EP1168372A1 - Resin for electrical insulation - Google Patents

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EP1168372A1
EP1168372A1 EP00810540A EP00810540A EP1168372A1 EP 1168372 A1 EP1168372 A1 EP 1168372A1 EP 00810540 A EP00810540 A EP 00810540A EP 00810540 A EP00810540 A EP 00810540A EP 1168372 A1 EP1168372 A1 EP 1168372A1
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EP
European Patent Office
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compound
compounds
compound according
potting compound
potting
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EP00810540A
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German (de)
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EP1168372B1 (en
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Uwe Kaltenborn
Jens Rocks
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ABB Research Ltd Switzerland
ABB Research Ltd Sweden
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ABB Research Ltd Switzerland
ABB Research Ltd Sweden
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Priority to CA002350369A priority patent/CA2350369C/en
Priority to JP2001185372A priority patent/JP2002075056A/en
Priority to US09/884,019 priority patent/US6548763B2/en
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes

Definitions

  • the present invention relates to casting compounds based on polymeric matrix resins for the production of self-healing electrical insulation, in particular in the form of molded parts and coatings in the field of high-voltage insulation for outdoor use, and to the electrical insulation produced in accordance with the invention.
  • High-voltage insulation based on polymer matrix resins for outdoor use are known per se. Isolators based on the materials glass and ceramic are traditionally used for outdoor applications. In recent years, polymer insulation materials have also been able to gain a steadily increasing market share. Outdoor insulators are used in large numbers both for high-voltage lines and in the medium-voltage range, especially as post insulators. Further areas of application are outdoor circuit breakers, instrument transformers, bushings, arresters and in switchgear construction.
  • silicones RTV, HTV
  • EPR ethylene-propylene rubber
  • EPDM ethylene-propylene rubber
  • silicones are superior to the other polymeric materials due to their inherent pronounced hydrophobicity, and in particular due to the inherent hydrophobicity recurrence.
  • the high price for silicones significantly slows down their technical use.
  • the polymeric materials mentioned such as ethylene-propylene rubber or cast resin systems based on epoxy resins and polyurethanes, have no intrinsic hydrophobicity recurrence and also have a significantly lower hydrophobicity. Furthermore, these materials are relatively strongly degraded by thermal and oxidative influences, in particular by UV radiation. There is therefore a need for improved polymeric materials which are better than silicones in terms of their mechanical properties and are suitable for the production of electrical insulations which have increased hydrophobicity and at the same time also the property of hydrophobicity return without their mechanical properties noticeably changing or are weakened. With such improved polymeric materials, for example, inexpensive epoxy resins could be produced and used for the production of electrical insulation.
  • US Pat. No. 4,537,803 proposes the addition of a polymerizable silicone oil to the epoxy resin mixture.
  • US 5,306,747 relates to the addition of a modified silicone oil which can react chemically with the resin system.
  • the addition of silicones to the epoxy resin mixture or to other thermosetting systems has the fundamental disadvantage that the physical properties, the reaction behavior, the flow and processing properties of the matrix are changed such that, for example, separation phenomena or electrical discharges occur in cavities.
  • the silicone oil is provided with hydroxyphenyl groups at the end and chemically incorporated into the matrix.
  • the main disadvantage of this method, as described in the patent lies in the poorer mechanical properties, with a longer chain length of the silicone oil introduced. Due to the direct integration of the hydrophobic components into the resin matrix, there is no return of hydrophobicity with this method either, since the return of hydrophobicity is linked to the diffusion of freely mobile, low-molecular-weight silicone oligomers.
  • the present invention relates to a liquid or pasty potting compound based on a polymeric matrix resin or a mixture of such resins, for the production of self-healing electrical insulation, and this potting compound is characterized in that it distributes a selected hydrophobic compound or a mixture in a uniform distribution contains such compounds in encapsulated form.
  • the potting compounds according to the invention are particularly suitable for the production of molded parts and coatings in the field of electrical insulation, in particular high-voltage insulation, in particular for outdoor use. It is also possible to use this insulation in indoor systems.
  • the present invention relates to the use of the casting compounds according to the invention for the production of molded parts and coatings in the field of electrical insulation, in particular high-voltage insulation, in particular high-voltage insulation for outdoor use.
  • the invention further relates to the electrical insulation produced from the casting compounds according to the invention.
  • the invention further relates to a method for producing the casting compounds according to the invention.
  • Potting compounds in liquid or pasty form according to the invention are polymeric materials, such as thermosetting casting compounds.
  • casting compounds are casting resin systems, in particular thermosetting curable polycondensates, thermosetting curable polyadducts and their mixed forms.
  • thermosetting molding compounds known per se can be used as thermosetting curable casting resins.
  • a large number of thermosetting plastics are known from the literature.
  • Thermosetting curable polycondensates and polyadducts are, for example, curable phenol / formaldehyde plastics, curable urea / formaldehyde plastics, melamine / formaldehyde plastics, curable melamine / phenol / formaldehyde molding compositions, unsaturated polyester resins, DAP resins (polydiallyl phthalates), polyimides, polyimides, polyimides, polyimides or cross-linked polyurethane (PUR).
  • PUR are those with good electrical properties, preferably aromatic and / or cycloaliphatic epoxy resins and / or PUR casting compounds.
  • Epoxy resins and PUR resins used in the electrical industry are known per se from the literature and can be used according to the invention.
  • Epoxy resins and PUR resins used in the electrical industry are known per se and are described, for example, in I. Quint, Investigations on the Influence of Weakly Conductive Foreign Layers on the Surface Aging Behavior of AC-Loaded Cylindrical Test Objects Made of Epoxy Resin Molding Material, Dissertation TH Darmstadt, Darmstadt (1993) or O. Claus, characterization of the surface condition of cylindrical test specimens made of molded epoxy resin before and after exposure to aqueous saline foreign layers and 50 Hz AC voltage, dissertation TH Darmstadt, Darmstadt (1995). Numerous publications also exist on the electrical Araldit® casting resin systems from Ciba-Geigy AG.
  • Epoxy resins for electrical applications generally contain at least one carboxyl-containing polymer, in particular a carboxyl-terminated polyester and / or a carboxyl-containing acrylate and / or methacrylate polymer and / or a hydroxyl-containing compound or a mixture of such compounds, and also a glycidyl compound or a mixture of glycidyl compounds and optionally (also works without) an accelerator for the crosslinking reaction of the glycidyl compound or glycidyl compounds with the carboxyl-containing polymer and / or the hydroxyl-containing compound and other additives which are customary per se.
  • Crosslinking glycidyl compounds which have at least two 1,2-epoxy groups in the molecule are preferred.
  • a mixture of polyglycidyl compounds for example a mixture of diglycidyl and triglycidyl compounds, is preferably used.
  • Such compounds are known per se and are described in detail in the literature.
  • a selection suitable for the intended electrical application can be made from the known glycidyl compounds, which represents an optimization problem for the person skilled in the art.
  • Suitable glycidyl compounds are described, for example, in EP-A-0 297 030, EP-A-0 356 391, EP-A-0 462 053, EP-A-0 506 617, EP-A-0 536 085 or in US Pat. A-3,859,314 or in DE-A-31 26 411. These include compounds which have unsubstituted glycidyl groups and / or glycidyl groups substituted with methyl groups.
  • the glycidyl compounds preferably have a molecular weight between 200 and 1200, in particular between 200 and 1000, and can be solid or liquid.
  • Their epoxy content is preferably at least three equivalents per kilogram of the compound, preferably at least four equivalents per kilogram and in particular at least five equivalents per kilogram.
  • Glycidyl compounds which have glycidyl ether and / or glycidyl ester groups are preferred.
  • a glycidyl compound can also contain both types of glycidyl groups, such as glycidyl 4-glycidyloxybenzoate.
  • the preferred diglycidyl esters are preferably derived from aromatic, araliphatic, cycloaliphatic, heterocyclic, heterocyclic-aliphatic or heterocyclic-aromatic dicarboxylic acids with 6 to 20, in particular 6 to 12 ring carbon atoms or from aliphatic dicarboxylic acids with 2 to 10 carbon atoms.
  • aromatic, araliphatic, cycloaliphatic, heterocyclic, heterocyclic-aliphatic or heterocyclic-aromatic dicarboxylic acids with 6 to 20, in particular 6 to 12 ring carbon atoms or from aliphatic dicarboxylic acids with 2 to 10 carbon atoms.
  • Araldit® Ciba SC Ltd
  • the epoxy resins known per se based on polyvalent aromatic or cycloaliphatic hydroxyl compounds are preferred.
  • glycidyl ethers of bisphenol A or bisphenol F and the glycidyl ethers of phenol novolak resins or cresol novolak resins are known.
  • Cycloaliphatic epoxy resins are, for example, bis-epoxidized 1,2,3,6-tetrahydrobenzoic acid beta-1 ', 2', 3 ', 6'-tetrahydrophenylethyl ester, hexahydro-o-phthalic acid bis-glycidyl ester.
  • Aliphatic epoxy resins, such as 1,4-butanediol diglycidyl ether, are also suitable for the use according to the invention.
  • Potting compounds which contain at least one filler are preferably used.
  • Such fillers are preferably quartz powder, aluminum oxide and / or dolomite in various known grindings.
  • the fillers are preferably provided with a silanization in order to ensure optimal chemical bonding of the particles in the resin matrix.
  • Compounds which have a hydrophobic action are preferably flowable fluorinated and / or chlorinated hydrocarbons which are —CH 2 units and / or —CHF units, —CF 2 units, —CF 3 units, -CHCl units, -C (Cl) 2 units and / or -C (Cl) 3 units or cyclic, linear or branched flowable organopolysiloxanes.
  • These preferably have a viscosity in the range from about 50 cSt to 10,000 cSt, preferably in the range from 100 cSt to 10,000 cSt and preferably in the range from 500 cSt to 3,000 cSt, measured according to DIN 53 019 at 20 ° C. ,
  • R 2 preferably has one of the meanings of R, and R preferably denotes methyl or phenyl, it being possible for both methyl and phenyl to be present in the molecule.
  • the ratio of methyl to phenyl is determined by the fluidity of the compound or the mixture of compounds.
  • R is preferably methyl.
  • the compound of the formula (I) is generally a mixture of compounds of the formula (I), which is known to the person skilled in the art.
  • the compound of formula (I) is a cyclic compound, it is composed of - [Si (R) (R) O] - and / or - [SiR 1 (R 2 ) O] units, which have a ring with preferably form 4 to 12 such units.
  • the ring-shaped siloxanes however, the ring-shaped oligomeric polysiloxanes with 4 to 8 siloxy units are preferred, in particular polydimethylsiloxanes with 4 to 8 siloxy units.
  • these cyclic compounds can also be, for example, organohydrogenpolysiloxanes which contain, for example, only [SiH (R 2 ) O] units, or correspondingly organovinylpolysiloxanes.
  • the two components flow into one another and together undergo an addition reaction which increases the hydrophobicity and hydrophobicity recurrence by forming a more stable layer.
  • at least one of the two encapsulated components contains a complex compound or a mixture of such complex compounds from the group of rhodium, nickel, palladium and / or platinum metals, such as those as catalytically active compounds for addition reactions between SiH bonds and alkenyl residues are known.
  • Pt (0) complexes with alkenylsiloxanes as ligands or Rh catalysts in catalytic amounts of preferably 1 to 100 ppm of platinum are preferred.
  • the two terminal silyloxy groups of the component containing the radical -A-CH CH 2 , independently of one another, preferably mean dimethylvinylsiloxy, where n is preferably zero.
  • the individual components have a viscosity preferably in the range from about 10 cSt to 10,000 cSt, preferably in the range from 100 cSt to 10,000 cSt and preferably in the range from 500 cSt to 3,000 cSt, measured according to DIN 53 019 at 20 ° C.
  • the compounds of the formula (I) can contain up to 10 mol percent, calculated on the Si atoms present, both alkoxy and OH groups. Such compounds are within the present invention.
  • the same polymeric compound or compositions which are used as the polymeric matrix resin are preferably used.
  • the encapsulation breaks open in time and sets the encapsulated one Connection free at the ideal time.
  • the encapsulation material is preferably selected such that it is broken down thermally and / or oxidatively at the same rate or faster than the matrix material. In any case, the encapsulation material does not have to be the same as the matrix material.
  • the same compound, which are listed above as matrix materials, are suitable as encapsulation material.
  • Synthetic rubbers and the above-mentioned thermosetting curable compositions are suitable, and these can generally be introduced into all matrix systems independently of one another.
  • the encapsulation material used is preferably ethylene-propylene rubber (EPR), ethylene-propylene-diene terpolymers (EPDM) or styrene-butadiene copolymers (PBR) and related compounds if the encapsulated compounds are to be introduced into synthetic rubbers.
  • Thermosetting polycondensates, thermosetting polyadducts and their mixed forms are advantageously used as the encapsulation material if the encapsulated compounds are to be introduced into a thermosetting casting resin system.
  • Preferred encapsulation materials are melamine / formaldehyde resins, curable melamine / phenol / formaldehyde molding compositions, epoxy resins and crosslinked polyurethanes.
  • an encapsulation material is used which behaves in the same way as the matrix material. If you use e.g. a melamine / formaldehyde resin as the encapsulation material in an epoxy resin matrix, so this is built into the matrix when the matrix is hardened and fixed, which ensures a uniform distribution of the hydrophobizing compound over a long period of time and has a positive effect on the mechanical properties of the insulation produced ,
  • the procedure is such that the compound to be encapsulated (core material), for example a silicone oil, is finely dispersed in the encapsulation material (wall material), for example a melamine / formaldehyde resin, for example in a ratio of wall material to core material of 10: 1 to 2: 1, preferably 6: 1 to 3: 1, in particular about 4: 1, and then the dispersion obtained at least partially cures at high temperature, for example by spraying.
  • core material for example a silicone oil
  • wall material for example a melamine / formaldehyde resin
  • the encapsulated material or the particles which contain the liquid or pasty compound (s) or encapsulated compound (s) preferably have a particle diameter of preferably 2 ⁇ m to 1000 ⁇ m, preferably 5 ⁇ m. 500 ⁇ m, and preferably 5 ⁇ m - 100 ⁇ m.
  • the potting compound according to the invention preferably contains about 0.1% by weight - 10% by weight of a compound having a hydrophobic action, preferably 0.25% by weight - 5% by weight of a compound having a hydrophobic action, preferably about 0.25% by weight - 3% by weight .-%, based on the total weight of the casting compound.
  • the casting compounds according to the invention are produced by stirring the encapsulated liquid or pasty compound or an encapsulated mixture of such compounds, that is to say the encapsulated material, into the matrix material, optionally using a surface-active compound or an emulsifier.
  • a surface-active compound or an emulsifier optionally used to add highly disperse (pyrogenic) silica (Aerosil) or an analogue compound to the matrix.
  • the present invention relates to a process for the production of liquid or pasty potting compounds based on polymeric matrix resins for the production of self-healing electrical insulation, which is characterized in that (a) a selected hydrophobizing compound or a mixture of such compounds in encapsulated in a suitable encapsulation material and at least partially cures, and (b) the encapsulated material is dispersed in a suitable liquid or pasty polymeric matrix resin in a uniform distribution.
  • the casting compounds according to the invention are used in particular for the production of high-voltage insulation for outdoor use, in particular for the production of outdoor insulators in high-voltage lines as long-rod, composite and cap insulators and for post insulators in the medium-voltage range.
  • the casting compounds according to the invention can also be used in the manufacture of insulations for outdoor circuit breakers, measuring transformers, bushings and arresters, in switchgear construction, in circuit breakers, dry-type transformers and electrical machines.
  • the casting compounds according to the invention can also be used as coating materials for transistors and other semiconductor elements and very generally for impregnating electrical components.
  • the potting compound according to the invention can be used as corrosion protection for metallic components, e.g. for bridges and industrial plants, whereby, for example, the gloss of the layer is not lost even with aging.
  • the molded part is produced or cast in one step or in two or more steps. So you can first cast a core, the material of which does not contain an encapsulated aggregate. The finished mold is then produced in a second casting step by coating the core with the potting material according to the invention.
  • the core can consist of any suitable material, for example also made of a fiber-reinforced plastic.
  • a material is preferably used as the core which is compatible with the potting material according to the invention and in particular can form a chemical bond with it. This is the case, for example, when the core consists of an unmodified casting resin and the coating consists of a casting resin modified according to the invention.
  • the potting material according to the invention is cast onto a core, and the core with the polymer matrix of the potting material does not form a chemical bond, but that a sufficiently strong mechanical connection is created between the core and the cast part due to the shrinkage pressure of the potting material.
  • the following examples illustrate the invention.
  • the two test specimens are subjected to an electrical corona discharge for a period of at least 20 minutes.
  • the surface hydrophobicity is temporarily reduced or completely destroyed, whereupon a recovery of hydrophobicity begins.
  • the hydrophobicity is measured in a manner known per se using the dynamic advance angle with water in degrees (°). The larger the advance angle, the higher the hydrophobicity.
  • the measured dynamic advancing angles for hardened casting compounds or test specimens according to the invention and the comparative values for the comparable conventional test specimens are listed in Table 1 .
  • the measured mechanical properties of the two test specimens are essentially of a comparable order of magnitude and are in any case significantly above the required use values.
  • Table 1 Dynamic advance angle (water, in °) test specimen according to example 1 (b) Dynamic advance angle (water, in °) test specimen without the addition of encapsulated silicone oil Basic hydrophobicity (without corona discharge) 95 115 Hydrophobia immediately after the corona discharge zero 50 Hydrophobicity after 20 h 40 80 Hydrophobicity after 100 h 50 90 Hydrophobicity after 200 h 50 100 Hydrophobicity after 300 h 50 100 Hydrophobicity after 400 h 50 110 Hydrophobicity after 500 h 50 110

Abstract

Liquid or semi-solid casting composition for producing self-healing electrical insulation comprises an encapsulated hydrophobizing compound (I) dispersed in a polymeric resin matrix.

Description

Geltungsbereichscope

Die vorliegende Erfindung betrifft Vergussmassen auf der Basis polymerer Matrixharze für die Herstellung von selbstheilenden elektrischen Isolierungen, insbesondere in Form von Formteilen und Beschichtungen auf dem Gebiet der Hochspannungsisolierungen für den Freilufteinsatz, sowie die erfindungsgemäss hergestellten elektrischen Isolierungen.The present invention relates to casting compounds based on polymeric matrix resins for the production of self-healing electrical insulation, in particular in the form of molded parts and coatings in the field of high-voltage insulation for outdoor use, and to the electrical insulation produced in accordance with the invention.

Technisches GebietTechnical field

Hochspannungsisolierungen auf Basis polymerer Matrixharze für den Freilufteinsatz sind an sich bekannt. Für Freiluftanwendungen werden traditionell Isolatoren auf Basis der Materialien Glas und Keramik eingesetzt. In den letzten Jahren konnten polymere Isolierstoffe ebenfalls einen stetig steigenden Marktanteil erringen. Dabei kommen Freiluftisolatoren in grossen Stückzahlen sowohl bei Hochspannungsleitungen, als auch im Mittelspannungsbereich, vor allem als Stützisolatoren, zum Einsatz. Weitere Anwendungsgebiete sind Freiluft-Leistungschalter, Messwandler, Durchführungen, Ableiter sowie im Schaltanlagenbau.High-voltage insulation based on polymer matrix resins for outdoor use are known per se. Isolators based on the materials glass and ceramic are traditionally used for outdoor applications. In recent years, polymer insulation materials have also been able to gain a steadily increasing market share. Outdoor insulators are used in large numbers both for high-voltage lines and in the medium-voltage range, especially as post insulators. Further areas of application are outdoor circuit breakers, instrument transformers, bushings, arresters and in switchgear construction.

In den letzten Jahren wurden vermehrt polymere Werkstoffe, wie zum Beispiel Silikone (RTV, HTV) oder Ethylen-Propylen-Gummi (EPR, EPDM), aber auch Giessharzsysteme auf Basis von Epoxidharzen und Polyurethanen eingesetzt. Von den polymeren Werkstoffen haben jedoch nur Silikone allgemeine technische Akzeptanz erreicht, da Silikone infolge ihrer inhärenten ausgeprägten Hydrophobie, und insbesondere infolge der inhärenten Hydrophobiewiederkehr, den andern polymeren Werkstoffen überlegen sind. Der hohe Preis für Silikone bremst jedoch deutlich deren technische Verwendung.In recent years, polymeric materials such as silicones (RTV, HTV) or ethylene-propylene rubber (EPR, EPDM) have been used increasingly, but also casting resin systems based on epoxy resins and polyurethanes. Of the polymeric materials, however, only silicones have achieved general technical acceptance, since silicones are superior to the other polymeric materials due to their inherent pronounced hydrophobicity, and in particular due to the inherent hydrophobicity recurrence. The high price for silicones, however, significantly slows down their technical use.

Die genannten polymeren Werkstoffe, wie Ethylen-Propylen-Gummi oder Giessharzsysteme auf Basis von Epoxidharzen und Polyurethanen besitzen keine intrinsische Hydrophobiewiederkehr und weisen zudem eine deutlich niedrigere Hydrophobie auf. Weiterhin werden diese Materialien durch thermische und oxydative Einflüsse, insbesondere durch UV-Strahlung, verhältnismässig stark abgebaut. Es besteht deshalb das Bedürfnis nach verbesserten polymeren Werkstoffen, welche von ihren mechanischen Eigenschaften her besser sind als Silicone und für die Herstellung von elektrischen Isolierungen geeignet sind, die eine erhöhte Hydrophobie sowie gleichzeitig auch die Eigenschaft der Hydrophobiewiederkehr aufweisen, ohne dass deren mechanischen Eigenschaften merklich verändert bzw. geschwächt sind. Mit derartig verbesserten polymeren Werkstoffen könnten beispielsweise preisgünstige Epoxidharze hergestellt und für die Herstellung von elektrischen Isolierungen verwendet werden.The polymeric materials mentioned, such as ethylene-propylene rubber or cast resin systems based on epoxy resins and polyurethanes, have no intrinsic hydrophobicity recurrence and also have a significantly lower hydrophobicity. Furthermore, these materials are relatively strongly degraded by thermal and oxidative influences, in particular by UV radiation. There is therefore a need for improved polymeric materials which are better than silicones in terms of their mechanical properties and are suitable for the production of electrical insulations which have increased hydrophobicity and at the same time also the property of hydrophobicity return without their mechanical properties noticeably changing or are weakened. With such improved polymeric materials, for example, inexpensive epoxy resins could be produced and used for the production of electrical insulation.

Werden polymere Werkstoffe, wie beispielsweise Ethylen-Propylen-Gummi oder Giessharzsysteme auf Basis von Epoxidharzen und Polyurethanen, als Hochspannungsisolierungen im Freilufteinsatz verwendet und kommt es zur Betauung der Oberfläche, so ist die isolierende Wirkung wesentlich von der wasserabweisenden Wirkung (Hydrophobie) dieser Oberfläche abhängig. Bei stark hydrophoben Oberflächen, wie sie in der Regel bei Silikonen auftreten, bilden sich Taubeläge in Form einzelner, voneinander getrennter Tröpfchen aus. Kommt es zu einem Hydrophobieverlust, so bilden sich in feuchtem Klima kohärente Filmbeläge auf der Isolatoroberfläche aus. Durch diese Filmbeläge fliessen deutlich erhöhte Ströme, welche gegebenenfalls zu Überschlägen des Isolators führen können, jedenfalls aber eine beschleunigte thermische und/oder oxydative Schädigung der Polymermatrix verursachen. Aufgrund des polaren Charakters der Epoxidharz-Matrix weisen Epoxidharz-Oberflächen, sowie eine grosse Anzahl weiterer duroplastischer Harzoberflächen, keine genügenden Wasser abweisenden Eigenschaften auf. Deshalb ist der Einsatz von Epoxidharzen und verwandten Materialien im wesentlichen auf die Anwendung in Innenräumen beschränkt.If polymeric materials, such as ethylene-propylene rubber or cast resin systems based on epoxy resins and polyurethanes, are used as high-voltage insulation in outdoor use and if the surface is thawed, the insulating effect is largely dependent on the water-repellent effect (hydrophobicity) of this surface. In the case of strongly hydrophobic surfaces, as usually occur with silicones, dew deposits form in the form of individual, separate droplets. If there is a loss of hydrophobicity, coherent film deposits form on the insulator surface in a humid climate. Clearly increased currents flow through these film coverings, which currents can possibly lead to flashovers of the insulator, but in any case cause accelerated thermal and / or oxidative damage to the polymer matrix. Due to the polar nature of the epoxy resin matrix, epoxy resin surfaces and a large number of other thermosetting resin surfaces do not have sufficient water-repellent properties. Therefore, the use of epoxy resins and related materials is essentially limited to indoor use.

Stand der TechnikState of the art

In der Literatur sind keine Hinweise auf die intrinsische Modifizierung von Giessharzsystemen zu finden, bei welchen den Giessharzsystemen zusätzliche Hydrophobie und die Eigenschaft der Hydrophobiewiederkehr verliehen wird und gleichzeitig die mechanischen Eigenschaften nur wenig oder nicht verändert werden.No references to the intrinsic modification of cast resin systems are found in the literature, in which the cast resin systems are given additional hydrophobicity and the property of hydrophobicity return and at the same time the mechanical properties are changed only slightly or not at all.

Im Patent US 4,537,803 wird die Zugabe eines polymerisierbaren Silikonöls zum Epoxidharzgemisch vorgeschlagen. US 5,306,747 betrifft die Zugabe eines modifizierten Silikonöls, welches mit dem Harzsystem chemisch reagieren kann. Die Zugabe von Silikonen zum Epoxidharzgemisch oder zu andern duroplastischen Systemen hat grundsätzlich den Nachteil, dass die physikalischen Eigenschaften, das Reaktionsverhalten, die Fliess- und Bearbeitungseigenschaften der Matrix derart verändert werden, dass beispielsweise Entmischungserscheinungen oder elektrische Entladungen in Hohlräumen auftreten. In US 5,306,747 wird das Silikonöl endständig mit Hydroxyphenylgruppen versehen und chemisch in die Matrix eingebunden. Der Hauptnachteil dieser Methode liegt, wie in der Patentschrift beschrieben, in den schlechteren mechanischen Eigenschaften, bei grösserer Kettenlänge des eingebrachten Silikonöls. Durch die direkte Einbindung der hydrophoben Bestandteile in die Harzmatrix ist auch mit dieser Methode keine Wiederkehr der Hydrophobie gegeben, da die Hydrophobiewiederkehr an die Diffusion frei beweglicher, niedermolekularer Silikon-Oligomere gebunden ist.US Pat. No. 4,537,803 proposes the addition of a polymerizable silicone oil to the epoxy resin mixture. US 5,306,747 relates to the addition of a modified silicone oil which can react chemically with the resin system. The addition of silicones to the epoxy resin mixture or to other thermosetting systems has the fundamental disadvantage that the physical properties, the reaction behavior, the flow and processing properties of the matrix are changed such that, for example, separation phenomena or electrical discharges occur in cavities. In US 5,306,747 the silicone oil is provided with hydroxyphenyl groups at the end and chemically incorporated into the matrix. The main disadvantage of this method, as described in the patent, lies in the poorer mechanical properties, with a longer chain length of the silicone oil introduced. Due to the direct integration of the hydrophobic components into the resin matrix, there is no return of hydrophobicity with this method either, since the return of hydrophobicity is linked to the diffusion of freely mobile, low-molecular-weight silicone oligomers.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Es wurde nun gefunden, dass Vergussmassen auf Basis polymerer Matrixharze für die Herstellung von selbstheilenden elektrischen Isolierungen erhalten werden, wenn man den polymeren Matrixharzen vor deren Härtung verkapselte ausgewählte Wasser abweisende Verbindungen zusetzt. Gehärtete Vergussmassen auf Basis polymerer Matrixharze, welche erfindungsgemäss verkapselte Wasser abweisende Verbindungen enthalten, zeigen eine gute Hydrophobie sowie eine ausgeprägte Hydrophobiewiederkehr ohne, dass die mechanischen Eigenschaften merklich verändert werden. Es tritt keine Phasenseparation auf. Insbesondere zeigt sich, dass beim Aufbrechen des Kapselmaterials, welches gleichzeitig mit dem thermischen und/oder oxydativen Abbau der gehärteten Matrixoberfläche einher geht, die verkapselten Wasser abweisende(n) Verbindung(en) freigesetzt werden, so dass diese an die unmittelbare Oberfläche diffundieren. Dabei durchdringen diese Verbindungen die Oberfläche und können auch in sich allfällig bildende abgebauten und/oder überlagerte Fremdschichten eindringen, so dass mit dem oxydativen und/oder thermischen Abbau der Oberfläche jeweils eine Wiederherstellung der Hydrophobie bzw. eine Selbstheilung einher geht. Dieser Prozess der Selbstheilung setzt sich so lange fort, als die der Erosion ausgesetzte Oberfläche aus der erfindungsgemässen Vergussmasse besteht. Die Lebenserwartung von Produkten, welche aus den erfindungsgemässen Vergussmassen hergestellt sind, ist demzufolge deutlich verlängert. Mit den erfindungsgemässen Vergussmassen können die guten mechanischen Eigenschaften von preisgünstigen duroplastischen Werkstoffen mit den Eigenschaften der Hydrophobie und Hydrophobiewiederkehr in ausgezeichneter Weise kombiniert werden.It has now been found that casting compounds based on polymeric matrix resins for the production of self-healing electrical insulation are obtained if encapsulated selected water-repellent compounds are added to the polymeric matrix resins before they are cured. Hardened casting compounds based on polymeric matrix resins, which contain encapsulated water-repellent compounds according to the invention, show good hydrophobicity and pronounced hydrophobicity recurrence without the mechanical properties being noticeably changed. It occurs no phase separation. In particular, it can be seen that when the capsule material is broken, which is accompanied by the thermal and / or oxidative degradation of the hardened matrix surface, the encapsulated water-repellent compound (s) are released, so that they diffuse to the immediate surface. These compounds penetrate the surface and can also penetrate any degraded and / or superimposed foreign layers that form, so that the oxidative and / or thermal degradation of the surface is accompanied by restoration of the hydrophobicity or self-healing. This process of self-healing continues as long as the surface exposed to erosion consists of the casting compound according to the invention. The life expectancy of products which are produced from the casting compounds according to the invention is consequently significantly extended. With the potting compounds according to the invention, the good mechanical properties of inexpensive thermoset materials can be combined in an excellent manner with the properties of hydrophobicity and hydrophobicity return.

Die vorliegende Erfindung ist in den Patentansprüchen definiert. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine flüssige oder pastöse Vergussmasse auf der Basis eines polymeren Matrixharzes oder eines Gemisches solcher Harze, für die Herstellung von selbstheilenden elektrischen Isolierungen, und diese Vergussmasse dadurch gekennzeichnet ist, dass diese in gleichmässiger Verteilung eine ausgewählte hydrophobierend wirkende Verbindung oder ein Gemisch solcher Verbindungen in verkapselter Form enthält.The present invention is defined in the claims. In particular, the present invention relates to a liquid or pasty potting compound based on a polymeric matrix resin or a mixture of such resins, for the production of self-healing electrical insulation, and this potting compound is characterized in that it distributes a selected hydrophobic compound or a mixture in a uniform distribution contains such compounds in encapsulated form.

Die erfindungsgemässen Vergussmassen sind besonders für die Herstellung von Formteilen und Beschichtungen auf dem Gebiet der elektrischen Isolierungen, insbesondere Hochspannungsisolierungen, insbesondere für den Freilufteinsatz, geeignet. Es ist auch möglich, diese Isolierungen in Innenraumanlagen einzusetzen.The potting compounds according to the invention are particularly suitable for the production of molded parts and coatings in the field of electrical insulation, in particular high-voltage insulation, in particular for outdoor use. It is also possible to use this insulation in indoor systems.

In diesem Sinne betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der erfindungsgemässen Vergussmassen für die Herstellung von Formteilen und Beschichtungen auf dem Gebiet der elektrischen Isolierungen, insbesondere Hochspannungsisolierungen, insbesondere Hochspannungsisolierungen für den Freilufteinsatz.In this sense, the present invention relates to the use of the casting compounds according to the invention for the production of molded parts and coatings in the field of electrical insulation, in particular high-voltage insulation, in particular high-voltage insulation for outdoor use.

Die Erfindung betrifft im weiteren die aus den erfindungsgemässen Vergussmassen hergestellten elektrischen Isolierungen.The invention further relates to the electrical insulation produced from the casting compounds according to the invention.

Die Erfindung betrifft im weiteren ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemässen Vergussmassen.The invention further relates to a method for producing the casting compounds according to the invention.

Als Vergussmassen in flüssiger oder pastöser Form kommen erfindungsgemäss polymere Werkstoffe, wie duroplastisch härtbare Vergussmassen in Frage. Beispiele für solche Vergussmassen sind Giessharzsysteme, insbesondere duroplastisch härtbare Polykondensate, duroplastisch härtbare Polyaddukte und deren Mischformen. Als duroplastisch härtbare Giessharze können erfindungsgemäss die an sich bekannten duroplastischen Formmassen verwendet werden. Duroplastische Kunststoffe sind aus der Literatur in grosser Zahl bekannt. Duroplastisch härtbare Polykondensate und Polyaddukte sind beispielsweise härtbare Phenol/Formaldehyd Kunststoffe, härtbare Harnstoff/Formaldehyd-Kunststoffe, Melamin/Formaldehyd-Kunststoffe, härtbare Melamin/Phenol/Formaldehyd-Formmassen, ungesättigte Polyesterharze, DAP-Harze (Polydiallylphthalate), Polyimide, Polybenzimidazole, Epoxidharze oder vernetzte Polyurethane (PUR). Bevorzugt sind diejenigen mit guten elektrischen Eigenschaften, vorzugsweise aromatische und/oder cycloaliphatische Epoxidharze und/oder PUR-Giessmassen.Potting compounds in liquid or pasty form according to the invention are polymeric materials, such as thermosetting casting compounds. Examples of such casting compounds are casting resin systems, in particular thermosetting curable polycondensates, thermosetting curable polyadducts and their mixed forms. According to the invention, the thermosetting molding compounds known per se can be used as thermosetting curable casting resins. A large number of thermosetting plastics are known from the literature. Thermosetting curable polycondensates and polyadducts are, for example, curable phenol / formaldehyde plastics, curable urea / formaldehyde plastics, melamine / formaldehyde plastics, curable melamine / phenol / formaldehyde molding compositions, unsaturated polyester resins, DAP resins (polydiallyl phthalates), polyimides, polyimides, polyimides, polyimides or cross-linked polyurethane (PUR). Preferred are those with good electrical properties, preferably aromatic and / or cycloaliphatic epoxy resins and / or PUR casting compounds.

Solche in der Elektroindustrie verwendeten Epoxidharze und PUR-Harze sind an sich aus der Literatur bekannt und können erfindungsgemäss verwendet werden. In der Elektroindustrie verwendete Epoxidharze und PUR-Harze sind an sich bekannt und beispielsweise beschrieben in I. Quint, Untersuchungen zum Einfluss von schwach leitenden Fremdschichten auf das Oberflächen-Alterungsverhalten wechselspannungsbeladener zylindrischer Prüflinge aus Epoxidharz-Formstoff, Dissertation TH Darmstadt, Darmstadt (1993) oder O. Claus, Charakterisierung des Oberflächenzustands zylindrischer Prüfkörper aus Epoxidharz-Formstoff vor und nach der Beanspruchung mit wässrigen salzhaltigen Fremdschichten und 50Hz-Wechselspannung, Dissertation TH Darmstadt, Darmstadt (1995). Zahlreiche Publikationen existieren auch zu den elektrischen Araldit®-Giessharzsystemen der Ciba-Geigy AG.Such epoxy resins and PUR resins used in the electrical industry are known per se from the literature and can be used according to the invention. Epoxy resins and PUR resins used in the electrical industry are known per se and are described, for example, in I. Quint, Investigations on the Influence of Weakly Conductive Foreign Layers on the Surface Aging Behavior of AC-Loaded Cylindrical Test Objects Made of Epoxy Resin Molding Material, Dissertation TH Darmstadt, Darmstadt (1993) or O. Claus, characterization of the surface condition of cylindrical test specimens made of molded epoxy resin before and after exposure to aqueous saline foreign layers and 50 Hz AC voltage, dissertation TH Darmstadt, Darmstadt (1995). Numerous publications also exist on the electrical Araldit® casting resin systems from Ciba-Geigy AG.

Epoxidharze für elektrische Anwendungen enthalten in der Regel mindestens ein carboxylhaltiges Polymer, insbesondere einen carboxylterminierten Polyester und/oder ein carboxylhaltiges Acrylat- und/oder Methacrylatpolymer und/oder eine hydroxylhaltige Verbindung oder ein Gemisch solcher Verbindungen, sowie eine Glycidylverbindung oder ein Gemisch von Glycidylverbindungen und gegebenenfalls (geht auch ohne) einen Beschleuniger für die Vernetzungsreaktion der Glycidylverbindung oder Glycidylverbindungen mit dem carboxylhaltigen Polymeren und/oder der hydroxylhaltigen Verbindung sowie an sich übliche weitere Additive.Epoxy resins for electrical applications generally contain at least one carboxyl-containing polymer, in particular a carboxyl-terminated polyester and / or a carboxyl-containing acrylate and / or methacrylate polymer and / or a hydroxyl-containing compound or a mixture of such compounds, and also a glycidyl compound or a mixture of glycidyl compounds and optionally (also works without) an accelerator for the crosslinking reaction of the glycidyl compound or glycidyl compounds with the carboxyl-containing polymer and / or the hydroxyl-containing compound and other additives which are customary per se.

Bevorzugt sind vernetzend wirkende Glycidylverbindungen, welche mindestens zwei 1,2-Epoxidgruppen im Molekül aufweisen. Vorzugsweise verwendet man ein Gemisch von Polyglycidylverbindungen, beispielsweise ein Gemisch von Diglycidyl- und Triglycidylverbindungen. Solche Verbindungen sind an sich bekannt und in der Literatur ausführlich beschrieben. In der Regel kann aus den bekannten Glycidylverbindungen eine für die vorgesehene elektrische Anwendung geeignete Auswahl getroffen werden, was für den Fachmann ein Optimierungsproblem darstellt.Crosslinking glycidyl compounds which have at least two 1,2-epoxy groups in the molecule are preferred. A mixture of polyglycidyl compounds, for example a mixture of diglycidyl and triglycidyl compounds, is preferably used. Such compounds are known per se and are described in detail in the literature. As a rule, a selection suitable for the intended electrical application can be made from the known glycidyl compounds, which represents an optimization problem for the person skilled in the art.

Geeignete Glycidylverbindungen sind beispielsweise in EP-A-0 297 030, EP-A-0 356 391, EP-A-0 462 053, EP-A-0 506 617, EP-A-0 536 085 oder in U.S. Patent US-A-3,859,314 oder in der DE-A-31 26 411 beschrieben. Diese umfassen Verbindungen, die unsubstituierte Glycidylgruppen und/oder mit Methylgruppen substituierte Glycidylgruppen aufweisen. Die Glycidylverbindungen haben vorzugsweise ein Molekulargewicht zwischen 200 und 1200, insbesondere zwischen 200 und 1000 und können fest oder flüssig sein. Ihr Epoxidgehalt beträgt vorzugsweise mindestens drei Äquivalente pro Kilogramm der Verbindung, vorzugsweise mindestens vier Äquivalente pro Kilogramm und insbesondere mindestens fünf Äquivalente pro Kilogramm. Bevorzugt sind Glycidylverbindungen, die Glycidylether- und/oder Glycidylestergruppen aufweisen. Eine Glycidylverbindung kann dabei auch beide Arten von Glycidylgruppen enthalten, wie z.B. 4-Glycidyloxy-benzoesäureglycidylester. Bevorzugt sind Polyglycidylester mit 1-4 Glycidylestergruppen, insbesondere Diglycidylester und/oder Triglycidylester. Die bevorzugten Diglycidylester leiten sich vorzugsweise von aromatischen, araliphatischen, cycloaliphatischen, heterocyclischen, heterocyclisch-aliphatischen oder heterocyclisch-aromatischen Dicarbonsäuren mit 6 bis 20, insbesondere 6 bis 12 Ringkohlenstoffatomen oder von aliphatischen Dicarbonsäuren mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen ab. Solche Verbindung sind beispielsweise unter dem Handelsnamen Araldit® (Ciba SC Ltd) kommerziell erhältlich. Bevorzugt sind beispielsweise die an sich bekannten Epoxidharze auf Basis mehrwertiger aromatischer oder cycloaliphatischer Hydroxylverbindungen. Auf Basis von aromatischen Hydroxylverbindungen sind beispielsweise die Glycidylether von Bisphenol A oder Bisphenol F sowie die Glycidylether von Phenol-Novolak-Harzen oder Kresol-Novolak-Harzen bekannt. Cycloaliphatische Epoxidharze sind z.B. bis-epoxidierter 1,2,3,6-Tetrahydrobenzoesäure-beta-1',2',3',6'-tetrahydrophenylethylester, Hexahydro-o-phthalsäure-bis-glycidylester. Auch aliphatische Epoxidharze, wie z.B. 1,4-Butandioldiglycidylether, sind für die erfindungsgemässe Verwendung geeignet.Suitable glycidyl compounds are described, for example, in EP-A-0 297 030, EP-A-0 356 391, EP-A-0 462 053, EP-A-0 506 617, EP-A-0 536 085 or in US Pat. A-3,859,314 or in DE-A-31 26 411. These include compounds which have unsubstituted glycidyl groups and / or glycidyl groups substituted with methyl groups. The glycidyl compounds preferably have a molecular weight between 200 and 1200, in particular between 200 and 1000, and can be solid or liquid. Their epoxy content is preferably at least three equivalents per kilogram of the compound, preferably at least four equivalents per kilogram and in particular at least five equivalents per kilogram. Glycidyl compounds which have glycidyl ether and / or glycidyl ester groups are preferred. A glycidyl compound can also contain both types of glycidyl groups, such as glycidyl 4-glycidyloxybenzoate. Polyglycidyl esters with 1-4 glycidyl ester groups, in particular diglycidyl esters and / or triglycidyl esters, are preferred. The preferred diglycidyl esters are preferably derived from aromatic, araliphatic, cycloaliphatic, heterocyclic, heterocyclic-aliphatic or heterocyclic-aromatic dicarboxylic acids with 6 to 20, in particular 6 to 12 ring carbon atoms or from aliphatic dicarboxylic acids with 2 to 10 carbon atoms. Such compounds are commercially available, for example, under the trade name Araldit® (Ciba SC Ltd). For example, the epoxy resins known per se based on polyvalent aromatic or cycloaliphatic hydroxyl compounds are preferred. Based on aromatic hydroxyl compounds, for example, the glycidyl ethers of bisphenol A or bisphenol F and the glycidyl ethers of phenol novolak resins or cresol novolak resins are known. Cycloaliphatic epoxy resins are, for example, bis-epoxidized 1,2,3,6-tetrahydrobenzoic acid beta-1 ', 2', 3 ', 6'-tetrahydrophenylethyl ester, hexahydro-o-phthalic acid bis-glycidyl ester. Aliphatic epoxy resins, such as 1,4-butanediol diglycidyl ether, are also suitable for the use according to the invention.

Bevorzugt kommen Vergussmassen zum Einsatz, welche mindestens einen Füllstoff enthalten. Solche Füllstoffe sind vorzugsweise Quarzmehl, Aluminiumoxid und/oder Dolomite in verschiedenen an sich bekannten Mahlungen. Die Füllstoffe sind bevorzugt mit einer Silanisierung versehen, um eine optimale chemische Anbindung der Partikel in der Harzmatrix zu gewährleisten.Potting compounds which contain at least one filler are preferably used. Such fillers are preferably quartz powder, aluminum oxide and / or dolomite in various known grindings. The fillers are preferably provided with a silanization in order to ensure optimal chemical bonding of the particles in the resin matrix.

Hydrophobierend wirkende Verbindungen sind vorzugsweise fliessfähige fluorierte und/oder chlorierte Kohlenwasserstoffe, welche -CH2-Einheiten und/oder -CHF-Einheiten, -CF2-Einheiten, -CF3-Einheiten, -CHCl-Einheiten, -C(Cl)2-Einheiten und/oder -C(Cl)3-Einheiten aufweisen oder cyclische, lineare oder verzweigte fliessfähige Organopolysiloxane. Vorzugsweise haben diese eine Viskosität im Bereich von etwa 50 cSt bis 10'000 cSt, vorzugsweise im Bereich von 100 cSt bis 10'000 cSt und vorzugsweise im Bereich von 500 cSt bis 3'000 cSt, gemessen gemäss DIN 53 019 bei 20°C.Compounds which have a hydrophobic action are preferably flowable fluorinated and / or chlorinated hydrocarbons which are —CH 2 units and / or —CHF units, —CF 2 units, —CF 3 units, -CHCl units, -C (Cl) 2 units and / or -C (Cl) 3 units or cyclic, linear or branched flowable organopolysiloxanes. These preferably have a viscosity in the range from about 50 cSt to 10,000 cSt, preferably in the range from 100 cSt to 10,000 cSt and preferably in the range from 500 cSt to 3,000 cSt, measured according to DIN 53 019 at 20 ° C. ,

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Organopolysiloxan um eine Verbindung, bzw. ein Verbindungsgemisch, der allgemeinen Formel (I) :

Figure imgb0001
worin

R
unabhängig voneinander einen gegebenenfalls chlorierten und/oder fluorierten Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, (C1-C4)-Alkylaryl oder Aryl; vorzugsweise einen gegebenenfalls fluorierten Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Phenyl; vorzugsweise 3,3,3-Trifluoropropyl, Monofluoromethyl, Difluoromethyl oder Alkyl mit 1-4 Kohlenstoffatomen; vorzugsweise Methyl;
R1
unabhängig voneinander eine der Bedeutungen von R oder R2, wobei gegebenenfalls zwei an verschiedene Si-Atome gebundene endständige Substituenten R1 zusammen genommen für ein Sauerstoffatom stehen (= cyclische Verbindung);
R2
eine der Bedeutungen von R, oder Wasserstoff, oder einen Rest -(A)r-CH=CH2;
A
einen Rest -CsH2s- , vorzugsweise -(CH2)s- , worin
s
eine ganze Zahl von 1 bis 6, vorzugsweise 1;
r
Null oder eins;
m
durchschnittlich von Null bis 5000, vorzugsweise von 20 bis 5000, vorzugsweise 50 bis 1500;
n
durchschnittlich von Null bis 100, vorzugsweise 2 bis 100, vorzugsweise 2 bis 20;
bedeuten, wobei die Summe von [m+n] für nicht-cyclische Verbindungen mindestens 20, vorzugsweise mindestens 50 beträgt und die Gruppen -[Si(R)(R)O]- und -[Si(R1)(R2)O]- in beliebiger Reihenfolge im Molekül angeordnet sind. Die Summe von [m+n] für nicht-cyclische Verbindungen liegt vorzugsweise durchschnittlich im Bereich von 20 bis 5000, vorzugsweise im Bereich von 50 bis 1500.The organopolysiloxane is preferably a compound or a mixture of compounds of the general formula (I):
Figure imgb0001
wherein
R
independently of one another an optionally chlorinated and / or fluorinated alkyl radical having 1 to 8 carbon atoms, (C 1 -C 4 ) -alkylaryl or aryl; preferably an optionally fluorinated alkyl radical having 1 to 4 carbon atoms or phenyl; preferably 3,3,3-trifluoropropyl, monofluoromethyl, difluoromethyl or alkyl with 1-4 carbon atoms; preferably methyl;
R 1
independently of one another one of the meanings of R or R 2 , where optionally two terminal substituents R 1 bonded to different Si atoms taken together represent an oxygen atom (= cyclic compound);
R 2
one of the meanings of R, or hydrogen, or a radical - (A) r -CH = CH 2 ;
A
a radical -C s H 2s -, preferably - (CH 2 ) s -, wherein
s
an integer from 1 to 6, preferably 1;
r
Zero or one;
m
on average from zero to 5000, preferably from 20 to 5000, preferably 50 to 1500;
n
on average from zero to 100, preferably 2 to 100, preferably 2 to 20;
mean, the sum of [m + n] for non-cyclic compounds being at least 20, preferably at least 50 and the groups - [Si (R) (R) O] - and - [Si (R 1 ) (R 2 ) O] - are arranged in any order in the molecule. The sum of [m + n] for non-cyclic compounds is preferably on average in the range from 20 to 5000, preferably in the range from 50 to 1500.

Vorzugsweise hat R2 eine der Bedeutungen von R, und R vorzugsweise Methyl oder Phenyl bedeutet, wobei im Molekül sowohl Methyl als auch Phenyl anwesend sein können. Das Verhältnis von Methyl zu Phenyl ist durch die Fliessfähigkeit der Verbindung bzw. des Verbindungsgemisches vorgegeben. Vorzugsweise bedeutet R Methyl. Die Verbindung der Formel (I) stellt in der Regel ein Gemisch von Verbindungen der Formel (I) dar, was dem Fachmann bekannt ist.R 2 preferably has one of the meanings of R, and R preferably denotes methyl or phenyl, it being possible for both methyl and phenyl to be present in the molecule. The ratio of methyl to phenyl is determined by the fluidity of the compound or the mixture of compounds. R is preferably methyl. The compound of the formula (I) is generally a mixture of compounds of the formula (I), which is known to the person skilled in the art.

Ist die Verbindung der Formel (I) eine cyclische Verbindung, so ist diese aus -[Si(R)(R)O]- und/oder -[SiR1(R2)O]-Einheiten, zusammengesetzt, welche einen Ring mit vorzugsweise 4 bis 12 solcher Einheiten bilden. Von den ringförmigen Siloxanen sind jedoch die ringförmigen oligomeren Polysiloxane mit 4 bis 8 Siloxy-Einheiten bevorzugt, insbesondere Polydimethylsiloxane mit 4 bis 8 Siloxy-Einheiten. Diese cyclischen Verbindungen können aber auch z.B. Organohydrogenpolysiloxane, welche z.B. nur - [SiH(R2)O]-Einheiten enthalten, oder entsprechend Organovinylpolysiloxane darstellen.If the compound of formula (I) is a cyclic compound, it is composed of - [Si (R) (R) O] - and / or - [SiR 1 (R 2 ) O] units, which have a ring with preferably form 4 to 12 such units. Of the ring-shaped siloxanes, however, the ring-shaped oligomeric polysiloxanes with 4 to 8 siloxy units are preferred, in particular polydimethylsiloxanes with 4 to 8 siloxy units. However, these cyclic compounds can also be, for example, organohydrogenpolysiloxanes which contain, for example, only [SiH (R 2 ) O] units, or correspondingly organovinylpolysiloxanes.

In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bedeutet R2 sowohl Wasserstoff als auch -A-CH=CH2, wobei R2 pro Molekül nur entweder Wasserstoff oder -A-CH=CH2 bedeutet. Dabei verkapselt man separat je die eine Verbindung, worin R2 Wasserstoff bedeutet und die andere Verbindung, worin R2 -A-CH=CH2 bedeutet, und fügt diese beiden verkapselten Verbindungen mindestens in äquimolaren Mengen der erfindungsgemässen Vergussmasse zu. Vorzugsweise verwendet man jedoch die Si-H-Gruppen enthaltende Verbindung im molaren Überschuss von 20 bis 50 % bezogen auf die den Rest -A-CH=CH2 enthaltende Komponente. Brechen die Kapselhüllen infolge thermischen und/oder oxydativen Abbaus auf, so fliessen die beiden Komponenten ineinander und gehen zusammen eine Additionsreaktion ein, welche die Hydrophobie und Hydrophobiewiederkehr durch Bildung einer stabileren Schicht verstärkt. Um die additionsvernetzende Reaktion zu ermöglichen, enthält mindestens eine der beiden verkapselten Komponenten eine Komplexverbindung oder ein Gemisch solcher Komplexverbindungen aus der Gruppe der Rhodium-, Nickel-, Palladium- und/oder Platinmetalle, wie solche als katalytisch wirksame Verbindungen für Additionsreaktionen zwischen SiH-Bindungen und Alkenylresten bekannt sind. Bevorzugt sind Pt (0)-Komplexe mit Alkenylsiloxanen als Liganden oder Rh-Katalysatoren in katalytischen Mengen von vorzugsweise 1 bis 100 ppm Platin. Solche Verbindung sind ausführlich in der Literatur beschrieben und dem Fachmann bekannt. Für diese Ausführungsform bedeuten die beiden endständigen Silyloxygruppen der den Rest -A-CH=CH2 enthaltenden Komponente, unabhängig voneinander vorzugsweise Dimethylvinylsiloxy, wobei n vorzugsweise Null bedeutet. Die einzelnen Komponenten haben eine Viskosität vorzugsweise im Bereich von etwa 10 cSt bis 10'000 cSt, vorzugsweise im Bereich von 100 cSt bis 10'000 cSt und vorzugsweise im Bereich von 500 cSt bis 3'000 cSt, gemessen gemäss DIN 53 019 bei 20°C. Je nach der Herstellung können die Verbindungen der Formel (I) bis zu 10 Molprozente, berechnet auf die anwesenden Si-Atome sowohl Alkoxy- als auch OH-Gruppen enthalten. Solche Verbindungen liegen innerhalb der vorliegenden Erfindung.In a special embodiment of the present invention, R 2 means both hydrogen and -A-CH = CH 2 , where R 2 means only either hydrogen or -A-CH = CH 2 per molecule. In this case, one compound is encapsulated separately, in which R2 is hydrogen and the other compound, in which R 2 is -A-CH = CH 2 , and these two encapsulated compounds are added at least in equimolar amounts to the casting compound according to the invention. However, those containing Si-H groups are preferably used Compound in a molar excess of 20 to 50% based on the component containing the rest -A-CH = CH 2 . If the capsule shells break open as a result of thermal and / or oxidative degradation, the two components flow into one another and together undergo an addition reaction which increases the hydrophobicity and hydrophobicity recurrence by forming a more stable layer. To enable the addition-crosslinking reaction, at least one of the two encapsulated components contains a complex compound or a mixture of such complex compounds from the group of rhodium, nickel, palladium and / or platinum metals, such as those as catalytically active compounds for addition reactions between SiH bonds and alkenyl residues are known. Pt (0) complexes with alkenylsiloxanes as ligands or Rh catalysts in catalytic amounts of preferably 1 to 100 ppm of platinum are preferred. Such compounds are described in detail in the literature and are known to the person skilled in the art. For this embodiment, the two terminal silyloxy groups of the component containing the radical -A-CH = CH 2 , independently of one another, preferably mean dimethylvinylsiloxy, where n is preferably zero. The individual components have a viscosity preferably in the range from about 10 cSt to 10,000 cSt, preferably in the range from 100 cSt to 10,000 cSt and preferably in the range from 500 cSt to 3,000 cSt, measured according to DIN 53 019 at 20 ° C. Depending on the preparation, the compounds of the formula (I) can contain up to 10 mol percent, calculated on the Si atoms present, both alkoxy and OH groups. Such compounds are within the present invention.

Für die Verkapselung der hydrophobierend wirkenden Verbindung oder Verbindungen, verwendet man vorzugsweise dieselbe polymere Verbindung bzw. Zusammensetzungen, welche als polymeres Matrixharz eingesetzt werden. Das hat den Vorteil, dass die Verkapselung, d.h. das Wandmaterial, mit derselben Geschwindigkeit durch thermische und/oder oxydative Einflüsse abgebaut wird wie die Oberfläche der Isolierung selbst. Somit bricht die Verkapselung jeweils rechtzeitig auf und setzt die verkapselte Verbindung zum idealen Zeitpunkt frei. Vorzugsweise wählt man das Verkapselungsmaterial so, dass dieses gleich schnell oder schneller als das Matrixmaterial thermisch und/oder oxydativ abgebaut wird. Jedenfalls muss das Verkapselungsmaterial nicht dasselbe sein, wie das Matrixmaterial.For the encapsulation of the hydrophobicizing compound or compounds, the same polymeric compound or compositions which are used as the polymeric matrix resin are preferably used. This has the advantage that the encapsulation, ie the wall material, is broken down at the same rate by thermal and / or oxidative influences as the surface of the insulation itself. Thus, the encapsulation breaks open in time and sets the encapsulated one Connection free at the ideal time. The encapsulation material is preferably selected such that it is broken down thermally and / or oxidatively at the same rate or faster than the matrix material. In any case, the encapsulation material does not have to be the same as the matrix material.

Als Verkapselungsmaterial geeignet sind dieselben Verbindung, welche oben als Matrixmaterialien aufgeführt sind. Geeignet sind synthetischen Kautschuke und die oben genannten duroplastisch härtbaren Massen, wobei diese jeweils unabhängig voneinander in der Regel in alle Matrixsysteme eingebracht werden können. Vorzugsweise verwendet man als Verkapselungsmaterial Ethylen-Propylen-Gummi (EPR), Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymere (EPDM) oder Styrol-Butadien-Copolymere (PBR) und verwandte Verbindungen, wenn die verkapselten Verbindungen in synthetische Kautschuke eingebracht werden sollen. Mit Vorteil verwendet man als Verkapselungsmaterial duroplastisch härtbare Polykondensate, duroplastisch härtbare Polyaddukte und deren Mischformen, wenn die verkapselten Verbindungen in ein duroplastisch härtbares Giessharzsystem eingebracht werden soll. Bevorzugte Verkapselungsmaterialien sind Melamin/Formaldehyd-Harze, härtbare Melamin/Phenol/Formaldehyd-Formmassen, Epoxidharze und vernetzte Polyurethane.The same compound, which are listed above as matrix materials, are suitable as encapsulation material. Synthetic rubbers and the above-mentioned thermosetting curable compositions are suitable, and these can generally be introduced into all matrix systems independently of one another. The encapsulation material used is preferably ethylene-propylene rubber (EPR), ethylene-propylene-diene terpolymers (EPDM) or styrene-butadiene copolymers (PBR) and related compounds if the encapsulated compounds are to be introduced into synthetic rubbers. Thermosetting polycondensates, thermosetting polyadducts and their mixed forms are advantageously used as the encapsulation material if the encapsulated compounds are to be introduced into a thermosetting casting resin system. Preferred encapsulation materials are melamine / formaldehyde resins, curable melamine / phenol / formaldehyde molding compositions, epoxy resins and crosslinked polyurethanes.

Vorzugsweise verwendet man ein Verkapselungsmaterial welches sich gleichartig verhält wie das Matrixmaterial. Verwendet man z.B. in einer Epoxidharzmatrix ein Melamin/Formaldehyd-Harz als Verkapselungsmaterial, so wird dieses bei der Aushärtung der Matrix in diese eingebaut und fixiert, was eine gleichmässige Verteilung der hydrophobierend wirkenden Verbindung über einen langen Zeitraum gewährleistet und sich positiv auf die mechanischen Eigenschaften der hergestellten Isolierung auswirkt.Preferably, an encapsulation material is used which behaves in the same way as the matrix material. If you use e.g. a melamine / formaldehyde resin as the encapsulation material in an epoxy resin matrix, so this is built into the matrix when the matrix is hardened and fixed, which ensures a uniform distribution of the hydrophobizing compound over a long period of time and has a positive effect on the mechanical properties of the insulation produced ,

Verfahren zur Verkapselung von flüssigen und pastösen Verbindungen sind bekannt und beispielsweise in Advances in Polymer Science, Part 136, Microencapsulation, Microgels, Iniferters, Springer Verlag, 1998 oder in ACS Symposium Series, Part 590, Encapsulation and controlled release of Food Ingredients, beschrieben. In der Regel geht man so vor, dass man die zu verkapselnde Verbindung (core material), beispielsweise ein Silikonöl, im Verkapselungsmaterial (Wandmaterial), beispielsweise ein Melamin/Formaldehydharz, fein dispergiert, beispielsweise im Verhältnis Wandmaterial zu core material von 10:1 bis 2:1, vorzugsweise 6:1 bis 3:1, insbesondere etwa 4:1, und anschliessend die erhaltene Dispersion bei hoher Temperatur, z.B. mittels Versprühen, zumindest teilweise härtet. Geeignete Verfahrensmethoden sind dem Fachmann an sich bekannt.Methods for encapsulating liquid and pasty compounds are known and are described, for example, in Advances in Polymer Science, Part 136, Microencapsulation, Microgels, Iniferters, Springer Verlag, 1998 or in ACS Symposium Series, Part 590, Encapsulation and controlled release of food ingredients. As a rule, the procedure is such that the compound to be encapsulated (core material), for example a silicone oil, is finely dispersed in the encapsulation material (wall material), for example a melamine / formaldehyde resin, for example in a ratio of wall material to core material of 10: 1 to 2: 1, preferably 6: 1 to 3: 1, in particular about 4: 1, and then the dispersion obtained at least partially cures at high temperature, for example by spraying. Suitable process methods are known per se to the person skilled in the art.

Vorzugsweise weist das verkapselte Material, bzw. weisen die Teilchen, welche die flüssige(n) oder pastöse(n) Verbindung(en), bzw. verkapselten Verbindung(en), enthalten, einen Teilchendurchmesser von vorzugsweise 2um - 1000 um, vorzugsweise 5µm - 500 µm, und vorzugsweise 5µm - 100 µm, auf. Dabei enthält die erfindungsgemässe Vergussmasse vorzugsweise etwa 0.1 Gew.-% - 10 Gew.-% an hydrophobierend wirkender Verbindung, vorzugsweise 0.25 Gew.-% - 5 Gew.-% an hydrophobierend wirkender Verbindung, vorzugsweise etwa 0.25 Gew.-% - 3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vergussmasse.The encapsulated material or the particles which contain the liquid or pasty compound (s) or encapsulated compound (s) preferably have a particle diameter of preferably 2 μm to 1000 μm, preferably 5 μm. 500 µm, and preferably 5 µm - 100 µm. The potting compound according to the invention preferably contains about 0.1% by weight - 10% by weight of a compound having a hydrophobic action, preferably 0.25% by weight - 5% by weight of a compound having a hydrophobic action, preferably about 0.25% by weight - 3% by weight .-%, based on the total weight of the casting compound.

Die erfindungsgemässen Vergussmassen stellt man her, indem man die verkapselte flüssige oder pastöse Verbindung oder ein verkapseltes Gemisch solcher Verbindungen, das heisst das verkapselte Material, in das Matrixmaterial einrührt, gegebenenfalls unter Verwendung einer oberflächenaktiven Verbindung bzw. eines Emulgators. Zur Vermeidung des Aufschwimmens setzt man der Matrix mit Vorteil hochdisperse (pyrogene) Kieselsäure (Aerosil) oder eine analog wirkende Verbindung zu.The casting compounds according to the invention are produced by stirring the encapsulated liquid or pasty compound or an encapsulated mixture of such compounds, that is to say the encapsulated material, into the matrix material, optionally using a surface-active compound or an emulsifier. To avoid floating, it is advantageous to add highly disperse (pyrogenic) silica (Aerosil) or an analogue compound to the matrix.

In diesem Sinne betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von flüssigen oder pastösen Vergussmassen auf Basis polymerer Matrixharze für die Herstellung von selbstheilenden elektrischen Isolierungen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man (a) eine ausgewählte hydrophobierend wirkende Verbindung oder ein Gemisch solcher Verbindungen in einem geeigneten Verkapselungsmaterial verkapselt und zumindest teilweise aushärtet, und (b) das verkapselte Material in ein geeignetes flüssiges oder pastöses polymeres Matrixharz in gleichmässiger Verteilung dispergiert.In this sense, the present invention relates to a process for the production of liquid or pasty potting compounds based on polymeric matrix resins for the production of self-healing electrical insulation, which is characterized in that (a) a selected hydrophobizing compound or a mixture of such compounds in encapsulated in a suitable encapsulation material and at least partially cures, and (b) the encapsulated material is dispersed in a suitable liquid or pasty polymeric matrix resin in a uniform distribution.

Die "ausgewählte hydrophobierend wirkende Verbindung oder ein Gemisch solcher Verbindungen", das "Verkapselungsmaterial", das "geeignete flüssige oder pastöse polymere Matrixharz", die weiteren Hilfsstoffe, welche bei diesem Herstellungsverfahren zum Einsatz kommen, sowie die bevorzugten Bedeutungen, sind bereits vorgehend beschrieben.The "selected hydrophobizing compound or a mixture of such compounds", the "encapsulation material", the "suitable liquid or pasty polymeric matrix resin", the other auxiliaries which are used in this production process and the preferred meanings have already been described above.

Die erfindungsgemässen Vergussmassen werden insbesondere für die Herstellung von Hochspannungsisolierung für den Freilufteinsatz verwendet, insbesondere für die Herstellung von Freiluftisolatoren bei Hochspannungsleitungen als Langstab-, Verbund- und Kappenisolatoren sowie für Stützisolatoren im Mittelspannungsbereich. Die erfindungsgemässen Vergussmassen können auch in der Herstellung Isolierungen bei Freiluft-Leistungschaltern, Messwandlern, Durchführungen und Ableitern, im Schaltanlagenbau, in Leistungsschaltern, Trockentransformatoren und elektrischen Maschinen, Verwendung finden. Im weiteren können die erfindungsgemässen Vergussmassen auch als Beschichtungsmaterialien für Transistoren und andere Halbleiterelemente und ganz allgemein zum Imprägnieren von elektrischen Bauteilen verwendet werden. Ebenso kann die erfindungsgemässe Vergussmasse als Korrosionsschutz für metallische Bauteile, z.B. für Brücken und Industrieanlagen, verwendet werden, wobei beispielsweise der Glanz der Schicht auch mit der Alterung nicht verloren geht.The casting compounds according to the invention are used in particular for the production of high-voltage insulation for outdoor use, in particular for the production of outdoor insulators in high-voltage lines as long-rod, composite and cap insulators and for post insulators in the medium-voltage range. The casting compounds according to the invention can also be used in the manufacture of insulations for outdoor circuit breakers, measuring transformers, bushings and arresters, in switchgear construction, in circuit breakers, dry-type transformers and electrical machines. In addition, the casting compounds according to the invention can also be used as coating materials for transistors and other semiconductor elements and very generally for impregnating electrical components. Likewise, the potting compound according to the invention can be used as corrosion protection for metallic components, e.g. for bridges and industrial plants, whereby, for example, the gloss of the layer is not lost even with aging.

Dabei wird das Formteil in einem Schritt oder in zwei oder mehreren Schritten hergestellt bzw. gegossen. So kann man zuerst einen Kern giessen, dessen Material keinen verkapselten Zuschlagstoff enthält. In einem zweiten Giessschritt wird dann die fertige Form hergestellt, indem der Kern mit dem erfindungsgemässen Vergussmaterial überzogen wird. Dabei kann der Kern aus irgend einem geeigneten Material bestehen, beispielsweise auch aus einem faserverstärkten Kunststoff. Vorzugsweise wird als Kern ein Material verwendet, welches mit dem erfindungsgemässen Vergussmaterial kompatibel ist und insbesondere mit diesem eine chemische Bindung eingehen kann. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der Kern aus einem nicht modifizierten Giessharz und der Überzug aus einem erfindungsgemäss modifizierten Giessharz besteht. Im weiteren ist es möglich, dass das erfindungsgemässe Vergussmaterial auf einen Kern angegossen wird, und der Kern mit der Polymermatrix des Vergussmaterials keine chemische Bindung eingeht, dass aber aufgrund des Schrumpfdruckes des Vergussmaterials eine genügend starke mechanisch Verbindung zwischen dem Kern und dem angegossenen Teil entsteht. Die folgenden Beispiel erläutern die Erfindung.The molded part is produced or cast in one step or in two or more steps. So you can first cast a core, the material of which does not contain an encapsulated aggregate. The finished mold is then produced in a second casting step by coating the core with the potting material according to the invention. The core can consist of any suitable material, for example also made of a fiber-reinforced plastic. A material is preferably used as the core which is compatible with the potting material according to the invention and in particular can form a chemical bond with it. This is the case, for example, when the core consists of an unmodified casting resin and the coating consists of a casting resin modified according to the invention. Furthermore, it is possible that the potting material according to the invention is cast onto a core, and the core with the polymer matrix of the potting material does not form a chemical bond, but that a sufficiently strong mechanical connection is created between the core and the cast part due to the shrinkage pressure of the potting material. The following examples illustrate the invention.

Beispiel 1example 1 a) Verkapselung eines Silikonöls:a) Encapsulation of a silicone oil:

15 Gramm eines Gemisches eines linearen Dimethylsiloxans (Baysilone M-1000, der Firma GE-Bayer Silikones, D-Leverkusen) mit einer Viskosität von 1000 cSt bei 20°C werden in 90 Gramm eines flüssigen nicht-gehärteten Melamin-Formaldehydharz-Ausgangsgemisches dispergiert, bis das Silikonöl eine durchschnittlichen Tröpfengrösse im Bereich von 10 um - 50 µm erreicht hat. Die Dispersion wird anschliessend durch eine Düse fein versprüht und bei einer Temperatur von 150°C teilweise ausgehärtet, so dass ein rieselfähiges Pulver mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse im Bereich von 5µm - 100 µm erhalten wird.15 grams of a mixture of a linear dimethylsiloxane (Baysilone M-1000, from GE-Bayer Silicones, D-Leverkusen) with a viscosity of 1000 cSt at 20 ° C. are dispersed in 90 grams of a liquid, non-hardened melamine-formaldehyde resin starting mixture, until the silicone oil has reached an average droplet size in the range of 10 µm - 50 µm. The dispersion is then sprayed finely through a nozzle and partially cured at a temperature of 150 ° C., so that a free-flowing powder with an average particle size in the range from 5 μm to 100 μm is obtained.

b) Herstellung der Vergussmasse:b) Production of the potting compound:

10.0 Gramm des pulverigen gemäss a) erhaltenen verkapselten Silikonöls werden in 100 Teile der flüssigen Epoxidharzformulierung EP 1020-6 QMEST (CIBA SC AG, Basel) bis zur gleichmässigen Verteilung eingemischt. Die Epoxidharzformulierung enthält 62 Gew.-% silanisiertes Quarzmehl. Das Giessharz wird in einem Rezipienten evakuiert und in eine auf 80°C heisse Giessform unter Vakuum vergossen. Nach einer Gelierzeit von 4 Stunden bei 80°C werden die Prüfkörper der Giessform entnommen und bei 140°C während 10 Stunden nachgehärtet. Dabei erhält man ein 4 mm dicke Platte, welche zu Prüfkörpern verarbeitet wird.10.0 grams of the powdery encapsulated silicone oil obtained according to a) are mixed into 100 parts of the liquid epoxy resin formulation EP 1020-6 QMEST (CIBA SC AG, Basel) until uniform distribution. The epoxy resin formulation contains 62% by weight of silanized quartz powder. The casting resin is evacuated in a recipient and poured into a casting mold at 80 ° C under vacuum. After a gelling time of 4 hours at 80 ° C, the test specimens are removed from the mold and at 140 ° C post-cured for 10 hours. This gives a 4 mm thick plate, which is processed into test specimens.

c) Testmethode für die Messung der Hydrophobie, des Hydrophobieerhalts und der Hydrohobiewiederkehr sowie Vergleichsresultate zwischen dem (i) aus gehärteten Giessharz mit Zusatz des verkapselten Silkonöls und (ii) aus gehärteten Giessharz ohne Zusatz des verkapselten Silikonöls hergestellten Prüfkörpern.c) Test method for the measurement of the hydrophobicity, the hydrophobicity preservation and the hydrophobicity return as well as comparison results between the (i) hardened casting resin with the addition of the encapsulated silicone oil and (ii) hardened casting resin without the addition of the encapsulated silicone oil.

Zur Prüfung des elektrischen Verhaltens der (i) aus der erfindungsgemässen Vergussmasse hergestellten Prüfkörper mit den (ii) aus der konventionellen Vergussmasse hergestellten Prüfkörper, werden die beiden Prüfkörper einer elektrischen Corona-Entladung während einer Zeitdauer von mindestens 20 Minuten ausgesetzt. Dabei wird vorübergehend die Oberflächenhydrophobie vermindert oder gänzlich zerstört, worauf anschliessend eine Hydrophobie-Erholung einsetzt. Die Hydrophobie wird in an sich bekannter Weise mit dem Dynamischen Vorrückwinkel mit Wasser in Graden (°) gemessen. Je grösser der Vorückwinkel, umso höher die Hydrophobie. Die gemessenen Dynamischen Vorrückwinkel für erfindungsgemässen gehärteten Vergussmassen bzw. Prüfkörper sowie die Vergleichswerte für die vergleichbaren konventionellen Prüfkörper sind in Tabelle 1 aufgeführt. Die gemessenen mechanischen Eigenschaften der beiden Prüfkörper sind im wesentlichen in vergleichbarer Grössenordnung und liegen in jedem Fall wesentlich über den erforderlichen Gebrauchswerten. Tabelle 1 Dynamischer Vorrück-winkel (Wasser, in °) Prüfkörper gemäss Beispiel 1(b) Dynamischer Vorrückwinkel (wasser, in °) Prüfkörper ohne Zusatz von verkap-seltem Silikonöl Grundhydrophobie (ohne Corona-Entladung) 95 115 Hydrophobie direkt nach der Corona-Entladung Null 50 Hydrophobie nach 20 h 40 80 Hydrophobie nach 100 h 50 90 Hydrophobie nach 200 h 50 100 Hydrophobie nach 300 h 50 100 Hydrophobie nach 400 h 50 110 Hydrophobie nach 500 h 50 110 To test the electrical behavior of the (i) test specimens produced from the potting compound according to the invention with the (ii) test specimens made from the conventional potting compound, the two test specimens are subjected to an electrical corona discharge for a period of at least 20 minutes. The surface hydrophobicity is temporarily reduced or completely destroyed, whereupon a recovery of hydrophobicity begins. The hydrophobicity is measured in a manner known per se using the dynamic advance angle with water in degrees (°). The larger the advance angle, the higher the hydrophobicity. The measured dynamic advancing angles for hardened casting compounds or test specimens according to the invention and the comparative values for the comparable conventional test specimens are listed in Table 1 . The measured mechanical properties of the two test specimens are essentially of a comparable order of magnitude and are in any case significantly above the required use values. Table 1 Dynamic advance angle (water, in °) test specimen according to example 1 (b) Dynamic advance angle (water, in °) test specimen without the addition of encapsulated silicone oil Basic hydrophobicity (without corona discharge) 95 115 Hydrophobia immediately after the corona discharge zero 50 Hydrophobicity after 20 h 40 80 Hydrophobicity after 100 h 50 90 Hydrophobicity after 200 h 50 100 Hydrophobicity after 300 h 50 100 Hydrophobicity after 400 h 50 110 Hydrophobicity after 500 h 50 110

Ersetzt man im Beispiel das Silikonöl durch ein fluoriertes linearen Dimethylsiloxan, so erhält man vergleichbare Resultate.Replacing the silicone oil in the example with a fluorinated linear dimethylsiloxane gives comparable results.

Claims (21)

Flüssige oder pastöse Vergussmasse auf der Basis eines polymeren Matrixharzes oder eines Gemisches solcher Harze, für die Herstellung von selbstheilenden elektrischen Isolierungen, dadurch gekennzeichnet, dass diese Vergussmasse in gleichmässiger Verteilung eine ausgewählte hydrophobierend wirkende Verbindung oder ein Gemisch solcher Verbindungen in verkapselter Form enthält.Liquid or pasty potting compound based on a polymeric matrix resin or a mixture of such resins, for the production of self-healing electrical insulation, characterized in that this potting compound contains a selected hydrophobic compound or a mixture of such compounds in encapsulated form in a uniform distribution. Vergussmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein duroplastisch härtbares Giessharzsystem darstellt, vorzugsweise auf der Basis eines duroplastisch härtbaren Polykondensats, eines duroplastisch härtbaren Polyadduktes und/oder einer Mischform derselben.Potting compound according to claim 1, characterized in that it is a thermosetting curable casting resin system, preferably based on a thermosetting curable polycondensate, a thermosetting curable polyadduct and / or a mixed form thereof. Vergussmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixharz ausgewählt ist aus der Gruppe der härtbaren Phenol/Formaldehyd Kunststoffe, Harnstoff/Formaldehyd-Kunststoffe, Melamin/Formaldehyd-Kunststoffe, Melamin/Phenol/Formaldehyd-Formmassen, ungesättigten Polyesterharze, DAP-Harze, Polyimide, Polybenzimidazole, Epoxidharzen oder vernetzten Polyurethane (PUR), und vorzugsweise ein aromatisches und/oder cycloaliphatisches Epoxidharze und/oder eine PUR-Giessmasse darstellt.Potting compound according to claim 1 or 2, characterized in that the matrix resin is selected from the group of curable phenol / formaldehyde plastics, urea / formaldehyde plastics, melamine / formaldehyde plastics, melamine / phenol / formaldehyde molding compositions, unsaturated polyester resins, DAP- Resins, polyimides, polybenzimidazoles, epoxy resins or crosslinked polyurethanes (PUR), and preferably an aromatic and / or cycloaliphatic epoxy resin and / or a PUR casting compound. Vergussmasse nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein aromatisches und/oder cycloaliphatisches Epoxidharz darstellt und mindestens eine vernetzend wirkende Glycidylverbindung enthält, welche mindestens zwei 1,2-Epoxidgruppen im Molekül aufweist, vorzugsweise ein Gemisch von solchen Polyglycidylverbindungen, vorzugsweise ein Gemisch von Diglycidyl- und Triglycidylverbindungen.Potting compound according to one of claims 1-3, characterized in that it is an aromatic and / or cycloaliphatic epoxy resin and contains at least one crosslinking glycidyl compound which has at least two 1,2-epoxy groups in the molecule, preferably a mixture of such polyglycidyl compounds, preferably a mixture of diglycidyl and triglycidyl compounds. Vergussmasse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Glycidylverbindung ein Molekulargewicht zwischen 200 und 1200, insbesondere zwischen 200 und 1000 aufweist und ihr Epoxidgehalt mindestens drei Äquivalente pro Kilogramm der Verbindung beträgt, vorzugsweise mindestens vier Äquivalente pro Kilogramm und insbesondere mindestens fünf Äquivalente pro Kilogramm.Potting compound according to claim 4, characterized in that the glycidyl compound has a molecular weight between 200 and 1200, in particular between 200 and 1000 and its epoxy content is at least three equivalents per kilogram of the compound, preferably at least four equivalents per kilogram and in particular at least five equivalents per kilogram. Vergussmasse nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens einen Füllstoffe enthält, vorzugsweise Quarzmehl, Aluminiumoxid und/oder Dolomit, vorzugsweise einen mit einer Silanisierung versehenen Füllstoff.Potting compound according to one of claims 1-5, characterized in that it contains at least one filler, preferably quartz powder, aluminum oxide and / or dolomite, preferably a filler provided with a silanization. Vergussmasse nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobierend wirkende Verbindung einen fliessfähigen fluorierten und/oder chlorierten Kohlenwasserstoff, welcher -CH2-Einheiten und/oder -CHF-Einheiten, -CF2-Einheiten, - CF3-Einheiten, -CHCl-Einheiten, -C(Cl)2-Einheiten und/oder - C(Cl)3-Einheiten aufweist oder ein cyclisches, lineares oder verzweigtes fliessfähiges Organopolysiloxan darstellt.Potting compound according to one of claims 1-6, characterized in that the hydrophobizing compound has a flowable fluorinated and / or chlorinated hydrocarbon which -CH 2 units and / or -CHF units, -CF 2 units, - CF 3 - Units, -CHCl units, -C (Cl) 2 units and / or - C (Cl) 3 units or represents a cyclic, linear or branched flowable organopolysiloxane. Vergussmasse nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobierend wirkende Verbindung eine Viskosität im Bereich von 50 cSt bis 10'000 cSt, vorzugsweise im Bereich von 100 cSt bis 10'000 cSt und vorzugsweise im Bereich von 500 cSt bis 3'000 cSt, gemessen gemäss DIN 53 019 bei 20°C, aufweist.Potting compound according to one of claims 1-7, characterized in that the hydrophobizing compound has a viscosity in the range from 50 cSt to 10,000 cSt, preferably in the range from 100 cSt to 10,000 cSt and preferably in the range from 500 cSt to 3 '000 cSt, measured according to DIN 53 019 at 20 ° C. Vergussmasse nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobierend wirkende Verbindung eine Verbindung, bzw. ein Verbindungsgemisch, der allgemeinen Formel (I) :
Figure imgb0002
darstellt, worin R   unabhängig voneinander einen gegebenenfalls chlorierten und/oder fluorierten Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, (C1-C4)-Alkylaryl oder Aryl; R1   unabhängig voneinander eine der Bedeutungen von R oder R2, wobei gegebenenfalls zwei an verschiedene Si-Atome gebundene endständige Substituenten R1 zusammen genommen für ein Sauerstoffatom stehen (= cyclische Verbindung); R2   eine der Bedeutungen von R, oder Wasserstoff, oder einen Rest - (A)r-CH=CH2; A   einen Rest -CsH2s- , vorzugsweise -(CH2)s- , worin s   eine ganze Zahl von 1 bis 6, vorzugsweise 1; r   Null oder eins; m   durchschnittlich von Null bis 5000; n   durchschnittlich von Null bis 100; bedeuten, wobei die Summe von [m+n] für nicht-cyclische Verbindungen mindestens 20, vorzugsweise mindestens 50 beträgt, und die Gruppen -[Si(R)(R)O]- und -[Si(R1)(R2)O]- in beliebiger Reihenfolge im Molekül angeordnet sind.
Potting compound according to one of claims 1-8, characterized in that the compound having a hydrophobic effect has a compound, or a compound mixture, of the general formula (I):
Figure imgb0002
represents what R independently of one another is an optionally chlorinated and / or fluorinated alkyl radical having 1 to 8 carbon atoms, (C 1 -C 4 ) -alkylaryl or aryl; R 1 independently of one another has one of the meanings of R or R 2 , where optionally two terminal substituents R 1 bonded to different Si atoms taken together represent an oxygen atom (= cyclic compound); R 2 has one of the meanings of R, or hydrogen, or a radical - (A) r -CH = CH 2 ; A is a radical -C s H 2s -, preferably - (CH 2 ) s -, wherein s is an integer from 1 to 6, preferably 1; r zero or one; m on average from zero to 5000; n on average from zero to 100; mean, the sum of [m + n] for non-cyclic compounds being at least 20, preferably at least 50, and the groups - [Si (R) (R) O] - and - [Si (R 1 ) (R 2 ) O] - are arranged in the molecule in any order.
Vergussmasse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindung der Formel (I) R   unabhängig voneinander einen gegebenenfalls fluorierten Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Phenyl; vorzugsweise 3,3,3- Trifluoropropyl, Monofluoromethyl, Difluoromethyl oder Alkyl mit 1-4 Kohlenstoffatomen; vorzugsweise Methyl oder Phenyl, vorzugsweise Methyl; m   durchschnittlich 20 bis 5000, vorzugsweise 50 bis 1500; n   durchschnittlich 2 bis 100, vorzugsweise 2 bis 20; bedeuten, wobei die Summe von [m+n] für nicht-cyclische Verbindungen durchschnittlich im Bereich von 20 bis 5000, vorzugsweise im Bereich von 50 bis 1500, liegt, und die Gruppen -[Si(R)(R)O]- und -[Si(R1)(R2)O]- in beliebiger Reihenfolge im Molekül angeordnet sind.Potting compound according to claim 9, characterized in that in the compound of formula (I) R independently of one another is an optionally fluorinated alkyl radical having 1 to 4 carbon atoms or phenyl; preferably 3,3,3-trifluoropropyl, monofluoromethyl, difluoromethyl or alkyl with 1-4 carbon atoms; preferably methyl or phenyl, preferably methyl; m on average 20 to 5000, preferably 50 to 1500; n an average of 2 to 100, preferably 2 to 20; mean, the sum of [m + n] for non-cyclic compounds on average in the range from 20 to 5000, preferably in the range from 50 to 1500, and the groups - [Si (R) (R) O] - and - [Si (R 1 ) (R 2 ) O] - are arranged in the molecule in any order. Vergussmasse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Formel (I) eine cyclische Verbindung darstellt, welche aus -[Si(R)(R)O]- und/oder -[SiR1(R2)O]- Einheiten zusammengesetzt ist, und welche einen Ring mit 4 bis 12 solcher Einheiten, vorzugsweise mit 4 bis 8 solcher Siloxy-Einheiten bildet.Potting compound according to claim 9, characterized in that the compound of formula (I) is a cyclic compound which consists of - [Si (R) (R) O] - and / or - [SiR 1 (R 2 ) O] units is composed, and which forms a ring with 4 to 12 such units, preferably with 4 to 8 such siloxy units. Vergussmasse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Formel (I) ein cyclisches Polydimethylsiloxan mit 4 bis 8 Siloxy-Einheiten oder ein cyclisches Organohydrogenpolysiloxane oder ein cyclisches Organovinylpolysiloxan darstellt.Potting compound according to claim 11, characterized in that the compound of formula (I) is a cyclic polydimethylsiloxane with 4 to 8 siloxy units or a cyclic organohydrogenpolysiloxane or a cyclic organovinylpolysiloxane. Vergussmasse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindung der Formel (I) R2 sowohl Wasserstoff als auch - A-CH=CH2 bedeutet, wobei R2 pro Molekül nur entweder Wasserstoff oder -A-CH=CH2 bedeutet, und diese beiden separat verkapselten Verbindungen mindestens in äquimolaren Mengen in der Vergussmasse zusammen mit mindestens einer Komplexverbindung oder einem Gemisch von Komplexverbindungen aus der Gruppe der Rhodium-, Nickel-, Palladium- und/oder Platinmetalle, anwesend sind.Potting compound according to claim 12, characterized in that in the compound of formula (I) R 2 means both hydrogen and - A-CH = CH 2 , where R 2 means only either hydrogen or -A-CH = CH 2 per molecule, and these two separately encapsulated compounds are present at least in equimolar amounts in the casting compound together with at least one complex compound or a mixture of complex compounds from the group of the rhodium, nickel, palladium and / or platinum metals. Vergussmasse nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verkapselung der hydrophobierend wirkenden Verbindung oder Verbindungen, ein duroplastisch härtbares Giessharzsystem nach einem der Ansprüche 2-4, vorzugsweise auf der Basis eines duroplastisch härtbaren Polykondensats, eines duroplastisch härtbaren Polyadduktes und/oder einer Mischform derselben, verwendet wird.Potting compound according to one of claims 1-13, characterized in that for the encapsulation of the hydrophobicizing compound or compounds, a thermosetting curable casting resin system according to one of claims 2-4, preferably based on a thermosetting curable polycondensate, a thermosetting curable polyadduct and / or a mixed form of the same. Vergussmasse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verkapselung der hydrophobierend wirkenden Verbindung oder Verbindungen ein Melamin/Formaldehyd-Harz, eine härtbare Melamin/Phenol/Formaldehyd-Formmasse, ein Epoxidharz und/oder ein vernetztes Polyurethan verwendet wird.Potting compound according to claim 14, characterized in that a melamine / formaldehyde resin, a curable melamine / phenol / formaldehyde molding compound, an epoxy resin and / or a crosslinked polyurethane is used for the encapsulation of the hydrophobizing compound or compounds. Vergussmasse nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis Wandmaterial zu der zu verkapselnden Verbindung im Bereich von 10:1 bis 2:1, vorzugsweise im Bereich von 6:1 bis 3:1 liegt und insbesondere etwa 4:1 beträgt.Potting compound according to one of claims 1-15, characterized in that the ratio of wall material to the compound to be encapsulated is in the range from 10: 1 to 2: 1, preferably in the range from 6: 1 to 3: 1 and in particular approximately 4: 1 is. Vergussmasse nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, dass das verkapselte Material, bzw. die Teilchen, welche verkapselten Verbindung(en) enthalten, einen Teilchendurchmesser von 2µm - 1000 µm, vorzugsweise 5µm - 500 µm, und vorzugsweise 5µm - 100 um, aufweisen.Potting compound according to one of claims 1-16, characterized in that the encapsulated material or the particles which contain encapsulated compound (s) have a particle diameter of 2 µm - 1000 µm, preferably 5 µm - 500 µm, and preferably 5 µm - 100 µm , exhibit. Vergussmasse nach einem der Ansprüche 1-17, dadurch gekennzeichnet, dass diese 0.1 Gew.-% bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0.25 Gew.-% bis 5 Gew.-%, und vorzugsweise 0.25 Gew.-% - 3 Gew.-%, an hydrophobierend wirkender Verbindung enthält.Potting compound according to one of claims 1-17, characterized in that it contains 0.1% by weight to 10% by weight, preferably 0.25% by weight to 5% by weight, and preferably 0.25% by weight - 3% by weight. -%, contains a hydrophobing compound. Verfahren zur Herstellung von flüssigen oder pastösen Vergussmassen auf Basis polymerer Matrixharze für die Herstellung von selbstheilenden elektrischen Isolierungen, dadurch gekennzeichnet, dass man (a) eine ausgewählte hydrophobierend wirkende Verbindung oder ein Gemisch solcher Verbindungen gemäss einem der Ansprüche 1-13 in einem geeigneten Verkapselungsmaterial gemäss einem der Ansprüche 14-17 verkapselt und zumindest teilweise aushärtet, und (b) das verkapselte Material in ein geeignetes flüssiges oder pastöses polymeres Matrixharz gemäss Anspruch 17 in gleichmässiger Verteilung dispergiert.A process for the production of liquid or pasty potting compounds based on polymeric matrix resins for the production of self-healing electrical insulation, characterized in that (a) a selected hydrophobic compound or a mixture of such compounds according to any one of claims 1-13 in a suitable encapsulation material according to encapsulated and at least partially cured, and (b) the encapsulated material is dispersed in a suitable liquid or pasty polymeric matrix resin according to claim 17 in a uniform distribution. Verwendung einer Vergussmasse gemäss einem der Ansprüche 1-18 zur Herstellung von Hochspannungsisolierung für den Freilufteinsatz, insbesondere für die Herstellung von Freiluftisolatoren bei Hochspannungsleitungen als Langstab-, Verbund- und Kappenisolatoren sowie für Stützisolatoren im Mittelspannungsbereich, in der Herstellung von Isolierungen bei Freiluft-Leistungschaltern, Messwandlern, Durchführungen und Ableitern, im Schaltanlagenbau, in Leistungsschaltern, Tockentransformatoren und elektrischen Maschinen, als Beschichtungsmaterialien für Transistoren und andere Halbleiterelemente, zum Imprägnieren von elektrischen Bauteilen und/oder als Korrosionsschutz für metallische Bauteile.Use of a casting compound according to one of claims 1-18 for the production of high-voltage insulation for outdoor use, in particular for the production of outdoor insulators for high-voltage lines as long-rod, composite and cap insulators as well as for post insulators in the medium-voltage range, in the manufacture of insulations for outdoor circuit breakers, measuring transformers, bushings and arresters, in switchgear construction, in circuit breakers, floor transformers and electrical machines, as coating materials for transistors and other semiconductor elements , for impregnating electrical components and / or as corrosion protection for metallic components. Die nach Anspruch 20 behandelten Bauteile.The components treated according to claim 20.
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