DE1072286B

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Publication number: DE1072286B
Application number: DENDAT1072286D
Authority: DE
Publication date: 1959-12-31

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.The application relates to a method for producing cold-pressed electrical insulating bodies from a dry molding compound, which consists mainly of asbestos and marble powder, and also phenolic resin contains. The insulating body obtained according to the invention, possibly also pressed in Fittings, e.g. B. made of metal, are characterized by their ease of manufacture and Their excellent electrical and mechanical properties are due to their predominantly ceramic Based on character. They are particularly suitable for high electrical loads, e.g. B. for tensions over 10 kV, suitable.

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.It is already known to produce moldings by direct cold deformation from synthetic resin and filler organic Nature, e.g. B. asbestos or kaolin and similar substances to produce, with synthetic resin in proportion small proportions is present, but the components should be in the form of a suspension in water or other resins which do not dissolve in powdered form and which evaporate Liquids are applied. Apart from the fact that there is always danger here the settling and segregation exists, such suspensions are in the deformation difficult to handle. Finally, it can hardly be avoided that residues are left on the finished molded body of the liquid medium used to produce the suspension adhere to or become trapped in it stay. These liquid residues either disadvantageously change the properties of the finished body, especially from an electrical point of view, or result in vapor form when they escape to expand the compact or to form pores and bubbles. Accordingly, the Use of such shaped bodies or the corresponding suspensions also in the main suggested for the manufacture of grinding wheels or as putty for lightbulbs. For high quality electrotechnical For the reasons mentioned above, they cannot be used for insulating parts, and they are also used for this purpose cannot find their way into technology.

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.The same applies to known mixtures of liquid or dissolved resins and fillers Electrical insulation parts produced by the cold pressing process, which are used for high electrical and thermal engineering Claims are unsuitable because their insulating capacity is due to the presence of small amounts unbound components and solvent residues that remain dissolved in the resin are impaired.

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 IsolierkörpernMixtures of synthetic resin and asbestos as an organic filler are also proposed as hot molding compounds for the production of electrotechnical construction elements, in addition to processes for production
of electrical insulating bodies

Anmelder:Applicant:

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

Adolf Stein, Freiburg (Breisgau), ist als Erfinder genannt wordenAdolf Stein, Freiburg (Breisgau), has been named as the inventor

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.Asbestos additives of mica flour and cellulose fibers are also used. These masses, which are processed by hot pressing or hot spraying, contain synthetic resins as an essential component and therefore do not show a predominantly ceramic character. Especially such, moldings obtained by hot-pressing are always provided with a Preßhaut that is wounded in a machining shaping, or by damage to the high-quality se surface, so that the properties of the body, in particular the leakage current strength values, here considerably worse than at the remaining parts of the undamaged surface, which reduces the usefulness of the entire body. These bodies therefore do not show the absolute homogeneity of those produced by cold pressing processes in which damage or other removal of the surface causes practically no change in properties. The use of such mixtures of substances as cold molding compounds is opposed by the fact that the presence of especially long cellulose fibers makes the formation of a dense, homogeneous structure extremely difficult or even impossible, quite apart from the fact that these additives are sufficient to produce a sufficient amount due to the springback during cold pressing hardly allow dense and solid structure.

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.Other hot molding compounds, some of which use bitumen or hard pitch as binders, are also considerable Containing quantitative proportions do not lead to high-quality electrical moldings with special mechanical, thermal and electrical properties; moreover, their deformation is with all Affected disadvantages and difficulties of hot-pressing technology.

909 707/244909 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.The present invention is based on the object in the simplest possible way, i. H. by Deformation in the cold, from cheap raw materials, homogeneous, dimensionally accurate and through and through To create non-shrink molded bodies of predominantly ceramic character, which are characterized by an excellent Resistance to tracking current as well as high dielectric strength and heat resistance, without losing these properties if the surface is damaged or processed is largely worn away.

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 undIt has been found that such shaped bodies can be made by cold pressing without the need to use very high firing temperatures, as required in ceramics, and without the associated risk of cracking and dimensional inaccuracy . In the condensation, in which the resin component used in the precondensed state is converted into the stable final state outside of the mold, the low resin content of around 20 to 25% has a beneficial effect as the volatile constituents practically disappear completely, so that as a result the ceramic character of the finished body is more pronounced, thus improving the mechanical and

ίο elektrischen Eigenschaften verbunden ist.ίο electrical properties is connected.

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_ Since the heat treatment that follows the shaping takes place in a manner known per se at relatively low temperatures and leads to an extraordinarily strong, hard, homogeneous shaped body, it is possible to _-_ to-jaexs ehen_ the insulating bodies during the shaping with all kinds of fittings. -qnd 7- B. Meta11teilfi_-Soioxl-jmij: _- e irjzuz_

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.can. In a method for the production of electrical insulators, in particular also for voltages over 10 kV, if necessary with pressed-in fittings, e.g. B. made of metal, by cold pressing a Molding compound made from a mixture of inorganic filler and liquid resin is therefore according to the invention a mixture of 75 to 80 percent by weight \ sbest and marble powder, expediently in proportion ron about 1: 2, and 25 to 20 percent by weight of liquid synthetic resin, e.g. B. phenolic resin, before pressing worked through and thus homogenized and in a sand-like consistency, preferably with grain sizes of about 2 mm, transferred and then cold-pressed in a becannter way. A preferred cold > tensile mass for carrying out the method of fulfillment is composed, for example, of 1 part by weight Phenolic resin, 1 part by weight of asbestos and 2 parts by weight of Vlarmormehl together.

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.If the proportion of synthetic resin is increased beyond the specified limits, the ceramic will work Character of the pressed body gradually lost, which nit an undesirable change in the electrical i properties is connected. On the other hand, if the proportion of synthetic resin is reduced below 20 Vo, ο the homogeneity of the structure can be reduced due to a lack of uniform mixing and wetting of the components suffer, an aggravation that can only be achieved through special, easy production of the pressed masses disruptive measures could be countered and which I would definitely in a quality decrease of the press : body affects.

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.By transferring the homogenized mixture of phenolic resin, asbestos and marble powder When pressed into a sand-like consistency with grain sizes of about 2 mm, a good molding capacity is achieved achieved and a particularly easy) osition according to weight or volume enables.

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.The resin is used to obtain the molding compounds in liquid or syrupy form and is well worked through with the inorganic substances in the stated proportions, whereby this application form of the resin ensures particularly intimate contact of all components of the mixture without the danger of the sand-like dry molding the deposition or partial dissolution of individual components exists.

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 hoheIt has been shown that the moldings obtained by cold pressing have no significant service life Iatt can be shaped; e are then expedient for further condensation of the resin Stored for a short time and finally to the final condensation or hardening of a heat treatment educated who press advantageously in heat and time stages. Unlike ceramic bodies, it is so no need for metallic parts that the high

ao Brenntemperatur nicht aushalten würden, in den fertiggebrannten Formgebilden nachträglich, etwa durch Einkitten, zu befestigen.ao would not be able to withstand the firing temperature, in the finished fired moldings afterwards, for example to be fixed by cementing.

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.For the production of such structures with or without fittings, the procedure is advantageously as follows: that first the metal parts to be inserted are attached in the mold, if necessary firmly are then brought the expediently sand-like molding compound into the cold form and then precompacted will. Subsequent to the pre-compression, the ram is extended again and again pressed onto the molding compound in the mold. The one with the fitting is then advantageously used provided compacts, as already mentioned, removed from the mold, deposited and without downtime finally subjected to the final condensation or curing. That too can be beneficial To preheat the pressed mass for a certain time and thus preheated it in the cold mold bring in. Molding without downtime, which is possible when using the molding compound described is, has the particular advantage that high production speeds can be maintained without that bottlenecks arise in the shaping, so that when processing the cold molding compounds described not only technical advantages, such as the elimination of downtimes, but also considerable economic advantages Advantages, in particular the applicability of cheap raw materials, result.

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 IsolierkörperThe method of the invention is made possible by the cold pressing of the composite in the manner described Mass the production of moldings, which up to a certain high degree the advantageous properties of the purely ceramic Materials while avoiding the relatively complicated working process of ceramics with the Ease of manufacture of synthetic resin compacts join without the disadvantages of hot-pressed to have organic moldings. The insulating body obtained according to the invention with or without Fitting are also the corresponding purely ceramic bodies in terms of dimensional accuracy and insensitivity superior to impact or impact and generally show a high mechanical and thermal strength. In electrical terms, they are characterized by their tracking resistance and Over- or dielectric strength. For example, a post made according to the invention for High voltage equipment, e.g. B. transformers, transducers, switching devices and the like., At least the breaking strength like a purely ceramic insulator

Claims

appropriate execution; However, it is superior to such a body because of its significantly lower price, not least because the resin content is actually relatively low and, moreover, inexpensive phenolic resins can preferably be used. Further features of the invention can be found in the illustration of an exemplary embodiment of an insulating body provided with a fitting and in the following description. 1 shows a longitudinal section through the insulating body and FIG. 2 shows a plan view. The cylindrical insulating body 1 has two additional annular ribs 2 and 3, which in particular increase the creepage resistance. The pressed-in fittings 6 and 7 protrude somewhat from the circular end faces 4 and 5 of the insulating body. The fittings are provided with threads 8 and 9 to the z. B. used as a support insulator od with other parts of high-voltage equipment. The other parts are due to the small protrusion of the fittings on these and not on the end faces of the insulating body. The insulating bodies can also be provided in whole or in part with a coating of a casting resin, which chemically corresponds to a condensation product of epichlorohydrin and 4,4-dioxyphenylpropane and, after hardening, turns into polytridimethyldiparaoxyphenylmethanedipropylhexaether and can be used with a hardening additive such as sulfuric acid ester. Patent claims:

1. Process for the production of electrical insulating bodies, especially for voltages above

10 kV, if necessary with pressed-in fittings, e.g. Example of metal, by cold-pressing a molding composition of a mixture of inorganic filler with liquid resin, characterized in that a mixture of 75 to 80 weight percent asbestos nd marble powder, advantageously in a ratio of ~ vori about 1: 2, and 25 to 20 weight percent liquid synthetic resin, e.g. B. phenolic resin, worked through before pressing and thus homogenized and converted into a sand-like texture, preferably with grain sizes of about 2 mm, and then cold-pressed in a known manner.

2. The method according to claim 1, characterized in that a cold molding compound of 1 part by weight of phenolic resin, 1 part by weight of asbestos and 2 parts by weight Marble powder is applied.

3. A method for the production of insulating bodies according to claims 1 and 2, characterized characterized in that the pressed body is removed from the mold without downtime, for further condensation of the resin is deposited and appropriately heat-treated for the final condensation or hardening of the resin.

4. The method according to claim 3, characterized in that the final condensation serving Heat treatment takes place in heat and time stages.

5. The method according to claims 3 and 4, characterized in that the to be pressed Preheated mass is brought into the mold.

Considered publications:
German patent specifications No. 96170, 164 434,
289, 764 498, 868 013;
Swiss patent specification No. 152 055.

1 sheet of drawings