专利名称：用于制备高压复合绝缘体的方法,高压绝缘体以及在此方法中使用的塑料,和制备非圆柱 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制备高压复合绝缘体的方法，通过这种方法得到的高压复合绝缘体和在此方法中使用的塑料。此外，本发明还涉及用于制备非圆柱体形的结构构件的相应的方法。
发明的背景概念“高压”与本发明相关联时具有宽泛的意义，涉及高于1000伏的电压，由此它除了包括狭义上的高压范围外，还包括中压范围。
高压绝缘体是多功能的结构构件，主要用于考虑到泄漏电流线段，击穿强度和耐电弧性能等方面的电绝缘装置。从机械上考虑，它们还承受拉力，压力，弯曲以及还有支撑作用，例如在用作电闸的空心绝缘体方面。
在现有技术中已知有高压陶瓷绝缘体，高压铸模树脂绝缘体和高压复合绝缘体，其中后者得到越来越多的实施。它们典型地具有由玻璃纤维增强的在中心的圆柱体形杆(实心体)或管(空心体)和由塑料，特别是硅橡胶构成的外套组成的复合结构。外套本身一般由包裹实心或空心体的外壳以及鳞状的从外壳翅起的绝缘子裙(Schirmen)构成，其用于隔离雨水，延长所谓的漏电路径，即对于在杆或管的两端之间的泄漏电流来说最短的距离。在实心体或空心体上还固定有针对特定使用者的终端配件。实心体或空心体与塑料外壳的结合在下面为简单起见称为“核”。
带有塑料，特别是硅树脂外套的复合绝缘体因为两种性能而特别得以优选第一个是，塑料，特别是硅树脂外套的疏水性很好，即大部分露天使用的绝缘体的防水性高，这有利于防尘，借此有利于实现低的泄漏电流损失。第二是，它的构建方式容易，这使安装更容易。
实际中原则上应用两种方法制备复合绝缘体；a)所谓的一次浇铸包覆(参见
图1)。这种方法中，外壳和绝缘子裙(外套)2在一个工序中借助纵向可分的铸模浇铸到实心体或空心体1上。但是这里的缺点是，在制备不同形状的绝缘体时，灵活性相对较低，此外，用这种方法，当使用不是由几部分组成的模具时不能浇铸后切割部分(Hinterschneidungen)，例如绝缘子裙上的槽，制备成本明显提高；b)多步制备方法(参见图2)。其中外壳6浇铸或挤出到实心体或空心体上，绝缘子裙3一般通过压铸或压制方法分开进行预制，然后在核上放上绝缘子裙，并用粘合剂固定在其上。
方法b)比方法a)允许灵活得多的制备过程，但是还不能认为是最佳的方法。已证明在绝缘子裙和核之间的粘合缝4有电腐蚀的问题，对于可能在绝缘子裙之间的核上残留的粘合剂膜4a同样有这个问题。此外在以下方面不经济，因为必须在专门的工序中涂敷粘合剂，当安置绝缘子裙之后，基于所提及的电方面的原因，多余的残渣必须手工清理干净。
据此本发明的任务是提供一种用于制备高压复合绝缘体的灵活的方法，其不需要粘接外壳和绝缘子裙。本发明的任务还在于，提供相关的产品，相应的材料以及普遍的方法。
发明的概述本发明涉及用于制备带有一个纵向延伸的位于中心的实心体或空心体，一个由塑料构成的外壳和一个或多个由塑料构成的绝缘子裙的高压绝缘体的方法，其包括下列步骤由塑料构成的外壳通过浇铸或挤出涂敷到实心体或空心体上；成型塑料构成的绝缘子裙；其中外壳的塑料和/或绝缘子裙的塑料被部分交联以及可能的话外壳或绝缘子裙的非部分交联的塑料被基本上完全交联。作为其它步骤还有，绝缘子裙安装在外壳的预定位置上；将这样构成的高压绝缘体预产品完全交联。
另一个方面，本发明提供一种带有一个纵向延伸的位于中心的实心体或空心体，一个由塑料构成的外壳和一个或多个由塑料构成的绝缘子裙的高压绝缘体，其中这种高压绝缘体按照上述方法得到。
另一个方面，本发明针对用于上述方法的塑料。这种塑料含有至少两种在不同温度下反应的交联催化剂，或至少两种不同的，将加成反应阻碍至不同温度的阻聚剂。
再一方面，本发明最后针对一种用于制备带有一个纵向延伸的位于中心的实心体或空心体，一个由塑料构成的外壳和一个或多个由塑料构成的加肋单元的非圆柱体形结构构件的方法。此方法包括下列步骤由塑料构成的外壳通过浇铸或挤出涂敷到实心体或空心体上；成型由塑料构成的加肋单元(Verrippungsglieder)；其中外壳的塑料和/或加肋单元的塑料被部分交联，以及可能的话外壳或加肋单元的非部分交联的塑料基本上被完全交联。此方法还包括下列步骤加肋单元安装在外壳的预定位置上；将这样构成的装配件完全交联。
在从属权利要求书中给出了具体说明和有利的设置。
附图的说明图1是按现有技术的其外套是单块地制备的高压复合绝缘体的一部分的横截面图。
图2是按现有技术带有粘附在外壳上的绝缘子裙和粘接缝的高压复合绝缘体的一部分的横截面图。
图3是按本发明的带有双工件制备的没有粘接缝的外套的高压复合绝缘体的一个实施例的一部分的横截面图。
优选实施方案的描述下面根据图3进一步说明实施例。
此复合绝缘体具有一个电绝缘的纵向伸长的位于中心的型体1，其至少可以承受拉力，并且例如可以具有杆或管的形状。其例如由玻璃纤维增强的塑料来制备。在型体1上挤出一个例如由硅橡胶构成的薄外壳2。在外壳2上安置径向或对此成锐角伸出的绝缘子裙3。这些绝缘子裙例如在压铸或压制方法中预制。外壳2和绝缘子裙3在沿着周围伸展的接触面5上彼此化学连接，这在下面还要进一步阐述。绝缘子裙3可以为延长漏电路径而在一个或两个侧面上具有肋或槽。
借助完全交联(硫化)，将彼此重叠放置的绝缘体的塑料外壳和塑料绝缘子裙，其中至少一个只是部分交联(早期硫化)，以及可能的话另一个基本上完全交联，进行齐平的，即没有连接间隙地连接，如在本发明的概述中所说明的，这样可以实现在外壳和绝缘子裙之间形成很稳定的共价键化学连接。这很明显地适合两种包覆组件均为部分交联的情况。但是，对于包覆组件之一为基本上完全交联的情况，也可能在早期硫化和彻底硫化的包覆组件之间形成化学共价键连接，因为即使对于彻底硫化的塑料，一般也在接近表面处仍有足够的反应基团，以在早期硫化的塑料所残留的交联催化剂的作用下允许得到与早期硫化的塑料的稳定的化学连接，正如塑料粘合剂领域的专业人员所熟知的。在两种情况下都构成了物理意义上均匀的没有电接缝的包覆。
在本发明的方法中使用的优选的塑料是硅橡胶。因此本发明随后的叙述主要根据硅橡胶来进行。但是，应明白的是，本发明并不限于硅橡胶，而是包括所有的绝缘塑料，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-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物，聚丁烯，丁基橡胶和离子键聚合物。
原则上，塑料的交联可以按照所有已知的方法，包括辐射交联来进行。但是优选借助催化剂进行。
本发明方法的部分的塑料交联，同样可以借助计量的辐射或借助唯一交联催化剂来进行，或对于通过加成反应交联的硅橡胶可以借助唯一阻聚剂来进行，其中选择合适的反应时间和温度。但是，优选使用至少两种具有不同反应温度的交联催化剂。在这些情况下，具有最低反应温度的催化剂优选的用量是，不足以使塑料完全交联；具有较高反应温度的一种或多种催化剂优选仅以这样的量使用，即刚好满足与具有最低反应温度的催化剂一起使塑料完全交联。这些交联催化剂的特殊的用量取决于催化剂和塑料的类型，可以通过常规试验来确定。部分交联或早期硫化的包覆组件应可以很好的操作并具有成型稳定性。在较高温度反应的一种或多种催化剂的用量可以由对在较低温度反应的催化剂的认识来计算或通过简单的试验算出。在通过加成反应交联的硅橡胶的情况下，可以使用至少两种不同的，将交联反应阻碍至不同温度的交联阻聚剂。
自由基交联的硅橡胶优选为聚(二甲基-甲基乙烯基-硅氧烷)，特别是由Wacker Chemie以注册商标“Powersil 310”销售的，它为含有作为增强填料的高分散硅酸和用于提高耐泄漏电流性的三水合铝的聚(二甲基-甲基乙烯基-硅氧烷)。
对于部分交联(早期硫化)来说，向上述硅橡胶中优选加入至少两种在不同温度下分解的自由基催化剂。优选过氧化物催化剂，特别是在90℃开始反应的二(2，4-二氯苯甲酰)过氧化物(50％硅油溶液，Wacker Chemie的“交联剂E”)，和在170-190℃反应的2，5-二(叔丁基过氧基)-2，5-二甲基己烷(45％在硅橡胶中；Wacker Chemie的“交联剂C6”)。
在不同温度下反应的自由基催化剂的特殊的用量取决于其性质和使用的橡胶，可以由专业人员很容易地通过简单的试验，考虑上述一般性的说明，来算出。对于早期硫化，使用例如交联剂E，其用量少于约1.5wt.-％，基于硅橡胶，对于随后进行的彻底硫化使用例如交联剂C6，其用量为少于0.6wt.-％，基于硅橡胶。
通过加成反应交联的硅橡胶优选为聚(二甲基-乙烯基甲基-硅氧烷)，其优选混有一种氢硅氧烷(Hydrogensiloxan)，例如聚(二甲基-氢甲基-硅氧烷)。优选的催化剂是铂催化剂。为了进行部分交联，向硅橡胶中加入至少一种阻聚剂，优选至少两种用于加成反应的阻聚剂。
阻聚剂的用量调控所谓的引发温度，在此温度下在给定的引发剂条件下反应真正开始。导致最低引发温度的阻聚剂优选的用量，是导致足够低的引发温度，以至于硅橡胶没有完全交联的量；导致较高引发温度的一种或多种阻聚剂的用量，是使得以期望的温度间隔在一定的温度下进行完全交联的量。这种引发催化剂的特殊用量取决于阻聚剂和硅橡胶的类型，可以类似于上面对于交联催化剂所叙述的内容，由专业人员通过常规的试验来确定。
阻聚剂的例子有，乙烯基-甲基-硅氧烷(1∶3)(以商品名PT 67，从Wacker Chemie购买)(在单独的使用中通常的用量为0.5-0.75wt.％，基于硅橡胶)，5％的乙炔基环己醇的硅油溶液(以商品名PT 88，从Wacker Chemie购买)(在单独的使用中通常的用量为0.25-0.5wt.％，基于硅橡胶)。
假如按本发明的方法中，包覆组件之一一开始就已经彻底硫化，那么可以使用任何对于专门的制备方法(例如浇铸，挤出，压铸或模压)合适的催化剂。这些催化剂是专业人员所熟知的，上述催化剂E，C6和铂催化剂列入其中。
这种公开的方法不只适合用于上述高压复合绝缘体，而且可以有利地用于所有以类似方式成型的型材。相应地本发明的概述还提到了一种用于制备具有一个纵向延伸的实心体或空心体，一个(优选圆柱体形)塑料外壳和多个塑料加肋单元的非圆柱体形结构构件的方法。这些结构构件例如有软管或管，在其外侧有例如增强、支撑或加固单元。此方法过程相应于前面所述的用于制备高压复合绝缘体的方法，并还优选地包括其实施方案。
在制备高压复合绝缘体的一个具体的实施例中，将由含有唯一过氧化物交联剂的上述硅橡胶“Powersil 310”构成的外壳挤出到一个杆上，并很大程度上交联。在140℃压铸含有一种不足以用于完全硫化量的上述的交联剂E和一种用于彻底硫化所必须用量的上述交联剂C6的绝缘子裙并与此同时早期硫化。将核配备齐平地压在其上的绝缘子裙，在硫化炉中在170℃下进行彻底硫化。得到外壳与绝缘子裙之间的稳定的连接。
这里公开的实施方案的普遍的意义是借此提供一种用于制备高压绝缘体，或更普遍地一种非圆柱体形结构构件的改善的方法，一种相应制备的高压绝缘体以及用于其中的塑料。
所有在本说明书中提到的出版物和存在的商品，在此通过引用结合入本说明书中。
尽管这里说明了一定的按本发明的方法，设备和产品绝缘体和塑料，但是本专利的保护范围不只限于此。相反，本专利包括所有的在所附的权利要求书的范围内，或者按字义或在等同原则下的本发明的
权利要求
1.一种用于制备带有一个纵向延伸的位于中心的实心体或空心体(1)，一个由塑料构成的外壳(6)和一个或多个由塑料构成的绝缘子裙(3)的高压绝缘体的方法，包括下列步骤-由塑料构成的外壳(6)通过浇铸或挤出涂敷到实心体或空心体上；-成型塑料构成的绝缘子裙(3)；其中外壳(6)的塑料和/或绝缘子裙(3)的塑料被部分交联，以及可能的话外壳(6)或绝缘子裙(3)的非部分交联的塑料基本上被完全交联，-将绝缘子裙(3)安装在外壳(6)的预定位置上；和-将这样构成的高压绝缘体预产品完全交联。
2.权利要求1的方法，其中外壳的塑料和绝缘子裙的塑料都包括硅橡胶。
3.权利要求1或2的方法，其中外壳的塑料和绝缘子裙的塑料是相同的。
4.权利要求1-3之一的方法，其中外壳的塑料和绝缘子裙的塑料都含有至少一种交联催化剂。
5.权利要求1-4之一的方法，其中待部分交联的塑料含有至少两种在不同温度下反应的交联催化剂。
6.权利要求5的方法，其中最低温度下反应的交联催化剂的用量为不足以使塑料完全交联。
7.权利要求6的方法，其中一种或多种在较高温度下反应的交联催化剂的用量为，刚好足够导致接着部分交联后进行的完全交联。
8.权利要求2-7之一的方法，其中外壳的塑料和/或绝缘子裙的塑料包括一种通过自由基催化交联，含有至少一种，优选两种自由基催化剂，特别是过氧化物催化剂的塑料，特别是聚(二甲基-甲基乙烯基-硅氧烷)。
9.权利要求5-8之一的方法，其中具有较低分解温度的自由基催化剂是二(2，4-二氯苯甲酰)过氧化物，以及具有较高分解温度的自由基催化剂是2，5-二(叔丁基过氧基)-2，5-二甲基己烷。
10.权利要求1-4之一的方法，其中一种或两种塑料包括一种含有至少一种加成催化剂，优选铂催化剂，和至少一种用于加成反应的阻聚剂的通过加成反应交联的塑料。
11.权利要求10的方法，其中通过加成反应交联的塑料包括聚(二甲基-甲基乙烯基-硅氧烷)。
12.权利要求11的方法，其中通过加成反应交联的塑料还包括一种氢硅氧烷，特别是聚(二甲基-氢甲基-硅氧烷)。
13.权利要求10-12之一的方法，其中塑料含有至少两种不同的，将加成反应阻碍到不同的温度(引发温度)的阻聚剂。
14.权利要求13的方法，其中至少两种阻聚剂包括乙烯基-甲基-硅氧烷(1∶3)和乙炔基环己醇。
15.权利要求13或14的方法，其中具有最低引发温度的阻聚剂的用量为不足以使塑料完全交联。
16.权利要求1-15之一的方法，其中为位于中心的实心体或空心体的末端安装的配件的塑料密封，按与绝缘子裙相同的方式施加。
17.按照权利要求1-16之一的方法得到的带有一个纵向延伸的位于中心的实心体或空心体(1)，一个由塑料构成的外壳(6)和一个或多个由塑料构成的绝缘子裙(3)的高压绝缘体。
18.用于按照权利要求1-16之一的方法的塑料，其含有至少两种在不同温度下反应的交联催化剂，或至少两种不同的，将加成反应阻碍到不同的温度的阻聚剂。
19.权利要求18的塑料，其包括硅橡胶。
20.权利要求18或19的塑料，其可以自由基交联，且其中至少两种交联催化剂是自由基催化剂，特别是过氧化物催化剂。
21.权利要求20的塑料，其含有聚(二甲基-甲基乙烯基-硅氧烷)。
22.权利要求20或21的塑料，其中具有较低反应温度的自由基催化剂是二(2，4-二氯苯甲酰)过氧化物，具有较高反应温度的自由基催化剂是2，5-二(叔丁基过氧基)-2，5-二甲基己烷。
23.权利要求18或19的塑料，其可以通过加成反应交联，且含有至少一种加成催化剂，特别是铂催化剂。
24.权利要求23的塑料，其包括聚(二甲基-乙烯基甲基-硅氧烷)。
25.权利要求24的塑料，其还包括一种氢甲基硅氧烷(Hydrogenmethylsiloxan)，特别是聚(二甲基-氢甲基-硅氧烷)。
26.权利要求23-25之一的塑料，其中至少两种用于加成反应的阻聚剂包括乙烯基-甲基-硅氧烷(1∶3)和乙炔基环己醇。
27.权利要求18-26之一的塑料，其中具有最低反应温度的交联催化剂或具有最低引发温度的阻聚剂的加入量为，不足以使塑料完全交联。
28.权利要求18-22之一的塑料，其中一种或多种具有较高反应温度的交联催化剂的加入量是，刚好足够与具有最低反应温度的交联催化剂一起使塑料完全交联。
29.用于制备带有一个纵向延伸的位于中心的实心体或空心体，一个由塑料构成的外壳和一个或多个由塑料构成的加肋单元的非圆柱体形结构构件的方法，其包括下列步骤-由塑料构成的外壳通过浇铸或挤出涂敷到实心体或空心体上；-成型由塑料构成的加肋单元；其中外壳的塑料和/或加肋单元的塑料被部分交联，以及可能的话外壳或加肋单元的非部分交联的塑料基本上被完全交联，-加肋单元安装在外壳的预定位置上；-将这样构成的装配件完全交联。
30.具有权利要求2-15中的一种或多种特征的按权利要求29的方法。
全文摘要
本发明涉及一种用于制备带有一个纵向延伸的位于中心的实心体或空心体(1)，一个由塑料构成的外壳(6)和一个或多个由塑料构成的绝缘子裙(3)的高压绝缘体的方法，包括下列步骤由塑料构成的外壳(6)通过浇铸或挤出涂敷到实心体或空心体上；成型塑料构成的绝缘子裙(3)；其中外壳(6)的塑料和/或绝缘子裙(3)的塑料被部分交联，以及可能的话外壳(6)或绝缘子裙(3)的非部分交联的塑料基本上被完全交联，将绝缘子裙(3)安装在外壳(6)的预定位置上；和将这样构成的高压绝缘体预产品完全交联。
文档编号B29C47/00GK1426587SQ01808634
公开日2003年6月25日 申请日期2001年2月28日 优先权日2000年3月1日
发明者A·韦尔梅林格 申请人:韦尔梅林格股份公司