CH345372A

CH345372A - Verfahren zur Herstellung von elektrischen Isolierkörpern

Info

Publication number: CH345372A
Authority: CH
Original assignee: Sueddeutsche Isolatorenwerke G
Priority date: 1954-06-26
Filing date: 1955-06-23
Publication date: 1960-03-31

Description

Verfahren zur Herstellung von elektrischen Isolierkörpern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Isolierkörpern, die insbesondere für Spannungen über 10 kV geeignet sind.

Die nach der Erfindung gewonnenen Isolierkörper, die gegebenenfalls mit eingepressten Armaturen, z. B. aus Metall, versehen sein können, zeichnen sich durch ihre hervorragenden elektrischen und mechanischen Eigenschaften aus, die auf ihrem überwiegend keramischen Charakter beruhen.

Es ist bereits bekannt, Formkörper durch direkte kalte Verformung von Gemischen aus Kunstharz und Füllstoff anorganischer Natur, z. B. Asbest oder Kaolin, herzustellen, wobei die Komponenten in Form einer Aufschwemmung in Wasser zur Anwendung gebracht und verformt werden. Da derartige Aufschwemmungen zur Entmischung neigen und in ihnen leicht Flüssigkeitsreste eingeschlossen bleiben, die zur Auftreibung des Formkörpers oder zur Bildung von Poren und Blasen führen, haben sich diese Presslinge für hochwertige elektrotechnische Isolierteile als unverwendbar erwiesen und hierfür keinen Eingang in die Technik finden können. Auch als Warmpressmassen sind Gemische aus Kunstharz und Asbest, gegebenenfalls mit Zusätzen von Glimmermehl und Zellstoffasern, für die Gewinnung von elektrotechnischen Konstruktionselementen vorgeschlagen worden.

Diese durch Heisspressen oder Heissspritzen verarbeiteten Massen enthielten das Kunstharz als wesentliche Komponente und zeigten daher keinen überwiegend keramischen Charakter.

Vor allem sind derartige Presskörper infolge der beim Heisspressen entstehenden Presshaut nicht homogen und ausserordentlich anfällig gegen oberflächliche Beschädigungen, durch die ihre Eigenschaften, insbesondere die Kriechstromfestigkeitswerte, stark beeinträchtigt werden können, wodurch der Gebrauchswert des gesamten Körpers wesentlich herabgesetzt wird.

Es hat sich nun gezeigt, dass man derartige Formkörper auf dem Wege der Kaltverpressung ohne die Notwendigkeit der Anwendung sehr hoher Brenntemperaturen, wie sie in der Keramik erforderlich sind, und ohne die damit verbundene Gefahr der Rissbildung und der Massungenauigkeit durch Schwindung gewinnen kann, wenn man Trockenpressmassen verwendet, welche Asbest und Marmormehl als Füllstoffe und ein härtbares Kunstharz in einer Menge von 18-25 Gew.O/oi bezogen auf das Gesamtgewicht von Asbest, Marmormehl und Kunstharz, enthält und welche kalt gepresst werden.

Vorzugsweise enthält die Trockenpressmasse als härtbares Kunstharz Phenolharz und Asbest und Marmormehl im Verhältnis von etwa 1 : 2. Eine bevorzugte Trockenpressmasse setzt sich beispielsweise aus 1 Gewichtsteil Phenolharz, 1 Gewichtsteil Asbest und 2 Gewichtsteilen Marmormehl zusammen. Würde eine Trockenmasse verwendet, deren Kunstharzanteil über 25 Gew.O/o läge, so würde der keramische Charakter der Presskörper nach und nach verlorengehen, was mit einer unerwünschten Veränderung der elektrischen Eigenschaften verbunden wäre. Würde anderseits eine Trockenpressmasse verwendet, deren Kunstharzanteil unter 18 Gew.O/o läge, so würde die Homogenität des Gefüges mangels gleichmässiger Vermischung und Benetzung der Komponenten leiden.

Als sehr vorteilhaft hat es sich erwiesen, ein Gemisch aus Phenolharz, Asbest und Marmormehl zu verwenden, das vor dem Kaltpressen homogenisiert und in eine sandartige Beschaffenheit mit Korngrössen von etwa 2 mm übergeführt ist, da auf diese Weise ein gutes Formfüllungsvermögen erzielt und eine besonders leichte Dosierung nach Gewicht oder Volumen ermöglicht wird.

Um eine homogene Verteilung der einzelnen Be standteile in der Trockenpressmasse zu gewährleisten, weisen die Füllstoffe zweckmässig bestimmte Teilchengrösse auf. So soll die Länge der Asbestfasern zweckmässig einige Millimeter, z. B. 3-5 mm, nicht übersteigen, und auch das Marmormehl soll einen hohen Feinheitsgrad aufweisen. Für die Erzielung guter Ergebnisse wird daher ein Marmormehl bevorzugt, das zum mindesten 99,50/0 das Sieb DIN 100 (10 000 Maschen/cm2 passiert). Die Trockenpressmasse enthält als härtbares Kunstharz vorzugweise Phenolharz, zweckmässig Resol in zähflüssiger Kon sistenz.

Es hat sich gezeigt, dass die durch Kaltpressen gewonnenen Formkörper ohne wesentliche Standzeit glatt ausgeformt werden können, das heisst, ohne dass von der Erreichung des Pressdruckes bis zum Entfernen des Presskörpers aus der Form eine Wartezeit erforderlich ist. Die Körper weisen in gepresstem Zustand ein hervorragendes Standvermögen und eine gute Formhaltigkeit auf.

Bei Formkörpern, bei denen ein presstechnisch ungünstiges Verhältnis von Durchmesser zu Höhe oder Wandstärke zu Wandhöhe in Richtung des Pressdruckes vorliegt, also bei sehr hohen oder dünnwandigen, tiefgezogenen Formkörpern, können Trockenpressmassen verwendet werden, die zusätzlich Kautschuk oder kautschukähnliche Stoffe in gelöster Form enthalten, wobei der Anteil an Kautschuk oder kautschukähnlichen Stoffen 0,5 bis 5 Gew. /o, zweckmässigerweise 2 Gew.O/o, bezogen auf das Gewicht der Lösung, und der Anteil dieser Lösung in der Pressmasse 0,1 bis 5 Gew. /o vorzugsweise 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Pressmasse, beträgt.

Die aus der Form entnommenen Presskörper werden zweckmässig zur weiteren Kondensierung des Harzes einige Zeit gelagert und schliesslich zur Aushärtung einer Wärmebehandlung unterzogen, die vorteilhaft stufenweise erfolgt. Bei der Aushärtung macht sich der niedrige Kunstharzgehalt von 18 bis 25 Gew insofern günstig bemerkbar, als die flüchtigen Bestandteile hierbei praktisch vollständig verschwinden, so dass auch dadurch der keramische Charakter des fertigen Körpers stärker hervortritt, womit eine Verbesserung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften verbunden ist.

Es ist möglich, die Isolierkörper bereits bei ihrer Formgebung mit Armaturen aller Art zu versehen und z. B. Metallteile sofort mit einzupressen. Im Gegensatz zu keramischen Körpern ist es also nicht notwendig, metallische Teile, die die hohe Brenntemperatur nicht aushalten würden, in den fertig gebrannten Formkörper nachträglich, etwa durch Einkitten, zu befestigen.

Die zu verwendende Trockenpressmässe kann beispielsweise wie folgt erhalten werden: 2,0 Gewichtsteile Phenolharz werden mit 2,7 Gewichtsteilen Asbestfasern und 5,4 Gewichtsteilen Marmormehl versetzt, worauf das Ganze so lange in der Kälte innig vermischt wird, bis eine trockene, teigartige Masse entsteht. Diese kann sodann auf schnellaufen den Aggregaten bis zu einer sandartigen, erdigen Be schaffenheit zerkleinert und vor dem Kaltpressen einige Zeit, etwa mehrere Stunden oder auch Tage, gelagert werden.

Nach einer Lagerung weist die Trockenpressmasse im allgemeinen Agglomerate unterschiedlicher Grösse auf, die zweckmässig durch die Zerkleinerung derart zerschlagen werden, dass sich ein homogenes Gemisch von gleichmässiger Korngrösse, die etwa l mm beträgt, bildet. Für die Zerkleinerung haben sich übliche Schlagkreuzmühlen besonders bewährt, wobei sich überraschenderweise gezeigt hat, dass gerade Massen, die mit einer Lösung von Kautschuk oder kautschukähnlichen Stoffen versetzt sind, wegen der dadurch trotz der geringen Zusatzmenge bewirkten besseren Zerkleinerung und Verteilung der Masse günstiges Pressverhalten zeigen.

Zur Herstellung der elektrischen Isolierkörper wird die Trockenpressmasse in eine Pressform gefüllt und nach der Verdichtung und Verformung ohne Standzeit (Wartezeit) ausgeformt. Der Pressling kann dann gelagert und schliesslich zur Härtung durch Wärmebehandlung endgültig verfestigt werden.

Eine stufenweise Härtung bewirkt eine wesentliche Verbesserung der Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Strukturausbildung, der Blasenfreiheit und der Verzugsfreiheit sowie ein erhöhtes Wasserabweisungsvermögen.

Die ausgehärteten Isolierkörper mit oder ohne Armatur sind den entsprechenden rein keramischen Körpern an Masshaltigkeit und Unempfindlichkeit gegen Stoss oder Schlag überlegen und zeigen ganz allgemein eine hohe mechanische und thermische Festigkeit. In elektrischer Hinsicht zeichnen sie sich durch ihre Kriechstromfestigkeit und Über- bzw.

Durchschlagfestigkeit aus. Beispielsweise zeigt ein erfindungsgemäss hergestellter Stützer für Hochspannungsgeräte, z. B. Transformatoren, Messwandler, Schaltgeräte, mindestens die Umbruchfestigkeit wieein rein keramischer Isolierkörper entsprechender Ausführung.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch den Isolierkörper und
Fig. 2 seinen Grundriss.

Der zylindrische Isolierkörper 1 weist zwei ringförmige Rippen 2 und 3 auf, die insbesondere die Kriechstromfestigkeit erhöhen. Aus den kreisförmigen Stirnflächen 4 und 5 des Isolierkörpers ragen die eingepressten Armaturen 6 bzw. 7 etwas hervor. Die Armaturen sind mit Gewinden 8 bzw. 9 versehen, um den z. B. als Stützer verwendeten Isolierkörper mit andern Teilen von Hochspannungsgeräten oder dergleichen fest, jedoch lösbar verbinden zu können. Die andern Teile liegen dabei, dank des geringen Überstehens der Armaturen auf diesen und nicht auf den Stirnflächen des Isolierkörpers auf.

Die Herstellung der Isolierkörper gemäss Fig. 1 und 2 kann folgendermassen vorgenommen werden:
1 Gewichtsteil Phenolharz 1,3 zu Asbest
3 Marmormehl
0,1 Presshilfsmittel (Lösung von
Kautschuk in Mineralöl und einem üblichen
Kautschuklöser) werden kalt gemischt und die Mischung 8 Tage bei Raumtemperatur gelagert. Sie wird sodann auf eine durchschnittliche Korngrösse von 2 mm gemahlen, und das so erhaltene trockene sandartige Granulat wird dann in der entsprechenden Form unter einem spez. Druck von 0,9 t/cm2 bei Zimmertemperatur verpresst.

Nach einer Druckhaltezeit von 1 Minute wird der Pressling ausgeformt und nach 2-3 Tagen Ablagerung im elektrischen Ofen wie folgt gehärtet:
12 Stunden bei 500 C
12 75"C
12 100"C
12 1250C
12 1500C
4 175"C
2 2000C
Das Verfahren der Erfindung erlaubt es, beispielsweise Stützer für Hochspannungszwecke herzustellen, die für Spannungen von 20 kV und mehr geeignet sind.

Die Isolierkörper können noch ganz oder teilweise mit einem Überzug aus dem unter dem Handelsnamen Araldit bekannten Giessharz versehen werden; das Araldit entspricht chemisch einem Kondensationsprodukt aus Epichlorhydrin und 4,4 Dioxydiphenylpropan, das nach dem Härten in Polytridimethyldipara -oxyphenylmethandipropylhexaäther übergeht und mit einem Härtezusatz, wie Schwefelsäureester, verwendet werden kann.

Claims

PATENTANSPRUCH 1 Verfahren zur Herstellung von elektrischen Isolierkörpern, die insbesondere für Spannungen über 10 kV geeignet sind, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Trockenpressmasse, welche Asbest und Marmormehl als Füllstoffe und ein härtbares Kunstharz in einer Menge von 18-25 Gew. /ol, bezogen auf das Gesamtgewicht von Asbest, Marmormehl und Kunstharz, enthält, und welche kalt gepresst wird.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenpressmasse als härtbares Kunstharz Phenolharz enthält.

2. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenpressmasse Asbest und Marmormehl im Verhältnis von etwa 1 : 2 enthält.

3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass Armaturen bei der Verformung der Trockenpressmasse miteingepresst werden.

4. Verfahren nach Patentanspruch l und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trockenpressmasse aus 1 Gewichtsteil Phenolharz, 1 Gewichtsteil Asbest und 2 Gewichtsteilen Marmormehl verwendet wird.

5. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenpressmasse als härtbares Kunstharz ein Phenolharz vom Typ Resol, vorzugsweise von sirupartiger Konsistenz, enthält.

6. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenpressmasse eisenfreien Asbest mit einer Faserlänge von wenigen Millimetern, z. B. 3-5 mm, enthält.

7. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenpressmasse ein Marmormehl mit einem Feinheitsgrad enthält, der einen Rückstand von etwa 0,5 Gew. /o auf einem DIN-Sieb Grösse 100 ergibt.

8. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Trockenpressmasse aus Phenolharz, Asbest und Marmormehl mit einer Korngrösse von 1-2 mm verwendet.

9. Verfahren nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Trockenpressmasse ein Gemisch aus vorkondensiertem Phenolharz und den genannten Füllstoffen verwendet wird.

10. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trockenpressmasse verwendet wird, die zusätzlich Kautschuk oder kautschuk ähnliche Stoffe in gelöster Form enthält, wobei der Anteil an Kautschuk oder kautschukähnlichen Stoffen 0,5 Gew.o/ol, zweckmässigerweise 2 Gew.O/o, bezogen auf das Gewicht der Lösung, und der Anteil dieser Lösung in der Pressmasse 0,1 bis 5 Gew. /o, vorzugsweise 0,5 Ges.0/4 bezogen auf das Gewicht der Pressmasse, betragen.

11. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trockenpressmasse verwendet wird, die als kautschukähnliche Stoffe ein Polymeres aus einem ungesättigten Butankohlenwasserstoff, insbesondere aus Polyisobutylen oder Butadien, enthält.

12. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trockenpressmasse verwendet wird, die als Lösungsmittel ein Mineralöl, vorzugsweise eine Erdölfraktion mit einem Siedebereich zwischen 250 und 3200 C, enthält.

13. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenpressmasse vorgewärmt in eine kalte Form gebracht wird.

14. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockenpressmasse in eine kalte Pressform einfüllt und unter Einwirkung eines Stempels kaltgeformt wird, worauf dieser mit der miteingepressten Armatur sogleich nach Erreichung des Pressdruckes aus der Form herausgebracht, zur weiteren Kondensierung gelagert und zur Aushärtung einer Wärmebehandlung unterworfen wird.

15. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Aushärtung stufenweise durchgeführt wird.

16. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die erhaltenen Isolierkörper mit einem Überzug aus einem Kondensationsprodukt aus Epichlorhydrin und 4,4-Dioxydiphenylpropan, das mit einem Härtezusatz von Schwefelsäureester versehen ist, wenigstens teilweise überzogen werden.

PATENTANSPRUCH II Verwendung der nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I erhaltenen elektrischen Isolierkörper in elektrischen Anlagen, wobei sie für Betriebsspannungen von mehr als 10 kV bemessen sind.