DE2418282A1

DE2418282A1 - Kondensator und dielektrische impraegnierzubereitung dafuer

Info

Publication number: DE2418282A1
Application number: DE2418282A
Authority: DE
Inventors: Ralph Howard Munch
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1973-05-04
Filing date: 1974-04-16
Publication date: 1974-11-14
Also published as: US3811077A; CA1027350A; IN140928B; GB1421090A; NL7404976A; ES425277A1; BR7402977D0; CH591153A5; SE392540B; FR2228283B1; JPS57602B2; BE813755A; JPS509060A; IT1009857B; FR2228283A1; AU6793974A; FI59178B; AR208664A1; FI59178C

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE 2 4 1 8 2 O 2

8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 860245

Dr. Berg Dlpl.-Ing. Stapf und Partner. 8 München 88, P.O. Box 8802 45

Ihr Zeichen Your ref.

Unser Zeichen

Our ref. 24

8MÜNCHEN80 MauerkircherstraBe45

Anwaltsakte-Nr.: 24 970

Monsanto Company St. L ο u i s. Missouri / USA

"Kondensator und dielektrische Imprägnierzubereitung dafür^;!

Die vorliegende Erfindung betrifft Kondensatoren eines Typs, bei dem abwechselnd leitende Schichten und dielektrische Schichten in einem abgedichteten Gehäuse gewickelt oder übereinander angeordnet sind., sowie eine flüssige^ dielektrische Zubereitung, die für die Imprägnierung derartiger Kondensato-

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X/dr

r (0811) 98 82 72 Telegramme: BERGSTAPFPATENT München

O89>98 7043 TELEX: 05 24 560 BERG d 983310

Banken: Bayerische Vereinebank München 453100 Hypo-Bank München 389 2623 Postscheck München 653 43 -808

-

ren geeignet ist.

Ein allgemein üblicher Typ eines elektrischen Kondensators umfaßt eine Kombination von in räumlichem Abstand angeordneten Leitern aus Metallfolie mit einem dazwischenliegend angeordnetem, blattförmigen Dielektrikum, das Papier, polymerer Film oder eine Kombination von Papier und polymerem Film sein kann. Das blattförmige dielektrische Material und die Zwischenräume innerhalb des blattförmigen Dielektrikums und zwischen dem blattförraigen Dielektrikum und den Leitern sind mit einer flüssigen., dielektrischen Zubereitung imprägniert. Eine derartige Imprägnierung ist zur Erzielung der größtmöglichen dielektrischen Durchschlagfestigkeit des dielektrischen Materials erforderlich.

Die bevorzugte dielektrische Zubereitung zur Imprägnierung von Kondensatoren war bisher polychloriertes Biphenyl, das eine relativ hohe Dielektrizitätskonstante und gute Tieftemperatureigenschaften besitzt. Es wurde jedoch nun festgestellt, daß gewisse dieser polychlorierten Diphenyle einem natürlichen Abbau gegenüber resistent sind und daß sie bei ihrer Beseitigung und demzufolge bei ihrem Auftreten in der Umwelt sich am Naturkreislauf beteiligen und unter Umständen ökologisch schädlich sein können. Wenn auch derartige Kondensatoren abgedichtete Einheiten darstellen und das Austreten des Imprägnierungsmittels in die Umwelt zum größten Teil verhindert wer-

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den kann, ist es ungeachtet dessen wünschenswert, eine andere Zubereitung für die Imprägnierung von Kondensatoren zu schaffen, welche keine unter Umständen schädliche polychlorierten Biphenyle enthält. .

Es ist demzufolge eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine flüssige, dielektrische Zubereitung zur Imprägnierung von elektrischen Kondensatoren zu schaffen, die frei von polychlorierten Biphenylen ist. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Kondensatoren zu schaffen, welche diese andere flüssige dielektrische Zubereitung enthalten. Andere Aufgaben und Ziele der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen.

Die Zubereitungen der vorliegenden Erfindung, die als Imprägnierungsmittel für Kondensatoren des Typs mit alternierend angeordneten Schichten aus einem Metallfolien-Leiter und einem blattförmigen, dielektrischen Material geeignet sind, umfassen Mischungen aus einem Diarylsulfon, wie beispielsweise ToIylxyIyIsulfon, und einem Ester einer Carbonsäure.

Kondensatoren, welche diese Zubereitungen enthalten, können nach Standardverfahren gebaut und imprägniert werden. Das zwischen den Metallfolie-Leitern angeordnete, blattförmige dielektrische Material kann Papier, polymerer Film, wie bei-

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spielsweise Polypropylen, oder eine Kombination aus Papier
und Film sein. Derartige Kondensatoren, die mit den Zubereitungen gemäß Erfindung imprägniert sind, zeichnen sich durch einen niedrigen Verlustfaktor, eine hohe Dielektrizitätskonstante und ein gutes Tieftemperatur-Verhalten aus. Die anliegenden Zeichnungen zeigen einen derartigen Kondensator im
Detail. In diesen Zeichnungen ist

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines zum Teil abgewickelten Kondensators vom Rollwickelungstyp.

Fig. 2 zeigt eine vollständig zusammengesetzte Kondensatoreinheit, die einen Kondensator mit Rollwicklung vom
in Fig. 1 gezeigten Typ und ein flüssiges, dielektrisches
Imprägniermittel enthält.

Die DiaryIsulfon-Komponente der erfindungsgemäßen Zubereitung

etwa/ macht vorzugsweise von etwa 5 bis 80 Gew.-% der gesamten

flüssigen dielektrischen Zubereitung aus. Diarylsulfone, die für die vorliegende Erfindung brauchbar sind, sind solche der allgemeinen Formel

0 (R) - Ar - S - Ar - (R)

Il ο ·

worin jeder Rest Ar für sich ein Phenyl-, Naphthyl- oder
Indan-Rest ist, jeder Rest R für sich ein Halogenatom oder
einen Alkylrest mit 1 bis etwa 8 Kohlenstoffatomen darstellt

409846/07AS _ _K _

und jeder Index η für sich eine ganze Zahl im Bereich von Null bis 3 ist.

Diarylsulfone ₃ welche von der vorstehenden Strukturformel umfaßt werden₃ sind beispielsweise Diphenylsulfon^ Ditolylsulfon₃ Dixylylsulfon., Phenylxylylsulfon, Tolylxylylsulfon, Phenyltolylsulfoiij Indanphenylsulfon^ Indantolylsulfon., Indandinaphthylsulfon_a Naphthylphenylsulfon., Naphthylxylylsulfon und Naphthyltolylsulfon.

Die Diarylsulfone der vorliegenden Erfindung können nach zahlreichen Verfahren hergestellt werden ₃ die dem Fachmann wohlbekannt sind. Man vergleiche beispielsweise die US-Patentschriften 3 579 59O₃ 3 125 SOk₃ 3 060 I93. 3 Ο57 952 und 3 045 050 ₃ auf die hier ausdrücklich Bezu₆ genommen wird.

Ester von Carbonsäuren, welche für eine Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind₂ können leicht durch Säurekatalysierte , dem Fachmann wohlbekannte Veresterun^sverfahren erhalten werden. Derartige Ester können durch Verestern einer Carbonsäure mit einem Alkohol in Anwesenheit eines Veresterungskatalysators _s vorzugsweise eines saueren Veresterungskatalysators , unter Verwendung eines Überschusses von Alkohol als Schleppmittel zur Entfernung des in aer Reaktion gebildeten Wassers, hergestellt werden.

409846/074S

— ο "

Die Carbonsäure-Komponente zur herstellung des Esters kann irgendeine beliebige organische Carbonsäure sein. ITicht-einschränkende Beispiele derartiger Säuren sind Essigsäure;, Propionsäure₅ Buttersäure., Capronsäure, Caprylsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Tridecansäure^ I-iyristinsäure₃ Oleinsäure_; Paiiiiiitinsäurej Stearinsäure, Acrylsäure_s i-Iethacrylsäure_; Crotonsäure, Isocrotonsaure^ 3"^utansäure^ Sorbinsäure^, r-ialonsi'urej Bernsteinsäure_; Adipinsäure, Pimelinsäure ₃ Sebacinsaure^ Dodecansäure. Maleinsäure;, Funiarsäure₅ Benzoesäure, Naphthalinmonocarbonsäuren, Phthalsäure _} Isophthalsäure, Terephthalsäure, iiaphthalindicarbonsäuren, Pyromellitsäure, Salicylsäure, Azelainsäure, Valeriansäure, Kexansäure, Heptansäure₃ Octansäure, rionansäure, Decansäure, Glutarsäure und die Tolylcarbonsäuren. Es versteht sich von selbst, daß man anstelle der Si/.ure das entsprechende Anhydrid verwenden kann, ζ. 3. Phthalsäure-anhydr iα.

Demzufolge schließen typische Carbonsäure^ die für die Herstellung der Ester ^einäß Lrfindung vervrendet werden^ aliphatische Dicarbonsäuren nit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen und aromatische Dicarbonsäuren i,iit 8 bis 16 Kohlenstoff atomen ein.

Alkohole, die für die Herstellung von Estern für die Zwecke der vorliegenden Erfindung verwendet werden können_s sind, wobei die nachfol₀ende Aufzählung keine Einschränkung darstel-

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len soll, folgende: Aliphatische Alkohole, wie beispielsweise Methanol, Äthanol, Propanol, Butanol, Isobutanol, Amylalkohol, Isoamylalkohol, Hexylalkohol, Isohexylalkohol, Heptylalkohol, Octanol, Isooctanol, 2-A'thylhexanol, Nonanol, Isononanol, Decanol, Isodecanol, Undecanol, Tridecanol, Phenyläthanol, Mischungen von Alkoholen mit 7 bis 11 Kohlenstoffatomen, und cyclische Alkohole, wie beispielsweise Cyclohexanol. Arylhydroxide, wie beispielsweise Phenol und seine Derivate können gleichfalls verwendet werden.

Demzufolge kann die Esterkomponente der ImprägnierungsZubereitungen der vorliegenden Erfindung aus gesättigten öder ungesättigten Monoestern, Diestern oder Polyestern bestehen und kann ihrer Natur nach aliphatisch, aromatisch oder gemischt aliphatisch/aromatisch sein.

Die Alkylester von Carbonsäuren sind für eine Verwendung mit Diarylsulfonen in den Kondensator-Imprägnierungszubereitungen der vorliegenden Erfindung brauchbar. Derartige Alkylester können Ester von Mono-, Di- oder Polycarbonsäuren sein.

Bevorzugte Ester für die Zwecke der vorliegenden Erfindung sind Dialkylester von Dicarbonsäuren, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Orthophthalsäure, Terephthalsäu-r

409846/07Λ6

re und Mischungen von isomeren Phthalsäuren. Insbesondere bevorzugt werden Dialkylester von Phthalsäure, in welchen der veresternde Alkohol eine Mischung von aliphatischen Alkoholen mit 7 bis 11 Kohlenstoffatomen ist, d. h. Dialkylphthalatester von Alkoholen mit 7 bis 11 Kohlenstoffatomen.

Es versteht sich von selbst, daß es dort, wo ein hier offenbarter und beanspruchter Ester bei Raumtemperatur fest ist, angebracht und wünschenswert ist, den Ester in Mischung mit einem oder mehreren flüssigen Estern (und, selbstverständlich, des SuIfons) zur Erleichterung der Imprägnierung des Kondensators zu verwenden.

Außerdem können das Diarylsulfon und der Carbonsäureester, nämlich die dielektrische flüssige Zubereitung gemäß Erfindung, noch kleinere Mengen zahlreicher anderer Komponenten enthalten. Insbesondere ist es oftmals wünschenswert, daß in dein imprägnierten dielektrischen System eine Komponente vorhanden ist, die als Stabilisator wirkt. Ganz allgemein liegt der Zweck für die Anwesenheit eines Stabilisators in dem System darin, daß gewisse ionisierbare Verunreinigungen oder Fremdmaterialien, die anwesend sein oder sich in dem System bilden können, neutralisiert werden. Derartige "Verunreinigungen können restlichen Katalysator oder Katalysator-Aktivatoren einschließen, die von den Reaktionen der Karzbildung zu-

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rückgeblieben sind. Derartige Verunreinigungen können ferner auch Abbauprodukte umfassen, die durch Umgehungs- oder Spannungs-induzierte chemische Reaktionen in dem System erzeugt worden sind. Diese unerwünschten Verunreinigungen und Premdprodukte haben eine nachteilige Wirkung auf den Verlustfaktor oder den Leistungsfaktor des imprägnierten dielektrischen Systems und es wurde gefunden, daß Stabilisiermittel für die Aufrechterhaltung eines niedrigen Leistungsfaktors in imprägnierten dielektrischen Systemen hoch wirksam sina.

Beispiele für besonders bevorzugte Gtabilisiermittel sina Epoxide, wie beispielsweise !-.bpoxyäthyl-Si^-epoxycyclohexan₅ 3j^-Epoxycyclohexylmethyl-3a4"epoxycyclohexanearboxy-lat, 3_J4-Epoxy-6-methylcyclohexylmethyl-3_J4-epoxy-6-raeth_<7lcyclohexanearboxylat, u. dergl. Diese Stabilisatoren werden bevorzugt in den dielektrischen flüssigen Zubereitungen der vorliegenden Erfindung in Mengen im allgemeinen Bereich von 0,001 bis etwa 8 Gew.-% und insbesondere bevorzugt in Mengen von etwa 0,1 bis 3,0 Gew.->b eingesetzt.

etwa/ Obwohl dxe Diarylsulfon-Komponente von etwa 5 bis üO Gew.->i der dielektrischen flüssigen Zubereitung (Kondensator-Imprägnierungsmittel) der vorliegenden Erfindung ausmachen kann, wird sie vorteilhafterweise in Mengen von etwa5.bis etwa 50 Gew.-,ί eingesetzt. Demzufolge kann die risterkoinponente

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- 4.0 -

in einer Menge von etwa 20 bis etwa 95 Gew.-$, vorzugsweise in einer vTen^e von etwa 50 bis etwa 95 Gew.-^ anwesend sein. Diese Bereiche können selbstverständlich zum Ausgleich der Anwesenheit des Stabilisierungsmittels entsprechend eingestellt werden.

iine besonders bevorzugte₅ dielektrische., flüssige Zubereitung gemäß Erfindung umfaßt eine Mischung von etwa 10 Gevi.-% Tolylxylylsulfon, etwa 90 Gew.-^ Dialky!phthalates ter, in welchem die Alkylgrupcen 7 bis 11 Kohlenstoffatome aufweisen, und etwa O₅3 Gew.-/j 3_a4-ijpoxycyclohexyliiiethyl-3 j 4-epoxycyclohexancarboxylat.

Die zwischen die Leiter in dem Kondensator eingesetzten^, dielektrischen, blattförmigen Materialien, die mit den dielektrischen flüssigen Zubereitungen der vorliegenden Erfindung imprägniert sind-, können aus einem festen, flexiblen ₅ porösen IIaterial₃ wie beispielsweise aus hoch raffiniertem Zellulosepapier, oder aus einem im wesentlichen nichtporösen-, polymeren Filmraaterial₃ wie beispielsweise ein Polyolefin₃ oder aus einer Kombination von Papier und einem polymeren Film bestehen. Das Papiermaterial besteht vorzugsweise aus zwei oder mehreren Blättern von Kraft-Kondensatorpapier mit einer Blattdicke des einzelnen Blattes von nicht höher als etwa I₃O mil. (0^0254 mm) und bevorzugt von

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etwa 0,3 mil. (0,00762 mm) und hat eine insgesamt vereinigte Dicke, die für die zulässige Spannung des Kondensators geeignet ist. Ein derartiges Papier hat eine dielektrische Durchschlagsfestigkeit, die im Vergleich zu anderen Dielektrikarelativ gut ist und es hat eine relativ hohe Dielektrizitätskonstante. Das polymere Material ist vorzugsweise ein biaxial orientierter Polypropylenfilm, obwohl auch andere Mitglieder der Polyolefinfamilie, insbesonder Polyäthylen und 4-Methylpenten-l eine gewisse Verwendung auf dem Gebiete der Kondensatoren gefunden haben. Andere brauchbare polymere Materialien schließen Polyester, Polycarbonate> Polyvinylidenfluorid und Polysulfon ein. Obwohl entweder Papier oder ein polymerer Film verwendet werden kann, werden oftmals Kombinationen von beiden eingesetzt. Das Papier ist angrenzend an den polymeren Film angeordnet, um als Docht für die Bewegung der dielektrischen Imprägnierungsflüssigkeit in den Bereich von gleichem Umfang mit der Kontaktfläche zwischen dem porösen Papier und dem im wesentlichen nicht-porösenj polymeren Material zu wirken.

Kondensatoreinrichtungen, welche die vorliegende Erfindung verwenden, haben den allgemeinen Aufbau und die Anordnung, wie sie in Fig. 1 gezeigt wird, die einen Kondensator 10 vom Rollwickelungs-Typ zeigt, der getrennte Elektrodenfolien oder -armaturen 11 und 12 und dazwischenliegende;,

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- 12 -

dielektrische Abstandshalter 13 und 14 enthält. Die Klemmenverbindungen 15 und 16 haben vergrößerte Oberflächen (nicht gezeigt) in Kontakt mit den Elektroden-Folien 11 und 12. Die Elektroden-Folien 11 und 12 können eines oder mehrere Materialien aus einer Anzahl von verschiedenartigen Materialien enthalten, gewöhnlich metallische Materialien, die beispielsweise Aluminium., Kupfer und rostfreien Stahl einschließen. Die dielektrischen Abstandshalter 13 und 14 bestehen gewöhnlich aus Papier und/oder polymerem Film, wie vorstehend beschrieben. Mehr spezifisch im wesentlichen bilden die dielektrischen Abstandshalter 13 und die metallischen Elektrodenblätter 11 und 12 zusammen eine Kondensatorelement-Anordnung. Die dielektrischen Abstandsmaterialien, und die Poren dazwischen und zwischen den Materialien und den Elektrodenblättern sind mit einer dielektrischen flüssigen. Zubereitung imprägniert. In der Fig. 2 wird eine zusammengebaute Kondensatoreinheit 18 gezeigt, in welcher ein Kondensator des in Fig. 1 gezeigten Rollwickelungs-Typs eingeschlossen ist. Die zusammengebaute Einheit umfaßt einen Behälter 19, eine hermetisch abgedichtete Kappe 2O₅ welche ein kleines Loch 21 zum Einfüllen der dielektrischen Flüssigkeit enthält und ein Paar Klemmen 22 und 23» die durch die Kappe 20 isoliert hindurchgeführt sind. Innerhalb des Behälters 19 sind die Klemmen 22 und 23 mit den Klemmenverbindungen 15 und 16, die in Fig. 1 gezeigt

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werden, verbunden. Die in Fig. 2 gezeigte Einheit 18 enthält, obwohl nicht näher erläutert, die dielektrische flüssige Zubereitung, welche den verbleibenden Raum in dem Behälter 19, der nicht durch das Kondensator-Element eingenommen wird,
ausfüllt,und die auch die dielektrischen Abstandshalter
13 und 14 imprägniert.

Die Imprägnierung des Kondensators wird durch Anwendung herkömmlicher Verfahren bewerkstelligt. Beispielsweise werden
bei einem allgemein üblichen Imprägnierungsverfahren die
in Gehäusen eingebauten Kondensatoreinheiten wie beispielsweise der Kondensator 18. von Fig. 2 unter Vakuum zur Entfernung von restlicher !Feuchtigkeit getrocknet. Die Trocknungstemperatur wird je nach der Länge des Trocknungszyklus
variieren, jedoch üblicherweise im Bereich von etwa 60 bis
150 °C liegen. Eei einer zu niedrigen Temperatur wird der
Trocknungszeitraum übermäßig lang sein, während eine zu hohe Temperatur eine Zersetzung des Papiers oder eine Schrumpfung des polymeren FiImS₃ die als dielektrische Abstandshalter
verwendet werden, verursachen kann. Das Loch 21 ermöglicht
es der Feuchtigkeit und den Gasen aus dem Inneren des Behälters 19 während des Trocknungsverfahrens auszutreten.

Man läßt die imprägnierende dielektrische Flüssigkeit in die Kondensatoreinrichtung durch das Loch eintreten, vorzugswei-

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se während die getrocknete Einrichtung sich noch unter Vakuum in einem geeignet evakuierten Behälter befindet. Das Kondensator-Element in dem Behälter muß von der imprägnierenden Flüssigkeit bedeckt sein und üblicherweise wird soviel an imprägnierender Flüssigkeit eingefüllt, daß der Behälter vollständig gefüllt und die gesamte Luft darin verdrängt wird. Der Druck des Evakuierungsbehälters wird dann auf atmosphärischen Druck gebracht und man läßt die Einrichtung zur vollständigen Durchdringung des flüssigen Imprägniermittels eine Anzahl von Stunden stehen oder weichen. Nach der Imprägnierung kann die Kondensator-Einheit durch Aufbringen einer ausreichenden Menge eines geeigneten Lötmittels oder Dichtungsmittels auf das Loch 21 oder durch andere geeignete Mittel abgedichtet werden. Die Kondensatoreinrichtung kann danach einer erhöhten Temperatur zur Erhöhung des Druckes innerhalb der Kondensatoreinrichtung und zur Unterstützung des Imprägnierungsverfahrens ausgesetzt werden. Die Wärme und der Druck können die Imprägnierbarkeit durch Verändern der relativen Benetzbarkeit, der Viskosität und der Löslichkeit von Materialien erhöhen. Außerdem kann die Expansion und die Kontraktion von einzelnen Komponenten des Systems, die als Ergebnis von Hitze und Druck auftreten können, als treibende Kraft zur Induzierung einer Wanderung der Flüssigkeit in die Zwischenräume des dielektrischen Abstandsmaterials wirken.

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Es wurden zahlreiche Kondensatoren des durch Pig. I und Fig. 2 erläuterten Typs aus Aluminiumfolie und Papierabstandshaltern gebaut und gemäß der vorgehenden Beschreibung mit einer dielektrischen Zubereitung, enthaltend 1O₃O Gew.-# Tolylxylylsulfon, 89,7 Gew.-^ Dialkylphthalat (7 bis 11 Kohlenstoff atome) , und 0,3 Gew.-% 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexancarboxylat, imprägniert. Acht dieser Kondensatoren, die als "Versuchskondensatoren" bezeichnet werden, wurden einem beschleunigten praktischen Versuch unterworfen. Die Ergebnisse dieses Versuches wurden mit den Ergebnissen verglichen, die man mit acht Kondensatoren vom identischen Typ erhielt, die jedoch in einer ähnlichen Weise mit einem polychlorierten Diphenyl, enthaltend etwa 42 % Chlor, von elektrischer Qualität imprägniert worden waren, und die als "Vergleichskondensatoren" bezeichnet werden. Die Imprägnierung für die Vergleichskondensatoren enthielt 0,3 Gew.-# 3,4-Epoxycyclohexylmethyl-3jⁱi-epoxycyclohexancarboxylat. ■

Die Versuchsbedingungen und die Ergebnisse der vorerwähnten Untersuchungen werden in den nachfolgenden Tabellen I und II angegeben. Die Tabelle I betrifft die Versuchskondensatoren und die Tabelle II die Vergleichskondensatoren.

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Tabelle I Verhalten der Versuchskondensatoren*

VersuchsTaedingungen

Temperatur ( C) Spannung Zeit (Std.)

22 ⁰C 600 0

90 ⁰C 870 139

90 °c

87Ο U75

90 °c

87Ο 715

Kondensator Nr. 1 Kondensator Nr. 2 Kondensator Nr. 3 Kondensator Nr. U Kondensator Nr. 5 Kondensator Nr. 6 Kondensator Nr. 7 Kondensator Nr. 8

Verlustfaktor 0,00338 0,00306 0,00297 0,00295 0,00293

Kapazität, Mikrofarad 1,951 1,836 1,835 1,835 1,835

Verlustfaktor 0,00337 0,00311 0,00303 0,00302 0,00299

Kapazität, Mikrofarad 1,937 1,822 1,821 1,821 1,820

Verlustfaktor O,OO33U 0,00325 0,00313 0,00312 0,00311

Kapazität, Mikrofarad 1,95U 1,836 1,835 1,835 1,835

Verlustfaktor 0,0O3U6 0,00325 0,00315 0,00313 0,00311

Kapazität, Mikrofarad 1,966 1,8U7 1.8U6 1,8U6 1,8Uo

Verlustfaktor O,OO3U7 0,00325 0,00319 0,00318 0,00315

Kapazität, Mikrofarad 1,95U 1,838 1,837 1,837 1,837

Verlustfaktor 0,00332 O,OO33U 0,00321 0,00319 0,00315

-Kapazität, Mikrofarad 1,962 1,8UT 1,8U6 1.8U6 1,8US

Verlustfaktor 0,00331 0,00330 0,0032U 0,00322 0,00321

Kapazität, Mikrofarad 1,953 1,835 1,83U 1,83U 1,83U

. Verlustfaktor 0,003UU 0,00332 0,0032U 0,00322 0,00311

Kapazität, Mikrofarad 1,95U 1,826 1,826 1,826 1,82p

*Zwei Blätter Kraftpapier von 0,66 mil. (O,O1676U um)

OO ¹KJ

Tabelle II Verhalten der Vergleichskondensatoren *

Versuchsbedingungen

Temperatur ( C)
Spannung
Zeit (Std.)

90⁰C 870
139

°C
870
307

°c

870 475

90 ⁰C 870 715

■τα
co

CXJ
-P*
CO

Kondensator ITr. 1

Kondensator IJr. 2

Kondensator DJr. 3

Kondensator Hr. 4

Kondensator Kr. 5

Kondensator Kr. 6

Kondensator IJr. 7

Kondensator Hr. b

Verlustfaktor
Kapazität, Mikrofarad

Verlustfaktor
Kapazität, liikrofarad

Verlustfaktor
Kapazität, Mikrofarad

0,00337 1,930

0,00334 1,961

0,00334 1,957

0,00332 1,965

0,00333 1,942

0,00305 1,81h

0,00314 1,81*1

0,00321 1,817

0,00322

0,00327

O₅0O33O 1,850

0,00339 1,850

0,00331 1,029

0,00302
1,84O

0,00306
1,841

0,00318

1,817

0,00315

1,344

0,00322
1,807

0,00322
1,842

0,00326
1,850

0,00328
1₅ö28

0,00298 1,841

0,00303 1,841

0,00313 1,819

0,00311 1,844

0,00319 1,811

0,00317

1,842

0,00320 1,850

0,00323 1,328

0,30294 1>34Ο

0,30304 1,341

0,30311 1,322

0,30309 1,344

0_s30321 1,315

0,30315 1,342

0,00318 1,350

0,30319 1,328

*Zwei Blätter Kraftpapier von 0,66 mil. (0,016764 nun)

OO lOO

Alle 16 Kondensatoren wurden Versuchsbedingungen unterworfen^ die im Vergleich zu den normalen kommerziellen Untersuchungsbedingungen für Kondensatoren als extrem angesehen werden müssen. Die Versuchs temperatur war 90 C und die Versuchs-spannung betrug 87O Volt. Berazufolge überschreiten die Versuchsbedingungen der Tabellen I und II die normalen Versuchstemperaturen um 20 ⁰C. Die Kondensator-Nennspannung wurde uiü 50 % überschritten. Es ist allgemein bekannt, daß ein derartiger Temperaturanstieg um 20 C die Standzeit des Kondensators um den Faktor 4 herabsetzt.

Die in der Tabelle I niedergelegten Ergebnisse erläutern das vergleichbare Verhalten und die Betriebssicherheit der mit einer dielektrischen flüssigen Zubereitung gemäß Erfindung imprägnierten Kondensatoren im Vergleich zu ähnlichen Kondensatoren nach dem Stande der Technik, wobei die Versuchsergebnisse mit den letzteren in der Tabelle II niedergelegt sind. Trotz der harten und beschleunigten Versuchsbedingungen trat während der angegebenen Zeitdauer kein Versagen der Versuchskondensatoren ein. Demzufolge wurde das Ziel der Auffindung einer anderen dielektrischen Flüssigkeit anstelle von polychlorierten Biphenylen_; die äquivalentes elektrisches Verhalten aufzeigen soll., in vollem Umfang erreicht. Die vorstehenden Beispiele und die Ergebnisse der Tabelle I dienen zur Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden

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Erfindung, jedoch ist die Erfindung nicht auf die angegebene Zusammensetzung oder die vorstehend beschriebenen Kondensatoren beschränkt. Die Erfindung umfaßt vielmehr ganz allgemein die vorstehend beschriebenen und definierten dielektrischen, flüssigen Zubereitungen und Kondensatoren, welche derartige Zubereitungen enthalten. Außerdem versteht es sich von selbst, daß auch metallisierte Filme in Verbindung mit den hier definierten, dielektrischen, flüssigen Zubereitungen sowie damit hergestellte Kondensatoren von der vorliegenden Erfindung umfaßt werden, obwohl sich die Beispiele und deren Diskussion mit Kondensatoren befassen, die aus einzelnen blattförmigen Leitern und Isolatoren aufgebaut sind. Demzufolge ist die vorliegende Erfindung in der aufgezeigten Weise nicht eingeschränkt und nur durch die nachfolgenden Ansprüche umrissen.

409846/0745 " ²⁰ "

Claims

Patentansprüche

l) Als Kondensator-Imprägnierungsmittel brauchbare Zubereitung , dadurch gekennzeichnet, da£ sie eine Mischung eines Diarylsulfons und eines Esters einer Carbonsäure enthält.
2. Zubereitung nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet , daß das Diarylsulfon in einer Menge im Bereich von etwa 5 bis etwa 80 Gew.-% zugegen ist.
3. Zubereitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet j daß sie eine Menge im Bereich von etwa O₃OOl bis 8 Gew.-% eines Epoxid-Stabilisators enthält .
4. Zubereitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Diarylsulfon die allgemeine Formel

" (R)_n Ar - S - Ar - (R)_n

Ii 0

besitzt, in welcher jeder Rest Ar einzeln für sich einen Phenyl-, Naphthyl- oder Indan-Restj jeder Rest R einzeln für sich ein Halogenatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlen-

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stoffatomen darstellt, und jeder Index η einzeln für sich eine ganze Zahl im Bereich von Null bis 3 ist.
5. Zubereitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Ester ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus aliphatischen Dicarbonsäuren mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen und aromatischen Dicarbonsäu-. ren mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen.
6. Zubereitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Diarylaulfon in einer Menge im Bereich von etwa 5 bxs 50 Gew.-% vorhanden ist, wobei der Rest der Zubereitung einen Dialkylester einer Dicarbonsäure, nämlich Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Bernsteinsäure, Isophthalsäure, Orthophthalsäure, Terephthalsäure und/oder Mischungen von isomeren Phthalsäuren, enthält.
7· Zubereitung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Diarylsulfon Tolylxylylsulfon ist.
8. Zubereitung nach Anspruch 7₅ dadurch gekennzeichnet ₃ daß der Ester ein Dialkylphthalates.ter von Alkoholen mit 7 bis 11 Kohlenstoffatoraen ist.

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9· Zubereitung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß sie von etwa 0,1 bis 3

carboxylat enthält.
10. Elektrischer xioridensator, dadurch gekennzeichnet j daß er zumindest zwei Elektroden und ein dazwischenliegend angeordnetes blattförmiges Dielektrikum enthält, wobei das blattförmige Dielektrikum und die Zwischenräume zwischen dem blattförmigen Dielektrikum und den Elektroden mit einer dielektrischen flüssigen Zubereitung,, enthaltend eine Mischung eines Diarylsulfons und eines Esters einer Carbonsäure, imprägniert sind.
11. Kondensator nach Anspruch 1O₃ dadurch gekennzeichnet , daß die dielektrische Zubereitung von etwa 5 bis etwa 80 Gew.-% eines Diarylsulfons der allgemeinen Formel

0 !| (R)_n Ar - S - Ar - (R)_n

Ii 0

enthält ₃ worin jeder Rest Ar einzeln für sich einen Phenyl-, Haphthyl- oder Indan-Rest₃ jeder Rest R einzeln für sich ein Halogenatora oder einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt, und jeder Index η einzeln für sich eine

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ganze Zahl im Bereiche von Null bis 3 bedeutet.
12. Kondensator nach Anspruch 10. dadurch gekennzeichnet , daß der Ester ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus aliphatischen Dicarbonsäuren mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen und aromatischen Dicarbonsäuren mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen.
13· Kondensator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet ₅ daß das Diarylsulfon in einer Menge im Bereich von etwa 5 bis etwa 50 Gew.-% zugegen ist, wobei der Rest der dielektrischen Zubereitung einen Dialkylester einer Dicarbonsäuren nämlich Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure,, Bernsteinsäure. Isophthalsäure, Orthophthalsäure, Terephthalsäure und/oder Mischungen von isomeren Phthalsäuren, enthält.
14. Kondensator nach Anspruch 13* dadurch gekennzeichnet , daß das Diarylsulfon Tolylxylylsulfon ist.
15· Kondensator nach Anspruch 14_; dadurch

gekennzeichnet , daß der Ester ein Dialkyl-

phthalatester von Alkoholen mit ¹J bis 11 Kohlenstoffatomen ist.

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16. Kondensator ne.ch Anspruch 15 _s dadurch gekennzeichnet , daß er von etwa O₅I bis Oew.-% 3i4~Epoxycyclohexylnethyl"3j4-epoxycyclohexancarboxylat enthält.

17· Kondensator nach Anspruch 16_S dadurch gekennzeichnet ₅ daß das blattförmige Dielektrikui.i aus_bev»^Tählt ist aus der Gruppe bestehend aus Papier. Polyolefinfilm. und Kombinationen davon.

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