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Flüssiger elektrischer Isolierstoff Flüssige elektrische Isolierstoffe
sollen bei großen Temperaturwechseln ihren Aggregatzustand nicht ändern. Außerdem
sollen sie bei allen Gebrauchstemperaturen keine Kristallausscheidungen zeigen und
eine möglichst niedere Viscosität haben. Unbrennbarkeit der flüssigen Isolierstoffe
selbst und der bei der Zersetzung im Lichtbogen entstehenden Gase ist erwünscht.
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Bisher wurden als unbrennbare flüssige elektrische Isolierstoffe chlorierte
Kohlenwasserstoffe für sich, wie z. B. Pentachlordiphenyl, oder in Gemischen verwendet.
Es wurden z. B. Gemische von Diphenylchlorid und Trichlorbenzol verwendet, die zwar
einen sehr tiefen Stockpunkt haben, aber Kristallausscheidungen zeigen, wenn sie
während längerer Zeit (z. B. mehrere Tage) auf tiefe Temperaturen abgekühlt -werden,
und erstarren, wenn sie der Kälteeinwirkung sehr lange Zeit ausgesetzt sind. Die
übliche Bestimmung des Stockpunktes, die sich nur auf sehr kurze Untersuchungszeiten
beschränkt, reicht also im allgemeinen nicht aus, .um einen Stoff in genügender
Weise zu charakterisieren, da beim späteren Gebrauch Abkühlungen über längere Zeiträume
erfolgen können, bei denen sich der Stoff anders verhält als bei der kurzzeitigen
Prüfung.
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Es wurde gefunden, daß Tetrachlorbenzole, in geeigneten Mengen zu
solchen Stoffen zugesetzt, die zwar während kurzer Abkühlung flüssig bleiben, sich
aber bei längerer Abkühlung verfestigen, eine günstige Einwirkung auf das Verhalten
bei tiefen Temperaturen ausüben. Durch die Zusätze gemäß der Erfindung wird dabei
gleichzeitig die Viscosität bei niederen Temperaturen im allgemeinen herabgesetzt.
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Als Zusatz gemäß der Erfindung wird das i, 2, 3, 4-Tetrachlorbenzol
mit einem Schmelzpunkt von 45' bevorzugt. Annähernd dieselben guten Ergebnisse werden
mit Mischungen erhalten, die das r, 2, 3, 5-Isomere mit
einem Schmelzpunkt
von 5o bis 51° enthalten. Dagegen ist dlas 1. 2,4, 5-Isomere mit einem Schmelzpunkt
von I4o° nur zu einigen weiiigen Prozenten in chlorierten Polyphenylen oder Mischungen,
die derartige Polyphenyle enthalten, löslich und daher nicht so gut als Zusatz geeignet.
Es kann jedoch zu einigen wenigen Prozenten in Verbindung mit anderen Isomeren des
Tetrachlorbenzols in den Mischungen vorhanden sein.
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Es ist zwar schon bekamst, Trichlorbenzol im Gemisch mit anderen chlorierten
Produkten, wie z. B. auch im Gemisch mit Tetrachlorbenzol, Chlornaphthalin und anderen,
zu verwenden. Dabei wurde voll der Beobachtung Gebrauch gemacht, daß das Trichlorbenzol
in solchen Mischungen einen sehr tiefen Stockpunkt bewirkt. Darüber, daß aber erst
die Anwesenheit des Tetrachlorbenzols in solchen Mischungen, mögen sie null Trichlorbenzol
enthalten oder nicht. bei Abkühlung über längere Zeiträume die Ausscheidung von
Kristalleln oder gar die Verfestigung der Isoliermittel wirksam verhindern, ist
nichts bekanntgeworden.
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Zur Erreichung der bestmöglichen Eigenschaften sollen in flüssigen
elektrischen Isolierstoffen gemäß der Erfindung wenigstens Io % all Tetrachlorbenzol,
vorzugsweise zwischen Io % und 4o% dieses Stoffes, vorhanden sein. Tetrachlorbenzol
eignet sich als Zusatz zu allen chlorierten, flüssigen organischen Verbindungen,
die ganz oder teilweise bei tiefen Temperaturen kristallisieren oder sich bei tiefen
Temperaturen verfestigen, wie z. B. halogenierte Polvphenvle, halogeniertes Diplhenvloxyd,
halogeniertes Diphenylmethan, halogeniertes Diphenylbenzol, halogeniertes Diplhenylketon,
halogenierte kondensierte Ringsysteme, wie Chlornaphthalin, halogenierte aliplhatische
Kohlenwasserstoffe, wie chlorierte Paraffine, Olefine und andere halogenierte Verbindungen.
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Die besten Tieftemperatureigenschaften bei gleichzeitig guten elektrischen
Eigenschaften zeigen Gemische aus drei oder mehr Komponenten.von denen eine Tetrahalogenbenzol
ist.
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Nachstehend ist eine Anzahl von Beispielen aufgenommen, die sowohl
Zweikomponentensysteme wie auch die bevorzugten mit mehrererl Komponenten umfassen.
Beispiel I Handelsübliches Pentaclhlordiphenvl hat einen Stockpunkt von + Io° und
wird bei Temperaturen voll o bis + 5° fest. Durch Zusatz eines geeigneten Isomeren
(fies Tetrachlorbenzols wird der Stockpunkt herabgesetzt. So z. B. hat eine Mischung
aus 25 bis 3o Gewichtsprozent 1. 2.3, 4- Tetrachlorbenzol und 75 bis 7o%, Pentachlordiphenyl
eine niedrigere Viscosität als das Pentachlordiphenyl allein. Der Stockpunkt der
Mischung liegt bei -g° und der Verfestigungspunkt bei noch niedrigeren Temperaturen.
Wird eine derartige Mischung I4 Tage bei -7° gehalfen, so treten keine Kristallausscheidungen
auf, und die Viscosität entspricht etwa der voll Pentachlordiphenyl bei +25'.
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Chlordiphenyl mit einem Chlorgehalt voll 6o % ist bei gewöhnlicher
Temperatur eine halbfeste, nicht kristallisierte Masse mit einem Stockpunkt von
etwa + 30°. Eine Mischung aus 75 % dieses Chlordiphenyls mit 25 °/o I, 2, 3, 4-Tetrachlorbenzol
hat einen Stockpunkt von - 5°. Die Viscosität der Mischung ist niedriger als die
des Chlordiphenyls allein.
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Beispiel 2 Eine Misclhung aus 75 % Pentachlordiphenyloxyd und 25 °/0
1, 2, 3, 4-Tetrachlorbenzol hat einen Stockpunkt von etwa - Io°, der etwa I2° unter
demn des Pentachlordiphenyls liegt. Die Viscosität der Mischung ist stark herabgesetzt
gegenüber der des Pentachlordiphenyloxyds allein.
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Beispiel 3 Tetrachlorbenzotrifluorid hat einen Schmelzpunkt von +
26°. Werden diesem Stoff Io % r, 2, 3, 4-Tetrachlorbenzol zugemischt, so wird eine
Fliissigkeit fmnit einem Stockpunkt voll + I9° erhalten; beim Zusatz von 2o % Tetrachlorbenzol
wird eine Flüssigkeit mit einer Viscosität von Ioo Sekunden Saybolt erhalten, dlas
erst bei Abkühlung auf -7' geringe Kristallausscheidungen zeigt, sich aber nicht
verfestigt. Trichlorbenzotrifluorid verhält sich ähnlich.
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Beispiel Dichlorbenzylzyanid ist eine Flüssigkeit mnit einem Stockpunkt
voll -35°. Bei Abkühlung auf -25° während zweier Tage tritt vollständige Verfestigung
ein. Wird diesem Stoff Tetrachlorbenzol zugemischt, dann wird der Stockpunkt und
die bei längerer Abkühlung sich einstellende Verfestigungstemperatur erniedrigt.
So hat z. B. eine Mischung aus So Teilen Dichlorbenzylzvanid mit 2o Teilen i, 2,
3, q-'1'etraclilorbenzol einen Stockpunkt voll -d.0°. Bei Abkühlung einer derartigen
Mischung während vier 'Pagen auf -25° zeigen sich nur gelinge Kristallausscheidungelt,
und die Mischung behält ihre niedrige Viscosität von etwa 5oo Sekunden Savbolt.
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Beispiel I.'etitaclil(,>rdiplienyll)enzoat ist ein salbenartiger Körper
mit einem Stockpunkt von
30°. Durch Zusätze von 15, 30, 40 und 50
% 1, 2, 3, 4-Tetrachlorbenzol wird der Stockpunkt herabgesetzt auf I5° bzw. o° bzw.
- 18° bzw. - 25°.
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Beispiel 6 Pentachlordiphenylketon ist ein Halbflüssiger Körper mit
einem Stockpunkt von + 15°. Durch Zusatz von Tetrachlorbenzol in Hölle von 30 %
wird der Stockpunkt auf - Io° herabgesetzt.
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Beispiel Mischungen aus Chlordiphenyl und Trichlorbenzol bleiben bei
kurzzeitiger Abkühlung flüssig bis zu sehr tiefen Temperaturen. Eine Mischung aus
gleichen Teilen chloriertem Diphenyl mit einem Chlorgehalt von 6o °/o und Trichlorbenzol
ist bei -d5° bis -50° flüssig. Setzt man jedoch diese Mischung einer Temperatur
von -25° während zweier Tage aus, dann tritt Verfestigung ein. Werden nun Io Teile
des Trichlorbenzols durch Io Teile 1, 2, 3, 4-Tetrachlorbenzol ersetzt, dann hat
die erhaltene Mischung bei -25° eine Viscosität von 5oo Sekunden Saybolt, einen
Stockpunkt von - 36° und bleibt bei einer Abkühlung von 5 Tagen auf -25o flüssig.
Eine weitere Verbesserung der Kältebeständigkeitwrd durch einen erhöhten Zusatz
von 1, 2, 3, 4-Tetrachlorbenzöl erzielt. So hat eine Mischung aus 45 Teilen Chlordiphenyl
(mit einem Chlorgehalt von 6o °/o), 4o Teilen Trichlorbenzol und 15 Teilen 1, 2,
3, 4-Tetrachlorbenzol einen Stockpunkt von - 46° und bei - 15° eine Viscosität von
400 Sekunden Saybolt. Sie zeigt selbst bei einer Abkühlung über mehr als 15 Tage
auf -25' keine Kristallausscheidungen, ja selbst eine 6- bis Iotägige Abkühlung
auf -30° ruft nur geringe Kristallausscheidungen hervor.
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Eine Mischung von 4o Teilen Chlordiphenyl (mit einem Chlorgehalt von
6o °/o), 4o Teilen Trichlorbenzol und 2o Teilen 1, 2, 3, 4-Tetrachlorbenzol hat
einen Stockpunkt von -48'. Bei einer Temperatur von - 26° hat die Mischung eine
Viscosität von 6oo Centipoise.
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Mischungen, die an Stelle des 6o°/oigen Chlordiphenyls andere Chlordiphenyle,
z. B. Pentachlordiphenyl oder Heptachlordiphenyl, enthalten, können durch Zusätze
von 1, 2, 3, 4-Tetrachlorbenzolin gleicher Weise verbessert werden. Beispiel 8 Chlornaphthalin
erniedrigt zwar den Stockpunkt anderer chlorierter Kohlenwasserstoffe, jedoch treten
fast immer Kristallausscheidungen auf. So z. B. scheiden sich aus einer Mischung
aus 38 Teilen Hexachlordiphenylmethan, 22 Teilen Tetrachlornaphthalin und 4o Teilen
Trichlorbenzol bei einer 3tägigen Abkühlung auf -25° 3 °/o Kristalle aus. Die Kristallausscheidung
setzt sich bei längerer Abkühlung fort, und die Masse ist nach 15 Tagen verfestigt.
Die Viscosität der Mischung ist nach einer Itägigen Abkühlung auf - 25° 285o Saybolt.
Wenn zu 9o Teilen dieser Mischung Io Teile I, 2, 3, 4-Tetrachlorbenzol zugefügt
werden, bleibt sie bei - 25' flüssig, ohne innerhalb I8 Tagen Kristalle auszuscheiden.
Die Mischung hat bei einer Itägigen Abkühlung auf -25° eine Viscosität von 2350
Sekunden Saybolt, die sich während einer I8tägigen Abkühlung kaum ändert. Eine Mischung
aus 38 Teilen Chlordiphenyl (mit einem Chlorgehalt von 6o °/o), 4o Teilen Trichlorbenzol
und 22 Teilen Tetrachlornaphthalin zeigt bei niedriger Temperatur zwar ausgezeichnete
elektrische Eigenschaften. leider bilden sich aber bereits nach einem Tage bei --
25` Kristalle, und die Masse erstarrt in weiteren 18 Tagen zu einer festen Masse.
Werden jedoch io bis 15 Teile 1, 2, 3, 4-Tetrachlorbenzol zu der Mischung gefügt,
so sind auch nach 18 Tagen noch keine Kristalle ausgefallen.
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Wenn im vorstehenden ohne nähere Angabe eines bestimmten Produktes
von chlorierten Kohlenwasserstoffen gesprochen ist, so sind immer Gemische der Isomeren
darunter zu verstehen; wenn z. B. von Pentachlordiphenyl die Rede ist, ist ein Gemisch
aus den Isomeren dieses Stoffes gemeint.