DE102007055667A1

DE102007055667A1 - Lichtbogenlösch-Harzformkörper und Trennschalter unter Verwendung des Formkörpers

Info

Publication number: DE102007055667A1
Application number: DE102007055667A
Authority: DE
Inventors: Hironori Hino Yanase; Toshiyuki Hino Kanno; Syuichi Hino Sugiyama; Kiyotaka Fuchu Shigehara
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2027-11-22
Also published as: JP2008130375A; JP4817316B2; CN101186728B; CN101186728A; DE102007055667B4

Abstract

Aufgaben Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Lichtbogenlösch-Harzformkörpers und eines Trennschalters unter Verwendung des Harzformkörpers, wobei der Harzformkörper ein thermisches Zersetzungsgas erzeugt, das einen geringen Beitrag zum Druckanstieg im Lichtbogen-Auslöschbauelement leistet und in wirksamer Weise einen beim Ausschaltvorgang entwickelten Lichtbogen auslöscht. Der Formkörper soll eine gute Wärmebeständigkeit zum Überstehen des Temperaturanstiegs und eine zufriedenstellende Druckbeständigkeit zum Überstehen des Druckanstiegs, die beim Ausschaltvorgang auftreten, sowie eine gute flammhemmende Beschaffenheit aufweisen. Erfindungsgemäße Mittel zur Lösung der Aufgabe Ein Trennschalter umfasst einen fixierten Kontaktabschnitt mit einem fixierten Kontaktstück, einen beweglichen Kontaktabschnitt mit einem beweglichen Kontaktstück zur Bildung eines Kontakts mit dem fixierten Kontaktabschnitt und zur Durchführung von Schließ- und Öffnungsvorgängen mit dem fixierten Kontaktabschnitt sowie ein Lichtbogen-Auslöschbauelement, das einen bei den Öffnungs- und Schließvorgängen zwischen dem fixierten Kontaktabschnitt und dem beweglichen Kontaktabschnitt erzeugten Lichtbogen auslöscht, wobei das Lichtbogen-Auslöschbauelement sich eines Lichtbogenlösch-Harzformkörpers bedient, wobei der Formkörper aus einer Harzzusammensetzung zusammengesetzt ist, die ein Polyolefinharz enthält, in dem ein Teil der Wasserstoffatome in einer ...

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lichtbogenlösch-Harzformkörper mit flammhemmenden Eigenschaften, der zum Auslöschen eines elektrischen Lichtbogens, der ausgehend von Kontaktteilen bei Stromunterbrechung in einem Trennschalter oder dergl. entsteht, verwendet wird, sowie einen Trennschalter unter Verwendung des Lichtbogenlösch-Harzformkörpers.
Hintergrund der Erfindung
Ein elektrischer Lichtbogen entsteht zwischen einem Kontaktstück eines beweglichen Kontaktabschnitts und einem Kontaktstück eines fixierten Kontaktabschnitts eines Trennschalters, wenn die Kontaktstücke mit hindurchfließendem Überstrom oder Nennstrom geöffnet werden. Um den Lichtbogen auszulöschen, wird im allgemeinen ein Trennschalter mit einem Lichtbogenlösch-Bauelement vorgesehen, das eine Lichtbogen-Kammer aufweist, die aus einem Lichtbogenlösch-Element rings um den Lichtbogenerzeugungsort besteht. Das Lichtbogenlösch-Element wird thermisch durch den Lichtbogen zersetzt und das durch die thermische Zersetzung aus dem Lichtbogenlösch-Element erzeugte Gas löscht den Lichtbogen aus.
Vorwiegend verwendete Matrixharze des Lichtbogenlösch-Elements umfassen hitzehärtende Harze wie ungesättigte Polyesterharze (Patentdokument 1) und Melaminharze (Patentdokument 2) und thermoplastische Harze, wie Polyolefinharze, Polyamidharze und Polyacetalharze (Patentdokument 3).
Hitzehärtende Harze sind jedoch insofern mit einem Problem behaftet, als ihre Formgebungseigenschaften schlechter als die von thermoplastischen Harzen sind, da das hitzehärtende Harz beim Formgebungsverfahren zur Bildung eines Grats (mold flash) neigt. Beim Lichtbogen-Auslöschungsvorgang erhöht das durch thermische Zersetzung aus dem Lichtbogenlösch-Element erzeugte Gas den Druck im Lichtbogenlösch-Bauelement. Das hitzehärtende Harz, das eine geringe Druckfestigkeit aufweist und leicht bricht, während es eine relativ hohe Härte besitzt, eignet sich kaum zur Miniaturisierung des Lichtbogenlösch-Bauelements.
Andererseits weisen thermoplastische Harze, bei denen es kaum zur Gratbildung kommt, eine geringere Festigkeit, eine geringere Druckbeständigkeit und eine geringere Wärmebeständigkeit auf, so dass das Lichtbogenlösch-Element im Laufe der Zeit zur Verformung oder Zersetzung neigt. Ein thermoplastisches Harz, das zahlreiche aromatische Ringe enthält, wie ein aromatisches Polyamidharz, weist eine relativ hohe Festigkeit, hohe Druckbeständigkeit und hohe Wärmebeständigkeit auf, gibt jedoch bei der Verbrennung leicht freien Kohlenstoff ab. Infolgedessen kann das Lichtbogenlösch-Bauelement durch Kohlenstoff verunreinigt und in Bezug auf die elektrische Isolierung beeinträchtigt werden.
Zur Verbesserung der Festigkeit, der Druckbeständigkeit und der Wärmebeständigkeit der thermoplastischen Harze und der hitzehärtenden Harze wurden einige Versuche unternommen (Patentdokumente 1 bis 4), wobei im Harz ein anorganisches Füllstoffmaterial, wie verstärkende Fasern, enthalten sind. Durch Erhöhung des Anteils an anorganischen Füllstoffen nimmt jedoch die Menge des durch thermische Zersetzung erzeugten Gases ab, woraus die Schwierigkeit entsteht, dass das Lichtbogen-Auslöschungsverhalten beeinträchtigt wird.
Das Patentdokument 5 beschreibt einen Trennschalter unter Verwendung eines Harzformkörpers, der durch Elektronenbestrahlung von thermoplastischen Harzen, wie Polyestern und Polyamiden, erhalten wird.
In letzter Zeit werden an den Grad der flammhemmenden Beschaffenheit, die für in Trennschaltern verwendete Harzmaterialien erforderlich ist, höhere Anforderungen gestellt. Um diese Anforderungen zu erfüllen, ist die Verwendung eines flammhemmenden Harzes als Matrixharz eines lichtbogenlöschenden Materials denkbar. Es ist bekannt, dass eine Verbindung mit einem Gehalt an einem Halogen, wie Brom, in einem Harz zur Erzielung einer flammhemmenden Beschaffenheit wirksam ist. Harze mit einem Gehalt an Additiven in Form einer Halogenverbindung werden für flammhemmende Harze für allgemeine Zwecke verwendet. Jedoch kann ein flammhemmendes Harz, das eine große Menge an einer Halogenverbindung enthält, unter bestimmten Verbrennungsbedingungen Dioxin erzeugen. Im Hinblick auf die Belastung der Umwelt wird seit einigen Jahren die Verwendung eines halogenfreien flammhemmenden Harzes, in dem keine Halogenverbindung enthalten ist, verlangt.
Patentdokument 1

Japanisches Patent3098042 und entsprechende Patentveröffentlichungen in anderen Ländern: US-Patent 6 046 258 , DE-Patent 69717433 und EP-Patent 0 897 955 .

Patentdokument 2

Japanische Offenlegungsschrift H02-256110 .

Patentdokument 3

Japanische Offenlegungsschrift H07-302535 und entsprechende Patentveröffentlichungen in anderen Ländern: US-Patent 5 841 088 , EP-A-0 694 940 und CN-1 124 402 .

Patentdokument 4

Japanische Offenlegungsschrift H08-171847 und entsprechende Patentveröffentlichungen in anderen Ländern: US-Patent 6 361 848 , DE-Patent 69532063 , EP-Patent 0 718 356 und CN-Patent 1 169 866 .

Patentdokument 5

Die internationale Patentanmeldung WO-2003-044818 und entsprechende Patentveröffentlichungen in anderen Ländern: EP-A-1 475 817 und CN-Patent 1 255 839 .

Offenbarung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Aufgaben
Durch Vernetzungsbehandlung eines thermoplastischen Harzes wird zwar eine gewisse Verbesserung in Bezug auf Festigkeit, Wärmebeständigkeit und Druckbeständigkeit festgestellt, jedoch verbessert sich das Lichtbogen-Auslöschungsverhalten nicht. Ferner wird der Druckanstieg im Lichtbogenlösch-Bauelement aufgrund des durch thermische Zersetzung erzeugten Gases beim Auslöschungsvorgang kaum unterdrückt und das Lichtbogenlösch-Bauelement geht aufgrund des Druckanstiegs beim Lichtbogen-Auslöschungsvorgang leicht zu Bruch. Ferner gehört die flammhemmende Beschaffenheit noch zu den ungelösten Problemen.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Bereitstellung eines Lichtbogenlösch-Harzformkörpers, das ein thermisches Zersetzungsgas bei einem geringen Druckanstieg und mit hohem Wirkungsgrad beim Auslöschen eines elektrischen Lichtbogens, der beim Ausschalten entsteht, erzeugt, wobei der Formkörper gegen den beim Ausschaltvorgang auftretenden Temperaturanstieg und Druckanstieg beständig ist und eine gute flammhemmende Beschaffenheit aufweist. Eine weitere Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Trennschalters unter Verwendung des Lichtbogenlösch-Harzformkörpers.
Lösung der Aufgaben
Zur Lösung der vorstehenden Aufgaben umfasst ein erfindungsgemäßer Lichtbogenlösch-Harzformkörper eine Harzzusammensetzung, die ein Polyolefinharz (A) enthält, bei dem ein Teil der Wasserstoffatome in einer Methylenkette durch Hydroxylgruppen ersetzt ist und die Hydroxylgruppen in einer Menge im Bereich von 0,2 bis 0,7 Mol, bezogen auf 1 Mol Methylengruppen, enthalten sind, wobei die Harzzusammensetzung ferner ein reaktives, organisches flammhemmendes Mittel auf Phosphorbasis (B) enthält, das eine ungesättigte Endbindung aufweist, wobei der Harzformkörper nach dem Formgebungsverfahren einer Bestrahlung zur Vernetzung unterworfen wird.
Im vorstehend beschriebenen Lichtbogenlösch-Harzformkörper werden Vernetzungen in einer dreidimensionalen Netzkonfiguration durch chemische Reaktion zwischen den ungesättigten Endbindungen des reaktiven, organischen flammhemmenden Mittels auf Phosphorbasis (B) und dem Polyolefinharz (A) unter Zuhilfenahme von Bestrahlung gebildet. Infolgedessen werden die flammhemmenden Komponenten in stabiler Weise in das Harz eingebaut. Daher kommt es kaum zu einem Ausbluten des flammhemmenden Mittels und die flammhemmende Beschaffenheit lässt sich für eine lange Zeitspanne aufrechterhalten. Da die Vernetzungen in der dreidimensionalen Netzkonfiguration im Polyolefinharz (A) ausgebildet werden, werden auch die Festigkeit, die Wärmebeständigkeit und die Druckbeständigkeit verbessert.
Das Polyolefinharz (A), das eine Seitenketten-OH-Gruppe aufweist, die einer Dissoziation durch Pyrolyse zugänglich ist, erzeugt ein thermisches Zersetzungsgas, das Wasserstoffgas, H₂O, O₂ und O in hoher Konzentration enthält und somit den Lichtbogen sofort auslöscht. Das Polyolefinharz (A), das Komponenten, wie Teer, die wenig zur Lichtbogen-Auslöschungsfunktion beitragen, in geringer Konzentration enthält, steuert den Druckanstieg im Lichtbogenlösch-Bauelement. Ferner kommt es beim Vorgang der Lichtbogenauslöschung kaum zu einem Verkleben der Komponenten im Lichtbogenlösch-Bauelement. Daher wird die elektrische Isolierung im Lichtbogenlösch-Bauelement gewährleistet.
Vorzugsweise enthält die Harzzusammensetzung im erfindungsgemäßen Lichtbogenlösch-Harzformkörper ein Polyacetalharz (C) in einer Menge von 5 bis 90 Gew.-teilen, bezogen auf 100 Gew.-teile des Polyolefinharzes (A), wobei das Polyacetalharz (C) von Oxyethylen abgeleitete Struktureinheiten in einem Anteil von 75 bis 100 Mol-% enthält. Obgleich ein Polyacetalharz im allgemeinen ein thermisches Zersetzungsgas erzeugt, das in Bezug auf die Lichtbogenauslöschung sehr wirkungsvoll ist, ergeben sich Schwierigkeiten bei der Formgebung durch Schmelzkneten, d. h. es weist ein schlechtes Formgebungsverhalten auf. Da ein Polyacetalharz reichliche Mengen an thermischem Zersetzungsgas erzeugt, was einen relativ großen Beitrag zum Druckanstieg ergibt, besteht die Tendenz, dass der Druck im Lichtbogenlösch-Bauelement ansteigt. Bei diesem Aspekt der Erfindung wird jedoch das Polyolefinharz (A) in Kombination mit einem Polyacetalharz (C) verwendet, so dass das Lichtbogen-Auslöschungsverhalten verbessert wird, ohne dass die Formgebungseigenschaften der Harzzusammensetzung beeinträchtigt werden.
Vorzugsweise enthält die Harzzusammensetzung im erfindungsgemäßen Lichtbogenlösch-Harzformkörper einen oder mehrere Typen eines anorganischen Füllstoffes (D), der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Glasfasern, Bariumtitanat-Whiskers, feinen Kieselgelteilchen, Boehmit, Talcum, Magnesiumcarbonat und einem Metallhydroxid besteht, und zwar in einer Menge von 1 bis 70 Gew.-%. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung werden die Festigkeit und die Druckbeständigkeit des Harzformkörpers erhöht.
Vorzugsweise weist das Polyolefinharz (A) im erfindungsgemäßen Lichtbogenlösch-Harzformkörper eine latente Zersetzungswärme von mindestens 30 cal/g auf.
Vorzugsweise handelt es sich beim Polyolefinharz (A) im erfindungsgemäßen Lichtbogenlösch-Harzformkörper um ein Ethylen-Vinylalkohol-Copolymeres.
Gemäß diesen Aspekten der Erfindung wird ein thermisches Zersetzungsgas mit hervorragendem Lichtbogen-Auslöschungsvermögen zur sofortigen Lichtbogenauslöschung erzeugt. Somit wird die Lichtbogenspannung aufrechterhalten.
Vorzugsweise handelt es sich im erfindungsgemäßen Lichtbogenlösch-Harzformkörper bei den reaktiven, organischen flammhemmenden Mitteln auf Phosphorbasis (B) um eine organische Phosphorverbindung der Formel (I) und/oder der Formel (II), wobei die Mittel in der Harzzusammensetzung in einer Menge im Bereich von 0,5 bis 20 Gew.-% enthalten sind. Chemische Formel 1
wobei die Reste R¹ bis R⁴ jeweils die Bedeutung CH₂=CY¹-Y²- haben oder eine monofunktionelle aromatische Kohlenwasserstoffgruppe, die ein Heteroatom enthalten kann, bedeuten und R⁵ eine difunktionelle aromatische Kohlenwasserstoffgruppe, die ein Heteroatom enthalten kann, bedeutet, die Reste X¹ bis X⁴ jeweils eine Gruppe bedeuten, die aus -O-, -NH-, -(CH₂=CY¹-Y²)N- ausgewählt ist und mindestens eine der Reste X¹ bis X⁴ die Gruppe -NH- oder die Gruppe -(CH₂=CY¹-Y²)Nenthält;
mindestens einer der Reste R¹ bis R⁴ und der Reste X¹ bis X⁴ die Gruppe CH₂=CY¹-Y²- enthält;
Y¹ ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet; und
Y² eine Alkylengruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder -COO-Y³- bedeutet, wobei Y³ eine Alkylengruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeutet. Chemische Formel 2
wobei in einem Molekül mindestens eine P-C-Bindung enthalten ist;
die Reste Ar¹ und Ar² jeweils eine difunktionelle aromatische Kohlenwasserstoffgruppe mit höchstens 20 Kohlenstoffatomen bedeuten, die kein mobiles Wasserstoffatom enthält, und n eine ganze Zahl mit einem Wert von 0, 1 oder 2 ist; die Reste R⁶ bis R¹⁰ jeweils eine Gruppe bedeuten, die aus -NHCH₂CH=CH₂, -N(CH₂CH=CH₂)₂, -OCH₂CH=CH₂, -CH₂CH=CH₂, -CH₂CH₂OCH=CH₂, -(C₆H₄)-CH=CH₂, -O(C₆H₄)-CH=CH₂, -CH₂(C₆H₄)-CH=CH₂, -NH(C₆H₄)-CH=CH₂, -N(CH₂CH=CH₂)-(C₆H₄)-CH=CH₂, -O-R-OOC-C(R')=CH₂, -NH-R-NHCO-C(R')=CH₂ und einer Arylgruppe mit höchstens 12 Kohlenstoffatomen ausgewählt ist, wobei R eine Alkylengruppe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeutet und R' ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet;
mindestens eine der Reste R⁶ bis R¹⁰ eine -CH=CH₂-Gruppe oder eine -C(CH₃)=CH₂-Gruppe enthält.
Das reaktive, organische flammhemmende Mittel auf Phosphorbasis (B) ist in seinem Energiezustand stabil, verdampft beim Einkneten in das Harz und bei der Formgebung kaum und wird ferner aufgrund von Wärme- und Scherkrafteinwirkung kaum zersetzt. Daher werden die Formgebungseigenschaften nicht beeinträchtigt.
Vorzugsweise handelt es sich beim Polyacetalharz (C) im erfindungsgemäßen Lichtbogenlösch-Harzformkörper um ein Oxymethylen-Oxyethylen-Copolymeres oder um ein Oxymethylen-Polymeres. Gemäß diesen Aspekten der Erfindung wird ein thermisches Zersetzungsgas mit hervorragendem Lichtbogen-Auslöschungsvermögen erzeugt, so dass der Lichtbogen sofort ausgelöscht wird. Daher wird die Lichtbogenspannung aufrechterhalten.
Vorzugsweise ist im erfindungsgemäßen Lichtbogenlösch-Harzformkörper das Polyacetalharz (C) im Polyolefinharz (A) unter Bildung einer Mikrophasen-Trennstruktur dispergiert. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung unterliegt das Polyacetalharz (C) bereitwillig einer Pyrolyse und emittiert ein thermisches Zersetzungsgas, das beim Vorgang der thermischen Zersetzung des Lichtbogenlösch-Harzformkörpers ein hochwertiges Lichtbogen-Auslöschungsverhalten zeigt. Daher wird der Lichtbogen sofort ausgelöscht.
Ein erfindungsgemäßer Trennschalter umfasst einen fixierten Kontaktabschnitt mit einem fixierten Kontaktstück, einen beweglichen Kontaktabschnitt mit einem beweglichen Kontaktstück zur Kontaktbildung mit dem fixierten Kontaktabschnitt und zur Durchführung von Schließ- und Öffnungsvorgängen mit dem fixierten Kontaktabschnitt sowie ein Lichtbogenlösch-Bauelement, das einen Lichtbogen auslöscht, der bei den Öffnungs- und Schließvorgängen zwischen dem fixierten Kontaktabschnitt und dem beweglichen Kontaktabschnitt entsteht, wobei das Lichtbogenlösch-Bauelement einen Lichtbogenlösch-Harzformkörper gemäß den vorstehenden Ausführungen umfasst. Im erfindungsgemäßen Trennschalter lässt sich in wirksamer Weise der zwischen den Kontaktstücken beim Stromunterbrechungsvorgang entwickelte Lichtbogen auslöschen und der Druckanstieg im Lichtbogenlösch-Bauelement kontrollieren. Daher weist der Trennschalter geringe Abmessungen auf und zeigt ein hervorragendes Verhalten beim Stromunterbrechungsvorgang, einschließlich einer Überlastunterbrechung und einer Kurzschlussunterbrechung.
Wirkungen der Erfindung
Der erfindungsgemäße Lichtbogenlösch-Harzformkörper weist eine zufriedenstellende Beschaffenheit in Bezug auf Festigkeit, Druckbeständigkeit, Wärmebeständigkeit, flammhemmende Beschaffenheit und Formgebungseigenschaften auf. Außerdem emittiert der Harzformkörper ein thermisches Zersetzungsgas, das ein hohes Lichtbogen-Auslöschungsvermögen aufweist. Infolgedessen wird der Lichtbogen, der zwischen den Kontaktstücken beim Stromunterbrechungsvorgang entsteht, in wirksamer Weise ausgelöscht und der Druck in der Lichtbogen-Auslöschungsvorrichtung wird auf einen geringen Wert kontrolliert. Ein erfindungsgemäßer Trennschalter, der sich des Lichtbogenlösch-Harzformkörpers bedient, ist der Miniaturisierung zugänglich und weist ein hervorragendes Verhalten bei der Stromunterbrechung, einschließlich einer Überlastunterbrechung und einer Kurzschlussunterbrechung, auf.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte perspektivische Ansicht eines Beispiels für einen erfindungsgemäßen Trennschalter,
2 ist eine perspektivische Darstellung einer im erfindungsgemäßen Trennschalter verwendeten Lichtbogen-Löschkammer.
3 ist eine Querschnittansicht eines im erfindungsgemäßen Trennschalter verwendeten Lichtbogen-Auslöschbauelements.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Ein erfindungsgemäßer Lichtbogenlösch-Harzformkörper umfasst eine Harzzusammensetzung, die ein Polyolefinharz (A), bei dem ein Teil der Wasserstoffatome in einer Methylenkette durch Hydroxylgruppen (-OH) ersetzt ist und die Hydroxylgruppen in einer Menge im Bereich von 0,2 bis 0,7 Mol, bezogen auf 1 Mol der Methylengruppen (-CH₂-), enthalten sind, und ferner ein reaktives, organisches flammhemmendes Mittel auf Phosphorbasis (B), das eine ungesättigte Endbindung aufweist, enthält. Diese Harzzusammensetzung wird nach einem Formgebungsverfahren einer Vernetzungsbehandlung durch Bestrahlung unterworfen.
Das Polyolefinharz (A) enthält Hydroxylgruppen in einer Menge von 0,2 bis 0,7 Mol und vorzugsweise von 0,2 bis 0,65 Mol, bezogen auf 1 Mol der Methylengruppen. Wenn der Anteil der Hydroxylgruppen beim vorstehend definierten Verhältnis weniger als 0,2 beträgt, ist es schwierig, ein thermisches Zersetzungsgas zu erzeugen, das ein gutes Lichtbogen-Auslöschungsverhalten beim thermischen Zersetzungsvorgang aufweist, so dass der Lichtbogen nicht sofort ausgelöscht werden kann. Ferner besteht die Tendenz, dass der Druck im Lichtbogenlösch-Bauelement beim Lichtbogen-Auslöschungsvorgang ansteigt. Zugleich wird das Lichtbogenlösch-Bauelement durch eine erhöhte Menge freien Kohlenstoffs verschmutzt, was die elektrische Isoliervermögen des Bauelements beeinträchtigt. Wenn der Anteil der Hydroxylgruppen im Polyolefinharz (A) 0,7 Mol übersteigt, ist die Stärke der Wasserstoffbindungen zwischen den Molekülen starker als im Fall von 0,7 Mol oder weniger. Wenn die Wasserstoffbindungen starker sind, kommt der Schmelzpunkt des Polyolefinharz näher an die Zersetzungstemperatur heran. Dadurch wird der Formgebungsprozess infolge einer thermischen Zersetzung beim Kneten schwierig.
Das Polyolefinharz (A) weist eine latente Zersetzungswärme von vorzugsweise mindestens 30 cal/g und insbesondere von mindestens 40 cal/g auf. Die latente Zersetzungswärme des Polyolefinharzes (A) lässt sich durch Erhöhen des Anteils der Hydroxylgruppen im Harz steigern. Die latente Zersetzungswärme des Polyolefinharzes, bei dem ein Teil der Wasserstoffatome in einer Methylenkette durch Hydroxylgruppen ersetzt ist und das die Hydroxylgruppen in einer Menge von 0,2 bis 0,7 Mol, bezogen auf 1 Mol der Methylengruppen, enthält, liegt im Bereich von 30 bis 50 cal/g. Die latente Zersetzungswärme eines Harzes lässt sich durch Erwärmen messen, um das Probenharz in einer Inertgasatmosphäre zu zersetzen.
Bei einem bevorzugten Polyolefinharz handelt es sich um ein Ethylen-Vinylalkohol-Copolymeres, das aufgrund seiner hervorragenden Lichtbogen-Auslöschungseigenschaften sich besonders günstig verhält. Während Polyethylen ein geringes Lichtbogen-Auslöschungsverhalten zeigt, kann Poly-(vinylalkohol) nur begrenzt in einem Formgebungsverfahren zugesetzt werden.
Beim reaktiven, organischen flammhemmenden Mittel auf Phosphorbasis (B) handelt es sich um eine organische Phosphorverbindung, die eine ungesättigte Endbindung aufweist, und vorzugsweise handelt es sich um eine Verbindung der Formeln (I) oder (II). Chemische Formel 3
wobei die Reste R¹ bis R⁴ jeweils die Bedeutung CH₂=CY¹-Y²- haben oder eine monofunktionelle aromatische Kohlenwasserstoffgruppe, die ein Heteroatom enthalten kann, bedeuten und R⁵ eine difunktionelle aromatische Kohlenwasserstoffgruppe, die ein Heteroatom enthalten kann, bedeutet; die Reste X¹ bis X⁴ jeweils eine Gruppe bedeuten, die aus –O-, -NH-, -(CH₂=CY¹-Y²)N- ausgewählt ist und mindestens einer der Reste X¹ bis X⁴ die Gruppe -NH- oder die Gruppe -(CH₂=CY¹-Y²)Nenthält;
mindestens eine der Reste R¹ bis R⁴ und der Reste X¹ bis X⁴ die Gruppe CH₂=CY¹-Y²- enthält;
Y¹ ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet; und
Y² eine Alkylengruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder den Rest -COO-Y³- bedeutet, wobei Y³ eine Alkylengruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeutet. Chemische Formel 4
wobei in einem Molekül mindestens eine P-C-Bindung enthalten ist;
die Reste Ar¹ und Ar² jeweils eine difunktionelle aromatische Kohlenwasserstoffgruppe mit höchstens 20 Kohlenstoffatomen bedeuten, die kein mobiles Wasserstoffatom enthält, und n eine ganze Zahl mit einem Wert von 0, 1 oder 2 ist; die Reste R⁶ bis R¹⁰ jeweils eine Gruppe bedeuten, die aus -NHCH₂CH=CH₂, -N(CH₂CH=CH₂)₂, -OCH₂CH=CH₂, -CH₂CH=CH₂, -CH₂CH₂OCH=CH₂, -(C₆H₄)-CH=CH₂, -O(C₆H₄)-CH=CH₂, -CH₂(C₆H₄)-CH=CH₂, -NH(C₆H₄)-CH=CH₂, -N(CH₂CH=CH₂)-(C₆H₄)-CH=CH₂, -O-R-OOC-C(R')=CH₂, -NH-R-NHCO-C(R')=CH₂ und einer Arylgruppe mit höchstens 12 Kohlenstoffatomen ausgewählt ist, wobei R eine Alkylengruppe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeutet und R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet;
mindestens einer der Reste R⁶ bis R¹⁰ eine -CH=CH₂-Gruppe oder eine -C(CH₃)=CH₂-Gruppe enthält.
Die organische Phosphorverbindung enthält mindestens eine der Gruppen -CH=CH₂ oder -C(CH₃)=CH₂, d. h. eine ungesättigte Endbindung. Diese funktionelle Gruppe soll bei Bestrahlung mit radioaktiven Strahlen eine Bindung mit dem Polyolefinharz (A) eingehen. Vorzugsweise sind in einem Molekül zwei oder mehr ungesättigte Endbindungen enthalten.
Die Gruppe CH₂=CY¹-Y²- in der Verbindung der Formel (I) kann beispielsweise folgende spezielle Bedeutungen haben: CH₂=CH-CH₂-, CH₂=CH-CH₂CH₂CH₂-, CH₂=C(CH₃)-CH₂-, CH₂=CHCOO-CH₂CH₂- und CH₂=C(CH₃)COO-CH₂CH₂-
Die monofunktionelle aromatische Kohlenwasserstoffgruppe, die ein Heteroatom enthalten kann, im Rahmen von R¹ bis R⁴ ist vorzugsweise eine aromatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen. Speziell gehören hierzu folgende Gruppen: -C₆H₅ (Phenylgruppe), -C₆H₅OH (Hydroxyphenylgruppe), C₆H₅-C₆H₅OH (Hydroxybiphenylgruppe), -CH₂C₆H₅ (Benzylgruppe), -α-C₁₀H₇-(α-Naphthylgruppe) und -β-C₁₀H₇ (β-Naphthylgruppe).
Die difunktionelle aromatische Kohlenwasserstoffgruppe, die ein Heteroatom enthalten kann, im Rahmen von R₅, ist vorzugsweise eine aromatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 10 bis 14 Kohlenstoffatomen. Zu speziellen Beispielen für derartige Gruppen gehören: -p-C₆H₄-p-C₆H₄-, -p-C₆H₄-CH₂-p-C₆H₄-, -p-C₆H₄-C(CH₃)₂-p-C₆H₄, -p-C₆H₄-C(=O)-p-C₆H₄-, -p-C₆H₄-SO₂-p-C₆H₄- und 2,6-C₁₀H₆< (2,6-Naphthylengruppe).
Die in der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnte aromatische Kohlenwasserstoffgruppe umfasst nicht nur eine rein aromatische Kohlenwasserstoffgruppe, wie die Phenylgruppe und die -p-C₆H₄-p-C₆H₄-Gruppe, sondern auch eine aromatische Kohlenwasserstoffgruppe, die ein Sauerstoff- oder Schwefelatom als Heteroatom enthält, z. B. die Hydroxyphenylgruppe und die -p-C₆H₄-SO₂-p-C₆H₄-Gruppe.
Als spezielle Beispiele für die organische Phosphorverbindung der Formel (I) lassen sich die Verbindungen der folgenden Strukturformeln (I-1) bis (I-18) aufführen. Chemische Formel 5
Chemische Formel 6
Chemische Formel 7
Die vorstehend aufgeführten Verbindungen lassen sich gemäß den in WO-2005/012415 beschriebenen Verfahren herstellen. Beispielsweise lässt sich die Verbindung (I-1) erhalten, indem man Phosphoroxychlorid an Dimethylacetamid (DMAc) addiert und in diese Lösung eine DMAc-Lösung, die gelösten 4,4'-Biphenylalkohol und gelöstes Triethylamin enthält, tropft, um die Bestandteile miteinander umzusetzen, wonach sich die Umsetzung mit einer Mischlösung aus Allylamin und Triethylamin anschließt.
In den Verbindungen der Formel (II) kann es sich bei speziellen Beispielen für die Arylgruppe mit höchstens 12 Kohlenstoffatomen um folgende Gruppen handeln: -C₆H₅ (Phenylgruppe), -C₆H₅OH (Hydroxylphenylgruppe), -C₆H₅-C₆H₅OH (Hydroxybiphenylgruppe), -α-C₁₀H₇ (α-Naphthylgruppe) und -β-C₁₀H₇ (β-Naphthylgruppe).
Bei speziellen Beispielen der difunktionellen aromatischen Kohlenwasserstoffgruppe mit höchstens 20 Kohlenstoffatomen, die kein mobiles Wasserstoffatom enthält, im Rahmen von Ar¹ und Ar² kann es sich um folgende Gruppen handeln: -p-C₆H₄-, -p-C₆H₄-O-, -O-p-C₆H₄-O-, -p-C₆H₄-p-C₆H₄-, -p-C₆H₄-CH₂-p-C₆H₄-, -p-C₆H₄-C(CH₃)₂-p-C₆H₄-, -p-C₆H₄-C(=O)-p-C₆H₄-, -p-C₆H₄-SO₂-p-C₆H₄- und 2,6-C₆H₄< (2,6-Naphthylengruppe). Unter einem mobilen Wasserstoffatom ist ein hochgradig reaktives Wasserstoffatom, das in einer funktionellen Gruppe enthalten ist, zu verstehen, z. B. in – OH (Hydroxylgruppe), -NHCO- (Amidbindung) oder -NHCOO- (Urethanbindung), das leicht eine Wasserstoffbrückenbindung bildet und bei Raumtemperatur bereitwillig mit metallischem Natrium und Natriumhydrid unter Erzeugung von Wasserstoff reagiert.
Zu speziellen Beispielen für die organische Phosphorverbindung der Formel (II) gehören die Verbindungen der Strukturformeln (II-1) bis (II-23). Unter diesen Verbindungen stellen die Verbindungen (II-1) bis (II-12) Beispiele für n=0 dar, d. h. Beispiele, die zwei Phosphoratome in einem Molekül enthalten. Bei den Verbindungen (II-13) bis (II-20) handelt es sich um Beispiele mit n=1, d. h. um Beispiele, die drei Phosphoratome in einem Molekül enthalten. Die Verbindungen (II-21) bis (II-23) sind Beispiele für n=2, wobei vier Phosphoratome in einem Molekül enthalten sind. Chemische Formel 8
Chemische Formel 9
Chemische Formel 10
Chemische Formel 11
Die vorstehend aufgeführten Verbindungen lassen sich gemäß einem in WO-2005-087852 beschriebenen Verfahren herstellen. Beispielsweise lässt sich die Verbindung (II-1) durch Umsetzung der Ausgangsmaterialien 4,4'-Dichlorbiphenyl mit Phosphoroxychlorid unter anschließender Umsetzung mit Allylbromid zur Einführung einer ungesättigten Gruppe am Ende herstellen.
Das reaktive, organische flammhemmende Mittel auf Phosphorbasis (B) ist in der Harzzusammensetzung vorzugsweise in einer Menge von 0,5 bis 20 Gew.-% und insbesondere von 4 bis 12 Gew.-% enthalten. Wenn der Anteil des reaktiven, organischen flammhemmenden Mittels auf Phos phorbasis (B) weniger als 0,5 Gew.-% beträgt, werden die flammhemmenden Eigenschaften kaum verbessert und daneben ergibt sich aus der geringen Vernetzungsdichte der Harzzusammensetzung der Umstand, dass die physikalischen Eigenschaften in bezug auf Festigkeit, Druckbeständigkeit und Wärmebeständigkeit kaum verbessert werden. Wenn der Anteil 20 Gew.-% übersteigt, ist das organische flammhemmende Mittel auf Phosphorbasis in so starkem Überfluss vorhanden, dass nicht-umgesetztes Monomeres und Zersetzungsgase des reaktiven organischen flammhemmenden Mittels auf Phosphorbasis vorliegen und es zum Ausbluten von oligomeren Substanzen kommen kann.
Vorteilhafterweise enthält die Harzzusammensetzung, die im erfindungsgemäßen Lichtbogenlösch-Harzformkörper verwendet wird, ferner ein Polyacetalharz (C). Obgleich ein Polyacetalharz im allgemeinen ein thermisches Zersetzungsgas erzeugt, das zum Auslöschen eines Lichtbogens sehr wirksam ist, bereitet es Schwierigkeiten bei der Formgebung durch Schmelzkneten, d. h. es weist eine schlechte Verformbarkeit auf. Da ein Polyacetalharz eine reichliche Menge an thermischem Zersetzungsgas erzeugt, das einen relativ hohen Beitrag zum Druckanstieg liefert, nimmt der Druck in einem Lichtbogenlösch-Bauelement tendenziell zu. Durch Verwendung des Polyacetalharzes in Kombination mit dem Polyolefinharz (A) wird das Lichtbogen-Auslöschungsverhalten verbessert, ohne dass die Verformbarkeit der Harzzusammensetzung beeinträchtigt wird. Außerdem wird auch der Druckanstieg in einem Lichtbogenlösch-Bauelement beim Lichtbogen-Auslöschungsvorgang unterdrückt.
Das Polyacetalharz (C) enthält Struktureinheiten, die sich von Oxymethylen ableiten, in einem Anteil von vorzugsweise 75 bis 100 Mol-% und insbesondere im Bereich von 80 bis 100 Mol-%. Wenn der Anteil der Struktureinheiten weniger als 75 Mol-% beträgt, so ergibt sich ein schlechtes Lichtbogen-Auslöschungsverhalten und ein rascher Auslöschungsvorgang lässt sich nicht durchführen.
Bei einem bevorzugten Polyacetalharz handelt es sich um ein Oxymethylen-Oxyethylen-Copolymeres oder um ein Oxymethylen-Polymeres, das aufgrund seiner hervorragenden Lichtbogen-Auslöschungseigenschaften besonders bevorzugt ist. Dagegen zeigt Polyoxyethylen ein schlechtes Lichtbogen-Auslöschungsverhalten.
Das Polyacetalharz (C) ist vorzugsweise in einer Menge im Bereich von 5 bis 90 Gew.-teilen und insbesondere im Bereich von 7 bis 88 Gew.-teilen, bezogen auf 100 Gew.-teile des Polyolefinharzes (A), enthalten. Wenn der Anteil des Polyacetalharzes (C) weniger als 5 Gew.-teile gemäß dem vorstehend definierten Verhältnis beträgt, lässt sich nur eine geringe Wirkung durch das Polyacetalharz (C) erwarten und das Lichtbogen-Auslöschungsverhalten lässt sich kaum verbessern. Wenn der Anteil 90 Gew.-teile übersteigt, nimmt die Menge des thermischen Zersetzungsgases zu, wodurch der Druck im Lichtbogenlösch-Bauelement steigt.
Die Harzzusammensetzung, die im erfindungsgemäßen Lichtbogenlösch-Harzformkörper verwendet wird, kann ferner die vorerwähnten Harze umfassen, wobei beispielsweise ein thermoplastisches Harz für allgemeine Zwecke enthalten sein kann. Der Anteil eines derartigen Harzes liegt vorzugsweise im Bereich von 0 bis 15 Gew.-teilen und insbesondere im Bereich von 0 bis 12 Gew.- teilen, bezogen auf 100 Gew.-teile des Polyolefinharzes (A).
Vorteilhafterweise enthält die Harzzusammensetzung, die im erfindungsgemäßen Lichtbogenlösch-Harzformkörper verwendet wird, ferner ein Strahlungsvernetzungsmittel (C). Das enthaltene Strahlungsvernetzungsmittel geht bei Bestrahlung mit radioaktiven Strahlen eine chemische Bindung mit dem Harz ein, wodurch das Harz in einer dreidimensionalen Netzstruktur vernetzt wird und die Vernetzungsdichte erhöht wird. Dadurch werden die physikalischen Eigenschaften, einschließlich Festigkeit, Druckbeständigkeit und Wärmebeständigkeit, verbessert.
Zu geeigneten Strahlungsvernetzungsmitteln gehören Verbindungen, die keinen aromatischen Ring enthalten und bereitwillig Wasserstoffgas erzeugen, wobei es sich um Melaminverbindungen mit einer reaktiven funktionellen Gruppe mit einer difunktionellen oder höheren Funktionalität handelt, einschließlich Trimethallylacrylat, Triallylacrylat und Isocyanato-tri-(methyl)-acrylat. Insbesondere lässt sich ein Strahlungsvernetzungsmittel unter folgenden Produkten auswählen: Triallylisocyanurat, Trimethallylisocyanurat, ein durch radikalische Oligomerisation dieser Isocyanurate erhaltenes Oligomeres, Triallyltrimellitat, Trimethallyltrimellitat, Tetraallylpyromellitat, Tetramethallylpyromellitat, N,N,N',N',N'',N''-Hexaallylmelamin, N,N,N',N',N'',N''-Hexamethallylmelamin und dergl.
Das Strahlungsvernetzungsmittel (C) ist in der Harzzusammensetzung in einer Menge von vorzugsweise 0,5 bis 20 Gew.-% und insbesondere von 1 bis 12 Gew.-% enthalten. Wenn der Anteil des Strahlungsvernetzungsmittels weniger als 0,5 Gew.-% beträgt, lässt sich die Vernetzung des Harzverbundstoffes kaum verbessern. Wenn der Anteil 20 Gew.-% übersteigt, kann es zu einem Ausbluten des Strahlungsvernetzungsmittels kommen.
Vorteilhafterweise enthält die Harzzusammensetzung, die im erfindungsgemäßen Lichtbogenlösch-Harzformkörper verwendet wird, einen oder mehrere Typen eines anorganischen Füllstoffes (D), der aus der Gruppe verstärkende Fasern, Bariumtitanat-Whiskers, feine Kieselgelteilchen, Boehmit, Talcum, Magnesiumcarbonat und ein Metallhydroxid ausgewählt ist. Das Vorliegen des anorganischen Füllstoffes verbessert die Maßhaltigkeit sowie die Intensität, die Druckbeständigkeit und die Wärmebeständigkeit des Lichtbogenlösch-Harzformkörpers.
Die Verstärkungsfasern können beispielsweise aus Glasfasern, Kohlenstofffasern und Metallfasern ausgewählt werden, wobei Glasfasern aufgrund ihrer Festigkeit und Haftfähigkeit am Harz und am anorganischen Füllstoffmaterial bevorzugt werden. Die Verstärkungsfasern können allein oder in Kombination aus zwei oder mehr Arten verwendet werden. Ferner können die Fasern mit einem bekannten Oberflächenbehandlungsmittel, z. B. einem Silan-Haftmittel, behandelt werden. Die Glasfasern werden vorzugsweise einer Oberflächenbehandlung unterzogen und ferner mit einem Harz beschichtet. Diese Maßnahme verbessert die Haftfähigkeit des Harzes in der Harzzusammensetzung.
Das Metallhydroxid wird aufgrund seiner Fähigkeit zur Unterdrückung des Druckanstiegs vorzugsweise im Polyolefinharz (A) dispergiert. Das Metallhydroxid wird vorzugsweise aus der Gruppe, umfassend Aluminiumhydroxid, Boehmit und Magnesiumhydroxid mit einem Korndurchmes ser im Bereich von 1 bis 10 μm ausgewählt.
Der anorganische Füllstoff (D) ist in der Harzzusammensetzung vorzugsweise in einem Anteil von 1 bis 70 Gew.-% und insbesondere von 20 bis 70 Gew.-% enthalten. Wenn der Anteil des anorganischen Füllstoffes (D) weniger als 1 Gew.-% beträgt, lässt sich die Wirkung des anorganischen Füllstoffes kaum erhalten. Wenn der Anteil 70 Gew.-% übersteigt, nimmt die Menge des thermischen Zersetzungsgases ab, was das Lichtbogen-Auslöschungsvermögen beeinträchtigt.
Die Harzzusammensetzung des erfindungsgemäßen Lichtbogenlösch-Harzformkörpers kann ferner üblicherweise verwendete Additive, die von den vorerwähnten Substanzen abweichen, enthalten, sofern das Additiv nicht in erheblichem Umfang die erfindungsgemäß angestrebten Eigenschaften beeinträchtigt, d. h. die Wärmebeständigkeit, die Druckbeständigkeit, das Lichtbogen-Auslöschungsvermögen, die Festigkeit und die flammhemmende Beschaffenheit. Die Additive umfassen beispielsweise Kristallisationskeime, farbgebende Mittel, Antioxidationsmittel, Formtrennmittel, Weichmacher, Wärmestabilisatoren, Gleitmittel, UV-Absorber und dergl.
Der erfindungsgemäße Lichtbogenlösch-Harzformkörper wird fertiggestellt, indem man die geformte Harzzusammensetzung mit radioaktiven Strahlen bestrahlt.
Die Formgebung der Harzzusammensetzung kann nach einem bekannten Verfahren durchgeführt werden. Beispielsweise kann nach dem Schmelzkneten der Harzzusammensetzung zur Bildung von Pellets die Formgebung nach einem bekannten Verfahren des Spritzgießens, des Extrudierens, der Vakuumformgebung, der Blasformgebung und dergl. durchgeführt werden. Das Schmelzkneten kann unter Verwendung einer üblicherweise verwendeten Schmelzknetmaschine, z. B. eines Einzelschnecken- oder Doppelschneckenextruders, eines Banbury-Mischers, eines Kneters, einer Mischwalze oder dergl., durchgeführt werden. Der Knetvorgang wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 170 bis 230 °C durchgeführt. Wenn die Temperatur unter 170 °C liegt, lässt sich das Schmelzkneten kaum durchführen. Bei einer Temperatur von über 230 °C dissoziiert die Hydroxylgruppe in der Harzzusammensetzung, wodurch das Auslöschungsverhalten verringert wird. Insbesondere erweist sich das nachstehend geschilderte Verfahren erfindungsgemäß als günstig. Eine Harzzusammensetzung, die das Polyolefinharz (A) und das Polyacetalharz (C) enthält, wird unter einer Inertgasatmosphäre bei einer Temperatur von 180 bis 220 °C geknetet und geformt, wonach sich eine Abkühlung auf eine Temperatur von 40 bis 60 °C anschließt. Durch dieses Formgebungsverfahren lässt sich ein Harzformkörper mit einer Mikrophasen-Trennstruktur erhalten, bei dem das Polyacetalharz (C) mit einer Submikrongröße von 0,1 bis 0,9 μm im Polyolefinharz (A) dispergiert ist, und zwar in der Konfiguration eines Sees mit Inseln, eines hexagonalen Zylinders oder von Lamellen. Durch Bildung der Mikrophasen-Trennstruktur lässt sich das Polyacetalharz (C) leicht thermisch zersetzen, wobei es ein thermisches Zersetzungsgas mit starkem Lichtbogen-Auslöschungsvermögen emittiert, wodurch der Lichtbogen rasch ausgelöscht wird. Da die Vernetzung in diesem Stadium noch nicht begonnen hat, können Reste, die beim Formgebungsverfahren anfallen, einem Recycling zugeführt werden.
Nachdem der Harzformkörper erhalten worden ist, wird eine Bestrahlung mit radioaktiven Strahlen durchgeführt, wodurch man den erfindungsgemäßen Lichtbogenlösch-Harzformkörper erhält. Die Mikrophasen-Trennstruktur wird durch den Vernetzungsvorgang, der durch die Bestrahlung herbeigeführt wird, fixiert.
Zur Bestrahlung des Harzformkörpers können α-Strahlen, γ-Strahlen, Röntgenstrahlen oder UV-Strahlen verwendet werden, worunter γ-Stahlen bevorzugt werden, da sie ein intensives Eindringverhalten zeigen und eine homogene Bestrahlung zulassen.
Die Bestrahlungsdosis beträgt vorzugsweise mindestens 10 kGy und insbesondere 10 bis 45 kGy. Durch Bestrahlung in diesem Bereich lässt sich ein Lichtbogenlösch-Harzformkörper mit den vorerwähnten günstigen Eigenschaften aufgrund der durch die Bestrahlung erzielten Vernetzung erreichen. Wenn die Bestrahlungsdosis unter 10 kGy liegt, ist die dreidimensionale Netzstruktur, die durch die Vernetzungsbindungen gebildet wird, inhomogen und nicht-umgesetztes Vernetzungsmittel kann ausbluten. Wenn die Dosis 45 kGy übersteigt, bleiben nach der Bestrahlung innere Spannungen zurück, was auf Oxidationszersetzungsprodukte im Harzformkörper zurückzuführen ist, wodurch es zu Verzerrungen und Kontraktionen kommen kann.
Ein auf diese Weise erhaltener erfindungsgemäßer Lichtbogenlösch-Harzformkörper weist eine hervorragende Beschaffenheit in Bezug auf Festigkeit, Druckbeständigkeit, Wärmebeständigkeit, Lichtbogen-Auslöschungsverhalten und flammhemmende Beschaffenheit auf und kann daher vorteilhafterweise in einem Lichtbogenlösch-Bauelement eines Trennschalters verwendet werden.
Nachstehend wird ein erfindungsgemäßer Trennschalter beschrieben.
Der erfindungsgemäße Trennschalter umfasst einen fixierten Kontaktabschnitt mit einem fixierten Kontaktstück, einen beweglichen Kontaktabschnitt mit einem beweglichen Kontaktstück, das in Kontakt mit dem fixierten Kontaktabschnitt kommen kann und Öffnungs- und Schließvorgänge zusammen mit dem fixierten Kontaktabschnitt durchführen kann und ein Lichtbogenlösch-Bauelement, das einen bei den Öffnungs- und Schließvorgängen zwischen dem fixierten Kontaktabschnitt und dem beweglichen Kontaktabschnitt erzeugten Lichtbogen auslöscht, wobei das Lichtbogenlösch-Bauelement den vorstehend beschriebenen Lichtbogenlösch-Harzformkörper umfasst.
Ein spezielles Beispiel für einen derartigen Trennschalter ist in den 1 bis 3 dargestellt. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die teilweise einen Schnitt zeigt. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Lichtbogenlösch-Bauelements. 3 ist eine Schnittansicht des Trennschalters.
Gemäß 1 umfasst der Trennschalter einen fixierten Kontaktabschnitt 5 mit einer monolithischen Struktur, wobei ein Stromversorgungsanschluss 4 an einem Ende und eine U-förmige Biegung entlang eines beweglichen Kontaktabschnitts 1 am anderen Ende vorgesehen sind. Ferner umfasst der Trennschalter den beweglichen Kontaktabschnitt 1 mit einem beweglichen Kontaktstück 6, das mit einem fixierten Kontaktstück 7, das an der Spitze der U-Biegung 5a des fixierten Kontaktabschnittes vorgesehen ist, in Kontakt kommt. Am fixierten Kontaktabschnitt 5 ist ein Lichtbogenhorn 9 angebracht, das den zwischen dem beweglichen Kontaktstück 6 und dem fixierten Kontaktstück 7 entwickelten Lichtbogen in Richtung zum Lichtbogenlösch-Bauelement lenkt.
Das Lichtbogenlösch-Bauelement besteht aus einem Gitter 2 und einer Lichtbogen-Löschkammer 13. Das Gitter 2 ist aus einer Mehrzahl von Lagen (fünf Lagen in den Figuren) zusammengesetzt, die unter Einhaltung eines vorgegebenen Abstands zum Isolierkörper 12 gestapelt sind. Der bewegliche Kontaktabschnitt 1 übt eine Öffnungs- und Schließbewegung zwischen einer mit einer ausgezogenen Linie angegebenen geschlossenen Position und einer mit einer strichpunktierten Linie angegebenen geöffneten Position durch die V-förmige Kerbe 2a, die im Gitter 2 ausgebildet ist, aus. Die Lichtbogenlösch-Kammer 13, die aus einem erfindungsgemäßen Lichtbogenlösch-Harzformkörper gebildet ist, ist zwischen dem beweglichen Kontaktabschnitt 1 und dem Gitter 2 vorgesehen.
Der in 1 und 3 dargestellte Isolierkörper 12 umfasst ein Paar von Seitenwänden 12a auf der linken und der rechten Seite und Verbindungsteile 12b und 12c, die die Seitenwände oben und unten verbinden. Der Isolierkörper ist monolithisch aus einem Melamin-Formharz, das gegen den Lichtbogen beständig ist, gebildet. Eine Mehrzahl von Rillen 14 mit rechteckigem Querschnitt ist auf den gegenüberliegenden Flächen des Paars von Seitenwänden 12a ausgebildet. Die Rillen steigen schräg vom Beladungsseitenende (rechtes Seitenende in 3) an. Die einzelnen Lagen des Gitters 2 sind durch Presspassung an die Rillen 14 angepasst und stellen eine Brücke zwischen den linken und rechten Seitenwänden 12a dar.
Die Lichtbogen-Löschkammer 13 umfasst ein Paar von linken und rechten Seitenwänden 13a und eine Vorderwand 13b mit einer Bogenform, die die oberen Bereiche der linken und rechten Seitenwände 13a entlang der V-förmigen Kerbe 2a im Gitter 2 verbindet. Die Lichtbogen-Löschkammer 13 umfasst ferner eine Trennwand 15, die das Lichtbogen-Auslöschbauelement von einem Öffnungs-Schließ-Mechanismus trennt, und eine Isolierabdeckung 16, die den fixierten Kontaktabschnitt 5 bedeckt, wobei die Trennwand und die Isolierabdeckung monolithisch in der Lichtbogen-Löschkammer ausgebildet sind. Die Trennwand 15 ist mit einem Schlitz 15a versehen, der entlang des Wegs der Öffnungs-Schließ-Bewegung des beweglichen Kontaktabschnitts ausgebildet ist. Die Isolierabdeckung 16 ist mit einem Fenster 16a versehen, das das fixierte Kontaktstück 7 freigibt. Die Lichtbogen-Löschkammer 13 ist innen im Isolierkörper 12 auf der rechten Seite von 3 montiert, wobei die Trennwand 15 in Kontakt mit der rechten Endfläche der Seitenwände 12a des Isolierkörpers 12 steht. Die Lichtbogen-Löschkammer 13 ruht auf dem fixierten Kontaktabschnitt 5, wobei sich dazwischen die Isolierabdeckung 16 befindet, und wird von einer Hauptkörperabdeckung (in den Figuren nicht dargestellt) des Trennschalters angepresst und fixiert. In diesem montierten Zustand bedecken die Seitenwände 13a der Lichtbogen-Löschkammer 13 die Schenkelbereiche des Gitters 2 (die Bereiche an beiden Seiten der V-förmigen Kerbe), das an beiden Seiten des beweglichen Kontaktabschnitts auf der Innenseite positioniert ist. Die Vorderwand 13b befindet sich hinter der V-förmigen Kerbe 2a der obersten Lage des Gitters 2, wie in 3 dargestellt ist.
Beim Stromunterbrechungsvorgang entsteht in der vorstehend beschriebenen Struktur ein Lichtbogen zwischen den beweglichen und fixierten Kontaktstücken 6 und 7, und der Lichtbogen bewegt sich zum Gitter 2 hin und wird dort ausgelöscht. Da die beiden Schenkelbereiche des Gitters 2 durch die Seitenwände 13a der Lichtbogen-Löschkammer 13 abgedeckt und gegen den Lichtbogen bei diesem Stromunterbrechungsvorgang abgeschirmt sind, wird ein Schmelzen und Zerstäuben dieser Bereiche des Gitters durch den Lichtbogen verhindert, und ferner wird ein thermisches Zersetzungsgas von den Seitenwänden 13a in der Nähe des Lichtbogens erzeugt und emittiert, was ein Abkühlen des Lichtbogens und dessen rasches Auslöschen fördert.
Beispiele
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf einige bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Beispiel 1
Zunächst wurden 67 Gew.-teile Polyolefinharz (EVAL-L104B, Produkt der Fa. Kuraray Co., Ltd.) mit einem Gehalt an 0,58 Mol Hydroxylgruppen, bezogen auf 1 Mol Methylengruppen, und 25 Gew.-teile eines Polyoxymethylen-Oxyethylen-Copolymeren (Tenac-C 4520, Produkt der Fa. Asahi Kasei Corporation) mit einem Gehalt an 90 Mol-% Struktureinheiten, die sich von Oxymethylen ableiten, geschmolzen und vermischt. Anschließend wurden 8 Gewichtsteile der Verbindung der Formel (I-14) als reaktives, organisches flammhemmendes Mittel auf Phosphorbasis zugesetzt. Das erhaltene Gemisch wurde bei 220 °C unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders vom Seitenstromtyp (Produkt der Fa. Japan Steel Works, Ltd.) zur Bildung von Harzpellets verknetet. Die Harzpellets wurden 7 Stunden bei 80 °C getrocknet und sodann bei einer Harztemperatur von 215 °C und einer Werkzeugtemperatur von 50 °C unter Verwendung einer Spritzgießmaschine (Typ α50C der Fa. FANUC Ltd.) verformt. Der Querschnitt des Formkörpers wurde durch Rasterelektronenmikroskopie betrachtet. Es wurde die Bildung einer Mikrophasen-Trennstruktur bestätigt, wobei sich eine Spherulit-Struktur mit einer Lamellenkonfiguration und eine homogene See-Insel-Struktur zeigten.
Anschließend wurde der Formkörper mit γ-Strahlen aus einer Kobalt 60-Quelle mit einer Dosis von 25 kGy bestrahlt. Auf diese Weise wurde der Lichtbogenlösch-Harzformkörper von Beispiel 1 erhalten. Der Querschnitt dieses Lichtbogenlösch-Harzformkörpers wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop betrachtet. Die Bildung einer Mikrophasen-Trennstruktur wurde bestätigt, wobei sich eine Spherulit-Struktur mit einer Lamellenkonfiguration und eine homogene See-Insel-Struktur zeigten.
Beispiel 2
Zunächst wurden 50 Gew.-teile eines Polyolefinharzes (EVAL-L104B, Produkt der Fa. Kuraray Co., Ltd.) mit einem Gehalt an 0,58 Mol Hydroxylgruppen, bezogen auf 1 Mol Methylengruppen, und 20 Gew.-teile eines Polyoxymethylen-Oxyethylen-Copolymeren (Tenac-C 4520, Produkt der Fa. Asahi Kasei Corporation) mit einem Gehalt an 90 Mol-% Struktureinheiten, die sich von Oxymethylen ableiteten, geschmolzen und vermischt. Anschließend wurden 10 Gew.-teile Boehmit (BMT-10, Produkt der Fa. Kawai Lime Co., Ltd.), 15 Gew.-teile mit Silan behandelte Glasfasern (03.JAFT2Ak25, Produkt der Fa. Asahi Fiber Glass Co., Ltd.) als anorganische Füllstoffmaterialien und 5 Gew.-teile der Verbindung der Formel (II-3) als reaktives, organisches flammhemmendes Mittel auf Phosphorbasis zugesetzt. Das erhaltene Gemisch wurde bei 220 °C unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders vom Seitenstromtyp (Produkt der Fa. Japan Steel Works, Ltd.) zur Bildung von Harzpellets verknetet. Die Pellets wurden 7 Stunden bei 80 °C getrocknet und sodann bei einer Harztemperatur von 215 °C und einer Werkzeugtemperatur von 50 °C unter Verwendung einer Spritzgießmaschine (Typ α50C, Produkt der Fa. FANUC Ltd.) verformt. Der Querschnitt des Formkörpers wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop betrachtet. Es wurde die Bildung einer Mikrophasen-Trennstruktur bestätigt, die eine Spherulit-Struktur mit einer Lamellenkonfiguration und eine homogene See-Insel-Struktur zeigte.
Anschließend wurde der Formkörper mit γ-Strahlen aus einer Kobalt 60-Quelle in einer Dosis von 25 kGy bestrahlt. Auf diese Weise wurde der Lichtbogenlösch-Harzformkörper von Beispiel 2 erhalten. Der Querschnitt dieses Lichtbogenlösch-Harzformkörpers wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop betrachtet. Die Bildung einer Mikrophasen-Trennstruktur wurde bestätigt, wobei sich eine Spherulit-Struktur mit einer Lamellenkonfiguration und eine homogene See-Insel-Struktur zeigten.
Beispiel 3
Zunächst wurden 53 Gew.-teile eines Polyolefinharzes (EVAL-L104B, Produkt der Fa. Kuraray Co., Ltd.) mit einem Gehalt an 0,58 Mol Hydroxylgruppen, bezogen auf 1 Mol Methylengruppen, und 20 Gew.-teile eines Polyoxymethylen-Oxyethylen-Copolymeren (Tenac-C 4520, Produkt der Fa. Asahi Kasei Corporation) mit einem Gehalt an 90 Mol-% Struktureinheiten, die sich von Oxymethylen ableiteten, bei 220 °C unter einer Stickstoffgasatmosphäre geschmolzen und vermischt. Anschließend wurden 15 Gew.-teile Boehmit (BMT-10, Produkt der Fa. Kawai Lime Co., Ltd.) als anorganische Füllstoffmaterialien und 12 Gew.-teile der Verbindung der Formel (I-18) als reaktives, organisches flammhemmendes Mittel auf Phosphorbasis zugesetzt. Das erhaltene Gemisch wurde bei 220 °C unter Verwendung eines Doppelschneckenextruders vom Seitenstromtyp (Produkt der Fa. Japan Steel Works, Ltd.) unter Stickstoffgas zur Bildung von Harzpellets verknetet. Die Pellets wurden 7 Stunden bei 80 °C getrocknet und sodann unter Stickstoffgasatmosphäre bei einer Harztemperatur von 215 °C und einer Werkzeugtemperatur von 50 °C unter Verwendung einer Spritzgießmaschine (Typ α50C, Produkt der Fa. FANUC Ltd.) verformt. Der Querschnitt des Formkörpers wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop betrachtet. Es wurde die Bildung einer Mikrophasen-Trennstruktur bestätigt, wobei sich eine Spherulit-Struktur mit einer Lamellenkonfiguration und eine homogene See-Insel-Struktur zeigten.
Anschließend wurde der Formkörper mit γ-Strahlen aus einer Kobalt 60-Quelle in einer Dosis von 25 kGy bestrahlt. Auf diese Weise wurde der Lichtbogenlösch-Harzformkörper von Beispiel 3 erhalten. Der Querschnitt dieses Lichtbogenlösch-Harzformkörpers wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop betrachtet. Es wurde die Bildung einer Mikrophasen-Trennstruktur bestätigt, wobei sich eine Spherulit-Struktur mit einer Lamellenkonfiguration und eine homogene See-Insel-Struktur zeigten.
Vergleichsbeispiel 1
Die Harzpellets von Vergleichsbeispiel 1 wurden durch Verkneten unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass kein reaktives, organisches flammhemmendes Mittel auf Phosphorbasis zugemischt wurde. Die erhaltenen Pellets wurden 7 Stunden bei 80 °C getrocknet und sodann bei einer Harztemperatur von 215 °C und einer Werkzeugtemperatur von 50 °C unter Verwendung einer Spritzgießmaschine (Typ α50C, Produkt der Fa. FANUC Ltd.) verformt. Auf diese Weise wurde der Lichtbogenlösch-Harzformkörper von Vergleichsbeispiel 1 erhalten.
Vergleichsbeispiel 2
Die Harzpellets von Vergleichsbeispiel 2 wurden durch Verkneten unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2 erhalten, mit der Ausnahme, dass kein reaktives, organisches flammhemmendes Mittel auf Phosphorbasis zugemischt wurde. Die erhaltenen Pellets wurden 7 Stunden bei 80 °C getrocknet und sodann bei einer Harztemperatur von 215 °C und einer Werkzeugtemperatur von 50 °C unter Verwendung einer Spritzgießmaschine (Typ α50C, Produkt der Fa. FANUC Ltd.) verformt. Auf diese Weise wurde der Lichtbogenlösch-Harzformkörper von Vergleichsbeispiel 2 erhalten.
Vergleichsbeispiel 3
Der Lichtbogenlösch-Harzformkörper von Vergleichsbeispiel 3 wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 erhalten, mit der Ausnahme, dass das in Beispiel 2 verwendete reaktive, organische flammhemmende Mittel auf Phosphorbasis durch ein organisches flammhemmendes Mittel auf Phosphorbasis ersetzt wurde, bei dem es sich um einen Additivtyp handelte und das keine Reaktivität aufwies ("HCA-HQ", Produkt der Firma Sanko Chemical Industry Co., Ltd.)
Vergleichsbeispiel 4
Der Lichtbogenlösch-Harzformkörper von Vergleichsbeispiel 4 wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 erhalten, mit der Ausnahme, dass das in Beispiel 2 verwendete reaktive, organische flammhemmende Mittel auf Phosphorbasis durch ein bromhaltiges flammhemmendes Mittel ersetzt wurde ("Great Lakes pdbs-80", Produkt der Firma Great Lakes Chemical Corporation).
Vergleichsbeispiel 5
Der Lichtbogenlösch-Harzformkörper von Vergleichsbeispiel 5 wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 erhalten, mit der Ausnahme, dass das Polyolefinharz (EVAL-L104B, Produkt der Fa. Kuraray Co., Ltd.) mit einem Gehalt an 0,58 Mol Hydroxylgruppen, bezogen auf 1 Mol Methylengruppen, das in Beispiel 2 verwendet worden war, durch ein Polyethylenharz (HJ362, Produkt der Fa. Nippon Polyethylene Corporation) ersetzt wurde.
Vergleichsbeispiel 6
Zunächst wurden 25 Gew.-teile eines ungesättigten Polyesterharzes (7527, Produkt der Fa. Japan U-PiCA Co., Ltd.), 35 Gew.-teile Al(OH)₃, 5 Gew.-teile eines Styrol-Vinylacetat-Copolymeren, 0,3 Gew.-teile des Polymerisationsinitiators tert.-Butylperoxid-Z und 4,7 Gew.-teile eines Mittels zur Einstellung der Viskosität unter Verwendung eines Kneters verknetet. Beim Knetvorgang wurden 35 Gew.-teile eines anorganischen Füllstoffes in Form von mit Silan behandelten Glasfasern (03.JAFT2Ak25, Produkt der Fa. Asahi Fiber Glass Co., Ltd.) zugesetzt und dispergiert. Man erhielt eine Formmasse. Die Formmasse wurde bei einer Temperatur im Bereich von 140 bis 150 °C verformt und polymerisiert. Auf diese Weise erhielt man den Lichtbogenlösch-Harzformkörper von Vergleichsbeispiel 6.
Vergleichsbeispiel 7
Harzpellets wurden durch Verkneten von 99,8 Gew.-teilen Nylon 6-Harz (UBE-Nylon 1015B, Produkt der Fa. UBE Industries, Ltd.) und 0,2 Gew.-teilen eines Antioxidationsmittels (IRGANOX 1010, Produkt der Fa. Nihon Ciba-Geigy K.K) erhalten. Die Harzpellets wurden 4 Stunden bei 105 °C getrocknet und sodann bei einer Harztemperatur von 260 °C und einer Werkzeugtemperatur von 85 °C unter Verwendung einer Spritzgießmaschine (Typ α50C, Produkt der Fa. FANUC Ltd.) verformt. Auf diese Weise erhielt man den Lichtbogenlösch-Harzformkörper von Vergleichsbeispiel 7.
Die Formgebungseigenschaften der Lichtbogenlösch-Harzformkörper der Beispiele 1 bis 3 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 7 wurden bewertet. Die Lichtbogenlösch-Harzformkörper wurden Kurzschlusstests, Wärmebeständigkeitstests und Tests auf die flammhemmende Beschaffenheit unterworfen, wobei die Formkörper für die Lichtbogen-Löschkammer 13 eines Trennschalters gemäß Darstellung in 1 verwendet wurden.
Beim Kurzschlusstest wurde ein elektrischer Strom von 3-Phasen 440 V/50 kA durch die Kontaktstücke im geschlossenen Zustand geleitet. Anschließend wurde der bewegliche Kontaktabschnitt geöffnet, um einen Lichtbogenstrom zu erzeugen. Die Prüfung umfasste die Unterbrechungseigenschaften des Lichtbogenstroms (Lichtbogen-Auslöschverhalten), den Bruch und die Beschädigung des Lichtbogen-Auslöschbauelements (Druckbeständigkeit) und die Oberflächenbedingungen (Wärmebeständigkeit).
Die Stromunterbrechungseigenschaften wurden als "akzeptabel" bezeichnet, wenn der Kurzschlussstrom in erfolgreicher Weise unterbrochen wurde.
Die Formgebungseigenschaften wurden als "akzeptabel" bezeichnet, wenn bei visueller Betrachtung keine Erzeugung von Bläschen oder "Drooling" erfolgten.
Die flammhemmenden Eigenschaften wurden gemäß dem UL-94-Test folgendermaßen bewertet. Ein Prüfkörper (Länge 5 Zoll, Breite 1/2 Zoll und Dicke 3,2 mm) wurde gemäß UL-94 hergestellt. Der Prüfkörper wurde vertikal angeordnet und 10 Sekunden in Kontakt mit der Flamme eines Bunsenbrenners gebracht. Die Entzündungszeit wurde aufgezeichnet. Nach Auslöschen wurde der Prüfkörper erneut 10 Sekunden in Kontakt mit der Flamme gebracht und die Entzündungszeit wurde wieder aufgezeichnet. Eine Bewertung wurde gemäß UL-94 auf der Grundlage der gesamten Entzündungszeit, der Nachglühzeit nach dem zweiten Auslöschen und das brennende Abtropfen (Entzündung von Watte) vorgenommen.
Der Metallverunreinigungszustand wurde durch Messen des Kontaktwiderstands nach 300-stündigem Belassen des Prüfkörpers in einer Umgebung von 120 °C bewertet. Wenn der Kontaktwiderstand nicht höher als 50 mΩ war, wurde der Metallverunreinigungszustand als "akzeptabel" bezeichnet.

Die Ergebnisse der vorstehend beschriebenen Tests sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Tabelle 1

	Kurzschlusstest
	Stromunterbrechungseigenschaft (Lichtbogen-Auslöschungsverhalten)	Bruch und Beschädigung (Druckbeständigkeit)	Oberflächenzustand (Wärmebeständigkeit)	Formgebungseigenschaften	Flammhemmende Beschaffenheit (UL-94)	Metallverunreinigung
Beispiel 1	Akzeptabel (gute Stromunterbrechungseigenschaften)	Akzeptabel (keine Schädigung)	Gut	Gut	V-0	Akzeptabel
Beispiel 2	Akzeptabel (gute Stromunterbrechungseigenschaften)	Akzeptabel (keine Schädigung)	Gut	Gut	V-0	Akzeptabel
Beispiel 3	Akzeptabel (gute Stromunterbrechungseigenschaften)	Akzeptabel (keine Schädigung)	Gut	Gut	V-0	Akzeptabel
Vergl.-bsp. 1	Akzeptabel (gute Stromunterbrechungseigenschaften)	Schädigung	Gut	Gut	HB	Akzeptabel
Vergl.-bsp. 2	Akzeptabel (gute Stromunterbrechungseigenschaften)	Schädigung	Gut	Gut	HB	Akzeptabel
Vergl.-bsp. 3	Akzeptabel (gute Stromunterbrechungseigenschaften)	Schädigung	Gut	Gut	V-2	Inakzeptabel
Vergl.-bsp. 4	Akzeptabel (gute Stromunterbrechungseigenschaften)	Schädigung	Gut	Gut	V-0	Inakzeptabel
Vergl.-bsp. 5	inakzeptabel	Schädigung	Gut	Gut	HB	Akzeptabel
Vergl.-bsp. 6	Akzeptabel (gute Stromunterbrechungseigenschaften)	Schädigung	Gut	Schlecht (Gratbildung)	V-1	Akzeptabel
	Kurzschlusstest
	Stromunterbrechungseigenschaft (LichtbogenAuslöschungsverhalten)	Bruch und Beschädigung (Druckbeständigkeit)	Oberflächenzustand (Wärmebeständigkeit)	Formgebungseigenschaften	Flammhemmende Beschaffenheit (UL-94)	Metallverunreinigung
Vergl.-bsp. 7	Akzeptabel (gute Stromunterbrechungseigenschaften)	Schädigung	Gut	Schlecht ("Drooling")	HB	Akzeptabel

Aus den Ergebnissen von Tabelle 1 geht hervor, dass die Lichtbogenlösch-Harzformkörper der Beispiele 1 bis 3 eine gute Beschaffenheit in bezug auf flammhemmende Eigenschaften, Wärmebeständigkeit und Formgebungseigenschaften aufwiesen. Die Trennschalter unter Verwendung der Lichtbogenlösch-Bauelemente aus diesen Lichtbogenlösch-Harzformkörpern führen in wirksamer Weise zu einer Auslöschung des zwischen den Kontaktstücken beim Stromunterbrechungsvorgang entwickelten Lichtbogens. Es wurde keine Beschädigung der Lichtbogen-Löschkammer aufgrund des Lichtbogen-Auslöschvorgangs festgestellt.

Claims

Lichtbogenlösch-Harzformkörper, umfassend eine Harzzusammensetzung, die ein Polyolefinharz (A) enthält, bei dem ein Teil der Wasserstoffatome in einer Methylenkette durch Hydroxylgruppen ersetzt ist und die Hydroxylgruppen in einer Menge im Bereich von 0,2 bis 0,7 Mol, bezogen auf 1 Mol der Methylengruppen, enthalten sind, wobei die Harzzusammensetzung zusätzlich ein reaktives, organisches flammhemmendes Mittel auf Phosphorbasis (B) mit einer ungesättigten Endbindung enthält, wobei der Harzformkörper nach einem Formgebungsvorgang einer Bestrahlung zur Vernetzung ausgesetzt wurde.
Lichtbogenlösch-Harzformkörper nach Anspruch 1, bei dem die Harzzusammensetzung ferner ein Polyacetalharz (C) in einer Menge im Bereich von 5 bis 90 Gew.-teilen, bezogen auf 100 Gew.-teile des Polyolefinharzes (A) enthält, wobei das Polyacetalharz (C) Struktureinheiten, die von Oxymethylen abgeleitet sind, in einem Anteil im Bereich von 75 bis 100 Mol-% enthält.
Lichtbogenlösch-Harzformkörper nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem die Harzzusammensetzung ferner einen oder mehrere Arten eines anorganischen Füllstoffes (D) enthält, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Glasfasern, Bariumtitanat-Whiskers, feinen Silicagel-Teilchen, Boehmit, Talcum, Magnesiumcarbonat und einem Metallhydroxid besteht, wobei der Anteil des anorganischen Füllstoffes im Bereich von 1 bis 70 Gew.-% liegt.
Lichtbogenlösch-Harzformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Polyolefinharz (A) eine latente Zersetzungswärme von mindestens 30 cal/g aufweist.
Lichtbogenlösch-Harzformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem es sich beim Polyolefinharz (A) um ein Ethylen-Vinylalkohol-Copolymeres handelt.
Lichtbogenlösch-Harzformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem es sich beim reaktiven, organischen flammhemmenden Mittel auf Phosphorbasis (B) um eine organische Phosphorverbindung der Formel (I) und/oder der Formel (II) handelt und dieses Mittel in der Harzzusammensetzung in einer Menge im Bereich von 0,5 bis 20 Gew.-% enthalten ist. Chemische Formel 1
wobei die Reste R¹ bis R⁴ jeweils die Bedeutung CH₂=CY¹-Y²- haben oder eine monofunktionelle aromatische Kohlenwasserstoffgruppe, die ein Heteroatom enthalten kann, bedeuten, und R⁵ eine difunktionelle aromatische Kohlenwasserstoffgruppe, die ein Heteroatom enthalten kann, bedeutet, die Reste X¹ bis X⁴ jeweils eine Gruppe bedeuten, die aus -O-, -NH-, -(CH₂=CY¹-Y²)N- ausgewählt ist und mindestens einer der Reste X¹ bis X⁴ die Gruppe -NH- oder die Gruppe -(CH₂=CY¹-Y²)Nenthält; mindestens einer der Reste R¹ bis R⁴ und der Reste X¹ bis X⁴ die Gruppe CH₂=CY¹-Y²- enthält; Y¹ ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet; und Y² eine Alkylengruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder -COO-Y³- bedeutet, wobei Y³ eine Alkylengruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeutet; Chemische Formel 2
wobei in einem Molekül mindestens eine P-C-Bindung enthalten ist; die Reste Ar¹ und Ar² jeweils eine difunktionelle aromatische Kohlenwasserstoffgruppe mit höchstens 20 Kohlenstoffatomen bedeuten, die kein mobiles Wasserstoffatom enthält, und n eine ganze Zahl mit einem Wert von 0, 1 oder 2 ist; die Reste R⁶ bis R¹⁰ jeweils eine Gruppe bedeuten, die aus -NHCH₂CH=CH₂ _, -N(CH₂CH=CH₂)₂, -OCH₂CH=CH₂, -CH₂CH=CH₂, -CH₂CH₂OCH=CH₂, -(C₆H₄)-CH=CH₂, -O(C₆H₄)-CH=CH₂, -CH₂(C₆H₄)-CH=CH₂, -NH(C₆H₄)-CH=CH₂, -N(CH₂CH=CH₂)-(C₆H₄)-CH=CH₂, -O-R-OOC-C(R')=CH₂, -NH-R-NHCO-C(R')=CH₂ und einer Arylgruppe mit höchstens 12 Kohlenstoffatomen ausgewählt ist, wobei R eine Alkylengruppe mit 2 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeutet und R' ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet; und mindestens einer der Reste R⁶ bis R¹⁰ eine -CH=CH₂-Gruppe oder eine -C(CH₃)=CH₂- Gruppe enthält.
Lichtbogenlösch-Harzformkörper nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem es sich beim Polyacetalharz (C) um ein Oxymethylen-Oxyethylen-Copolymeres oder um ein Oxymethylen-Polymeres handelt.
Lichtbogenlösch-Harzformkörper nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem das Polyacetalharz (C) im Polyolefinharz (A) unter Bildung einer Mikrophasen-Trennstruktur dispergiert ist.
Trennschalter, umfassend einen fixierten Kontaktabschnitt mit einem fixierten Kontaktstück, einen beweglichen Kontaktabschnitt mit einem beweglichen Kontaktstück zum Kontakt mit dem fixierten Kontaktabschnitt und zur Durchführung von Schließ- und Öffnungsvorgängen mit dem fixierten Kontaktabschnitt, und ein Lichtbogenlösch-Bauelement, das einen bei den Öffnungs- und Schließvorgängen zwischen dem fixierten Kontaktabschnitt und dem beweglichen Kontaktabschnitt gebildeten Lichtbogen auslöscht, wobei das Lichtbogenlösch-Bauelement den Lichtbogenlösch-Harzformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.