DE1465621B1 - Arc-proof electrical insulation compound and process for its production - Google Patents

Arc-proof electrical insulation compound and process for its production

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DE1465621B1 DE1964G0042393 DEG0042393A DE1465621B1 DE 1465621 B1 DE1465621 B1 DE 1465621B1 DE 1964G0042393 DE1964G0042393 DE 1964G0042393 DE G0042393 A DEG0042393 A DE G0042393A DE 1465621 B1 DE1465621 B1 DE 1465621B1
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Description

1 21 2

Bei elektrischen Anlagen treten häufig zwischen Solche Materialien können als Formmassen zumSuch materials can often be used as molding compounds for electrical systems

Punkten verschiedenen Potentials elektrische Ent- Pressen von Formteilen oder in flüssiger Form zumPoints of different potentials for electrical compression molding of molded parts or in liquid form for

ladungen auf, die zur Lichtbogenbildung führen. Außer- Gießen oder Tränken von Teilen verwendet werden,charges that lead to arcing. Other than casting or soaking parts are used,

dem beobachtet man oft innerhalb der Isolierung elek- Wenn sich dabei Poren oder sonstige Hohlräume inThis is often observed within the insulation. If there are pores or other cavities in

trischer Leiter eine Koronaentladung, die zur Zerstö- 5 der Isolation bilden, wird adsorbierte perhalogeniertetric conductors form a corona discharge, which destroys the insulation, is adsorbed perhalogenated

rung der Isolierung führt, so daß die betreffenden elek- Flüssigkeit bzw. perhalogeniertes Gas von dem Zeo-tion of the insulation leads, so that the relevant elec- liquid or perhalogenated gas from the Zeo-

trischen Geräte mit der Zeit ausfallen. Insbesondere lith abgegeben und diffundiert in den Hohlraum, sotrical devices fail over time. In particular, lith released and diffused into the cavity, so

treten solche Koronaentladungen bei an sich gut iso- daß die dielektrische Festigkeit gesteigert wird. Untersuch corona discharges occur with good iso- that the dielectric strength is increased. Under

lierenden Natur- und Kunstharzen auf, die als Folge der Wärmeeinwirkung eines Lichtbogens wird die Ab-containing natural and synthetic resins, which, as a result of the effect of heat from an electric arc,

der Verarbeitungsverfahren Poren oder Lufteinschlüsse io gäbe erhöht, so daß nun mehr perhalogeniertes Gasthe processing method would increase pores or air inclusions, so that now more perhalogenated gas

enthalten. Derartige Poren oder Lufteinschlüsse lassen zur Löschung des Lichtbogens zur Verfügung steht,contain. Such pores or air inclusions can be used to extinguish the arc,

sich bei der Herstellung von Elektroisolatoren nach üb- Auch ermöglicht die hohe dielektrische Festigkeit desThe high dielectric strength of the

liehen Methoden praktisch nicht völlig ausschließen. perhalogenierten Gases eine raschere Löschung desborrowed methods practically not completely ruled out. perhalogenated gas faster extinguishing of the

Sie können beispielsweise während des Strangpressver- Lichtbogens, als wenn hierzu bei bekannten MassenYou can, for example, during the extrusion arc, as if this with known masses

fahrens, des Beschichtens, Schmelzens, Auftragens in 15 ein von dem organischen Harzmaterial abgegebenesdriving, coating, melting, applying in 15 a discharged from the organic resin material

Lösung oder auch während der anschließenden Här- Gas dient,Solution or during the subsequent hardening gas is used,

tung auftreten. Das organische Harzmaterial kann entweder natür-occur. The organic resin material can either be natural

Aufgabe der Erfindung war es daher, Elektroiso- lieh vorkommender Gummi, z. B. Kolophonium,The object of the invention was therefore to provide electrical insulation from occurring rubber such. B. rosin,

lationsmassen zu bekommen, die eine verbesserte Licht- Schellack, Kauri, Kopal, Teer, aus der Kohlenteer-to get lation masses, which an improved light shellac, kauri, copal, tar, from the coal tar

bogenfestigkeit besitzen, auch wenn bei ihrer Verarbei- 20 destillation, Naturgummi oder ein organisches thermo-have bow resistance, even if they are processed by distillation, natural rubber or an organic thermo-

tung zu Elektroisolatoren Poren oder Luftbläschen plastisches oder wärmehärtbares Kunstharz, z. B.direction to electrical insulators pores or air bubbles plastic or thermosetting synthetic resin, z. B.

auftreten. Phenolharz, Harnstoffharz, Melaminharz, Polyäthy- λ appear. Phenolic resin, urea resin, melamine resin, polyethylene λ

Beispielsweise aus der österreichischen Patent- len, Polypropylen, Polybuten, Polytetrafluoräthylen, ™ schrift 189 695 sind Elektroisolierkörper aus Gieß- Polytrifluoräthylen, Polyvinylchlorid, Polyvinylidinharzen bekannt, die bis zu 100 °/o des Eigengewichtes 25 chlorid, chloriertes Polyäthylen, chlorsulfoniertes Polyorganische stickstoffhaltige, insbesondere amidhaltige äthylen, Polymethylmethacrylat einschließlich der verVerbindungen und zur Verbesserung der mechanischen schiedenen Polymeren, Mischpolymeren und polymeren Eigenschaften gegebenenfalls Füllstoffe enthalten. Gemische aus diesen Materialien, ein kautschukartiges Beim Auftreten von Lichtbogen zersetzen sich der- synthetisches Polymer, z. B. Polybutadien, Polyisopren, artige organische Harzmaterialien unter Bildung von 30 Polychloropren einschließlich der verschiedenen Misch-Gasen, die den Lichtbogen löschen. Der Nachteil dieser polymeren und Polymerengemische dieser Materialien, Isolierkörper besteht jedoch darin, daß nach und nach ein Epoxyharz, Polyesterharz oder Polycarbonatharz eine völlige Zersetzung derselben eintritt und die zur sein.For example from the Austrian patent, polypropylene, polybutene, polytetrafluoroethylene, ™ writing 189 695 are electrical insulation bodies made of cast polytrifluoroethylene, polyvinyl chloride, polyvinylidine resins known that up to 100% of its own weight 25 chloride, chlorinated polyethylene, chlorosulfonated polyorganics nitrogen-containing, in particular amide-containing ethylene, polymethyl methacrylate including the compounds and to improve mechanical different polymers, interpolymers and polymers Properties may contain fillers. Mixtures of these materials, a rubbery one When an arc occurs, the synthetic polymer, e.g. B. polybutadiene, polyisoprene, like organic resin materials forming 30 polychloroprene including various mixed gases, which extinguish the arc. The disadvantage of these polymeric and polymer mixtures of these materials, However, the insulating body is gradually made of an epoxy resin, polyester resin or polycarbonate resin a complete decomposition of the same occurs and which must be.

Löschung des Lichtbogens zur Verfügung stehende Die für die vorliegende Erfindung brauchbaren Zeo-Extinguishing the arc available The Zeo-

Gasmenge durch die Menge des thermisch zersetzten 35 lithe sind bekannte, im Handel erhältliche MaterialienAmount of gas by the amount of thermally decomposed 35 lithe are known commercially available materials

Materials begrenzt %nd relativ gering ist. teils natürlicher und teils künstlicher Herkunft mitMaterials limited% nd is relatively low. partly natural and partly artificial origin

Gemäß der deutschen Auslegeschrift 1 092 078 ist guten Sorptionseigenschaften für verschiedenartigeAccording to the German Auslegeschrift 1 092 078 is good sorption properties for various

es weiterhin bekannt, die Lichtbogenfestigkeit von Flüssigkeiten und Gase auf Grund der in ihrer Kri-it is also known that the arc resistance of liquids and gases due to the

Kunstharzpressmassen auf der Basis eines härtbaren Stallstruktur vorhandenen großen Zahl an Poren oderSynthetic resin molding compound on the basis of a hardenable stable structure existing large number of pores or

Phenolaldehydharzes durch Einlagerung von Füllstof- 40 Kapillaren.Phenol aldehyde resin through the incorporation of filler capillaries.

fen zu verbessern, die eine Teilchengröße von nicht Der Ausdruck »perhalogenierte Flüssigkeit« bzw.The term "perhalogenated liquid" resp.

mehr als 5 Mikron besitzen. Derartige Füllstoffe sind »perhalogeniertes Gas« dient hier zur Bezeichnung vonmore than 5 microns. Such fillers are "perhalogenated gas" is used here to denote

jedoch nicht in der Lage, die durch Poren oder Luft- Flüssigkeiten oder Gasen mit der an der Verbindunghowever not able to pass through pores or air- liquids or gases with the at the connection

einschlüsse auftretende Minderung der Isolierwirkung angelagerten Höchstmenge an Halogen. Beispiels- \ inclusions occurring reduction of the insulating effect maximum amount of halogen deposited. Example \

zu beheben. 45 weise sind bei einem perhalogenierten Alkan alle Was-to fix. 45 wise, with a perhalogenated alkane, all water

Schließlich ist es aus der deutschen Auslegeschrift serstoffatome durch Halogen ersetzt. Wegen ihrer leich-1105 947 zur Erhöhung der Lichtbogenfestigkeit elek- ten Zugänglichkeit und ausgezeichneten dielektrischen trischer Schalter, insbesondere von Lasttrennschaltern, Widerstandsfähigkeit werden bevorzugt Schwefelbekannt, Schaltkammern ganz oder teilweise aus elek- hexafluorid und die fließfähigen perhalogenierten tronegative Gase enthaltenden Clathraten herzustellen. 50 Alkane mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen verwendet, und Durch den Einfluß von Wärme wird der Gitteraufbau zwar besonders diejenigen, in denen das Halogen aus der »Wirts-Verbindung« zerstört, wobei die elektro- Fluor oder Chlor besteht. Unter den verschiedenen negativen Gase, wie Schwefelhexafluorid, Selenhexa- perhalogenierten Alkanen, die verwendet werden könfluorid oder Trifluormethylschwefelpentafluorid, abge- nen, sind beispielsweise Tetrachlorkohlenstoff, Trigeben werden. 55 chlorfluormethan, Dichlordifluormethan, Chlortri-Finally, it is replaced by halogen from the German Auslegeschrift serstoffatome. Because of their leich-1105 947 to increase the arc resistance elec- tric accessibility and excellent dielectric Trical switches, especially of switch disconnectors, resistance are preferably known to sulfur, switching chambers wholly or partly made of elek- hexafluorid and the flowable perhalogenated to produce clathrates containing tronegative gases. 50 alkanes with 1 to 8 carbon atoms are used, and Due to the influence of heat, the grid structure is especially those in which the halogen is from the "host connection" is destroyed, whereby the electro-fluorine or chlorine consists. Among the various negative gases, such as sulfur hexafluoride, selenium hexa-perhalogenated alkanes, which can be used fluoride or trifluoromethylsulfur pentafluoride are, for example, carbon tetrachloride, Trigeben will. 55 chlorofluoromethane, dichlorodifluoromethane, chlorotri-

Es wurde nun gefunden, daß man die Lichtbogen- fluormethan, Bromtrifluormethan, Trichlortrifluor-It has now been found that the arc fluoromethane, bromotrifluoromethane, trichlorotrifluoro-

festigkeit von Elektroisolatoren wesentlich verbessern äthan, Dichlortetrafluoräthan, Dibromtetrafluor-Significantly improve the strength of electrical insulators Ethane, dichlorotetrafluoroethane, dibrometrafluoro-

kann, wenn man zur Herstellung dieser Isolatoren äthan, Chlorpentafluoräthan, Hexafluoräthan, Octa-can, if you use ethane, chloropentafluoroethane, hexafluoroethane, octa-

organische Harze mit bestimmten Einlagerungen ver- fluorpentan, Decafluorbutan, Octafluorcyclobutan,organic resins with certain inclusions fluoropentane, decafluorobutane, octafluorocyclobutane,

wendet. 60 Dodecylfluorpentan, Tetradecylfluorhexan, Octade-turns. 60 dodecylfluoropentane, tetradecylfluorohexane, octadene

Die lichtbogenfeste Elektroisolationsmasse nach der cylfluoroctan, Pentafluorthiotrifluormethan (CFSSF5)The arc-proof electrical insulation compound according to the cylfluorooctane, pentafluorothiotrifluoromethane (CF S SF 5 )

Erfindung, die aus einem organischen Harzmaterial zu nennen.Invention to mention that of an organic resin material.

und darin eingelagerten Füllstoffen besteht, ist dadurch Die Wahl der jeweiligen perhalogenierten Substanz gekennzeichnet, daß die Masse einen in dem organi- und des jeweiligen Zeolithes richtet sich nach der Verschen Harzmaterial dispergierten Zeolith mit einer 65 wendung und der Herstellungsweise der betreffenden darin adsorbierten perhalogenierten Flüssigkeit oder Elektroisolationsmasse.and there is fillers embedded in it, the choice of the respective perhalogenated substance is thereby characterized in that the mass is one in the organic and the respective zeolite is based on the Verschen Resin material dispersed zeolite with a 65 turn and the manufacturing method of the respective perhalogenated liquid or electrical insulation compound adsorbed therein.

einem darin adsorbierten perhalogenierten Gas mit Wenn beispielsweise die Masse zur Herstellung einera perhalogenated gas adsorbed therein with, for example, the mass for producing a

einem Siedepunkt nicht höher als 900C enthält. Isolation eines isolierten elektrischen Leiters oder zura boiling point not higher than 90 0 C contains. Isolation of an isolated electrical conductor or for

Einkapselung beispielsweise eines Transformators benutzt werden soll, wo der Zweck des adsorbierten perhalogenierten Stoffes darin besteht, während der Fertigung oder des Gebrauches entstandene Poren und Hohlräume zu füllen, dann wird man zweckmäßig eine solche Kombination von Zeolith und adsorbierter perhalogenierter Substanz wählen, daß die perhalogenierte Substanz bei der Temperatur, bei welcher das Gerät normalerweise arbeitet, desorbiert wird. Wenn andererseits die betreffende Masse zur Herstellung von lichtbogenlöschenden Isolationen dient, dann wird man den Zeolith und die adsorbierte perhalogenierte Substanz so wählen, daß bei normaler Betriebstemperatur der Anlage keine perhalogenierte Substanz abgegeben wird, sondern erst, wenn sich in dem Gerät ein Lichtbogen bildet, so daß nur die Wärme des Lichtbogens eine Desorption der perhalogenierten Substanz von dem Zeolith bewirkt.Encapsulation for example of a transformer should be used where the purpose of the adsorbed perhalogenated substance consists in pores and created during manufacture or use To fill cavities, then one will expediently use such a combination of zeolite and adsorbed perhalogenated Select substance that the perhalogenated substance at the temperature at which the device normally works, is desorbed. If, on the other hand, the mass in question is used to produce arc-extinguishing Isolation is used, then one gets the zeolite and the adsorbed perhalogenated substance Choose so that no perhalogenated substance is emitted at normal operating temperature of the system becomes, but only when an arc forms in the device, so that only the heat of the arc causes desorption of the perhalogenated substance from the zeolite.

Wenn der die adsorbierte, perhalogenierte Substanz enthaltende Zeolith in das organische Harzmaterial durch Vermischen auf einem Satz von Differential-When the zeolite containing the adsorbed perhalogenated substance into the organic resin material by mixing on a set of differential

» walzen eingearbeitet werden soll, wobei die Masse nicht unter Druck steht, dann muß man eine Kombination von Zeolith und perhalogenierter Substanz wählen, welche die perhalogenierte Substanz bei der Temperatur des Vermischens nicht abgibt. Eine andere zur Wahl stehende Methode kann gebraucht werden, bei der der Zeolith zunächst mit dem organischen Harzmaterial vermischt und darauf ausreichend lange einer Druckatmosphäre der perhalogenierten Substanz ausgesetzt wird, um diese in den Zeolith adsorbieren zu lassen, der in dem organischen Harzmaterial dispergiert ist. Wenn das organische Harzmaterial ein thermoplastisches Harz ist, erhitzt man die Mischung aus thermoplastischem Harz und Zeolith vorzugsweise auf eine Temperatur, bei der das Harz weich ist, und kühlt dann die Masse, während man die Druckatmosphäre der perhalogenierten Substanz aufrechterhält, bis die Masse unter die Temperatur abgekühlt ist, bei der die perhalogenierte Substanz von dem Zeolith desorbiert wird.»Rolling is to be incorporated, whereby the mass is not under pressure, then you have to use a combination choose from zeolite and perhalogenated substance, which the perhalogenated substance in the Mixing temperature does not give off. Another optional method can be used, in which the zeolite is first mixed with the organic resin material and then one for a sufficiently long time The perhalogenated substance is exposed to a pressure atmosphere in order to adsorb it into the zeolite dispersed in the organic resin material. When the organic resin material is a thermoplastic Is resin, the mixture of thermoplastic resin and zeolite is preferably heated a temperature at which the resin is soft, and then cools the mass while keeping the pressure atmosphere the perhalogenated substance is maintained until the mass has cooled below the temperature at which the perhalogenated substance is desorbed from the zeolite.

Wenn die Vereinigung des Zeoliths mit dem Harzmaterial in flüssigem Zustand, z. B. als Gießharz wie ψ etwa ein flüssiges Phenolharz, ein flüssiges Epoxyharz oder ein flüssiges Polyesterharz, z. B. lösungsmittelfreier Firnis oder polymerisierbares Monomer, erfolgen soll, dann kann die Vermischung bei Zimmertemperatur erfolgen, und es ergeben sich keine Schwierigkeiten beim Vermischen des Zeoliths, der bereits die perhalogenierte Substanz adsorbiert hat.When the union of the zeolite with the resin material in a liquid state, e.g. B. as a casting resin such as ψ about a liquid phenolic resin, a liquid epoxy resin or a liquid polyester resin, z. B. solvent-free varnish or polymerizable monomer, then the mixing can take place at room temperature, and there are no difficulties in mixing the zeolite, which has already adsorbed the perhalogenated substance.

Nach der Herstellung der Elektroisoliermasse kann aus dieser nach üblichen Fertigungsmethoden leicht eine beliebige Isolation hergestellt werden. Beispielsweise kann die angesetzte Mischung auf einen elektrischen Leiter im Strang ausgepresst, zu Platten für eine Lichtbogensperre oder für die Sicherung einer Lichtbogenkammer geformt werden, oder sie kann als Formmasse verwendet werden, um ein elektrisches Gerät, z. B. einen Transformator, einzukapseln. Da diese Fertigungsmethoden unter Druck durchgeführt werden und die Gegenstände unter Druck abgekühlt werden können, tritt keine Desorption der perhalogenierten Substanz während der Formungsarbeit auf. Wenn ein flüssiges Harz der vorstehend erwähnten Art zur Einkapselung von elektrischen Apparaten verwendet wird, kann die eigentliche Härtung des flüssigen Harzmaterials durchgeführt werden, indem man eine Druckatmosphäre der perhalogenierten Substanz oberhalb der Flüssigkeit verwendet, die aufrechterhalten wird, bis das Polymer zum festen Zustand ausgehärtet ist, worauf man unter die Temperatur abkühlt, wo Desorption der perhalogenierten Substanz aus dem Zeolith auftreten würde. Wenn die Isolierung die Form eines gerollten Rohres aus einem Faserstoff wie Papier oder Gewebe haben soll, wobei der Faserstoffbogen um einen entfernbaren Dorn gewickelt und das Papier durch Schmelzen während des Rollvorganges getränkt wird, dann ist es notwendig, eine Kombination von Zeolith und perhalogenierter Substanz zu verwenden, die bei der Temperatur, bei der das Rohr gerollt wird, nicht desorbiert wird. Gerade diese Kombinationsart würde jedoch für eine solche Fertigungstechnik zweckmäßig sein, da solche Rohre für Bogenkammern oder Sicherungsrohre verwendet werden, wo es erwünscht ist, daß die Desorption erst unter dem Einfluß eines Lichtbogens auftritt.After the electrical insulation compound has been produced, it can be easily converted from it using conventional production methods any insulation can be produced. For example, the prepared mixture can be converted to an electrical Conductors pressed out in a strand, to form plates for an arc barrier or for securing a Arc chamber can be molded, or it can be used as a molding compound to make an electrical Device, e.g. B. a transformer to encapsulate. Because these manufacturing methods are carried out under pressure and the objects can be cooled under pressure, no desorption of the perhalogenated occurs Substance during the shaping work. When a liquid resin of the type mentioned above Used to encapsulate electrical equipment, the actual hardening of the liquid can occur Resin material can be carried out by placing a pressurized atmosphere of the perhalogenated substance above of the liquid that is maintained until the polymer hardens to the solid state is what one cools down below the temperature where desorption of the perhalogenated substance from the Zeolite would occur. When the insulation is in the form of a rolled tube from a fibrous material such as paper or fabric, with the fibrous sheet wrapped around a removable mandrel and the paper is soaked by melting during the rolling process, then it is necessary to use a combination of To use zeolite and perhalogenated substance, which at the temperature at which the tube is rolled, is not desorbed. However, it is precisely this type of combination that would be expedient for such a production technique as such tubes are used for arch chambers or fuse tubes where desired is that desorption only occurs under the influence of an arc.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Lichtbogenfeste Elektroisolationsmasse aus einem organischen Harzmaterial und darin eingelagerten Füllstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse einen in dem organischen Harzmaterial dispergierten Zeolith mit einer darin adsorbierten perhalogenierten Flüssigkeit oder einem darin adsorbierten perhalogenierten Gas mit einem Siedepunkt nicht höher als 900C enthält.1. Arc-resistant electrical insulation compound made of an organic resin material and fillers incorporated therein, characterized in that the compound contains a zeolite dispersed in the organic resin material with a perhalogenated liquid or a perhalogenated gas adsorbed therein with a boiling point not higher than 90 ° C. 2. Elektroisolationsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der perhalogenierte Stoff Schwefelhexafluorid oder ein perhalogeniertes Alkan mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist.2. Electrical insulation compound according to claim 1, characterized in that the perhalogenated Substance is sulfur hexafluoride or a perhalogenated alkane with 1 to 8 carbon atoms. 3. Verfahren zur Herstellung von lichtbogenfesten Elektroisolationsmassen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein organisches Harzmaterial, einen Zeolith und eine perhalogenierte Flüssigkeit oder ein perhalogeniertes Gas mit einem Siedepunkt nicht über 900C entweder vor oder nach der Adsorption des perhalogenierten Stoffes in dem Zeolith unter solchen Temperatur- und Druckbedingungen miteinander vermengt, daß das organische Harzmaterial schmilzt und den Zeolith überzieht, der perhalogenierte Stoff aber nicht von dem Zeolith desorbiert wird.3. A process for the production of arc-proof electrical insulation compounds, characterized in that one uses an organic resin material, a zeolite and a perhalogenated liquid or a perhalogenated gas with a boiling point not above 90 0 C either before or after the adsorption of the perhalogenated substance in the zeolite among those The temperature and pressure conditions are mixed together so that the organic resin material melts and coats the zeolite, but the perhalogenated substance is not desorbed from the zeolite.
DE1964G0042393 1963-12-26 1964-12-28 Arc-proof electrical insulation compound and process for its production Withdrawn DE1465621B1 (en)

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