專利名稱：用于制備高壓復(fù)合絕緣體的方法,高壓絕緣體以及在此方法中使用的塑料,和制備非圓柱 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制備高壓復(fù)合絕緣體的方法，通過這種方法得到的高壓復(fù)合絕緣體和在此方法中使用的塑料。此外，本發(fā)明還涉及用于制備非圓柱體形的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的相應(yīng)的方法。
發(fā)明的背景概念“高壓”與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)時具有寬泛的意義，涉及高于1000伏的電壓，由此它除了包括狹義上的高壓范圍外，還包括中壓范圍。
高壓絕緣體是多功能的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，主要用于考慮到泄漏電流線段，擊穿強度和耐電弧性能等方面的電絕緣裝置。從機械上考慮，它們還承受拉力，壓力，彎曲以及還有支撐作用，例如在用作電閘的空心絕緣體方面。
在現(xiàn)有技術(shù)中已知有高壓陶瓷絕緣體，高壓鑄模樹脂絕緣體和高壓復(fù)合絕緣體，其中后者得到越來越多的實施。它們典型地具有由玻璃纖維增強的在中心的圓柱體形桿(實心體)或管(空心體)和由塑料，特別是硅橡膠構(gòu)成的外套組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)。外套本身一般由包裹實心或空心體的外殼以及鱗狀的從外殼翅起的絕緣子裙(Schirmen)構(gòu)成，其用于隔離雨水，延長所謂的漏電路徑，即對于在桿或管的兩端之間的泄漏電流來說最短的距離。在實心體或空心體上還固定有針對特定使用者的終端配件。實心體或空心體與塑料外殼的結(jié)合在下面為簡單起見稱為“核”。
帶有塑料，特別是硅樹脂外套的復(fù)合絕緣體因為兩種性能而特別得以優(yōu)選第一個是，塑料，特別是硅樹脂外套的疏水性很好，即大部分露天使用的絕緣體的防水性高，這有利于防塵，借此有利于實現(xiàn)低的泄漏電流損失。第二是，它的構(gòu)建方式容易，這使安裝更容易。
實際中原則上應(yīng)用兩種方法制備復(fù)合絕緣體；a)所謂的一次澆鑄包覆(參見

圖1)。這種方法中，外殼和絕緣子裙(外套)2在一個工序中借助縱向可分的鑄模澆鑄到實心體或空心體1上。但是這里的缺點是，在制備不同形狀的絕緣體時，靈活性相對較低，此外，用這種方法，當(dāng)使用不是由幾部分組成的模具時不能澆鑄后切割部分(Hinterschneidungen)，例如絕緣子裙上的槽，制備成本明顯提高；b)多步制備方法(參見圖2)。其中外殼6澆鑄或擠出到實心體或空心體上，絕緣子裙3一般通過壓鑄或壓制方法分開進(jìn)行預(yù)制，然后在核上放上絕緣子裙，并用粘合劑固定在其上。
方法b)比方法a)允許靈活得多的制備過程，但是還不能認(rèn)為是最佳的方法。已證明在絕緣子裙和核之間的粘合縫4有電腐蝕的問題，對于可能在絕緣子裙之間的核上殘留的粘合劑膜4a同樣有這個問題。此外在以下方面不經(jīng)濟，因為必須在專門的工序中涂敷粘合劑，當(dāng)安置絕緣子裙之后，基于所提及的電方面的原因，多余的殘渣必須手工清理干凈。
據(jù)此本發(fā)明的任務(wù)是提供一種用于制備高壓復(fù)合絕緣體的靈活的方法，其不需要粘接外殼和絕緣子裙。本發(fā)明的任務(wù)還在于，提供相關(guān)的產(chǎn)品，相應(yīng)的材料以及普遍的方法。
發(fā)明的概述本發(fā)明涉及用于制備帶有一個縱向延伸的位于中心的實心體或空心體，一個由塑料構(gòu)成的外殼和一個或多個由塑料構(gòu)成的絕緣子裙的高壓絕緣體的方法，其包括下列步驟由塑料構(gòu)成的外殼通過澆鑄或擠出涂敷到實心體或空心體上；成型塑料構(gòu)成的絕緣子裙；其中外殼的塑料和/或絕緣子裙的塑料被部分交聯(lián)以及可能的話外殼或絕緣子裙的非部分交聯(lián)的塑料被基本上完全交聯(lián)。作為其它步驟還有，絕緣子裙安裝在外殼的預(yù)定位置上；將這樣構(gòu)成的高壓絕緣體預(yù)產(chǎn)品完全交聯(lián)。
另一個方面，本發(fā)明提供一種帶有一個縱向延伸的位于中心的實心體或空心體，一個由塑料構(gòu)成的外殼和一個或多個由塑料構(gòu)成的絕緣子裙的高壓絕緣體，其中這種高壓絕緣體按照上述方法得到。
另一個方面，本發(fā)明針對用于上述方法的塑料。這種塑料含有至少兩種在不同溫度下反應(yīng)的交聯(lián)催化劑，或至少兩種不同的，將加成反應(yīng)阻礙至不同溫度的阻聚劑。
再一方面，本發(fā)明最后針對一種用于制備帶有一個縱向延伸的位于中心的實心體或空心體，一個由塑料構(gòu)成的外殼和一個或多個由塑料構(gòu)成的加肋單元的非圓柱體形結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方法。此方法包括下列步驟由塑料構(gòu)成的外殼通過澆鑄或擠出涂敷到實心體或空心體上；成型由塑料構(gòu)成的加肋單元(Verrippungsglieder)；其中外殼的塑料和/或加肋單元的塑料被部分交聯(lián)，以及可能的話外殼或加肋單元的非部分交聯(lián)的塑料基本上被完全交聯(lián)。此方法還包括下列步驟加肋單元安裝在外殼的預(yù)定位置上；將這樣構(gòu)成的裝配件完全交聯(lián)。
在從屬權(quán)利要求書中給出了具體說明和有利的設(shè)置。
附圖的說明圖1是按現(xiàn)有技術(shù)的其外套是單塊地制備的高壓復(fù)合絕緣體的一部分的橫截面圖。
圖2是按現(xiàn)有技術(shù)帶有粘附在外殼上的絕緣子裙和粘接縫的高壓復(fù)合絕緣體的一部分的橫截面圖。
圖3是按本發(fā)明的帶有雙工件制備的沒有粘接縫的外套的高壓復(fù)合絕緣體的一個實施例的一部分的橫截面圖。
優(yōu)選實施方案的描述下面根據(jù)圖3進(jìn)一步說明實施例。
此復(fù)合絕緣體具有一個電絕緣的縱向伸長的位于中心的型體1，其至少可以承受拉力，并且例如可以具有桿或管的形狀。其例如由玻璃纖維增強的塑料來制備。在型體1上擠出一個例如由硅橡膠構(gòu)成的薄外殼2。在外殼2上安置徑向或?qū)Υ顺射J角伸出的絕緣子裙3。這些絕緣子裙例如在壓鑄或壓制方法中預(yù)制。外殼2和絕緣子裙3在沿著周圍伸展的接觸面5上彼此化學(xué)連接，這在下面還要進(jìn)一步闡述。絕緣子裙3可以為延長漏電路徑而在一個或兩個側(cè)面上具有肋或槽。
借助完全交聯(lián)(硫化)，將彼此重疊放置的絕緣體的塑料外殼和塑料絕緣子裙，其中至少一個只是部分交聯(lián)(早期硫化)，以及可能的話另一個基本上完全交聯(lián)，進(jìn)行齊平的，即沒有連接間隙地連接，如在本發(fā)明的概述中所說明的，這樣可以實現(xiàn)在外殼和絕緣子裙之間形成很穩(wěn)定的共價鍵化學(xué)連接。這很明顯地適合兩種包覆組件均為部分交聯(lián)的情況。但是，對于包覆組件之一為基本上完全交聯(lián)的情況，也可能在早期硫化和徹底硫化的包覆組件之間形成化學(xué)共價鍵連接，因為即使對于徹底硫化的塑料，一般也在接近表面處仍有足夠的反應(yīng)基團(tuán)，以在早期硫化的塑料所殘留的交聯(lián)催化劑的作用下允許得到與早期硫化的塑料的穩(wěn)定的化學(xué)連接，正如塑料粘合劑領(lǐng)域的專業(yè)人員所熟知的。在兩種情況下都構(gòu)成了物理意義上均勻的沒有電接縫的包覆。
在本發(fā)明的方法中使用的優(yōu)選的塑料是硅橡膠。因此本發(fā)明隨后的敘述主要根據(jù)硅橡膠來進(jìn)行。但是，應(yīng)明白的是，本發(fā)明并不限于硅橡膠，而是包括所有的絕緣塑料，例如聚乙烯，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，乙烯-丙烯共聚物(EPM)，乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)，氯磺化的聚乙烯，聚丙烯，丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物，聚丁烯，丁基橡膠和離子鍵聚合物。
原則上，塑料的交聯(lián)可以按照所有已知的方法，包括輻射交聯(lián)來進(jìn)行。但是優(yōu)選借助催化劑進(jìn)行。
本發(fā)明方法的部分的塑料交聯(lián)，同樣可以借助計量的輻射或借助唯一交聯(lián)催化劑來進(jìn)行，或?qū)τ谕ㄟ^加成反應(yīng)交聯(lián)的硅橡膠可以借助唯一阻聚劑來進(jìn)行，其中選擇合適的反應(yīng)時間和溫度。但是，優(yōu)選使用至少兩種具有不同反應(yīng)溫度的交聯(lián)催化劑。在這些情況下，具有最低反應(yīng)溫度的催化劑優(yōu)選的用量是，不足以使塑料完全交聯(lián)；具有較高反應(yīng)溫度的一種或多種催化劑優(yōu)選僅以這樣的量使用，即剛好滿足與具有最低反應(yīng)溫度的催化劑一起使塑料完全交聯(lián)。這些交聯(lián)催化劑的特殊的用量取決于催化劑和塑料的類型，可以通過常規(guī)試驗來確定。部分交聯(lián)或早期硫化的包覆組件應(yīng)可以很好的操作并具有成型穩(wěn)定性。在較高溫度反應(yīng)的一種或多種催化劑的用量可以由對在較低溫度反應(yīng)的催化劑的認(rèn)識來計算或通過簡單的試驗算出。在通過加成反應(yīng)交聯(lián)的硅橡膠的情況下，可以使用至少兩種不同的，將交聯(lián)反應(yīng)阻礙至不同溫度的交聯(lián)阻聚劑。
自由基交聯(lián)的硅橡膠優(yōu)選為聚(二甲基-甲基乙烯基-硅氧烷)，特別是由Wacker Chemie以注冊商標(biāo)“Powersil 310”銷售的，它為含有作為增強填料的高分散硅酸和用于提高耐泄漏電流性的三水合鋁的聚(二甲基-甲基乙烯基-硅氧烷)。
對于部分交聯(lián)(早期硫化)來說，向上述硅橡膠中優(yōu)選加入至少兩種在不同溫度下分解的自由基催化劑。優(yōu)選過氧化物催化劑，特別是在90℃開始反應(yīng)的二(2，4-二氯苯甲酰)過氧化物(50％硅油溶液，Wacker Chemie的“交聯(lián)劑E”)，和在170-190℃反應(yīng)的2，5-二(叔丁基過氧基)-2，5-二甲基己烷(45％在硅橡膠中；Wacker Chemie的“交聯(lián)劑C6”)。
在不同溫度下反應(yīng)的自由基催化劑的特殊的用量取決于其性質(zhì)和使用的橡膠，可以由專業(yè)人員很容易地通過簡單的試驗，考慮上述一般性的說明，來算出。對于早期硫化，使用例如交聯(lián)劑E，其用量少于約1.5wt.-％，基于硅橡膠，對于隨后進(jìn)行的徹底硫化使用例如交聯(lián)劑C6，其用量為少于0.6wt.-％，基于硅橡膠。
通過加成反應(yīng)交聯(lián)的硅橡膠優(yōu)選為聚(二甲基-乙烯基甲基-硅氧烷)，其優(yōu)選混有一種氫硅氧烷(Hydrogensiloxan)，例如聚(二甲基-氫甲基-硅氧烷)。優(yōu)選的催化劑是鉑催化劑。為了進(jìn)行部分交聯(lián)，向硅橡膠中加入至少一種阻聚劑，優(yōu)選至少兩種用于加成反應(yīng)的阻聚劑。
阻聚劑的用量調(diào)控所謂的引發(fā)溫度，在此溫度下在給定的引發(fā)劑條件下反應(yīng)真正開始。導(dǎo)致最低引發(fā)溫度的阻聚劑優(yōu)選的用量，是導(dǎo)致足夠低的引發(fā)溫度，以至于硅橡膠沒有完全交聯(lián)的量；導(dǎo)致較高引發(fā)溫度的一種或多種阻聚劑的用量，是使得以期望的溫度間隔在一定的溫度下進(jìn)行完全交聯(lián)的量。這種引發(fā)催化劑的特殊用量取決于阻聚劑和硅橡膠的類型，可以類似于上面對于交聯(lián)催化劑所敘述的內(nèi)容，由專業(yè)人員通過常規(guī)的試驗來確定。
阻聚劑的例子有，乙烯基-甲基-硅氧烷(1∶3)(以商品名PT 67，從Wacker Chemie購買)(在單獨的使用中通常的用量為0.5-0.75wt.％，基于硅橡膠)，5％的乙炔基環(huán)己醇的硅油溶液(以商品名PT 88，從Wacker Chemie購買)(在單獨的使用中通常的用量為0.25-0.5wt.％，基于硅橡膠)。
假如按本發(fā)明的方法中，包覆組件之一一開始就已經(jīng)徹底硫化，那么可以使用任何對于專門的制備方法(例如澆鑄，擠出，壓鑄或模壓)合適的催化劑。這些催化劑是專業(yè)人員所熟知的，上述催化劑E，C6和鉑催化劑列入其中。
這種公開的方法不只適合用于上述高壓復(fù)合絕緣體，而且可以有利地用于所有以類似方式成型的型材。相應(yīng)地本發(fā)明的概述還提到了一種用于制備具有一個縱向延伸的實心體或空心體，一個(優(yōu)選圓柱體形)塑料外殼和多個塑料加肋單元的非圓柱體形結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方法。這些結(jié)構(gòu)構(gòu)件例如有軟管或管，在其外側(cè)有例如增強、支撐或加固單元。此方法過程相應(yīng)于前面所述的用于制備高壓復(fù)合絕緣體的方法，并還優(yōu)選地包括其實施方案。
在制備高壓復(fù)合絕緣體的一個具體的實施例中，將由含有唯一過氧化物交聯(lián)劑的上述硅橡膠“Powersil 310”構(gòu)成的外殼擠出到一個桿上，并很大程度上交聯(lián)。在140℃壓鑄含有一種不足以用于完全硫化量的上述的交聯(lián)劑E和一種用于徹底硫化所必須用量的上述交聯(lián)劑C6的絕緣子裙并與此同時早期硫化。將核配備齊平地壓在其上的絕緣子裙，在硫化爐中在170℃下進(jìn)行徹底硫化。得到外殼與絕緣子裙之間的穩(wěn)定的連接。
這里公開的實施方案的普遍的意義是借此提供一種用于制備高壓絕緣體，或更普遍地一種非圓柱體形結(jié)構(gòu)構(gòu)件的改善的方法，一種相應(yīng)制備的高壓絕緣體以及用于其中的塑料。
所有在本說明書中提到的出版物和存在的商品，在此通過引用結(jié)合入本說明書中。
盡管這里說明了一定的按本發(fā)明的方法，設(shè)備和產(chǎn)品絕緣體和塑料，但是本專利的保護(hù)范圍不只限于此。相反，本專利包括所有的在所附的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，或者按字義或在等同原則下的本發(fā)明的
權(quán)利要求
1.一種用于制備帶有一個縱向延伸的位于中心的實心體或空心體(1)，一個由塑料構(gòu)成的外殼(6)和一個或多個由塑料構(gòu)成的絕緣子裙(3)的高壓絕緣體的方法，包括下列步驟-由塑料構(gòu)成的外殼(6)通過澆鑄或擠出涂敷到實心體或空心體上；-成型塑料構(gòu)成的絕緣子裙(3)；其中外殼(6)的塑料和/或絕緣子裙(3)的塑料被部分交聯(lián)，以及可能的話外殼(6)或絕緣子裙(3)的非部分交聯(lián)的塑料基本上被完全交聯(lián)，-將絕緣子裙(3)安裝在外殼(6)的預(yù)定位置上；和-將這樣構(gòu)成的高壓絕緣體預(yù)產(chǎn)品完全交聯(lián)。
2.權(quán)利要求1的方法，其中外殼的塑料和絕緣子裙的塑料都包括硅橡膠。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中外殼的塑料和絕緣子裙的塑料是相同的。
4.權(quán)利要求1-3之一的方法，其中外殼的塑料和絕緣子裙的塑料都含有至少一種交聯(lián)催化劑。
5.權(quán)利要求1-4之一的方法，其中待部分交聯(lián)的塑料含有至少兩種在不同溫度下反應(yīng)的交聯(lián)催化劑。
6.權(quán)利要求5的方法，其中最低溫度下反應(yīng)的交聯(lián)催化劑的用量為不足以使塑料完全交聯(lián)。
7.權(quán)利要求6的方法，其中一種或多種在較高溫度下反應(yīng)的交聯(lián)催化劑的用量為，剛好足夠?qū)е陆又糠纸宦?lián)后進(jìn)行的完全交聯(lián)。
8.權(quán)利要求2-7之一的方法，其中外殼的塑料和/或絕緣子裙的塑料包括一種通過自由基催化交聯(lián)，含有至少一種，優(yōu)選兩種自由基催化劑，特別是過氧化物催化劑的塑料，特別是聚(二甲基-甲基乙烯基-硅氧烷)。
9.權(quán)利要求5-8之一的方法，其中具有較低分解溫度的自由基催化劑是二(2，4-二氯苯甲酰)過氧化物，以及具有較高分解溫度的自由基催化劑是2，5-二(叔丁基過氧基)-2，5-二甲基己烷。
10.權(quán)利要求1-4之一的方法，其中一種或兩種塑料包括一種含有至少一種加成催化劑，優(yōu)選鉑催化劑，和至少一種用于加成反應(yīng)的阻聚劑的通過加成反應(yīng)交聯(lián)的塑料。
11.權(quán)利要求10的方法，其中通過加成反應(yīng)交聯(lián)的塑料包括聚(二甲基-甲基乙烯基-硅氧烷)。
12.權(quán)利要求11的方法，其中通過加成反應(yīng)交聯(lián)的塑料還包括一種氫硅氧烷，特別是聚(二甲基-氫甲基-硅氧烷)。
13.權(quán)利要求10-12之一的方法，其中塑料含有至少兩種不同的，將加成反應(yīng)阻礙到不同的溫度(引發(fā)溫度)的阻聚劑。
14.權(quán)利要求13的方法，其中至少兩種阻聚劑包括乙烯基-甲基-硅氧烷(1∶3)和乙炔基環(huán)己醇。
15.權(quán)利要求13或14的方法，其中具有最低引發(fā)溫度的阻聚劑的用量為不足以使塑料完全交聯(lián)。
16.權(quán)利要求1-15之一的方法，其中為位于中心的實心體或空心體的末端安裝的配件的塑料密封，按與絕緣子裙相同的方式施加。
17.按照權(quán)利要求1-16之一的方法得到的帶有一個縱向延伸的位于中心的實心體或空心體(1)，一個由塑料構(gòu)成的外殼(6)和一個或多個由塑料構(gòu)成的絕緣子裙(3)的高壓絕緣體。
18.用于按照權(quán)利要求1-16之一的方法的塑料，其含有至少兩種在不同溫度下反應(yīng)的交聯(lián)催化劑，或至少兩種不同的，將加成反應(yīng)阻礙到不同的溫度的阻聚劑。
19.權(quán)利要求18的塑料，其包括硅橡膠。
20.權(quán)利要求18或19的塑料，其可以自由基交聯(lián)，且其中至少兩種交聯(lián)催化劑是自由基催化劑，特別是過氧化物催化劑。
21.權(quán)利要求20的塑料，其含有聚(二甲基-甲基乙烯基-硅氧烷)。
22.權(quán)利要求20或21的塑料，其中具有較低反應(yīng)溫度的自由基催化劑是二(2，4-二氯苯甲酰)過氧化物，具有較高反應(yīng)溫度的自由基催化劑是2，5-二(叔丁基過氧基)-2，5-二甲基己烷。
23.權(quán)利要求18或19的塑料，其可以通過加成反應(yīng)交聯(lián)，且含有至少一種加成催化劑，特別是鉑催化劑。
24.權(quán)利要求23的塑料，其包括聚(二甲基-乙烯基甲基-硅氧烷)。
25.權(quán)利要求24的塑料，其還包括一種氫甲基硅氧烷(Hydrogenmethylsiloxan)，特別是聚(二甲基-氫甲基-硅氧烷)。
26.權(quán)利要求23-25之一的塑料，其中至少兩種用于加成反應(yīng)的阻聚劑包括乙烯基-甲基-硅氧烷(1∶3)和乙炔基環(huán)己醇。
27.權(quán)利要求18-26之一的塑料，其中具有最低反應(yīng)溫度的交聯(lián)催化劑或具有最低引發(fā)溫度的阻聚劑的加入量為，不足以使塑料完全交聯(lián)。
28.權(quán)利要求18-22之一的塑料，其中一種或多種具有較高反應(yīng)溫度的交聯(lián)催化劑的加入量是，剛好足夠與具有最低反應(yīng)溫度的交聯(lián)催化劑一起使塑料完全交聯(lián)。
29.用于制備帶有一個縱向延伸的位于中心的實心體或空心體，一個由塑料構(gòu)成的外殼和一個或多個由塑料構(gòu)成的加肋單元的非圓柱體形結(jié)構(gòu)構(gòu)件的方法，其包括下列步驟-由塑料構(gòu)成的外殼通過澆鑄或擠出涂敷到實心體或空心體上；-成型由塑料構(gòu)成的加肋單元；其中外殼的塑料和/或加肋單元的塑料被部分交聯(lián)，以及可能的話外殼或加肋單元的非部分交聯(lián)的塑料基本上被完全交聯(lián)，-加肋單元安裝在外殼的預(yù)定位置上；-將這樣構(gòu)成的裝配件完全交聯(lián)。
30.具有權(quán)利要求2-15中的一種或多種特征的按權(quán)利要求29的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制備帶有一個縱向延伸的位于中心的實心體或空心體(1)，一個由塑料構(gòu)成的外殼(6)和一個或多個由塑料構(gòu)成的絕緣子裙(3)的高壓絕緣體的方法，包括下列步驟由塑料構(gòu)成的外殼(6)通過澆鑄或擠出涂敷到實心體或空心體上；成型塑料構(gòu)成的絕緣子裙(3)；其中外殼(6)的塑料和/或絕緣子裙(3)的塑料被部分交聯(lián)，以及可能的話外殼(6)或絕緣子裙(3)的非部分交聯(lián)的塑料基本上被完全交聯(lián)，將絕緣子裙(3)安裝在外殼(6)的預(yù)定位置上；和將這樣構(gòu)成的高壓絕緣體預(yù)產(chǎn)品完全交聯(lián)。
文檔編號B29C47/00GK1426587SQ01808634
公開日2003年6月25日 申請日期2001年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月1日
發(fā)明者A·韋爾梅林格 申請人:韋爾梅林格股份公司