绝缘带材料、制造方法及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种绝缘带材料、制造方法及其应用，尤其是用于制造电绝缘纸、如云母纸的绝缘带材料，所述电绝缘纸包含在导热的绝缘带中，这些绝缘带例如在高压绝缘时被使用。该绝缘带材料具有通过织物实现的纤维增强，其中织物的网眼通过优选地导热的颗粒复合体来填充。
【专利说明】绝缘带材料、制造方法及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种绝缘带材料，尤其是用于制造电绝缘纸、如云母纸的绝缘带材料，所述电绝缘纸包含在导热的绝缘带中，这些绝缘带例如在高压绝缘时被使用。
【背景技术】
[0002]导热的绝缘带例如被用作主绝缘体以防止电动机、高压机器和/或(高压)发电机的过压和/或击穿。
[0003]电机、譬如电动机和发电机具有电导体、电绝缘部和定子铁芯。绝缘部所具有的目的是使导体相对于彼此、相对于定子铁芯并且相对于周围环境电绝缘。在机器运行中的机械负荷或热负荷的情况下在绝缘部与导体之间或在绝缘部与定子铁芯之间的界面处可能形成空腔，在这些空腔中可能由于局部放电而形成火花。由于火花可能在绝缘部中构成所谓的“树状通道。由于“树状”通道，可能出现穿过绝缘部的电击穿。对局部放电的阻挡通过在绝缘部中使用具有高的抗局部放电性的云母来实现。云母以小板状云母颗粒形式使用，所述云母颗粒具有数百微米到数毫米的传统颗粒大小，其中所述云母颗粒被加工成云母纸。
[0004]在制造云母纸时将小板状云母颗粒层状地布置，使得所述颗粒尽可能彼此平行地布置，其中直接叠置的云母颗粒在构成接触表面的情况下重叠。在接触表面之间由于范德瓦尔斯力和氢桥键而构成相互作用，这些相互作用为云母纸提供高机械承载能力并且因此提供稳定的形状。
[0005]在制造绝缘部时，云母纸围绕要绝缘的导体被缠绕并且以树脂浸溃。接着，使由树脂和云母纸构成的复合体硬化。附加地，云母纸可以被施加到由玻璃或聚酯构成的载体织物上，其中该载体织物为云母纸赋予附加的稳定性。粘合剂将载体织物和云母纸连接成云母带。为了避免在机器运行中导体中的高温，必须将热量从导体导出到周围环境中。云母纸的导热性在室温下仅为大约0.2到0.251/^,由此阻碍了从电导体散热。
[0006]导热的改善不仅可以通过减小绝缘部的厚度而且可以通过绝缘部的改善的导热性来实现。代替小板状云母颗粒而使用小板状氧化铝颗粒是已知的，其中氧化铝以大约25到401/01(具有比云母明显更高的导热性。
[0007]至今已知了绝缘带，这些绝缘带例如包括织物和云母，其中在构成云母保护带的情况下粘合剂将这两个部件连接。
[0008]然而，通过将无机和聚合材料组合也降低无机云母的最初高的导热性。通常使用的以环氧树脂浸溃的具有玻璃或聚酯织物作为载体材料的云母带的导热性在室温下为大约0.2-0.251/1111(,而纯云母的导热性处于大约0.
[0009]因此，当前的系统结构和与此相联系的制造过程尽管良好地适于确保足够持久的电绝缘作用，然而从电导体导出热量由于材料复合体的更确切地说热绝缘的特征而受阻碍。
[0010]由在此全部内容被参考并且公开内容是本说明书的一部分的2？11164882已知了一种用于制造用于电绝缘纸的多孔颗粒复合体的方法，该方法具有如下步骤:混合功能化齐0、载液和小板状颗粒的分散体，所述功能化剂分布在载液中并且在该分散体中具有如下质量份额，该质量份额相对于颗粒的质量份额对应于事先确定的质量比；通过分散体的沉淀产生沉淀物，由此小板状颗粒基本上层状地平面平行地布置在沉淀物中；将载液从沉淀物中去除；将能量引入沉淀物中以克服功能化剂与颗粒的化学反应的活化能，该化学反应在经由功能化剂耦合颗粒的情况下由沉淀物构成颗粒复合体，其中质量比被事先确定，使得颗粒复合体具有多孔结构。这样构成的颗粒的耦合增强颗粒彼此之间的相互作用，使得颗粒复合体有利地具有用于纸制造的足够的强度。
[0011]该方法的缺点是，尽管通过过滤方法来制造云母氧化铝带，但该云母氧化铝带事后与提高强度的纤维支承体连接，其中使用粘合剂，该粘合剂通常填满提高强度的纤维复合体的网眼。由于以不导热的聚合物对纤维复合体网眼进行聚合填充，总系统的导热性受限制。
【发明内容】
[0012]本发明的任务因此是使纤维复合体中的小板状的能导热的颗粒的布置定向，尤其是平行地定向，使得在纤维复合体之内构成导热路径。
[0013]本发明的任务的解决方案和主题是一种绝缘带材料，其包括颗粒复合体和织物，其中以该颗粒复合体填充该织物的间隙。此外，本发明的主题是一种用于制造被填充的绝缘带的方法，其包括如下步骤:混合载液与小板状颗粒的分散体；通过分散体的沉淀产生沉淀物，由此小板状颗粒基本上层状地平面平行地布置在沉淀物中；将织物引入沉淀物中并且将载液从沉淀物中去除。最后，本发明的主题是绝缘带材料用于制造绝缘部的应用，该绝缘部用于防止电动机、高压机器和/或(高压)发电机的过压和/或击穿。
[0014]根据本发明的一种有利的扩展方案，织物网状地存在，使得在网状结构中存在网眼。
[0015]根据本发明的一种有利的实施方式，颗粒复合体包括小板状颗粒，尤其优选地具有至少50的纵横比的小板状颗粒，即小板长度与小板厚度的比例处于至少50。
[0016]根据另一实施方式，颗粒复合体的小板状颗粒是良好导热的。
[0017]根据该方法的一种有利的实施方式，在混合载液与小板状颗粒的分散体时还添加功能化剂，该功能化剂分布在载液中并且在分散体中具有如下质量份额，该质量份额相对于颗粒的质量份额对应于事先确定的质量比。
[0018]在混合分散体之前，颗粒优选地在颗粒的表面上构造有基本上单分子的薄层，其中该薄层由其他功能化剂来制造。用于耦合颗粒的化学反应在该薄层与该功能化剂之间进行。
[0019]替代地，优选地将如下颗粒提供给载液和具有基本上单分子的薄层的颗粒的分散体，这些颗粒具有基本上单分子的薄层，该薄层与在分散体中原始存在的颗粒的薄层不同。用于耦合颗粒的化学反应在两个或更多不同的薄层之间进行。
[0020]颗粒优选地被选择，使得所述颗粒具有氧化铝。氧化铝的优点是其与云母相比高的导热性。
[0021]根据该方法的另一有利的实施方式，在从沉淀物中去除载液之后还增加如下过程步骤，在该过程步骤中将能量引入沉淀物中，以克服功能化剂与颗粒的化学反应的活化能，该化学反应在经由功能化剂耦合颗粒的情况下由沉淀物构成颗粒复合体，其中质量比被事先确定，使得颗粒复合体具有多孔结构。这样构成的颗粒的耦合增强颗粒彼此之间的相互作用，使得颗粒复合体有利地具有用于纸制造的足够的强度并且构成导热路径。
[0022]功能化剂优选地被选择，使得该功能化剂是塑料，尤其是热塑性塑料。该塑料优选地被选择，使得该塑料是聚烯烃乙醇，尤其是聚乙二醇或不完全水解的聚乙烯醇，分子质量在1000到4000之间，或是聚烷基硅氧烷，尤其是甲氧基封端的聚二甲基硅氧烷，或是硅树脂聚酯。此外，功能化剂优选地被选择，使得该功能化剂是烷氧基硅烷并且在颗粒表面上构成基本上单分子的薄层。该烷氧基硅烷优选地被选择，使得该该烷氧基硅烷具有环氧基团、尤其是3-(2, 3-环氧丙氧)丙基二甲氧基娃烧或氨基基团、尤其是3-氨基丙基二乙氧基娃烷。此外，功能化剂优选地被选择，使得该功能化剂具有颗粒、尤其是由二氧化硅构成的纳米颗粒，这些颗粒承担表面环氧功能。
[0023]根据本发明的方法优选地被实施，使得用于克服活化能的能量以热量和/或辐射的形式被输送给具有织物的沉淀物。此外，根据本发明的方法优选地被实施，使得通过过滤并且接着输送热量来进行载液的去除。通过输送热量来去除溶剂并且输送热量以克服活化能有利地可以在一个方法步骤中进行。在此，载液优选地被选择，使得该载液为水。
[0024]根据一种有利的实施方式，在附加织物之后通过过滤将沉淀物去除，使得小板状颗粒通过织物被吸取。
[0025]通过引入织物，产生沉淀物与织物的机械啮合。这不仅简化制造过程，而且创建氧化铝到织物上的更好的热耦合。
[0026]载液优选地是溶剂，在该溶剂中功能化剂是可溶解的，其中功能化剂溶解在该溶剂中。功能化剂优选地被选择，使得该功能化剂在颗粒的表面上构成基本上单分子的薄层。用于耦合颗粒的化学反应在薄层之间进行。织物与小板状颗粒相比、例如与氧化铝颗粒和/或云母颗粒相比具有较差的导热性并且因此限制根据现有技术的复合体的总导热性。此夕卜，在根据现有技术的浸溃之后，以粘合剂填充织物网中的网眼，使得在这些部位处存在对热流的强大阻碍。如果现在通过修改制造过程以导热的颗粒、即例如以氧化铝颗粒填充这些织物网眼，则在织物网眼或者纤维间隙中构成良好导热的桥，使得提高复合体的总导热性。测试已经得出，由此被浸透的氧化铝-玻璃织物复合体的总导热性从0.41/^被提高到0.481/1111这等于20%的导热性的提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]以下还借助两个图更详细地解释本发明，所述图示意性地示出本发明的有利的实施方式:
图1示出根据本发明制造的氧化铝玻璃纤维材料的照片。
[0028]可看到具有网眼形成的网状地构建的织物，其中网眼通过小板状颗粒来填充。
[0029]图2示出图1中的细节，其中可看到网状织物的被填充的网眼。
【具体实施方式】
[0030]所示出的网眼根据现有技术以粘合材料来填充，该粘合材料通常导热性差，因为小板状颗粒与织物之间的复合在根据2？11164882制造(有利地多孔的)颗粒复合体之后才通过附加网状织物和粘合剂来进行。
[0031]本发明涉及一种绝缘带材料、制造方法及其应用，尤其是用于制造电绝缘纸、如云母纸的绝缘带材料，所述电绝缘纸包含在导热的绝缘带中，这些绝缘带例如在高压绝缘时被使用。该绝缘带材料具有通过织物实现的纤维增强，其中该织物的网眼通过(优选地导热的)颗粒复合体来填充。
【权利要求】
1.绝缘带材料，包括颗粒复合体和织物，其中所述织物的间隙以所述颗粒复合体填充。
2.根据权利要求1所述的绝缘带材料，其中所述织物具有网状结构。
3.根据上述权利要求之一所述的绝缘带材料，其中所述织物包括玻璃纤维。
4.根据上述权利要求之一所述的绝缘带材料，其中所述颗粒复合体的颗粒具有大于/等于50的纵横比。
5.根据上述权利要求之一所述的绝缘带材料，其中所述颗粒复合体包括良好导热的颗粒。
6.根据上述权利要求之一所述的绝缘带材料，其中所述颗粒复合体包括氧化铝颗粒。
7.根据上述权利要求之一所述的绝缘带材料,其中所述颗粒复合体包括功能化剂。
8.用于制造被填充的绝缘带的方法，包括如下过程步骤: 混合载液与小板状颗粒的分散体； 通过所述分散体的沉淀产生沉淀物，由此所述小板状颗粒基本上层状地平面平行地布置在所述沉淀物中； 将织物引入所述沉淀物中并且将所述载液从所述沉淀物中去除。
9.根据权利要求8所述的方法，其中至少部分地通过过滤来将所述载液从所述沉积物中去除。
10.根据权利要求8或9之一所述的方法，其中还对由分散体与载液构成的混合物添加功能化剂。
11.根据权利要求8至10之一所述的方法，在将所述载液从所述沉积物中去除之后包括另一过程步骤，通过该过程步骤将能量引入所述沉淀物中以克服功能化剂与颗粒的化学反应的活化能，使得在经由所述功能化剂耦合颗粒的情况下由所述沉淀物构成颗粒复合体。
12.根据权利要求1至7之一所述的绝缘带材料的应用，用于制造绝缘部，所述绝缘部用于防止电动机、高压机器和/或(高压)发电机的过压和/或击穿。
【文档编号】H02K3/40GK104321829SQ201380024070
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2013年4月4日 优先权日:2012年5月7日
【发明者】F.埃德尔, P.格雷佩尔, M.普赖比施, C.罗尔 申请人:西门子公司