DE2347972A1

DE2347972A1 - Verbundkoerper aus metall und einem waermehaertbaren kunststoff, sowie verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2347972A1
Application number: DE19732347972
Authority: DE
Inventors: Robert Earl Wilkinson
Original assignee: Rostone Corp
Current assignee: Rostone Corp
Priority date: 1972-09-25
Filing date: 1973-09-24
Publication date: 1974-04-04
Also published as: NL7313208A; JPS4971070A; JPS5228145B2; GB1431324A; US3844030A; AU6038773A; IT996705B; BE805277A; CA1032331A

Description

BR. IEiLG DIPL.-ING. STAPF PIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 860245

Anwaltsakte 24 579 2k. September 1973

/cm

Rostone Corporation

Lafayette, Indiana, Vereinigte Staaten von Amerika

"Verbundkörper aus Metall und einem wärmehärtbaren Kunststoff sowie Verfahren zu seiner Herstellung"

Die Erfindung betrifft einen stoffschlüssigen. Verbundkörper aus einem Tragteil oder einer Unterlage aus Metall oder dgl. und einer unter Hitze- und Druckeinwirkung auf der Unterlage geformten und durch eine stoßfeste Elastomer-Zwischenschicht stoffschlüssig und ehemisch damit verbundenen Schicht aus einem wärmegehärteten Kunststoff so-

Case 3

4098U/1128

-2- 2347971

wie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Verbund-: körpers.

Insbesondere auf dem Gebiet der Elektrotechnik gibt es zahlreiche Fälle, in denen es äußerst vorteilhaft wäre, ein metallenes Teil oder eine Metallschicht stoffschlüssig mit einer formgepreßten Schicht oder Wandung aus wärmegehärtetem Kunststoff zu verbinden, wobei eine solche Verbindung sehr widerstandsfähig gegen Ablösung sein und eine undurchlässige Abdichtung zwischen den beiden Schichten bilden müßte. Formpreßbare wärmehärtbare Kunststoffe, wie etwa glasfaserverstärkte Polyesterverbindungen finden verbreitete Verwendung in der Elektrotechnik, etwa für die Herstellung von Trageinrichtungen und Gehäusen für elektrische Geräte. Solche Harze wären noch weit vielseitiger Verwendbar, wenn sie sieh in einer Weise mit metallenen Teilen oder Wandungen verbinden ließen, welche Widerstandsfähigkeit gegen Ablösung sowie Dichtigkeit gewährleistet. In vielen Anwendungen ist es unerläßlich, daß das Formteil und seine Grenzfläche mit dem Metall frei von Hohlräumen oder Ablösungsstellen ist, um das Entstehen von Koronaentladungen, welche den Kunststoff an solchen Stellen zerstören würden, Ansammlungen von Feuchtigkeit, welche Korrosion des Metalls verursachen würden und/oder ein Lecken entlang den Grenzflächen zwischen den beiden Schichten zu verhindern. In vielen Fällen müssen die miteinander verbundenen Kunststoff- und Metallteile mit den angeführten Eigenschaften

k 0 9 8 U / 1 1 2 S

äußerst abträgliche Einflüsse wie starke Temperaturänderungen und -unterschiede -und V&rmestöße aushalten. Diese Eigenschaften lassen sich durch das Vorhandensein einer Zwischenschicht, welche den Grenzflächen ein gewisses Maß an Elastizität verleiht, erzielen oder noch verbessern. Eine solche Zwischenschicht kann dem Verbundkörper weitere Eigenschaften verleihen, beispielsweise indem sie Kohlenstoff oder andere Stoffe enthält und dadurch elektrisch leitend ist.

In der US-PS 3 388 212 ist eine innerhalb einer Wandöffnung um einen elektrischen Leiter herum gegossene Kunststoffmuffe beschrieben. Vor der Herstellung der Muffe wird auf die Ränder der Wandöffnung und auf den Leiter eine Elastomerschicht aufvulkanisiert, welche mit der Muffe dann eine Abdichtung bilden soll. Hier besteht die Abdichtung jedoch zwischen einer vollständig vulkanisierten Gummischicht und einem gute Haft- bzw. Klebfähigkeit aufweisenden Epoxidharz. Das Verfahren ist jedoch nicht für andere Kunststoffe wie Polyesterharze anwendbar, welche nicht die gleiche Klebfähigkeit haben, dafür jedoch andere wünschenswerte Eigenschaften aufweisen. Die mit diesem Verfahren erzielbare Verbindung und Abdichtung ist auch nicht so gut. wie die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielte.

In einer älteren Patentanmeldung der Anmelderin ist ein zum Eingraben in das Erdreich bestimmter Transformator vorgeschlagen. Dieser erfordert ein abgedichtetes Gehäuse., wel-

4Q9SU/1 128

ches den im Erdreich auftretenden abträglichen chemischen und physikalischen Einflüssen zu widerstehen vermag und welches unter solch ungünstigen. Bedingungen eine im wesentlichen vollständige Abdichtung gegen das Eindringen oder Eindiffundieren von Feuchtigkeit durch die Gehäusewandungen hindurch gewährleistet. Das Eindringen von Feuchtigkeit würde"sonst eine Verunreinigung der ölfüllung oder eine Schädigung der elektrischen Isolierung hervorrufen und sollte aus diesem Grund auf eine Menge von höchstens 50 Teilen Feuchtigkeit pro 1 Million Teile Ölfüllung über eine Lebensdauer von 20 bis 30 Jahren beschränkt sein.

Formpreßbare Kunststoffe wie etwa glasfaserverstärkte Polyesterharze haben zahlreiche für eine solche Anwendung vorteilhafte Eigenschaften. Aus solchen Harzen geformte Wandungen sind jedoch nicht vollständig undurchlässig und lassen Feuchtigkeit hindurehdiffundieren. Es erwies sich daher als notwendig,.solche Transformatorgehäuse mit einer metallischen Auskleidung zu versehen, um eine wirksamere Abdichtung gegen Dämpfe zu schaffen. Bsi einem mit Metall ausgekleideten Kunststoffgehäuse ist es jedoch unerläßlich, daß die Metallauskleidung dauerhaft und fest mit dem Kunststoff verbunden ist, so daß sich an den Grenzflächen keine Hohlräume bilden, in denen es dann zu den Kunststoff-zerstörenden Koronaentladungen kommt, in denen sich Korrosion des Metalles verursachende Feuchtigkeit sammelt oder in denen sich ein Gas bei Temperaturänderungen ausdehnen und dabei die Auskleidung unter Bildung noch größerer Hohlräume von

409 δ 1 4 / 1128

der Kunststoffsctiicht ablösen könnte.

Außerdem müssen bei solchen im Erdreich versenkbaren Transformatorgehäusen Durchführungen für Hoch- und Niederspannungsleiter in den· ifendungen und/oder im Deckel vorhanden sein. Solche Durchführungen sind vorzugsweise als Einsätze bei der Herstellung des Gehäuses mit eingeformt. ■

Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Herstellen einer Verbundwandung für einen solchen unterirdischen Transformator ₃ bei welchem eine dampfdichte Metallausklexdung stoffsehlüssig mit einer über der Auskleidung formgepreßten Kunststoffwandung verbunden wird. Ferner schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundkörpers aus einer formgepreßten Kunstharzwandung und in dieser eingepreßten Anschlußeinsätzen, bei welchem die metallenen Einsätze stoffsehlüssig mit der Wandung verbunden und flüssxgkeitsundurchlässig mit dieser abgedichtet werden. Das Verfahren ist auch zum Herstellen anderer Verbundkörper anwendbar, beispielsweise von isolierenden Anschlußmuffen mit darin eingeformten metallenen Leitern, Schalttafeln mit einer Kunststoffwand und einer stoffschlüssig mit dieser verbundenen leitenden Schicht, Leitungs- und Pumpenteilen für die Chemiej bei denen eine dünne, nicht korrodierende Metallschicht stoffschlüssig mit einem aus duroplastischem Material formgepreßten und daher billigen tragenden Teil kombiniert wird. Darüber hinaus bietet sieh das erfindungsgemäße Verfahren für die Herstellung dauerhafter Verbundkörper für zahlreiche weitere Anwendungsgebiete an.

A098U/1128

Gemäß der Erfindung wird ein Stoffschlüssig kombinierter Verbundkörper in folgender Weise hergestellt:

Ein tragendes Teil oder eine Tragschicht aus Metall wird zunächst für das Aufbringen einer Kunststoff wandung oder -schicht vorgeformt j beispielsweise zu einer Metallauskleidung für ein Transforraatorgehäuse oder zu einem in den Deckel eines solchen Gehäuses einzusetzenden metallenen Leiteranschluß. Die Oberfläche der Unterlage bzw. des tragenden Teils wird dann über den für die stoffschlüssige Verbindung vorgesehenen Bereich mit einer dünnen Schicht aus einer Lösung einer löslichen wärmehärtbaren Elastomennasse besprüht oder anderweitig beschichtet. Hierfür eignet sich beispielsweise eine als Neopren erhältliche Chloroprengummimasse, die dann eine chemisch bzw. stoffschlüssig mit der Unterlage verbundene Elastomerschicht zu bilden vermag. Vorzugsweise findet für diesen Zweck ein Elastomer Verwendung, das ein Bindemittel enthält. Das Elastomer enthält ferner ein Kupplungsmittel, welches beim Aushärten eines anschließend aufgebrachten wärmehärtbaren Kunstharzes mit diesem reagiert. Die. Beschichtung wird etwa in einem Ofen erwärmt, um ihr das Lösungsmittel zu entziehen, wobei auf der Overflache der Unterlage über deren gesamten Verbindungsbereieh eine durchgehende Elastomerschicht entsteht, welche ausreichend stabil ist, um den beim Formpressen der wärmehärtbaren Schicht auf der Unterlage auftretenden Querfließkräften zu widerstehen, welche jedoch nur unvollständig ausgehärtet ist.

409ÖH/1128

Anschließend wird dann ein wärmehärtbares Harz unter Anwendung von Hitze und Druck, etwa mittels Metallformen auf der beschichteten Unterlage formgepreßt. Dazu wird die beschichtete Unterlage so in eine Formvorrichtung eingesetzt, daß die beschichtete Fläche zum Formpressen des Harzes an Ort und Stelle freiliegt. Das Formpressen selbst erfolgt dann in herkömmlicher Meise. Die zum Formpressen und Aushärten des wärmehärtbaren Harzes eingestellten- Bedingungen führen nicht nur zum Aushärten des Harzes sondern auch zum Fertig-Abbinden der auf die Unterlage aufgebrachten Elastomerschicht in inniger Berührung mit dem formgepreßten Material, so daß durch das gleichzeitige Aushärten bzw. Abbinden in Gegenwart des Kupplungsmittels eine chemische Verbindung zwischen der Elastomerschicht und dem darauf formgepreßten Material ent-, steht.

Für die Zwecke der Erfindung kann das tragende Teil bzw. die Unterlage aus irgendeinem Metall sein, mit welchem die Elastomer schicht eine feste stoffschlüssige Verbindung einzugehen vermag und welches die geforderten elektrischen, physikalischen und chemischen.,Eigenschaften hat. Beispielsweise Aluminium läßt sich mühelos zu einer Auskleidung für ein Transformatorgehäuse formen und hat eine gute-Dichtwirkung gegenüber Dämpfen. Aluminium und Kupfer sind gute Leiter und können für Anschlußeinsätze verwendet werden. Korrosionsfeste Metalle können als Auskleidungen oder Deckschichten für Rohrleitungs- und Pumpenteile dienen. Für gewisse Zwecke sind vielleicht Unterlagen aus nicht-metallischem Material erwünscht,

A098U/1128

beispielsweise zum Herstellen von Verbundkörpern aus zwei formgepreßten Kunststoffen mit verschiedenen Eigenschaften oder zum Ausbilden einer Elastomer-Zwischenschicht mit besonderen Eigenschaften, etwa einer leitenden Zwischenschicht in gewissen Gehäusen für elektrische Einrichtungen.

Die die Bindeschicht des Verbundkörpers bildende Elastomerschicht besteht vorzugsweise aus einer wärmehärtbaren Masse, welche zur Erleichterung des Auftragens auf die Unterlage in einem organischen Lösungsmittel löslich ist. Die Elastomermasse sollte so beschaffen sein, daß sie die zum Aushärten des darauf formgepreßten Harzes angewendeten Bedingungen aushält und unter diesen Bedingungen fertig abbindet.

Die Elastomerbeschichtung enthält beispielsweise:

a) das Elastomer selbst, vorzugsweise einen synthetischen oder natürlichen Gummi. Hierfür eignet sich insbesondere der als Neopren erhältliche Chloroprengummi. Auch andere Elastomere können Verwendung finden. Urethan ist geeignet, sofern seine Temperaturcharakteristiken sowie die Arbeitsbedingungen so gewählt werden, daß es die zum Formpressen und Aushärten des zum Formpressen darauf vorgesehenen Materials anwendbaren Temperaturen aushält.

b) Härter und Katalysatoren für das Elastomer, welche nach herkömmlichen Gesichtspunkten gewählt werden kön-

409 61471128

347972

en. Diese Zusätze sind so auszuwählen, daß sie der Elastomerschicht die Eigenschaft verleihen, über einen beträchtlichen Zeitraum bei der Verarbeitung unvollständig auszuhärten, so daß die Schicht also beim Formpressen der Harzschicht darauf noch nicht vollkommen ausgehärtet ist.

e) Füllstoffe herkömmlicher Art mit Eigenschaften und in Mengen, welche die Stoffschlüssige Verbindung des Elastomers mit den anliegenden Schichten nicht beeinträchtigen und welche der Elastomersehieht einen hohen Grad an Elastizität und Festigkeit verleihen. Die Füllmittel können auch für die Ausbildung besonderer Eigenschaften vorgesehen werden; beispielsweise kann man Ruß zusetzen, um die Elastomerschieht elektrisch leitend zu machen. >

d) ein^ Bindemittel zum Verbinden der Elastomerschicht mit der Unterlage. Für das Verbinden von Gummi mit Metallen und anderen Unterlagen gibt es verschiedene bekannte Silan-Kupplungsmittel. Das Bindemittel kann nach herkömmlichen Gesichtspunkten ausgewählt werden. Geeignete Bindemittel für das Verbinden des Elastomers mit einem Metall sind beispielsweise Silane mit aktiven Aminogruppen, wie sie von der Dow Corning Corporation unter der Bezeichnung Z-6O2O und von der Union Carbide Corporation als A-IlOO auf den Markt gebracht werden.

409814/1128

2347373

Gemäß der Erfindung enthält das Elastomermaterial ferner:

e) ein Kupplungsmittel zum Verbinden der Elastomerschicht mit dem Pormpreßmaterial. Geeignete Kupplungsmittel für diesen Zweck sind beispielsweise Silane mit aktiven Methacrylatgruppen, wie etwa Methaeryloxypropyltrimethoxysilan, welches von der Union Carbide Corporation unter der Nummer A-17U oder von der Dow Corning Corporation unter der Nummer Z.6O3I vertrieben wird.

Die Elastomerschicht enthält vorzugsweise keinerlei. Bestandteile, welche in den jeweils vorhandenen Mengen eine hemmende Wirkung ausüben könnten, also etwa die gewünschte chemische Reaktion zwischen der unvollständig abgebundenen Elastomerschicht und dem nachträglich darauf formgepreßten Kunstharz stören wurden. Dadurch sind also verschiedene gewöhnlich als Bindemittel für Gummi verwendete Stoffe ausgeschlossen. Insbesondere enthält die Elastomerschicht vorzugsweise keinerlei oxydationsheinmende und Härtemittel oder Bestandteile mit die Klebfähigkeit mindernden Eigenschaften, wie Appretur- und Schmiermittel. .

Die verschiedenen Bestandteile des für die Elastomerschicht vorgesehenen Materials werden mit einem geeigneten Lösungs-

_r mittel vermischt, so daß der Peststoffanteil etwa 15 bis 35 Prozent beträgt. In dieser Form läßt sich das Material als

409814/1128

gleichmäßig dünne durchgehende Schicht auf die Unterlage auftragen. Der Auftrag kann auf einmal oder in mehreren Arbeitsgängen durch Aufsprühen, Tauchen oder in anderer herkömmlicher Weise erfolgen.

Das Material für die Elastomerschicht soll ferner so beschaffen sein, daß sieh das Lösungsmittel durch Wärmeanwendung über kurze Zeit daraus entfernen läßt. Die über eine entsprechende Zeit dabei angewendete Wärme darf nicht in dem Maße zum Abbinden des Elastomers führen, daß die Reaktion mit dem nachher aufgepreßten Kunstharz verhindert ist, und soll die Ausbildung einer trockenen und stabilen Elastomerschicht in einem unvollständig abgebundenen Zustand herbeiführen. Die getrocknete Beschichtung hat vorzugsweise eine Dicke im Bereich zwischen 0,0254 und 1,27 mm.

Die zum Formpressen an Ort und Stelle unter Einwirkung von Hitze und Druck bestimmte Kunststoff-Formmasse ist vorzugsweise eine wärmehärtbap.e Masse, die ein äthylenisch ungesättigtes wärmehärtbares Harz enthält. Das Material muß einerseits zum Formpressen in Metallformen unter Anwendung von Hitze und Druck geeignet sein, wobei es nicht an den Metallformen anhaften darf und sich gut von ihnen lösen muß, und muß andererseits so beschaffen sein, daß es sich durch chemische Reaktion mit der unvollständig abgebundenen Elastomerschicht stoffschlüssig verbindet, um somit über diese Schicht eine feste stoffschlüssige Verbindung mit der Unterlage einzugehen. Es muß sich bei Temperaturen und

A098U/1128

Drücken formen lassen, bei welchen die Elastomerschicht oder deren Verbindung mit der Unterlage nicht zerstört oder geschädigt wird, bei welchen jedoch das vollständige Abbinden der Elastomerschicht und die stoffschlüssige Verbindung derselben mit dem darüber formgepreßten Material eintreten.

Die Kunststoff-Formmasse enthält beispielsweise:

a) ein äthylenisch ungesättigtes wärmehärtbares Harz. Insbesondere sind Polyesterharze geeignet und bevorzugt. Geeignet sind ferner modifizierte Epoxyharze und Allyharze, wie etwa Polymere von Diallylphthalat und Diallylisophthalat, Gemische von Polyester- und Allylharzen, Vinylesterharze und andere .

b) Ein polymerisierbares Monomer, welches sich mit dem Harz vernetzt, wie etwa ein äthylenisch ungesättigtes Monomer. Gewöhnlich findet hierfür das wohlfeile Styrol Verwendung.

c) Ein Katalysatorsystem mit einem ein freies Radikal aufweisenden Katalysator, wie etwa ein Peroxid oder eine Azoverbindung.

d) Füllmittel einschließlich verstärkender Fasern, wie etwa Glasfasern, Asbest, synthetische Fasern, z.B.

409814/1 128

Nylon, Zellulosefasern, natürliche Fasern, ζ* Β. Sisal, und andere mehr. Als Füllstoffe kommen ferner herkömmliche pulverförmige Stoffe infrage, welGhe chemisch inert sein oder auch besondere Eigenschaften verleihen können. In Fällen, in denen das formgepreßte Teil der Ausbildung von Lichtbogen oder Kriechströmen ausgesetzt ist, kann das Material etwa Aluminiumhydroxid enthalten und erhält dadurch dem Entstehen von Lichtbögen oder Kriechströmen entgegenwirkende Eigenschaften,

e) Herkömmliche Ausformmittel. Diese müssen jedoch so beschaffen und in solchen Mengen vorhanden sein, daß sie die gewünschte stoffschlüssige Verbindung zwischen der Elastomerschicht und der Formmasse nicht beeinträchtigen.

Insgesamt wird die Formmasse nach allgemein bekannten Grundsätzen zusammengestellt, wobei lediglieh darauf zu achten ist, daß sie keine Bestandteile in Mengen enthält, welche die stoffschlüssige Verbindung mit der Elastomerschicht stören können.

Das Formpressen selbst geschieht in bekannter Weise unter Verwendung von Metallformen, in welche die beschichtete Unterlage so einsetzbar ist, daß deren beschichtete Fläche dem Formhohlraum zugewandt ist, so daß die Formmasse also direkt auf der Oberfläche der Elastomerschicht formgepreßt wird.

4098U/1128

Zum Untersuchen der Festigkeit der Verbindung wurden Abschälversuche durchgeführt, bei denen Aluminiumfolie mit dem Elastomer beschichtet und die Kunststoff-Formmasse dann auf den beschichteten Flächen formgepreßt wurde. Darauf wurde die Aluminiumschicht des entstandenen Verbundkörpers geritzt, um Streifen gleicher Breite daraus' zu bilden. Diese wurden dann von dem Verbundkörper abgezogen, wobei die dafür jeweils erforderliehe Kraft gemessen wurde. In Vergleichsversuchen ergab sich bei der erfindungsgemäßen Ausführung eine um bis zum hundertfachen größere Haftfestigkeit als bei herkömmlicher Verwendung eines Neoprenbinders.

Zur Untersuchung des Verhaltens gegenüber· \ürmestoßen wurden Transfox-matorgehäuse nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt. Aus den Gehäusen herausgeschnittene Proben wurden wiederholten Wärmestößen unterworfen, indem sie auf etwa 150° erhitzt und anschließend in Trockeneis bei etwa -73°C gebracht wurden. Die Proben überstanden diese Belastungen ohne Ablösung.

Zur Untersuchung der Dichtigkeit von Anschlußdurchführungen wurden Leiteransehlüsse unter Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens in Buchsen'in der Wandung eines Transformatorgehäuses eingeformt. Die Buchsen wurden anschließend D^ckversüchen unterworfen, um den Durchtritt von Luft in Längsrichtung der Leiteranschlüsse durch das Formteil hindurch zu untersuchen. . Bei Versuchen, in denen bei den Kunststoff-

409814/1128

muffen gemäß US-PS 3 338 212 ein Durchtritt von Luft festgestellt wurde, kam es bei den gemäß der Erfindung abgedichteten Lexteranschlüssen nicht zum Durchtritt von Luft.

Die Erfindung schafft also einen Stoffsehlüssig integrier- j ten Verbundkörper mit einer Unterlage aus Metall oder dgl., einer elastischen Zwischenschicht und einer an Ort und Stelle auf dieser formgepreßten Wandung oder Schicht aus wärmegehär- ' tetem Kunststoff, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Verbundkörpers, bei welchem die Unterlage etwa durch Besprühen mit einer dünnen Schicht aus einem wärmehärtbaren, löslichen Elastomer, etwa Chloroprengummi (Neopren), überzogen wird, welches so beschaffen ist, daß es sich stoffschlüssig mit der Unterlage verbindet und ein Kupplungsmittel enthält, welches beim Aushärten der wärmehärtbaren Kunststoffschicht mit dieser reagiert. Die aufgebrachte Schicht wird dann erwärmt, um sie zu trocknen und so auf der Unterlage zu stabilisieren, daß sie den beim Formpressen des wärmehärtbaren Kunststoffes auftretenden Fließkräften zu widerstehen vermag, ohne daß sie dabei jedoch vollständig abbindet. Anschließend wird die Kunststoffschicht unter Anwendung von Druck und Hitze etwa unter Verwendung von Metallformen auf die noch unvollständig abgebundene Beschichtung der Unterlage formgepreßt, wobei die Beschichtung beim Aushärten der formgepreßten Kunststoffschicht fertig abbindet und eine stoffschlüssige chemische Verbindung zwischen der formgepreßten Kunststoffschicht durch die Zwischenschicht hindurch mit der Unterlage entsteht.

Daraus ergibt sich eine undurchlässige Abdichtung zwischen

4098U/1 128

der Unterlage und der Kunststoffschicht und eine gegen Ablösung äußerst widerstandsfähige Verbindung. Die Teile und die dazwischen verlaufenden Grenzflächen können sowohl einfache als auch verwickelte Formen aufweisen.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines Transformatorgehäuses mit unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gefertigten Wandungen im senkrechten Schnitt entlang der Linie 1-1 in Fig. 2,

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Gehäuse nach Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht der Verbindung zwischen dem Unterteil und dem Deckel des in Fig. 1 gezeigten Transformatorgehäuses ,

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht einer Hochspannungsdurchführung im Gehäusedeckel,

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht einer Erdungsdurchführung im Gehäusedeckel,

Fig. 6 eine vergrößerte Schnittansicht einer Niederspannungsdurchführung im Gehäusedeckel, 40981 4/1128

Fig. 7 eine teilweise schematisierte Schnittan-

sieht von zur Herstellung des Gehäuse-Unterteils verwendeten Preßform.

Fig. 8 eine dsametrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Verbundkörpers in Form einer Probe für Ablöseversuche bzw. in einer vereinfachten Ausführungsform für die Verwendung als Schaltungsplatte,

Fig. 9 eine teilweise schematisierte Ansicht einer Versuchsvorrichtung zum Untersuchen der Verbindungsfestigkeit zwischen metallischen Flächen und an Ort und Stelle darauf formgepreßten Kunststoffkörpern, und

Fig. 10 eine Schnittansicht eines Pumpenläufers mit einer korrosions- oder verschleißfesten Metallschicht und einem stoffschlüssig damit verbundenen, auf die Innenseite derselben formgepreßten Kunststoffkörper, zur Darstellung einer Anwendung der Erfindung an Verbundkörpern mit. Bsgrenzungsflächen von verwickelten Formen, wobei die Unterlage nicht an der Innenseite sondern an der Außenseite des Verbundkörpers angeordnet ist.

Das in Fig. 1 gezeigte Transformatorgehäuse hat ein Unterteil 10 und einen mit einer nachstehend beschriebenen doppel-

4098U/1128

ten Abdichtung darauf gesetzten Deckel 12. Der Deckel enthält eingeformte Durchführungen und Anschlußeinsätze, , an denen ein Transformator Ik im Gehäuse aufgehängt bzw. . ober welche er mit außen liegenden Leitern verbunden ist. Das Gehäuse-Unterteil enthält eine den Transformator 14 um- .;. gebende dielektrische Ölfüllung. Der Transformator enthält eine gebräuchliche Zellulose-Isolierung, welche bekanntlich bei Vorhandensein geringster Wassermengen geschädigt werden kann, so daß also wirksame Maßnahmen ergriffen werden müssen, um Vksser aus dem Gehäuse fernzuhalten. Das Gehäuse ist zum Eingraben im E dreich bestimmt, wo es dem korrosiven Angriff des Erdreiches mit unterschiedlichen pH-ifepten sowie über lange Zeiträmae_einer ständig feuchten Umgebung ausgesetzt ist, wo eine ausreichende Wärmeableitung an den Boden ohne nennenswerte Änderungen seiner Abmessungen stattfinden muß und wo seine Dichtigkeit sowie die Abdichtung zwischen dem Unterteil und dem Deckel bei häufigen Temperaturänderungen erhalten*bleiben muß. Außerdem muß ein solches Gehäuse konkurrenzfähig sein gegenüber anderen Gehäusen, etwa solchen aus Flußstahl, welche mit Bitumen oder anderen schützenden Stoffen beschichtet und mit einer vergrabenen Elektrode verbunden sind, welche in einem elektrochemischen System kathodischen Schutz gewährt. Schließlich muß das Gehäuse eine Eetriebslebensdauer von 20 bis 30 Jahren haben, bevor es aus dem Erdreich ausgegraben werden muß.

Aus verschiedenen Gründen* insbesondere aus Gründen der Korrosionsfestigkeit, der Lebensdauer und Kostenersparnis er-

4098U/1 128

scheint es.vorteilhaft, ein solches Gehäuse aus formgepreß-' ten Kunststoffen herzustellen. . Bei der Untersuchung verschiedener Kunststoffe zeigte es sich jedoch, daß diese über ein zulässiges Maß hinaus feuchtigkeitsdurchlässig sind. Zur. Bildung einer dampfundurchlässigen Abdichtung wäre also eine metallene Auskleidung notwendig. . Bei der Untersuchung der an eine solche Auskleidung zu stellenden Anforderungen stellte sieh die Notwendigkeit einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen der Auskleidung und der formgepreßten Kunststoffwandung heraus. Das in Pig. I gezeigte Gehäuse ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ausbildung eine!*-solchen stoffschlüssigen Verbindung hergestellt

Für die Verbindung des Transformators mit außerhalb angeordneten Leitern müssen ferner Leiteranschlüsse durch die Gehäusewandungen hindurchgeführt werden. Diese Leiteranschlüsse müssen gegenüber dem Gehäuse so abgedichtet sein, daß entlang ihren Oberflächen keine Feuchtigkeit in das Gehäuse eindringen kann. Gemäß der Erfindung werden die Anschlußleiter in eine Wandung, vorzugsweise den Deckel des Gehäuses eingeformt, wobei eine wirksame Abdichtung gegen das Eindringen von Feuchtigkeit entlang den Oberflächen der Anschlüsse gebildet

Das Unterteil 10 hat eine vorgeformte Aluminiumauskleidung18, welche sich im wesentlichen über die gesamte Innenfläche desselben erstreckt und an deren Außenseite eine Kunststoffwan-

-40 98 1 A/1128

düng 20 an Ort und Stelle formgepreßt und stoffschlüssig damit verbunden ist. Me man in Fig. 3 erkennt, ist zwisehen der Auskleidung 18 und der Kunststoffwandung 20 eine dünne Zwischenschicht 22 vorhanden, welche dazu dient, die Auskleidung und die Kunststoffwandung stoffschlüssig miteinander zu verbinden. Das Behälter-Unterteil ist einfach faßfönnig mit kreisförmigem Querschnitt.

Das Unterteil 10 hat oben einen Rand 24 mit einer in der Oberseite gebildeten Ringnut 26 für die Aufnahme einer Dichtung 28. Auswärts der Dichtung bildet der Rand 24 eine Rinne 30 für die Aufnahme eines abwärts hervorstehenden Randes des Deckels. '. Beim Zusammenbau des Gehäuses wird die Rinne 30 mit einem Gießharz oder einer Dichtmasse, etwa einer Epoxyharz-Dichtmasse 32 ausgegossen.

Der DeekeJ. 12 ist in ähnlicher- Weise aus einer Aluminiumauskleidung 38 und einer auf deren Außenseite formgepreßten und stoffschlüssig damit verbundenen Kunststoffwandung, 40 gebildet. ■ M.e man in Fig. 3 erkennt, ist die Auskleidung auch hier durch eine Zwischenschicht 42 stoffschlüssig mit der Kunststoffwandung verbunden. Entlang dem Umfang hat der Deckel einen Rand 44 mit einem waagerecht auswärts hervorstehenden Teil 46, mit welchem er auf die Dichtung 28 auflegbar ist und einem abwärts hervorstehenden Teil 48, welches in die Rinne 30 ragt und mittels der Dichtmasse 32 darin .mit dem Rand 25 des Unterteils 10 verbunden ist.

_;Für den Anschluß des Transformators 14 an außen angeordne-

409814/1 128

234797?

ten Leitern enthält der Deckel 12 einen in eine. Buchse 52 eingeformten Hochspannungsansch'luß 5O₃ einen Hochspannungs-Nulleiter ansehlüß 54 in einer Buchse 56 und drei in Buchsen 60 eingeformte und mit isolierten Leitungen 62 außerhalb verbundene Niederspannungsanschlüsse 58. Ferner hat der Deckel ein Paar. Bossen 65 jeweils mit einem Einsatz 64, an welchen der Transformator 14 mit Hängebändern 66 aufgehängt ist, sowie eine in der Mitte angeordnete Füllöffnung 67· Die Auskleidung 38 des Deckels ist an den Buchsen 52, 56 und 60 von Öffnungen durchsetzt, an denen die Buchsen beim Formpressen der Kunststoffwandung 40 auf der Auskleidung 38 um die Anschlußleiter herum geformt werden. In jedem Falle ist der jeweilige Anschluß über eine Zwischenschicht 51, 55, 59 mit dem umgebenden Kunststoffteil stoffschlüssig verbunden (Fig. 4 bis 6).

Ein Verfahren zum Herstellen des Gehäuse-Unterteils ist in Fig. 7 dargestellt. Die Auskleidung l8 wird zunächst etwa durch Tiefziehen oder Drücken vorgeformt und erhält dabei einen schmalen Rand 19 an der offenen Seite. Dann wird die gesamte Außenfläche der Auskleidung mit einem dünnen Auftrag aus einer Elastomerlösung besprüht. Die so beschichtete Auskleidung wird dann in einem Ofen erwärmt, um das Lösungsmittel zu entziehen und um auf ihr eine stabile, durchgehende Schicht 22 aus unvollständig abgebundenem Elastomer zu bilden. Die auf diese Weise beschichtete Auskleidung wird dann auf eine Patrize 70 eines Formhälftenpaares in einer Presse aufgesetzt. Die Patrize wird mittels darin angeord-

409814/1128

neten Heizkörpern 72 und gegebenenfalls zusätzlich mittels in einem Sockel untergebrachter Heizkörper 74 beheizt. Die Matrize 76 des Pormhälftepaares ist in der Presse oberhalb der Patrize 70 angeordnet und etwa mittels Heizstreifen 78 beheizt. Der Formhohlraum wird mit einer Charge 80 einer Formmasse beschickt, indem man diese beispielsweise auf die Endfläche der Auskleidung 18 legt. Darauf wird dann die Matrize 76 abgesenkt, um den Formhohlraum zu schließen und die Formmasse in alle Teile des Hohlraums zu pressen. Die Formhälften werden dann unter Druck- und Wärmeeinwirkung auf die Formmasse über einen ausreichend langen Zeitraum zusammengehalten, während dessen die Formmasse 80 aushärtet und die Elastomerschicht fertig abbindet. Darauf werden dann die Formhälften auseinandergeführt und das fertige Unterteil 10 wird von der Patrize 70 angehoben.

Der Deckel 12 wird in ähnlicher Wsise geformt. Die Auskleidung wird in entsprechend ausgebildeten Stanzpressen vorgeformt und gestanzt, um ihr die gewünschte Form zu verleihen sowie die öffnungen für die Durchführungsbuehsen zu bilden. Darauf erhält sie an ihrer gesamten Außenseite einen beispielsweise aufgesprühten Auftrag aus dem Elastoittermaterial. Dieser wird dann unter Wärmeeinwirkung getrocknet, um das Lösungsmittel zu entfernen und eine stabile, noch.nicht vollständig abgebundene Elastomerschicht zu erhalten. Die Leiteranschlüsse 50, 54 und 58 werden über ihre gesamten Umfangsfiächen oder bestimmte Teile derselben mit einem Elastomerüberzug versehen und dann etwa in einem Ofen erwärmt, um das

4098U/1128

" ²³ " 2347372

Lösungsmittel des Elastomers zu entfernen und eine stabile, noch unvollständig abgebundene Elastomerschicht zu erhalten. Die auf diese Weise beschichtete Auskleidung wird dann auf eine Formhälfte eines Paares derselben so aufgesetzt, daß die beschichtete Seite dem Formhohlraum zugewandt ist und die Formmasse auf dieser Seite formgepreßt werden kann. Die beschichteten Leiteranschlüsse werden an ihren vorgesehenen Stellungen gegenüber den öffnungen in der Auskleidung in die Form eingesetzt, desgleichen die Halteeinsätze 64 und ein Kern für die Füllöffnung 6?.

Darauf werden die beheizten Formhälften mit der Formmasse beschickt und zum Formpressen der Masse auf der Oberfläche der Auskleidung 18 sowie um die Leiteranschlüsse 5O₃ 5^ und 58 herum zusammenführt. Die Formmasse wird unter Einwirkung von Hitze und Druck über einen zum Aushärten ausreichenden Zeitraum in der Form gehalten. Dabei härtet nicht nur die auf der Auskleidung 38 und um die Leiteransehlüsse herum formgepreßte Masse aus, sondern auch die Elastomer-Zwischenschicht bindet fertig ab, um damit eine stoffschlüssige chemische Verbindung zwischen der Auskleidung und den Lexteranschlüssen einerseits und der Formmasse andererseits zu bilden. Dadurch ist in einem einzigen Arbeitsgang der fertige Verbunddeckel mit seiner Auskleidung 38₃ der äußeren Kunststoffwandung, dem Rand 44, den verschiedenen. Buch-, sen und den Einsätzen entstanden.

409814/1128

Für die Untersuchung der Festigkeit der Verbindung zwischen den Metall- und Kunststoffschichten von Verbundwänden der für das vorstehend beschriebene Transformatorgehäuse vorgesehenen Art wurden Probetafeln angefertigt, von denen eine in Fig. 8 gezeigt ist. Ein Stück Aluminiumfolie 90 wurde unter Freilassung eines Randstreifens 92 über eine Seite mit einer Elastomerschicht 94 überzogen. Die Beschichtung wurde erwärmt, um das Lösungsmittel daraus zu entfernen und eine stabile, noch nicht vollständig abgebundene Elastomerschicht zu erhalten. Die beschichtete Folie wurde dann mit dem Formhohlraum zugewandter Schichtseite in eine Preßform eingelegt und durch Preßformen mit einer tragenden Wandung 96 auf der Schichtseite versehen. Die formgepreßte Wandung wurde über einen ausreichend langen Zeitraum unter der Einwirkung von Hitze und Druck gehalten, um die Formmasse auszuhärten und die Elastomerschicht fertig abbinden zu lassen. Die fertige Verbundtafel 88 wurde dann aus der Presse entnommen und abkühlen gelassen.

Anschließend wurde die Folie 90 entlang parallelen Linien geritzt, um Streifen von jeweils 25,4 mm Breite zu bilden. Der Randstreifen 92, an dem die Folie 90 keinen Elastomerauftrag erhalten hatte, haftete nicht an der Wandung 96. Die einzelnen Streifen 98 verliefen von diesem Randstreifen 92 quer über den mit der Elastomerschicht 94 versehenen Bereich.

Für die Untersuchung der Festigkeit der Verbindung zwischen

4098U/1128

der Metallfolie 90 und der preßgeformten· Vfendung 96 der Verbundtafel 88 wurde diese in 'die in Fig. 9 gezeigte Vorrichtung eingesetzt. Diese weist einen Sockel 100 aufa mit an den Ecken angeordneten Ständern.102 ₉ welche einen Querträger 104 mit einem darauf befestigten Zugkraftmesser 106 tragen. Auf den Ständern 102 ist eine Halteplatte 108 senkrecht beweglich geführt. Diese sitzt auf einer Spindel HO₉ welche sich mittels einer Spindelmutter 112 heben und senken läßt. Die Mutter 112 ist über eine Schnecke 114 von einer steuerbaren Antriebsquelle angetrieben. Die Probetafel 88 wurde in senkrechter Stellung auf der Halteplatte 108 festgespannt₉ so daß die freien Endstücke 99 der Polienstreifen 98 unten zu liegen kamen. Das freie Ende 99 eines Streifens 98 wurde in eine Zwinge 116 eingespannt und diese über eine Kette II8 mit einem Zugglied 120 des Zugkraftmessers 106 verbunden. Darauf wurde die Halteplatte 108 mit gesteuerter Geschwindigkeit abwärts bewegt, wobei die durch den Zugkraftmesser^ angezeigte Zugkraft beobachtet wurde. Aus der Zugkraft ergab sich das Maß für die Festigkeit der Verbindung zwischen der Metallfolie 90 und der formgepreßten Wandung 96»

Der als Verbundkörper ausgeführte Pumpenläufer in Fig. 10 steht als. Beispiel für zahlreiche verwickelte Formens welche sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellen lassen. Der Pumpenläufer hat ein tragendes Teil 13O₉ an dessen Vorderseite eine Anzahl gekrümmter Flügel 132 hervorstehen. Diese erstrecken sich jeweils von einem, offenen

409814/1121

Mittelstück auswärts zum Rand des tragenden Teils 130 und könnenj wie bei Pumpenläufern üblich, vorwärts oder rückwärts gekrümmt verlaufen. Der Pumpenläufer ist als Verbundkörper mit einer. Bekleidung 134 aus Metall oder dgl. und einem mit der Bekleidung durch Formpressen stoffs chlüssig verbundenen Kunststoffkörper 136 ausgebildet. Der Verbundkörper ist im wesentlichen in der gleichen Weise hergestellt wie das Transformatorgehäuse in Fig. 1 und die Probetafel in Fig. 8. Die. Bekleidung 134 ist zunächst in der gewünschten Form etwa aus einem Metall, beispielsweise rostfreiem Stahl oder einem anderen korrosionsbeständxgen Metall vorgeformt. Die Innen-r oder Rückseite der Bekleidung 134 wird dann mit einem dünnen überzug einer Elastomerlösung versehen, welcher dann getrocknet wird, um eine stabile Schicht aus noch unvollständig abgebundenem Elastomer 138 über der gesamten Rückseite zu bilden. Die Bekleidung wird dann mit dem Formhohlraum zugewandter Schichtseite in eine Preßform eingesetzt, worauf der Kunststoffkörper 136 in der üblichen Weise an Ort und Stelle auf die Schichtseite formgepreßt wird.

Es folgen einige. Beispiele für die Herstellung von Verbundkörpern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die angegebenen Anteile sind jeweils auf das Gewicht bezogen.

409814/1120*

■ Beispiel I

Ein Verbund-Transformatorgehäuse der in Pig. I bis 4 gezeigten Art wurde unter Anwendung des beschriebenen Verfahrens hergestellt. Die Auskleidung 18 wurde durch Drücken aus Aluminium geformt. Die Außenfläche wurde gründlich ,gereinigt und dann mit einer. Bindemittelschicht der folgenden Zusammensetzung eingesprüht:

Elastomer (Neopren) 100 Teile

Abbindemittel (Zinkoxid) 5 Teile

Stabilisator (Magnesia) 5 Teile

Metall-Bindemittel .

(Dow Corning Z-6O2O) ⁵ ^1Q±±e

Kupplungsmittel für die. Bindung an den Kunststoff 5 Teile

(Union Carbide A-

Lösungsmittel 300 Teile

Die beschichtete Auskleidung wurde in einem Ofen bei 150 C über eine zum Entfernen der Lösungsmittel und zum Stabilisieren der Elastomerschicht ausreichende Zeit getrocknet. Dabei entstand über die gesamte Außenfläche der Auskleidung eine stabile, noch nicht vollständig abgebundene Elastomerschicht. Die Dicke der Auskleidung betrug O_s66 mm und die der Beschichtung etwa 0,05 mm. Die beschichtete Metallauskleidung wurde dann in eine der in Fig. 7 gezeigten im wesentlichen entsprechende Preßvorrichtung eingesetzt, in weleher eine Außenwandung 20 unter Anwendμng von Hitze und Druck in vorsgehend beschriebener Weise durch Formpressen auf der

4098U/1 128 .

unvollständig abgebundenen Elastomerschicht gebildet wurde. Die zum Formpressen angewendete Hitze und der Druck wurden über einen ausreichenden Zeitraum aufrecht erhalten, um die Kunststoff-Formmasse auszuhärten und das vollständige Abbinden der Elastomerschicht zu bewirken. In Gegenwart des Kupplungsmittels reagierten die Elastomerschieht und die Formmasse chemisch miteinander zur. Bildung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen den beiden Schichten. Nach dem Formpressen wurde der Verbundkörper dann aus der Preßvorrichtung entnommen. Die durch Formpressen gebildete Außenwandung hatte an den ,Seitenwandungen des Unterteils 10 eine Dicke von etwa 3,8 mm und am. Bsden eine Dicke zwischen 9,5 und 12 mm.

Die verwendete Formmasse war ein glasfaserverstärktes Polyesterharz in einer für die Herstellung von Trag- und Isolierteilen für elektrische Einrichtungen üblichen Zusammensetzung, Das Material wurde unter den Gesichtspunkten der Festigkeit, Formbarkeit, Isoliereigenschaften für Hochspannung, Kosten und insbesondere Korrosionsbeständigkeit ausgewählt. Es hatte die folgende Zusammensetzung:

mit Styrol vernetztes Polyesterharz 30 Teile

Aluminiumhydroxid als Füllmittel 40 Teile

"Glasfaser als Verstärkung 30 Teile

Peroxid als Katalysator 1 Teil

Zinkstearat als Ausformmittel 1 Teil

Diese Zusammensetzung ist ein typisches Beispiel für eine

Ä098U/1 128

im Rahmen der Erfindung verwendbare Formmasse.

Die Formmasse kann im Rahmen der herkömmlichen Praxis sehr verschiedenartige Zusammensetzung haben. Sie kann beispielsweise zwischen 10 und 60 Prozent des Polyesterharzsystems aus dem Harzpolymer und dem damit vernetzten Monomer, 25 bis 80 Prozent oder mehr Füllmittel und Verstärkungsmaterial, bis zu 5 Prozent Hilfsstoffe wie Katalysatoren und andere bekannte oder wünschenswerte Zusätze_s wie etwa Ausformmittel enthalten. Als Füllmittel kommen verschiedene für solche Zwecke bekannte Stoffe infrage, wie etwa fein verteilter Ton und dgl., Calciumcarbonat und Aluminiumoxid und -hydroxid. Insbesondere eignet sich Aluminiumhydroxid aufgrund seiner Lichtbogenbildung und Kriechströme unterbundenen. Eigenschaften. Als Verstärkungsmaterial kommen Glasfasern, Asbest, organische Fasern usw. infrage.

Zur Untersuchung der Festigkeit der Verbindung zwischen der Aluminiumauskleidung und der formgepreßten Kunststoffwandung wurden verschiedene Versuche angestellt, wobei sich eine äusserst feste stoffsehlüssige Verbindung zwischen der Elastomer-Zwischenschicht und sowohl der Metallauskleidung als auch der Kunststoffwandung feststellen ließ. Die Festigkeit der Verbindung zwischen der Auskleidung und der Kunststoff wandung schien im wesentlichen durch die innere Festigkeit der Elastomerschicht begrenzt zu sein, da diese beim gewaltsamen Auseinanderreißen der beiden äußeren Schichten selbst aus-

409814/1123

einander gerissen wurde, so daß einander gegenüberliegende Teilschichten an der Auskleidung und an der Kunststoffwandung haften blieben.

Aus einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Transformatorgehäuse geschnittene Proben wurden Wärmestoßversuchen unterworfen, in denen sie zunächst auf etwa I50 C erhitzt und anschließend in Trockeneis bei etwa -73 C gebracht wurden. Dieser- Vechsel wurde bei den einzelnen Proben mehrfach wiederholt, wobei sich die Verbindung zwischen der Metallauskleidung und der formgepreßten Kunststoffwandung nicht löste.

Aus den Ergebnissen dieser und anderer Versuche ist zu schließen, daß das Vorhandensein der Elastomer-Zwischenschicht zwischen der Metallauskleidung und der formgepreßten Kunststoffwandung wesentlich zur Festigkeit des Verbundkörpers beiträgt. Ιΐή praktischen Gebrauch ergaben sich beträchtlich verbesserte Ergebnisse gegenüber Verbundkorρerη ohne die Elastomer-Zwischenschicht, bei denen die Verbindung etwa mittels Lacken oder herkömmlichen Klebern hergestellt ist.

Beispiel II

Unter Anwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens wurde ein Verbundkörper in Form des in Fig. 1 bis 4 gezeigten ßehäusedeckels hergestellt. Eine Auskleidung 38 wurde durch

A0981 4/1128

Stanzen in die dargestellte Tellerform mit einem Rand 37 und öffnungen für die Leiteranschlüsse und die sie aufnehmenden Buchsen gebracht. Ihre Außenflächen wurden sorgfältig gereinigt und erhielten eine Elastomerbeschichtung der im. Beispiel I angegebenen Zusammensetzung aufgesprüht. Die Beschichtung wurde getrocknet, so daß eine stabile, die Oberfläche der Auskleidung in unvollkommen abgebundenem Zustand überdeckende Schicht zurückblieb.

Ein ,Hochspannungsleiteranschluß 50 und ein Nulleiteranschluß 5^ wurden über ihre Umfangsflächen in der gleichen Weise mit einer Elastomerschicht gleicher Zusammensetzung versehen. Niederspannungsleiteranschlüsse 58 wurden auf die abisolierten Leiterenden von isolierten Kabeln 62 aufgeklemmt ₉ worauf eine Elastomerbeschichtung auf die Umfangsflächen der Anschlüsse 58 und der Isolierhüllen der Kabel aufgebracht und getrocknet wurde.

Die beschichtete Auskleidung 38 und die ebenfalls beschichteten Leiteransehlüsse 50, 54 und 58 wurden in eine Formpreßvorrichtung eingesetzt, worauf eine Formmasse in bekannter \feise unter Anwendung vo.n" Hitze und Druck auf die beschichteten Flächen aufgepreßt wurde. Druck und Hitze wurden solange aufrechterhalten bis die Formmasse ausgehärtet und die Elastomerschicht und die Formmasse zur Ausbildung einer stoff-. schlüssigen Verbindung miteinander reagierten.

4098 14/112«

Die verwendete Formmasse war eine glasfaserverstärkte Poly es tertiär zmas se in einer gebräuchlichen, von der im Beispiel I angewendeten jedoch etwas verschiedenen Zusammensetzung. Das Material wurde im Hinblick auf besonders gute Formbarkeit und gute Isolierfähigkeit gegenüber Hochspannungen ausgewählt. Es hatte die folgende Zusammensetzung:

mit Styrol vernetztes, schwach schrump- ~_Q „ ., fendes Polyesterharz ■*

Aluminiumhydroxid als Füllmittel 40 Teile

Glasfaser als Verstärkung 30 Teile

Peroxid als Katalysator 1 Teil

Zinkstearat als Ausformmittel 1 Teil

Bei dem fertigen formgepreßten Deckel bestand eine feste stoffschlüssige Verbindung zwischen der vorgeformten Metallauskleidung 38 und der unter Zwischenlage der Elastomerschicht darauf formgepreßten Kunststoffwandung 40. Eine gleichwertige stoffschlüssige Verbindung bestand zwischen den Leiteranschlüssen und den um diese herum geformten Buchsen. Die dabei erzielte Abdichtung war ausreichend, Durchtritte von Strömungsmitteln entlang den Oberflächen der Leiteranschlüsse durch die Buchsen hindurch zu verhindern.

Beispiel III

Zur Herstellung von Probetafeln 88 der in Fig. 8 gezeigten Art wurde jeweils eine Platte 96 auf einer über den größten Teil der Oberfläche mit einer Elastomerbeschichtung 9h ver-

409814/113«

sehenen Aluminiumfolie geformt. Für einen Versuch wurde für die Elastomerbeschichtung ein herkömmlicher Neoprenklefeer mit der folgenden Zusammensetzung verwendet: '-

Neopren ' 100 Teile Magnesia 4 Teile

Oxydationsinhibitor 2 Teile

Zinkoxid 5 Teile

Isobutylphenolharz 40 Teile Lösungsmittel für eine Lösung mit etwa 25 Prozent Feststoffen.

Das Klebmittel wurde auf die Oberfläche der Folie 90 aufgesprüht _a worauf die beschichtete Folie bei 150 C getrocknet wurde, um das Lösungsmittel zu entfernen und die Klebersehieht zu stabilisieren. Die beschichtete Folie 90 wurde dann mit <fer freiliegenden Schichtseite in eine Preßform gebracht, mittels welcher eine Platte 96 unter Verwendung der im. Beispiel I an-.geführten_s wa± Styrol vernetzten Polyesterharzmasse aufgepreßt wurde.

Entsprechende Probetafeln wurden unter Verwendung der imu Eeispiel I angeführten Elastomerbeschichtung angefertigt.

Bei mittels der in Fig. 9 gezeigten Vorrichtung angestellten Ablöseversuchen wurde dann die zum Abziehen der Streifen 98 von den Tafeln erforderliehe Kraft beobachtet. : Bei Versuchen mit den Tafeln mit dem herkömmlichen Neoprenkleber betrug die

zum Abziehen nötige Kraft weniger als 90 p. Demgegenüber waren bei den Tafeln mit der Elastomer-Binderschicht gemäß ." Beispiel I Kräfte von 3,63 bis 6,35 kp zum Abziehen der Streifen erforderlich. Die Festigkeit der Verbindung war also gegenüber dem herkömmlichen Bindemittel bis um das siebzigfache erhöht.

Anstelle der in Beispiel I bis III genannten Polyestermassen können auch Formmassen mit anderer Zusammensetzung verwendet werden_s beispielsweise modifizierte Epoxyharzmassen, für deren Zusammensetzung nachstehend ein typisches Beispiel angeführt ist:

mit Styrol vernetztes Epokrylharz 100 Teile

Aluminiumhydroxid als Füllmittel 40 Teile

Glasfaser als Verstärkung 30 Teile

Katalysator 1 Teil

Ausformmittel ., 1 Teil

Die mit modifizierten Epoxyharz-Formmassen verwendete EIastomerbeschichtung enthält beispielsweise ein Bindemittel mit aktiver Aminogruppe' für die stoffschlüssige Verbindung mit einer Metallunterlage und ein Kupplungsmittel für die Verbindung mit der Formmasse. Kupplungsmittel auf Silanbasis, welche mit den modifizierten Epoxyharzen reagieren, sind von der Dow Corning Corporation sowie von der Union Carbide Corporation erhältlich.

4098t4/1iai-

Andere geeignete !Formmassen sind beispielsweise Allylharzmassen und Vinylesterharzmassen. In jedem Falle wird die Unterlage mit einer Elastomer-Bindeschicht versehen^ welche für eine chemisches stoffsehlüssige Verbindung mit der Unterlage etwa ein Kupplungsmittel mit aktiver Aminogruppe enthält. Ferner muß die- Elastomerbesehichtung ein Kupplungsmittel enthalten, welches mit der unter Hitze und Druck darauf formgepreßten Formmasse, zur. ELldung einer stoffschlüssigen Verbindung reagiert.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Herstellen eines Verbundkörpers aus einer Unterlage und eines form- und stoffschlüssig auf dieser, angeordneten wärmen ärtb ar en Formmasse, dadur-ch gekennzei c h net,

daß man eine Unterlage mit einer Oberfläche von gewisser Ausdehnung an der Oberfläche in Gegenwart eines. Bindemittels für die stoffschlüssige Verbindung mit der Oberfläche der Unterlage mit einer nicht abgebundenen Elastomerbeschichtung versieht und diese zum Stabilisieren derselben auf der Unterlage ohne vollständiges Abbinden behandelt,

daß man eine wärmehärtbare Kunststoff-Formmasse unter Anwendung von Wärme und Druck an Ort und Stelle auf der unvollständig abgebundenen Elastomerbeschichtung und in Gegenwart eines Kupplungsmittels für die stoffschlüssige Verbindung des Kunststoffes mit dem Elastomer formpreßt und

daß man den Druck und die li©.rme über eine zum Aushärten der Formmasse und zum vollständigen Abbinden der Elastomerbeschichtung sowie zum Herstellen einer chemischen stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Kunststoff und dem Elastomer ausreichende Zeitspanne aufrecht erhält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das. Bindemittel in der nicht abgebundenen Elastomerbeschichtung enthalten ist.

4098H/1128

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsmittel in der nicht abgebundenen EIastomerbesehichtung enthalten ist.

4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Formmasse eine äthylenisch ungesättigte Harzmasse ist.

5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Formmasse eine Polyesterharzmasse ist.

6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Formmasse eine modifizierte Epoxyharzmasse ist.

7· Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Formmasse eine Allylharzmas^e ist.

8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3_a dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Formmasse eine Vinylesterharzmasse ist.

9· Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage eine Metallschicht mit einer ausgedehnten Oberfläche ist, auf welche die EIastomerbeschichtung aufgetragen wird und auf welcher die Kunststoff-Formmasse zu einer mit der Metallschicht verbun-

4098U/1128

denen- Wandsehicht formgepreßt wird.

10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9a dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage ein länglich stabfönniger Leiteranschluß ist, daß die Elastomerbeschichtung über ein beträchtliches Teil der Länge des Leiteranschlusses geschlossen über den gesamten Umfang desselben aufgetragen wird und daß die Kunststoff-Formmasse in Form einer '. Büchse, aus welcher die beiden Enden des Leiteranschlusses beiderseits hervorstehen, um diesen herum formgepreßt wird, so daß eine elektrische Durchführung durch die; Buchse hindurch gebildet, der Leiteranschluß über einen beträchtlichen Teil seiner Länge stoffschlüssig mit der ihn umgebenden Buchse verbunden und eine sichere Abdichtung gegen den Durchtritt von Strömungsmitteln in Längsrichtung des Leiteranschlusses gebildet ist.

11. Verfahren zum Herstellen eines Verbundkörpers aus einer Metallunterlage und einer form- und stoffschlüssig damit verbundenen Polyesterharz-Formmasse, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Metallunterlage mit einer ausgedehnten Oberfläche in Gegenwart eines. Bindemittels für die stoffschlüssige Verbindung mit der Unterlage mit einem nicht abgebundenen Elastomer beschichtet und die Beschichtung zur Ausbildung einer stabilen Schicht aus unvollständig abgebundenem Elastomer auf der Oberfläche behandelt, daß man die beschichtete Unterlage in eine Preßform einlegt, so daß die beschichtete Oberfläche dem Formhohlraum züge-

409814/1128.

wandt ist, daß man eine Polyesterharz-Forminasse in Gegenwart eines Kupplungsmittel«'fÜr die stoffschlüssige Verbindung mit dem Elastomer unter Anwendung von Druck und
Wärme auf der unvollständig abgebundenen Elastomerbeschiehtung formpreßt und daß man die Wirme über eine zum Aushärten der Polyesterharz-Formmasse, zum vollständigen Abbinden des Elastomers und zum Ausbilden einer chemischen stoffschlüssigen Verbindung zwischen der Harzmasse und dem Elastomer ausreichende Zeitspanne einwirken läßt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß das Elastomer ein Chloroprengümmi ist.

13· Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer das; Bindemittel sowie das
Kupplungsmittel enthält.

Ik. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis

13, -dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Silan mit aktiver Aminogruppe und das Kupplungsmittel ein Silan mit aktiver Methacrylatgruppe ist.

15- Verfahren zum Herstellen einer Verbundwand für einen elektrischen Transformator oder dgl. mit einer dampf dichten Metallschicht und eingeformten Leiteranschlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Metallunterlage in der für die Verbundwand vorgesehenen Form und mit einer sich
im .wesentlichen über deren gesamte Fläche erstreckenden
Ausdehnung sowie mit öffnungen zum Durchführen der vorge-

A098U/1 128

2347372

sehenen Leiteranschlüsse formt, daß man im wesentlichen die gesamte Außenfläche der Unterlage sowie die gesamte Umfangsflache der Leiteranschlüsse über wenigstens einen Teil von deren Länge mit einer ein.' Bindemittel für die stoffschlüssige Verbindung mit der Metallunterlage sowie ein Kupplungsmittel für die Stoffschlüssige Verbindung mit einer anschließend aufzubringenden Formmasse enthaltenden EIastomerbeschichtung versieht und diese stabili- ■ siertj daß man die beschichtete Unterlage sowie die Leiteranschlüsse derart in eine Preßform bringt, daß die beschichteten Flächen dem Formhohlraum zugewandt sind und die Leiteranschlüsse die öffnungen der Unterlage durchsetzen, daß man eine duroplastische Kunststoff-Formmas se im Formhohlraum unter Anwendung von· Värme und Druck auf der nicht abgebundenen Elastomerschicht der Unterlage und der Leiteranschlüsse preßformt, um damit eine sich über die gesamte äußere Oberfläche der Unterlage erstrekkende, an dieser anliegende Kunststoffschicht sowie mit dieser einstückige,, die Leiteranschlüsse umgebende und die öffnungen der Unterlage durchsetzende. Eüchsen zu bilden, und daß man Druck und· 'Wärme über eine zum Aushärten der Kunststoff-Formmasse, zum Abbinden des Elastomers und zum stoffschlüssigen Verbinden derselben durch die· WLrkung des Kupplungsmittels ausreichende Zeitspanne aufrecht erhält, so daß in einem einzigen Preßvorgang eine vollständige Verbundwand mit einer dampfdichten Metallschicht und die Wand durchsetzenden Leiteranschlüssen entsteht, wobei die Außenseite der Vfend aus der Kunststoff-Formmasse gebildet ist und die Metall-

4098U/112Ö

unterlage sowie die Leiteranschlüsse stoffschlüssig und strömungsdieht mit der Formmasse verbunden sind.

16. Stoffschlüssiger Verbundkörper, dadurch gekennzeichnet, daß er unter Anwendung eines Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt ist.

17. Stoffschlüssiger Verbundkörper, dadurch gekennzeichnet, daß er unter Anwendung eines Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 14 hergestellt ist.

18. Stoffschlüssiger Verbundkörper, gekennzeichnet durch eine eine Oberfläche aufweisende Unterlage (90), durch eine stoffschlüssig auf wenigstens einen Teil der Oberfläche aufgetragene und ein Kupplungsmittel für die stoffschlüssige Verbindung mit einer duroplastischen Kunststoff-Formmasse enthaltende Elästomerbeschxchtung (9*0 und durch eine an Ort und Stelle auf der Elastomerschicht formgepreßte und durch das Kupplungsmittel chemisch mit dieser gekuppelte duroplastische Kunststoff-Formmasse (96).

19. Verbundkörper nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage (90) aus Metall ist.

20. Verbundkörper nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage (18, 38) ein vorgeformtes Metallblech ist und daß die Formmasse eine über eine ausgedehnte

4098U/1 128

Fläche des: ELechs mittels der Elastomerschieht (22, 42) stoffschlüssig mit diesem verbundene. Windung (20, 40) bildet.

21. Verbundkörper nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß er eine. Dfendung mit einer sich im wesentlichen über deren gesamte Oberfläche erstreckenden, eine Unterlage bildenden Metallbekleidung ist, daß die Elastomerschicht im wesentlichen die gesamte Oberfläche an einer Seite der Metallbekleidung bedeckt und daß die Formmasse in Form einer Schicht aus wärmegehärtetem Kunststoff im wesentlichen auf der gesamten Oberfläche an der einen Seite der Metallbekleidung an Ort und Stelle formgepreßt ist.

22. Verbundkörper nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die formgepreßte Kunststoffschicht aus einem Polymerisat einer äthylenisch ungesättigten Harzmasse gebildet ist.

23· Verbundkörper nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerschicht aus einem synthetischen Qummi gebildet ist.

2k. Verbundkörper nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerschicht aus Chloroprengummi gebürdet "ist.

'25. Verbundkörper nach Anspruch 24, dadurch gekennzeich-

4Q98H/1128-

net, daß das Kupplungsmittel ein Silan mit aktiver Methacrylatgruppe ist.

26. Verbundkörper nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsmittel ein Vinylsilan ist.

40981 4/1128

Leerseite