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MATIERE ELECTRO-ISOLANTE RESISTANT A L'EAU.
La présente invention se rapporte à une matière isolante des- tinée aux installations électriques.
L'usage des résines de siloxane dans l'isolement électrique a obtenu un grand succès commercial en raison de la résistance aux hautes températures et à l'humidité que présentent ces matières. On a utilisé anté- rieurement des résines isolantes de siloxane pures ou en mélange avec des charges telles que du verre ou de l'amiante. Ces matières possèdent bien une excellente stabilité thermique et une bonne résistance à l'eau, mais elles ne sont pas suffisamment bonnes pour que leur application à certains types d'installations électriques soit satisfaisante dans des conditions extrèmement humides. C'est en particulier le cas pour les transformateurs normalement employés dans les installations électroniques. Ces transformateurs sont du type sec et généralement munis d'un isolement de la classe A c'est-à-dire un isolement organique classique.
Dans ces transformateurs le conducteur de cuivre est habituellement enroulé sur une bobine de papier encollé ou de nylon et les couches successives du bobinage sont isolées au moyen de papier.
Les essais antérieurs d'imprégnation des transformateurs de ce type à l'aide des matières isolantes à base des résines de siloxane connues jusqu'ici ont donné des produits qui ne pouvaient résister à des conditions sévères d'humidité sans des portes prohibitives de propriétés diélectriques La demanderesse a découvert que l'utilisation de la composition particulière suivant l'invention à titre de vernis d'imprégnation dans ces transformateurs améliorait notablement la résistance de l'isolant dans des conditions humides.
La présente invention se propose de fournir une matière électroisolante d'une grande résistance à l'humidité, stable à la chaleur et possédant d'excellentes propriétés diélectriques quand elle est soumise à des conditions comportant à la fois une température élevée et une forte humidité.
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L'invention se rapporte à une matière électro-isolante formée essentiellement d'une résine d'organopolysiloxane possédant 1,4 à 1,8 groupes organiques par atome de silicium et dans laquelle 10 à 80 mols pour cent des éléments polymères sont des éléments diméthylsiloxane, le reste des éléments étant des éléments monométhylsiloxane, des éléments monophénylsiloxane, des éléments phénylméthylsiloxane ou des éléments diphénylsiloxane, et de 10 à 40% en poids relativement au siloxane d'un mica particulaire ayant une dimension particulaire moyenne de 5 à 500 microns environ.
On a constaté que si l'on applique la composition ci-dessus à un conducteur électrique ou un appareil électrique et si l'on chauffe jusqu'à stabilisation thermique de la résine, il se forme un enduit présentant une résistance à l'humidité supérieure à toutes les compositions ré- sineuses connues jusqu'ici. Cette amélioration de cette propriété est due à l'association du siloxane et du mica particuliers ci-dessus définis.
Les siloxanes utilisés dans la présente invention contiennent 1,4 à 1,8 groupes organiques par atome de silicium. Dix pour cent au moins et 80 % au plus des éléments du polymère sont constitués par des éléments diméthylsiloxane. Les éléments restants du polymère peuvent être une combinaison quelconque de monométhylsiloxane, de monophénylsiloxane, de phé- nylméthylsiloxane et de diphénylsiloxane avec des quantités limitées d'éléments Sio2 et R3SiO1/2, dans lesquels R est un radical méthyle @ phényle.
Bien entendu, dans tous les cas, la combinaison des éléments siloxane doit être telle que le nombre de radicaux organiques par atome de silicium soit compris entre les limites ci-dessus. Il est préférable que la résine contienne à la fois des méthyl- et des phényl-siloxanes.
Le mica utilisé dans la'présente invention doit avoir une dimension particulaire de 5 à 500 microns environ en section transversale. Ce mica se trouve dans le commerce et peut être obtenu par broyage humide du mica naturel. Si la dimension particulaire moyenne du mica est en de- hors de ces limites,on n'obtient pas l'amélioration suivant l'invention.
Le siloxane et le mica peuvent être mélangés d'une manière quelconque convenable, mais la manipulation est facilitée si le mica est mis en suspension dans une solution de la résine siloxane. On a constaté qu'il était satisfaisant d'utiliser des solutions de résine contenant 25 à 60% en poids de résine. Des solvants appropriés comprennent des hydrocarbures aromatiques comme le toluène. L'équipement électrique peut être enduit par immersion dans la solution résineuse au sein de laquelle le mica est en suspension. S'il s'agit d'un appareil complexe, comme un transformateur., il est souvent désirable de procéder à l'imprégnation sous vide de manière à obtenir un isolement satisfaisant. Après que l'appareil a été enduit, on procède au traitement thermique de la résine par chauffage à des températures pouvant atteindre 250 C.
Le mica qui éventuellement se dépose au sein de la suspension peut être facilement remis en suspension par agitation de la solution.
Pour faciliter le traitement thermique de la résine, il est bon d'utiliser des catalyseurs tels que des sels d'acides carboxyliques de sodium, de potassium, de plomb, de zinc, d'étain et de cobalt. On utilise normalement le catalyseur en quantité inférieure à 1% en poids, relativement au siloxane.
Les exemples suivants illustrent la présente invention, sans toutefois la limiter.
EXEMPLE 1.
On utilise dans l'essai décrit ci-dessous cinq transformateurs électroniques classe A. Dans chacun des cas, le transformateur est plongé dans une solution toluénique à 50 % de la résine siloxane spécifiée; on fait le vide et on le maintient pendant 15 minutes. On fait alors rentrer l'air et on laisse le transformateur s'imprégner de la solution résineuse pendant 15 minutes sous la pression atmosphérique. On enlève alors le transforma-
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teur de la solution, on le sèche à l'air pendant 4 heures puis on le chauffe à 80 C. pendant 4 heures et à 125 C. pendant 2 heures.
On plonge de nouveau le transformateur dans la solution résineuse pendant 1 à 2 minutes, on l'enlève, on le sèche à l'air comme ci-dessus puis on procède à la cuisson pendant 4 heures à 80 C. 2 heures à 125 C. èt 4 heures à 150 C.
On soumet chacun des transformateurs ainsi imprégné à l'essai suivant d'humidité. On place les transformateurs dans une chambre humide à 90-95 % d'humidité relative et on porte la température à 65 C, en 1'espace de deux heures et demie. On maintient à cette température pendant trois heures, puis on abaisse la température à 25 G. en l'espace de deux heures et demie. On porte de nouveau la température à 65 C, en l'espace de deux heures et demie, on maintient cette température pendant trois heures, puis on la réduit à 25 C, en l'espace de deux heures et demie. On maintient alors la température à 25 C. pendant deux heures, puis on enlève les transformateurs de la chambre humide et on les refroidit à -10 G., température qu'on entretient pendant 2 heures.
On élève la température à 25 C et on soumet les appareils aux vibrations pendant 15 minutes. On les place de nouveau dans une chambre humide d'une humidité relative de 90 à 95 % et on maintient à 25 C. pendant deux heures et demie. Le processus @@ do sus ci-dessus représente un cycle d'essais; le nombre de cycles appliqué est de dix. Le dernier cycle terminé, on maintient les transformateurs à une température de 25 C. et à une humidité relative de 50%, puis on essaie la résistance de l'isolement dans ces conditions à la fin du nombre d'heures indiqué dans le tableau ci-dessous.
Résistance de l'isolement en mégohms.
EMI3.1
<tb>
<tb>
OP. <SEP> n <SEP> 4 <SEP> h. <SEP> 24 <SEP> h. <SEP> 48 <SEP> h.
<tb>
1 <SEP> 150 <SEP> 360 <SEP> 530
<tb> 2 <SEP> 300 <SEP> 720 <SEP> 1000
<tb> 3 <SEP> 90 <SEP> 230 <SEP> 380
<tb> 4 <SEP> 8 <SEP> 95
<tb> 5 <SEP> 70 <SEP> 320
<tb>
Dans l'opération 1, le transformateur est imprégné au moyen de résine de siloxane d'une composition de 9 mol pour cent de phénylmé- thylsiloxane, 38,5 mol pour cent de diméthylsiloxane, 22,5 mol pour cent de monométhylsiloxane et de 30 mol pour cent de monophénylsiloxane. La résine est catalysée à l'aide de 0,5 % en poids de zinc à l'état d'octoate relativement au poids de la résine. Dans l'opération 2, on utilise la résine siloxane de l'opération 1, en mélange -avec 25 % en poids de mica broyé humide, d'une dimension particulàire moyenne de 13 microns environ.
Dans l'opération 3, on mélange la résine de l'opération 1 avec 25 % en poids de mica d'une dimension particulaire moyenne d'environ 1,5 mm.
On effectue l'opération n 4 à l'aide d'une résine de siloxane d'une composition de 30 mol pour cent de monométhylsiloxane, 10 mol pour cent de diméthylsiloxane, 25 mol pour cent de monophénylsiloxane et 35 mol pour cent de phénylméthylsiloxane. La résine contient 0,05 % en poids de cobalt à l'état d'octoate. On utilise dans l'opération n 5 la résine de l'opération né 4 avec 25 % en poids d'un mica broyé humide, d'une dimension particulaire moyenne de 13 microns environ.
Les opérations 2 et 5 montrent l'amélioration de la résistance de l'isolant obtenue en utilisant le mica associé à la résine siloxane.
L'opération 3 montre la nature critique de la dimension particulaire du mica. La comparaison des opérations 2 et 5 montre l'amélioration obtenue en utilisant de plus fortes quantités de diméthylsiloxane.
On obtient des résultats comparatifs quand on utilise 9 mol pour cent de diphénylsiloxane dans la composition de l'opération 2, à la place du phénylméthylsiloxane.
EXEMPLE 2.
On imprègne un transformateur électronique à isolement de 1-
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classe H, c'est-à-dire un isolement ordinaire aux silicones, sous forme d'un tissu de verre imprégné à l'aide.'une résine siloxane, à l'aide de la composition de résine siloxane et demica de l'opération 2 de l'exemple 1, de la meme manière que dans 1'exemöle 1. La résistance de 1'isolement de ce transformateur, après qu'il a subi l'essai d'humidité ci-dessus, est de 35 .000 mégohms au bout de quatre heures et de 85 .000 au bout de vingtquatre heures.