Verbesserung der Langzeitbeständigkeit von Epoxidharzverbundwerkstoffen für den Freiluftbereich durch Optimierung der inneren Grenzflächen

Abstract:
Die in der elektrischen Energie- und Hochspannungsteclmik geforderten hohen elektrischen und mechanischen Festigkeitswerte sowie die Langzeitalterungsbeständigkeit werden maßgeblich durch die Qualität der materialinternen Grenzflächen beeinflusst. Die heutzutage verwendeten kommerziell verfügbaren Epoxidharzformstoffe sowie die für den Einsatz in Elektroisoliersystemen speziellen mineralischen Füllstoffkomponenten zeigen eine hohe Qualität. Eine Leistungssteigerung bzgl. geringerer dielektrischer Werte und höherer elektrischer und mechanischer Kennwerte während der Lebensdauer eines lsolierstoffes kann in effektiver Weise durch eine Verbesserung der Verbundqualität erfolgen. Neuralgischer Punkt ist hierbei die Grenzfläche (Interphase) zwischen anorganischem Füllstoff bzw. Glasfaser und organischer Epoxidharzmatrix. Diese hat einen entscheidenden Einfluss auf die interne Haftung zwischen den Komponenten und somit die Gesamtverbundqualität. Mikroskopische Grenzflächen spielen hinsichtlich der resultierenden Materialeigenschaften eine dominierende Rolle und sind für viele kritische Langzeitalterungseffekte verantwortlich. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die Struktur- und Grenzflächenproblematiken in Verbundwerkstoffen und beschreibt Optimierungsmöglichkeiten mittels einer Plasmaoberflächenbehandlung eines in der elektrischen Energietechnik häufig verwendeten mineralischen Füllstofftyps. Die dadurch bedingten Beeinflussungen des jeweiligen Eigenschaftsbildes und die Beurteilung des jeweiligen Zustandes erfolgt durch die Überprüfung der Massenzunahme während einer beschleunigten feuchtigkeitsinduzierten Alterung und der zerstörungsfreien dielektrischen Überprüfung des jeweiligen Materials. Die untersuchten Materialtypen werden zueinander in Bezug gesetzt und ein Erklärungsansatz zur Korrelation von Wasseraufnahme und dielektrischen Kennwerten gegeben.