EP3060595A1 - Breakdown-resistant and anti-arcing cast resin composition - Google Patents

Breakdown-resistant and anti-arcing cast resin composition

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Publication number
EP3060595A1
EP3060595A1 EP14808930.3A EP14808930A EP3060595A1 EP 3060595 A1 EP3060595 A1 EP 3060595A1 EP 14808930 A EP14808930 A EP 14808930A EP 3060595 A1 EP3060595 A1 EP 3060595A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
resin
insulator
equal
composition according
composition
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14808930.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Gernot Swiatkowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3060595A1 publication Critical patent/EP3060595A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/68—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the catalysts used
    • C08G59/686—Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the catalysts used containing nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/02—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule
    • C08G59/12—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule of polycarboxylic acids with epihalohydrins or precursors thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/40—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes epoxy resins

Definitions

  • the present invention relates to an insulator casting resin composition
  • an insulator casting resin composition comprising at least one resin and one resin
  • a hardener component wherein the resin component comprises at least one glycidyl ester epoxy resin and the composition additionally comprises at least one imidazole compound.
  • insulators which ensure that the individual busbars of the system's control panel reliably depend on each other, ie electrically isolated run.
  • compositions are described which have improved mechanical and electrical properties. For example, this describes the
  • DE 10 2009 053 253 A1 describes a composition of an insulating resin system for insulating materials in switchgear installations, wherein the insulating resin system comprises an epoxy-based resin and inorganic oxide nanoparticles.
  • This composition can contribute to improved mechanical and electrical properties.
  • an insulator casting resin composition comprises at least one resin and one hardener component, characterized in that the resin component comprises at least one glycidyl ester epoxy resin and the composition additionally comprises at least one imidazole compound, compared to prior art compositions to significantly improved flashover properties. and breakdown properties.
  • the composition according to the invention is therefore able to effectively prevent short circuits between isolated parts of the system and thus can contribute to a longer service life and higher reliability of electrical systems.
  • the isolator composition according to the invention can be advantageously used in particular in the operation of DC voltage (DC) systems. Without being bound by theory, they can be improved electrical properties of the composition can be attributed to improved charge degradation of the insulator compositions.
  • the compositions according to the invention can degrade electrical surface charges, for example, much faster. These electrical charges can accumulate due to the high dielectric resistance of the composition conditionally on the surface of the insulator, which leads to a field increase in the insulator and then to Natural- or
  • the faster charge degradation is achieved in comparison to resin compositions which have no glycidyl ester epoxy resin and no imidazole compounds or only the resin component.
  • the improved charge degradation is thereby most likely made possible by a direct chemical interaction of the imidazole compounds with the glycidyl ester epoxy resin during the curing of the glycidyl ester epoxy resin.
  • the imidazole compounds can react with the glycidyl ester epoxy resin to form at least partially conductive, higher molecular weight compounds characterized by controllable and improved charge and / or stress relaxation.
  • insulators having the composition according to the invention can degrade the surface charges faster, which leads to a lower electrical material loading of the composition.
  • the faster charge degradation can reduce the dielectric aging of the insulator and thus overall higher
  • An insulator casting resin composition in the sense of the invention is a composition which comprises at least one resin component and one hardener component.
  • the resin is at least in some areas of the process pourable, ie low viscosity or liquid, before and can be made by casting in different forms.
  • at least the resin component and the hardener component of the composition react with each other to form a three-dimensional network.
  • the composition (the resin) cures in the molds and can then be demolded.
  • Inventive insulator casting resin compositions have
  • Insulator properties if they have a specific electrical volume resistivity (volume resistivity) of greater than or equal to 10 12 ⁇ / cm, preferably greater than or equal to 10 14 ⁇ / cm, further preferably from 10 16 ⁇ / cm at 20 ° C.
  • volume resistivity electrical volume resistivity
  • the volume resistivities of most materials are tabulated or can be determined by the methods known to those skilled in the art.
  • the G confuseharzzusammen- sets still known in the art additives such as fillers (glass fibers, glass particles, mica, etc.), adhesion promoters, defoamers, catalysts, release agents or flow agents.
  • Suitable resin and hardener components are the combinations of glycidyl ester epoxy resin and corresponding hardener components known to the person skilled in the art. usable
  • Glycidyl ester epoxide resins can be obtained from reactions of organic polybasic acids and epichlorohydrin, .beta.-methylepichlorohydrin, glycidol and / or similar halogen epoxides.
  • the organic polybasic acids can have both an aliphatic, a cycloaliphatic and an aromatic skeleton.
  • Mixtures of different glycidyl ester epoxide resins can also be used in the composition according to the invention.
  • hardener components which are familiar to the person skilled in the art are phenolic resin curing agents, polyamine curing agents, polycarboxylic acid curing agents and the like.
  • phenolic resin curing agents may include phenolic novolac resin, bisphenol novolac resin, poly-p-vinylphenol.
  • Polyamine curing agents can be selected, for example, from the group consisting of diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, dicyandiamide, polyamide, polyamide resin, ketimine compound, isophoronediamine, Xylenediamine, m-phenylenediamine, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, N-aminoethylpiperazine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diamino-3,3'-diethyldiphenylmethane, diaminodiphenylsulfone and the like.
  • polycarboxylic acid curing agents from the group of organic anhydrides. It is also possible to use mixtures of the different curing agents.
  • Imidazole in the context of the invention are compounds which at least one 1, 3 -diaza-2,4-cyclopentadiene unit of the form have in the molecule, wherein the substitutable hydrogens of the compound independently of one another by identical or different organic radicals R may be substituted.
  • the organic radicals R may independently of one another be selected from the group comprising hydrogen, halogen, alcohol, aldehyde, carboxylic acid, cyano, isocyano, unsubstituted or substituted C 1 -C 30 -alkyl, cycloalkyl, alkenyl, cycloalkenyl, aryl, heteroaryl.
  • the composition may comprise a glycidyl ester epoxy resin, wherein the
  • Glycidyl ester epoxy resin of the following formula (I) corresponds to:
  • R C4 to C10 substituted or unsubstituted alkyl, alkenyl, cycloalkyl, cycloalkenyl, heteroalkyl, aryl, heteroaryl.
  • the cyclic C6 compounds can react as a resin component with the imidazoles to crosslinked resins, which have particularly advantageous electrical properties.
  • this can be a rapid charge reduction, which also has an extremely low temperature dependence.
  • the imidazole compound may be substituted at the 2 position by a C 1 to C 8 alkyl, alkenyl, cycloalkyl, cycloalkenyl, aryl group.
  • a particular proportion of the improved conductivity of crosslinked glycidyl ester epoxide resins can be obtained by the use of the abovementioned imidazole compounds.
  • the specified substituents in the 2 position appear to be capable, despite a slight influence on the mechanical parameters of the crosslinked resin and while maintaining the advantageous reaction rate. ability to contribute to a significant improvement in charge reduction. Without being bound by theory, this effect is most likely due to the resulting HOMO / LUMO layers and the particular steric properties of the 2-position substituted imidazole compounds.
  • the imidazole compound may be substituted by at least two sites of the imidazole skeleton by a C 1 to C 8 alkyl, alkenyl, cycloalkyl, cycloalkenyl, aryl group.
  • imidazole compounds have proven to be particularly suitable, which carry at least two substituents on Imidazolgrundgerust. These compounds can be characterized by good mechanical strengths, a controllable crosslinking reaction and good electrical properties of the resulting insulator. Larger substituents on the imidazole backbone may be detrimental to the electrical properties.
  • Imidazole compound selected from the group comprising 2-methylimidazole, 2-undecylimidazole, 2-heptadecylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 1 -benzyl -2 - methylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole be used.
  • These imidazole compounds have proved to be very suitable, the group comprising 2-methylimidazole, 2-undecylimidazole, 2-heptadecylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 1 -benzyl -2 - methylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole be used.
  • Imidazole compound selected from the group comprising 1-cyanoethyl -2-methylimidazole, 1-cyanoethyl -2-undecylimidazole, 1-cyanoethyl -2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl -2-phenyl-imidazole be used.
  • These imidazole compounds have proven to be very suitable to significantly increase the service life of insulators.
  • in particular embodiment in particular embodiment, in particular
  • Imidazole compound selected from the group comprising 2-phenyl-4, 5 -dihydroxy methylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole be used. These imidazole compounds have proved to be very suitable, the
  • imidazole compound selected from the group consisting of 2-methyl-imidazoline, 2-phenylimidazoline can be used.
  • Imidazole compounds have proven to be very suitable for significantly increasing the service life of insulators.
  • the imidazole may be selected from the group consisting of 2-methylimidazole, 1, 2-dimethylimidazole, 2,4-dimethylimidazole.
  • These imidazole compounds which are distinguished by one or two methyl substituents on the imidazole skeleton, show very rapid charge degradation and, compared to the pure glycidyl ester epoxide resins, only insignificantly changed mechanical properties. The result is that the resulting insulators have significantly longer service lives compared to the standard insulators under electrical load.
  • the composition may contain an imidazole compound in a concentration of greater than or equal to 0.01% by weight and less than or equal to 10% by weight, based on the weight of the resin component.
  • This amount of imidazole has been found to be particularly suitable to be able to contribute to an accelerated charge reduction of electrically stressed insulators. Furthermore, this proportion of imidazole compounds only insignificantly influences the curing reaction, which can lead to crosslinked glycidylester epoxy resins which are only insignificantly impaired in their mechanical strength. Smaller amounts of imidazole are not according to the invention, since the effect on the electrical conductivity could then be too low. HOE here concentrations can lead to worse mechanical properties.
  • an imidazole compound may be in a concentration of greater than or equal to 0.1% by weight and less than or equal to 8% by weight, more preferably in a concentration of greater than or equal to 1.0% by weight and less than or equal to 6% by weight be contained on the weight of the resin component.
  • the hardener component of the composition according to the invention can be selected from the group comprising phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methylnadic anhydride, hydrogenated methylnadicanhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride and mixtures thereof.
  • the anhydride hardeners have proven to be particularly suitable.
  • the anhydride curing agents in combination with the glycidyl ester epoxy resins used according to the invention and the imidazole compounds, can lead to mechanically stable, crosslinked resins which additionally have improved electrical properties.
  • the composition may be substantially free of inorganic fillers.
  • inorganic fillers Surprisingly, it has been found that, in particular, compositions which are substantially free of further fillers have the improved electrical properties.
  • the total usable fillers were specified above.
  • the composition is essentially free of further fillers if it has less than 10% by weight, preferably less than 5% by weight, more preferably less than 2.5% by weight of fillers.
  • fillers may also be understood as meaning those substances which do not belong to the group of glycidyl ester epoxide resins, imidazole compounds and hardeners.
  • the analytical detection of the individual substances is known to the person skilled in the art.
  • a method for producing a cast resin insulator comprising the steps:
  • step d) pouring the degassed reaction mixture from step c) into a mold
  • the mixtures can be at temperatures of greater than or equal to 10 ° C. and less than or equal to 100 ° C., preferably greater than or equal to 20 ° C. and less than or equal to 80 ° C. and furthermore greater than or equal to 20 ° C and less than or equal to 60 ° C preheated. This can facilitate the addition of the imidazole compounds according to the invention and, if appropriate, further additives. Furthermore, the degassing of the mixture in
  • Step c) carried out under reduced pressure.
  • air bubbles in the cured glycidyl ester epoxy can be avoided, which can contribute to improved mechanical resistance of the insulator.
  • the hardening of the cast reaction mixture can take place in particular under elevated temperature for several hours.
  • the temperatures may be greater than or equal to 40 ° C and the curing be carried out for longer than 3 h. This can become mechanically very stable and fully reacted
  • the upper Surface roughness of the cured insulator to greater than or equal to 1 ⁇ and less than or equal to 40 ⁇ be set.
  • surface treatments can also be carried out by the improved electrical properties of the insulator according to the invention without the electrical properties of the insulator changing.
  • prior art isolators are more electrically conductive layers resulting from contaminants and byproducts of the crosslinking process. Removing these layers, for example, to form a defined surface roughness, this generally leads to deteriorated electrical properties.
  • the surface can be modified without losing the favorable electrical properties. This is because the insulator has a constant electrical conductivity.
  • Roughness range has proven to be particularly long-lasting to obtain particularly long service life. This is probably due to a particularly advantageous surface / volume relation.
  • the surface roughness can be adjusted by the methods known in the art. This, for example, by sanding, roughening, sandblasting, water jets, lasers, etc.
  • the surface roughness of the cured insulator can also be set to greater than or equal to 2 ⁇ and less than or equal to 20 ⁇ . This can contribute to improved penetration and / or rollover safety.
  • the curing of the reaction mixture in step e) at temperatures of greater than or equal to 50 ° C and less than or equal to 200 ° C take place.
  • a curing step in the above-mentioned temperature range can contribute to an advantageous mechanical and electrical aftertreatment of the material.
  • unreacted groups can react and a more even distribution of the individual components in the insulator can be achieved.
  • the post-treatment step may be longer than 10 hours, preferably longer than 15 hours, and furthermore preferably longer than 20 hours. This can lead to particularly mechanically stable insulators.
  • the temperature during curing can be constant or variable over the entire time span. Thus, for example, stepped temperature programs can be run.
  • the curing under rising temperature ramps in a temperature range of greater than or equal to 60 ° C and less than or equal to 180 ° C, further preferably greater than or equal to 75 ° C and less than or equal to 170 ° C.
  • an insulator which is produced by the process according to the invention.
  • the insulators produced by the process according to the invention can be distinguished by improved electrical properties, in particular improved breakdown and flashover safety. These improved electrical properties can be achieved while maintaining the mechanical properties. This can contribute to a longer service life of the insulators, which can have a prolonged life, especially with isolators in DC systems.
  • the invention further provides for the use of an insulator according to the invention in electrical switchgear.
  • the insulators according to the invention can preferably be used in electrical switchgear. This is particularly advantageous when several busbars of a system come together in a small space and there is an increased risk of over or breakdown. In these cases, the improved electrical properties of the insulator can contribute to improved plant safety and durability.
  • the insulator according to the invention can be used in electrical switchgear, wherein the switchgear is a high voltage system.
  • the insulator casting resin composition according to the invention can contribute to an improved reliability of high-voltage installations.
  • the insulator according to the invention in DC high-voltage systems can contribute to a service life extension.
  • Fig. La schematically a structure for the electrical charging of insulator surfaces
  • Fig. 1b schematically shows a structure for measuring the surface tension of an insulator
  • FIG. 3 shows the voltage drop at 40 ° C of a cast resin composition according to the invention with 2.4 parts of imidazole as a function of time
  • Fig. 4 shows the voltage drop at 20 ° C of a casting resin composition according to the invention with 1.2 parts of 1,2-dimethylimidazole as a function of time
  • Fig. 5 shows the voltage drop at 20 ° C of a casting resin composition according to the invention with 2.4 parts of 1,2-dimethylimidazole as a function of Time
  • FIG. 1 a shows a test setup for electrically charging sample body surfaces via a corona discharge.
  • an insulator specimen (5) which has a cylindrical geometry and is located on a table (4).
  • Above the specimen (5) is a grid (3).
  • a voltage generator (1) By means of a voltage generator (1), a charge difference is applied to the sample body (5) by means of a rod-shaped probe (2) which has a needle tip or a very thin wire at its tip.
  • the thickness of the specimen may usually be 2, 5 or 10 mm and the specimen diameter may be between 40 or 80 mm.
  • the surface is charged under atmospheric pressure in conditioned air (RH between 10% and 90%).
  • the maximum available surface tension on the specimen surface is 3 kV.
  • FIG. 1b shows the structure for determining the surface tension of a specimen. Shown is the (cylindrical) specimen (5), whose surface tension via a probe (7), which is connected to a voltmeter (6) is measured. Repeated measurements allow the surface tension degradation to be tracked over time. Examples:
  • a 4 mm high and 8 cm wide cylindrical specimen of 100 parts by weight of hexahydrophthalic acid diglycidyl ester and 102 parts by weight of methylnadic anhydride is prepared by preheating the methylnadic anhydride to 60 ° C. To this is added to 80 ° C preheated Glycidylesterharz. The mixture is degassed for 2 minutes under vacuum and with stirring, then the mixture is poured into molds heated to 80 ° C. The mixture is cured by means of a curing program (80 ° C 2h - 100 ° C for 2 h - 130 ° C for 1 h - 150 ° C for 12 h) and demolded after cooling.
  • a curing program 80 ° C 2h - 100 ° C for 2 h - 130 ° C for 1 h - 150 ° C for 12 h
  • the specimen is provided with a surface charge and the degradation of the surface charge is tracked over time (see Figure 2). Compared to specimens with a
  • Imidazole compound results in a significantly deteriorated degradation of the surface charge. Extrapolated to obtain a degradation of the surface charge after about 40,000 h, while in the compositions according to the invention with imidazole a much faster charge reduction is found (extrapolated about 150-170 h). In the isolator compositions according to the invention, about 90% charge degradation is obtained after about 50 hours.
  • the sample body is provided with a surface charge and the degradation of the surface charge is tracked over time (see FIG. 3). In comparison to specimen without
  • Glycidyl ester resin by dissolving the methylnadic anhydride and the 1,2-dimethylimidazole at 60 ° C with stirring. To this is added to 80 ° C preheated Glycidylesterharz. The mixture is degassed for 2 minutes under vacuum and with stirring, then the mixture is poured into molds heated to 80 ° C. The mixture is applied by means of a curing program (80 ° C 2h - 100 ° C 2 h - 130 ° C for 1 h - 150 ° C for 12 h) and cooled
  • the specimen is provided with a surface charge and the degradation of the surface charge is tracked over time (see Figure 4).
  • the degradation of the surface charge is tracked over time (see Figure 4).
  • Imidazol- component results in a significantly improved degradation of the surface charge.
  • alumina based on glycidyl ester resin
  • alumina prepared by the methylnadic anhydride and the 1, 2 -Dimethylimidazol are dissolved at 60 ° C with stirring.
  • 80 ° C preheated Glycidylesterharz To this is added to 80 ° C preheated Glycidylesterharz.
  • the mixture is degassed for 2 minutes under vacuum and with stirring, then the mixture is poured into molds heated to 80 ° C.
  • the mixture is cured by means of a curing program (80 ° C 2h - 100 ° C 2 h - 130 ° C for 1 h - 150 ° C for 12 h) and cooled after
  • the specimen is provided with a surface charge and the degradation of the surface charge is tracked over time (see Figure 5).
  • the degradation of the surface charge is tracked over time (see Figure 5).
  • Imidazol- component results in a significantly improved degradation of the surface charge.
  • the specimen is provided with a surface charge and the degradation of the surface charge is tracked over time (see Figure 6). In comparison to specimens without Imidazol- component results in a significantly improved degradation of the surface charge.

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Abstract

The invention relates to an insulator cast resin composition at least comprising a resin component and a curing component. The resin component contains at least one glycidyl ester epoxy resin, and the composition additionally comprises at least one imidazole compound.

Description

Beschreibung description
Durchschlag- und überschlagsichere Gießharzzusammensetzung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Isolator Gießharzzusammensetzung mindestens aufweisend eine Harz- und eine Puncture and Stroke-Resistant Casting Resin Composition The present invention relates to an insulator casting resin composition comprising at least one resin and one resin
Härterkomponente, wobei die Harzkomponente mindestens ein Glycidylesterepoxidharz und die Zusammensetzung zusätzlich mindestens eine Imidazolverbindung umfasst. A hardener component, wherein the resin component comprises at least one glycidyl ester epoxy resin and the composition additionally comprises at least one imidazole compound.
Der verlässliche Transport elektrischer Energie stellt heutzutage aufgrund der vermehrten Erzeugung von Strom in dezentral organisierten Energiequellen eine immer größere Herausforderung dar. Die Verteilung des erzeugten Stroms wird dabei im Wesentlichen durch elektrische Schaltanlagen gewährleistet, deren einwandfreies Funktionieren eine der Grundvoraussetzungen für ein stabiles Stromnetz darstellt. Dies gilt insbesondere für Hoch- und Höchstspannungsanlagen, welche für eine möglichst verlustfreie Stromweiterleitung immer noch das Mittel der Wahl darstellen. Diese Anlagen können dabei als Freiluftschaltanlagen oder als gasisolierte Schaltanlagen ausgeführt werden, wobei im Bereich der gasisolierten Anlagen erhöhte Sicherheitsanforderungen bestehen. Dies ist dadurch bedingt, da die Komponentendichte dieses Anlagentyps deutlich höher liegt als bei den vorgenannten Freiluftanlagen. The reliable transport of electrical energy is nowadays due to the increased generation of electricity in decentrally organized energy sources an ever greater challenge. The distribution of the electricity generated is essentially ensured by electrical switchgear whose proper functioning is one of the basic requirements for a stable power grid. This applies in particular to high-voltage and extra-high voltage installations, which are still the means of choice for the most loss-free power transmission possible. These systems can be designed as outdoor switchgear or as gas-insulated switchgear, with increased safety requirements in the area of gas-insulated systems. This is due to the fact that the component density of this type of plant is significantly higher than in the aforementioned outdoor facilities.
Eine wesentliche funktionale und sicherheitsrelevante Komponente des Anlagenaufbaus stellen Isolatoren dar, welche dafür sorgen, dass die einzelnen Stromschienen des Schaltfeldes der Anlage verlässlich voneinander getrennt, d.h. elektrisch isoliert, verlaufen. Als Materialien durchgesetzt haben sich dabei Isolatoren auf Basis polymerisierter Harze (Isolierharze) , welche selbst bei kleinen Schichtdicken sehr geringe elektrischen Leitfähigkeiten, eine gute mechanische Bestän- digkeit und zudem noch gute Verarbeitungseigenschaften aufweisen . Im Stand der Technik sind beispielsweise Zusammensetzungen beschrieben, welche verbesserte mechanische und elektrische Eigenschaften aufweisen. So beschreibt zum Beispiel die An essential functional and safety-relevant component of the system structure are insulators, which ensure that the individual busbars of the system's control panel reliably depend on each other, ie electrically isolated run. Insulators based on polymerized resins (insulating resins), which have very low electrical conductivities, good mechanical resistance and, in addition, good processing properties even with small layer thicknesses, have established themselves as materials. In the prior art, for example, compositions are described which have improved mechanical and electrical properties. For example, this describes the
DE 10 2009 053 253 AI eine Zusammensetzung eines Isolierharz- Systems für Isolierstoffe in Schaltanlagen, wobei das Isolierharzsystem ein Harz auf Epoxidbasis sowie anorganische Oxyd-Nanopartikel umfasst. Diese Zusammensetzung kann zu verbesserten mechanischen und elektrischen Eigenschaften beitragen . DE 10 2009 053 253 A1 describes a composition of an insulating resin system for insulating materials in switchgear installations, wherein the insulating resin system comprises an epoxy-based resin and inorganic oxide nanoparticles. This composition can contribute to improved mechanical and electrical properties.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Isolierharzzusammensetzung bereitzustellen, welche bei gleichbleibend guter Verarbeitbarkeit verbesserte elektrische Eigenschaften aufweist und insbesondere die Durschlags- und Über- Schlagsicherheit daraus hergestellter Isolatoren erhöht. Desweiteren ist es die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung verbesserter Isolatoren aus dieser erfindungsgemäßen Isolierharzzusammensetzung bereitzustellen. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Besondere Ausführungsformen der Erfindung werden in den Unteransprüchen wiedergegeben. It is the object of the present invention to provide an insulating resin composition which, while maintaining good processability, has improved electrical properties and, in particular, increases the durbeat and over-impact resistance of insulators made therefrom. Furthermore, it is the object of the invention to provide a process for the preparation of improved insulators of this insulating resin composition according to the invention. This problem is solved by the features of claim 1. Particular embodiments of the invention are given in the dependent claims.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass eine Isolator Gieß- harzzusammensetzung mindestens aufweisend eine Harz- und eine Härterkomponente, dadurch gekennzeichnet, dass die Harzkomponente mindestens ein Glycidylesterepoxidharz und die Zusammensetzung zusätzlich mindestens eine Imidazolverbindung umfasst, im Vergleich zu Stand der Technik-Zusammensetzungen zu deutlich verbesserten Überschlags- und Durchschlags-Eigen- schaften führt. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung ist somit in der Lage effektiv Kurzschlüsse zwischen isolierten Anlagenteilen zu verhindern und kann derart zu einer längeren Lebensdauer und höheren Ausfallsicherheit elektrischer Anla- gen beitragen. Somit kann die erfindungsgemäße Isolator- Zusammensetzung insbesondere beim Betrieb von Gleichspan- nungs- (DC) Anlagen vorteilhafterweise eingesetzt werden. Ohne durch die Theorie gebunden zu sein, können diese verbesserten elektrischen Eigenschaften der Zusammensetzung auf einen verbesserten Ladungsabbau der Isolatorzusammensetzungen zurückgeführt werden. Wie insbesondere auch in den Beispielen gezeigt, können die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zum Beispiel elektrische Oberflächenladungen deutlich schneller abbauen. Diese elektrischen Ladungen können sich durch den hohen dielektrischen Widerstand der Zusammensetzung bedingt auf der Oberfläche des Isolators anreichern, welches zu einer Felderhöhung im Isolator und anschließend zu Durch- bzw. Surprisingly, it has been found that an insulator casting resin composition comprises at least one resin and one hardener component, characterized in that the resin component comprises at least one glycidyl ester epoxy resin and the composition additionally comprises at least one imidazole compound, compared to prior art compositions to significantly improved flashover properties. and breakdown properties. The composition according to the invention is therefore able to effectively prevent short circuits between isolated parts of the system and thus can contribute to a longer service life and higher reliability of electrical systems. Thus, the isolator composition according to the invention can be advantageously used in particular in the operation of DC voltage (DC) systems. Without being bound by theory, they can be improved electrical properties of the composition can be attributed to improved charge degradation of the insulator compositions. As shown in particular in the examples, the compositions according to the invention can degrade electrical surface charges, for example, much faster. These electrical charges can accumulate due to the high dielectric resistance of the composition conditionally on the surface of the insulator, which leads to a field increase in the insulator and then to Durch- or
Überschlägen führen kann. Der schnellere Ladungsabbau dabei wird im Vergleich zu Harzzusammensetzungen erreicht, welche kein Glycidylesterepoxidharz und keine Imidazolverbindungen oder nur die Harzkomponente aufweisen. Der verbesserte Ladungsabbau wird dabei hochwahrscheinlich durch eine direkte chemische Interaktion der Imidazolverbindungen mit dem Glycidylesterepoxidharz im Rahmen der Härtung des Glycidylester- epoxidharzes ermöglicht. Ohne durch die Theorie gebunden zu sein, können die Imidazolverbindungen mit dem Glycidylesterepoxidharz unter Ausbildung zumindest teilweise leitfähiger, höhermolekularer Verbindungen reagieren, welche sich durch einen kontrollierbaren und verbesserten Ladungs- und/oder Spannungsabbau auszeichnen. Dadurch können Isolatoren, welche die erfindungsgemäße Zusammensetzung aufweisen, die Oberflächenladungen schneller abbauen, welches zu einer geringeren elektrischen Materialbelastung der Zusammensetzung führt.Can cause rollovers. The faster charge degradation is achieved in comparison to resin compositions which have no glycidyl ester epoxy resin and no imidazole compounds or only the resin component. The improved charge degradation is thereby most likely made possible by a direct chemical interaction of the imidazole compounds with the glycidyl ester epoxy resin during the curing of the glycidyl ester epoxy resin. Without being bound by theory, the imidazole compounds can react with the glycidyl ester epoxy resin to form at least partially conductive, higher molecular weight compounds characterized by controllable and improved charge and / or stress relaxation. As a result, insulators having the composition according to the invention can degrade the surface charges faster, which leads to a lower electrical material loading of the composition.
Durch den schnelleren Ladungsabbau kann die dielektrische Alterung des Isolators verringert und so insgesamt höhere The faster charge degradation can reduce the dielectric aging of the insulator and thus overall higher
Standzeiten des Isolators realisiert werden. Diese Verbesserung kann dabei ohne Einbußen der sonstigen mechanischen Ei- genschaften der Zusammensetzung erreicht werden. Desweiteren ist es mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung auch möglich, geringere Aufbauhöhen eines Isolators bei gleichbleibender Ausfallsicherheit zu realisieren. Eine Isolator Gießharzzusammensetzung im Sinne der Erfindung ist eine Zusammensetzung, welches mindestens eine Harz - und eine Härterkomponente umfasst. Das Harz liegt zumindest in Teilbereichen der Verarbeitung gießfähig, d. h. niederviskos oder flüssig, vor und kann derart durch Gießen in unterschiedliche Formen gebracht werden. Üblicherweise reagieren zumindest die Harz- und die Härterkomponente der Zusammensetzung miteinander unter Ausbildung eines dreidimensionalen Netzwerkes. Derart härtet die Zusammensetzung (das Harz) in den Formen aus und kann anschließend entformt werden. Erfindungsgemäße Isolator Gießharzzusammensetzungen weisen Service life of the insulator can be realized. This improvement can be achieved without sacrificing the other mechanical properties of the composition. Furthermore, it is also possible with the composition according to the invention to realize lower construction heights of an insulator with constant reliability. An insulator casting resin composition in the sense of the invention is a composition which comprises at least one resin component and one hardener component. The resin is at least in some areas of the process pourable, ie low viscosity or liquid, before and can be made by casting in different forms. Usually, at least the resin component and the hardener component of the composition react with each other to form a three-dimensional network. Thus, the composition (the resin) cures in the molds and can then be demolded. Inventive insulator casting resin compositions have
Isolatoreigenschaften auf, wenn sie bei 20°C einen spezifischen elektrischer Volumen-Widerstand (Volumen-Resistivität) von größer oder gleich 1012 Ω/cm, bevorzugt von größer oder gleich 1014 Ω/cm, desweiteren bevorzugt von 1016 Ω/cm aufweisen. Die Volumen-Resistivitäten der meisten Werkstoffe sind tabelliert oder können nach dem den Fachmann bekannten Methoden bestimmt werden. Desweiteren können die Gießharzzusammen- Setzungen noch dem Fachmann bekannte Zusatzstoffe wie Füllstoffe (Glasfasern, Glaspartikel, Glimmer o. ä.), Haftvermittler, Entschäumer, Katalysatoren, Trenn- oder Fließmittel aufweisen . Als Harz- und Härterkomponente kommen die dem Fachmann bekannten Kombinationen aus Glycidylesterepoxidharz und entsprechenden Härterkomponenten in Betracht. Einsetzbare Insulator properties, if they have a specific electrical volume resistivity (volume resistivity) of greater than or equal to 10 12 Ω / cm, preferably greater than or equal to 10 14 Ω / cm, further preferably from 10 16 Ω / cm at 20 ° C. , The volume resistivities of most materials are tabulated or can be determined by the methods known to those skilled in the art. Furthermore, the Gießharzzusammen- sets still known in the art additives such as fillers (glass fibers, glass particles, mica, etc.), adhesion promoters, defoamers, catalysts, release agents or flow agents. Suitable resin and hardener components are the combinations of glycidyl ester epoxy resin and corresponding hardener components known to the person skilled in the art. usable
Glycidylesterepoxidharze können dabei aus Reaktionen organischer mehrbasiger Säuren und Epichlorhydrin, ß-Methylepi- chlorhydrin, Glycidol und/oder ähnlichen Halogenepoxiden erhalten werden. Die organischen mehrbasigen Säuren können dabei sowohl ein aliphatisches, ein cycloaliphatisches wie auch ein aromatisches Grundgerüst aufweisen. Auch Mischungen unterschiedlicher Glycidylesterepoxidharze sind erfindungsgemäß in der Zusammensetzung einsetzbar. Als Härterkomponente dem Fachmann geläufig sind beispielsweise Phenolharzhärtungsmit- tel, Polyaminhärtungsmittel , Polycarbonsäurehärtungsmittel und dergleichen. Speziell Phenolharzhärtungsmittel können Phenolnovolakharz , Bisphenolnovolakharz , Poly-p-vinylphenol umfassen. Polyaminhärtungsmittel können beispielsweise ausgewählt werden aus der Gruppe umfassed Diethylentriamin, Tri- ethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Dicyandiamid, Polyami- damin, Polyamidharz, Ketiminverbindung, Isophorondiamin, m- Xylendiamin, m-Phenylendiamin, 1 , 3 -Bis (aminomethyl ) cyclo- hexan, N-Aminoethylpiperazin, 4,4' -Diaminodiphenylmethan, 4,4'- Diamino- 3 , 3 ' -diethyldiphenylmethan, Diaminodiphenylsulfon und dergleichen. Insbesondere können generell auch Polycar- bonsäurehärtungs-mittel aus der Gruppe der organischen Anhydride eingesetzt werden. Es lassen sich auch Mischungen der unterschiedlichen Härtungsmittel einsetzen. Glycidyl ester epoxide resins can be obtained from reactions of organic polybasic acids and epichlorohydrin, .beta.-methylepichlorohydrin, glycidol and / or similar halogen epoxides. The organic polybasic acids can have both an aliphatic, a cycloaliphatic and an aromatic skeleton. Mixtures of different glycidyl ester epoxide resins can also be used in the composition according to the invention. Examples of hardener components which are familiar to the person skilled in the art are phenolic resin curing agents, polyamine curing agents, polycarboxylic acid curing agents and the like. Specifically, phenolic resin curing agents may include phenolic novolac resin, bisphenol novolac resin, poly-p-vinylphenol. Polyamine curing agents can be selected, for example, from the group consisting of diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, dicyandiamide, polyamide, polyamide resin, ketimine compound, isophoronediamine, Xylenediamine, m-phenylenediamine, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, N-aminoethylpiperazine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diamino-3,3'-diethyldiphenylmethane, diaminodiphenylsulfone and the like. In particular, it is generally also possible to use polycarboxylic acid curing agents from the group of organic anhydrides. It is also possible to use mixtures of the different curing agents.
Imidazolverbindung im Sinne der Erfindung sind Verbindungen, welche mindestens eine 1 , 3 -Diaza-2 , 4 -cyclopentadien-Einheit der Form im Molekül aufweisen, wobei die substitutionsfähigen Wasserstoffe der Verbindung unabhängig voneinander durch gleiche oder verschiedene organischer Reste R substituiert sein können. Die organischen Reste R können unabhängig voneinander ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend Wasserstoff, Halo- gen, Alkohol, Aldehyd, Carbonsäure, Cyano, Isocyano, nicht substituierte oder substituierte C1-C30 Alkyl, Cycloalkyl, Alkenyl, Cycloalkenyl , Aryl , Heteroaryl . Imidazole in the context of the invention are compounds which at least one 1, 3 -diaza-2,4-cyclopentadiene unit of the form have in the molecule, wherein the substitutable hydrogens of the compound independently of one another by identical or different organic radicals R may be substituted. The organic radicals R may independently of one another be selected from the group comprising hydrogen, halogen, alcohol, aldehyde, carboxylic acid, cyano, isocyano, unsubstituted or substituted C 1 -C 30 -alkyl, cycloalkyl, alkenyl, cycloalkenyl, aryl, heteroaryl.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann die Zusammen- Setzung ein Glycidylesterepoxidharz umfassen, wobei das In a preferred embodiment, the composition may comprise a glycidyl ester epoxy resin, wherein the
Glycidylesterepoxidharz folgender Formel (I) entspricht: Glycidyl ester epoxy resin of the following formula (I) corresponds to:
R(C00CH2CH0CH2) n Formel (I) , wobei n = 2, 3 oder 4 und R (C00CH 2 CHOCH 2 ) n formula (I), where n = 2, 3 or 4 and
R = C4 bis C10 substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl, Alkenyl, Cycloalkyl, Cycloalkenyl, Heteroalkyl, Aryl, Heteroaryl. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die Nutzung von Glycidylesterepoxidharz nach obiger Formel zu mecha- nisch stabilen Isolatoren führt, welche zudem einen schnellen Ladungsabbau aufweisen können. Die Härtungsreaktion verläuft zudem schnell und Formteile lassen sich zudem leicht entformen. Ohne durch die Theorie gebunden zu sein, kann sich durch die Wahl von Glycidylesterepoxidharzen mit mehreren Epoxy- gruppen und oben angegebenen Substitutionsmuster eine effek- 5 tive Vernetzung des Harzes unter gleichzeitig bevorzugter R = C4 to C10 substituted or unsubstituted alkyl, alkenyl, cycloalkyl, cycloalkenyl, heteroalkyl, aryl, heteroaryl. It has surprisingly been found that the use of glycidyl ester epoxy resin according to the above formula leads to mechanically stable insulators, which moreover can have a rapid charge reduction. The curing reaction proceeds In addition, fast and moldings can also be easily demoulded. Without wishing to be bound by theory, the choice of glycidyl ester epoxy resins having multiple epoxy groups and the substitution patterns given above may provide effective crosslinking of the resin at the same time
Wechselwirkung mit der Imidazolverbindung ergeben. Derart lassen sich die Leitfähigkeit und auch der Ladungsabbau auf Isolatoren steuern und eine verlängerte Lebensdauer und  Interaction with the imidazole compound. In this way, the conductivity and also the charge reduction on insulators can be controlled and a longer service life and
Durchschlag- und Überschlagsicherheit erhalten. Die Einstelle) lung der Leitfähigkeit scheint dabei insbesondere auch eine Funktion der sterischen Ausdehnung des Grundgerüstes R zu sein. Insbesondere können dabei cyclische aliphatische oder aromatische Verbindungen zu bevorzugten Glycidylesterepoxidharzen führen.  Break-through and rollover security received. The adjustment of the conductivity seems to be a function of the steric extent of the backbone R in particular. In particular, cyclic aliphatic or aromatic compounds may lead to preferred glycidyl ester epoxy resins.
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In einer alternativen Ausführungsmöglichkeit kann die Harz- komponente der Formel (I) entsprechen, wobei n = 2 und R eine substituierte oder unsubstituierte C6 Alkyl-, Alkenyl-, Cycloalkyl-, Cycloalkenyl - oder Arylgruppe ist. Insbesondere In an alternative embodiment, the resin component may correspond to the formula (I) wherein n = 2 and R is a substituted or unsubstituted C6 alkyl, alkenyl, cycloalkyl, cycloalkenyl or aryl group. Especially
20 die cyclischen C6 -Verbindungen können als Harzkomponente mit den Imidazolen zu vernetzten Harzen reagieren, welche besonders vorteilhafte elektrische Eigenschaften aufweisen. Dies kann insbesondere ein schneller Ladungsabbau sein, welcher zudem noch eine äußerst geringe Temperaturabhängigkeit auf-20 the cyclic C6 compounds can react as a resin component with the imidazoles to crosslinked resins, which have particularly advantageous electrical properties. In particular, this can be a rapid charge reduction, which also has an extremely low temperature dependence.
25 weisen kann. Dies kann zu einer besonders hohen Ausfallsicherheit, insbesondere auch im Bereich gasisolierter Schaltanlagen beitragen. 25 can point. This can contribute to a particularly high reliability, especially in the field of gas-insulated switchgear.
In einer weiteren Ausführungsvariante der Zusammensetzung 30 kann die Imidazolverbindung an der 2 Position durch eine Cl bis C8 Alkyl-, Alkenyl-, Cycloalkyl-, Cycloalkenyl-, Arylgruppe substituiert sein. Einen besonderen Anteil an der verbesserten Leitfähigkeit vernetzter Glycidylesterepoxidharze kann sich durch den Einsatz oben genannter Imidazolverbindun- 35 gen ergeben. Insbesondere scheinen die angegebenen Substi- tuenten in der 2 Position in der Lage, trotz geringen Ein- fluss auf die mechanischen Parameter des vernetzten Harzes und unter Beibehaltung der vorteilhaften Reaktionsgeschwin- digkeit, zu einer wesentlich Verbesserung im Ladungsabbau beitragen zu können. Ohne durch die Theorie gebunden zu sein, kann sich dieser Effekt hochwahrscheinlich durch die resultierenden HOMO/LUMO-Lagen und durch die besonderen sterischen Eigenschaften der an 2 Position substituierten Imidazolver- bindungen ergeben. In another embodiment of composition 30, the imidazole compound may be substituted at the 2 position by a C 1 to C 8 alkyl, alkenyl, cycloalkyl, cycloalkenyl, aryl group. A particular proportion of the improved conductivity of crosslinked glycidyl ester epoxide resins can be obtained by the use of the abovementioned imidazole compounds. In particular, the specified substituents in the 2 position appear to be capable, despite a slight influence on the mechanical parameters of the crosslinked resin and while maintaining the advantageous reaction rate. ability to contribute to a significant improvement in charge reduction. Without being bound by theory, this effect is most likely due to the resulting HOMO / LUMO layers and the particular steric properties of the 2-position substituted imidazole compounds.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann die Imidazolverbindung mindestens an zwei Stellen des Imidazol -Grundgerüstes durch eine Cl bis C8 Al- kyl-, Alkenyl, Cycloalkyl-, Cycloalkenyl - , Arylgruppe substituiert sein. Desweiteren haben sich Imidazolverbindungen als besonders geeignet erwiesen, welche mindestens zwei Substituenten am Imidazolgrundgerust tragen. Diese Verbindungen können sich durch gute mechanische Festigkeiten, eine kontrollierbare Vernetzungsreaktion und gute elektrische Eigenschaften des resultierenden Isolators auszeichnen. Größere Substituenten am Imidazolgrundgerust können für die elektrischen Eigenschaften nachteilig sein. In a further embodiment of the composition according to the invention, the imidazole compound may be substituted by at least two sites of the imidazole skeleton by a C 1 to C 8 alkyl, alkenyl, cycloalkyl, cycloalkenyl, aryl group. Furthermore, imidazole compounds have proven to be particularly suitable, which carry at least two substituents on Imidazolgrundgerust. These compounds can be characterized by good mechanical strengths, a controllable crosslinking reaction and good electrical properties of the resulting insulator. Larger substituents on the imidazole backbone may be detrimental to the electrical properties.
In einer besonderen Ausführungsform können insbesondere In a particular embodiment, in particular
Imidazolverbindung ausgewählt aus der Gruppe umfassend 2- methylimidazol , 2 -undecylimidazol , 2 -heptadecylimidazol , 1,2- dimethylimidazol , 2 -ethyl -4 -methylimidazol , 2 -phenylimidazol , 2 -phenyl -4 -methylimidazol , 1 -benzyl -2 -methylimidazol , 1- benzyl-2-phenylimidazol eingesetzt werden. Diese Imidazolverbindungen haben sich als sehr geeignet erwiesen, die Imidazole compound selected from the group comprising 2-methylimidazole, 2-undecylimidazole, 2-heptadecylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 1 -benzyl -2 - methylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole be used. These imidazole compounds have proved to be very suitable, the
Standzeiten von Isolatoren deutlich zu erhöhen. In einer besonderen Ausführungsform können insbesondere Significantly increase the service life of insulators. In a particular embodiment, in particular
Imidazolverbindung ausgewählt aus der Gruppe umfassend 1- cyanoethyl -2 -methylimidazol , 1 -cyanoethyl -2 -undecylimidazol , 1 -cyanoethyl -2 -ethyl -4 -methylimidazol , 1 -cyanoethyl -2 -phenyl - imidazol eingesetzt werden. Diese Imidazolverbindungen haben sich als sehr geeignet erwiesen, die Standzeiten von Isolatoren deutlich zu erhöhen. In einer besonderen Ausführungsform können insbesondere Imidazole compound selected from the group comprising 1-cyanoethyl -2-methylimidazole, 1-cyanoethyl -2-undecylimidazole, 1-cyanoethyl -2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl -2-phenyl-imidazole be used. These imidazole compounds have proven to be very suitable to significantly increase the service life of insulators. In a particular embodiment, in particular
Imidazolverbindung ausgewählt aus der Gruppe umfassend 2- phenyl -4 , 5 -dihydroxy methylimidazol , 2 -phenyl -4 -methyl - 5 - hydroxymethylimidazol eingesetzt werden. Diese Imidazol - Verbindungen haben sich als sehr geeignet erwiesen, die Imidazole compound selected from the group comprising 2-phenyl-4, 5 -dihydroxy methylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole be used. These imidazole compounds have proved to be very suitable, the
Standzeiten von Isolatoren deutlich zu erhöhen. Significantly increase the service life of insulators.
In einer besonderen Ausführungsform können insbesondere Imidazolverbindung ausgewählt aus der Gruppe umfassend 2 -methyl - imidazolin, 2 -phenylimidazolin eingesetzt werden. Diese In a particular embodiment, in particular imidazole compound selected from the group consisting of 2-methyl-imidazoline, 2-phenylimidazoline can be used. These
Imidazolverbindungen haben sich als sehr geeignet erwiesen, die Standzeiten von Isolatoren deutlich zu erhöhen.  Imidazole compounds have proven to be very suitable for significantly increasing the service life of insulators.
Desweiteren kann in einem zusätzlichen Aspekt der Zusammen- Setzung das Imidazol aus der Gruppe umfassend 2 -Methylimidazol, 1 , 2 -Dimethylimidazol , 2 , 4 -Dimethylimidazol ausgesucht sein. Diese Imidazolverbindungen, welche sich durch eine oder zwei Methyl -Substituenten am Imidazol -Grundgerüst auszeichnen, zeigen einen sehr schnellen Ladungsabbau und, im Ver- gleich zu den reinen Glycidylesterepoxidharzen, nur unwesentlich veränderte mechanische Eigenschaften. Als Resultat ergibt sich, dass die resultieren Isolatoren im Vergleich zu den Standard- Isolatoren unter elektrischer Belastung deutlich höhere Standzeiten aufweisen. Furthermore, in an additional aspect of the composition, the imidazole may be selected from the group consisting of 2-methylimidazole, 1, 2-dimethylimidazole, 2,4-dimethylimidazole. These imidazole compounds, which are distinguished by one or two methyl substituents on the imidazole skeleton, show very rapid charge degradation and, compared to the pure glycidyl ester epoxide resins, only insignificantly changed mechanical properties. The result is that the resulting insulators have significantly longer service lives compared to the standard insulators under electrical load.
In einer alternativen Ausführungsmöglichkeit kann die Zusammensetzung eine Imidazolverbindung in einer Konzentration von größer oder gleich 0,01 Gewichts-% und kleiner oder gleich 10 Gewichts- % bezogen auf das Gewicht der Harzkomponente enthal- ten. Diese Imidazolmenge hat sich als besonders geeignet erwiese, um zu einen beschleunigten Ladungsabbau elektrisch beanspruchter Isolatoren beitragen zu können. Desweiteren be- einflusst dieser Anteil an Imidazolverbindungen die Härtungsreaktion nur unwesentlich, welches zu vernetzten Glycidyl- esterepoxidharzen führen kann, welche nur unwesentlich in ihrer mechanischen Belastbarkeit beeinträchtigt sind. Kleinere Imidazolmengen sind nicht erfindungsgemäß, da der Effekt auf die elektrische Leitfähigkeit dann zu gering sein könnte. Hö- here Konzentrationen können zu schlechteren mechanischen Eigenschaften führen. Bevorzugt kann eine Imidazolverbindung in einer Konzentration von größer oder gleich 0,1 Gewichts-% und kleiner oder gleich 8 Gewichts-%, desweiteren bevorzugt in einer Konzentration von größer oder gleich 1,0 Gewichts-% und kleiner oder gleich 6 Gewichts-% bezogen auf das Gewicht der Harzkomponente enthalten sein. In an alternative embodiment, the composition may contain an imidazole compound in a concentration of greater than or equal to 0.01% by weight and less than or equal to 10% by weight, based on the weight of the resin component. This amount of imidazole has been found to be particularly suitable to be able to contribute to an accelerated charge reduction of electrically stressed insulators. Furthermore, this proportion of imidazole compounds only insignificantly influences the curing reaction, which can lead to crosslinked glycidylester epoxy resins which are only insignificantly impaired in their mechanical strength. Smaller amounts of imidazole are not according to the invention, since the effect on the electrical conductivity could then be too low. HOE here concentrations can lead to worse mechanical properties. Preferably, an imidazole compound may be in a concentration of greater than or equal to 0.1% by weight and less than or equal to 8% by weight, more preferably in a concentration of greater than or equal to 1.0% by weight and less than or equal to 6% by weight be contained on the weight of the resin component.
In einer weiteren Charakteristik kann die Härterkomponente der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthal - säure- anhydrid, Methylnadicanhydrid, hydriertes Methyl -nadican- hydrid, Methylhexahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthal - säureanhydrid, Methyltetrahydrophthal - säureanhydrid und Mi- schungen daraus. Aus der Gruppe der möglichen Härterkomponenten haben sich die Anhydrid-Härter als besonders geeignet erwiesen. Insbesondere die Anhydrid-Härter können in Kombination mit den erfindungsgemäß eingesetzten Glycidylesterepoxid- harzen und den Imidazolverbindungen zu mechanische stabilen, vernetzten Harzen führen, welche zudem noch verbesserte elektrische Eigenschaften aufweisen. In a further characteristic, the hardener component of the composition according to the invention can be selected from the group comprising phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methylnadic anhydride, hydrogenated methylnadicanhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride and mixtures thereof. From the group of possible hardener components, the anhydride hardeners have proven to be particularly suitable. In particular, the anhydride curing agents, in combination with the glycidyl ester epoxy resins used according to the invention and the imidazole compounds, can lead to mechanically stable, crosslinked resins which additionally have improved electrical properties.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Zusammensetzung im Wesentlichen frei von anorganischen Füll- Stoffen sein. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass insbesondere Zusammensetzungen, welche im Wesentlichen frei von weiteren Füllstoffen sind, die verbesserten elektrischen Eigenschaften aufweisen. Die insgesamt einsetzbaren Füllstoffe wurden weiter oben angegeben. Im Wesentlichen frei von weite- ren Füllstoffen ist die Zusammensetzung dann, wenn diese weniger al 10 Gew-%, bevorzugt weniger als 5 Gew-%, desweiteren bevorzugt weniger als 2,5 Gew-% an Füllstoffen aufweist. Insbesondere können dabei auch unter Füllstoffen diejenigen Substanzen verstanden werden, welche nicht zur Gruppe der Gly- cidylesterepoxidharze , Imidazolverbindungen und Härter gehören. Der analytische Nachweis der einzelnen Stoffe ist dabei dem Fachmann bekannt . Desweiteren erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung eines Gießharz-Isolators umfassend die Schritte: In a further embodiment of the invention, the composition may be substantially free of inorganic fillers. Surprisingly, it has been found that, in particular, compositions which are substantially free of further fillers have the improved electrical properties. The total usable fillers were specified above. The composition is essentially free of further fillers if it has less than 10% by weight, preferably less than 5% by weight, more preferably less than 2.5% by weight of fillers. In particular, fillers may also be understood as meaning those substances which do not belong to the group of glycidyl ester epoxide resins, imidazole compounds and hardeners. The analytical detection of the individual substances is known to the person skilled in the art. Furthermore, according to the invention, a method for producing a cast resin insulator comprising the steps:
a) Vorwärmen einer Mischung aus einem Glycidylesterepoxidharz und einer Härterkomponente, a) preheating a mixture of a glycidyl ester epoxy resin and a hardener component,
b) Hinzugeben einer Imidazolverbindung und optional weiterer Zuschlagsstoffe unter Rühren, b) adding an imidazole compound and optionally further additives with stirring,
c) Entgasen der Reaktionsmischung aus Schritt b) , c) degassing the reaction mixture from step b),
d) Gießen der entgasten Reaktionsmischung aus Schritt c) in eine Form, d) pouring the degassed reaction mixture from step c) into a mold,
e) Härten der vergossenen Reaktionsmischung unter Hitzeeinwirkung. Dieses Verfahren hat sich zur Herstellung mechanische stabiler Gießharz-Isolatoren mit verbesserten elektrischen Eigenschaften als besonders einfach, kostengünstig und reproduzierbar erwiesen. Insbesondere können die derart her- gestellten Gießharz - Isolatoren einen deutlich verbesserten Spannungs-/Ladungsabbau zeigen, welches unter elektrischer Belastung zu höheren Standzeiten der Gießharz - Isolatoren führen kann. Insbesondere können im Rahmen des Schrittes a) die Mischungen auf Temperaturen von größer oder gleich 10 °C und kleiner oder gleich 100 °C, bevorzugt auf größer oder gleich 20 °C und kleiner oder gleich 80 °C und desweiteren auf größer oder gleich 20 °C und kleiner oder gleich 60 °C vorgewärmt werden. Dieses kann die Zugabe der erfindungsgemäßen Imidazolverbindungen und ggf. weiterer Zuschlagsstoffe er- leichtern. Desweiteren kann das Entgasen der Mischung ine) curing the potted reaction mixture under heat. This method has proven to be particularly simple, inexpensive and reproducible for producing mechanical stable cast resin insulators with improved electrical properties. In particular, the cast resin insulators produced in this way can show a significantly improved stress / charge degradation, which under electrical stress can lead to longer service lives of the cast resin insulators. In particular, within the scope of step a), the mixtures can be at temperatures of greater than or equal to 10 ° C. and less than or equal to 100 ° C., preferably greater than or equal to 20 ° C. and less than or equal to 80 ° C. and furthermore greater than or equal to 20 ° C and less than or equal to 60 ° C preheated. This can facilitate the addition of the imidazole compounds according to the invention and, if appropriate, further additives. Furthermore, the degassing of the mixture in
Schritt c) unter Unterdruck erfolgen. Dadurch können Lufteinschüsse in dem ausgehärteten Glycidylesterepoxidharz vermieden werden, welches zu einer verbesserten mechanischen Beständigkeit des Isolators beitragen kann. Das Härten der ver- gossenen Reaktionsmischung kann insbesondere unter erhöhter Temperatur für mehrere Stunden erfolgen. Vorteilhafterweise können die Temperaturen dabei größer oder gleich 40 °C betragen und die Härtung über länger als 3 h durchgeführt werden. Dies kann zu mechanisch sehr stabilen und ausreagierten Step c) carried out under reduced pressure. As a result, air bubbles in the cured glycidyl ester epoxy can be avoided, which can contribute to improved mechanical resistance of the insulator. The hardening of the cast reaction mixture can take place in particular under elevated temperature for several hours. Advantageously, the temperatures may be greater than or equal to 40 ° C and the curing be carried out for longer than 3 h. This can become mechanically very stable and fully reacted
Glycidylesterepoxidharzen führen. Glycidyl ester epoxy lead.
Des Weiteren kann in einer zusätzlichen Ausgestaltung des Verfahrens in einem weiteren Verfahrensschritt f) die Ober- flächenrauigkeit des gehärteten Isolators auf größer oder gleich 1 μπι und kleiner oder gleich 40 μπι eingestellt werden. Im Gegensatz zu den im Stand der Technik genannten Glycidyl- esterepoxidharzen können durch die erfindungsgemäßen verbes- serten elektrischen Eigenschaften des Isolators auch Oberflächenbehandlungen durchgeführt werden, ohne dass die elektrischen Eigenschaften des Isolators sich verändern. Üblicherweise befinden sich auf Stand der Technik Isolatoren elektrisch leitfähigere Schichten, welche durch Verunreinigungen und Nebenprodukte des Vernetzungsprozesses herrühren. Entfernt man diese Schichten zum Beispiel zur Ausbildung einer definierten Oberflächenrauigkeit , so führt dies im Allgemeinen zu verschlechterten elektrischen Eigenschaften. Ohne durch die Theorie gebunden zu sein, lässt sich bei den erfin- dungsgemäß hergestellten Isolatoren die Oberfläche ohne Verlust der günstigen elektrischen Eigenschaften modifizieren. Dies aus dem Grund, da der Isolator eine gleichbleibende elektrische Leitfähigkeit aufweist. Der oben angegebene Furthermore, in an additional embodiment of the method in a further method step f) the upper Surface roughness of the cured insulator to greater than or equal to 1 μπι and less than or equal to 40 μπι be set. In contrast to the glycidyl ester epoxy resins mentioned in the prior art, surface treatments can also be carried out by the improved electrical properties of the insulator according to the invention without the electrical properties of the insulator changing. Typically, prior art isolators are more electrically conductive layers resulting from contaminants and byproducts of the crosslinking process. Removing these layers, for example, to form a defined surface roughness, this generally leads to deteriorated electrical properties. Without being bound by theory, in the insulators produced according to the invention, the surface can be modified without losing the favorable electrical properties. This is because the insulator has a constant electrical conductivity. The above
Rauigkeitsbereich hat sich dabei zum Erhalt besonders langer Standzeiten als besonders günstig erwiesen. Dies wahrscheinlich durch eine besonders vorteilhafte Oberflächen-/Volumen- Relation. Die Oberflächenrauigkeit kann dabei durch die dem Fachmann bekannten Verfahren eingestellt werden. Dies beispielsweise durch Schmirgeln, Aufrauen, Sandstrahlen, Wasser- strahlen, Lasern etc. Bevorzugt kann die Oberflächenrauigkeit des gehärteten Isolators zudem auf größer oder gleich 2 μπι und kleiner oder gleich 20 μπι eingestellt werden. Dies kann zu einer verbesserten Durch- und/oder Überschlagsicherheit beitragen . Roughness range has proven to be particularly long-lasting to obtain particularly long service life. This is probably due to a particularly advantageous surface / volume relation. The surface roughness can be adjusted by the methods known in the art. This, for example, by sanding, roughening, sandblasting, water jets, lasers, etc. Preferably, the surface roughness of the cured insulator can also be set to greater than or equal to 2 μπι and less than or equal to 20 μπι. This can contribute to improved penetration and / or rollover safety.
Zusätzlich kann in einem weiteren Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens das Härten der Reaktionsmischung in Schritt e) bei Temperaturen von größer oder gleich 50 °C und kleiner oder gleich 200 °C erfolgen. Insbesondere kann ein Härtungs- schritt im oben angegebenen Temperaturbereich zu einer vorteilhaften mechanischen und elektrischen Nachbehandlung des Materials beitragen. Ohne durch die Theorie gebunden zu sein können dabei noch nicht reagierte Gruppen nachreagieren und eine gleichmäßigere Verteilung der einzelnen Bestandteile im Isolator erreicht werden. Zweckmäßigerweise kann der Nachbehandlungsschritt länger als 10 h, bevorzugt länger als 15 h und desweiteren bevorzugt länger als 20 h betragen. Dies kann zu besonders mechanisch stabilen Isolatoren führen. Die Temperatur im Rahmen der Härtung kann dabei über die gesamte Zeitspanne konstant oder variabel sein. So können beispielsweise gestufte Temperaturprogramme gefahren werden. Denkbar sind beispielsweise aufsteigende oder absteigende Temperatur- rampen. Vorteilhafterweise kann die Härtung unter aufsteigenden Temperaturrampen in einem Temperaturbereich von größer oder gleich 60 °C und kleiner oder gleich 180 °C, desweiteren bevorzugt von größer oder gleich 75 °C und kleiner oder gleich 170 °C erfolgen. In addition, in a further aspect of the method according to the invention, the curing of the reaction mixture in step e) at temperatures of greater than or equal to 50 ° C and less than or equal to 200 ° C take place. In particular, a curing step in the above-mentioned temperature range can contribute to an advantageous mechanical and electrical aftertreatment of the material. Without being bound by the theory unreacted groups can react and a more even distribution of the individual components in the insulator can be achieved. Conveniently, the post-treatment step may be longer than 10 hours, preferably longer than 15 hours, and furthermore preferably longer than 20 hours. This can lead to particularly mechanically stable insulators. The temperature during curing can be constant or variable over the entire time span. Thus, for example, stepped temperature programs can be run. For example, ascending or descending temperature ramps are conceivable. Advantageously, the curing under rising temperature ramps in a temperature range of greater than or equal to 60 ° C and less than or equal to 180 ° C, further preferably greater than or equal to 75 ° C and less than or equal to 170 ° C.
Weiterhin ist im Sinne der Erfindung ein Isolator, welcher nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Isolatoren können sich durch verbesserte elektrische Eigenschaften, ins- besondere eine verbesserte Durchschlag- und Überschlagsicherheit auszeichnen. Diese verbesserten elektrischen Eigenschaften können dabei unter Beibehaltung der mechanischen Eigenschaften erreicht werden. Dies kann zu längeren Standzeiten der Isolatoren beitragen, welches sich insbesondere bei Iso- latoren in DC-Anlagen standzeitenverlängernd auswirken kann. Furthermore, in the context of the invention, an insulator which is produced by the process according to the invention. The insulators produced by the process according to the invention can be distinguished by improved electrical properties, in particular improved breakdown and flashover safety. These improved electrical properties can be achieved while maintaining the mechanical properties. This can contribute to a longer service life of the insulators, which can have a prolonged life, especially with isolators in DC systems.
Erfindungsgemäß ist weiterhin die Verwendung eines erfindungsgemäßen Isolators in elektrischen Schaltanlagen. Die erfindungsgemäßen Isolatoren lassen sich vorzugsweise in elekt- rischen Schaltanlagen einsetzen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn auf kleinem Raum mehrere Stromschienen einer Anlage zusammenkommen und eine erhöhte Gefahr eines Überoder Durchschlages besteht. In diesen Fällen können die verbesserten elektrischen Eigenschaften des Isolators zu einer verbesserten Anlagensicherheit und -Standzeit beitragen. The invention further provides for the use of an insulator according to the invention in electrical switchgear. The insulators according to the invention can preferably be used in electrical switchgear. This is particularly advantageous when several busbars of a system come together in a small space and there is an increased risk of over or breakdown. In these cases, the improved electrical properties of the insulator can contribute to improved plant safety and durability.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der erfindungsgemäße Isolator in elektrischen Schaltanlagen verwendet werden, wobei die Schaltanlage eine Hochspannungsanlage ist. Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Isolator GießharzZusammensetzung zu einer verbesserten Betriebssicherheit von Hochspannungsanlagen beitragen. Insbesondere bei diesen Anlagen ergibt sich ein erhöhtes Risiko elektrischer Isolator-Überoder Durchschläge, welche durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Isolator Gießharzzusammensetzung verringert werden können. Insbesondere kann der erfindungsgemäße Isolator in DC- Hochspannungsanlagen zu einer Standzeitverlängerung beitragen . In a further aspect of the invention, the insulator according to the invention can be used in electrical switchgear, wherein the switchgear is a high voltage system. Advantageously, the insulator casting resin composition according to the invention can contribute to an improved reliability of high-voltage installations. In particular, in these systems, there is an increased risk of electrical insulator over or punctures, which can be reduced by the use of the insulator casting resin composition according to the invention. In particular, the insulator according to the invention in DC high-voltage systems can contribute to a service life extension.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be described in detail in conjunction with the drawings.
Die elektrischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Isolator Gießharzzusammensetzung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert . Die Figuren zeigen The electrical properties of the insulator casting resin composition according to the invention are explained in more detail below with reference to figures. The figures show
Fig. la schematisch einen Aufbau zur elektrischen Aufladung von Isolator-Oberflächen; Fig. La schematically a structure for the electrical charging of insulator surfaces;
Fig. lb schematischen einen Aufbau zur Messung der Oberflächenspannung eines Isolators; Fig. 1b schematically shows a structure for measuring the surface tension of an insulator;
Fig. 2 den Spannungsabfall bei 40 °C einer Gießharzzusammensetzung ohne Imidazol -Komponente als Funktion der Zeit, 2 shows the voltage drop at 40 ° C of a casting resin composition without imidazole component as a function of time,
Fig. 3 den Spannungsabfall bei 40 °C einer erfindungsgemäßen Gießharzzusammensetzung mit 2,4 Teilen Imidazol als Funktion der Zeit, Fig . 4 den Spannungsabfall bei 20 °C einer erfindungsgemäßen Gießharzzusammensetzung mit 1,2 Teilen 1,2- Dimethylimidazol als Funktion der Zeit, Fig. 5 den Spannungsabfall bei 20 °C einer erfindungsgemäßen Gießharzzusammensetzung mit 2,4 Teilen 1,2- Dimethylimidazol als Funktion der Zeit, 3 shows the voltage drop at 40 ° C of a cast resin composition according to the invention with 2.4 parts of imidazole as a function of time, Fig. 4 shows the voltage drop at 20 ° C of a casting resin composition according to the invention with 1.2 parts of 1,2-dimethylimidazole as a function of time, Fig. 5 shows the voltage drop at 20 ° C of a casting resin composition according to the invention with 2.4 parts of 1,2-dimethylimidazole as a function of Time,
Fig. 6 den Spannungsabfall bei 40 °C einer erfindungsgemä- ßen Gießharzzusammensetzung mit 2,4 Teilen 2-Ethyl-6 shows the voltage drop at 40 ° C. of a cast resin composition according to the invention with 2.4 parts of 2-ethyl
4 -methylimidazol als Funktion der Zeit. 4 -methylimidazole as a function of time.
Figur la zeigt einen Versuchsaufbau zur elektrischen Aufladung von Probenkörperoberflächen über eine Korona-Ent1adung . Dargestellt ist ein Isolator Probenkörper (5) , welcher eine zylindrische Geometrie aufweist und auf einem Tisch (4) liegt. Oberhalb des Probenkörpers (5) befindet sich ein Gitter (3) . Durch einen Spannungsgenerator (1) wird mittels einer stabförmigen Sonde (2), welche an ihrer Spitze eine Nadel- spitze oder einen sehr dünnen Draht aufweist, eine Ladungsdifferenz auf den Probenkörper (5) aufgebracht. Die Dicke des Probenkörpers kann üblicherweise 2, 5 oder 10 mm betragen und der Probenkörperdurchmesser kann zwischen 40 oder 80 mm liegen. Die Ladung der Oberfläche erfolgt unter Atmosphärendruck an klimatisierter Luft (RH zwischen 10% und 90%) . Die maximal erhältliche Oberflächenspannung auf der Probenkörperoberfläche beträgt 3 kV. FIG. 1 a shows a test setup for electrically charging sample body surfaces via a corona discharge. Shown is an insulator specimen (5), which has a cylindrical geometry and is located on a table (4). Above the specimen (5) is a grid (3). By means of a voltage generator (1), a charge difference is applied to the sample body (5) by means of a rod-shaped probe (2) which has a needle tip or a very thin wire at its tip. The thickness of the specimen may usually be 2, 5 or 10 mm and the specimen diameter may be between 40 or 80 mm. The surface is charged under atmospheric pressure in conditioned air (RH between 10% and 90%). The maximum available surface tension on the specimen surface is 3 kV.
Figur lb zeigt den Aufbau zur Bestimmung der Oberflächenspan- nung eines Probenkörpers. Dargestellt ist der (zylindrische) Probenkörper (5) , dessen Oberflächenspannung über eine Sonde (7) , welche an eine Voltmeter (6) angeschlossen ist, gemessen wird. Durch wiederholte Messungen lässt sich der Oberflächenspannungsabbau über die Zeit verfolgen. Beispiele : FIG. 1b shows the structure for determining the surface tension of a specimen. Shown is the (cylindrical) specimen (5), whose surface tension via a probe (7), which is connected to a voltmeter (6) is measured. Repeated measurements allow the surface tension degradation to be tracked over time. Examples:
Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel) Herstellung des Probenkörpers: Example 1 (Comparative Example) Production of the Specimen:
Es wird ein 4 mm hoher und 8 cm breiter zylindrischer Probenkörper aus 100 Gewichtsteilen Hexahydrophthalsäurediglycidylester und 102 Gewichtsteilen Methylnadicanhydrid hergestellt, indem das Methylnadicanhydrid auf 60 °C vorgewärmt wird. Dazu gibt man auf 80°C vorgewärmte Glycidylesterharz . Die Mischung wird 2 Minuten unter Vakuum und Rühren entgast, anschließend wird die Mischung in auf 80 °C erwärmte Formen gegossen. Die Mischung wird mittels eines Härtungsprogramms (80°C 2h - 100°C 2 h - 130°C 1 h - 150°C 12 h) ausgehärtet und nach erkalten entformt. A 4 mm high and 8 cm wide cylindrical specimen of 100 parts by weight of hexahydrophthalic acid diglycidyl ester and 102 parts by weight of methylnadic anhydride is prepared by preheating the methylnadic anhydride to 60 ° C. To this is added to 80 ° C preheated Glycidylesterharz. The mixture is degassed for 2 minutes under vacuum and with stirring, then the mixture is poured into molds heated to 80 ° C. The mixture is cured by means of a curing program (80 ° C 2h - 100 ° C for 2 h - 130 ° C for 1 h - 150 ° C for 12 h) and demolded after cooling.
Der Probenkörper wird mit einer Oberflächenladung versehen und der Abbau der Oberflächenladung über die Zeit verfolgt (siehe Figur 2) . Im Vergleich zu Probenkörper mit einer The specimen is provided with a surface charge and the degradation of the surface charge is tracked over time (see Figure 2). Compared to specimens with a
Imidazolverbindung ergibt sich ein deutlich verschlechterter Abbau der Oberflächenladung. Extrapoliert erhält man einen Abbau der Oberflächenladung nach ca. 40.000 h, während bei den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen mit Imidazol ein deutlich schnellerer Ladungsabbau gefunden wird (extrapoliert ca. 150-170 h) . In den erfindungsgemäßen Isolatorzusammen- Setzungen erhält man einen ca. 90%igen Ladungsabbau schon nach ca. 50 h. Imidazole compound results in a significantly deteriorated degradation of the surface charge. Extrapolated to obtain a degradation of the surface charge after about 40,000 h, while in the compositions according to the invention with imidazole a much faster charge reduction is found (extrapolated about 150-170 h). In the isolator compositions according to the invention, about 90% charge degradation is obtained after about 50 hours.
Beispiel 2 Herstellung des Probenkörpers: Example 2 Preparation of the specimen:
Es wird ein 4 mm hoher und 8 cm breiter zylindrischer Probenkörper aus 100 Gewichtsteilen Hexahydrophthalsäurediglycidylester, 102 Gewichtsteilen Methylnadicanhydrid und It becomes a 4 mm high and 8 cm wide cylindrical specimen 100 parts by weight of hexahydrophthalic acid diglycidyl ester, 102 parts by weight of methylnadic anhydride and
2,4 Gewichtsteilen Imidazol (bezogen auf Glycidylesterharz ) indem das Methylnadicanhydrid und das Imidazol bei 60°C unter Rühren gelöst werden. Dazu gibt man auf 80 °C vorgewärmte Glycidylesterharz. Die Mischung wird 2 Minuten unter Vakuum und Rühren entgast, anschließend wird die Mischung in auf 80°C erwärmte Formen gegossen. Die Mischung wird mittels eines Härtungsprogramms (80°C 2h - 100°C 2 h - 130°C 1 h - 150°C 12 h) ausgehärtet und nach erkalten entformt.  2.4 parts by weight of imidazole (relative to glycidyl ester resin) by dissolving the methylnadic anhydride and the imidazole at 60 ° C with stirring. To this is added to 80 ° C preheated Glycidylesterharz. The mixture is degassed for 2 minutes under vacuum and with stirring, then the mixture is poured into molds heated to 80 ° C. The mixture is cured by means of a curing program (80 ° C 2h - 100 ° C for 2 h - 130 ° C for 1 h - 150 ° C for 12 h) and demolded after cooling.
Der Probenkörper wird mit einer Oberflächenladung versehen und der Abbau der Oberflächenladung über die Zeit verfolgt (siehe Figur 3) . Im Vergleich zu Probenkörper ohne The sample body is provided with a surface charge and the degradation of the surface charge is tracked over time (see FIG. 3). In comparison to specimen without
Imidazolkomponente ergibt sich ein deutlich verbesserter Abbau der Oberflächenladung. Beispiel 3 Imidazole component results in a significantly improved degradation of the surface charge. Example 3
Herstellung des Probenkörpers: Preparation of the specimen:
Es wird ein 4 mm hoher und 8 cm breiter zylindrischer Proben- körper aus It becomes a 4 mm high and 8 cm wide cylindrical specimen
100 Gewichtsteilen Hexahydrophthalsäurediglycidylester, 102 Gewichtsteilen Methylnadicanhydrid und 100 parts by weight of hexahydrophthalic acid diglycidyl ester, 102 parts by weight of methylnadic anhydride and
1,2 Gewichtsteilen 1 , 2 -Dimethylimidazol (bezogen auf 1.2 parts by weight of 1, 2-dimethylimidazole (based on
Glycidylesterharz) hergestellt, indem das Methylnadicanhydrid und das 1 , 2 -Dimethylimidazol bei 60°C unter Rühren gelöst werden. Dazu gibt man auf 80°C vorgewärmte Glycidylesterharz. Die Mischung wird 2 Minuten unter Vakuum und Rühren entgast, anschließend wird die Mischung in auf 80 °C erwärmte Formen gegossen. Die Mischung wird mittels eines Härtungsprogramms (80°C 2h - 100°C 2 h - 130°C 1 h - 150°C 12 h) ausgehärtet und nach erkalten Glycidyl ester resin) by dissolving the methylnadic anhydride and the 1,2-dimethylimidazole at 60 ° C with stirring. To this is added to 80 ° C preheated Glycidylesterharz. The mixture is degassed for 2 minutes under vacuum and with stirring, then the mixture is poured into molds heated to 80 ° C. The mixture is applied by means of a curing program (80 ° C 2h - 100 ° C 2 h - 130 ° C for 1 h - 150 ° C for 12 h) and cooled
entformt . demolded.
Der Probenkörper wird mit einer Oberflächenladung versehen und der Abbau der Oberflächenladung über die Zeit verfolgt (siehe Figur 4) . Im Vergleich zu Probenkörper ohne Imidazol- komponente ergibt sich ein deutlich verbesserter Abbau der Oberflächenladung . Beispiel 4 The specimen is provided with a surface charge and the degradation of the surface charge is tracked over time (see Figure 4). In comparison to specimens without Imidazol- component results in a significantly improved degradation of the surface charge. Example 4
Herstellung des Probenkörpers: Preparation of the specimen:
Es wird ein 4 mm hoher und 8 cm breiter zylindrischer Proben- körper aus It becomes a 4 mm high and 8 cm wide cylindrical specimen
100 Gewichtsteilen Hexahydrophthalsäurediglycidylester, 102 Gewichtsteilen Methylnadicanhydrid, 100 parts by weight of hexahydrophthalic acid diglycidyl ester, 102 parts by weight of methylnadic anhydride,
2,4 Gewichtsteilen 1 , 2 -Dimethylimidazol (bezogen auf 2.4 parts by weight of 1, 2-dimethylimidazole (based on
Glycidylesterharz ) und Glycidyl ester resin) and
65 Gewichtsprozent Aluminiumoxid (bezogen auf Glycidylesterharz) hergestellt, indem das Methylnadicanhydrid und das 1 , 2 -Dimethylimidazol bei 60°C unter Rühren gelöst werden. Dazu gibt man auf 80°C vorgewärmte Glycidylesterharz. Die Mischung wird 2 Minuten unter Vakuum und Rühren entgast, anschließend wird die Mischung in auf 80 °C erwärmte Formen gegossen. Die Mischung wird mittels eines Härtungsprogramms (80°C 2h - 100°C 2 h - 130°C 1 h - 150°C 12 h) ausgehärtet und nach erkalten  65 weight percent alumina (based on glycidyl ester resin) prepared by the methylnadic anhydride and the 1, 2 -Dimethylimidazol are dissolved at 60 ° C with stirring. To this is added to 80 ° C preheated Glycidylesterharz. The mixture is degassed for 2 minutes under vacuum and with stirring, then the mixture is poured into molds heated to 80 ° C. The mixture is cured by means of a curing program (80 ° C 2h - 100 ° C 2 h - 130 ° C for 1 h - 150 ° C for 12 h) and cooled after
entformt . demolded.
Der Probenkörper wird mit einer Oberflächenladung versehen und der Abbau der Oberflächenladung über die Zeit verfolgt (siehe Figur 5) . Im Vergleich zu Probenkörper ohne Imidazol- komponente ergibt sich ein deutlich verbesserter Abbau der Oberflächenladung . Beispiel 5 The specimen is provided with a surface charge and the degradation of the surface charge is tracked over time (see Figure 5). In comparison to specimens without Imidazol- component results in a significantly improved degradation of the surface charge. Example 5
Herstellung des Probenkörpers: Es wird ein 4 mm hoher und 8 cm breiter zylindrischer Probenkörper aus Preparation of the specimen: There is a 4 mm high and 8 cm wide cylindrical specimen
100 Gewichtsteilen Glycidylesterharz , 100 parts by weight of glycidyl ester resin,
102 Gewichtsteilen Methylnadicanhydrid und 102 parts by weight of methylnadic anhydride and
2,4 Gewichtsteilen 2 -Ethyl -4 -methylimidazol (bezogen auf Glycidylesterharz) indem das Methylnadicanhydrid und das 2 -Ethyl -4 -methyl - imida- zol bei 60°C unter Rühren gelöst werden. Dazu gibt man auf 80°C vorgewärmte Glycidylesterharz. Die Mischung wird 2 Minuten unter Vakuum und Rühren entgast, anschließend wird die Mischung in auf 80 °C erwärmte Formen gegossen. Die Mischung wird mittels eines Härtungsprogramms (80°C 2h - 100°C 2 h - 130°C 1 h - 150°C 12 h) ausgehärtet und nach erkalten 2.4 parts by weight of 2-ethyl-4-methylimidazole (based on glycidyl ester resin) are dissolved by stirring the methylnadic anhydride and the 2-ethyl-4-methyl-imidazole at 60 ° C. To this is added to 80 ° C preheated Glycidylesterharz. The mixture is degassed for 2 minutes under vacuum and with stirring, then the mixture is poured into molds heated to 80 ° C. The mixture is cured by means of a curing program (80 ° C 2h - 100 ° C 2 h - 130 ° C for 1 h - 150 ° C for 12 h) and cooled after
entformt. removed from the mold.
Der Probenkörper wird mit einer Oberflächenladung versehen und der Abbau der Oberflächenladung über die Zeit verfolgt (siehe Figur 6) . Im Vergleich zu Probenkörper ohne Imidazol- komponente ergibt sich ein deutlich verbesserter Abbau der Oberflächenladung . The specimen is provided with a surface charge and the degradation of the surface charge is tracked over time (see Figure 6). In comparison to specimens without Imidazol- component results in a significantly improved degradation of the surface charge.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen . Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Patentansprüche claims
1. Isolator Gießharzzusammensetzung mindestens aufweisend eine Harz- und eine Härterkomponente, dadurch gekennzeichnet, dass die Harzkomponente mindestens ein Glycidylesterepoxid- harz und die Zusammensetzung zusätzlich mindestens eine An insulator casting resin composition comprising at least one resin component and one hardener component, characterized in that the resin component comprises at least one glycidyl ester epoxy resin and the composition additionally at least one resin
Imidazolverbindung umfasst. Imidazole compound.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Glycidylester- epoxidharz folgender Formel (I) entspricht: 2. Composition according to claim 1, wherein the glycidyl ester epoxy resin corresponds to the following formula (I):
R(C00CH2CH0CH2)n Formel(I), wobei n = 2, 3 oder 4 und R (C00CH 2 CHOCH 2 ) n formula (I), where n = 2, 3 or 4 and
R = C4 bis CIO substituiertes oder unsubstituiertes Alkyl,R = C4 to C10 substituted or unsubstituted alkyl,
Alkenyl, Cycloalkyl, Cycloalkenyl , Heteroalkyl, Aryl , Hetero- aryl . Alkenyl, cycloalkyl, cycloalkenyl, heteroalkyl, aryl, heteroaryl.
3. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Harzkomponente der Formel (I) entspricht, wobei n = 2 und R eine substituierte oder unsubstituierte C6 Alkyl-, Alkenyl-, Cycloalkyl-, Cycloalkenyl- oder Arylgruppe ist. A composition according to any one of the preceding claims wherein the resin component is of formula (I) wherein n = 2 and R is a substituted or unsubstituted C6 alkyl, alkenyl, cycloalkyl, cycloalkenyl or aryl group.
4. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Imidazolverbindung an der 2 Position durch eine Cl bis C8 Alkyl-, Alkenyl-, Cycloalkyl-, Cycloalkenyl-, Arylgruppe substituiert ist. A composition according to any one of the preceding claims, wherein the imidazole compound is substituted at the 2 position by a C 1 to C 8 alkyl, alkenyl, cycloalkyl, cycloalkenyl, aryl group.
5. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Imidazolverbindung mindestens an zwei Stellen desA composition according to any one of the preceding claims, wherein the imidazole compound is at least at two sites of the
Imidazol -Grundgerüstes durch eine Cl bis C8 Alkyl-, Alkenyl, Cycloalkyl-, Cycloalkenyl-, Arylgruppe substituiert ist. Imidazole skeleton is substituted by a Cl to C8 alkyl, alkenyl, cycloalkyl, cycloalkenyl, aryl group.
6. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Imidazol ausgesucht ist aus der Gruppe umfassend 2-6. The composition according to any one of the preceding claims, wherein the imidazole is selected from the group comprising
Methylimidazol , 1 , 2 -Dimethylimidazol , 2 , 4 -Dimethylimidazol . Methylimidazole, 1, 2 -Dimethylimidazole, 2, 4 -Dimethylimidazole.
7. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung eine Imidazolverbindung in einer Konzentration von größer oder gleich 0,01 Gewichts-% und kleiner oder gleich 10 Gewichts-% bezogen auf das Gewicht der Harzkomponente enthält. A composition according to any one of the preceding claims, wherein the composition contains an imidazole compound in a concentration greater than or equal to 0.01% by weight and less than or equal to 10% by weight, based on the weight of the resin component.
8. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Härterkomponente ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthal - säureanhydrid, Methylnadicanhydrid, hydriertes Methyl -nadicanhydrid, Methyl - hexahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, Methyltetrahydrophthal - säureanhydrid und Mischungen daraus. 8. The composition according to claim 1, wherein the hardener component is selected from the group comprising phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methylnadic anhydride, hydrogenated methylnadic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride and mixtures thereof.
9. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung im Wesentlichen frei von anorganischen Füllstoffen ist. A composition according to any one of the preceding claims wherein the composition is substantially free of inorganic fillers.
10. Verfahren zur Herstellung eines Gießharz - Isolators umfassend die Schritte: 10. A process for producing a cast resin insulator, comprising the steps of:
a) Vorwärmen einer Mischung aus einem Glycidylesterepoxidharz und einer Härterkomponente, a) preheating a mixture of a glycidyl ester epoxy resin and a hardener component,
b) Hinzugeben einer Imidazolverbindung und optional weiterer Zuschlagsstoffe unter Rühren, b) adding an imidazole compound and optionally further additives with stirring,
c) Entgasen der Reaktionsmischung aus Schritt b) , c) degassing the reaction mixture from step b),
d) Gießen der entgasten Reaktionsmischung aus Schritt c) in eine Form, d) pouring the degassed reaction mixture from step c) into a mold,
e) Härten der vergossenen Reaktionsmischung unter Hitzeeinwirkung . e) curing the potted reaction mixture under heat.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei in einem weiteren Verfahrensschritt f) die Oberflächenrauigkeit des gehärteten Isolators auf größer oder gleich 1 μπι und kleiner oder gleich 40 μπι eingestellt wird. 11. The method of claim 10, wherein in a further method step f) the surface roughness of the cured insulator is set to greater than or equal to 1 μπι and less than or equal to 40 μπι.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei das Härten der Reaktionsmischung in Schritt e) bei Temperaturen von größer oder gleich 50 °C und kleiner oder gleich 200 °C erfolgt . 12. The method according to any one of claims 10 or 11, wherein the curing of the reaction mixture in step e) at temperatures of greater than or equal to 50 ° C and less than or equal to 200 ° C.
13. Isolator, hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12. 13. An insulator produced by a method according to any one of claims 10 to 12.
14. Verwendung eines Isolators nach Anspruch 13 in elektrischen Schaltanlagen. 14. Use of an insulator according to claim 13 in electrical switchgear.
15. Verwendung nach Anspruch 14, wobei die Schaltanlage eine Hochspannungsanlage ist. 15. Use according to claim 14, wherein the switchgear is a high voltage system.
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