JPS6254208B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

特に遮断器、更に変流器又は変圧器の様な中圧
又は高圧稼動用の電気装置はしばしば、６弗化硫
黄（SF₆）ガスを維持するために適当に封じ込ん
だ此の様な装置の消弧又は絶縁ガスとしてのSF₆
と共に用いられる。 此の様な装置の中の絶縁体はSF₆を有しない開
放した、即ち封じ込まれない装置に比較して比較
的に高い強さの場に耐えなければならない、即ち
此の場合に空気に比較して非常に高いSF₆の耐短
絡性能が発揮される。しかしながら此の様な装置
の中のSF₆は電弧又は他の放電形成及び湿気を絶
対的に除外することが不可能なために生じる分解
生成物の加水分解物質の作用のもとで分解生成物
を形成し、同生成物のうち弗化水素（HF）が絶
縁体に対して特別な問題をもたらす。 CH−PS466391より此の問題を解決するために
エポキシドレジンの様な成形樹脂よりなる絶縁体
の使用は既知で、同樹脂には絶縁ガスの分解生成
物と反応する成分特に硅素の化合物は含まれてい
ない。それ自体は非常に有利な特に粉末石英の形
のSiO₂の代りに例えば技術的粉末コランダムの
形状のAl₂O₃又は陶土として用いられる。 米国特許4102851から更にSF₆が存在する場
合、水酸化ナトリユーム（Al（OH）₃）又は（及
び）自然のマグネサイト（MgCO₃）を有する脂環
族エポキシレジンよりなるデユロプラストのマト
リツクスを著しく微粉末のAl₂O₃よりなる鉱物性
の充填材料に対する添加物として有している絶縁
体の使用が既知である。SiO₂を鉱物性充填成分
として使用することは此の際単に比較の問題とし
て述べられている。 更に西ドイツ公開特許2810035より、SF₆の中
で稼動する絶縁体のエポキシレジンの成形材料の
充填材料として粉末ドロマイト（異なる例えば化
学量的な割合のMgCO₃−CaCO₃）を用い粉末ドロ
マイトに依つて生じる（充填物としてのSiO₂に
対する）強度の低下を所定の有機化学的処理補助
手段に依つて部分的に補償する提案が既知であ
る。鉱物ドロマイトの低いSiO₂の部分は１重量
１％以下である。 最後に米国特許4104238より、SF₆の中で稼動
する絶縁体の鉱物性充填材料の成分としての（石
英の形状の）粉末状のSiO₂の欠点を第２の鉱物
性成分即ち水酸化アルミニユーム（Al（OH₃））に
依つて補償する提案が知られている。此の際デユ
ロプラストのマトリツクスの働きをヒダントイン
エポキシレジンが行なう。 即ち現在の技術水準に於てSF₆の分解生成物に
対して絶縁体の耐久性を向上させるために二つの
方法が存在する。第一の方法に於てはSiO₂は実
際上完全にデユロプラストのマトリツクスの充填
材料としては不可能で、他の鉱物性充填物に依つ
て置換される。しかしながら此れ等は比較的に高
価又は（及び）SiO₂に比較して強度を低下させ
る。 第二の方法に於てはSiO₂が従来通り特に、即
ち少なくとも1/2（≧50％）の鉱物性充填材料の
働きをし、此の際しかしながら第２の鉱物性粉末
成分がSF₆の分解生成物に対して絶縁体の強度を
向上させるために用いられる。第２の鉱物性成分
としてSiO₂の他に提案された水酸化ナトリユー
ムの、SF₆分解生成物に対する絶縁体の強度の向
上作用はしかしながら限界を有する。 本発明の目的は特許請求の範囲の１の前段に記
載した、第２の鉱物性成分がSF₆の分解生成物特
に弗化水素に対する耐久性の向上により有効に作
用する特徴を有する電気的絶縁体である。 上記の目的は本発明に依り充填材の第２の鉱物
性粉末成分が少なくとも一つのアルカリ土金属の
炭酸塩であり鉱物性充填材の重量の５より50％を
形成すること、特に第２の鉱物性粉末成分が鉱物
性充填材の重量の10より30％を形成することに依
り達せられる。 此の際カルシユーム及びマグネシユームは特に
好まれるアルカリ土金属である。同様に特に好ま
れるものとしてはアルカリ土金属の炭酸塩、特に
炭酸カルシユーム及び（又は）炭酸マグネシユー
ムである。実際上SiO₂が存在しない場合のSF₆の
分解生成物に対して耐久性を有する絶縁体の充填
材料として上記の西ドイツ公開特許公報2810035
より既知であり異なる割合例えばほぼ化学量的な
割合の複合炭酸塩としての炭酸カルシユーム及び
炭酸マグネシユームを含むドロマイトは本発明に
良く適合し、比較的僅少な従つて石英が充填され
たデユロプライトのマトリツクスの充填物として
の石英に依つて得られる高い初期強度をほとんど
減少させない鉱物性充填材料の重量の10〜30％の
重量部分は特に腐蝕性の強いSF₆の分解生成物と
しての弗化水素に対して絶縁体の著しく向上した
強度を提供する。 マトリツクスに対するデユロプラスト、即ち本
発明に依る絶縁体の周囲連続相として一般にポリ
マー材料が適しており、同材料は潤湿し実際上溶
解せず有機媒体にも溶解せず化学的作用−特に水
酸化物に対して−著しく不活性である。 適当な潤湿材又は硬化材を有する既知の技術的
ポリエポキシド即ち成形樹脂より得られるデユロ
プラストは色々な用途に特に適している。特別な
例が現在の技術水準の上記の刊行物中に見出され
る。本発明に基本的に用いられる他のデユロプラ
ストは潤湿されたポリウレタン及びポリエステル
である。 上記のデユロプラストの前段ないしは前ポリマ
ーをそれぞれ潤湿させるために適する硬化材は同
様に既知で技術的に入手できる。一般的に例えば
120より180℃の範囲の高い温度で潤湿させる様な
デユロプラスト形成系が特に好まれる。 本発明に依る絶縁体は一般にデユロプラスト処
理に既知な方法で作製される。射出成型法が特に
好まれる例である。 本発明に依る絶縁体に対して特徴的な鉱物性充
填材料の混合の度合は、例えば２〜70μの範囲の
粒度の粉末化され篩にかけられた形状の粉末石英
よりなり充填材成分の全重量の50〜95％、特に30
〜90％である。鉱物性充填材料の第２の成分例え
ばドロマイトは粉末石英にあげられた範囲又はそ
れ以下の粒度を有する。 デユロプラストのマトリツクスの鉱物性充填材
料に対する重量比は１：３より３：１の範囲にあ
り、此の際場合に依つては選択された処理法例え
ば射出成型に対して未だ充分な、デユロプラスト
の前段（硬化材なし）と鉱物性充填物の混合物の
粘度並びにマトリツクスの潤湿に依る所望の強度
が考慮されねばならない。 マトリツクスの中での充填材料の粒子のできる
だけ均一な配分即ち粒子の集塊の回避が特にこの
まれる。アルカリ土金属の化合物の粒子がSF₆の
分解生成物特にAFに対して粉末石英の粒子をア
ルカリ土金属の弗化物を形成して遮蔽する、即ち
SF₆の分解生成物の阻止材として作用し従つて有
利に粉末石英の粒子を空間的に取囲むと考えられ
る。此の理由から比較的に粗大な粉末石英と比較
的に細い炭酸カルシユーム又は（及び）炭酸マグ
ネシユームを充填材料の部分として用いると目的
に合致する。 以下実施例をあげて更に詳細に説明する。 此の際％及び割合は重量に対してである。 例 比較のために本発明に依る特徴を有する絶縁体
並びに適当な本発明に依らない絶縁体を以下の如
くに作製した。 エポキシベース（技術的製品）上のデユロプラ
スト的に硬化する前ポリマーを硬化材を添加する
ことなく約150℃に加熱して溶解した。含まれて
いる透明な溶解物は粉末状の鉱物性充填材と混合
した。次に含まれている混合物が熱い溶解物とし
て真空処理され湿気を含む揮発性の部分が実際上
完全に分離された。 此の前処理の温度は特に140±10℃で時間は150
±30分であつた。負圧は0.1と1.5ｍbarの間であ
り、此の際一般に例えば1.5ｍbarの比較的に高い
圧力で開始し処理の途中で0.1ｍbarに低下した。
0.13より1.3ｍbarの範囲の負圧が特に好まれる
が、実際上具合の良い条件はレジンの量及び誘電
条件に適合されることを強調しておく。 前処理された混合物は次に約130℃に冷却され
エポキシド硬化材、此処に於ては無水ジカルボン
酸と混合され、（140±20℃）に予熱された成形物
に射出される。 150±30℃に保持された炉の中でデユロプラス
ト充填材−混合物が硬化され、此れは上記の範囲
内で特別な硬化温度に依り180分より24時間迄を
要する。 冷却後得られた絶縁体は型出しされる。 本発明に依る絶縁体の機械的特性と本発明に依
らざる絶縁体の機械的特性を比較するために適当
な資料に、曲げ強度、破壊彎曲、Ｅ係数、衝撃粘
度及び熱形状不変性の様な特性に関して表に依
る検査が行なわれた。 可変の製造パラメーター及び組成のパラメータ
ーは充填材の部分の組成を除き総ての資料に関し
て一定に保たれた。デユロプラストのマトリツク
スの鉱物性充填材に対する混合比は４：６であつ
た。 デユロプラストのマトリツクスはそれぞれ前ポ
リス−10重量部分と硬化材3.5重量部分とより形
成された。総ての鉱物性充填材ないしは充填材成
分の粒度は＞２＜70μであつた。 資料の機械的特性の測定は室温（20℃）で行な
われた。

【表】 表にあげた数値より、全充填材の重量の10％
のミクロドル（MICRODOL）部分を有する本発
明に依る絶縁体の機械的特性値は粉末石英しか充
填されていないデユロプラストのマトリツクスの
有利な特性と実際上差はなく全充填材の重量の30
％のミクロドル（MICRODOL）部分を有する場
合粉末コランダムが充填されたデユロプラストの
マトリツクスの特性より更に良好であつた。 次にSF₆分解生成物に対する充填材の耐久性の
向上に対する、本発明に依る第２の鉱物性粉末成
分の作用をしらべるために、表に依つて試験し
た絶縁体が、弗素酸に対して耐久性を有する拡散
に対して密な試験室の中で弗化水素（AF）の30
％以上の水溶液の中に室温で比較的長時間貯蔵さ
れ彎曲強度の変化が試験された。 結果は次の表にあげてありそれに依ると、本
発明に依り粉末石英と混合して（ドロマイトの形
状の）炭酸カルシユーム／炭酸マグネシユームを
用いると粉末石英（充填材の100％）並びに粉末
コランダム（充填材の100％）に対して明らかに
改善が認められる。

【表】 表の試験データーをしらべるために用いられ
た条件は、電気的遮断装置の電弧の中でSF₆が分
解されて発生するSiO₂に対して最も腐蝕性を有
するSF₆の分解生成物であるAFの濃度よりはる
かに強烈、即ち腐蝕性を有するものであつたこと
は強調さるべきである。 しかしながら実際の稼動条件に比較して表に
依る試験の場合のAFの濃度が著しいので、早く
反応するアルカリ土金属の化合物に粉末石英を充
填材として添加することに依り弗化水素に依る充
填材の腐蝕が非常に減少して、此のことはおそら
く溶解しない弗化物が生成し此れに依つてマトリ
ツクスが保護されることが判る。此の様にすれば
SF₆に対しても高い耐久性を有する電気的絶縁体
を作製するために射出成型用レジン材料の主たる
充填材として粉末石英を用いることが可能となり
商業的に非常に有利である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主たる充填材料部分として粉末石英よりなる
   鉱物性充填材が中に配分されSF₆−分解生成物に
   対する耐久性を向上させるための第２の鉱物性成
   分を有する、消弧又は（及び）絶縁ガスとして
   SF₆を用いる電気的装置の電気的絶縁体に於て、
   充填材の第２の鉱物性粉末成分が少なくとも一つ
   のアルカリ土金属の炭酸塩であり鉱物性充填材の
   重量の５より50％を形成することを特徴とする電
   気的絶縁体。 ２ 第２の鉱物性粉末成分が鉱物性充填材の重量
   の10より30％を形成することを特徴とする特許請
   求の範囲の１に記載の電気的絶縁体。 ３ 第２の鉱物性粉末成分が炭酸カルシユーム又
   は（及び）炭酸マグネシユームよりなつているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲の１又は２に記載
   の電気的絶縁体。 ４ 第２の鉱物性粉末成分が粉末状のドロマイト
   よりなつていることを特徴とする特許請求の範囲
   の３に記載の電気的絶縁体。 ５ デユロプラストのマトリツクスが湿潤された
   エポキシドレジンのマトリツクスであることを特
   徴とする特許請求の範囲の１より４迄のいずれか
   に記載の電気的絶縁体。