CH428197A - Verfahren zur Herstellung von Körpern aus Giessharz-Formstoff mit hohem Füllstoffgehalt - Google Patents

Description

  



  Verfahren zur Herstellung von Körpern aus   Giessharz-Formstoff    mit hohem Füllstoffgehalt
Zur   Herstellung grosser F. ormstücke,. insbesondere      elektrischer $Gie#harz-isolatoren, werden meist Gie#-      harzniassen    mit einem möglichst hohen Anteil mineralischer Füllstoffe verwendet. Der Füllstoff hat die Aufgabe, durch Senkung der bei der Härtung auftretenden exothermen   ! Reaktion die      Verarbe,      itbarkeit d'er    Masse zu verbessern und femer die elektrischen und mechanischen Eigenschaf en der Endprodukte in einem gewünschten Sinn zu beeinflussen. Es ist deshalb oft von grosser Wichtigkeit, einen Formstoff mit möglichst hohem Anteil an mineralischen Füllstoffen zu erhalten, besonders wenn z.

   B. eine möglichst niedere   Wärmedehn-    zahl oder eine Verbesserung der Oberflächeneigenschaften bei elektrischer oder mechanischer Beanspru  chung    gewünscht wird. Hierher gehört vor allem die   Verbesserung der Lichtbogen-,.. Kriechstrom- und Frei-    luftbeständigkeit une Abriebfestigkeit des Formstoffees, die sich bei Verwendung eines geeigneten Füllstoffes direkt proportional der Höhe des   Füllstoffanteiles    verbessern lassen.



   Zur   Herstellung von Formstofsssn mit hohem Füll-    stoffanteil werden am häufigsten Giessverfahren angewendet, bei welchen das Harz oder der Härter oder auch beide in   etinem möglichst hohen Prozentsatz    mit   Füllstoff gestreckt und dann mach dem Vermischen die-    ser   beiden Komponenten eine giessbace Masse'bilden,    welche in Formen gegossen und darin auch ausgehärtet werden. Nachteilig wirkt sich dabei aus, dass bei hohem   Füllstoff-Anteil die Gie#barkeit der Masse verschlechtert    wird, was sich in lunkerhaltigen Formstoffen manifestiert, da infolge der hohen Viskosität der Giessharzmasse die   beim Giessvorgamg eiageschlossene Luft auch    unter   Vakuum-Anwendunig nicht restlos entweichen    kann.

   Es ist   ferner bekannt, da#    zur Vermeidung von Lunkern in hochgestreckten   Gie#harz-Formstoffen bei    der Verarbeitung nach der Vakuumbehandlung noch   unter Druck antgehärtet wirtd,    doch bedingt diese Openation kostspielige   Apparaturen. und druokfeste Giess-    formen. Ferner lassen sich auch im Schleuderverfahren    hochgestreckte Gie#harzmassen verarbeiten, doch bleibt    dieses   Verfahren mir auf rotationssysmmetrische    Hohlkörper beschränkt und ergibt dazu noch erfahrungsgemäss Endprodukte, die infolge der beim Schleudervorgang auftretenden Kräfte sehr viele innere Spannungen aufweisen und so leicht zur Rissbildung neigen.



   , Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur herstellung von Körpern aus   Giessharz-Formstoff mit hohem Füll-    stoffgehalt, insbesondere elektrischen Isolatoren. Hierbei werden   die-Nachteile der bekannten    Verfahren   erssn-       . dungsgemäss dadurch vermieden, dass'Füllstoff, Harz    und   Härter m einem solchen ! Verhältnis miteinander       venmiscbt werden, dass eine nicht.

   klebrige, relativ    trockene, stampfbare Masse entsteht, die unter Druckanwendung, wie Stampfen, Blasen oder Pressen, in eine Form eingebracht und vor oder nach idem Entformen ausgehärtet wird, wonach der so entstandene Körper mit einer zweiten Harz-Härtermischung imprägniert und die vom Körper   aufgenommene Imprägniermasse    ausgehärtet wird.



   Der   Füllstoffanteiil    in der stampfbaren Masse beträgt etwa 65 bis 98, insbesondere 90 bis 95 Gewichtsprozent, je nach Art des Harzes und Füllstoffes.



   Besonders (geeignete Füllstoffe sind : Aluminiumoxydtrihydrat (Al2O3, 3H2O), Calcit (CaCO3), Quarzmehl (SiO2), Glimmerpulver (Al.K.-Silikat) usw. Diese une weitere Füllstoffe können einzeln oder in geeigneten Mischungen verwendet werden.



   Als Harz für die stampfbare Masse können verwendet werden: Polymerisate bzw. Mischpolymerisate (Typ PVC', Acrylate), Polyamide (Typ Ultramid), Polyester (Typ   Glyptole),    Phenoplaste (Typ Phenol bzw. Resorcin-Formaldehyd   k.    P.), Aminoplaste (Typ Harnstoff bzw.   Melamin-CH20-k.    P.),   Silikone, Polyester unge-    sättigt, Polyurethane, Polyepoxyde.



   Als Harz   für die Imprägniermasse können verwendet    werden : Phenoplaste (Typ Phenol bzw. Resorcin-Formaldehyd k.P.), Aminoplaste (Typ Harnstoff bzw. Mel  amin-CH20-k.    P.), Silikone, Polyester ungesättigt, Poly  uiethane, Polyepoxyde.    



   Besonders gute Ergebnisse können mit Epoxyd-Harzen, insbesondere auf Basis von Visphenol A, erzielt werden, die sowohl zur Herstellung der stampfbaren Masse als auch zur Imprägnierung eingesetzt werden können.



   Das erfindungsgemässe Verfahren sich vor allem   zur Herstellung von ! elektrischen Isolierkörpern    für   Freilufteinsatz.    Durch den sehr hohen Anteil an geeignetem Füllstoff, beispielsweise Aluminiumoxydtrihydrat (Al2O3, 3H2O) ist die Oberfläche des Formstoffes (nach   der Imprägnierung) wesentlich kriech-    strom-,   lichtbogen.-,    wetter-und d erosionsfester als bei weniger hochgefüllten   Formstoffen. Au#erdem kann    mit Hilfe dieses neuen Verfahrens dem Isolierstoff jede   beliebig geometrische Form. gegeben werden.'Letzteres    wirkt sich besonders bei der Herstellung von   Sbroim-und      Spannungswaimdlern sowie komplizierten Schalterteilen    sehr vorteilhaft. aus.



   Da mit steigendem Füllstoffgehalt die mechanischen Festigkeiten absinken, ist es oft vorteilhaft, durch das   erfindungagemässe Verfahren Schalen, Rohre oder der-    gleichen   hohlkörperartige    Teile   serienweise    im voraus herzustellen. In diese werden dann die benötigten Arma  turen    (Elektroden, Spulen n usw.) eingebaut und die verbleibenden Hohlräume mit einer gut giessbaren, vorzugs  weise gestreckten Gie#harzmasse ausgefüllt.    Auf diese Weise lassen sich Verbundkörper herstellen, deren Ober  fläch,      t (Mantel) eine    hohe   Wetterfestifgkeit und derem    Kern hochwertige mechanische und dielektrische Eigenschaften aufweist.



   Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen beispielsweise :
Fig.   1    bis 7 die wichtigsten Phasen der Herstellung eines Isolators (Stützer) in schematischer Darstellung,
Fig. 8 bis 10 die wichtigsten Schritte bei der Herstellung einer Durchführung mit eingebauten Kondensatorbelägen, in vereinfachter Darstellung, wobei die Fig. 8 und 10   Axialschnitte wiedergeben und die Fig.    9 einen Schnitt nach der Linie   IX-IX    der Fig.   8    darstellt.



   Die in Fig.   1    in leerem Zustand   dangestellte    zweiteilige Form   1a-1b wird gemä#    den   Fiig.    2 und 3 nach und nach mit nicht klebriger, trockener Füllstoff-Harz  Härteimischung 2 gefüllt, wobei zwischen    je zwei Zugaben die in der Form befindliche Masse mittels eines Stampfers 3 verdichtet wird. Nachdem die Form   vollgefüllt    ist, wird, die Masse in der Einstampföffnung glattgestrichen (Fig.. 3), eine   Platte darübengelegt    und Form und Platte um 180  in der Vertikalen geschwenkt.



  Danach werden die beiden Hälften la und   Ib der    Form entfernt. Der letztere Vorgang ist in Fig. 4   wieder-    gegeben, wobei. die Platte mit 4 und der von der Form befreite Körper mit K(2) bezeichnet sind.



      Dar Körper Kss) wind. nun gehärtet. Dieser Härte-    vorgang ist in Fig. 5 durch die Pfeile h(2) angedeutet.



   Nach der Aushärtung wind der Körper K(2) imprägniert. Dieser Imprägniervorgang wird am einfach  sten gemä# Fig. 6 durchgeführt, wobei der Körper K(2)    in einen Behälter 5 mit einem Imprägnierbad 6 gestellt wird.



   Nach der Durchimprägnierung wird der nunmehr mit   K (s+6)    bezeichnete Körper aus dem Behälter 5 heraus  genommen-unddievomKörperaufgenommeneIm-    prägniermasse ausgehrtet. Dieser zweite Härtevorgang ist in Fig. 7 durch die Pfeile h(6) symbolisiert.



   Bei Anwendung des neuen Verfahrens zur Herstellung eines Verbundkörpers werden gemäss der weiteren Erfindung zuerst die e einzelnen Teile dieses Körpers aus stampfbarer Masse geformt, wobei   gegebenen-    falls Armaturen, wie Befestigungsmittel, Klemmen,   Elektroden, Kondensatorbeläge eingebettet werden. Die    so erzeugten Teile werden nach ihrer Härtung zum Verbundkörper zusammengebaut und gemeinsam im  prägniert.    Derart können beispielsweise elektrische Durchfühnungen sehr einfach und rationell erzeugt werden.



   Zur Herstellung einer Durchführung wird zunächst aus Stampfmasse mit Hilfe geeigneter Formen ein Satz von n konzentrisch ineinander passenden Rohren mit eingebetteten zylindrischen Belägen erzeugt. Die ausgehärteten Rohre werden ineinandergeschoben und in das. innerste Rohr ein passender.   Leiter eingefühlt. Die-    ser Zustand ist in den Fig. 8   fund 9 dargestellt, wobei    die einzelnen Rohre mit 7, 8 und 9, die Kondensatorbeläge mit 11 und 12 und der Leiter mit 10 bezeichnet sind.



   Der so zusammengesetzte Körper wird gemäss Fig. 10 in einem   Sehälter      13.    imprägniert, wobei das   Imprägniterharz 6 durch einen vertikalen Kanal    zum Boden dieses   Behältersgefuhrtist,von    wo es der   Verbundkörper. aufsaugt. Die Fliessrichtung'des Im-      prägnierbarzes und    die   Saugrichtung des Verbundkör-    pers sind durch Pfeile angedeutet. Der Behälter 13 kann durch einen Deckel 14 vakuumdicht abgeschlossen 'und über ein Ventil 15   gagebenenfalls evakuiert werden.   



   Beispiel 1    Herstellung eines Isolators (vgl. Fig. l bis    7) :
1000 Gewichtsteile des Füllstoffes Aluminiumoxyd  trihydcat (Korngrösse 0 bis 160 t) wunden mit    42 Gewichtsteilen eines Epoxydharzes auf Basis von   Diphe-      nylolpropan mit einem Epoxydgehalt    von   etwa 5 bis    5, 5   Äquivalenten/kg mit einem Zusatz    von 20   %    Dibutylphtghalat und 8, 4   Gew'icbtsteilen des Aminhärters    Bis-   (hydroxyäthyl)-triäthylentetr. amin innig    und knollenfrei vermischt.



   Die auf diese Art entstandene Masse wurde in eine zweiteilige Isolatorform eingefüllt und mit Hilfe eines Stampfers verdichtet. Die Einstampföffnung wurde glattgestrichen une eine Grundplatte darüber gelegt.



  Nachdem das Ganze in der Vertikalen um 180  geschwenkt wurde, wurden die   beiden Formhälften sorg-    fältig entfernt.



   Die'sogenannte Grünfestigkeit der Stampfmasse reicht aus,   die einmal gegebene    Form zu behalten, auch wenn bei erhöhter Temperatur gehältet wird.



   Nach dem Härten (15 Stunden bei Raumtempe  ratur) des gestampften    Isolators wurde dieser auf 80  C erwärmt und in eine auf 60  C gehaltene Imprägniermischung, bestehend aus 100 Gewichtsteilen eines Epoxydharzes auf Basis von Diphenolpropan mit einem Epoxydgehalt von 5,   4    Äquivalenten Epoxyd je kg, 80 Gewichtsteilen des Härters hexahydrophthalsäureanhydrid und 0, 5 Gewichtsteilen eins Beschleunigers, bestehend aus   Tris-Dimethylaminomethylphenol,    getaucht.



     Nach etwa 45 Minuten war    der Isolator durchgehend   imprägnierb und wurde    aus   dem    Bad entfernt und bei 120  C ausgehärtet.



   Der Anteil an   Imprälgniermasse    im fertigen Isolator beträgt etwa 24 Gewichtsprozent.



   Beispiel 2
Herstellung eines Isolators mit einem gestampften Mantel und gegossenem Kern: 
1000 Gewichtsteile des Füllstoffes   Alumimumoxyd-    trihydrat wurden mit 42 Gewichtsteilen eines   Epoxyd-    harzes   basin.    von   Diphenylolpropan    mit einem Epoxydgehalt von etwa 5-5,5 Äquivalenten/kg mit einem Zusatz von 20 % Dibutylphthalat und 8,4 Gewichtsteilen Bis-(ss-hydroxyäthyl)-triäthylentetramin als Härter innig   und knollenfrei vermischt.   



   Diese Masse wurde in eine Form eingefüllt und mit Hilfe eines Stampfers verdichtet. Um Raum fur die   Kernmasse    zu. erhalten, war ein entsprechend geformter Einsatz mit eingestampft und nach dem Härten der   Masse'wieder entfernt worden.'Der    so entstandene Isolatormantel wurde gehärtet (15 Stunden bei Raum  tempenatur)    auf etwa   80     C erwärmt und in eine auf 60  C gehaltene Imprägniermischung getaucht, die genau gleich zusammengesetzt war wie jene des Beispiels 1.



  Nach dem Imprägnieren (45 Minuten) wurde dieser Mantel (Imprägniermasse) bei 80  C angeliert (5 Stunden) und bei 140  C ausgehärtet (10 Stunden).



   In einem weiteren Arbeitsgang wurde in den so   erzeugtenManteldieJKernmasse,bestehendaus100    Gewichtsteilen eines   Epoxydharzes'auf Basis    von Diphenylolpropan mit einem Epoxydgehalt von etwa 2,5 Äquivalenten/kg, 30 Gewichtsteilen Phthalsäureanhydrid als Härter und 200 Gewichtsteilen Quarzmehl   (Korngrö#e 0-100  ) eingegossen und gehärtet.   



   Beispiel 3
Herstellung einer elektrischen Durchführung als Ver  bundkörper    von einzeln   gestampften    Elementen   (vgl.   



  Fig. 8   mus 10)    :
1000 Gewichtsteile eines Calcit-Füllstoffes (Korngrösse 10 bis 100  ) wurden mit 82 Gewichtsteilen   eines Epoxydharzes    auf Basis von   Diphenylolpropan    mit einem Epoxydgehalt von etwa 5-5, 5   Aquivalen-    ten/kg mit einem Zusatz von 20 % Dibutylphthalat und 16,4 Gewichtsteilen Bis-(ss-hydroxyäthyl)-triäthylentetramin als Härter innig und knollenfrei vermischt.



   Mit dieser Masse wurden kreiszylindrische Rohre   gestampft, wobei die inneren. und äusseren Druckmesser    dieses Rohrsatzes so aufeinander Abgestimmt wurden,   dass die Rohre möglichst genafu konzentrisch ineinander passen. Hierbei wurden in die aus jeweils zwei konzen-      trischen    Zylindern gebildete Stampfform für die Rohre vor dem Einbringen der Masse zylindrische Beläge   (Metallgitter)    eingelegt, und zwar   jeweils'an) die Innen-      wand des äu#eren Zylinders der Form,    so dass jedes der gestampften Rohre   aiussen    einen eingelassenen Be  l,    trägt.



   Die so   erzeugten Rühre wurden nach dem Härten    (15 Stunden bei Raumtemperatur) ineinandergeschoben und in das innerste Rohr ein passender elektrischer Leiter (Kupferstage) eingeführt.



   Dieser Verbundkörper wurde auf etwa 80  C erwärmt und in eine auf 60  C gehaltene Imprägniermischung getacht, die genau gleich zusammengesetzt war wie jene des Beispiels   1.   



   Nach etwa 50 Minuten war der Verbundkörper   durchimprägniert, wurde aius dem Imprägnierbad ent-    fernt, 5 Stunden bei   80       C.    angeliert und schliesslich 10 Stunden bei   140     C ausgehärtet.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Herstellung von Körpern aus Gie#- harz-Formstoff mit hohem Füllstoffgehalt, insbesondere elektrischen Isolatoren, dadurch gekennzeich. net, dass Füllstoff, Harz und Härter in einem solchen Verhältnis miteinander vermischt werden, dass eine nicht klebrige, relativ trookene,. sbampfbare Masse entsteht, die unter Druckanwendung in eine Form eingebracht und vor oder nach dem Entformen ausgehärtet wird, wonach der so entstandene Körper mit einer zweiten Harz Härtermisohunjg imprägniert. und die vom Körper auf- genommene Imprägniermasse. ausgehärtet wird.

   UNTERANSPRUCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Druckanfwendiu.ngzumEinbrin- gen der Masse in die Form durch Stampfen, Blasen oder Pressen erfolgt.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, da# der Füllstoffanteil in der stampfbaren Masse etwa 65 bis 98, vorzugsweise 90 bis 95 Gewichtsprozent beträgt.

   3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge- kennzeichnet, d'ass ! als Harz für die stampfbare Masse und/oder für die Imprägniermasse ein Epoxydharz verwendet wird.

   4. Verfahren mach'Patentanspruch I, dadurch ge- kennzeichnet, da# für die Imprägniermasse ein Polyester-Harz verwendet wird.

   5. Verfahren nach Patentanspruch I, dad'urch, ge keimzeichnet,dass'alsFüllstoffAlumiinumoxydtrihydrat, vorzugsweise mit Korngrö#en von 0 bis 160, , verwendet wind.

   6. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der vorangehenden Unteransprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischlung zumindes. t zweier ver- schiedener Füllstoffe, beispielsweise eine Mischung von Aluminiumoxydtrihydrat und Glimmerpulver, verwendet wird.

   PATENTANSPRUCH II Anwendung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 zur Herstellung eines Verbundkörpers, dadurch gekenn zeichnet, da# zuerst die einzelnen Teile dieses Körpers aus der stampfbaren Masse, gegebenenfalls unter Einbettung von Anmaturen, geformt werden und diese Teile nach ihrer Härtung zum Verbundkörper zusammengesetzt ucod gemeinsam imprägniert werden.

   UNTERANSPRUCH 7. Anwendung des Verfahrens nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung einer elektrischen Durchführung mit konzentrischen Kondensatorbelägen aus der stampfbaren Masse mittels konzentrischer Formen ineinanderpassende Rohre mit eingebetteten Kondensatorbelägen hergestellt, diese Rohre nach ihrer Aushärtung unter Einbau des Leiters zusammengeschoben werden und der so gebildete Verbundkörper gesamthaft imprägniert wird.