Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
SOLID INSULATION MATERIAL, USE THEREOF AND THE THUS PRODUCED INSULATION SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/012739
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a solid, in particular strip-shaped insulation material, to the use thereof in a vacuum impregnation method and a thus produced insulation system and to an electric machine using the insulation system, in particular for the medium and high voltage range, that is for medium and high voltage machines, in particular rotating electric machines in the medium and high voltage range and to semi-finished products for electric switching systems. According to the invention, the curing catalyst is a covalently-bridged di-imidazol derivative and/or a covalently-bridged di-pyrazol derivative.

Inventors:
HUBER JÜRGEN (DE)
SCHIRM DIETER (DE)
ÜBLER MATTHIAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/061390
Publication Date:
January 26, 2017
Filing Date:
May 20, 2016
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H01B3/40; C08K5/3445; C08L63/00; H02K3/30
Domestic Patent References:
WO2015113930A12015-08-06
Foreign References:
EP1850460A22007-10-31
DE102014219844A12016-03-31
DE102014221715A12016-04-28
DE102015205328A2015-03-24
DE102015202053A
DE102015208527A
DE102015204885A2015-03-18
Other References:
DATABASE WPI Week 199612, Derwent World Patents Index; AN 1996-112760, XP002760640
DATABASE WPI Week 201466, Derwent World Patents Index; AN 2014-R59234, XP002760641
DATABASE WPI Week 201372, Derwent World Patents Index; AN 2013-J15508, XP002760642
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche 1. Fester Isolationswerkstoff, der zusammen mit einem

anhydridfreien Imprägniermittel zur Herstellung eines Isolationssystems in einem Vakuumimprägnierprozess einsetzbar ist, wobei dieser einen Träger, einen Barrierewerkstoff, einen Härtungskatalysator und einen Bandkleber umfasst, der Här- tungskatalysator und der Bandkleber zueinander inert sind, aber unter den Bedingungen der Vakuumimprägnierung mit einem anhydridfreien Imprägniermittel mit Gelierzeiten von lh bis 15h bei Imprägniertemperatur abreagieren, wobei der Härtungskatalysator ein kovalent-verbrücktes Di-Imidazol-Derivat und/oder ein kovalent-verbrücktes Di-Pyrazol-Derivat ist.

2. Isolationswerkstoff nach Anspruch 1, der als Härtungskata¬ lysator eine Verbindung, der allgemeinen Struktur I und/oder II umfasst:

wobei

Ri,R2,R3 = Alkylreste - und/oder Arylreste sind, die derivatisiert oder nicht derivatisiert , verzweigt oder unverzweigt, cyclisch oder linear, mit einer Anzahl an C-Atomen von 1 bis 20, insbesondere von 1 bis 12 vorlie¬ gen können; und/oder

das Zentrum X gleich einer Teilstruktur, ausgewählt aus den folgenden Teilstrukturen:

C=0

0=S=0

H-C-H

CH3-C-CH3

CH3-C-H

C=N-R

C=N-OR

C=N-NHR

C=N-NH-CO-NH2

OR-C-OR

S -C-SR

3. Isolationswerkstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche

1 oder 2, wobei als Härtungskatalysator ein Kondensationsprodukt aus einem Alkyl-Imidazol oder einem Alkyl-Pyrazol , ausgewählt aus der Gruppe folgender Verbindungen lH-Imidazol (CAS-Nr. 288-32-4),

ΙΗ-2-Methylimidazol (CAS-Nr. 693-98-1),

ΙΗ-2-Ethylimidazol (CAS-Nr. 1072-62-4),

lH-Pyrazol (CAS-Nr. 288-3-1), 1H-3, 5-Dimethylpyrazol (CAS-Nr. 67-51-6) ist.

4. Isolationswerkstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, der als Härtungskatalysator eine Verbindung umfasst, die ein Kondensationsprodukt aus einem (Alkyl-) Imidazol und/oder ei¬ nem (Alkyl- ) Pyrazol und Phosgen ist.

5. Isolationswerkstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, der als Bandkleber ein Additionsprodukt aus einem Bisphenol, Diol, Triol und/oder höherem Alkohol, nachfolgend als Segment „A (OH) n" bezeichnet, mit Cyclohexenoxid und/oder einem

Cyclohexenoxidderivat , nachfolgend als Segment „Cy" bezeich¬ net, umfasst, wobei A (OH) n ausgewählt ist aus der Gruppe fol¬ gender Verbindungen:

- Mono-Ethylenglycol (C2H4) (OH)2, Butandiole (C4H8) (OH)2, Butendiole (C4H6) (OH)2, Butindiol (C4H4) (OH)2,

Polyethylenglykole H (OC2H4) x (OH) 2 mit x=l bis 5000,

Propylenglykol (C3H6) (OH) 2, Polypropylenglykole

H (OC3H6) x (OH) 2 mit x=l bis 5000, Diethylenglykol

(C2H80) (OH) 2, Propandiole (C3H6) (OH)2, Neopentylglycol

(C5H10) (OH) 2, Cyclopentandiole (C5H8) (OH)2,

Cyclopentendiole (C5H6) (OH)2, Glycerin (C3H5) (OH)3,

Pentandiole (C5H10) (OH) 2, Pentaerythritol (C5H8) (OH)4, Hexandiole (C6H12) (OH) 2, Hexylenglykole (C6H12) (OH) 2, Heptandiole (C7H14) (OH) 2, Octandiole (C8H16) (OH) 2,

Polycaprolactondiole, Polycaprolactontriole, Hydrochinon (C6H4) (OH)2, Resorcinol (C6H4) (OH)2, (Pyro) Catechol

(C6H4) (OH)2, Rucinol (C10H12) (OH) 2, Triethylenglycol

(C6H12) (OH) 2

- vollaromatisches, teilhydriertes und/oder vollhydriertes Bisphenol-A (C15H14) (OH)2, (C15H28) (OH)2, Bisphenol-F

(C13H10) (OH) 2, Bisphenol-S (C12H802S) (OH)2

Tricyclodecandimethanol (Ci2H18) (OH) 2, Glycerincarbonat (C4H5) (OH) 1.

6. Isolationswerkstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, der als Bandkleber eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe folgender Verbindungen:

Tricyclomethandimethanol (CAS-Nr. 26896-48-0 bzw. 26160-83-8),

Trimethylolpropan (CAS-Nr. 77-99-6),

dendritische, hydroxy-funktionale Polymere (CAS-Nr. 326794-48-3 bzw. 462113-22-0),

Polycaprolactontriole (CAS-Nr. 37625-56-2),

Polycaprolactontetrole (CAS-Nr. 35484-93-6), umfasst .

7. Isolationswerkstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, der Härtungskatalysator in einer Menge von weniger als 10

Gew% enthält.

8. Isolationswerkstoff nach einem der vorstehenden Ansprüche, der Bandkleber in einer Menge im Bereich von 1 bis 30 Gew% enthält.

9. Isolationswerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, der einen Träger in Form von Gewebtem, nicht Gewebtem und/oder Folie umfasst.

10. Isolationswerkstoff nach Anspruch 9, der eine Folie, die perforiert ist, umfasst.

11. Isolationswerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, der einen partikelförmigen Barrierewerkstoff umfasst.

12. Isolationswerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der partikelförmige Barrierewerkstoff zumindest teilweise plättchenförmige Barrierewerkstoff-Partikel um- fasst.

13. Isolationswerkstoff nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Partikel des Barrierewerkstoffes beschichtet sind.

14. Isolationswerkstoff nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Beschichtung ein Metalloxid umfasst.

15. Isolationswerkstoff nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Beschichtung dotiert ist.

16. Verwendung eines durch Vakuumimprägnierung mit einem festen Isolationswerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 15 hergestellten Isolationssystems in Mittel- und Hochspannungs- maschinen, insbesondere rotierende elektrische Maschinen im Mittel- und Hochspannungsbereich sowie in elektrischen

Schaltanlagen, Mittel- und Hochspannungsanwendungen, Durchführungen, Transformatordurchführungen, Generatordurchführungen und/oder HGÜ-Durchführungen, sowie in entsprechenden Halbzeugen.

17. Elektrische Maschine, bevorzugt rotierende elektrische Maschine, besonders bevorzugt rotierende elektrische Maschine im Mittel- und Hochspannungsbereich sowie elektrische Schalt- anläge, Mittel- und Hochspannungsanwendung, Durchführung, Transformatordurchführung, Generatordurchführung und/oder HGÜ-Durchführung, sowie entsprechendes Halbzeug, die ein Iso¬ lationssystem, hergestellt aus einem festen Isolationswerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 15 umfasst.

Description:
Beschreibung

Fester Isolationswerkstoff, Verwendung dazu und damit herge- stelltes Isolationssystem

Die Erfindung betrifft einen festen, insbesondere bandförmigen Isolationswerkstoff, dessen Verwendung in einem

Vakuumimprägnierverfahren und ein damit hergestelltes Isola- tionssystem sowie eine elektrische Maschine mit dem Isolati ¬ onssystem, insbesondere für den Mittel- und Hochspannungsbe ¬ reich, nämlich für Mittel- und Hochspannungsmaschinen, insbesondere rotierende elektrische Maschinen im Mittel- und Hoch ¬ spannungsbereich sowie Halbzeuge für elektrische Schaltanla- gen.

Elektrische Maschinen (Motoren, Generatoren) haben in der Vielzahl ihrer Längsnuten des Ständerblechpakets speziell ge ¬ artete Spulenwicklungen oder Leiterstäbe, i.d.R. aus Kupfer oder einem anderen, hoch-leitfähigen, Material.

Im Falle eines elektrischen Motors, wird durch zeitlich selektive Bestromungen ein ringsum propagierendes Magnetfeld erzeugt, welches den in der Bohrung des Ständers aufgehängten und frei drehenden Rotor, welcher z.B. aufgrund einer Vielzahl an applizierten Permanentmagneten auf das induzierte Magnetfeld in Form von erzwungener Rotation reagiert, antreibt und so elektrische Energie in Bewegungsenergie umwan ¬ delt. Das Blechpaket liegt dabei elektrisch auf Masse, die Spulen hingegen auf hohem Kilovoltpotential. Die in die

Statornuten eingepassten Spulen müssen demnach gegen Erdpotential elektrisch isoliert werden. Dazu wird eine jede Spule beispielsweise mit einem speziellen Band, beispielsweise Glimmerband, mehrfach und definiert-überlappt isoliert.

Glimmer wird bevorzugt verwendet, da es als partikel-, insbe ¬ sondere als plättchenförmiger, anorganischer

Barrierewerkstoff die elektrische Erosion unter elektrischen Teilentladungen wirkungsvoll und lange, beispielsweise über die gesamte Lebensdauer der Maschine zu retardieren vermag und gute chemische sowie thermische Beständigkeit aufweist. Glimmerbänder bestehen aus Glimmerpapier und einem oder meh- reren Trägern, z.B. Gewebe, Folie (n) , die über einen Bandkleber miteinander verbunden sind. Glimmerbänder sind nötig, da Glimmerpapier allein nicht die für einen Isolationsprozess nötige mechanische Festigkeit aufweist. Je nach Anwendung können dem Bandkleber Additive zugegeben sein, z.B. Härtungs- katalysatoren, die initiierend auf die thermische Härtung ei ¬ nes extern beaufschlagten Imprägniermittels wirken: nachdem die mit Glimmerband isolierten Spulen in die Ständerblechpa ¬ kete eingepasst und elektrisch geschaltet sind, wird zur Ver ¬ meidung von Teilentladungen während des späteren Betriebs die Luft in den Hohlräumen der Wicklungen und insbesondere in den Nutspalten des Ständerblechpakets eliminiert. Da dieser Ab ¬ stand von bestromter, isolierter Spule zum Blechpaket in der Regel so klein wie möglich gehalten wird, sind dort Feldstärken von mehreren kV/mm keine Seltenheit. Dementsprechend wird das Isolationsmaterial beansprucht.

Als Imprägniermittel nach dem Stand der Technik haben sich thermisch härtbare Epoxidharz/Anhydridgemische für

Vakuumimprägnierprozesse als geeignet erwiesen.

Sie werden zur Imprägnierung der aus ihren Einzelteilen zusammengesetzten Statoren der elektrischen Maschinen mit den eingepassten und glimmerbandisolierten Spulen bzw. zur Spulen oder Leiterstab Einzelimprägnierung eingesetzt.

Während eines speziellen Vakuumimprägnierprozesses, dem

VPI (vacuum pressure impregnation) -Verfahren, werden diese Statoren oder Spulen bislang im Ganzen mit einer dünnflüssigen Epoxidharz-Phtalsäureanhydrid-Formulierung in einer Vaku- umkammer geflutet und anschließend unter Druckbeaufschlagung imprägniert. Die Endaushärtung erfolgt im Regelfall unter Normaldruck im Industrieofen. Dabei hat der Härtungskatalysator die Funktion, dass das dünnflüssige Imprägniermittel, ge- wohnlich aus Epoxidharz und Phtalsäureanhydrid, bei einer vorgegebenen Temperatur in einer bestimmten Zeit geliert. Der industrielle Standard dazu ist bislang als Imprägniermittel eine Mischung aus destilliertem Bisphenol-A-Diglycidylether und Methylhexahydrophtalsäureanhydrid . Diese Mischung ist ausreichend dünnflüssig, um die komplette Imprägnierung der Bandisolation einerseits und in Abwesenheit von Härtungskata ¬ lysatoren eine ausreichende Lagerstabilität andererseits zu gewährleisten. Der Härtungskatalysator ist in der Regel zu- mindest auch im festen Isolationswerkstoff, z.B. Glimmerband, enthalten. Dieses Glimmerband wird über den Bandkleber zusammengehalten, so ist es unabdinglich, dass der Bandkleber und der Härtungskatalysator zueinander inert sind. Insbesondere ist vorteilhaft, wenn alle drei Komponenten, al ¬ so Bandkleber, Härtungskatalysator und beaufschlagtes

Imprägniermittel erst im Moment des Zusammentreffens während des VPI-Prozesses miteinander reagieren. So erreicht man bestmögliche Vernetzung sowie Anbindung, Kompatibilität und Lunkerfreiheit der Isolation, was wiederum zu einer optimierten Lebensdauer der beim Härten im Anschluss entstehenden „Hauptisolation" der elektrischen Maschine führt.

Wegen der toxikologischen Bedenken gegen die uneingeschränkte Verwendung von Phtalsäureanhydriden werden in Zukunft

phtalsäureanhydridfreie oder überhaupt anhydridfreie

Imprägniermittel auf Epoxidbasis Verwendung finden, die unter Einsatz von Härtungskatalysatoren polymerisiert werden. Die neuen Härtungskatalysatoren werden auf die anhydridfreien Imprägniermittel abgestimmt sein. Es werden verstärkt

anhydridfreie Imprägniermittel, wie aus den älteren Anmeldun ¬ gen DE 102014219844.5; DE 102014221715.6; DE 102015205328.8, DE 102015202053.3; DE 102015208527.9; DE 102015204885.3, de - ren Offenbarungsgehalt hiermit zum Inhalt der vorliegenden

Beschreibung gemacht wird, bekannt, eingesetzt. Dort wird be ¬ schrieben, dass die bislang eingesetzten Härtungskatalysatoren bei den anhydridfreien Tränkharzen auf Epoxidharzbasis, die in Zukunft Verwendung finden, keine ausreichende Katalyse bewirken, so dass die resultierenden Formstoffe entweder zu weiche also eine zu geringe mechanische, thermomechanische und oder thermische Eigenschaftskennwerte zeigen oder erst gar keine Formkörper entstehen, weil die herkömmlichen Katalysatoren die neuen Imprägnierharze gar nicht aushärten.

So wurde gefunden, dass Stickstoffheterozyclen, wie etwa Imidazole, effektive Gelier- und/oder Härtungskatalysatoren für säureanhydridfreie Epoxidharze auf Bisphenol-A- und/oder Bisphenol-F-Diglycidyletherbasis darstellen.

So produziert beispielsweise ein säureanhydrid- freier

Bisphenol-F-Diglycidylether, der mit 3 Gew% eines Stand der Technik-Härtungskatalysatores , wie beispielsweise einem N- alkylsubstituierten Piperazinderivat , geliert und für 10 Stunden bei 145°C anionisch-polymerisierend gehärtet wird, lediglich einen Glasübergang von ca. 90°C, wohingegen das standardmäßig anhydridhaltige Epoxidharz und Härtungskataly- sator bei identischen Härtungsbedingungen einen Glasübergang von ca. 160°C ausbildet.

Verwendet man dagegen 2 Gew% 1 , 2-Dimethylimidazol als Gelier- und Härtungskatalysator für ein anhydridfreies Tränkharz auf Epoxidharzbasis, wie z.B. Bisphenol-F-Diglycidylether, so stellt sich ein Glasübergang von bis zu 150°C ein.

Nachteilig an den Imidazolen ist jedoch, dass die Dampfdrücke der Imidazole bei erhöhten Temperaturen relativ hoch sind, so dass während langanhaltender Evakuierphasen bei erhöhten Temperaturen, wie sie bei der Herstellung von elektrischen Maschinen vor der Vakuumimprägnierung der Statoren etwa zur Vortrocknung angewandt werden, ein teilweises Austreiben aus dem Glimmerbandbindemittel zu befürchten ist.

Dabei kann es auch unvorteilhafterweise zu einer Verschlep ¬ pung der flüchtigen Imidazole in den VPI-Harzvorrat während der Imprägnierphase kommen, was wiederum die Lagerstabilität des Tränkharzes selbst verkürzt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen festen Isolations- werkstoff mit einem Härtungskatalysator zur Verfügung zu stellen, der die Nachteile des Standes der Technik, insbesondere im Zusammenhang mit dem Einsatz anhydridfreier Tränkharze, überwindet. Außerdem ist es Aufgabe der vorliegenden Er ¬ findung, eine Verwendung des festen Isolationswerkstoffes in einem Vakuumimprägnierverfahren und schließlich eine elektrische Maschine mit einem derart hergestellten Isolationssystem zu schaffen, wobei ein Einsatz der atemwegssensibilisierenden Phtalsäureanhydride bzw. organischen Säureanhydriden im allgemeinen vermieden wird.

Lösung dieser Aufgabe und Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein fester Isolationswerkstoff, der zusammen mit einem anhydridfreien Imprägniermittel zur Herstellung eines Isolationssystems in einem Vakuumimprägnierprozess ein- setzbar ist, wobei dieser einen Träger, einen

Barrierewerkstoff, einen Härtungskatalysator und einen Bandkleber umfasst, der Härtungskatalysator und der Bandkleber zueinander inert sind, aber unter den Bedingungen der Vakuumimprägnierung mit einem anhydridfreien Imprägniermittel mit Gelierzeiten von lh bis 15h bei Imprägniertemperatur abreagieren, wobei der Härtungskatalysator ein kovalent- verbrücktes Di-Imidazol-Derivat oder ein kovalent-verbrücktes Di-Pyrazol-Derivat ist. Weiterhin ist die Verwendung des so hergestellten Isolationssystems in elektrischen Maschinen, bevorzugt in rotierenden elektrische Maschinen, besonders bevorzugt in rotierenden elektrische Maschinen im Mittel- und Hochspannungsbereich sowie in elektrischen Schaltanlagen, Mittel- und Hochspannungs- anwendungen, Durchführungen, Transformatordurchführungen, Generatordurchführungen und/oder HGÜ-Durchführungen, sowie in entsprechenden Halbzeugen Gegenstand der Erfindung. Schließlich sind noch elektrischen Maschinen, bevorzugt rotierende elektrische Maschinen, besonders bevorzugt rotieren ¬ de elektrische Maschinen im Mittel- und Hochspannungsbereich sowie elektrische Schaltanlagen, Mittel- und Hochspannungsanwendungen, Durchführungen, Transformatordurchführungen, Generatordurchführungen und/oder HGÜ-Durchführungen, sowie entsprechende Halbzeuge, die ein derartiges Isolationssystem um ¬ fassen, Gegenstand der Erfindung.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der Härtungskatalysator ein Di-Imidazol oder Di-Pyrazol der allgemeinen Struktur I und/oder II

wobei

Ri,R2,R3 = Alkyl- und/oder Arylreste sind, die verzweigt oder unverzweigt, cyclisch oder linear, mit einer Anzahl an C-Atomen von 1 bis 20, insbesondere von 1 bis 12 vorliegen können; Das Zentrum

X ist beispielsweise gleich

C=0

0=S=0

H-C-H

CH3-C-CH3

CH3-C-H

C=N-R

C=N-OR

C=N-NHR

C=N-NH-CO-NH2

OR-C-OR

-C-SR

Geeignete Verbindungen lassen sich beispielsweise durch Kondensation oder Addition von (Alkyl) -Imidazolen oder (Al- kyl ) Pyrazolen an elektrophile Zentren darstellen.

So haben sich beispielsweise die folgenden Di-Imidazole und Di-Pyrazole aus folgenden (Alkyl) Imidazol- oder (Alkyl ) Pyrazoledukten als geeignet erwiesen: lH-Imidazol (CAS-Nr. 288-32-4), ΙΗ-2-Methylimidazol (CAS-Nr. 693-98-1), ΙΗ-2-Ethylimidazol (CAS-Nr. 1072-62-4), aber auch lH-Pyrazol (CAS-Nr. 288-3-1),

1H-3, 5-Dimethylpyrazol (CAS-Nr. 67-51-6). Nach einer vorteilhaften Ausführungsform werden die Kondensationsprodukte von (Alkyl ) imidazolen oder (Alkyl ) Pyrazolen mit Phosgen, die unter HCl-Abspaltung entstehen, eingesetzt.

Durch die zusätzlichen Wechselwirkungsmöglichkeiten über den Carbonyl-Sauerstoff wird die Flüchtigkeit dieser Produkte nochmals erniedrigt.

In Figur 1 wird am Beispiel des Kondensationsproduktes aus Phosgen und 2-Methylimidazol gezeigt, welche Abnahme der Flüchtigkeit der kovalent verbrückten Di (alkyl) imidazole ge ¬ mäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu den herkömmlichen Alkylimidazolderivaten, wie beispielsweise dem 1,2- Dimethylimidazol , zu erreichen ist. Figur 1 zeigt die Thermogravimetrische Analyse des 1,2-

Dimethylimidazol und 1, 1 λ -Carbonylbis (2-Methyl) imidazols .

Das hier beispielhaft eingesetzte 1, 1 λ -Carbonylbis (2- Methyl ) imidazol ist als Härtungskatalysator für die hier in Rede stehende Technologie auch deshalb geeignet, weil er in der Lage ist, bereits mit niedrigen Gehalten

säureanhydridfreier Tränkharze auf Epoxidharzbasis zu gelie ¬ ren und zu härten. Bereits mit 2 Gew%, bezogen auf einen säureanhydridfreien Bisphenol-F-Diglycidylether, des 1,1 λ - Carbonylbis (2-Methyl) imidazols können bei 70°C Gelierzeiten zwischen 2 und 3 Stunden eingestellt werden. Dazu zeigt Figur 2 die Gelzeiten von 1, 1 λ -Carbonylbis (2-Methyl) imidazols in destilliertem Bisphenol-F-Diglycidylether (Gelnorm) . Figur 3 zeigt die Wärmestrommessung einer gemäß dem oben beschriebenen Beispiel hergestellten Formstoffs. Zu sehen ist die Glasübergangstemperatur eines mit 3 Gew% 1,1 λ - Carbonylbis (2-Methyl) Imidazol in destilliertem Bisphenol-F- Diglycidylether für 1 Stunden bei 180 °C gehärteten Form- Stoffs.

Als Bandkleber wird bei Vorliegen der genannten kovalent- verbrückten Di-Imidazol-Derivate und/oder kovalent- verbrückten Di-Pyrazol-Derivate als Härtungskatalysator vorzugsweise ein Bandkleber, wie er in der DE 102015205328.8 be ¬ schrieben ist, deren Offenbarungsgehalt hiermit zum Gegen ¬ stand der vorliegenden Beschreibung gemacht wird, eingesetzt.

Des Weiteren kann im festen Isolationswerkstoff beispielswei ¬ se eine Verbindung, ausgewählt aus der folgenden Gruppe:

Tricyclomethandimethanol (CAS-Nr. 26896-48-0 bzw. 26160-83-8),

Trimethylolpropan (CAS-Nr. 77-99-6),

dendritische, hydroxy-funktionale Polymere (CAS-Nr. 326794-48-3 bzw. 462113-22-0),

Polycaprolactontriole (CAS-Nr. 37625-56-2),

Polycaprolactontetrole (CAS-Nr. 35484-93-6) als Bandkleber eingesetzt werden.

Der Bandkleber verbindet den zumindest einen Träger und den Barrierewerkstoff im festen Isolationswerkstoff. Er ist im festen Isolationswerkstoff in einer Menge im Bereich von 1 bis 30 Gew%, bevorzugt 2 bis 15 Gew%, besonders bevorzugt 5 bis 10 Gew% enthalten.

Im festen Isolationswerkstoff liegt ein Träger in Form von Gewebtem, wie z.B. Glasfasergewebe, nicht Gewebtem („non- woven") , wie z.B. Vlies, insbesondere ein Polyestervlies, Pa ¬ pier und/oder Folie vor. Dabei kann der Träger in Form einer Folie auch perforiert sein.

An, in und/oder auf diesem Träger befindet sich im festen Isolationswerkstoff der, bevorzugt partikelförmige,

Barrierewerkstoff .

Der Barrierewerkstoff liegt bevorzugt zumindest zum Teil plättchenförmig vor. Insbesondere kann beispielsweise Glimmer als Barrierewerkstoff eingesetzt werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird ein beschichteter partikelförmiger Barrierewerkstoff eingesetzt. Insbesondere kann es sich um einen metalloxidisch beschichteten

partikelförmigen Barrierewerkstoff handeln, beispielsweise um Zinn-, Zink-, Titan-oxidisch beschichtete Partikel handeln.

Dabei ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass es sich um eine dotierte Beschichtung des

partikelförmigen, insbesondere plättchenförmigen

Barrierewerkstoffes handelt.

Der Bandkleber verbindet den zumindest einen Träger und den Barrierewerkstoff im festen Isolationswerkstoff. Er ist im festen Isolationswerkstoff in einer Menge im Bereich von 1 bis 30 Gew%, bevorzugt 2 bis 15 Gew%, besonders bevorzugt 5 bis 10 Gew% enthalten.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegt der Härtungskatalysator auch „Band-Härtungskatalysator oder auch „Bandbeschleuniger" genannt im festen Isolationswerkstoff in einer Konzentration kleiner 10 Gew%, beispielsweise von 0,001 Gew% bis 7,5 Gew%, bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 5 Gew%, besonders bevorzugt von 0,1 Gew% bis 3,5 Gew%, vor, so dass Gelierzeiten von mehreren Stunden realisierbar sind.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung initiiert der Härtungskatalysator die Polymerisation des

Imprägnierharzes bei Temperaturen im Bereich von 20 °C bis 100°C, bevorzugt von 50°C bis 80°C und insbesondere bevorzugt von 55°C bis 75°C.

Zur Erreichung einer geforderten Lagerstabilität im festen Isolationswerkstoff, beispielsweise bei Raumtemperatur und insbesondere bei mehreren Stunden andauernder Vakuumvorhalte- und Imprägniertemperatur, ist der Härtungskatalysator vergleichsweise inert zum Bandklebermaterial. Dies insbesondere auch unter den Bedingungen der Vakuumvorhalte- und/oder Imprägniertemperatur, die beispielsweise im Bereich zwischen 20°C und 100°C liegt, insbesondere zwischen 50°C bis 80°C, am bevorzugtesten zwischen 55°C bis 75 °C. Beispielsweise als Bankleber geeignet sind Diole, Triole und/oder Polyole.

Die Erfindung betrifft einen festen, insbesondere bandförmigen Isolationswerkstoff, dessen Verwendung in einem

Vakuumimprägnierverfahren und ein damit hergestelltes Isolationssystem sowie eine elektrische Maschine mit dem Isolati- onssystem, insbesondere für den Mittel- und Hochspannungsbe ¬ reich, nämlich für Mittel- und Hochspannungsmaschinen, insbesondere rotierende elektrische Maschinen im Mittel- und Hoch ¬ spannungsbereich sowie Halbzeuge für elektrische Schaltanla ¬ gen. Der feste Isolationswerkstoff und das damit hergestellte Isolationssystem zeichnen sich dadurch aus, dass es

anhydridfrei herstellbar ist.

Im Vergleich zum Stand der Technik der anhydridhaltigen

Tränkharze wie beispielsweise einem N-alkylsubstituierten Piperazinderivat , sind die Kondensationsprodukte, wie Di- Imidazol-Derivate und/oder Di-Pyrazol-Derivate, insbesondere aus Imidazol, 2-Methylimidazol und 2-Ethylimidazol, besonders geeignete Verbindungen als Härtungskatalysatoren, denn

a) die durch anionische Polymerisation erreichbaren

Glasübergangstemperaturen mit säureanhydridfreien Imprägnierharzen auf Diglycidyletherbasis sind sehr viel höher als bei Verwendung des N- alkylsubstituierten Piperazinderivats . b) ( 1 , 2-substituierten) Imidazole gelieren und här ¬ ten ( ! ) säureanhydridfreie Imprägnierharze mit gerin ¬ geren Gehalten als ein N-alkylsubstituiertes Piperazinderivat

„Einfache" (Alkyl) Imidazole (z.B. 1 , 2-Alkylimidazole wie 1,2- Dimethylimidazol ) sind per se nicht vakuumstabil und oft schon bei Raumtemperatur sehr dünnflüssige Liquide; sie kön- nen daher sehr leicht im Vakuum bei erhöhter Temperatur während der Evakuier- und Vortrocknungsphase der zu imprägnie ¬ renden Statoren aus dem Glimmerbandbindemittel migrieren und im schlimmsten Falle während der Flutungsphase der VPI- Tränkung zu einer Tränkharzkontamination führen. Das Tränkharz umfasst üblicherweise ca. 20 Tonnen und sollte keinen merklichen Viskositätsanstieg durch Kontamination erfahren, da sonst die Harzauffrischphasen verkürzt werden müssten. Eine Verunreinigung mit Beschleuniger aus den Glimmerbändern ist demnach unbedingt zu vermeiden.

Durch die kovalente Verknüpfung zweier ΙΗ-2-Alkylimidazole an der ΙΗ-Position der N-Heterozyklen, insbesondere des 1H-2- Methylimidazols oder des ΙΗ-2-Ethylimidazols, an ein Zentrum X ist es nunmehr möglich einen Härtungskatalysator zur Verfügung zu stellen, der die Anforderungen für die diversen

Imprägnierklassen erfüllt und eine ausreichend niedrige

Flüchtigkeit hat. Weiterhin können die Di-Imidazole gezielt weitermodifiziert werden, um z.B. Eigenschaften wie Hydroly- se-Beständigkeit zu verbessern.

In zahlreichen Versuchen hat sich gezeigt, dass z.B. 1,2- Dimethylimidazol mit 2 Gew.-% bezogen auf das

säureanhydridfreie Epoxidharz, hohe Glasübergänge von bis zu 150°C bei sonst identischen Härtungsszenarien liefert, wohingegen der Stand der Technik-Härtungskatalysator nur etwa 90°C als Glasübergang in säureanhydridfreien

Glycidyletherepoxidharzen produziert. Aufgrund des hohen Dampfdruckes der 2-Alkylimidazole und der hohen Fluidität, ist jedoch ein Dispergieren reiner Imidazole in das Glimmerbandbindemittel mit der späteren Gefahr verbunden, dass die Evakuierphase (70°C, 0.1 mbar für bis zu 72 Stunden) zu einem Abdampfen bzw. Migrieren des flüchtigen Alkylimidazols führt und sich an kälteren Stellen der Imprägnierapparatur anrei- chert. Bei der Harzflutungsphase wird so mit einer Kontamina ¬ tion gerechnet. Durch die kovalente Anbindung zweier Alkylimidazole an ein Zentrum X erfolgt eine Reduzierung der Flüchtigkeit. Dadurch wird eine Migration aus dem Glimmerbandbindemittel wirkungs ¬ voll retardiert.

Gemäß den hier offenbarten kovalent-verbrückten Di-Imidazol- Derivaten und/oder kovalent-verbrückten Di-Pyrazol-Derivaten als Härtungskatalysatoren die beispielsweise Kondensations ¬ produkte und/oder Additionsprodukte sind, weisen Härtungska ¬ talysatoren in festen Isolationswerkstoffen, aufgrund der Mo lekülvergrößerung und ggf. zusätzlicher Wechselwirkungen am vormals elektrophilen Zentrum, eine geringere Flüchtigkeit auf als die einfachen (Alkyl ) Imidazole . Trotz dieser geringe ren Flüchtigkeit ist die Reaktivität gegenüber

säureanhydridfreien Tränkharzen auf Epoxidharzbasis im Vergleich zu einfachen (Alkyl) Imidazolen nicht oder nur unwesentlich negativ beeinflusst. Somit stellen diese Systeme ausgezeichnete Härtungskatalysatoren von säureanhydridfreien Tränkharzen auf Epoxidharzbasis dar.