JPH02288107A - 電気絶縁体 - Google Patents

電気絶縁体

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JPH02288107A
JPH02288107A JP9051990A JP9051990A JPH02288107A JP H02288107 A JPH02288107 A JP H02288107A JP 9051990 A JP9051990 A JP 9051990A JP 9051990 A JP9051990 A JP 9051990A JP H02288107 A JPH02288107 A JP H02288107A
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アントン・デマルメルス
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    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は熱硬化性マトリックスと、この熱硬化性マト
リックス中に埋設された主に鉱物性充填材から成る第一
の粒子とを含む電気絶縁体に関する。この種の絶縁体は
中・高電圧工学において機械的かつ熱的に大きい負荷が
かかる部材として使用される。たとえば圧縮ガス遮断器
の圧力負荷消弧室ケーシングまたはガス絶縁された金属
カプセルに入れられた切り換え装置中のシayトウング
(Schottung)絶縁体である。この絶縁体の材
料として充填材補強された熱硬化体は約120℃までの
ガラス転移温度で使用されるから、そのような絶縁体は
連続運転中の機械負荷が大きい場合には最高85℃まで
の温度に曝されることがある。ガラス転移温度がもっと
高い熱硬化体も知られているが、しかしそれらの材料は
非常に脆(、従って機械的負荷を受ける電気絶縁体中で
の使用には適していない。
技術水準 始めに記載したような電気絶縁体はたとえばDE314
6003AlとDE3532963△lから知られてい
る。これらの絶縁体は電気設備の電流が流れる部分と直
接接触し、従って設備を運転するとき電流が流れる部分
の中に形成された電流熱によって加熱される。この通常
は鉱物粉末補強したエポキシ樹脂系の許容最大限の連続
使用温度は同時に機械的負荷がかかる場合には約85℃
になるので、電気設備が耐える定格電流の強さの限界は
望ましくない程低くなる。
tJs4026970Aから、充填材補強した熱硬化体
の靭性を主にエラストマーの心とこの心を囲む丈夫なカ
バーとをもつ弾性粒子により強化することが知られてい
る。しかし温度が上昇したときそのような物質の長時間
にわたる挙動については何の説明もない。
更に以下の文献にいろいろな技術水準が記載されている
一材料科学ジャーナル(Journal  ofMat
erials  5cience)第21巻(1986
)380−388頁、 ヤング(R,J、Young)
、 マックスウェル(D、L6Ma xwe I 1)
、 キンロツホ(A、J、K1n1och)rハイブリ
ッド・粒子複合体の変形J  (”r’he  def
ormation  of  hybrid−ρart
iculate  composites)パンフレッ
ト「バラロイド」 (Paral。
id)、ローム・アンド・ハース・カンパニー(Roh
m  and  Haas  Company)、イン
デイペンデンス・モール・ウェスト・フィラデルフィア
・ピー、ニー1.19105  アメリカ (Inde
pendence  Mail  West  Ph1
ladelphia、P、A、19105、USAプラ
スチックス(Kunststof re)7B(198
B)10特許通報(PatenLberichte)r
高靭性熱可塑性ポリエステル成形物J  (Therm
oplastische  Polyester−Fo
rmmasse   miL   hoh’er   
ZaehigkeiL)、EPO131202B1゜特
許権者バイエル アー、ゲー(BayerAG) 、レ
ーヴエルクーゼン(Leverkusen) 特許請求の範囲lに記載した発明の基本課題は、機械的
負荷が大きくても105℃までの温度でも強い寿命を特
徴とする電気絶縁体の開発にある。
この発明の絶縁体は大きい機械的負荷がかかっても10
5℃でもなお長い寿命がある。従ってたとえばショント
ウングス絶縁体或いは支持絶縁体としてガス絶縁金属カ
プセル切り換え装置中でまたは消弧室絶縁体として圧縮
ガス遮断器中で使用することができる。この発明による
絶縁体を備えた設備及び組立体は比較的緊密に構成する
ことができる。というのはそのような設備や組立体は高
温で運転することができ、そうして技術水準の絶縁体を
備えた設備や組立体より強い電流を流すことができる。
実施例 添付図について更に詳細に説明する。
第1図で1は電気絶縁体の熱硬化性マトリックスを示す
。この熱硬化性マトリックス中に主に鉱物性材料から成
る粒子2と、熱硬化性マトリックスに対してたとえば少
なくとも5〜10倍という著しく低い剛性の粒子3とを
埋設しである。
熱硬化性マトリックスはいわばエポキシドまたはポリエ
ステルを基礎とする硬化された反応樹脂を含みかつ14
0℃より大きいガラス転移温度TGを有する。熱硬化性
マトリックスの出発材料はたとえばチバーガイギ−(C
iba−Geigy)社のアラルダイト(Araldi
t)CY225とHY1102という商品名で販売され
ている、ビスフェノールAを基礎としたエポキシド樹脂
とジカルボンサンを基礎とする硬化剤を有する樹脂硬化
剤系である。この目的のために更にチバーガイギー社か
らDYO62と言う商品名で販売されている、第三アミ
ンを基礎とする促進剤が加えられる。
粒子2は本質的に石英、コランダム、酸化チタン、ドロ
マイトのような鋳造樹脂工学で通常の材料の1または数
個を基礎とする本質的に粉末状の鉱物性充填材である。
充填材の占める割合は一般的には50−70重量パーセ
ント、場合によっては80重量パーセントになる。この
充填材の量の上限は充填材を含む樹脂・硬化剤系の加工
性(鋳造性)によってきまる。充填剤として特に真価を
発揮するのは130μmまでの粒子2のサイズを有する
5ihelco社の商品名WlOで販売されているもの
である。
粒子3は特にそれぞれ弾性変形可能な、エラストマー材
料から成る公邸4とこの公邸4を囲む硬質のカバー5と
を含む。このように構成された粒子3はローム・ラント
・ハース(Roh請und Haas)社からパラロイ
ド イー・エックス・エル 2607 (Paralo
id  EXL)という商品名で販売されている。(バ
ラロイドは米国フィラデルフィアのローム・ラント・ハ
ースの登録商標である)、ここでこれらの粒子で問題な
のはメチルメタクリレートにより積層された直径約Or
 1−1 a mのゴム球である。
そのように補強されたゴム球の代わりにポリブタジェン
を基礎とする補強のないゴム球またはポリアミデンのよ
うな比較的弾性のある熱可塑性物から成る粒子も使用で
きる。
実施例1 この発明の絶縁体の第一実施例のものの製造に以下のよ
うな出発材料を使用した。
重量部分 エポキシド樹脂アラルダイ 硬化剤HY1102 促進剤DYO62 充填材パラロイドEXL2 充填材石英粉末WIO トCY 0.2 先ず室温でエポキシド樹脂を硬化剤及び促進剤と5分間
混合する。次に予め80℃で16hの間予備乾燥した充
填材バラロイドEXL2607を前記温度で少しづつ添
加し5分間混合する。その次に鉱物性充填材石英粉末2
を同じ温度で160℃/16hで予め乾燥した後分割し
て順に添加し、更にlO0分間混する。完成混合物を8
0℃に保つ配慮をした。次にこの混合物を10分間2〜
5ミリバールの残圧で真空中においた。被加工品の均質
性と無泡性を保ように注意した。それから鋳造鋳型を8
0’Cにして被加工品をこの温度で鋳造した。続いて充
填された鋳造鋳型は10分間5〜lOミリバールの残圧
で真空中においた。ゼリー状化と硬化過程は通常圧力で
80℃で4hかつ1400Cで16h実施した。
硬化と冷却の後絶縁体の材料から抜き取り資料と片側刻
みを入れた曲がり体とを形成した。
対応した仕方で粒子3の添加のない資料体と技術水準の
絶縁体の材料から成る資料体とを製造した0次表1にガ
ラス転移温度TGと、いろいろな検査温度Tでの破3強
さKIC及び全ての資料体の引張り強さδFを示しであ
る。
表1 この表から分かるようにこの発明の絶縁体は粒子3の添
加のない−プ成絶縁体と比較すると破壊強さに+cが約
40〜50%大きいことがわかるから機械的に強い負荷
を受ける構成部材、たとえばSF6遮断機の消弧室絶縁
体或いはショットウングス絶縁体としてガス絶縁した金
属カプセル中の切り換え装置中に使用することができる
この発明の絶縁体は通常使用される技術水準の絶縁体と
ほぼ同様の引張り強さと破壊強さをもっている。しかし
そのような絶縁体は85℃のみの操作温度しか可能にし
ないガラス転移温度を有する熱硬化性マトリックスをも
っているが、それに対してこの発明の絶縁体は操作温度
が105゜Cでも同じ機械的負荷を吸収することができ
る。
以下に第2図の時間間隔グラフに基づいて説明すると、
この発明の絶縁体は長時間にわたって105℃の操作温
度で大きい機械的負荷を吸収することができる。このグ
ラフでは電圧δと資料体の破壊に至るまでの負荷継続時
間tの価の組みを時間破線a(85℃)、a (105
℃)、b(105℃)、c (105℃)、d (10
5”C)として記入しである。ここで時間破線a(85
℃)、a (105” C)は85〜105゜Cで検査
された、ガラス転移温度119℃の技術水準の試験体に
関する0時間破線b(105″C)は105@Cで検査
された粒子3を添加してなくかつガラス転移温度151
″Cの試験体に関する。時間破線c(105℃)、d(
105’c)は105℃で検査された添加弾性粒子3を
有する1〜約5μmより小さい粒子の試験体に関する。
ここですべての試験体は熱論同種に形成されて、それぞ
れ鉱物性充填材、たとえば第一実施例の石英粉末を同じ
に添加されている。
第2図のグラフから分かるように、時間破線Cによって
分かるこの発明の絶縁体の材料から作られた試験体の寿
命は105℃で電圧負荷を受けたとき高温に耐える同じ
熱硬化性マトリックスを有するが、しかし第1図に示さ
れるように破壊強さの溝かに低い、時間破線すの試験体
と殆ど同じ寿命をもつ。技術水準の絶縁体の材料で製造
された試験体に対してそれは105℃の検査温度で数倍
に延ばされた寿命をもつ。弾性粒子3の直径を有する試
験体では時間破線d(105℃)に示したものの寿命は
5μm大きく劇的に降下するので、この発明による絶縁
体の製造に際しては、弾性粒子3の直径を5μm小さく
、特にl#m小さく保つのが好都合である。
実施例2〜4 さらに別の実施例では第一実施例に合わせてこの発明の
絶縁体を製造し、その材料特性が吟味された。
これらの絶縁体の材料の組成と機械的特性を示した次の
表2から、この発明の絶縁体は鉱物性充填材としての石
英粉末にのみ限定されるのではなく、他の充填材、たと
えばコランダム粉末或いは一酸化チタン粉末も異なる添
加量でも使用できることがわかる。
図中符号 ■・・熱硬化性マトリックス、 4・・・心、5・・・カバー ・・時間破線 ・粒子 反応樹脂系に弾性粒子3を添加することによって全ての
実施例で樹脂系の加工特性も損なわれずまた大容量の絶
縁体の製造時にはガラス転移温度が比較的低い技術水準
の比較絶縁体の製造の場合より大きい反応損失もない。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の電気絶縁体の絶縁材料の典型的部分
の一断面図、第2図はこの発明の絶縁体の材料と比較絶
縁体の材料とから成る試験体の時間・状態・引張り試験
のグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)熱硬化性マトリックス(1)と、この熱硬化性マト
    リックス(1)中に埋設された主に鉱物性充填材から成
    る第一の粒子(2)とを含む電気絶縁体において、熱硬
    化性マトリックス(1)が140℃より大きいガラス転 移温度を有し、熱硬化性マトリックス(1)中に添加充
    填材として熱硬化性マトリックス(1)より剛性の小さ
    い第二の粒子(3)を埋設してあることを特徴とする電
    気絶縁体。 2)第二の粒子(3)が少なくとも部分的にそれぞれ弾
    性変形可能な心部(4)とこの心部(4)を囲みかつ補
    強として機能する剛性の外被(5)とを有する、特許請
    求の範囲1)に記載の電気絶縁体。 3)第二の粒子(3)は少なくとも部分的にポリアミド
    のような熱可塑性材から形成されている、特許請求の範
    囲1)に記載の電気絶縁体。 4)第二の粒子(3)が少なくとも部分的にそれぞれポ
    リブタジエンのようなエラストマー材から形成されてい
    る、特許請求の範囲1)に記載の電気絶縁体。 5)添加充填材が熱硬化性マトリックス(1)の形成に
    必要な反応樹脂量の高々15重量パーセントになる、特
    許請求の範囲1)〜4)の何れか一に記載の電気絶縁体
    。 6)添加充填材が反応樹脂量の少なくとも5重量パーセ
    ントになる、特許請求の範囲5)に記載の電気絶縁体。 7)第二の粒子(3)が5μmより小さい特許請求の範
    囲1)〜6)の何れか一に記載の電気絶縁体。 8)第二の粒子(3)が高々1μmである、特許請求の
    範囲7)に記載の電気絶縁体。
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CH01310/89-0 1990-02-20
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DE59006274D1 (de) 1994-08-04
EP0391183B1 (de) 1994-06-29
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