DE1072286B - - Google Patents

Description

Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von kalt gepreßten elektrischen Isolierkörpern aus einer Trockenpreßmasse, die überwiegend aus Asbest und Marmormehl besteht und daneben Phenolharz enthält. Die nach der Erfindung gewonnenen Isolierkörper, die gegebenenfalls mit eingepreßten Armaturen, z. B. aus Metall, versehen werden können, zeichnen sich durch ihre einfache Herstellungsart und ihre hervorragenden elektrischen und mechanischen Eigenschaften aus, die auf ihrem überwiegend keramischen Charakter beruhen. Sie sind besonders auch für hohe elektrische Belastungen, z. B. für Spannungen über 10 kV, geeignet.

Es ist bereits bekannt, Formkörper durch direkte kalte Verformung aus Kunstharz und Füllstoff organischer Natur, z. B. Asbest oder Kaolin und ähnlichen Substanzen, herzustellen, wobei Kunstharz in verhältnismäßig geringen Mengenanteilen zugegen ist, jedoch sollen die Komponenten in Form einer Aufschwemmung in Wasser oder anderen die in pulverisierter Form vorliegenden Harze nicht lösenden, verdampfenden Flüssigkeiten zur Anwendung gebracht werden. Abgesehen davon, daß hierbei stets die Gefahr der Absetzung und Entmischung besteht, sind derartige Aufschwemmungen bei der Verformung schwierig zu handhaben. Schließlich läßt es sich auch kaum vermeiden, daß dem fertigen Formkörper Reste des zur Herstellung der Aufschwemmung benutzten flüssigen Mediums anhaften oder solche in ihn eingeschlossen bleiben. Diese Flüssigkeitreste verändern entweder in nachteiliger Weise die Eigenschaften des fertigen Körpers, insbesondere in elektrischer Hinsicht, oder führen bei ihrem Entweichen in Dampfform zur Auftreibung des Preßkörpers oder zur Bildung von Poren und Blasen. Demgemäß wird die Anwendung derartiger Formkörper bzw. der entsprechenden Aufschwemmungen auch in der Hauptsache für die Fabrikation von Schleifscheiben oder als Kitte für Glühbirnen vorgeschlagen. Für hochwertige elektrotechnische Isolierteile sind sie aus den vorgenannten Gründen nicht verwendbar und haben auch hierfür keinen Eingang in die Technik finden können.

Entsprechendes gilt auch für bekannte, aus Mischungen von flüssigen oder gelösten Harzen und Füllstoffen nach dem Kaltpreßverfahren hergestellte elektrische Tsolierteile, die für hohe elektrische und wärmetechnische Ansprüche nicht geeignet sind, weil ihr Isolationsvermögen durch Anwesenheit geringer Mengen ungebundener Bestandteile und Lösungsmittelreste, die im Harz gelöst bleiben, beeinträchtigt sind.

Gemische aus Kunstharz und Asbest als organischer Füllstoff sind weiterhin auch als Warmpreßmassen für die Gewinnung von elektrotechnischen Konstruktionselementen vorgeschlagen, wobei neben Verfahren zur Herstellung
von elektrischen Isolierkörpern

Anmelder:

Süddeutsche Isolatorenwerke G.m.b.H.,
Freiburg (Breisgau), Hans-Bunte-Str. 8

Adolf Stein, Freiburg (Breisgau), ist als Erfinder genannt worden

Asbest auch Zusätze von Glimmermehl und Zellstofffasern benutzt werden. Diese Massen, die durch Heißpressen oder Heißspritzen verarbeitet werden, enthalten Kunstharze als wesentliche Komponente und zeigen daher keinen überwiegend keramischen Charakter. Vor allem sind derartige, durch Heißpressen gewonnene Formkörper stets mit einer Preßhaut versehen, die bei einer spanabhebenden Formgebung oder durch Beschädigung der an sich hochwertigen Oberfläche verletzt wird, so daß die Eigenschaften des Körpers, insbesondere die Kriechstrom-Festigkeitswerte, hier wesentlich schlechter als an den übrigen Teilen der unbeschädigten Oberfläche sind, wodurch der Gebrauchswert des gesamten Körpers herabgesetzt wird. Diese Körper zeigen also nicht die absolute Homogenität der nach Kaltpreßverfahren hergestellten, bei denen eine Beschädigung oder sonstige Abtragung der Oberfläche praktisch keine Eigenschaftsänderung bewirkt. Der Benutzung derartiger Stoffgemische als Kaltpreßmassen steht der Umstand entgegen, daß die Anwesenheit von insbesondere langen Zellstoffasern die Ausbildung eines dichten, homogenen Gefüges außerordentlich erschwert bzw. gänzlich unmöglich macht, ganz abgesehen davon, daß diese Zusätze schon durch die Rückfederung beim Kaltpressen die Entstehung eines genügend dichten und festen Gefüges kaum erlauben.

Auch andere Heißpreßmassen, die Bitumen oder Hartpech als Bindemittel zum Teil in beträchtlichen Mengenanteilen enthalten, führen nicht zu hochwertigen elektrischen Formkörpern mit besonderen mechanischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften; überdies ist ihre Verformung mit allen Nachteilen und Schwierigkeiten der Heißpreßtechnik behaftet.

909 707/244

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, auf möglichst einfachem Wege, d. h. durch Verformung in der Kälte, aus billigen Rohstoffeneinen durch und durch homogenen, maßgenauen und schwundfreien Formkörper von überwiegend keramischem Charakter zu schaffen, der sich durch eine ausgezeichnete Kriechstromfestigkeit sowie durch hohe Durchschlagsfestigkeit und Hitzebeständigkeit auszeichnet, ohne diese Eigenschaften zu verlieren, wenn die Oberfläche durch Beschädigung oder Bearbeitung weitgehend abgetragen ist.

Es wurde gefunden, daß man derartige Formkörper auf dem Wege der Kaltverpressung ohne die Notwendigkeit der Anwendung sehr hoher Brenntemperaturen, wie sie in der Keramik erforderlich sind, und Dhne die damit verbundene Gefahr der Rißbildung und der MaflungenauigkgjjL^iuxch_Sxbjaju^^ erfolgt. Bei der Kondensation, bei der die im vorkondensierten Zustand angewandte Harzkomponente außerhalb der Form in den stabilen Endzustand übergeführt wird, macht sich der niedrige Harzgehalt von etwa 20 bis 25 % insofern günstig bemerkbar, als die flüchtigen Bestandteile hierbei praktisch vollständig verschwinden, so daß auch dadurch der keramische Charakter des fertigen Körpers stärker hervortritt, womit eine Verbesserung der mechanischen und

ίο elektrischen Eigenschaften verbunden ist.

Da die an die Formgebung sich anschließende Wärmebehandlung in an sich bekannter Weise bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen erfolgt und zu einem außerordentlich festen, harten, homogenen Formkörper führt, ist es möglich, die Isolierkörper bereits bei der Formgebung mit Armaturen aller Art _-_zu-jaexsehen_-qnd 7- B. Meta11teilfi_-Soioxl-jmij:_-eirjzuz_

kann. Bei einem Verfahren zur Herstellung von elek Irischen Isolierkörpern, insbesondere auch für Spaniungen über 10 kV, gegebenenfalls mit miteingepreßten Axmaturen, z. B. aus Metall, durch Kaltpressen einer Preßmasse aus einer Mischung von anorganischem Füllstoff und flüssigem Harz wird daher erfmdungsjemäß ein Gemisch aus 75 bis 80 Gewichtsprozent \sbest und Marmormehl, zweckmäßig im Verhältnis ron etwa 1: 2, und 25 bis 20 Gewichtsprozent flüssigem Kunstharz, z. B. Phenolharz, vor dem Verpressen durchgearbeitet und damit homogenisiert und in eine sandartige Beschaffenheit, vorzugsweise mit Korngrößen von etwa 2 mm, übergeführt und dann in becannter Weise kalt verpreßt. Eine bevorzugte Kalt- >reßmasse zur Ausführung des Verfahrens der Erfüllung setzt sich beispielsweise aus 1 Gewichtsteil Phenolharz, 1 GewichtsteilAsbestund 2Gewichtsteilen Vlarmormehl zusammen.

Vergrößert man den Kunstharzanteil über die angegebenen Grenzen hinaus, so geht der keramische Charakter der Preßkörper nach und nach verloren, was nit einer unerwünschten Veränderung der elektrischen iigenschaften verbunden ist. Wird andererseits der jewichtsanteil des Kunstharzes unter 20 Vo gesenkt, ο kann die Homogenität des Gefüges mangels gleichnäßiger Vermischung und Benetzung der Komponenen leiden, eine Erschwerung, der nur durch besondere, lie erstrebte einfache Herstellung der Preß massen törende Maßnahmen begegnet werden könnte und die ich auf jeden Fall in einem Güteabfall der Preß- :örper auswirkt.

Durch die Überführung des homogenisierten Gemisches aus Phenolharz, Asbest und Marmormehl vor em Verpressen in eine sandartige Beschaffenheit mit Korngrößen von etwa 2 mm wird ein gutes Formiillungsvermögen erzielt und eine besonders leichte )osierung nach Gewicht oder Volumen ermöglicht.

Das Harz wird zur Gewinnung der Preßmassen in üssiger oder sirupöser Form angewendet und mit den norganischen Stoffen in den genannten Mengenverältnissen gut durchgearbeitet, wobei durch diese Lnwendungsform des Harzes ein besonders inniger kontakt aller Bestandteile des Gemisches gewährtet ist, ohne daß bei der sandartigen Trockenpreßiasse die Gefahr der Absetzung oder teilweisen Entiischung einzelner Komponenten besteht.

Es hat sich gezeigt, daJ3 die durch Kaltpressung geonnenen Formkörper ohne wesentliche Standzeit Iatt ausgeformt werden können; zweckmäßig werden e sodann zur weiteren Kondensierung des Harzes nige Zeit gelagert und schließlich zur Fertigkondenerung bzw. Aushärtung einer Wärmebehandlung iterzogen, die vorteilhaft in Wärme- und Zeitstufen pressen. Im Gegensatz zu keramischen Körpern ist es also nicht notwendig, metallische Teile, die die hohe

ao Brenntemperatur nicht aushalten würden, in den fertiggebrannten Formgebilden nachträglich, etwa durch Einkitten, zu befestigen.

Für die Herstellung solcher Gebilde mit oder aber auch ohne Armaturen wird vorteilhafterweise so vorgegangen, daß zunächst die einzufügenden Metallteile in der Preßform, gegebenenfalls fest, angebracht werden, dann die zweckmäßigerweise sandartige Preßmasse in die kalte Form verbracht und hierauf vorverdichtet wird. Anschließend an die Vorverdichtung wird der Preßstempel wieder ausgefahren und erneut auf die in der Form befindliche Preßmasse gedrückt. Vorteilhafterweise wird dann der mit der Armatur versehene Preßkörper, wie schon erwähnt, ohne Standzeit aus der Form ausgebracht, abgelagert und abschließend der Fertigkondensierung bzw. Aushärtung unterworfen. Vorteilhaft kann auch sein, die zu verpressende Masse eine gewisse Zeit lang etwas vorzuwärmen und sie so vorgewärmt in die kalte Form einzubringen. Das Ausformen ohne Standzeit, das bei der Anwendung der beschriebenen Preßmasse möglich ist, hat den besonderen Vorteil, daß hohe Fertigungsgeschwindigkeiten eingehalten werden können, ohne daß Engpässe in der Formgebung entstehen, so daß bei der Verarbeitung der beschriebenen Kaltpreßmassen sich nicht nur technische Vorteile, wie Entfall der Standzeiten, sondern auch erhebliche wirtschaftliche Vorteile, insbesondere die Anwendbarkeit billiger Rohstoffe, ergeben.

Das Verfahren der Erfindung ermöglicht durch die Kaltverpressung der in der beschriebenen Weise zusammengesetzten Massen die Gewinnung von Formkörpern, die bis zu einem gewissen hohen Grade die vorteilhaften Eigenschaften der rein keramischen Werkstoffe unter Vermeidung der verhältnismäßig komplizierten Arbeitsverfahren der Keramik mit der Einfachheit der Herstellung vonKunstharzpreßkörpern verbinden, ohne die Nachteile der heißgepreßten organischen Formkörper aufzuweisen. Die nach der Erfindung gewonnenen Isolierkörper mit oder ohne Armatur sind außerdem den entsprechenden rein keramischen Körpern an Maßhaltigkeit und Unempfindlichkeit gegen Stoß oder Schlag überlegen und zeigen ganz allgemein eine hohe mechanische und thermische Festigkeit. In elektrischer Hinsicht zeichnen sie sich durch ihre Kriechstromfestigkeit und Über- bzw. Durchschlagsfestigkeit aus. Beispielsweise zeigt ein nach der Erfindung hergestellter Stützer für Hochspannungsgeräte, z. B. Transformatoren, Meßwandler, Schaltgeräte u. dgl., mindestens die Umbruchfestigkeit wie ein rein keramischer Isolierkörper

Claims (5)

entsprechender Ausführung; einem solchen Körper ist er jedoch durch einen wesentlich niedrigeren Preis überlegen, nicht zuletzt, weil der Harzanteil überhaupt verhältnismäßig gering ist und außerdem vorzugsweise wohlfeile Phenolharze verwendet werden können. Weitere Merkmale der Erfindung sind aus der Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines mit Armatur versehenen Isolierkörpers sowie aus der folgenden Beschreibung zu entnehmen. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Isolierkörper und ' Fig. 2 einen Grundriß. Der zylindrische Isolierkörper 1 weist zwei zusätzliche ringförmige Rippen 2 und 3 auf, die insbesondere die Kriechstromfestigkeit erhöhen. Aus den kreisförmigen Stirnflächen 4 und 5 des Isolierkörpers ragen die eingepreßten Armaturen 6 bzw. 7 etwas hervor. Die Armaturen sind mit Gewinden 8 bzw. 9 versehen, um den z. B. als Stützer verwendeten Isolierkörper mit anderen Teilen von Hochspannungsgeräten od. dgl. fest, jedoch lösbar verbinden zu können. Die anderen Teile liegen dabei dank des geringen Uberstehens der Armaturen auf diesen und nicht auf den Stirnflächen des Isolierkörpers auf. Die Isolierkörper können noch ganz oder teilweise mit einem Überzug aus einen Gießharz versehen werden, das chemisch einem Kondensationsprodukt aus Epichlorhydrin und 4,4-Dioxyphenylpropan entspricht und nach dem Härten in Polytridimethyldiparaoxyphenylmethandipropylhexaäther übergeht und mit einem Härtezusatz, wie Schwefelsäureester, verwendet werden kann. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von elektrischen Isolierkörpern, insbesondere für Spannungen über

10 kV, gegebenenfalls mit miteingepreßten Armaturen, z. B. aus Metall, durch Kaltpressen einer Preßmasse aus einer Mischung von anorganischem Füllstoff mit flüssigem Harz, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus 75 bis 80 Gewichtsprozent Asbest und Marmormehl, zweckmäßig im Verhältnis vori~etwa 1 : 2, und 25 bis 20 Gewichtsprozent flüssigem Kunstharz, z. B. Phenolharz, vor dem Verpressen durchgearbeitet und damit homogenisiert und in eine sandartige Beschaffenheit, vorzugsweise mit Korngrößen von etwa 2 mm, übergeführt und dann in bekannter Weise kalt verpreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kaltpreßmasse aus 1 Gewichtsteil Phenolharz, 1 Gewichtsteil Asbest und 2 Gewichtsteilen Marmormehl angewendet wird.

3. Verfahren zur Herstellung von Isolierkörpern nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßkörper ohne Standzeit aus der Form ausgebracht, zur weiteren Kondensierung des Harzes abgelagert sowie zur Fertigkondensierung bzw. Aushärtung des Harzes entsprechend wärmebehandelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Fertigkondensierung dienende Wärmebehandlung in Wärme- und Zeitstufen erfolgt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verpressende Masse vorgewärmt in die Form gebracht wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 96170, 164 434,
289, 764 498, 868 013;
schweizerische Patentschrift Nr. 152 055.

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