl. die Menge der absorbierten Verbindungen ihrer Konzentration in der
wässerigen Lösung entspricht.
-
Die Erfindung wird durch folgende Beispiele erläutert.
-
In jedem Beispiel wurden 1,75 Gewichtsprozent Dicyandiamid und ungefähr
0,9 Gewichtsprozent Melamin zu Kraftpapier während der Herstellung hinzugefügt.
Das Papier war 0,25 mm dick und hatte eine Dichte von annähernd 1. Gestanzte Muster
wurden zum Vergleich hergestellt. Jedes der Papiermuster wurde mit lackiertem Draht
zu einer Spule gewickelt und in einen Behälter, der mit Transformatorenöl gefüllt
war, getaucht. Es wurde genügend Strom durch die Spule geleitet, um eine Temperatur
von 140° C zu erzeugen. Die Spule wurde nach 7 Tagen entfernt, und an jedem Muster
wurde eine Mullens Berstfestigkeitsprüfung an dem gealterten Papier durchgeführt.
-
In Tabelle I sind die Werte der verbliebenen Mullens Berstfestigkeit
angegeben.
Tabelle I |
Anzahl der Lagen der Isolation zwischen den Äußere Spule Innere
Spule |
Wicklungen auf der Innenseite der Spule unstabilisiertes '
stabilisiertes unstabilisiertes stabilisiertes |
Kraftpapier Kraftpapier Kraftpapier I Kraftpapier |
f |
1 bis 2 11,5 77,0 3,70 j 75,0 |
2 bis 3 11,3 75,0 28,6 [ 69,5 |
3 bis 4 14,0 68,0 36,2 76,0 |
4 bis 5 19,7 63,5 34,4 77,0 |
5 bis 6 22,8 55,5 36,5 73,5 |
6 bis 7 28,4 62,5 39,5 74,0 |
7 bis 8 32,0 59,0 43,4 70,0 |
8 bis 9 43,4 53,5 40;4 l 67,0 |
9 bis 10 37,2 56,0 42,0 77,0 |
10 bis 11 41,5 71,5 46,0 j 82,0 |
11 bis 12 47,0 61,0 54,0 82,0 |
Außenseite der Spule |
12 bis 13 - 82,0 - - |
Durchschnittswert für die verbliebene Mullens |
Berstfestigkeit in % . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . - 65,4 39,9 74,8 |
Aus den obigen physikalischen Daten ist ersichtlich, daß Kraftpapier,
welches kein stabilisierendes Mittel enthält, nur 28,1% der ursprünglichen Berstfestigkeit
behält. Mit dem erfindungsgemäßen Stabilisator behandeltes Kraftpapier behält dagegen
bei der Alterung mindestens 65,41/o der ursprünglichen Berstfestigkeit.
-
In F i g. 1 sind graphisch die Ergebnisse der Alterungsteste aufgetragen,
die mit beschleunigten Systemen erhalten wurden. In Kurve A ist die Festigkeit aufgetragen,
welche einem 0,25 mm dicken Papier, wie es z. B. in Transformatorenisolationen verwendet
wird, verblieb gegen die Alterung in Tagen bei 150° C in Transformatorenöl. Die
Kurve A gilt für unstabilisiertes Kraftpapier. Aus der Kurve A ist ersichtlich,
daß die Mullens Berstfestigkeit schnell, und zwar nach nur 11 Tagen Lagerung, auf
8 0/0 ihrer ursprünglichen Festigkeit absinkt. Nach dieser relativ kurzen Alterung
war das Papier so spröde, daß es nicht gebogen werden konnte, ohne zu brechen und
zu springen.
-
Aus Kurve B sind die Vorteile ersichtlich, die durch Einarbeitung
der erfindungsgemäßen Stabilisatoren erreicht wurden. Die Kurve B zeigt die Alterungsfestigkeit
von Kraftpapier, welches durch Zugabe von 3 Gewichtsprozent einer stabilisierenden
Verbindung gemäß der Erfindung in Lösung bei ungefähr 25° C stabilisiert wurde.
Der Stabilisator enthält- 1,0 Gewichtsprozent Dicyandiamid, 1,0 Gewichtsprozent
Melamin und 1,0 Gewichtsprozent Polyacrylamid. Nach 30 Tagen Alterung bei einer
Temperatur von 150° C hatte das Papier nur mehr 35 % der ursprünglichen Mullens
Berstfestigkeit.
-
Kurve C zeigt die Alterungsbeständigkeit von Kraftpapier, welches
1,0 Gewichtsprozent umkristallisiertes Melamin, 2,0 Gewichtsprozent Dicyandiamid
und 0,1.7 Gewichtsprozent Polyacrylamid enthält. Die stabilisierenden Verbindungen
wurden aus einer wässerigen Lösung bei ungefähr 60° C absorbiert. Überraschenderweise
hatten die Muster noch nach 30 Tagen Alterung etwa 74% der ursprünglichen Berstfestigkeit.
Wenn wirklich technisches Melamin einen Reinheitsgrad von 99,9 % besitzt, so steht
das Entfernen von weniger als 0,1% Verunreinigungen in keinem Verhältnis zu der
großen Verbesserung der verbliebenen Festigkeit von Kraftpapier, die durch Zugabe
von in Wasser umkristallisiertem Melamin erreicht wurde. Vielmehr trägt die höhere
Imprägnierungstemperatur viel dazu bei, um eine bessere Verteilung der stabilisierenden
Verbindungen in den Zwischenräumen des Papiers zu erhalten. Erfindungsgemäß erfolgt
deshalb das Imprägnieren des Cellulosematerials vor allem aus heißen Lösungen bei
50° C und höher.
-
Der synergistische Effekt der erfindungsgemäßen Mischungen von stabilisierenden
Verbindungen wird noch besser ersichtlich durch folgende Testergebnisse. Die für
den Test benutzten kleinen Transformatoren enthielten Spulen aus Magnetdraht, Magnetstahl
und eine Papierisolation. Alles tauchte in Öl ein. Das behandelte und unbehandelte
Kraftpapier wurde analog den Mustern in Tabelle I getestet. Das Papier enthielt
jeweils 3 Gewichtsprozent des Stabilisators. Die Muster wurden 7 Tage der Einwirkung
von Transformatorenöl bei 140° C unterworfen. Das Papier wurde dann entfernt und
getestet. In Tabelle II ist die verbliebene Berstfestigkeit in Prozent angegeben.
Jeder Wert entspricht einem Durchschnittswert von wenigstens fünf Mustern.
Tabelle II |
Muster Verbliebene |
Berstfestigkeit |
Gestanztes unbehandeltes |
Kraftpapier .................. 38,9 |
-1-3% Dicyandiamid . . . . . . . . . . . . 76,7 |
-f- 3 a/o Melamin . . . . . . . . . . . . . . . . . 84,0 |
-f-1 Teil Melamin, 2 Teile Dicyan- |
diamid, 0,1 Teil Polyacrylamid - |
insgesamt 30/0 ................ 94,4 |
Diesen Daten ist zu entnehmen, daß Papier, welches mit Melamin, Dicyandiamid und
einer geringen Menge Polyacrylamid behandelt wurde, eine sehr verbesserte thermische
Stabilität besitzt gegenüber Papier, welches nur mit einer gleichen Menge der einzelnen
Komponenten der Mischung behandelt wurde.
-
Es wurden ferner Teste durchgeführt von der dielektrischen Festigkeit
von Papier, welches mit Melamin und Dicyandiamid behandelt war. In F i g. 2 sind
die Werte hierfür aufgetragen. Man sieht, daß die gemäß der Erfindung behandelten
Kraftpapiere mit steigenden Temperaturen sehr verbesserte dielektrische Festigkeit
behalten im Vergleich zu unbehandeltem Kraftpapier.
-
Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Isolation wird
vorwiegend für elektrische Geräte verwendet. Sie hat sich insbesondere im Transformatorenbau
gut bewährt sowie für papierisolierte Kabel.
-
Durch die neue, behandelte Isolation gemäß der Erfindung ist die Transformatorkonstruktion
fester und undurchdringlicher, weil die behandelten Cellulosezwischenräume und andere
Teile bei der thermischen Alterung weniger als den halben Dickenverlust erleiden
als unbehandelte Preßplatten, Kraftpapier und andere Cellulosematerialien. Der tatsächliche
Preßplattendickenverlust ist aufgezeichnet in F i g. 6.
-
Es wurde ferner gefunden, daß noch andere Eigenschaften des Papiers,
z. B. die Zugfestigkeit und Wasserbeständigkeit, durch Einarbeiten von gewissen
Harzen in das Papier bei der Herstellung der Pülpe verbessert werden können. Die
Harze können in feinverteilter oder emulgierter Form im Holländer eingeführt werden,
oder sie können später, gelöst in einem organischen Lösungsmittel, zugegeben werden.
Es wurde gefunden, daß geringe Mengen - bis zu mehreren Prozent Harz - beispielsweise
Phenol-, Epoxy-, Acryl- oder Diallylphthalatharze mit den stabilisierenden Verbindungen
verträglich sind und die mechanischen, elektrischen und thermischen Eigenschaften,
insbesondere die Stabilität in dem fertigen Produkt noch weiter erhöhen.