Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
ADDITIVE, CORRESPONDING USE, INSULATION SYSTEM AND ELECTRIC MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/239309
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an additive for use in a method for the production of an insulation system according to the VPI (Vacuum Pressure Impregnation) process, wherein a solid insulating material is impregnated with an expoxy-group-containing impregnating resin at increased temperature and reduced pressure. The carbonic acid phenyl esters disclosed in this application for the first time as additives for expoxy-containing impregnating agents allow for sufficient reactivity with the purpose of curing to a duromer and thus for forming a mold material even in anhydride-free impregnating agents when used in the VPI process for impregnating solid insulating materials with embedded curing catalysts, in ranges with low concentration in curing catalysts, that is in ranges of the insulation system far from having a depot effect.

Inventors:
HUBER JÜRGEN (DE)
SCHIRM DIETER (DE)
ÜBLER MATTHIAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/059990
Publication Date:
December 03, 2020
Filing Date:
April 08, 2020
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
C08K5/10; C08K5/105; H01B3/40; H02K3/30
Domestic Patent References:
WO2015062660A12015-05-07
WO2017012739A12017-01-26
WO2017012735A12017-01-26
WO2017153113A12017-09-14
Foreign References:
US20150305152A12015-10-22
US20140077129A12014-03-20
DE102014219844A2014-09-30
DE102014221715A2014-10-24
DE102015205328A2015-03-24
EP3227893A12017-10-11
DE102015204885A2015-03-18
EP3298611A12018-03-28
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Fester Isolationswerkstoff und/oder Imprägniermittel auf der Basis eines Epoxidgruppen-haltigen Harzes zur Her stellung eines Anhydrid-freien Isolationssystems mittels VPI, das ein Additiv zur besseren Verteilung des oder der Anhydrid-freien Härtungskatalysatoren enthält, wobei das Additiv

- einen oder mehrere Carbonsäurephenylester umfasst

und in einer Menge

- bezogen auf die Epoxidgruppen des im Imprägniermittel enthaltenen epoxidgruppen haltigen Harzes nach Stöchio metrie von zumindest 0,1 % vorliegt.

2. Fester Isolationswerkstoff und/oder Imprägniermittel

nach Anspruch 1, wobei im Additiv zumindest ein Carbon säurephenylester eine Verbindung gemäß folgender der allgemeinen Struktur I ist:

Struktur I

mit n im Bereich von 1 bis 5, n = 1 - 5;

m im Bereich von 1 bis 10, m = 1 - 10;

RVR2 = gleich oder ungleich und

ausgewählt aus der Gruppe folgender Reste

R1 =

- H,

- Alkyl, linear, verzweigt oder cyclisch mit 1 bis 12 Koh lenstoffatomen, oder

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, mit oder ohne Sei tenketten;

R2 - H

- Alkyl, linear verzweigt oder cyclisch mit 1 bis 12 Koh lenstoffatomen

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen

- Sulfonyl

- Sulfat

- Phosphonyl

- Phosphat oder

Siloxan linear, verzweigt oder cyclisch mit 1 bis 50 Si- O-Einheiten .

3. Fester Isolationswerkstoff und/oder Imprägniermittel mit Additiv nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Additiv zu mindest ein Carbonsäurephenylester eine Verbindung gemäß folgender der allgemeinen Struktur I I ist:

Struktur I I

mit

n im Bereich von 1 bis 5, n = 1 - 5;

m im Bereich von 1 bis 10, m = 1 - 10;

RVR2 = gleich oder ungleich sind und

ausgewählt sind aus der Gruppe folgender Reste

R1 =

- H,

- Alkyl, linear, verzweigt oder cyclisch mit 1 bis 12 Koh lenstoffatomen, oder

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, mit oder ohne Sei tenketten;

R2 = H,

- Alkyl, linear, verzweigt oder cyclisch mit 1 bis 12 Koh lenstoffatomen, oder Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen im aromatischen Sys tem, mit oder ohne Seitenketten;

Acyl .

4. Fester Isolationswerkstoff und/oder Imprägniermittel mit Additiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Additiv zumindest ein Carbonsäurephenylester eine Verbindung gemäß folgender der allgemeinen Struktur I I I ist :

Struktur I I I

wobei

n im Bereich von 1 bis 10 liegt, n = 1 - 10;

R1/R2 = gleich oder ungleich sind und

ausgewählt aus der Gruppe folgender Reste

R1 =

- H,

- Alkyl, linear, verzweigt oder cyclisch mit 1 bis 12 Koh lenstoffatomen, oder

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, mit oder ohne Sei tenketten;

R2 =

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen im aromatischen Sys tem,

- Alkylaryl mit 2 bis 4 Phenyleinheiten

- Biphenyl

R3 = leer oder

- Alkyl, linear, verzweigt oder cyclisch mit 1 bis 12 Koh lenstoffatomen, oder

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen im aromatischen Sys tem; Alkylaryl mit 2 bis 4 Phenyleinheiten

Biphenyl .

5. Fester Isolationswerkstoff und/oder Imprägniermittel mit Additiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Additiv zumindest ein Carbonsäurephenylester eine Ver bindung gemäß folgender der allgemeinen Struktur IV ist:

Struktur IV

wobei

n im Bereich von 1 bis 10 liegt, n = 1 - 10;

R1 = gleich oder ungleich sind und

ausgewählt aus der Gruppe folgender Reste

R1 =

- H,

- Alkyl, linear, verzweigt oder cyclisch mit 1 bis 12 Koh lenstoffatomen, oder

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, mit oder ohne Sei tenketten;

R2 =

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen im aromatischen Sys tem,

- Alkylaryl mit 2 bis 4 Phenyleinheiten

- Biphenyl .

6. Fester Isolationswerkstoff und/oder Imprägniermittel mit Additiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Additiv zumindest ein Carbonsäurephenylester eine Ver bindung gemäß folgender der allgemeinen Struktur V ist:

Struktur V

wobei

n im Bereich von 1 bis 10 liegt, n = 1 - 10;

R1 = gleich oder ungleich sind und

ausgewählt aus der Gruppe folgender Reste

R1 =

- H,

- Alkyl, linear, verzweigt oder cyclisch mit 1 bis 12 Koh lenstoffatomen, oder

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, mit oder ohne Sei tenketten;

R2 =

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen im aromatischen Sys tem,

- Alkylaryl mit 2 bis 4 Phenyleinheiten

- Biphenyl

- Acyl

- Carboxyl

7. Fester Isolationswerkstoff und/oder Imprägniermittel mit Additiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Additiv zumindest ein Carbonsäurephenylester eine Ver bindung gemäß folgender der allgemeinen Struktur VI ist:

Struktur VI

wobei

n im Bereich von 1 bis 10 liegt, n = 1 - 10;

R1 = gleich oder ungleich sind und

ausgewählt aus der Gruppe folgender Reste

R1 =

- H,

- Alkyl, linear, verzweigt oder cyclisch mit 1 bis 12 Koh lenstoffatomen, oder

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, mit oder ohne Sei tenketten;

R2 =

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen im aromatischen Sys tem,

- Alkylaryl mit 2 bis 4 Phenyleinheiten

- Biphenyl

- Acyl

- Carboxyl .

8. Fester Isolationswerkstoff und/oder Imprägniermittel mit Additiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Additiv zumindest ein Carbonsäurephenylester ausgewählt ist aus der Gruppe folgender Verbindungen:

9. Fester Isolationswerkstoff und/oder Imprägniermittel mit Additiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im Additiv zumindest ein Carbonsäurephenylester ausgewählt ist aus der Gruppe folgender Verbindungen:

10. Fester Isolationswerkstoff und/oder Imprägniermit tel mit Additiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Additiv, bezogen auf die Epoxidgruppen des im Imprägniermittel enthaltenen epoxidgruppen haltigen Har zes nach Stöchiometrie in einer Menge im Bereich von 10 % bis 100% vorliegt.

11. Fester Isolationswerkstoff und/oder Imprägniermit tel mit Additiv nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Additiv, bezogen auf die Epoxidgruppen des im Imprägniermittel enthaltenen epoxidgruppen haltigen Har zes nach Stöchiometrie in einer Menge im Bereich von 50 % bis 100% vorliegt.

12. Verwendung eines Additivs nach einem der Ansprüche 2 bis 9 in einem Imprägniermittel zum Einsatz im VPI Prozess zur Herstellung eines Isolationssystems einer elektrischen rotierenden Maschine.

13. Verwendung eines Additivs nach einem der Ansprüche 2 bis 9 in einem festen Isolationswerkstoff zum Einsatz im VPI Prozess zur Herstellung eines Isolationssystems einer elektrischen rotierenden Maschine.

14. Isolationssystem für eine elektrische rotierende Maschine das einen festen Isolationswerkstoff und/oder ein Imprägniermittel mit Additiv nach einem der Ansprü che 1 bis 11 umfasst.

15. Elektrische Maschine mit einem Isolationssystem nach Anspruch 14.

Description:
Beschreibung

Additiv, Verwendungen dazu, Isolationssystem und elektrische Maschine .

Die Erfindung betrifft ein Additiv zum Einsatz in einem Ver fahren zur Herstellung eines Isolationssystems nach dem VPI - Vacuum Pressure Impregnation-Prozess, bei dem ein fester Iso lationswerkstoff mit einem Epoxidgruppen-haltigen Imprägnier harz bei erhöhter Temperatur und unter Druck imprägniert wird .

Der VPI Prozess an sich ist literaturbekannt und wird bislang mit Säureanhydriden und Epoxidharzen als Hauptbestandteilen des Imprägniermittels zur Vakuum-Druck-Imprägnierung eines festen Isolationswerkstoffes, der beispielsweise ein Glimmer band mit darin deponierten Härtungskatalysator ist, bei ca. 70°C Imprägniertemperatur und im Vakuum, also einem Druck kleiner 1 bar, insbesondere kleiner 0,5bar, erfolgreich durchgeführt .

Rotierende elektrische Maschinen umfassen eine elektrische Wicklung innerhalb eines Blechpakets, beispielsweise eine Statorwicklung. Diese setzt sich aus elektrischen Leitern, die gegebenenfalls schon mit einem festen Isolationswerkstoff umgeben sind, und festen Isolationswerkstoffen als Hauptiso lation gegenüber dem Blechpaket zusammen. Ohne weitere Maß nahmen gibt es zwischen dem Blechpaket, den Leitern und der Hauptisolation keine dichte Verbindung, so dass Spalten und Hohlräume verbleiben. Diese Bereiche werden unter atmosphäri schen Normal-Bedingungen mit Luft gefüllt. Bei Anwendungen im Mittel- und/oder Hochspannungsbereich, also beispielsweise bei Generatoren und/oder elektrischen Antrieben, ist dies nicht ausreichend, da elektrische Teilentladungen in den Hohlräumen und Spalten das Isolationssystem in kürzester Zeit zerstören würden. Der resultierende elektrische Durchschlag bedeutet den Ausfall der elektrischen Maschine. Die Wicklung aus einem festen Isolationswerkstoff wird daher üblicherweise mit dem Imprägniermittel in einem VPI Prozess imprägniert. Als Imprägniermittel dient ein härtbares Tränk harz und/oder ein entsprechender Lack. Die festen Isolations werkstoffe können dabei porös ausgeführt sein, um die Tränk harzaufnahme zu erhöhen. Beispiele dafür sind Glimmerbänder, Isolationspapiere und/oder Vliesstoffe.

Der feste Isolationswerkstoff ist beispielsweise in Form von Glimmerbändern realisiert. Die Glimmerbänder weisen einen Bandkleber sowie einen darin gelösten und/oder feinstverteil ten Härtungskatalysator auf. Der Härtungskatalysator wird deshalb auch als im festen Isolationswerkstoff „deponierter Härtungskatalysator" bezeichnet, weil er, bis das auftreffen de - zu dem Zeitpunkt flüssige - Imprägniermittel den Här tungskatalysator aus dem festen Isolationswerkstoff heraus löst, im festen Isolationswerkstoff gelagert ist.

Der Bandkleber dient dabei der Verbindung von Glimmerpapier und Trägermaterialien wie Folien und/oder Glasgeweben, wohin gegen der anteilige „Bandbeschleuniger", wie der deponierte Härtungskatalysator auch genannt wird, die Gelierung des dünnflüssigen Tränkharzes vermittelt und nach dem Gelieren die thermische Härtung der imprägnierten Wicklung aus festem Isolationswerkstoff initiiert und beschleunigt. Hierzu löst das in die Wicklung während des VPI-Prozesses eindringende Tränkharz die Bandkleber/deponierter Härtungskatalysator- Kombination im festen Isolationswerkstoff auf respektive aus den Poren beispielsweise heraus und bewirkt eine Verteilung des deponierten Härtungskatalysators im Imprägniermittel.

Da der deponierte Härtungskatalysator Bestandteil des festen Isolationswerkstoffs ist, kommt es während des VPI-Prozesses in der Regel zu einer Inhomogenität der Verteilung des Här tungskatalysators im zu härtenden Imprägnierharz, weil Berei che im Imprägniermittel mit hoher und niedriger Konzentration an deponiertem oder enthaltenem Härtungskatalysator resultie- ren . Bislang hat man im Imprägniermittel verteilte Säureanhydride, die einerseits als Härter, - Additionspolymerisation in stö chiometrischem Verhältnis zum Imprägnierharz vorliegend - für das Imprägnierharz wirken und andererseits auch die Viskosi tät des Imprägniermittels herabsetzen, weil sie hochviskos sind, so dass die Homogenität der Vermischung mit dem depo nierten Härtungskatalysator bei den bislang üblichen Säurean hydrid-haltigen Imprägniermitteln im VPI-Prozess kein Problem darstellt .

Mittlerweile weiß man jedoch, dass die Säureanhydride aus überwiegend toxischen Gründen zu ersetzen sind und bei den bislang, beispielsweise aus der DE 102014219844.5; DE

102014221715.6; DE 102015205328.8, EP 3227893 Al und der DE 102015204885.3 bekannten Säureanhydrid-freien Formulierungen zur Herstellung von derartigen Isolationssystemen werden die Zusammensetzungen der im festen Isolationswerkstoff enthalte nen Bandkleber und deponierten Härtungskatalysatoren einer seits, sowie die im Imprägniermittel enthaltenen Imprägnier harze mit Härtern und gegebenenfalls auch Härtungskatalysato ren andererseits, neu aufeinander abgestimmt.

Aus den EP 3298611 Al und der WO 2017153113 Al sind bereits Möglichkeiten für anhydridfreie Imprägniermittel und entspre chende Bandkleber und Härtungskatalysatoren bekannt.

Trotzdem ist es bislang nicht gelungen, eine Formulierung für den VPI-Prozess umfassend zumindest einen festen Isolations werkstoff und ein Imprägniermittel zur Verfügung zu stellen, das während des VPI-Verfahrens eine Durchtränkung des festen Isolationswerkstoffes ermöglicht, die so homogen ist, dass keine oder nur wenige Bereiche des Isolationssystems mit ge ringen Konzentrationen an Härtungskatalysatoren resultieren.

In all diesen bereits bekannten Systemen besteht das Problem, dass während des Aufeinandertreffens von festem Isolations werkstoff und Imprägniermittel im VPI Prozess eine inhomogene Verteilung der oder des Härtungskatalysators resultiert, die in der Regel nicht früh genug, also vor der Gelierung und da mit Fixierung der Mischung aufgelöst wird, so dass das durch den VPI-Prozess hergestellte Isolationssystem in der Regel vor der endgültigen Härtung zum Duromer keinen ausreichend homogen verteilten Härtungskatalysator aufweist. Dies führt zu ungleichmäßiger Härtung und damit zu einem unbefriedigen dem Isolationssystem.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Stand der Technik der Säureanhydrid-freien Isolationssysteme, die durch VPI-Prozess herstellbar sind, zu verbessern und insbe sondere ein Additiv anzugeben, das - im Imprägniermittel und/oder im festen Isolationswerkstoff vorliegend - für einen VPI-Prozess geeignet ist, wobei es zur Realisierung einer möglichst vollständigen Härtung der zu polymerisierenden Ver bindung beiträgt.

Die Lösung der Aufgabe wird durch den Gegenstand der vorlie genden Erfindung, wie er in den Figuren, der Beschreibung und den Ansprüchen offenbart ist, angegeben.

Dementsprechend ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein fester Isolationswerkstoff und/oder ein Imprägniermittel auf der Basis eines Epoxidgruppen-haltigen Harzes zur Herstellung eines Anhydrid-freien Isolationssystems mittels VPI, das ein Additiv zur besseren Verteilung des oder der Anhydrid-freien Härtungskatalysatoren enthält, wobei das Additiv

- einen oder mehrere Carbonsäurephenylester umfasst

und in einer Menge

- bezogen auf die Epoxidgruppen des im Imprägniermittel enthaltenen epoxidgruppen haltigen Harzes nach Stöchio metrie von zumindest 0,1 % vorliegt. Außerdem ist Gegen stand der Erfindung die Verwendung eines Additivs, wie oben beschrieben, in einem Imprägniermittel und/oder in einem festen Isolationswerkstoff zum Einsatz im VPI Pro zess zur Herstellung eines Isolationssystems einer elektrischen rotierenden Maschine. Schließlich ist Ge- genstand der Erfindung ein Isolationssystem mit einem Additiv wie oben beschrieben und eine elektrische Ma schine mit einem derartigen Isolationssystem.

Ein Isolationssystem zum Einsatz im VPI Prozess zur Herstel lung einer elektrischen rotierenden Maschine umfasst in der Regel einen festen Isolationswerkstoff, der im VPI-Prozess durch Vakuum-Druck-Imprägnierung mit einem Imprägniermittel imprägniert wird, das nachfolgend zum Duromer aushärtet. Das Additiv begünstigt eine homogene Verteilung des oder der An hydrid-freien Härtungskatalysatoren während des VPI-Prozesses und damit die vollständige Härtung auch bei ungleichmäßig verteilter Härtungskatalysatorkonzentration während des VPI- Prozesses, weil es die Reaktivität der reaktiven Gruppen der zu polymerisierenden Verbindung steigert.

Der feste Isolationswerkstoff umfasst einen Träger, wie ein Glasgewebe, einen Barrierewerkstoff wie einen Glimmer, einen Bandkleber zur Verklebung des Barrierewerkstoffes mit dem Träger und schließlich Aufnahmemittel wie Poren, Verwerfungen und/oder Taschen. Dort ist einerseits der deponierte Här tungskatalysator - insbesondere bei Oxirangruppen-freien Bandklebern - als auch das Additiv gemäß der vorliegenden Er findung vorgesehen.

Das Imprägnierharz im Imprägniermittel, welches im VPI- Prozess zunächst über Unterdrück in den festen Isolations werkstoff eingesogen und dann unter Druckbeaufschlagung dort eingepresst wird, ist Epoxidgruppenhaltig und beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe folgender Harze:

- Glycidylether

- Bisphenol-A-diglycidylether, Bisphenol-F- diglycidylether, Epoxy-Novolake, cycloaliphatische Epo xidharze, aliphatische Epoxidharze und/oder epoxidierte Silikone/Siloxane

sowie beliebigen Mischungen, Copolymeren und/oder Blends der vorgenannten Harze. Ein Additiv gemäß der vorliegenden Erfindung kann sich an die Epoxidgruppen des Harzes addieren und kann diese auch copoly- merisieren. Dadurch wird das Harz modifiziert, weil die Reak tivität seiner reaktiven Gruppen erhöht wird und/oder damit dessen Empfindlichkeit gegenüber niedrigen Härtungskatalysa tor-Konzentrationen dadurch gesteigert ist. Das Additiv gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht insbesondere bei den Säureanhydrid-freien Imprägniermitteln eine vollständige Här tung zum Duromer auch in Härtungskatalysator-armen Bereichen durch die Modifizierung des Harzes auf Epoxidharz-Basis, ins besondere durch Modifizierung der Epoxidgruppen.

Beispiele für die Additive, die hier bevorzugt eingesetzt werden, sind Carbonsäurephenylester nachfolgenden Strukturen: ; als Grundstruktur für einen linearen Carbonsäu- rephenylester ;

; als Grundstruktur für einen cyclischen Carbon- säurephenylester, beispielsweise 6er Zyklus;

; als Grundstruktur für einen cyclischen Carbonsäu rephenylester 5er Cyclus;

Die Addition an die epoxidgruppen des vorliegenden Impräg nierharzes verläuft beispielsweise nach folgendem Schema:

Bei der Verwendung von linearen Carbonsäurephenylestern, wie hier gezeigt, kommt es zu einer Additionsreaktion zwischen einer Oxiran- und einer Estergruppe. Bei einer stöchiometri schen Abmischung von Oxiranfunktionaliät - oder Epoxidgruppe - des Imprägnierharzes zu Esterfunktionalität des Additivs sind daher jeweils mindestens zwei Funktionalitäten pro Mole kül vorhanden sein, damit ein Polymerkettenaufbau realisier bar ist. Zur Herstellung eines duroplastischen Materials, das dreidimensional vernetzt ist, liegen jeweils mindestens drei Funktionalitäten vor.

Bei der Verwendung von cyclischen Carbonsäurephenylestern kommt es zu einer Ringöffnungspolymerisation zwischen Epoxid- und Estergruppen. Hier ist es bei einer stöchiometrischen Ab mischung von Epoxid- und Estergruppen bereits ausreichend auf jeweils monofunktionale Edukte zurückzugreifen, um einen Po lymerkettenaufbau zu realisieren.

Es ist jedoch auch möglich, die Carbonsäurephenylester nicht stöchiometrisch in Bezug auf die Epoxidgruppen einzusetzen. Bereits bei einem unterstöchiometrischen Einsatz nehmen sie signifikant Einfluss auf die Reaktivität gegenüber Impräg niermittel mit niedrigen Härtungskatalysator-Konzentrationen, beispielsweise bei anionischen wie bei kationischen Härtungs- katalysatoren . Das wird in Figur 1 anhand von DSC-Messungen eindrucksvoll gezeigt.

Figur 1 zeigt die DSC-Scans der Vernetzungsreaktion von Abmi- schungen aus einem Epoxidgruppenhaltigem Harz mit steigenden stöchiometrischen Anteilen an einem cyclischen Carbonsäu rephenylester, hier am Beispiel Dihydrocoumarin exemplarisch dargestellt, bei einer hohen Konzentration an Härtungskataly sator von 6,5 Gew% eines anionisch wirkenden Härtungskataly sators. Der in Figur 1 gezeigte Scan zeigt die Auswertung der Reaktionsexothermien .

Dihydrocoumarin

Die in Figur 1 gezeigten 5 Graphen zeigen die DSC-Scans - die Messungen der dynamischen Differenzkalorimetrie oder „diffe rential scanning calorimetry" - DSC - also die thermische Analyse zur Messung von abgegebener oder aufgenommener Wärme menge eine Probe, die kinetischen Betrachtungen einer chemi schen Reaktion, hier den Grad an Vernetzung, zulassen.

Figur 2 zeigt die gleichen DSC-Messungen einer Abmischung aus einem Epoxidgruppenhaltigem Harz mit steigenden stöchiometri schen Anteilen an einem cyclischen Carbonsäurephenylester, auch wieder mit Dihydrocoumarin, bei einer niedrigen Konzent ration an Härtungskatalysator von 0,5 Gew% eines anionisch wirkenden Härtungskatalysators. Der in Figur 2 gezeigte Scan zeigt die mit Figur 1 vergleichbaren Auswertungen der Reakti onsexothermien .

Figur 3 fasst die Ergebnisse der Figuren 1 und 2 zusammen, wobei ersichtlich ist, dass bereits bei stöchiometrischen An teilen von 50% an Additiv aus Carbonsäurephenylester eine deutliche Steigerung der Reaktionsexothermie auch bei kleinen Beschleunigerkonzentrationen erzielt werden kann und die Dif- ferenz in den Reaktionsexothermien, insbesondere beim Ver gleich hohe und niedrige Beschleunigerkonzentration, abnimmt.

Die Figur 3 zeigt eine erste Tabelle, in der zusammengetragen ist, wie sich die Reaktionsenthalpien von Mischungen aus Epo xidhaltigen Imprägniermitteln und Additiv, hier dem cycli schen Carbonsäurephenylester Dihydrocoumarin, bei hoher und niedriger Konzentration an einem Härtungskatalysator bei steigendem stöchiometrischem Verhältnis an Additiv ändern.

Zu erkennen ist auch, sowohl in Figur 2, der unterste Graph, als auch Figur 3, Tabelle, dass es bei der niedrigen Be schleunigerkonzentration ohne Zusatz von Additiv, also un terste Zeile und zweite Spalte von links, zu keiner signifi kanten Vernetzung, „Reaktionsenthalpie -8,3", kommt. Das ist der Beweis dafür, dass es mit einem Additiv gemäß der vorlie genden Erfindung, hier am Beispiel des cyclischen Carbonsäu rephenylesters, zu einer Reaktivitätsmodifikation des Epoxid haltigen Imprägniermittels in Bereichen mit niedriger Här tungskatalysator-Konzentration kommt .

Figur 4 zeigt die DSC-Scans der Vernetzungsreaktion von Abmi schungen aus einem Epoxidgruppenhaltigem Harz mit steigenden stöchiometrischen Anteilen an einem linearen Carbonsäurephe nylester, hier am Beispiel Bisphenol-A-Acetat-Propionat exemplarisch dargestellt, bei einer hohen Konzentration an Härtungskatalysator von 6,5 Gew% eines anionisch wirkenden Härtungskatalysators. Der in Figur 1 gezeigte Scan zeigt die Auswertung der Reaktionsexothermien.

Bisphenol-A-Acetat-Propionat

Die in Figur 4 gezeigten 6 Graphen zeigen die DSC-Scans von Mischungen aus Epoxidgruppen haltigem Harz und dem linearen und zweiwertigen, weil zwei Estergruppen aufweisenden, Car bonsäurephenylester bei hoher Konzentration eines anionisch wirkenden Härtungskatalysator bei steigenden stöchiometri schen Anteilen an Carbonsäurephenylester.

Figur 5 zeigt die gleichen DSC-Messungen einer Abmischung aus einem Epoxidgruppenhaltigem Harz mit steigenden stöchiometri schen Anteilen an einem linearen Carbonsäurephenylester, auch wieder mit Bisphenol A Acetat Propionat, bei einer niedrigen Konzentration an Härtungskatalysator von 0,5% Gew% eines an ionisch wirkenden Härtungskatalysators. Der in Figur 5 ge zeigte Scan zeigt die mit Figur 4 vergleichbaren Auswertungen der Reaktionsexothermien .

Figur 6 fasst die Ergebnisse der Figuren 4 und 5 zusammen, wobei ersichtlich ist, dass bereits bei stöchiometrischen An teilen von 50% an Additiv aus Carbonsäurephenylester eine deutliche Steigerung der Reaktionsexothermie auch bei kleinen Beschleunigerkonzentrationen erzielt werden kann und die Dif ferenz in den Reaktionsexothermien, insbesondere beim Ver gleich hohe und niedrige Beschleunigerkonzentration, abnimmt.

Die Figur 6 zeigt eine Tabelle, in der zusammengetragen ist, wie sich die Reaktionsenthalpien von Mischungen aus Epoxid haltigen Imprägniermitteln und Additiv, hier dem linearen Carbonsäurephenylester Bisphenol-A-Acetat-Propionat, bei ho her und niedriger Konzentration an einem Härtungskatalysator bei steigendem stöchiometrischem Verhältnis an Additiv än dern .

Zu erkennen ist auch, sowohl in Figur 5, der unterste Graph, als auch Figur 6, Tabelle, dass es bei der niedrigen Be schleunigerkonzentration ohne Zusatz von Additiv, also un terste Zeile und zweite Spalte von links, zu keiner signifi kanten Vernetzung, „Reaktionsenthalpie -8,3", kommt. Das ist der Beweis dafür, dass es mit einem Additiv gemäß der vorlie genden Erfindung zu einer Reaktivitätsmodifikation des Epo- xidhaltigen Imprägniermittels in Bereichen mit niedriger Här tungskatalysator-Konzentration kommt .

Die Tabelle aus Figur 6 belegt deutlich, dass bei stöchiomet rischen Anteilen von 50 bis 75% an Carbonsäurephenylester ei ne deutliche Steigerung der Reaktionsexothermie auch bei kleinen Beschleunigerkonzentrationen erzielt werden kann.

Auch die Differenzen in den Reaktionsexothermien, erkennbar durch den Vergleich an hoher und niedriger Beschleunigerkon zentration, nimmt ab.

Entsprechend wird ein Anhydrid-freies Imprägniermittel umfas send zumindest ein oder mehrere Epoxide, beispielsweise aus gewählt aus der Gruppe der Glycidylether, Novolake, cyc- loaliphatischen Epoxidharzen und/oder epoxidierte Silikone und/oder Siloxane, das mit einem oder mehreren Carbonsäu rephenylestern als Additiv, insbesondere mit einem oder meh reren Carbonsäurephenylestern der nachfolgend gezeigten

Strukturen I bis VI , zur Modifizierung der Reaktivität des Imprägniermittels gegenüber niedrigen Härtungskatalysator- Konzentrationen bei der Verwendung im VPI Prozess zur Impräg nierung eines festen Isolationswerkstoffes mit eingelagertem Härtungskatalysator besser komplett zum Duromer durchhärten als ein Imprägniermittel ohne Additiv. Dabei ist diese Wir kung des Additivs unabhängig vom Vorliegen eines Härtungska talysators im Imprägniermittel zu beobachten.

Das Additiv gemäß vorliegender Erfindung ist im Imprägnier mittel zumindest in 0,1% bezogen auf die Stöchiometrie ent halten. Beispielsweise liegt es in einer Konzentration - be zogen auf die Stöchiometrie im Hinblick auf die Epoxidgruppen - von 0,1% bis 100%, insbesondere von 10% bis 100%, bevorzugt im Bereich von 50% bis 100 % und insbesondere bevorzugt im Bereich von 75% bis 100% vor.

Das Additiv liegt bevorzugt in Form einer Verbindung einer oder mehrerer der folgenden Strukturen vor: Struktur I

mit n im Bereich von 1 bis 5, n = 1 - 5;

m im Bereich von 1 bis 10, m = 1 - 10;

RVR 2 = gleich oder ungleich und

ausgewählt aus der Gruppe folgender Reste

R 1 =

- H,

- Alkyl, linear, verzweigt oder cyclisch mit 1 bis 12 Koh lenstoffatomen, oder

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, mit oder ohne Sei tenketten;

R 2

- H

- Alkyl, linear verzweigt oder cyclisch mit 1 bis 12 Koh lenstoffatomen

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen

- Sulfonyl

- Sulfat

- Phosphonyl

- Phosphat oder

- Siloxane linear, verzweigt oder cyclisch mit 1 bis 50 Si-O-Einheiten;

Siloxane sind Verbindungen mit der allgemeinen Formel

R 3 Si- [OSiR 2 ] x -0-SiR 3 . Struktur I I

mit

n im Bereich von 1 bis 5, n = 1 - 5;

m im Bereich von 1 bis 10, m = 1 - 10;

RVR 2 = gleich oder ungleich sind und

ausgewählt sind aus der Gruppe folgender Reste

R 1 =

- H,

- Alkyl, linear, verzweigt oder cyclisch mit 1 bis 12 Koh lenstoffatomen, oder

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, mit oder ohne Sei tenketten;

R 2 =

- H,

- Alkyl, linear, verzweigt oder cyclisch mit 1 bis 12 Koh lenstoffatomen, oder

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen im aromatischen Sys tem, mit oder ohne Seitenketten;

- Acyl

Struktur : I I I

wobei

n im Bereich von 1 bis 10 liegt, n = 1 - 10;

R 1 /R 2 = gleich oder ungleich sind und

ausgewählt aus der Gruppe folgender Reste R 1 =

- H,

- Alkyl, linear, verzweigt oder cyclisch mit 1 bis 12 Koh lenstoffatomen, oder

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, mit oder ohne Sei tenketten;

R 2 =

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen im aromatischen Sys tem,

- Alkylaryl mit 2 bis 4 Phenyleinheiten

- Biphenyl

R 3 = leer oder

- Alkyl, linear, verzweigt oder cyclisch mit 1 bis 12 Koh lenstoffatomen, oder

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen im aromatischen Sys tem;

- Alkylaryl mit 2 bis 4 Phenyleinheiten

- Biphenyl

Struktur IV

wobei

n im Bereich von 1 bis 10 liegt, n = 1 - 10;

R 1 = gleich oder ungleich sind und

ausgewählt aus der Gruppe folgender Reste

H, - Alkyl, linear, verzweigt oder cyclisch mit 1 bis 12 Koh lenstoffatomen, oder

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, mit oder ohne Sei tenketten;

R 2 =

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen im aromatischen Sys tem,

- Alkylaryl mit 2 bis 4 Phenyleinheiten

- Biphenyl

Struktur V

wobei

n im Bereich von 1 bis 10 liegt, n = 1 - 10;

R 1 = gleich oder ungleich sind und

ausgewählt aus der Gruppe folgender Reste

R 1 =

- H,

- Alkyl, linear, verzweigt oder cyclisch mit 1 bis 12 Koh lenstoffatomen, oder

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, mit oder ohne Sei tenketten;

R 2 =

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen im aromatischen Sys tem,

- Alkylaryl mit 2 bis 4 Phenyleinheiten

- Biphenyl

- Acyl

- Carboxyl Struktur VI

wobei

n im Bereich von 1 bis 10 liegt, n = 1 - 10;

R 1 = gleich oder ungleich sind und

ausgewählt aus der Gruppe folgender Reste

R 1 =

- H,

- Alkyl, linear, verzweigt oder cyclisch mit 1 bis 12 Koh lenstoffatomen, oder

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, mit oder ohne Sei tenketten;

R 2 =

- Aryl mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen im aromatischen Sys tem,

- Alkylaryl mit 2 bis 4 Phenyleinheiten

- Biphenyl

- Acyl

- Carboxyl

Im Folgenden werden noch beispielhafte Aus führungs formen der Erfindung anhand konkreter Verbindungen mit Strukturformeln genannt :

Beispiele abgeleitet von Grundstruktur I

Beispiel abgeleitet von Grundstruktur II

5

Beispiel abgeleitet von Grundstruktur V

Beispiel abgeleitet von Grundstruktur VI

Die hier erstmals als Additive für Epoxidhaltige Imprägnier mittel offenbarten Carbonsäurephenylester ermöglichen auch in Anhydrid-freien Imprägniermitteln bei der Verwendung im VPI Prozess zur Imprägnierung von festen Isolationswerkstoffen mit eingelagerten Härtungskatalysatoren, in Bereichen mit niedriger Härtungskatalysator-Konzentration, also in Depot fernen Bereichen des Isolationssystems, eine ausreichende Re aktivität zur Aushärtung zum Duromer und damit zur Formstoff bildung .