CN1049533C - 绝缘衬垫和密封电极的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于高电压导体的绝缘衬垫，由环氧树脂组成物构成的塑料形成，其密封电极的体积固有电阻值越近容器和导体的中间点越大。本发明还提供所述绝缘衬垫的制造方法。根据本发明，该绝缘衬垫可以缓和密封电极和绝缘构件之间的边界处的电场集中情况，从而提高可靠性，延长使用寿命。
Description
本发明涉及用于气体绝缘开关装置等的绝缘衬垫。
通常，在气体绝缘开关装置和管道充气送电装置中，为了将高电压导体绝缘支持于接地的金属制容器上，使用绝缘衬垫。
图10例举的是日本专利特开昭62-58820号和特开昭56-78315号公报所示的已有的绝缘衬垫的剖面图。在图10中，在填充六氟化硫气体(SF6)等高压绝缘气体1并接地的容器2内，通过绝缘衬垫4绝缘支持着高压导体3。
而且，绝缘衬垫4由下述的5～9构成。5为环氧树脂等制成的绝缘构件，6为固定于绝缘构件5上的连接用导体，7为设置于导体6的各端的连接件，连接着高压导体3。8是埋设在容器2近旁的绝缘构件5内的铝或导电性塑料构成的密封电极，与容器2成电气连接。9为埋设在导体6的近旁的绝缘构件5内的铝或高导电性塑料构成的密封电极，与导体6成电气连接。10为将绝缘衬垫4固定于容器2上的，由螺杆和螺帽构成的紧固件。
如上所述，借助于设置密封电极8、9，不均匀电场得以缓和，因而可以防止绝缘气体1的绝缘特性下降。
已有的绝缘衬垫具有如上所述的结构，因此，在铝制的密封电极的情况下，恐怕会由于环氧树脂和铝的热膨胀率的差引起的应力的作用而在绝缘构件上发生裂纹。
而在高导电性塑料制造的密封电极的情况下，初期的绝缘特性是良好的。但是，由于绝缘构件和密封电极的边界明确，在边界面上电场集中，长期使用的情况下容易引起绝缘性下降。而且由于导电性填料的充填率高，组成的树脂的粘度增加，因而在注模时容易发生孔隙，难以制造稳定的密封电极。
本发明的目的在于，提供一种缓和绝缘构件和密封电极的边界面的电场集中情况的绝缘衬垫。
本发明的另一个目的在于，提供缓和绝缘构件和密封电极的边界面的电场集中情况的绝缘衬垫用的密封电极的制造方法。
本发明又一个目的是，提供一种提高绝缘构件耐裂性能的绝缘衬垫。
采用本发明的某一实施形态，其绝缘衬垫具备有：配置在充填绝缘气体且接地的金属容器内并被加以高电压的导体、将该导体固定在上述容器上的绝缘构件、和在该绝缘构件内部的上述容器一侧及上述导体侧或上述容器侧设置的密封电极。上述密封电极由环氧树脂组成物构成的塑料形成，且做得该密封电极的体积固有电阻越往上述容器和上述导体之间的中央部越大。
采用本发明的另一实施形态，所提供的方法是，绝缘衬垫具有：配置在充填绝缘气体且接地的金属容器内并被加以高电压的导体、将该导体固定在上述容器上的绝缘构件、和在该绝缘构件内部的上述容器一侧及上述导体侧或上述容器侧配置的密封电极，该密封电极的制造方法的特征是，一边使无机填充剂填充系的环氧树脂组成物A和导电性环氧树脂组成物B的混合体积比例A/B在大于0/100到80/20的范围内越近上述容器和上述导体之间的中央部越是变大，一边将无机填充剂填充的环氧树脂组成物A和导电性环氧树脂组成物B注入成型用的金属模内使其硬化形成密封电极。
采用本发明的另一实施形态，所提供的方法是，绝缘衬垫具有：配置在充填绝缘气体且接地的金属容器内并被加以高电压的导体、将该导体固定在上述容器上的绝缘构件、和在该绝缘构件的内部的上述容器一侧及上述导体或上述容器侧配置的密封电极，该密封电极制造方法的特征是，在将含有无机填充剂C和比重为2.5以下的低比重导电粉末的环氧树脂组成物注入成型用的金属模使其硬化时，利用该无机充填剂C和低比重导电性粉末D硬化时的沉降速度不同或离心分离力，使上述密封电极的体积固有电阻值越近上述容器和上述导体之间的中央部越大，做出密封电极。
采用本发明的另一实施形态，所提供的绝缘衬垫具有：配置在充填绝缘气体且接地的金属容器内并被加以高电压的导体、将该导体固定在上述容器上的绝缘构件、和在该绝缘构件内部的上述容器一侧及上述导体侧或上述容器侧配置的密封电极，其特征在于，上述密封电极由体积固有电阻值在104～1010Ωcm范围内的半导体性环氧树脂组成物构成的塑料做成。该绝缘衬垫的密封电极的体积固有电阻显示一定值。
采用本发明的又一实施形态，所提供的绝缘衬垫具有：配置在充填绝缘气体且接地的金属容器内并被加以高电压的导体、将该导体固定在上述容器上的绝缘构件、和在该绝缘构件内部的上述容器一侧及上述导体侧或上述容器侧配置的密封电极，其特征在于，上述绝缘构件用含有溴化环氧树脂、酸酐硬化剂、交联橡胶粉末、无机充填剂、和硬化促进剂的环氧树脂组成物制成。
图1为本发明的绝缘衬垫的纵剖面图。
图2为图1中的II-II线的，本发明绝缘衬垫的横剖面图。
图3为实施例2所示的本发明实施形态中使用的成型装置的构成的说明图。
图4为实施例3所示的本发明实施形态中使用的成型装置的构成的说明图。
图5为实施例6所示的本发明实施形态中使用的成型装置的构成的说明图。
图6是表示根据实施例18所示的本发明的实施形态制造的密封电极的正面图。
图7为图6中的VII-VII线的，本发明的密封电极的剖面图。
图8为说明图6中的VIII-VIII线的剖面上区域I～III的图。
图9是说明无机充填剂的混合比例和密封电极的体积电阻值的关系的曲线图。
图10为已有的绝缘衬垫的纵剖面图。
本发明的实施形态说明如下：
本发明的绝缘衬垫的密封电极用导电性或半导体性环氧树脂组成物构成的塑料制成，且使其体积固有电阻值在100～1010Ωcm范围内阶跃性或连续性变化。又，本发明的绝缘衬垫的密封电极用导电性或半导体性环氧树脂组成物构成的塑料制成，且使体积固有电阻值在100～1010Ωcm的范围内显示出一定值。
还有，导电性及半导体性环氧树脂组成物和构成绝缘衬垫的绝缘构件的注塑用的环氧树脂组成物，树脂的构成成分可以相同也可以不同。但是，为了使绝缘构件不容易发生裂纹，两种组成物硬化后的热膨胀率最好大致相等。
具有导电性的材料有：碳粉、掺杂氧化锑的金属氧化物粉末、涂复金属的聚合物粉末。
碳粉使用颗粒直径0.01～200μm范围内的，有乙炔碳黑、炉子碳黑、玻璃状碳颗粒等。
添加量为组成物总量的5～70重量％。
氧化锑掺杂的金属氧化物粉末可以举出氧化锌、氧化锡、氧化钛等粉末。至少添加这些金属氧化物中的一种，添加量为相对于金属氧化物以外的所有组成物的10～500重量％。
涂复金属的聚合物粉末有表面涂复银或镍等金属薄膜的酚醛树脂粉末。添加量为相对于涂复金属的聚合物粉末以外的组成物总量的5～200重量％。
使其显示出上述导电性的材料，用一般所了解的普通的搅拌混合装置将环氧树脂、酸酐硬化剂树脂、无机充填剂、和硬化促进剂加以混合。这时为了充分混和(提高分散性)也可以先将环氧树脂和酸酐硬化剂树脂混和再使用。还有，也可以将两种以上显示出导电性的材料混和使用。
而密封电极可以使用金属铝的电极和在该金属铝外围被覆导电性环氧树脂组成物的电极。
实施例1
图1为实施例1的绝缘衬垫的剖面图。图2为图1中的II-II线的剖面图。在图1和图2，1～3、6、7、10如图10所示。11为固定导体6的绝缘构件，由固定手段10固定在容器2上。12是在绝缘构件11的容器2的近旁的位置上分割成3段围着导体6埋设的密封电极，由导电性环氧树脂组成物构成的塑料做成，且越往容器2和导体6之间的中央部体积固有电阻做得越大。13是在绝缘构件11的导体近旁的位置上分割成3段围着导体6埋设的密封电极，由导电性环氧树脂构成的塑料做成，且做得越往容器3和导体6之间的中心部体积固有电阻越大。14是电气连接密封电极12和容器2的金属连接件，埋设于绝缘构件11内。15是将密封电极13和导体6电气连接的金属连接件。
上述6、7、11～15构成绝缘衬垫16。对于密封电极12和13，就3段分割加以说明，对分割的数目不必加以限定。而埋设在导体侧的密封电极13也可以根据条件加以省略。
使用导电性环氧树脂组成物在密封电极12和13内部，阶跃性地或连续性地在包含半导电区域(104～1010Ωcm)的100～1010Ωcm范围内使体积固有电阻值改变的方法如下：
例如，使构成绝缘衬垫16的绝缘构件11的制造上使用的混有无机充填剂的环氧树脂组成物A和导电性环氧树脂组成物B的混和体积比例A/B在大于0/100到80/20的范围内阶跃性地或连续性地变化的同时，一边注入成型用的金属模具的方法可以达到目的。
如上所述采用实施例1的发明，将密封电极12和13做得越近容器2和导体6之间的中央部其体积固有电阻值越大，因此，在各密封电极12和13的边界区域的电场集中情况得以缓和，可以减少绝缘性能的下降，谋求提高长期可靠性。
实施例2
图3是实施例2中的密封电极12、13的成型装置的结构图。在图3，17是储存注模用的无机充填剂充填系的环氧树脂组成物(A)18的储存箱，19是储存导电性环氧树脂组成物(B)20的存储箱，21是通过阀门22从存储箱17吸入无机充填剂充填系的环氧树脂组成物(A)18的汽缸，23是通过阀门24从存储箱19吸入导电性环氧树脂组成物(B)20的汽缸，25是搅拌器，将从汽缸21通过阀门26注入的无机充填剂充填系的环氧树脂组成物(A)18和从汽缸23通过阀门27注入的导电性环氧树脂组成物(B)20加以混和。28是在摄氏100～200度保温的金属模具，注入由搅拌器25混和的环氧树脂组成物18、20、使其硬化。
在上述结构中，一边将无机充填剂充填系的环氧树脂组成物(A)18和导电性环氧树脂组成物(B)20的混和物注入金属模具28，一边调节阀门22、24的开闭，使其体积比例A/B从大于0/100到80/20阶跃性地或连续性地变化，以此制作规定形状的密封电极12、13(参照图2)。
实施例3
图4为实施例3中的密封电极12、13的制造装置的其他结构图。在图4，17、19、21～24、26～28所示的和图3的相同。29是注塑用的环氧树脂组成物，是从无机充填剂充填系的环氧树脂组成物中除去硬化促进剂而成的。30是环氧树脂组成物，是从导电性环氧树脂组成物中除去硬化促进剂而成的。31是储存硬化促进剂32的储存箱，33是通过阀门34从储存箱31吸入硬化促进剂32的汽缸，35是搅拌器，调节阀门26、27、36的开闭，将从汽缸21通过阀门26注入的环氧树脂组成物29和从汽缸23通过阀门27注入的环氧树脂组成物30一边阶跃性地或连续性地改变体积混和比例一边加以混和。搅拌器35又在两种环氧树脂组成物混和的后半阶段从汽缸33通过阀门36注入硬化促进剂32加以混和，而后注入金属模具28使其硬化。
在上述结构中，硬化促进剂32分开储存，因此，储存箱17、19储存的各环氧树脂组成物29、30的适用期可以得到延长。
而且，可以将储存箱17、19保温于摄氏30～150度，因此，可以降低各环氧树脂组成物29、30的粘度，从而能够谋求提高操作的工艺性。
实施例4
密封电极的制造方法，是将相对于全部组成物的5～70重量％的，比重2.5以下的碳粉及至少一种低比重的金属被覆交联聚合物粉末导电性材料、和混合10～80重量％的无机充填剂的环氧树脂组成物注入金属模具内，由于在硬化温度树脂粘度低下，低比重导电性材料(例如钟纺株式会社制造的碳粉、bell pearl C-800的比重为1.6)和无机充填剂(例如铝的比重为4)的比重不同，因而，沉降速度有差别，在硬化时间内发生浓度分布，利用这一点制造密封电极。硬化温度因硬化促进剂的种类和添加量而不同，最好是摄氏100～200度。
借助于此，可以使密封电极内部体积固有电阻值阶跃性地或连续地变化。
实施例5
密封电极的制造方法，是在硬化时对实施例4所示的低比重导电性材料和充填剂混合的环氧树脂组成物使用离心分离力。硬化温度和实施例4相同，最好是摄氏100～200度。
借助于此，可以使密封电极内部体积固有电阻值阶跃生地或连续地变化。
而且，也可以同时使用实施例4的利用比重差引起的沉降速度不同的方法。
实施例6
作为注塑用的环氧树脂组成物，下述式(1)所示的溴化环氧树脂，特别是溴化双A结构、溴化双F结构构成的环氧树脂，可以提高玻璃化转变温度，同时也能够提高破坏强度。
【化1】
在式(1)，R表示氢原子、甲基、碳原子数2～6的烷基或链烯基，一个个都相同或各不相同都可以，x表示1～4，n表示0～100。
注塑用的环氧树脂组成物以上述式(1)所示的常温下为固态的溴化环氧树脂中的至少一种为必要成分，可以添加常温下为液态的环氧树脂，例如双A结构的环氧树脂和双F结构的环氧树脂、脂环族环氧树脂、联苯结构的环氧树脂，可以将所有结构的环氧树脂混合使用。
酸酐没有特别限定，可以使用所有结构的酸酐。而且，酸酐既可以单独使用，也可以两种以上混合一起使用。
以环氧树脂为100，酸酐的配量由式(2)～(4)表示。
(配量phr)＝(酸酐当量)×a×100/(环氧树脂当量)
…(2)
(酸酐当量)＝(酸酐分子量)/(酸酐基的数目) …(3)
a＝(酸酐摩尔量)/(环氧树脂当量) …(4)
在式(4)，最好a＝0.5～1.0。a在这一范围以外时或加热重量减少变大，或玻璃化转变温度变低，可能会招致特性下降。
在使用具有与环氧树脂反应的官能基的交联橡胶聚合物粉末的情况下，根据官能基的种类进行调整，但作为主要成分的环氧基和酸酐基的反应基的配比必须在上述范围内。
交联橡胶粉末使用加氢的丁二烯橡胶、加氢的异戊二烯橡胶、丙烯酸橡胶、丁二烯-丙烯酸橡胶等的粒径为0.01～50微米的粉末。
将这些细微的粉末均匀分散于环氧树脂中，可以使破坏韧性得以提高，同时降低应力，因而可以改善耐裂性、操作性和成型性。
为了将交联橡胶粉末均匀地混合于硬化物中，也可以预先对环氧树脂和酸酐进行预混合。
交联橡胶粉末的添加量适于取有机成分的总计重量的5～30重量％。亦即，在5重量％以下破坏韧性值不合适，应力下降也小，不能改善耐裂性。而在30重量％以上组成物的粘度变高，操作性变差。
又，在交联橡胶粉末颗粒的表面具有羧基、氨基、羟基等可能与环氧基反应的有机基(官能基)，以此，在硬化反应时与环氧树脂基体反应，界面得以增强，因而，可以变得更加强韧。
还有，在橡胶颗粒表面存在的官能基在硬化反应中发生反应，但是也可以预先和环氧树脂进行预反应后使用。
无机充填剂使用氧化铝充填剂或二氧化硅充填剂。可以单独使用氧化铝充填剂，也可以和二氧化硅充填剂混合使用。混合使用时混合比不限定。而形状不管在什么情况下可以使用球状也可以使用破碎的。
平均粒径在60微米以下，特别是平均粒径5微米以下范围的颗粒占5重量％以上，在组成物总量的10～80重量％的范围内调配。
二氧化硅充填剂使用天然二氧化硅、合成二氧化硅。
硬化促进剂用2乙基4甲基咪唑等所有种类的咪唑(imidazole)类及其盐类、二苯膦(liphenyl phosphine)、环状膦(phosphine)、等所有种类的以有机膦为代表的磷系化合物、脂肪族胺类、脂肪族聚胺类、芳香胺类、三价胺类及其盐类、双氰胺甲醛树脂(dicyandiamide)、所有种类的路易斯(Lewis)酸和路易斯碱催化剂、布朗斯台德(Brfnsted)酸盐类、辛酸锌、辛酸锡等有机金属盐类、聚硫醇(polymercaptan)类、微型胶囊催化剂等能够使通常的环氧树脂硬化的硬化促进剂即可。
这些硬化促进剂可以单独使用，也可以两种以上并用。以环氧树脂的重量为100％，使用量为0.05～10重量％。
上述环氧树脂组成物可以使用通常的混合装置进行混合。而且，在使用上述环氧树脂组成物制造绝缘衬垫时，可以使用通常的成型装置，例如加压胶凝化成型装置等，没有特定的限制。
图5是表示成型装置的一个例子的结构图。在图5，17、19、21～26表示的和实施例2相同。
37为储存箱19储存的注塑用的环氧树脂组成物，不包括硬化促进剂。38为储存箱17储存的硬化促进剂。39是绝缘衬垫的金属模具，内部配置着预先成型的密封电极(未图示)。
在上述结构中，分别储存的环氧树脂组成物37和硬化促进剂38分别通过汽缸21、23送入搅拌器25。然后搅拌器将环氧树脂组成物37和硬化促进剂38定量混合，而后以5～50kg/cm2的压力注入加热到摄氏100～200度的金属模具39高速成型。
如上所述，由于配有交联橡胶粉末，绝缘构件11(参照图2)的耐裂性得以提高。
下面具体说明注塑用环氧树脂组成物及导电性环氧树脂组成物的一实施例。
实施例7环氧树脂用CT200(长濑チバ株式会社，WPE400)，酸酐用HN2200(日立化成工业株式会社，中和当量83.0)，无机充填剂用氧化铝(A-42-6，昭和电工株式会社制造，平均粒径6.5微米)，硬化促进剂使用辛酸锌，按表1的配比混合，得到导电性环氧树脂组成物(a)。实施例8除实施例7的注塑用环氧树脂组成物(a)外，还使用碳粉(钟纺株式会社制造，bell pearl C-800)作为导电性粉末，用表1的配比混合，得到导电性环氧树脂组成物(b)。
【表1】
| 实施例 | 組成物 | 环氧树脂CT200 | 酸酐HN2200 | 导电性粉末 | 无机充填剂A-42-6 | 硬化促进剂 | 热膨胀率[ppm℃-1] | 玻璃化转变温度[℃] | 体电阻值[cm] | ||
| C-800 | T-1 | bell pearl N | |||||||||
| 7 | a | 100 | 38 | 0 | 0 | 0 | 350 | 1 | 30 | 120 | 1.2×1017 |
| 8 | b | 100 | 38 | 200 | 0 | 0 | 0 | 1 | 38 | 118 | 5.0×100 |
| 9 | c | 100 | 38 | 0 | 800 | 0 | 0 | 1 | 36 | 119 | 2.3×101 |
| 10 | d | 100 | 38 | 0 | 0 | 270 | 0 | 1 | 59 | 121 | 1.6×101 |
| 11 | e | 100 | 38 | 60 | 0 | 0 | 270 | 1 | 34 | 120 | 5.2×107 |
实施例9环氧树脂使用CT200，酸酐使用HN2200，硬化促进剂使用辛酸锌，而导电性粉末使用掺杂氧化锑的氧化锡SnO2(三菱材料株式会社制造，T-1)，用表1的配比混合，得到导电性环氧树脂组成物(c)。
实施例10环氧树脂使用CT200，酸酐使用HN2200，硬化促进剂使用辛酸锌，而导电性粉末使用被覆镍的酚醛树脂(钟纺株式会社制造，bell pearl N)，用表1的配比混合，得到导电性环氧树脂组成物(d)。
实施例11环氧树脂使用CT200，酸酐使用HN2200，无机充填剂使用氧化铝(A-42-6)，导电性粉末使用C-800，而硬化促进剂使用辛酸锌，用表1的配比混合得到半导体性的环氧树脂组成物(e)。
实施例12
环氧树脂使用具有式(5)所示结构的溴化环氧树脂(油化壳牌环氧树脂株式会社制造，E-5051，WPE650)，酸酐使用HN200，交联橡胶使用表面有羧基的丁腈橡胶(日本合成橡胶株式会社制造，XER-91)，无机充填剂使用A-42-6，而硬化促进剂使用辛酸锌，使用表2的配比混合，得到注模用的环氧树脂组成物(f)。
【化2】
【表2】
| 实施例 | 組成物 | 环氧树脂 | 胶酐HN2200 | 交联橡胶XER-91 | 导电性粉末C-800 | 无机充填剂 | 硬化促进剂 | 热膨胀率[ppm℃-1] | 玻璃化转变温度[℃] | 体电阻值[Ωcm] | ||
| E-5051 | FBEP-1 | A-42-6 | RD-8 | |||||||||
| 12 | f | 100 | 0 | 23 | 13 | 0 | 345 | 0 | 1 | 26 | 140 | 1.6×1017 |
| 13 | g | 0 | 100 | 21 | 13 | 0 | 340 | 0 | 1 | 27 | 135 | 2.5×1017 |
| 14 | h | 100 | 0 | 23 | 13 | 0 | 180 | 100 | 1 | 25 | 142 | 2.0×1017 |
| 15 | i | 100 | 0 | 23 | 13 | 0 | 0 | 200 | 1 | 24 | 138 | 3.8×1017 |
| 16 | j | 100 | 0 | 23 | 13 | 200 | 0 | 0 | 1 | 30 | 140 | 6.0×100 |
| 17 | k | 100 | 0 | 23 | 13 | 130 | 470 | 0 | 1 | 28 | 141 | 7.1×104 |
实施例13
环氧树脂使用具有式(6)所示的结构的溴化环氧树脂(三井东压フアイン株式会社制造，FBEP-13，WPE700)，此外同实施例12的成分，按表2混合，得到注模用环氧树脂组成物(g)。
【化3】
实施例14
实施例12的注模用环氧树脂组成物(f)中，如表2所示，以氧化铝充填剂(A-42-6)和二氧化硅充填剂(龙森株式会社制造，RD-8)代替无机充填剂氧化铝(A-42-6)配料混合，得到注模用环氧树脂组成物(h)。
实施例15
实施例12的注模用环氧树脂组成物(f)中，如表2所示，以二氧化硅充填剂(RD-8)代替无机充填剂氧化铝(A-42-6)配料混合，得到注模用环氧树脂组成物(i)。
实施例16
实施例12的注模用环氧树脂组成物(f)中，去掉无机充填剂氧化铝，如表2所示配以导电性粉末C-800加以混合，得到导电性环氧树脂组成物(j)。
实施例17
实施例12的注模用环氧树脂组成物(f)中，按表2所示配以导电性粉末C-800加以混合，得到半导电性环氧树脂组成物(k)。
实施例18
将实施例7的注模用环氧树脂组成物(a)储存于图3所示的成型装置的储存箱18中，实施例8的导电性环氧树脂组成物(b)储存于储存箱19，分别以摄氏100度保温。
然后，各树脂组成物(a)(b)，一边在大于0/100到80/20的范围内阶跃性地或连续地改变混合比(a/b)，一边通过汽缸21、23被送入搅拌器25。在搅拌器25，两种树脂组成物(a)(b)混合后被以30千克力/毫米2的压力注入保温于摄氏160度的金属模具28内。在金属模具28内经过12小时硬化，得到图6所示的导电性密封电极(表3的〔1〕)。
还有，图6为导电性密封电极(表3的〔1〕)的正面图，图7为图6的VII-VII线的剖面图。在图6和图7中，14为图1所示的金属连接件。
【表3】
| 实施例 | 比较例 | 密封电极用树脂 | 密封电极 | 绝缘衬垫用树脂 | 绝缘衬垫 | 绝缘衬垫密封电极的体电阻[Ωcm] | 密封电极的热膨胀率·[ppm℃-1] | 密封电极部分放电开始电压[kVrms/mm | 绝缘衬垫热循环试验 | ||
| I | II | III | |||||||||
| 18 | a/b | [1] | a | A | 2.2×101 | 7.5×104 | 2.1×109 | 34 | 60 | ○ | |
| 19 | a/c | [2] | a | B | 3.2×102 | 4.4×105 | 9.8×109 | 34 | 55 | ○ | |
| 20 | a/d | [3] | a | C | 6.9×101 | 8.8×104 | 5.1×109 | 41 | 58 | ○ | |
| 21 | a/b | [4] | a | D | 6.5×103 | 5.7×106 | 3.8×108 | 36 | 56 | ○ | |
| 22 | c | [5] | a | E | 8.6×104 | 5.1×107 | 2.0×107 | 34 | 53 | ○ | |
| 23 | j/f | [6] | a | F | 1.8×101 | 6.2×104 | 4.8×109 | 29 | 58 | ○ | |
| 24 | k | [7] | a | G | 6.7×105 | 7.8×107 | 1.1×107 | 28 | 56 | ○ | |
| 1 | - | [8] | a | Y | - | - | - | 23 | 21 | × | |
| 2 | a/b | [9] | a | Z | 5.8×105 | 1.2×105 | 6.1×102 | 36 | 30 | ○ | |
图8是表示图6的VIII-VIII线的剖面的区域I、区域II、区域III的说明图。
在图8，各区域I、II、III的硬化物进行热重量分析(TGA)以测定灰分，确认无机充填剂的混合比率。然后，如图9所示，预先根据实验求得的无机充填剂(氧化铝充填剂)的混合比率和体电阻的关系求各区域I、II、III的电阻值。该结果就是表3所示的密封电极的体电阻值。
接着，将上面得到的密封电极〔1〕设置于摄氏160度的金属模具内，注塑用环氧树脂组成物(a)经24小时硬化。以此制造绝缘衬垫(A)，以摄氏100度/1小时和摄氏0度/1小时的热循环试验进行10次，看有否裂纹发生，其结果示于表3。
绝缘衬垫(A)的密封电极〔1〕的放电开始电压的测定和热循环试验的结果，如表3所示，密封电极〔1〕的放电开始电压充分高，也没有发生裂纹，情况良好。
实施例19
使用实施例7的注模用环氧树脂组成物(a)和实施例9的导电性环氧树脂组成物(c)，与实施例18同样进行，得到表3所示的导电性密封电极〔2〕和绝缘衬垫(B)。
对绝缘衬垫(B)进行和实施例18相同的试验，结果如表3所示，密封电极〔2〕的放电开始电压充分高，没有发生裂纹，情况良好。
实施例20
使用实施例7的注模用环氧树脂组成物(a)和实施例10的导电性环氧树脂组成物(d)，与实施例18同样进行，得到表3所示的导电性密封电极〔3〕和绝缘衬垫(C)。
对绝缘衬垫(C)进行和实施例18相同的试验，结果如表3所示，密封电极〔3〕的放电开始电压充分高，没有发生裂纹，情况良好。
实施例21
实施例7的注模用环氧树脂组成物(a)和导电性环氧树脂组成物(b)的体积比a/b取40/60的混合物注入摄氏130度的金属模具中，改变由充填剂的比重差决定的沉降速度使其经过24小时硬化，得到表3所示的导电性密封电极〔4〕。
用密封电极〔4〕与实施例18一样做，得到绝缘衬垫(D)。对以上得到的绝缘衬垫(D)进行和实施例18相同的试验，其结果如表3所示，密封电极的放电开始电压充分高，也没有发生裂纹，情况良好。
实施例22
将实施例11的半导电性环氧树脂组成物(e)注入摄氏130度的金属模具内，经24小时硬化，得到半导电性密封电极〔5〕。
用密封电极〔5〕，和实施例18一样做，得到绝缘衬垫(E)。
对得到的绝缘衬垫(E)进行和实施例18一样的试验，结果如表3所示，密封电极(5)的放电开始电压充分高，也没有发生裂纹，情况良好。
实施例23
使用实施例16的导电性环氧树脂组成物(j)和实施例12的注模用环氧树脂组成物(f)，和实施例18一样做，得到导电性密封电极〔6〕。
再者，和实施例18一样做，使用实施例7的注模用环氧树脂组成物(a)得到埋设密封电极〔6〕的绝缘衬垫(F)。
对绝缘衬垫(F)进行和实施例18一样的试验，其结果如表3所示密封电极〔6〕的放电开始电压充分高，也没有发生裂纹，情况良好。
实施例24
使用实施例17的半导电性环氧树脂组成物(k)，得到密封电极〔7〕。
接着，将密封电极〔7〕置于摄氏160度的金属模具内，用实施例7的注模用环氧树脂组成物(a)经24小时硬化，得到绝缘衬垫(G)。
对绝缘衬垫(G)进行和实施例18相同的试验，其结果如表3所示，密封电极〔7〕的放电开始电压充分高，也没有发生裂纹，情况良好。
比较例1
将铝制的密封电极〔8〕置于摄氏160度的金属模具内，用实施例7的注模用环氧树脂组成物(a)经24小时硬化，得到绝缘衬垫(Y)。
对绝缘衬垫(Y)进行和实施例18相同的试验，其结果如表3所示，密封电极〔8〕的放电开始电压与实施例18～24相比，低得相当多，而且热循环试验时也发生裂纹。
比较例2
使用实施例7的注模用环氧树脂组成物(a)和实施例8的导电性环氧树脂组成物(b)，混合比a/b与实施例18相反，一边在小于80/20到大于0/100范围内，阶跃性地或连续地改变混合比(a/b)，一边送入搅拌器25(参照图3)。下面与实施例18一样进行，得到密封电极〔9〕及绝缘衬垫(Z)。对绝缘衬垫(Z)进行和实施例18相同的试验，其结果如表3所示，密封电极〔9〕的放电开始电压充分高，也没有发生裂纹，情况良好。
实施例25
将实施例18的导电性密封电极〔1〕设置在摄氏160度的金属模具内，以实施例12的注模用环氧树脂组成物(f)进行24小时硬化，得到绝缘衬垫(H)。
对绝缘衬垫(H)进行和实施例18相同的试验，其结果如表4所示，密封电极〔1〕的放电开始电压充分高，也没有发生裂纹，情况良好。
【表4】
| 实施例 | 比较例 | 密封电极用树脂 | 密封电极 | 絶縁衬垫用树脂 | 絶緣衬垫 | 密封电极部分放电开始电压[kVrms/mm] | 绝缘衬垫热循环试验 |
| 25 | a/b | [1] | f | H | 65 | ○ | |
| 26 | a/b | [1] | g | I | 62 | ○ | |
| 27 | a/b | [1] | h | J | 57 | ○ | |
| 28 | a/b | [1] | i | K | 56 | ○ | |
| 29 | - | (10) | f | L | 45 | ○ | |
| 30 | - | (10) | g | M | 48 | ○ | |
| 31 | - | (10) | h | N | 45 | ○ | |
| 32 | - | (10) | i | P | 43 | ○ | |
| 33 | j/Al | (11) | a | Q | 57 | ○ | |
| 34 | j/f | [6] | f | R | 67 | ○ | |
| 3 | - | (10) | a | Y | 21 | × |
实施例26
将实施例18的导电性密封电极〔1〕设置于摄氏160度的金属模具内，以实施例13的注模用环氧树脂组成物(g)进行24小时硬化，得到绝缘衬垫(I)。
对绝缘衬垫(I)进行和实施例18相同的试验，其结果如表4所示，密封电极〔1〕的放电开始电压充分高，也没有发生裂纹，情况良好。
实施例27
将实施例18的导电性密封电极〔1〕设置于摄氏160度的金属模具内，用实施例14的注模用环氧树脂组成物(h)进行24小时硬化，得到绝缘衬垫(J)。
对绝缘衬垫(J)进行和实施例18相同的试验，其结果如表4所示，密封电极〔1〕的放电开始电压充分高，也没有发生裂纹，情况良好。
实施例28
将实施例18的导电性密封电极〔1〕设置于摄氏160度的金属模具内，以实施例15的注模用环氧树脂组成物(i)进行24小时硬化，得到绝缘衬垫(K)。
对绝缘衬垫(K)进行和实施例18相同的试验，其结果如表4所示，密封电极〔1〕的放电开始电压充分高，也没有发生裂纹，情况良好。
实施例29
将铝制的密封电极〔10〕置于摄氏160度的金属模具内，以实施例12的注模用环氧树脂组成物(f)进行24小时硬化，得到绝缘衬垫(L)。
对绝缘衬垫(L)进行和实施例18相同的试验，其结果如表4所示，密封电极〔10〕的放电开始电压充分高，也没有发生裂纹，情况良好。
实施例30
将铝制密封电极〔10〕置于摄氏160度的金属模具内，以实施例13的注模用环氧树脂组成物(g)进行24小时硬化，得到绝缘衬垫(M)。
对绝缘衬垫(M)进行和实施例18相同的试验，其结果如表4所示，密封电极〔10〕的放电开始电压充分高，也没有发生裂纹，情况良好。
实施例31
将铝制密封电极〔10〕置于摄氏160度的金属模具内，以实施例14的注模用环氧树脂组成物(h)进行24小时硬化，得到绝缘衬垫(N)。
对绝缘衬垫(N)进行和实施例18相同的试验，其结果如表4所示，密封电极〔10〕的放电开始电压充分高，也没有发生裂纹，情况良好。
实施例32
将铝制密封电极〔10〕置于摄氏160度的金属模具内，以实施例15的注模用环氧树脂组成物(i)进行24小时硬化，得到绝缘衬垫(P)。
对绝缘衬垫(P)进行和实施例18相同的试验，其结果如表4所示，密封电极〔10〕的放电开始电压充分高，也没有发生裂纹，情况良好。
实施例33
用实施例16的导电性环氧树脂组成物(j)得到被覆铝制金属材料的密封电极〔11〕。
将密封电极〔11〕置于摄氏160度的金属模具内，以实施例7的注模用环氧树脂组成物(a)进行24小时硬化，得到绝缘衬垫(Q)。
对绝缘衬垫(Q)进行和实施例18相同的试验，其结果如表4所示，密封电极〔11〕的放电开始电压充分高，也没有发生裂纹，情况良好。
实施例34
将实施例23的导电性密封电极〔6〕置于摄氏160度的金属模具内，以实施例12的注模用环氧树脂组成物(f)进行24小时硬化，得到绝缘衬垫(R)。
对绝缘衬垫(R)进行和实施例18相同的试验，其结果如表4所示，密封电极〔6〕的放电开始电压充分高，也没有发生裂纹，情况良好。
比较例3
将铝制密封电极〔10〕置于摄氏160度的金属模具内，以实施例7的注模用环氧树脂组成物(a)进行24小时硬化，得到绝缘衬垫(Y)。
对绝缘衬垫(Y)进行和实施例18相同的试验，其结果如表4所示，密封电极〔10〕的放电开始电压为实施例25～34的一半以下，热循环试验时也发生裂纹。
实施例35
将铝制密封电极〔10〕置于摄氏160度的金属模具28内，以实施例18使用的注模用环氧树脂(a)、(b)，用与实施例18相同的成型方法得到导电性密封电极〔12〕。接着以注模用环氧树脂(a)进行24小时硬化，得到绝缘衬垫(S)。
对绝缘衬垫(S)进行和实施例18相同的试验，其结果如表5所示，密封电极〔12〕的放电开始电压充分高，也没有发生裂纹，情况良好。
【表5】
| 实施例 | 密封电极用树脂 | 密封电极 | 絶縁衬垫用树脂 | 絶縁衬垫 | 密封电极的体电阻[Ωcm] | 密封电极的热膨胀率[ppm℃-1] | 密封电极部分放电开始电压绝[kVrms/mm] | 绝缘衬垫的循环试验 | ||
| I | II | III | ||||||||
| 35 | a/b/Al | [12] | a | S | 5.3×104 | 3.1×106 | 1.3×101 | - | 57 | ○ |
| 36 | e | [13] | a | T | 5.2×107 | 5.2×107 | 5.2×105 | 34 | 56 | ○ |
| 37 | e/Al | [14] | a | U | 5.2×107 | 5.2×107 | 5.2×107 | - | 55 | ○ |
实施例36
在实施例11使用的半导电性环氧树脂(e)的组成物中硬化促进剂增加到3倍，其他组成相同的树脂组成物(e’)被注入摄氏160度的金属模具中，经24小时硬化，得到半导电性密封电极〔13〕。接着，以实施例7的注模用环氧树脂组成物(a)进行24小时硬化，得到绝缘衬垫(T)。对绝缘衬垫(T)进行和实施例18相同的试验，其结果如表5所示，密封电极〔13〕的放电开始电压充分高，也没有发生裂纹，情况良好。
实施例37
将铝制密封电极〔10〕设置于摄氏160度的金属模具28内，以实施例36用的注模用环氧树脂(e’)进行24小时硬化，得到半导电性电极〔14〕。接着用实施例7的注模用环氧树脂(a)进行24小时硬化得到绝缘衬垫(U)。
对绝缘衬垫(U)进行和实施例18相同的试验，其结果如表5所示，密封电极〔14〕的放电开始电压充分高，也没有发生裂纹，情况良好。
从上述实施例可以明了，本发明的绝缘衬垫，其密封电极由环氧树脂组成物构成的塑料形成，且做得体积固有电阻越往容器和导体之间的中央部越大，藉此在密封电极和绝缘构件之间的边界区域的电场集中情况因而得到缓和，所以可靠性高，寿命长，在工业上极其有用。
采用本发明的密封电极制造方法，能够制造电场集中得以缓和，可靠性提高，寿命长，工业上极其有用的密封电极。
而且，采用本发明的别的绝缘衬垫，由于绝缘构件是由溴化环氧树脂、酸酐硬化剂、交联橡胶粉末、无机充填剂和硬化促进剂构成的环氧树脂组成物形成的，所含的交联橡胶粉末的作用使玻璃化转变温度变高，而且热膨胀率变低，从而绝缘衬垫的耐裂性得以提高，这样的绝缘衬垫可靠性高。寿命长，对工业极其有用。
Claims (15)
1.一种绝缘衬垫，具备：在充填绝缘气体且接地的金属容器内配置并被加以高电压的导体、将该导体固定在上述容器上的绝缘构件、和在该绝缘构件内部的上述容器一侧及上述导体侧或上述容器侧设置的密封电极，上述密封电极由环氧树脂组成物构成的塑料形成，其特征在于，上述密封电极体积固有电阻越往上述容器和上述导体之间的中央部越大。
2.根据权利要求1所述的绝缘衬垫，其特征在于，所述密封电极越近上述容器和上述导体之间的中央部，其体积固有电阻值在100到1010Ω·cm的范围内越大。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘衬垫，其特征在于，所述密封电极由无机充填剂充填系的环氧树脂组成物A和导电性环氧树脂组成物B混合的树脂组成物组成的塑料形成。
4.根据权利要求3所述的绝缘衬垫，其特征在于，所述无机充填剂充填系的环氧树脂组成物A和所述导电性环氧树脂组成物B的混合体积比例A/B越近上述容器和上述导体之间的中央部，在大于0/100到80/20的范围内变得越大。
5.根据权利要求1或2所述的绝缘衬垫，其特征在于，所述密封电极由含有无机充填剂C和比重2.5以下的低比重导电性粉末D的导电性环氧树脂组成物组成的塑料形成。
6.根据权利要求5所述的绝缘衬垫，其特征在于，相对于所述组成物总量，所述无机充填剂C的含量为10～80重量％，而所述低比重导电性粉末D的含量为5～70重量％。
7.一种密封电极的制造方法，是制造具备：在充填绝缘气体且接地的金属容器内配置并被加以高电压的导体、将该导体固定在上述容器上的绝缘构件、和在该绝缘构件内部的上述容器一侧及上述导体侧或上述容器侧设置的密封电极的绝缘衬垫的所述密封电极的制造方法，其特征在于，一边使无机充填剂充填系的环氧树脂组成物A和导电性环氧树脂组成物B的混合体积比例A/B越近上述容器和上述导体之间的中央部，在大于0/100到80/20的范围内变得越大，一边将无机充填剂充填系的环氧树脂组成物A和导电性环氧树脂组成物注入成型用金属模具内使其硬化而制成。
8.一种密封电极的制造方法，是制造具备：在充填绝缘气体且接地的金属容器内配置并被加以高电压的导体、将该导体固定在上述容器上的绝缘构件、和在该绝缘构件内部的上述容器一侧及上述导体侧或上述容器侧设置的密封电极的绝缘衬垫的所述密封电极的制造方法，其特征在于，在将含有无机充填剂C和比重2.5以下的低比重导电性粉末D的环氧树脂组成物注入成型用金属模具内使其硬化时，利用该无机充填剂C和低比重导电性粉末D在硬化时的沉降速度的不同或利用离心分离力，使上述密封电极的体积固有电阻值越近上述容器和上述导体之间的中央部变得越大，以形成密封电极。
9.一种绝缘衬垫，是具备：在充填绝缘气体且接地的金属容器内配置并被加以高电压的导体、将该导体固定在上述容器上的绝缘构件、和在该绝缘构件内部的上述容器一侧及上述导体侧或上述容器侧设置的密封电极的绝缘衬垫，其特征在于，上述密封电极由体积固有电阻值在104～1010Ωcm范围内，越往上述容器和上述导体之间的中央部体积固有电阻越大的半导电性环氧树脂组成物组成的塑料形成。
10.根据权利要求1、2或9中的任一项所述的绝缘衬垫，其特征在于，所述密封电极用所述塑料被覆金属件形成。
11.一种绝缘衬垫，是具备：在充填绝缘气体且接地的金属容器内配置并被加以高电压的导体、将该导体固定在上述容器上的绝缘构件、和在该绝缘构件内部的上述容器一侧及上述导体侧或上述容器侧设置的密封电极的绝缘衬垫，其特征在于，所述绝缘构件由含有溴化环氧树脂、酸酐硬化剂、交联橡胶粉末、无机充填剂、和硬化促进剂的环氧树脂组成物形成。
12.根据权利要求11所述的绝缘衬垫，其特征在于，所述环氧树脂组成物还包含在常温下为液态的环氧树脂。
13.根据权利要求11所述的绝缘衬垫，其特征在于，所述交联橡胶粉末是交联丙烯(acryl)系橡胶，而且添加量为所述组成物的有机成分总量的5～30重量％。
14.根据权利要求11～13中的任一项所述的绝缘衬垫，其特征在于，所述无机充填剂由平均粒径在5微米以下的颗粒占5重量％以上，总体的平均粒径在60微米以下的氧化铝颗粒组成，且按组成物总体的10～80重量％范围的配比配制。
15.根据权利要求11～13中的任一项所述的绝缘衬垫，其特征在于，所述无机充填剂是分别由平均粒径在5微米以下的颗粒占5重量％以上，总体的平均粒径在60微米以下的氧化铝颗粒和二氧化硅颗粒混合而成的充填剂，而且该混合充填剂中的所述氧化铝颗粒的配比在大于0重量％到小于100重量％的范围内。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20000216 Termination date: 20130620 |