CH419272A - Verfahren zur Herstellung von aus Kern und Mantel bestehenden elektrischen Isolatoren, insbesondere Freiluft-Stützisolatoren - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von aus Kern und Mantel bestehenden elektrischen Isolatoren, insbesondere Freiluft-Stützisolatoren

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CH419272A CH133863A CH133863A CH419272A CH 419272 A CH419272 A CH 419272A CH 133863 A CH133863 A CH 133863A CH 133863 A CH133863 A CH 133863A CH 419272 A CH419272 A CH 419272A
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Description


  
 



  Verfahren zur Herstellung von aus Kern und Mantel bestehenden elektrischen Isolatoren, insbesondere   Freiluft-Stiitzisolatoren   
Bei der Herstellung von aus Kern und Mantel bestehenden Giessharz-Formkörpern treten verschiedene Probleme auf. Vor allem kommt es auf eine möglichst feste und fugenlose Verbindung zwischen Kern und Mantel an. Insbesondere diese Forderung konnte durch die bisher bekannt gewordenen Herstellungsverfahren nicht oder nur mit relativ grossem technischen Aufwand erfüllt werden.



   Der Kern-Mantel Bauweise kommt besonders bei der Herstellung von Freiluft-Stützisolatoren und schlagwetterfesten sowie explosionssicheren Isolationen für Gruben grosse Bedeutung zu.



   Dies vor allem deshalb, weil es kaum einen Giessharz-Formstoff gibt, der den gestellten Anforderungen, insbesondere inbezug auf die Oberflächeneigenschaften bzw. Wetterbeständigkeit (Xenontest, Ionisationstest, Fade-o-meter-Test), Lichtbogenfestigkeit, Kriechstromfestigkeit, Glutfestigkeit sowie mechanische und elektrische Festigkeit gleichermassen erfüllt und mit keramischen Stoffen oder Glas preislich konkurrenzfähig ist.



   Zur Behebung dieses Mangels wurde bereits vorgeschlagen, Giessharzbauteile mit einem Überzug aus hochfluorierten Kunststoffverbindungen zu versehen. Dadurch soll der Bauteil gegen eine Verschlechterung des elektrischen Oberflächenwiderstandes durch Witterungseinflüsse geschützt werden. Die Herstellung eines solchen Überzuges ist jedoch relativ schwierig bzw. aufwendig. Dies vor allem deshalb, weil derartige Kohlenstoffverbindungen schwer haften und auf den Kern aufgesintert werden müssen, wobei die Sintertemperaturen bereits im kritischen Temperaturenbereich der Giessharze liegen.



   Weiters sind schichtenweise aufgebaute Giessharz-Isolierkörper bekannt geworden, deren einzelne Schichten sich nur durch Füllstoffart und Menge unterscheiden. Zur Herstellung dieser Schichten wurde ein stufenweises Verfahren vorgeschlagen, wobei z. B. der erste Kern in eine Form gegossen, angehärtet und in weiteren Formen ummantelt wird. Auch dieses Verfahren ist relativ umständlich zeitraubend und daher teuer. Darüberhinaus ist auf diese Weise kaum eine innige fugenlose Verbindung der einzelnen Schichten erreichbar.



   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von aus Kern und Mantel bestehenden elektrischen Isolatoren, insbesondere Freiluft-Stützisolatoren, aus härtbaren Giessharzmassen in einer Giessform. Die vorstehend geschilderten Nachteile werden erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass die zur Ummantelung benötigte Menge einer ersten füllstoffhaltigen Giessharzmasse auf die Innenfläche der Giessformwand aufgebracht wird und dass, bevor diese Schicht ihre Formbeständigkeit erreicht hat, die Form mit einer zur Bildung des Kernes bestimmten zweiten füllstoffhaltigen Giessharzmasse gefüllt wird, wonach die Härtung erfolgt.

   Hierbei wird das Kernmaterial mit Vorteil nach den Erfordernissen der mechanischen und elektrischen Festigkeit gewählt, wogegen zur Bildung des Mantels ein Material herangezogen wird, das optimale, möglichst wetterbeständige Oberflächeneigenschaften, insbesondere hohe Kriechstromfestigkeit gewährleistet.



   Das Einbringen der zweiten Giessharzmasse (Kern) kann in freiem Strahl oder trichtergesteuert erfolgen, wobei diese Giessharzmasse zumindest angenähert in Richtung der Zentralachse der Form gelenkt wird. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass hierbei die erste   Giessharzmasse - obwohl    noch nicht formbeständig - an der Innenwandfläche der   Giessform verbleibt und keine unzulässige Vermischung der beiden Giessharzmassen auftritt.



   Eine Vermischung der beiden Giessharzmassen wird insbesondere dann sicher vermieden, wenn gemäss einer Variante der Erfindung das spezifische Gewicht der ersten Giessharzmasse gleich oder vorzugsweise grösser gewählt wird, wie jenes der zweiten Masse und/oder die erste Giessharzmasse eine relativ hohe Viskosität bzw. eine höhere Viskosität als die zweite Giessharzmasse aufweist.



   Der volumenmässige Anteil der ersten Giessharzmasse am Gesamtvolumen des Formkörpers wird zweckmässig entsprechend der gewünschten Mantelstärke gewählt. Vorzugsweise wird das Volumen des Mantels bzw. der ersten Giessharzmasse so festgelegt, dass es etwa   t/8    des Gesamtvolumens ausmacht.



   Das spezifische Gewicht und/oder die Viskosität der beiden Giessharzmassen kann durch Beimischung von Füllstoffen zumindest zusätzlich abgestimmt werden und zwar durch Wahl der Füllstoffart und/ oder -menge. Hierbei ist allerdings zu   berticksichti-    gen, dass Füllstoffart und -menge auch die mechanischen und elektrischen Eigenschaften des Isolators beeinflussen. Dies wird später noch ausführlicher dargelegt.



   Eine besonders gleichmässige Mantelstärke wird gemäss einer bevorzugten Verfahrensvariante dadurch erreicht, dass das Aufbringen der ersten Giessharzmasse auf die Innenfläche der Giessformwand durch einen schleudergussartigen Vorgang erfolgt, wobei die Form beim Einfüllen der ersten Giessharzmasse lotrecht steht und aus dieser Lage zur Rotation etwa in der Horizontale geschwenkt wird, wonach die Rotation beendet und die Form zum Einfüllen der zweiten Giessharzmasse wieder lotrecht gestellt wird.



   Die elektrischen bzw. mechanischen Eigenschaften von Mantel und Kern sind in erster Linie durch das verwendete Harz bestimmt. Gemäss einer weiteren Variante der Erfindung enthält die erste Giessharzmasse als Harz eine cycloaliphatische Polyepoxydverbindung mit durchschnittlich mehr als eine   1,2-Epoxydgruppe    pro Mol, als Härtungsmittel ein cycloaliphatisches Polycarbonsäureanhydrid und als Füllstoff vorzugsweise Aluminiumoxydtrihydrat und/ oder ein Erdalkalimetallsulfat   oder -carbonat.    Diese Giessharzmassen ergeben vorzügliche elektrische Oberflächeneigenschaften, insbesondere hohe Wetterbeständigkeit, Lichtbogenfestigkeit,   Kriechstrom-    festigkeit und Glutfestigkeit.



   Anderseits können zur Bildung des Mantels auch ungesättigte Polyester-Harze eingesetzt werden; sie ergeben gleichfalls gute Oberflächeneigenschaften.



   Als Giessharz der zweiten Giessharzmasse kann ein Epoxyd-Harz auf Bisphenol A - Basis zur Anwendung gelangen, vorzugsweise enthält die zweite Giessharzmasse einen durch Kondensation in Gegenwart von Alkali eines Epihalogenhydrins mit einem Die oder Polyphenol erhaltenen Polyglycidyläther, als Härter ein Die oder Polycarbonsäureanhydrid, und als Füllstoff vorzugsweise Quarzmehl. Insbesondere ist hierbei der Polyglycidyläther ein bei Raumtemperatur festes schmelzbares Harz. Diese Epoxyd Harze ergeben hohe mechanische und elektrische Festigkeiten.



   Wie bereits erwähnt, hängen die mechanischen bzw. elektrischen Eigenschaften auch stark vom verwendeten Füllstoff ab. Als Füllstoff für die Deckschicht haben sich insbesondere Aluminiumoxydtrihydrat und/oder Erdalkalimetallsulfate oder -carbonate oder dergleichen bewährt. Als Kernfüllstoff kommen ausser Quarzmehl auch Rutil, Gips, Glimmer oder dergleichen in Frage.



   Eine weitere Variante des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass in die Giessform eine Hilfsform so eingesetzt wird, dass zwischen der Giessforminnenwandfläche und der Hilfsformaussenwandfläche ein Spalt frei bleibt, wonach die erste Giessharzmasse in diesen Spalt und die zweite Giessharzmasse in das Innere der Hilfsform eingefüllt werden und die Hilfsform herausgezogen wird bevor die beiden Giessharzmassen ihren formbeständigen Zustand erreicht haben.



   Mittels des erfindungsgemässen Verfahrens ist es möglich einen aus Kern und Mantel bestehenden Giessharz-Formteil in praktisch einem einzigen Giess- und   Härtungsprozess    herzustellen. Es wird nur eine einzige Giessform gebraucht. Die Belegungszeit der Formen kann sehr kurz gehalten werden.



  Nach Gelierung und Anhärtung der Deckschicht kann der Giessling bereits entformt werden, auch wenn dessen Kern noch flüssig ist. Demgemäss kann die   Formbelegungszeit    und damit der Herstellungsprozess, insbesondere durch Beschleunigung der Gelierung und Anhärtung der Deckschicht weiter verkürzt werden. Hochreaktive Giessharzmassen, insbesondere cycloaliphatische Polyepoxyde oder ungesättigte Polyester weisen bei der Härtung so hohe exotherme Reaktionstemperaturen auf, dass besonders für grössere Giesskörper die Gefahr der Entstehung von   Spannungsrissen    besteht. Dies hat zur Erkenntnis geführt, dass grosse Isolierkörper nur dann aus einer hochreaktiven ersten Giessharzmasse herstellbar sind, wenn die zweite Giessharzmasse von geringer Reaktivität ist.

   Durch zeitliche Verschiebung der Gelierung der beiden Giessharzmassen (Kern, Mantel) kann die exotherme Reaktion günstig gesteuert werden, wodurch die Gefahr der Rissbildung in der ersten Giessharzmasse vermieden wird.



   Beispiel
In eine auf Raumtemperatur gehaltene mit Trennmittel vorbehandelte Stützisolator-Giessform wurden 100 Teile der wie folgt hergestellten ersten Giessharzmasse eingebracht:
In 100 Gewichtsteilen des im Beispiel der französischen Patentschrift Nr. 1 233 231 beschriebenen    3, 4-Epoxyhexahydrobenzal-3', 4'-epoxy-l', l'-bis    (oxymethyl) cyclohexan mit einem Epoxydgehalt von  6,2 Epoxydaequivalenten pro kg werden bei 800 C 25 Teile des unter der Bezeichnung   Polypropylenglykol P-425   (durchschnittliches Molekulargewicht 425) im Handel befindlichen Polypropylenglykols und 12 Teile eines   Natriumalkoholates    (Beschleuniger), das durch Auflösen von 0,82 Teilen Natriummetall bei etwa 1200 C in 100 Teilen 2,

  4-Dioxy-3oxymethyl-pentan hergestellt wird und 340 Teile Aluminiumoxydtrihydrat innig vermischt und mit 75 Teilen Hexahydrophtalsäureanhydrid und 6 Teilen feindispersem Siliziumdioxyd vermengt.



   Nachdem diese erste Giessharzmasse durch Neigen und Drehen der Giessform möglichst gleichmässig auf deren Innenflächen verteilt war, wurden 200 Teile der wie folgt hergestellten zweiten Giessharzmasse in freiem Strahl ins Zentrum der Form, bzw. zwischen die an deren Wänden haftende noch ungehärtete erste Masse   gegossen   
100 Gewichtsteile eines bei Raumtemperatur festen Polyglycidylätherharzes mit einem Epoxydgehalt von 2,55 Epoxydaequivalenten pro kg, hergestellt durch Umsetzung von Epichlorhydrin mit Bis (4hydroxyphenyl) dimethylmethan in Gegenwart von Alkali bei   145-150 C    wurden mit 180 Teilen des   unter dem Namen   Quarzmehl K 13 l) im Handel    befindlichen Siliziumdioxyds und Auflösen von 30 Teilen Phtalsäureanhydrid bei   125-135     C vermischt.



  Anschliessend wurde bei einer Temperatur von 1200 C während 24 Stunden gehärtet.



   Der so hergestellte Stützisolator zeichnet sich durch hervorragende mechanische Festigkeiten aus und weist selbst unter Spannung stehend, eine ausserordentliche Wetterbeständigkeit auf. Nach DIN 53484 geprüft wurden für die Lichtbogenfestigkeit   VDE    0303, Teil 5) die hohe Stufe L 4 und für die Krichstromfestigkeit (VDE 0303, Teil 1) die Stufe T 5 erreicht.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von aus Kern und Mantel bestehenden elektrischen Isolatoren, insbesondere Freiluft-Stützisolatoren, aus härtbaren Giessharzmassen in einer Giessform, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Ummantelung benötigte Menge einer ersten füllstoffhaltigen Giessharzmasse auf die Innenfläche der Giessformwand aufgebracht wird und dass, bevor diese Schicht ihre Formbeständigkeit erreicht hat, die Form mit einer zur Bildung des Kerns bestimmten zweiten füllstoffhaltigen Giessharzmasse gefüllt wird, wonach die Härtung erfolgt.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der ersten Giessharzmasse auf die Innenfläche der Giessformwand durch Neigen und langsames Drehen der Giessform erfolgt.
    2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der ersten Giessharzmasse auf die Innenfläche der Giessformwand durch einen schleudergussartigen Vorgang erfolgt, wobei die Form beim Einfüllen der ersten Giessharzmasse lotrecht steht und aus dieser Lage zur Rotation in die Horizontale geschwenkt wird, wonach die Rotation beendet und die Form zum Einfüllen der zweiten Giessharzmasse wieder lotrecht gestellt wird.
    3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in die Giessform eine Hilfsform so eingesetzt wird, dass zwischen der Giessforminnenwandfläche und Hilfsformaussenwandfläche ein Spalt frei bleibt, wonach die erste Giessharzmasse in diesen Spalt und die zweite Giessharzmasse in das Innere der Hilfsform eingefüllt werden und die Hilfsform herausgezogen wird, bevor die beiden Giessharzmassen ihren formbeständigen Zustand erreicht haben.
    4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Giessharzmasse mit höherer Viskosität verwendet wird.
    5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität der ersten Giessharzmasse durch Temperatursteuerung erhöht wird.
    6. Verfahren nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand der Giessform vor und/ oder während dem Aufbringen der ersten Giessharzmasse auf eine Temperatur erwärmt wird, bei welcher diese Giessharzmasse beschleunigt geliert.
    7. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet dass beim Aufbringen der ersten Giessharzmasse, auf die Innenfläche der Form eine Anpolymerisation, Teilpolyaddition oder Teilpolykondensation dieser Giessharzmasse vorgenommen wird.
    8. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das spezifische Gewicht der ersten Giessharzmasse gleich oder grösser ist wie jenes der zweiten Giessharzmasse.
    9. Verfahren nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das spezifische Gewicht durch Beimischung von Füllstoffen abgestimmt wird.
    10. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Giessharz der ersten Giessharzmasse ein cycloaliphatisches Epoxyd-Harz ist.
    11. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Giessharzmasse als Harz ein cycloaliphatisches Epoxydharz, als Härtungsmittel ein cycloaliphatisches Die oder Polycarbonsäureanhydrid und als Füllstoff Aluminiumoxydtrihydrat und/oder Erdalkalimetallsulfat oder -carbonat enthält.
    12. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Giessharz der ersten Giessharzmasse ein ungesättigtes Polyester-Harz ist.
    13. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Giessharz der ersten und/ oder der zweiten Giessharzmasse ein Epoxyd-Harz, vorzugsweise auf Basis von Bisphenol A ist.
    14. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Giessharzmasse einen durch Kondensation in Gegenwart von Alakali eines Ephihalogenhydrins mit einem Die oder Polyphenol erhaltenen Polyglycidyläther, als Härter ein Dioder Polycarbonsäureanhydrid, und als Füllstoff vorzugsweise Quarzmehl enthält.
    15. Verfahren nach Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyglycidyläther ein bei Raumtemperatur festes, schmelzbares Harz ist.
    16. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht der ersten Giessharzmasse maximal 1/ des Gesamtgewichtes des Formkörpers beträgt.
    17. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die sowohl erste als auch die zweite Giessharzmasse zu mehr als 50 Gew.O/o aus Füllstoff bestehen.
CH133863A 1963-02-04 1963-02-04 Verfahren zur Herstellung von aus Kern und Mantel bestehenden elektrischen Isolatoren, insbesondere Freiluft-Stützisolatoren CH419272A (de)

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