絕緣襯墊和密封電極的製造方法
2023-06-02 23:07:31
專利名稱：絕緣襯墊和密封電極的製造方法
技術領域：
本發明涉及用於氣體絕緣開關裝置等的絕緣襯墊。
通常，在氣體絕緣開關裝置和管道充氣送電裝置中，為了將高電壓導體絕緣支持於接地的金屬制容器上，使用絕緣襯墊。
圖10例舉的是日本專利特開昭62-58820號和特開昭56-78315號公報所示的已有的絕緣襯墊的剖面圖。在圖10中，在填充六氟化硫氣體(SF6)等高壓絕緣氣體1並接地的容器2內，通過絕緣襯墊4絕緣支持著高壓導體3。
而且，絕緣襯墊4由下述的5～9構成。5為環氧樹脂等製成的絕緣構件，6為固定於絕緣構件5上的連接用導體，7為設置於導體6的各端的連接件，連接著高壓導體3。8是埋設在容器2近旁的絕緣構件5內的鋁或導電性塑料構成的密封電極，與容器2成電氣連接。9為埋設在導體6的近旁的絕緣構件5內的鋁或高導電性塑料構成的密封電極，與導體6成電氣連接。10為將絕緣襯墊4固定於容器2上的，由螺杆和螺帽構成的緊固件。
如上所述，藉助於設置密封電極8、9，不均勻電場得以緩和，因而可以防止絕緣氣體1的絕緣特性下降。
已有的絕緣襯墊具有如上所述的結構，因此，在鋁製的密封電極的情況下，恐怕會由於環氧樹脂和鋁的熱膨脹率的差引起的應力的作用而在絕緣構件上發生裂紋。
而在高導電性塑料製造的密封電極的情況下，初期的絕緣特性是良好的。但是，由於絕緣構件和密封電極的邊界明確，在邊界面上電場集中，長期使用的情況下容易引起絕緣性下降。而且由於導電性填料的充填率高，組成的樹脂的粘度增加，因而在注模時容易發生孔隙，難以製造穩定的密封電極。
本發明的目的在於，提供一種緩和絕緣構件和密封電極的邊界面的電場集中情況的絕緣襯墊。
本發明的另一個目的在於，提供緩和絕緣構件和密封電極的邊界面的電場集中情況的絕緣襯墊用的密封電極的製造方法。
本發明又一個目的是，提供一種提高絕緣構件耐裂性能的絕緣襯墊。
採用本發明的某一實施形態，其絕緣襯墊具備有配置在充填絕緣氣體且接地的金屬容器內並被加以高電壓的導體、將該導體固定在上述容器上的絕緣構件、和在該絕緣構件內部的上述容器一側及上述導體側或上述容器側設置的密封電極。上述密封電極由環氧樹脂組成物構成的塑料形成，且做得該密封電極的體積固有電阻越往上述容器和上述導體之間的中央部越大。
採用本發明的另一實施形態，所提供的方法是，絕緣襯墊具有配置在充填絕緣氣體且接地的金屬容器內並被加以高電壓的導體、將該導體固定在上述容器上的絕緣構件、和在該絕緣構件內部的上述容器一側及上述導體側或上述容器側配置的密封電極，該密封電極的製造方法的特徵是，一邊使無機填充劑填充系的環氧樹脂組成物A和導電性環氧樹脂組成物B的混合體積比例A/B在大於0/100到80/20的範圍內越近上述容器和上述導體之間的中央部越是變大，一邊將無機填充劑填充的環氧樹脂組成物A和導電性環氧樹脂組成物B注入成型用的金屬模內使其硬化形成密封電極。
採用本發明的另一實施形態，所提供的方法是，絕緣襯墊具有配置在充填絕緣氣體且接地的金屬容器內並被加以高電壓的導體、將該導體固定在上述容器上的絕緣構件、和在該絕緣構件的內部的上述容器一側及上述導體或上述容器側配置的密封電極，該密封電極製造方法的特徵是，在將含有無機填充劑C和比重為2.5以下的低比重導電粉末的環氧樹脂組成物注入成型用的金屬模使其硬化時，利用該無機充填劑C和低比重導電性粉末D硬化時的沉降速度不同或離心分離力，使上述密封電極的體積固有電阻值越近上述容器和上述導體之間的中央部越大，做出密封電極。
採用本發明的另一實施形態，所提供的絕緣襯墊具有配置在充填絕緣氣體且接地的金屬容器內並被加以高電壓的導體、將該導體固定在上述容器上的絕緣構件、和在該絕緣構件內部的上述容器一側及上述導體側或上述容器側配置的密封電極，其特徵在於，上述密封電極由體積固有電阻值在104～1010Ωcm範圍內的半導體性環氧樹脂組成物構成的塑料做成。該絕緣襯墊的密封電極的體積固有電阻顯示一定值。
採用本發明的又一實施形態，所提供的絕緣襯墊具有配置在充填絕緣氣體且接地的金屬容器內並被加以高電壓的導體、將該導體固定在上述容器上的絕緣構件、和在該絕緣構件內部的上述容器一側及上述導體側或上述容器側配置的密封電極，其特徵在於，上述絕緣構件用含有溴化環氧樹脂、酸酐硬化劑、交聯橡膠粉末、無機充填劑、和硬化促進劑的環氧樹脂組成物製成。
圖1為本發明的絕緣襯墊的縱剖面圖。
圖2為圖1中的II-II線的，本發明絕緣襯墊的橫剖面圖。
圖3為實施例2所示的本發明實施形態中使用的成型裝置的構成的說明圖。
圖4為實施例3所示的本發明實施形態中使用的成型裝置的構成的說明圖。
圖5為實施例6所示的本發明實施形態中使用的成型裝置的構成的說明圖。
圖6是表示根據實施例18所示的本發明的實施形態製造的密封電極的正面圖。
圖7為圖6中的VII-VII線的，本發明的密封電極的剖面圖。
圖8為說明圖6中的VIII-VIII線的剖面上區域I～III的圖。
圖9是說明無機充填劑的混合比例和密封電極的體積電阻值的關係的曲線圖。
圖10為已有的絕緣襯墊的縱剖面圖。
本發明的實施形態說明如下本發明的絕緣襯墊的密封電極用導電性或半導體性環氧樹脂組成物構成的塑料製成，且使其體積固有電阻值在100～1010Ωcm範圍內階躍性或連續性變化。又，本發明的絕緣襯墊的密封電極用導電性或半導體性環氧樹脂組成物構成的塑料製成，且使體積固有電阻值在100～1010Ωcm的範圍內顯示出一定值。
還有，導電性及半導體性環氧樹脂組成物和構成絕緣襯墊的絕緣構件的注塑用的環氧樹脂組成物，樹脂的構成成分可以相同也可以不同。但是，為了使絕緣構件不容易發生裂紋，兩種組成物硬化後的熱膨脹率最好大致相等。
具有導電性的材料有碳粉、摻雜氧化銻的金屬氧化物粉末、塗復金屬的聚合物粉末。
碳粉使用顆粒直徑0.01～200μm範圍內的，有乙炔碳黑、爐子碳黑、玻璃狀碳顆粒等。
添加量為組成物總量的5～70重量％。
氧化銻摻雜的金屬氧化物粉末可以舉出氧化鋅、氧化錫、氧化鈦等粉末。至少添加這些金屬氧化物中的一種，添加量為相對於金屬氧化物以外的所有組成物的10～500重量％。
塗復金屬的聚合物粉末有表面塗復銀或鎳等金屬薄膜的酚醛樹脂粉末。添加量為相對於塗復金屬的聚合物粉末以外的組成物總量的5～200重量％。
使其顯示出上述導電性的材料，用一般所了解的普通的攪拌混合裝置將環氧樹脂、酸酐硬化劑樹脂、無機充填劑、和硬化促進劑加以混合。這時為了充分混和(提高分散性)也可以先將環氧樹脂和酸酐硬化劑樹脂混和再使用。還有，也可以將兩種以上顯示出導電性的材料混和使用。
而密封電極可以使用金屬鋁的電極和在該金屬鋁外圍被覆導電性環氧樹脂組成物的電極。
實施例1圖1為實施例1的絕緣襯墊的剖面圖。圖2為圖1中的II-II線的剖面圖。在圖1和圖2，1～3、6、7、10如圖10所示。11為固定導體6的絕緣構件，由固定手段10固定在容器2上。12是在絕緣構件11的容器2的近旁的位置上分割成3段圍著導體6埋設的密封電極，由導電性環氧樹脂組成物構成的塑料做成，且越往容器2和導體6之間的中央部體積固有電阻做得越大。13是在絕緣構件11的導體近旁的位置上分割成3段圍著導體6埋設的密封電極，由導電性環氧樹脂構成的塑料做成，且做得越往容器3和導體6之間的中心部體積固有電阻越大。14是電氣連接密封電極12和容器2的金屬連接件，埋設於絕緣構件11內。15是將密封電極13和導體6電氣連接的金屬連接件。
上述6、7、11～15構成絕緣襯墊16。對於密封電極12和13，就3段分割加以說明，對分割的數目不必加以限定。而埋設在導體側的密封電極13也可以根據條件加以省略。
使用導電性環氧樹脂組成物在密封電極12和13內部，階躍性地或連續性地在包含半導電區域(104～1010Ωcm)的100～1010Ωcm範圍內使體積固有電阻值改變的方法如下例如，使構成絕緣襯墊16的絕緣構件11的製造上使用的混有無機充填劑的環氧樹脂組成物A和導電性環氧樹脂組成物B的混和體積比例A/B在大於0/100到80/20的範圍內階躍性地或連續性地變化的同時，一邊注入成型用的金屬模具的方法可以達到目的。
如上所述採用實施例1的發明，將密封電極12和13做得越近容器2和導體6之間的中央部其體積固有電阻值越大，因此，在各密封電極12和13的邊界區域的電場集中情況得以緩和，可以減少絕緣性能的下降，謀求提高長期可靠性。
實施例2圖3是實施例2中的密封電極12、13的成型裝置的結構圖。在圖3，17是儲存注模用的無機充填劑充填系的環氧樹脂組成物(A)18的儲存箱，19是儲存導電性環氧樹脂組成物(B)20的存儲箱，21是通過閥門22從存儲箱17吸入無機充填劑充填系的環氧樹脂組成物(A)18的汽缸，23是通過閥門24從存儲箱19吸入導電性環氧樹脂組成物(B)20的汽缸，25是攪拌器，將從汽缸21通過閥門26注入的無機充填劑充填系的環氧樹脂組成物(A)18和從汽缸23通過閥門27注入的導電性環氧樹脂組成物(B)20加以混和。28是在攝氏100～200度保溫的金屬模具，注入由攪拌器25混和的環氧樹脂組成物18、20、使其硬化。
在上述結構中，一邊將無機充填劑充填系的環氧樹脂組成物(A)18和導電性環氧樹脂組成物(B)20的混和物注入金屬模具28，一邊調節閥門22、24的開閉，使其體積比例A/B從大於0/100到80/20階躍性地或連續性地變化，以此製作規定形狀的密封電極12、13(參照圖2)。
實施例3圖4為實施例3中的密封電極12、13的製造裝置的其他結構圖。在圖4，17、19、21～24、26～28所示的和圖3的相同。29是注塑用的環氧樹脂組成物，是從無機充填劑充填系的環氧樹脂組成物中除去硬化促進劑而成的。30是環氧樹脂組成物，是從導電性環氧樹脂組成物中除去硬化促進劑而成的。31是儲存硬化促進劑32的儲存箱，33是通過閥門34從儲存箱31吸入硬化促進劑32的汽缸，35是攪拌器，調節閥門26、27、36的開閉，將從汽缸21通過閥門26注入的環氧樹脂組成物29和從汽缸23通過閥門27注入的環氧樹脂組成物30一邊階躍性地或連續性地改變體積混和比例一邊加以混和。攪拌器35又在兩種環氧樹脂組成物混和的後半階段從汽缸33通過閥門36注入硬化促進劑32加以混和，而後注入金屬模具28使其硬化。
在上述結構中，硬化促進劑32分開儲存，因此，儲存箱17、19儲存的各環氧樹脂組成物29、30的適用期可以得到延長。
而且，可以將儲存箱17、19保溫於攝氏30～150度，因此，可以降低各環氧樹脂組成物29、30的粘度，從而能夠謀求提高操作的工藝性。
實施例4密封電極的製造方法，是將相對於全部組成物的5～70重量％的，比重2.5以下的碳粉及至少一種低比重的金屬被覆交聯聚合物粉末導電性材料、和混合10～80重量％的無機充填劑的環氧樹脂組成物注入金屬模具內，由於在硬化溫度樹脂粘度低下，低比重導電性材料(例如鍾紡株式會社製造的碳粉、bell pearl C-800的比重為1.6)和無機充填劑(例如鋁的比重為4)的比重不同，因而，沉降速度有差別，在硬化時間內發生濃度分布，利用這一點製造密封電極。硬化溫度因硬化促進劑的種類和添加量而不同，最好是攝氏100～200度。
藉助於此，可以使密封電極內部體積固有電阻值階躍性地或連續地變化。
實施例5密封電極的製造方法，是在硬化時對實施例4所示的低比重導電性材料和充填劑混合的環氧樹脂組成物使用離心分離力。硬化溫度和實施例4相同，最好是攝氏100～200度。
藉助於此，可以使密封電極內部體積固有電阻值階躍性地或連續地變化。
而且，也可以同時使用實施例4的利用比重差引起的沉降速度不同的方法。
實施例6作為注塑用的環氧樹脂組成物，下述式(1)所示的溴化環氧樹脂，特別是溴化雙A結構、溴化雙F結構構成的環氧樹脂，可以提高玻璃化轉變溫度，同時也能夠提高破壞強度。
化1
在式(1)，R表示氫原子、甲基、碳原子數2～6的烷基或鏈烯基，一個個都相同或各不相同都可以，x表示1～4，n表示0～100。
注塑用的環氧樹脂組成物以上述式(1)所示的常溫下為固態的溴化環氧樹脂中的至少一種為必要成分，可以添加常溫下為液態的環氧樹脂，例如雙A結構的環氧樹脂和雙F結構的環氧樹脂、脂環族環氧樹脂、聯苯結構的環氧樹脂，可以將所有結構的環氧樹脂混合使用。
酸酐沒有特別限定，可以使用所有結構的酸酐。而且，酸酐既可以單獨使用，也可以兩種以上混合一起使用。
以環氧樹脂為100，酸酐的配量由式(2)～(4)表示。
(配量phr)＝(酸酐當量)×a×100/(環氧樹脂當量)…(2)(酸酐當量)＝(酸酐分子量)/(酸酐基的數目) …(3)a＝(酸酐摩爾量)/(環氧樹脂當量) …(4)在式(4)，最好a＝0.5～1.0。a在這一範圍以外時或加熱重量減少變大，或玻璃化轉變溫度變低，可能會招致特性下降。
在使用具有與環氧樹脂反應的官能基的交聯橡膠聚合物粉末的情況下，根據官能基的種類進行調整，但作為主要成分的環氧基和酸酐基的反應基的配比必須在上述範圍內。
交聯橡膠粉末使用加氫的丁二烯橡膠、加氫的異戊二烯橡膠、丙烯酸橡膠、丁二烯-丙烯酸橡膠等的粒徑為0.01～50微米的粉末。
將這些細微的粉末均勻分散於環氧樹脂中，可以使破壞韌性得以提高，同時降低應力，因而可以改善耐裂性、操作性和成型性。
為了將交聯橡膠粉末均勻地混合於硬化物中，也可以預先對環氧樹脂和酸酐進行預混合。
交聯橡膠粉末的添加量適於取有機成分的總計重量的5～30重量％。亦即，在5重量％以下破壞韌性值不合適，應力下降也小，不能改善耐裂性。而在30重量％以上組成物的粘度變高，操作性變差。
又，在交聯橡膠粉末顆粒的表面具有羧基、氨基、羥基等可能與環氧基反應的有機基(官能基)，以此，在硬化反應時與環氧樹脂基體反應，界面得以增強，因而，可以變得更加強韌。
還有，在橡膠顆粒表面存在的官能基在硬化反應中發生反應，但是也可以預先和環氧樹脂進行預反應後使用。
無機充填劑使用氧化鋁充填劑或二氧化矽充填劑。可以單獨使用氧化鋁充填劑，也可以和二氧化矽充填劑混合使用。混合使用時混合比不限定。而形狀不管在什麼情況下可以使用球狀也可以使用破碎的。
平均粒徑在60微米以下，特別是平均粒徑5微米以下範圍的顆粒佔5重量％以上，在組成物總量的10～80重量％的範圍內調配。
二氧化矽充填劑使用天然二氧化矽、合成二氧化矽。
硬化促進劑用2乙基4甲基咪唑等所有種類的咪唑(imidazole)類及其鹽類、二苯膦(liphenyl phosphine)、環狀膦(phosphine)、等所有種類的以有機膦為代表的磷系化合物、脂肪族胺類、脂肪族聚胺類、芳香胺類、三價胺類及其鹽類、雙氰胺甲醛樹脂(dicyandiamide)、所有種類的路易斯(Lewis)酸和路易斯鹼催化劑、布朗斯臺德(Brfnsted)酸鹽類、辛酸鋅、辛酸錫等有機金屬鹽類、聚硫醇(polymercaptan)類、微型膠囊催化劑等能夠使通常的環氧樹脂硬化的硬化促進劑即可。
這些硬化促進劑可以單獨使用，也可以兩種以上並用。以環氧樹脂的重量為100％，使用量為0.05～10重量％。
上述環氧樹脂組成物可以使用通常的混合裝置進行混合。而且，在使用上述環氧樹脂組成物製造絕緣襯墊時，可以使用通常的成型裝置，例如加壓膠凝化成型裝置等，沒有特定的限制。
圖5是表示成型裝置的一個例子的結構圖。在圖5，17、19、21～26表示的和實施例2相同。
37為儲存箱19儲存的注塑用的環氧樹脂組成物，不包括硬化促進劑。38為儲存箱17儲存的硬化促進劑。39是絕緣襯墊的金屬模具，內部配置著預先成型的密封電極(未圖示)。
在上述結構中，分別儲存的環氧樹脂組成物37和硬化促進劑38分別通過汽缸21、23送入攪拌器25。然後攪拌器將環氧樹脂組成物37和硬化促進劑38定量混合，而後以5～50kg/cm2的壓力注入加熱到攝氏100～200度的金屬模具39高速成型。
如上所述，由於配有交聯橡膠粉末，絕緣構件11(參照圖2)的耐裂性得以提高。
下面具體說明注塑用環氧樹脂組成物及導電性環氧樹脂組成物的一實施例。
實施例7環氧樹脂用CT200(長瀨チバ株式會社，WPE400)，酸酐用HN2200(日立化成工業株式會社，中和當量83.0)，無機充填劑用氧化鋁(A-42-6，昭和電工株式會社製造，平均粒徑6.5微米)，硬化促進劑使用辛酸鋅，按表1的配比混合，得到導電性環氧樹脂組成物(a)。實施例8除實施例7的注塑用環氧樹脂組成物(a)外，還使用碳粉(鍾紡株式會社製造，bell pearl C-800)作為導電性粉末，用表1的配比混合，得到導電性環氧樹脂組成物(b)。
表1
實施例9環氧樹脂使用CT200，酸酐使用HN2 200，硬化促進劑使用辛酸鋅，而導電性粉末使用摻雜氧化銻的氧化錫SnO2(三菱材料株式會社製造，T-1)，用表1的配比混合，得到導電性環氧樹脂組成物(c)。
實施例10環氧樹脂使用CT200，酸酐使用HN2200，硬化促進劑使用辛酸鋅，而導電性粉末使用被覆鎳的酚醛樹脂(鍾紡株式會社製造，bell pearl N)，用表1的配比混合，得到導電性環氧樹脂組成物(d)。
實施例11環氧樹脂使用CT200，酸酐使用HN2200，無機充填劑使用氧化鋁(A-42-6)，導電性粉末使用C-800，而硬化促進劑使用辛酸鋅，用表1的配比混合得到半導體性的環氧樹脂組成物(e)。
實施例12環氧樹脂使用具有式(5)所示結構的溴化環氧樹脂(油化殼牌環氧樹脂株式會社製造，E-5051，WPE650)，酸酐使用HN200，交聯橡膠使用表面有羧基的丁腈橡膠(日本合成橡膠株式會社製造，XER-91)，無機充填劑使用A-42-6，而硬化促進劑使用辛酸鋅，使用表2的配比混合，得到注模用的環氧樹脂組成物(f)。
化2
表2<
實施例13環氧樹脂使用具有式(6)所示的結構的溴化環氧樹脂(三井東壓フアィン株式會社製造，FBEP-13，WPE700)，此外同實施例12的成分，按表2混合，得到注模用環氧樹脂組成物(g)。
化3
實施例14實施例12的注模用環氧樹脂組成物(f)中，如表2所示，以氧化鋁充填劑(A-42-6)和二氧化矽充填劑(龍森株式會社製造，RD-8)代替無機充填劑氧化鋁(A-42-6)配料混合，得到注模用環氧樹脂組成物(h)。
實施例15實施例12的注模用環氧樹脂組成物(f)中，如表2所示，以二氧化矽充填劑(RD-8)代替無機充填劑氧化鋁(A-42-6)配料混合，得到注模用環氧樹脂組成物(i)。
實施例16實施例12的注模用環氧樹脂組成物(f)中，去掉無機充填劑氧化鋁，如表2所示配以導電性粉末C-800加以混合，得到導電性環氧樹脂組成物(j)。
實施例17實施例12的注模用環氧樹脂組成物(f)中，按表2所示配以導電性粉末C-800加以混合，得到半導電性環氧樹脂組成物(k)。
實施例18將實施例7的注模用環氧樹脂組成物(a)儲存於圖3所示的成型裝置的儲存箱18中，實施例8的導電性環氧樹脂組成物(b)儲存於儲存箱19，分別以攝氏100度保溫。
然後，各樹脂組成物(a)(b)，一邊在大於0/100到80/20的範圍內階躍性地或連續地改變混合比(a/b)，一邊通過汽缸21、23被送入攪拌器25。在攪拌器25，兩種樹脂組成物(a)(b)混合後被以30千克力/毫米2的壓力注入保溫幹攝氏160度的金屬模具28內。在金屬模具28內經過12小時硬化，得到圖6所示的導電性密封電極(表3的〔1〕)。
還有，圖6為導電性密封電極(表3的〔1〕)的正面圖，圖7為圖6的VII-VII線的剖面圖。在圖6和圖7中，14為圖1所示的金屬連接件。
表3
圖8是表示圖6的VIII-VIII線的剖面的區域I、區域II、區域III的說明圖。
在圖8，各區域I、II、III的硬化物進行熱重量分析(TGA)以測定灰分，確認無機充填劑的混合比率。然後，如圖9所示，預先根據實驗求得的無機充填劑(氧化鋁充填劑)的混合比率和體電阻的關係求各區域I、II、III的電阻值。該結果就是表3所示的密封電極的體電阻值。
接著，將上面得到的密封電極〔1〕設置於攝氏160度的金屬模具內，注塑用環氧樹脂組成物(a)經24小時硬化。以此製造絕緣襯墊(A)，以攝氏100度/1小時和攝氏0度/1小時的熱循環試驗進行10次，看有否裂紋發生，其結果示於表3。
絕緣襯墊(A)的密封電極〔1〕的放電開始電壓的測定和熱循環試驗的結果，如表3所示，密封電極〔1〕的放電開始電壓充分高，也沒有發生裂紋，情況良好。
實施例19使用實施例7的注模用環氧樹脂組成物(a)和實施例9的導電性環氧樹脂組成物(c)，與實施例18同樣進行，得到表3所示的導電性密封電極〔2〕和絕緣襯墊(B)。
對絕緣襯墊(B)進行和實施例18相同的試驗，結果如表3所示，密封電極〔2〕的放電開始電壓充分高，沒有發生裂紋，情況良好。
實施例20使用實施例7的注模用環氧樹脂組成物(a)和實施例10的導電性環氧樹脂組成物(d)，與實施例18同樣進行，得到表3所示的導電性密封電極〔3〕和絕緣襯墊(C)。
對絕緣襯墊(C)進行和實施例18相同的試驗，結果如表3所示，密封電極〔3〕的放電開始電壓充分高，沒有發生裂紋，情況良好。
實施例21實施例7的注模用環氧樹脂組成物(a)和導電性環氧樹脂組成物(b)的體積比a/b取40/60的混合物注入攝氏130度的金屬模具中，改變由充填劑的比重差決定的沉降速度使其經過24小時硬化，得到表3所示的導電性密封電極〔4〕。
用密封電極〔4〕與實施例18一樣做，得到絕緣襯墊(D)。對以上得到的絕緣襯墊(D)進行和實施例18相同的試驗，其結果如表3所示，密封電極的放電開始電壓充分高，也沒有發生裂紋，情況良好。
實施例22將實施例11的半導電性環氧樹脂組成物(e)注入攝氏130度的金屬模具內，經24小時硬化，得到半導電性密封電極〔5〕。
用密封電極〔5〕，和實施例18一樣做，得到絕緣襯墊(E)。
對得到的絕緣襯墊(E)進行和實施例18一樣的試驗，結果如表3所示，密封電極(5)的放電開始電壓充分高，也沒有發生裂紋，情況良好。
實施例23使用實施例16的導電性環氧樹脂組成物(j)和實施例12的注模用環氧樹脂組成物(f)，和實施例18一樣做，得到導電性密封電極〔6〕。
再者，和實施例18一樣做，使用實施例7的注模用環氧樹脂組成物(a)得到埋設密封電極〔6〕的絕緣襯墊(F)。
對絕緣襯墊(F)進行和實施例18一樣的試驗，其結果如表3所示密封電極〔6〕的放電開始電壓充分高，也沒有發生裂紋，情況良好。
實施例24使用實施例17的半導電性環氧樹脂組成物(k)，得到密封電極〔7〕。
接著，將密封電極〔7〕置於攝氏160度的金屬模具內，用實施例7的注模用環氧樹脂組成物(a)經24小時硬化，得到絕緣襯墊(G)。
對絕緣襯墊(G)進行和實施例18相同的試驗，其結果如表3所示，密封電極〔7〕的放電開始電壓充分高，也沒有發生裂紋，情況良好。
比較例1將鋁製的密封電極〔8〕置於攝氏160度的金屬模具內，用實施例7的注模用環氧樹脂組成物(a)經24小時硬化，得到絕緣襯墊(Y)。
對絕緣襯墊(Y)進行和實施例18相同的試驗，其結果如表3所示，密封電極〔8〕的放電開始電壓與實施例18～24相比，低得相當多，而且熱循環試驗時也發生裂紋。
比較例2使用實施例7的注模用環氧樹脂組成物(a)和實施例8的導電性環氧樹脂組成物(b)，混合比a/b與實施例18相反，一邊在小於80/20到大於0/100範圍內，階躍性地或連續地改變混合比(a/b)，一邊送入攪拌器25(參照圖3)。下面與實施例18一樣進行，得到密封電極〔9〕及絕緣襯墊(Z)。對絕緣襯墊(Z)進行和實施例18相同的試驗，其結果如表3所示，密封電極〔9〕的放電開始電壓充分高，也沒有發生裂紋，情況良好。
實施例25將實施例18的導電性密封電極〔1〕設置在攝氏160度的金屬模具內，以實施例12的注模用環氧樹脂組成物(f)進行24小時硬化，得到絕緣襯墊(H)。
對絕緣襯墊(H)進行和實施例18相同的試驗，其結果如表4所示，密封電極〔1〕的放電開始電壓充分高，也沒有發生裂紋，情況良好。
表4
實施例26將實施例18的導電性密封電極〔1〕設置於攝氏160度的金屬模具內，以實施例13的注模用環氧樹脂組成物(g)進行24小時硬化，得到絕緣襯墊(I)。
對絕緣襯墊(I)進行和實施例18相同的試驗，其結果如表4所示，密封電極〔1〕的放電開始電壓充分高，也沒有發生裂紋，情況良好。
實施例27將實施例18的導電性密封電極〔1〕設置於攝氏160度的金屬模具內，用實施例14的注模用環氧樹脂組成物(h)進行24小時硬化，得到絕緣襯墊(J)。
對絕緣襯墊(J)進行和實施例18相同的試驗，其結果如表4所示，密封電極〔l〕的放電開始電壓充分高，也沒有發生裂紋，情況良好。
實施例28將實施例18的導電性密封電極〔1〕設置於攝氏160度的金屬模具內，以實施例15的注模用環氧樹脂組成物(i)進行24小時硬化，得到絕緣襯墊(K)。
對絕緣襯墊(K)進行和實施例18相同的試驗，其結果如表4所示，密封電極〔1〕的放電開始電壓充分高，也沒有發生裂紋，情況良好。
實施例29將鋁製的密封電極〔10〕置於攝氏160度的金屬模具內，以實施例12的注模用環氧樹脂組成物(f)進行24小時硬化，得到絕緣襯墊(L)。
對絕緣襯墊(L)進行和實施例18相同的試驗，其結果如表4所示，密封電極〔10〕的放電開始電壓充分高，也沒有發生裂紋，情況良好。
實施例30將鋁製密封電極〔10〕置於攝氏160度的金屬模具內，以實施例13的注模用環氧樹脂組成物(g)進行24小時硬化，得到絕緣襯墊(M)。
對絕緣襯墊(M)進行和實施例18相同的試驗，其結果如表4所示，密封電極〔10〕的放電開始電壓充分高，也沒有發生裂紋，情況良好。
實施例31將鋁製密封電極〔10〕置於攝氏160度的金屬模具內，以實施例14的注模用環氧樹脂組成物(h)進行24小時硬化，得到絕緣襯墊(N)。
對絕緣襯墊(N)進行和實施例18相同的試驗，其結果如表4所示，密封電極〔10〕的放電開始電壓充分高，也沒有發生裂紋，情況良好。
實施例32將鋁製密封電極〔10〕置於攝氏160度的金屬模具內，以實施例1 5的注模用環氧樹脂組成物(i)進行24小時硬化，得到絕緣襯墊(P)。
對絕緣襯墊(P)進行和實施例18相同的試驗，其結果如表4所示，密封電極〔10〕的放電開始電壓充分高，也沒有發生裂紋，情況良好。
實施例33用實施例16的導電性環氧樹脂組成物(j)得到被覆鋁製金屬材料的密封電極〔11〕。
將密封電極〔11〕置於攝氏160度的金屬模具內，以實施例7的注模用環氧樹脂組成物(a)進行24小時硬化，得到絕緣襯墊(Q)。
對絕緣襯墊(Q)進行和實施例18相同的試驗，其結果如表4所示，密封電極〔11〕的放電開始電壓充分高，也沒有發生裂紋，情況良好。
實施例34將實施例23的導電性密封電極〔6〕置於攝氏160度的金屬模具內，以實施例12的注模用環氧樹脂組成物(f)進行24小時硬化，得到絕緣襯墊(R)。
對絕緣襯墊(R)進行和實施例18相同的試驗，其結果如表4所示，密封電極〔6〕的放電開始電壓充分高，也沒有發生裂紋，情況良好。
比較例3
將鋁製密封電極〔10〕置於攝氏160度的金屬模具內，以實施例7的注模用環氧樹脂組成物(a)進行24小時硬化，得到絕緣襯墊(Y)。
對絕緣襯墊(Y)進行和實施例18相同的試驗，其結果如表4所示，密封電極〔10〕的放電開始電壓為實施例25～34的一半以下，熱循環試驗時也發生裂紋。
實施例35將鋁製密封電極〔10〕置於攝氏160度的金屬模具28內，以實施例18使用的注模用環氧樹脂(a)、(b)，用與實施例18相同的成型方法得到導電性密封電極〔12〕。接著以注模用環氧樹脂(a)進行24小時硬化，得到絕緣襯墊(S)。
對絕緣襯墊(S)進行和實施例18相同的試驗，其結果如表5所示，密封電極〔12〕的放電開始電壓充分高，也沒有發生裂紋，情況良好。
表5
實施例36在實施例11使用的半導電性環氧樹脂(e)的組成物中硬化促進劑增加到3倍，其他組成相同的樹脂組成物(e』)被注入攝氏160度的金屬模具中，經24小時硬化，得到半導電性密封電極〔13〕。接著，以實施例7的注模用環氧樹脂組成物(a)進行24小時硬化，得到絕緣襯墊(T)。對絕緣襯墊(T)進行和實施例18相同的試驗，其結果如表5所示，密封電極〔13〕的放電開始電壓充分高，也沒有發生裂紋，情況良好。
實施例37將鋁製密封電極〔10〕設置於攝氏160度的金屬模具28內，以實施例36用的注模用環氧樹脂(e』)進行24小時硬化，得到半導電性電極〔14〕。接著用實施例7的注模用環氧樹脂(a)進行24小時硬化得到絕緣襯墊(U)。
對絕緣襯墊(U)進行和實施例18相同的試驗，其結果如表5所示，密封電極〔14〕的放電開始電壓充分高，也沒有發生裂紋，情況良好。
從上述實施例可以明了，本發明的絕緣襯墊，其密封電極由環氧樹脂組成物構成的塑料形成，且做得體積固有電阻越往容器和導體之間的中央部越大，藉此在密封電極和絕緣構件之間的邊界區域的電場集中情況因而得到緩和，所以可靠性高，壽命長，在工業上極其有用。
採用本發明的密封電極製造方法，能夠製造電場集中得以緩和，可靠性提高，壽命長，工業上極其有用的密封電極。
而且，採用本發明的別的絕緣襯墊，由於絕緣構件是由溴化環氧樹脂、酸酐硬化劑、交聯橡膠粉末、無機充填劑和硬化促進劑構成的環氧樹脂組成物形成的，所含的交聯橡膠粉末的作用使玻璃化轉變溫度變高，而且熱膨脹率變低，從而絕緣襯墊的耐裂性得以提高，這樣的絕緣襯墊可靠性高。壽命長，對工業極其有用。
權利要求
1.一種絕緣襯墊，具備在充填絕緣氣體且接地的金屬容器內配置並被加以高電壓的導體、將該導體固定在上述容器上的絕緣構件、和在該絕緣構件內部的上述容器一側及上述導體側或上述容器側設置的密封電極，其特徵在於，上述密封電極由環氧樹脂組成物構成的塑料形成，且做得上述密封電極體積固有電阻越往上述容器和上述導體之間的中央部越大。
2.根據權利要求1所述的絕緣襯墊，其特徵在於，所述密封電極越近上述容器和上述導體之間的中央部，其體積固有電阻值在100到1010Ω·cm的範圍內越大。
3.根據權利要求1或2所述的絕緣襯墊，其特徵在於，所述密封電極由無機充填劑充填系的環氧樹脂組成物A和導電性環氧樹脂組成物B混合的樹脂組成物組成的塑料形成。
4.根據權利要求3所述的絕緣襯墊，其特徵在於，所述無機充填劑充填系的環氧樹脂組成物A和所述導電性環氧樹脂組成物B的混合體積比例A/B越近上述容器和上述導體之間的中央部，在大於0/100到80/20的範圍內變得越大。
5.根據權利要求1或2所述的絕緣襯墊，其特徵在於，所述密封電極由含有無機充填劑C和比重2.5以下的低比重導電性粉末D的導電性環氧樹脂組成物組成的塑料形成。
6.根據權利要求5所述的絕緣襯墊，其特徵在於，相對於所述組成物總量，所述無機充填劑C的含量為10～80重量％，而所述低比重導電性粉末D的含量為5～70重量％。
7.一種密封電極的製造方法，是製造具備在充填絕緣氣體且接地的金屬容器內配置並被加以高電壓的導體、將該導體固定在上述容器上的絕緣構件、和在該絕緣構件內部的上述容器一側及上述導體側或上述容器側設置的密封電極的絕緣襯墊的所述密封電極的製造方法，其特徵在於，一邊使無機充填劑充填系的環氧樹脂組成物A和導電性環氧樹脂組成物B的混合體積比例A/B越近上述容器和上述導體之間的中央部，在大於0/100到80/20的範圍內變得越大，一邊將無機充填劑充填系的環氧樹脂組成物A和導電性環氧樹脂組成物注入成型用金屬模具內使其硬化而製成。
8.一種密封電極的製造方法，是製造具備在充填絕緣氣體且接地的金屬容器內配置並被加以高電壓的導體、將該導體固定在上述容器上的絕緣構件、和在該絕緣構件內部的上述容器一側及上述導體側或上述容器側設置的密封電極的絕緣襯墊的所述密封電極的製造方法，其特徵在於，在將含有無機充填劑C和比重2.5以下的低比重導電性粉末D的環氧樹脂組成物注入成型用金屬模具內使其硬化時，利用該無機充填劑C和低比重導電性粉末D在硬化時的沉降速度的不同或利用離心分離力，使上述密封電極的體積固有電阻值越近上述容器和上述導體之間的中央部變得越大，以形成密封電極。
9.一種絕緣襯墊，是具備在充填絕緣氣體且接地的金屬容器內配置並被加以高電壓的導體、將該導體固定在上述容器上的絕緣構件、和在該絕緣構件內部的上述容器一側及上述導體側或上述容器側設置的密封電極的絕緣襯墊，其特徵在於，上述密封電極由體積固有電阻值在104～1010Ωcm範圍內的半導電性環氧樹脂組成物組成的塑料形成。
10.根據權利要求1、2或9中的任一項所述的絕緣襯墊，其特徵在於，所述密封電極用所述塑料被覆金屬件形成。
11.一種絕緣襯墊，是具備在充填絕緣氣體且接地的金屬容器內配置並被加以高電壓的導體、將該導體固定在上述容器上的絕緣構件、和在該絕緣構件內部的上述容器一側及上述導體側或上述容器側設置的密封電極的絕緣襯墊，其特徵在於，所述絕緣構件由含有溴化環氧樹脂、酸酐硬化劑、交聯橡膠粉末、無機充填劑、和硬化促進劑的環氧樹脂組成物形成。
12.根據權利要求11所述的絕緣襯墊，其特徵在於，所述環氧樹脂組成物還包含在常溫下為液態的環氧樹脂。
13.根據權利要求11所述的絕緣襯墊，其特徵在於，所述交聯橡膠粉末是交聯丙烯(acryl)系橡膠，而且添加量為所述組成物的有機成分總量的5～30重量％。
14根據權利要求11～13中的任一項所述的絕緣襯墊，其特徵在於，所述無機充填劑由平均粒徑在5微米以下的顆粒佔5重量％以上，總體的平均粒徑在60微米以下的氧化鋁顆粒組成，且按組成物總體的10～80重量％範圍的配比配製。
15.根據權利要求11～13中的任一項所述的絕緣襯墊，其特徵在於，所述無機充填劑是分別由平均粒徑在5微米以下的顆粒佔5重量％以上，總體的平均粒徑在60微米以下的氧化鋁顆粒和二氧化矽顆粒混合而成的充填劑，而且該混合充填劑中的所述氧化鋁顆粒的配比在大於0重量％到小於100重量％的範圍內。
全文摘要
本發明提供一種用於高電壓導體的絕緣襯墊，由環氧樹脂組成物構成的塑料形成，其密封電極的體積固有電阻值越近容器和導體的中間點越大。本發明還提供所述絕緣襯墊的製造方法。根據本發明，該絕緣襯墊可以緩和密封電極和絕緣構件之間的邊界處的電場集中情況，從而提高可靠性，延長使用壽命。
文檔編號H02G5/06GK1139306SQ96100588
公開日1997年1月1日 申請日期1996年6月20日 優先權日1995年6月23日
發明者伊藤浩美, 三村研史, 藤村弘文, 朝長悅郎, 青木浩, 羽馬洋之 申請人:三菱電機株式會社