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CA 02311250 2000-06-06
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COMPOSITION DIELECTRIQUE AYANT
UNE ABSORPTION DE GAZ AMELIOREE
La présente invention concerne une composition diélectrique à
base d'huile minérale pour matériel électrique ayant une absorption de
gaz améliorée.
Les huiles minérales sont largement utilisées comme huiles
isolantes dans différents matériels électriques tels que transformateurs,
condensateurs, et cables.
Ces huiles minérales comprennent des composés de natures
différentes tels que chaînes paraffiniques, des composés cycliques
saturés désignés naphténiques, des structures aromatiques dont les
polyaromatiques condensés.
Les composés aromatiques donnent aux huiles minérales de
meilleures propriétés diélectriques telle que meilleure tension de claquage
ou des propriétés dites de gassing.
L'absorption de gaz est caractéristique du comportement d'une
huile sous champ électrique élevé.
En présence d'hydrogène gazeux, l'huile peut soit produire plus
de gaz auquel cas, elle est dite "gas-évolving" (productrice de gaz), soit
absorber l'hydrogène, elle est alors dite "gas-absorbing" (absorbeur de
gaz).
Il est recherché pour le matériel électrique des huiles dites "gas-
absorbing".
Les polyaromatiques condensés sont de nature diverse et variée,
mais la plupart sont considérés comme cancérigènes. Aussi, afin de
réduire la teneur en polyaromatiques dans les huiles minérales, celles-ci
subissent un traitement d'hydrogénation. Ce traitement cependant
présente l'inconvénient de faire disparaître totalement les autres
aromatiques considérés comme peu toxiques.
La demanderesse a constaté que l'utilisation de faibles quantités
de composés de la famille des polyarylalcanes permettait d'améliorer la
propriété d'absorption de gaz des huiles minérales.
L'invention a donc pour objet une composition diélectrique pour
appareils électriques, caractérisée en ce qu'elle comprend de 99 % à
70 % en poids et, de préférence, de 99 % à 80 % d'une huile minérale
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et de 1;% à 30 % en poids et, de préférence de 1 à 20 % d'au moins
une composition de polyarylalcanes choisie parmi
- les compositions (I) comprenant un mélange de produits de formule
(A) :
CH3 H3 H3 C 3 CH3 --d
O CHZ CH2 O CH2
ni L- -J nz
(A)
dans laquelle n, et n2 =0 ou 1 qui contient des produits (A) tels que
n, + n2 = 0 et des produits (A) tels que n, + n2 =1 et de produits de
formule (6)
CH3 CH3
CH2 -0-CH2
CH3 CH3
(B)
- les compositions (II) comprenant un mélange de deux produits (C) et
(D) dans lequel :
+ le produit (C) est un mélange d'isomères de formule :
CH3
CH2 CH2 CH2
Pi P2
(C)
avec p, et p2 = 0,1 ou 2,sachant que p, + p2 <_ 3, et
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= le produit (D) est un mélange d'isomères de formule
CH3
CH2 CH2 a CH2 0
p~~ 3 P2
-- ~ - CH O CH2 ~~~/// ~
HCH2
P5
CH2 CH2 g (cH2) a
P~1 ~H '3 p~2
3
(D)
avec p',, p", et p4 = 0,1 ou 2
P'Z= P"2. P3 , P'3 et p5 = 0 ou 1
sachant que p', + p", + p'2 + p"2 + p3 + p'3 + p4 + p5 5 2,
- les compositions (III) comprenant un mélange de deux produits (A1) et
(A2), tels que :
= le produit (A1) est un mélange d'isomères de formule :
CH2 a CH2 a CH2 a
mI m2
(A1)
avec m, et m2 = 0, 1 ou 2 sachant que m, + m2 5 3,
= le produit (A2) est un mélange d'isomères de formule
CH3
CH2 a CH2 a CH2 a
Qi q2
(A2)
avec q, et q2 = 0, 1 ou 2 sachant que q, + q2 _ 3,
l'un au moins des composés (A1) et (A2) comprenant un isomère
ayant trois noyaux benzéniques, et
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- les compositions (IV) comprenant ies deux produits (A1) et (A2) et, en
outre, au moins un composé choisi parmi les produits (El), (E2) ou (E3)
suivants :
=(E1) est un isomère ou un mélange d'isomères de formule
[_cH21 CH2 CH2
r3 r'z
HC O CH2 CH2
r4 r5
>CHi CH2 O CHZ O
1 r'9 r"s
R2
(El)
avec r',, r", et r4 = 0, 1 ou 2
r'z, r"Z, r3, r'3 et r5 = o ou 1
sachant que r', + r", + r'2 + r"2 + r3 + r'3 + r4 + r5 est inférieur
ou égal à 2,
R, et R. représentent un atome d'hydrogène,
=(E2) est un isomère ou un mélange d'isomères de même formule
générale que (El), sauf que R, et R2 représentent un méthyle et les
coefficients r sont remplacés par s et ont la même signification,
~=(E3) est un isomère ou un mélange d'isomères de même formule
générale que (El), sauf que R, et R2 sont différents et représentent
un atome d'hydrogène ou un radical méthyle et les coefficients r
sont remplacés par t et ont la même signification.
Selon la présente invention, les compositions (I) peuvent contenir
du produit (A) à 2 noyaux, le (méthylbenzyl)xylène, et du produit (A) à 3
noyaux que l'on désigne par bis(méthylbenzyl)xylène. Ce produit (A) à 3
noyaux peut être du produit tel que n, = 1 et n2 = 0, du produit tel que
n, = 0 et nZ =1 ou un mélange de ces deux derniers. La composition de
polyarylalcanes peut aussi contenir des produits tels que n, = 1 et n2 =1.
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A titre d'illustration de compositions (1) utilisables selon la
présente invention, on citera la composition de polyarylalcanes vendue
par la Société ELF ATOCHEM S.A. sous la désignation JARISOL XX*
ayant une teneur pondérale en composés à 2 et 3 noyaux aromatiques
supérieure à 99 %.
A titre d'illustration de compositions (II) utilisables selon la
présente invention, on citera la composition de polyarylalcanes vendue
par la Société ELF ATOCHEM S.A. sous la désignation JARYLEC C100*
qui est constitué essentiellement par 70 % à 80 Jo en poids d'un
mélange d'isomères de benzyltoluène (produit (C), p, = p2 = 0) et par
20 % à 30 % en poids d'isomères de dibenzyltoluène (produit (C), p, =
11 P2 = 0 ou p, = 0 et p2 =1) et de ditolylphénylméthane (produit (D), p',
+ pltl + p#2 + põZ + Pa + PU3 + Pa + P5 = 0).
Ces compositions peuvent être obtenues par des procédés
décrits dans les brevets EP 136 230-B1, EP 299 867-B1, EP 384 818-
B1, EP 500 435-B1, qui consistent à effectuer la chloration du toluène ou du
xylène puis d'effectuer une condensation de type Friedel et Crafts soit
sur du toluène, soit sur du xylène (mélange d'isomères), soit sur un
mélange toluène et xylène, soit sur du benzène, soit sur un mélange
benzène et toluène. La réaction terminée, on élimine directement le ou
les réactifs non transformés par distillation puis le produit brut peut être
soumis à un traitement de déchloration tel que décrit dans le brevet
EP 306 398-B1.
Ainsi, par exemple, les compositions (II) peuvent être obtenues
par un procédé décrit dans le brevet EP 136 230-B1 qui consiste dans
une première étape, à faire réagir du chlore sur du toluène par réaction
radicalaire en présence de générateur de radicaux libres à une
température comprise entre 50 C et 110 C puis dans une seconde
étape, on soumet le produit de réaction de la première étape à une
réaction de condensation avec le toluène en présence de FeCI3 à une
température comprise entre 50 C et 100 C.
Les compositions (1) peuvent être obtenues selon un procédé
décrit dans le brevet EP 0 50 435-B1 qui consiste à réaliser la
condensation du chlorure de (methyl)benzyl avec du xylène en présence
de FeCI3.
Les compositions diélectriques selon l'invention présentent
l'avantage d'avoir un comportement gazeux amélioré (gassing amélioré).
* (marques de commerce)
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Les exemples qui suivent illustrent l'invention.
Lâ propriété de "gassing" a été évaluée en utilisant la méthode
décrite dans la norme 628 de la commission électrotechnique
internationale (CEI).
Selon cette méthode, l'interface entre une colonne de liquide et
un volume d'hydrogène est soumise à des décharges électriques entre 2
électrodes placées à des potentiels différents.
On suit l'évolution du volume gazeux en fonction du temps.
Le gassing, exprimé en pl/min, est positif si du gaz est libéré et
io est négatif si du gaz est absorbé.
Différents mélanges d'un huile minérale de type paraffinique
"gas-evolving" et du produit JARISOL XX (ci-après désigné par XX), ont
été préparés puis évalués selon la méthode CEI 628-A à 80 C.
Les résultats de gassing sont reportés dans le tableau 1.
COMPOSITION (% EN POIDS) GASSING
Huile minérale XX EN pl/min
100 % - + 5,4 :
98% 2% -5
95% 5% -12,8
90 % 10 % -22,7
TABLEAU 1
Différents mélanges d'huiles minérales de type naphténique plus
ou moins hydrogénées "gaz evolving" (gassing positif) et du produit
JARYLEC C100 (ci-après désigné par C100) ont été préparés, puis
évalués selon la méthode CEI 628-A- à 80 C.
Les résultats de gassing sont reportés dans le tableau 2.
COMPOSITION (% EN POIDS) GASSING
Huile minérale X C100 (EN IuL/MIN)
100% +3
99 % 1 % + 0,4
98% 2% -0,4
97% 3% -5
Huile minérale Y C100
100% - +30
92% 8% -24
TABLEAU 2
