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Elektrischer Isolierstoff Es ist bekannt, Gewebe aus mineralischen
Fasern, insbesondere Glasfasern, zur Isolierung elektrischer Bauteile zu verwenden.
Man kann solche Gewebe bekanntlich auch noch mit einem Lacküberzug versehen, um
ihr Isolationsvermögen zu erhöhen. Der Verwendung von Glasfasergeweben zur elektrischen
Isolierung sind durch die geringe Dehnbarkeit und Geschmeidigkeit des Glases Grenzen
gesetzt.
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Es ist auch bereits eine Leiterisolation bekanntgeworden, die aus
miteinander verzwirntem Polyäthylen-Terephthalat-Garn und Glasfasergarn besteht.
Die Dehnbarkeit einer derartigen Isolierung wird jedoch fast ausschließlich durch
das Glasfasergarn bestimmt, das nicht besonders schmiegsam ist.
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Es ist auch bereits ein Gewebe bekannt, bei welchem die Kettenfäden
aus Textilfaser und die Schußfäden aus Glasfasern bestehen.
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Der elektrische Isolierstoff nach der vorliegenden Erfindung, der
aus einem gewebten Stoff besteht, dessen Kettenfäden von einem Garn gebildet werden,
das aus einem organischen Stoff besteht, und dessen Schußfäden von einem Garn gebildet
werden, das aus Glasfäden besteht, ist dadurch gekennzeichnet, daß der organische
Stoff der Kettenfäden Polyäthylenglycol-Terephthalat darstellt und der gewebte Stoff
sowohl heiß fixiert als auch in an sieh bekannter Weise mit einer elastomeren oder
harzartigen Masse überzogen ist. Vorzugsweise ist diese f_Tberzugsmasse wärmehärtbar.
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Das erfindungsgemäß ausgestaltete Gewebe besitzt hervorragende elektrische
Eigenschaften, eine hohe Wärmefestigkeit, hohe Feuchtigkeitsbeständigkeit und eine
große Dehnbarkeit. Darüber hinaus behält das Gewebe bei der Dehnung seine dielektrische
Festigkeit bei. Die elektrischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Gewebes entsprechen
denen von Glasfasern, und die Dehnbarkeit entspricht der von Polyäthylenglycol-Terephthalat.
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Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Isolierstoffes wird zunächst
ein Gewebe hergestellt, dessen Kettenfäden aus Polyäthylenglycol-Terephthalat und
dessen Schußfäden aus Glas bestehen. Polyäthylen-Terephthalat ist ein bekanntes
Kondensationsprodukt, das aus Äthylenglycol und Terephthalsäure gewonnen wird. Das
Gewebe wird dann in an sich bekannter Weise unter Spannung heiß fixiert. Die Fixierungstemperatur
muß unter dem Schmelzpunkt von Polyäthylenglycol-Terephthalat liegen, damit ein
Schmelzen der Kettenfäden nicht auftreten kann.
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Die genaue Wahl der Fäden hängt von der Dicke des gewünschten Gewebes
und selbstverständlich vom Anwendungsgebiet des Isolierstoffes ab. Die Dicke des
Gewebes ist eine Funktion der Zusammensetzung des Gewebes und der Dicke der Glasfasern,
da die Glasfasern im allgemeinen einen größeren Durchmesser als die Polyäthylenglycol-Terephthalat-Fäden
besitzen. Man verwendet vorzugsweise Glasfäden elektrischer Güte und keine Stapelfasern.
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Die Erfindung wird nun an Hand von Zeichnungen näher erläutert, in
denen F i g.1 eine schematische Ansicht eines Gewebes und F i g.2 einen Querschnitt
eines mit dem erfindungsgemäßen Isolierstoff versehenen Kabels zeigt.
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Wie F i g.1 zeigt, besteht das Gewebe aus Kettenfäden und Schußfäden
2. Die Kettenfäden bestehen aus Polyäthylenglycol-Terephthalat und die Schußfäden
2 aus Glas.
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Das Kabel nach F i g.2 hat einen leitenden Kern, der aus einer Anzahl
von Leitern 3, z. B. aus Kupfer, besteht. Die Leiter sind mit mehreren konzentrischen
Schichten 4 des Isolierstoffes von F i g.1 umgeben, die mit einem wärmegehärteten
Lack überzogen sind. Die äußere Schicht des Isolierstoffes wird von einem schützenden
Metallüberzug 5, z. B. aus Blei, eingeschlossen.
Bei der Herstellung
des Isolierstoffes der Erfindung wird ein Gewebe aus Polyäthylenglycol-Terephthalat-Fäden
und Glasfäden angefertigt. Danach wird das Gewebe unter Spannung heißfixiert, wobei
die Spannung nur so groß ist, wie unbedingt zur Vermeidung der Schrumpfung des Gewebes
erforderlich, und die Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der Polyäthylenglycol-Terephthalat-Fäden
liegt. Wenn das Gewebe mit einem wärmehärtbaren Lack überzogen werden soll, muß
die Heißfixiertemperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Polyäthylenglycol-Terephthalats
und oberhalb der Härtetemperatur des Lacks, z. B. in der Größenordnung von 150 bis
235°C, liegen. Die Fäden werden sehr schnell fixiert, und diese Behandlung braucht
deshalb nur einige Minuten oder noch weniger lange zu währen. Nach dem Heißfixieren
wird das Gewebe mit einem natürlichen oder synthetischen Isolierlack oder -harz
überzogen, der anschließend gehärtet wird.
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Das folgende Beispiel stellt ein mögliches Herstellungsverfahren für
den Isolirestoff der Erfindung dar. Beispiel Ein Isolierstoff wird aus Polyäthylenglycol-Terephthalat-Fäden
(Kettenfäden) und aus Glasfäden (Schußfäden) gewebt. Auf 1 cm treffen ungefähr dreizehn
Polyäthylenglycol-Terephthalat-Fäden mit 20 Denier und ungefähr elf Glasfäden (0,09
g/m). Dieses Gewebe wird dann unter einer hinreichend großen Spannung zur Vermeidung
der Schrumpfung des Gewebes ungefähr 2 Minuten lang auf eine Temperatur von 220°C
erhitzt.
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Nach dieser Heißfixierung wird das Gewebe in einen Behälter getaucht,
der einen schwarzen Asphaltlack enthält, der aus Gilsonit, Tungöl und Leinöl besteht,
und einen Naphthenattrockenstoff enthält. Das überzogene Gewebe wird danach 30 Minuten
lang in einen Ofen mit einer Temperatur von 150°C gegeben. Dieser Vorgang wird insgesamt
dreimal durchgeführt, so daß der gebildete Isolierstoff drei Lacküberzüge besitzt.
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Um die Eigenschaften dieses Isolierstoffes mit denen anderer solcher
Stoffe vergleichen zu können, wurden an verschiedenen lackierten Proben bei 50 und
960/,
relativer Feuchtigkeit Versuche über die dielektrische Festigkeit und
den Leistungsfaktor angestellt. Die folgende Tabelle A gibt das prozentuale Absinken
der dielektrischen Festigkeit und den prozentualen Anstieg des Leistungsfaktors
bei höherer Feuchtigkeit für die verschiedenen lackierten Isolierstoffe an.
| Tabelle A |
| Absinken Anstieg des |
| der dielek- Leistungs- |
| Stoff trischen faktors |
| Festigkeit bei 100°C |
| o@ n@ |
| I. Baumwolle ........ 60 95 |
| 2. Kunstseide ....... 72 214 |
| 3. Superpolyamid aus |
| Hexamethylenati- |
| amin und Adipin- |
| säure ............. 50 163 |
| 4. Glas ............. 42 51 |
| 5. Polyacrylonitril..... 40 92 |
| 6. Zellulosetriazetat ... 11 125 |
| 7. Polyäthylenglycol- |
| Terephthalat-Matte 31 11 |
| B. Polyäthylenglycol- |
| Terephthalat-Glas .. 12 31 |
Diese Tabelle zeigt die Überlegenheit des Isolierstoffes der Erfindung (Probe 8)
im Hinblick auf die Beibehaltung der elektrischen Eigenschaften in einer sehr feuchten
Atmosphäre.
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Für Anwendungen, die ein dehnbares Band erfordern, ist das Polyäthylenglycol-Terephthalat-Glasgewebe
der Erfindung von besonderem Wert. Lackierte schräg gewebte Bänder weisen beim Dehnen
eine ungleiche Druckverteilung auf dem Lacküberzug über die Länge des Bandes auf.
Dadurch wird eine stellenweise Beschädigung des Überzuges verursacht und die durchschnittliche
dielektrische Festigkeit herabgesetzt. Andererseits wird der Druck bei dem Polyäthylenglycol-Terephthalat-Glasgewebe
gleichmäßiger über die gesamte Länge des Bandes verteilt, wenn es gespannt wird,
so daß der Überzug weniger stark beschädigt wird und sich eine höhere dielektrische
Festigkeit ergibt. Um diese Angaben zu verdeutlichen, wurden drei grundlegend verschiedene
Arten von Geweben mit demselben Lack überzogen und auf ihre dielektrische Festigkeit
bei verschieden starker Dehnung geprüft.
| Tabelle B |
| Keine 8n!n 12°1n Absinken |
| Dehnung I Dehnung ` Dehnung I °/n |
| Diagonal-Baumwollband ........................ 1500 1200 700
53 |
| Polyäthylenglycol-Terephthalat-Matte (nicht verwebt) 1900 1450
1250 34 |
| Polyäthylenglycol-Terephthalat-Glas (gerade |
| geschnittenes Gewebe) . .. . . . . . .. . . . . . . . . . .
. . . . . . . 1800 1800 1650 8,3 |
Die dielektrische Festigkeit ist in Volt pro 0,025 mm angegeben.
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Tabelle B zeigt die Überlegenheit des Isolierstoffes der Erfindung
im Hinblick auf die Beibehaltung der dielektrischen Stärke unter Dehnung.
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Das Gewebe der Erfindung kann in derselben Art und Weise für dieselben
Zwecke verwendet werden wie die Diagonal-Baumwollbänder. Gleichzeitig wird ein Isolierstoff
von weit größerer Güte geliefert, da die Spannung-Dehnung-Kurve nahezu mit der für
schräge Diagonal-Baumwolle zusammenfällt, wie die folgende Tabelle angibt.
| Tabelle C |
| 2250 g 4500 g 6750 g 9000 g 11250 g |
| Belastung Belastung Belastung Belastung # Belastung |
| Dehnung in °/o |
| Polyäthylenglycol-Terephthalat-Matte .... 1,50 2,5 5,5 12,5
32,0 |
| Gerade geschnittene Baumwolle . . . . . . . . . 0,25 0,50 1,0
1,4 2,0 |
| Schräge Baumwolle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 0,75 1,5 3,0 5,0 6,5 |
| Polyäthylenglycol-Terephthalat-Glas ....... 0,75 1,5
3,5 5,5 7,5 |
Wie aus Tabelle C hervorgeht, besitzen die Polyäthylenglycol-Terephthalat-Matten
eine erheblich größere Dehnung als schräg gewebte Baumwolle, deren Lackschicht daher
leicht unter Druck zerstört wird. Andererseits hat das gerade gewebte Baumwollband
eine unzureichende Dehnung für die Isolierung von Kabeln oder ähnlich geformten
Leitern. Das Gewebe der Erfindung besitzt indessen eine Dehnung, die der von schräg
gewebter Baumwolle beinahe genau gleich ist.
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Der als Überzug für den Isolierstoff der Erfindung verwendete harzartige
Stoff kann jeder der herkömmlichen Isolierharze oder -lacke sein oder aus einer
Mischung derselben bestehen. Zum Beispiel können natürliche Harze, wie Schellack,
Ölharzlacke, wie schwarzer Asphaltlack, bestehend aus Gilsonit, Leinöl und Tungöl,
oder synthetische Harze, wie die Polyurethane, Silikone, ungesättigte Polyester,
wärmehärtbare Phenolharze, Ölphenole, Polyvinylchloridharze, Alkydharze, Ölalkydharze,
Epoxyharze usw., Verwendung finden.
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Wegen seiner hervorragenden elektrischen Eigenschaften und wegen seiner
Dehnbarkeit ist der Isolierstoff der Erfindung besonders für die Umwicklung von
elektrischen Kabeln geeignet. Er kann ebenso zur Isolierung vieler Arten von Leitern,
wie z. B. von Motorschlangen, Sammelschienen, Spulenleitern, und als Isolierband
für Spleißkabel oder in Generatoren und Transformatoren verwendet werden. Außerdem
ist er für viele Zwecke geeignet, für die bisher schräg gewebte Baumwollbänder verwendet
wurden, z. B. für die Umwicklung von rechteckigen oder anders geformten Leitern.