DE2350913C3 - Elektrisches Isoliermaterial - Google Patents

Description

lung der Porengrößenverteilung in dem porösen Ma- An bekannten Verfahrensweisen zur Herstellung

terial kann man sich eines nach dem Prinzip der eines porösen makromolekularen Materials sind zu

Quecksilberkompression arbeitenden Porosimeters nennen:
bedienen, und alle hier erscheinenden Porengrößen-

angaben beruhen auf Messungen dieser Art. Es 5 (5) Die Methode des Trocken-oder Naßspinnens und

konnte festgestellt werden, daß das Material im Fall des anschließenden Binden.; der Fasern durch

einer Struktur mit Orientierung in der Zwischenfilm- Verschmelzung oder Inhaftbringung zur Bildung

ebene bei einer mittleren Porengröße von 1 Mikron eines porösen Materials;
oder weniger und bei einem 90°/oigen oder höheren

Anteil der Poren mit einer Porengröße von 10 Mikron io (⁶) ^die Methode des Mischens zweier oder mehrerer

oder darunter, bezogen auf das Gesamthohlraum- ^{Arten von} makromolekularen Stoffen oder des

volumen, eine hohe Durchschlagfestigkeit aufwies. Es Mischens eines makromolekularen Stoffes mit

wurde außerdem festgestellt, daß bei einer Verringe- ^{einem Stoff} niederen Molekulargewichts und des

rung des Mittelwerts bis auf 0,01 Mikron oder wender anschließenden Herauslösens des Gemisches,

ebenso wie im Fall der bekannten Schichten mit einer 15 ^{wobei die durch} Recken erfolgte Orientierung

unvollständigen Durchtränkung mit dem Isolieröl zu unbeeinflußt bleibt; und

rechnen ist. Ferner zeigte sich daß dieser Fall in ahn- _{(7) die Methode des} Auftragens einer konzentrierten hcher Weise auch eintreten kann, wenn das Hohl- _{Lös des} η^οπ^^η stoffes auf eine raumverhaltnis bis auf 5 «/0 oder weniger herabgesetzt Walze und der Behandlung des makromolekuw.rd. Darüber hinaus envies es sich, daß ein Hohl- _{20 laren Stoffes mit einem N} ^S _ichti_öser, _{wobei d}ie raumverhaltnis von 5 bis 50«/0 zu bevorzugen ist und Zwischenebenenausrichtung unbeeinflußt bleibt, daß sich die Durchschlagcharakteristik bei einer Erhöhung des Hohlraumverhältnisses über 50% ver- per mittlere Porendurchmesser eines porösen Maschlechtert. terials, das nach der obigen Methode (5) oder nach

Bei dem im Rahmen der Erfindung zu verwenden- 25 _ei_ner ähnlichen Verfahrensweise hergestellt ist, wie den porösen Material kann es sich in einem Haupt- _man sie zur Erzeugung der meisten der nach dem anteil um kristalline makromolekulare Stoffe handeln, Stand der Technik bekannten Hartpapiere verwendet beispielsweise um Polyäthylen, isotaktisches Polypro- hat, beläuft sich auf 10 Mikron oder mehr, während pylen, Polyäthylenterephthalat, Polysulfon, Poly- die nach den Methoden (6) und (7) hergestellten phenylenoxid oder Polycarbonat, sowie um sonstige 30 porösen Materialien in ihrer Struktur keine Zwischenmakromolekulare Stoffe und erforderlichenfalls bei- ebenenorientierung aufweisen. Infolgedessen zeigen zumischende abbauverhindernde Mittel. Bei dem alle diese Materialien im Zustand der Öltränkung Isolieröl kann es sich um ein natürliches oder synthe- einen niederen Wert der Durchschlagspannung,
tisches öl handeln, wie beispielsweise Mineralöl, ein I_n der Tabelle sind poröse Materialien aufgeführt, Alkylbenzol, Silicon oder Polyisobutylen. In Sonder- 35 die nach den obigen Methoden hergestellt wurden, fällen wie etwa bei der Tiefsttemperaturisolation kann wobei es sich bei den Beispielen 1 bis 7 um erfinnüssiger Stickstoff als Isolieröl im weitgefaßien Wort- dungsgemäße Isoliermaterialien handelt. Diese Matcsinn eingesetzt werden. In einem solchen Fall ist es rialien haben die hohe Durchschlagfestigkeit von 110 erwünscht, daß die Dielektrizitätskonstante des porö- bis 180 kV/mm.

sen makromolekularen Materials nahe der des Isolier- 40 Bei den Beispielen 8 und 12 handelt es sich um Ma-

öls liegt. terialien, die in ihrer Struktur keine Zwischenebenen-

Zur Herstellung des im Rahmen der Erfindung vcr- orientierung aufweisen. Diese Materialien zeigen

wendbaren, porösen makromolekularen Materials einen niederen Wert der Durchschlagspannung, der

kommen die folgenden Verfahrensweifen in Betracht: _sj_ch auf 60 bis 70 kV/mm beläuft. Bei den Materia-

45 Iien der Beispiele 9 und 11 ist der mittlere Porcn-

(1) Die Methode der Herstellung einer gereckten durchmesser größer als 1 Mikron, während es sich Schicht oder Folie aus einem Gemisch zweier bei dem Beispiel 10 um ein Material handelt, das zwar Arten von makromolekularen Stoffen und des einen mittleren Porendurchmesser von 1 Mikron hat. anschließenden Herauslösens des einer, der ma- aber eine breite Streuung der Porendurchmesser aufkromolekularen Stoffe mit Hilfe eines Lösungs- 50 weist, wobei sich das Gesamtvolumen der Poren mit mittels; einem Durchmesser von 10 Mikron oder mehr auf

lOⁿ/o des Gesamthohlraumvolumens oder auf einen

(2) die Methode des Reckens eines Gemisches zweier höheren Wert beläuft.

oder mehrerer Arten von makromolekularen [_n der Zeichnung ist eine typische Porcndnrch-

Stoffen unter Einhaltung bestimmter Bedingun- 55 messerverteilung dargestellt, wobei die schraffierten

gen und Bereiche an den beiden Enden der Verteilungskiirw

jeweils lO⁽¹/o des Gesamthohlraumvolumens aus-

(3) die Methode des raschen Extrudierens einer machen. Die Breitenerstreckung der nicht schraffierkonzentrierten Lösung eines makromolekularen ten Bereiche ist in der Tabelle unter »80%> der VerStoffes in einen Nichtlöser. 60 teilungsbreite« aufgeführt. Die in der Tabelle in der

Spalte »Herstellungsmethode« aufgeführten Zahlen

Zur Nachbehandlung kann ferner in Anwendung entsprechen den obenstchend bei der Erläuterung der kommen: verschiedenen Herstellungsmethoden benutzten Zah

len. Die in der Tabelle angegebenen Werte der Wcch-

(4) Die Methode der auf chemischem oder radio- 65 selstrom-Durchschlagfestigkeit wurden mit flachen aktivem Wege vorgenommenen Vernetzung zur Plattenelektroden von 25 mm Durchmesser bei Raum-Erhöhung der Wärmebeständigkeit oder der öl- temperatur und bei einer Spannungserhöhung um jebeständigkeit. weils 5 kV/mm gemessen.

	5	Poröses Material	Hcrstel- lungs- methodc	Zwi- schen- cbcnen- ausrich- tung	23 i	30 913	S3	bis	10	6	Wechscl- stromdurch- schlagfestig- keit (kV/mm)
	Polyäthylen	1 +4	ja				bis	2	Isolieröl für die Tränkung	110
Bei spiel Nr.	Polyäthylen	1	ja	Hohl- raum- vcrhält- nis (%)	Mittlerer Poren durchmesser		bis	5	Mineralöl	170
1	Polypropylen	1	ja	40	1,0		bis	8	Mineralöl	180
.2	Polypropylen	1	Ja	30	0,2		bis	0,3	Alkylbenzol	130.
3	Polypropylen Äthylenpropylen- Mischpolymerisat	2	ja	15	0,1		bis	1,0	Alkylbenzol	170
4	Polyäthylen Äthylenvinylacetat- Mischpolymerisat	2 + 4	ja	30	0,7	80%>derVcr- teilungsbreitc (μ)	bis	10	Alkylbenzol	130
5	Polyethylen terephthalat	3	ja	30	0,05	0,09	bis	10	Mineralöl	120 .
6	Polyäthylen	6	nein	50	0,08	0,05	bis	50	Mineralöl	60
7	Polypropylen	5	ja	45	0,7	0,01	bis	40	Mineralöl	70
8	Polypropylen	1	ja	40	0,8	0,08	bis!	200	Alkylbenzol	80
9	Polyäthylen- terephthalat	5	ja	25	10	0,008	bis	0,6	Alkylbenzol	45
10	Triacetylcellulose	7	nein	45	1,0	0,01			Mineralöl	40
11	Kraftpapier	—	ja	60	50	0,1	bis	0,5	Mineralöl	70
12	Polypropylen Polyäthylen	2	ja	60	0,5	0,1		Mineralöl	160
13			60	—	0,1	Alkylbenzol
14			5	0,01	0,05
	1
0,4
—
0,001

Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, hat oder Polypropylen, so erhält man zudem ein Isolierdas erfindungsgemäße elektrische Isoliermaterial eine 35 material mit äußerst geringem dielektrischem Verlust, Durchschlagfestigkeit, die um das 1,5fache bis 2fache das besonders für Stromkabcl oder Kondensatoren höher liegt als die des bekannten Kraftpapiers. Ver- geeignet ist.
wendet man als makromolekularen Stoff Polyäthylen

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 ten untersucht, doch war die Durchschlagcharakte- Patentansprüche: ristik in keinem Fall der von Kraftpapier weit über legen. Im Rahmen der erfinderischen Bemühungen

1. Elektrisches Isoliermaterial aus einer mit wurden zur Herstellung von porösen makromuleku-Isolieröl getränkten Schicht eines porösen hoch- 5 laren Materialien verschiedene Wege eingeschlagen, molekularen Kunststoffs, gekennzeichnet die man bislang bereits bei der Hersxellung von Feinstdur ch einen im wesentlichen kristallinen und in filtern und Batteneseparatoren gegangen ist, und beder Zwischenfilmebene ausgerichteten hoch- stimmte Methoden wurden weiterentwickelt, um in molekularen Kunststoff, ein Hohlraumverhältnis dieser Weise poröse, makromolekulare Materialien der Kunststoffschicht von 5 bis 50 «/o, einen mitt- io mit einer breiten Verteilung der Porengrößen zu erleren Porendurchmesser von 0,01 bis 1 μπι und halten. Die so hergestellten Materialien wurden dann einen Volumenanteü der Poren mit einem Poren- mit dem Isolieröl getränkt, und es wurden die Durchdurchmesser von kleiner oder gleich 10 μπι von schiagspannungen gemessen. Aus der eingehenden mindestens 90%>, bezogen auf das Gesamtvolu- Analyse der zwischen der Durchschlagspannung und men aller Hohlräume. 15 der Porengrößenverteilung des porösen Materials be-

2. Elektrisches Isoliermaterial nach Anspruch 1, stehenden Beziehungen ergab sich, daß diese Größen dadurch gekennzeichnet, daß die poröse makro- eng miteinander verknüpft sind. Es wurde festgestellt, molekulare Schicht nach der Methode der Her- daß die mittlere Porengröße des nach dem Stand der stellung eines gereckten Films aus einem Gemisch Technik bekannten Isolierhartpapiers zwischen etwa zweier Arten makromolekularer Stoffe und des _ao 10 und 100 Mikron lag und daß die Durchschlaganschließenden Herauslösens des einen der ma- spannung eines solchen Isolierpapiers weit über der kromolekularen Stoffe mit einem Lösungsmittel des Kraftpapiers liegen könnte, wenn seine mittlere erzeugt ist. Porengröße auf 1 Mikron oder weniger herabgesetzt

3. Elektrisches Isoliermaterial nach Anspruch 1, würde. Die Erfindung beruht auf den Ergebnissen dadurch gekennzeichnet, daß die poröse makro- 25 dieser Untersuchungen.

molekulare Schicht nach der Methode des Rek- Dieser Zusammenhang ist auch in dem aus der

kens eines Gemisches von zwei oder mehr makro- DT-AS 19 28 006 bekannten Isoliermaterial nicht bemolekularen Stoffen erzeugt ist. rücksichtigt. Das Problem der Aufnahme des Isolier-

4. Elektrisches Isoliermaterial nach Anspruch 1, öls in die Kunststoffmatrix wird in dieser Druckschrift dadurch gekennzeichnet, daß die poröse makro- ₃₀ durch die Verwendung von Füllstoffteilchen in der molekulare Schicht nach der Methode des raschen Kunststoffmatrix zu lösen versucht. Durch diese Maß-Extradierens einer konzentrierten Lösung eines nahmen werden jedoch nur Durchschlagfestigkeiten makromolekularen Stoffes in einen Nichtlöser er- der Größenordnung erzielt, wie sie für Zündkerzenzeugt ist. stecker oder Zündverteiler benötigt werden.

5. Elektrisches Isoliermaterial nach Anspruch 1, 35 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, lsolierdadurch gekennzeichnet, daß die poröse makro- material mit verbesserter Durchschlagfestigkeit, insmolekulare Schicht vernetzt ist. besondere ein Isoliermaterial auf der Basis eines

Kunstsioff-Isolatoröl-Systems mit extrem hoher

Durchschlagfestigkeit, zu schaffen.
40 Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1

angegebene Erfindung gelöst.
Die Erfindung soll nun an H»nd der Zeichnung in

ihren Einzelheiten beschrieben werden. In dieser

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Isoliermate- Figur ist eine typische Porengrößenverteilung des errial aus einer mit Isolieröl getränkten Schicht eines 45 findungsgemäßen porösen Materials dargestellt,
porösen hochmolekularen Kunststoffs. Sie betrifft Die Erfindung läßt sich auf die knappste Formel

insbesondere ein solches Isoliermaterial mit äußerst bringen, daß eine mit Isolieröl getränkte Schicht eines hoher Durchschlagfestigkeit. porösen makromolekularen Materials mit einer in der

In der letzten Zeit sind viele Isoliermaterialien mit Zwischenfilmebene ausgerichteten Struktur geschaffen geringem dielektrischem Verlust und mit ausgezeich- 50 wird, deren Hauptteil aus kristallinem synthetischem neten Leistungseigenschaften bekanntgeworden, die makromolekularem Material besteht, wobei das poröse an Stelle von ölgetränkten Zellstoffmaterialien als öl- Material ein Hohlraumverhältnis von 5 bis 50%, eine getränkte elektrische Isolatoren für Stromkabel, Kon- mittlere Porengröße von 0,01 bis 1 Mikron und ein densatoren u. dgl. Verwendung finden können. Zu Verhältnis des Porenvolumens der Poren mit einer diesen Materialien gehören unter anderem auch 55 Porengröße von 10 Mikron oder weniger zum Gesolche, die Schichten aus makromolekularen Stoffen samthohlraumvolumen von 90% oder mehr aufweist, aufweisen. Da eine Schicht eines synthetisierten ma- Wird das kristalline makromolekulare Material bei

kromolekularen Materials nur schlecht mit dem Iso- einer Temperatur bei oder unter seinem Schmelzpunkt lieröl durchtränkt werden kann, hat man die Mög- unter Zugspannung gesetzt, so erfolgt allgemein eine lichkeit ins Auge gefaßt, Kraftpapier mit dem Schicht- 60 Orientierung der Moleküle in der Richtung der Zugmaterial übereinanderzuschichten. Sucht man die spannung. Dieser Vorgang wird üblicherweise als Aufgabenlösung auf diesem Wege zu erreichen, so Reckung bezeichnet. Es hat sich gezeigt, daß zur Erwirft dies jedoch insofern ein neues Problem auf, als zielung einer hohen Durchschlagfestigkeit des porösen man dann hinsichtlich der Geringhaltung der dielek- makromolekularen Materials eine Struktur mit Orientrischeiti Verluste Kompromisse eingehen muß. Man 65 tierung in der Zwischenfilmebene erforderlich ist, wie hat Hartpapiere verschiedener Art hergestellt, die sie durch die Reckung entsteht, wobei die Kristalle synthetische makromolekulare Stoffe enthalten, und oder Moleküle entlang einer Schichtebene monohat die durch öltränkung zu erzielenden Eigenschaf- axial oder biaxial ausgerichtet werden. Zur Ermitt-