DE1955524C2

DE1955524C2 - GieDharzformmassen zur Herstellung von nichtbrennbaren elektrischen Bauteilen

Info

Publication number: DE1955524C2
Application number: DE1955524A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr. 8035 Gauting Denk; Reiner 8000 Muenchen Habrich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-11-05
Filing date: 1969-11-05
Publication date: 1980-10-02
Also published as: GB1300595A; CH544133A; US3677999A; FR2066997B1; NL7015346A; SE358176B; FR2066997A1; AT311676B; DE1955524A1; DE1955524B2

Description

Für viele spannungsführende, elektrische Bauteile ist die Nichtbrennbarkeit oder das Selbstverlöschen nach Entzündung eine unumgängliche Forderung für den Einsatz.

So darf z. B. nach der VDE-Bestimmung 0860 H für netzbetriebene Rundfunk- und verwandte elektronische Geräte die Hochspannungseinheit eines Fernsehgeräts weder für die Umgebung des Gerätes noch irgendeine andere Gefährdung der Sicherheit im Sinne dieser Bestimmung verursachen.

Derartige Bauteile dürfen bei elektrischem Durchschlag und nach Befunken und/oder nach Flammeinwirkung von außen nicht brennen, bzw. es müssen eventuelle Fliimmen innerhalb von 30 Sekunden verlöschen (VDF. 0860 H § 14.4 und Semko-Vorschrift 101 - 1966. Abschnitt 14.4).

Es ist bckarni. Gießharzmassen, wie ungesättigten Polyester-, Phenol-, Epoxid·. Polyurethan- oder Siliconharzmassen, flammhemmende Zusätze, z. B. halogenhalligc Sior'fe. beizufügen oder die Gießharzmassen aus halogenhaltigen Harz· und/oder Härterkor'.poncnten aufzubauen. Um eine ausreichende I lammschulzwirkung zu erzielen, müssen bekanntlich die Gießharzmassen verhältnismäßig große Mengen chemisch gebundenes Halogen enthalten. Hierdurch werden jedoch häufig wesentliche Eigenschaften nachteilig beeinflußt. Schädigende Wirkungen treten vor allem bet empfindlichen elektrischen' Bauelementen, beispielsweise bei einzugießenden Scieriglcrchrichlern, auf, Sehr nachteilig sind die; Köfrösiönsschäderi benachbarter elektronischer BaU^ teile oder ganzer Einheiten durch das bei Flammeinwirkung auf halogenhältige öießharzmässeri entstehende Chlor- oder Brömwasscrstöffgas,

Es ist außerdem bekannt» Alüminiurfioxidlrihydrat (AI2O3 · 3 H2O) als einen die Brennbarkeit hemmenden und flammlöschenden Zusatz anzuwenden. Aber selbst Bauteile, die mit hohem AI2O3 · 3 H₂O-Zusatz vergossen sind, lassen sich nach dem Entformen an den oberen äußeren Vergußrändern entzünden, weil die Oberfläche durch Sedimentieren des spezifisch schwereren AI2O3 · 3 HjO an flammhemmenden Füllstoff verarmt ist und durch Hochziehen der flüssigen Gießharzbestandteile an den Wänden der Gießform fast füllstofffreie Zonen gebildet werden.

Mit einem größeren Zusatz an AI2O3 · 3 H₂O und/oder einem Zusatz bekannter Thixotropiermittel um eine Sedimentation zu verhindern, z. B. durch Zusatz von amorpher Kieselsäure, kann nicht gearbeitet werden, weil dann die Vergußmasse bei der Verarbeitungstemperatur zu hoch viskos und nicht oder nur noch schwer verarbeitbar ist. Ein Zusatz von Antimontrioxid

— ebenfalls empfohlen für flammhemmende. vVirkung

— war bei diesem Ansatz wirkungslos.

>o Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen im Sinne der VDE-Bestimmung 0860 H §14.4 nicht brennbaren, bis >20kV spannungsfesten, temperaiurwechselbeständigen (von -20 +90⁰C) leicht verarbeitbaren Gießharzformstoff auf der Basis von Aluminiumoxidtrihydrat enthaltenden Epoxid-, Polyester-, Phenol-, Polyurethan- und Silicongießharzmassen zu entwickeln, der die obengenannten Nachteile nicht aufweist.

Erfindungsgenstand sind nach Zusatz von Härtern und gegebenenfalls Beschleunigern härtbare Gießharz-

jn formmassen zum Herstellen von ninhtbrennbaren elektrischen Bauteilen auf der Basis von Aluminiumoxid und ein Fossil enthaltenden Epoxid-, Polyester-, Phenol-, Polyurethan- oder Siliconharzmassen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie auf 100 Gewichtsteile der

>■> ungefüllten Gießharzmasse 80 bis 160 Gewichtsteile eines Gemisches aus AI2O1 · 3 H2O (Aluminiumoxidtrihydrat) und einem feinstruklurierten aus Bryozoenkolonien gebildeten Fossil enthalten, wobei der Anteil des Fossils zum Gesamtfüllstoffgehalt zwischen 6 und 12%

■ίο liegt.

Unter Fossil versteht man pflanzliche und tierische Versteinerungen. Diese zeichnen sich durch eine große Oberfläche aus. Die Teilchengröße kann bis zu 20 μιη, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 3 μ<η. liegen.

■fj Die Feinstruktur des Fossils ist ein aufgelockertes Haufwerk, und es werden bei der Verarbeitung Vorteile erreicht, die bei Stoffen mit Blättchenstruktur oder körnigem Aufbau nichi auftreten. Es läßt sich besonders leicht einmischen, ohne die Gießharzmasse zu sehr zu

Μ thixotropieren. neigt selbst kaum zur Segmentation und verhindert in besonders hohem Maße die Sedimentation ande;er Füllstoffe wie ζ. Β des flammhemmenden AIjO, 3 HA

Das AIjO 1 3 HjO liegt pulverförmig vor. Der

>"> Hauptanteil weist eine Korngröße < 100 μπι auf. Weilerhin können die erfindungsgemäßen Gießharzformsioffe übliche Zusätze, wie z. B. Alterungsschutzmiitet und Farbstoffe, enthalten.

Besonders vorteilhaft hinsichtlich der dielektrischen

6« und mechanischen Eigenschaften sind Oießharzformstoffe auf Kpoxidharzbasis, die durch Umsetzen von Epoxidverbiilciuhgen mit wenigstens zwei Epöxidgrup' pen im Molekül üricl einem Gemisch aUs einem monomeren sauren Ester und einem Säureanhydrid

f>i gemäß deutscher Offenlegungsschrift 15 20 769 herge* stellt Worden siridi

Die Erfindung wird durch folgende Beispiele näher erläutert,

Beispiel I

100 g eines Bisglycidyläthers auf der Basis von Bisphenol-A mit einer Epoxidzahl von etwa 0,52 wird mit 42 g Hexahydrophthalsäureanhydrid und 116 g des sauren Esters — hergestellt durch Veresterung von I MoI Ricinusöl mit 3 MoI Hexahydrophthalsäureanhydrid — bei 80⁰C homogen gemischt. In diese Mischung werden 375 g Al₂O₃ · 3 H₂O und 25 g eines feinstrukturierten aus Bryozoenkolonien gebildeten Fossils eingemischt. Der Ansatz wird bei 80⁰C und etwa 1 Torr unter langsamem Rühren etwa 15 Minuten entgast. Nach Zugabe imd homogener Verteilung von 0,4 g 2,4,6-Tri-[dimethylaminomethyl]phenol als Reaktionsbeschleuniger ist die GieBharzmasse vergußfertig.

Farbfernsehvervielfacherkaskaden werden bei 80°C mit dieser Masse vergossen und bei 80⁰C 16 Stunden im Umluftofen gehärtet und dann ausgeformt. Die Kaskaden sind nach VDE 0860H nicht entzündbar.

Zum Beweis der Temperaturwechselbeständigkeit werden sie einem Test unterworfen. Hierzu werden die Kaskaden einem mehrfachen Temperaturwechsei von + 90 bis -2O⁰C unterzogen. Nach 5maligem Durchlaufen dieser Temperaturschleife zeigen die vergossenen Kaskaden weder Risse noch Sprünge. Sie sind hochspannungsfest (>20kV) und elektrisch einwandfrei.

Die feuerfesten Gießharzformstoffe können überall dort angewendet werden, wo Schwerentflammbarkeit gefordert wird, insbesondere auf bestimmten Gebieten der Elektroindustrie. Besonders interessant und günstig ist ihre Verwendung beim Einbetten und Eingießen von hochspannungsführenden Bau»eilen vnd Baugruppen, wie z. B. bei Farbfernsehspannungsvervielfacherkaskaden, Verstärkerröhren und Stromverso^r-?ungsbaugruppen.

Beispiel 2

Ein Gemisch aus

100 g eines Bisglycidyläthers von Bisphenol-A mit einer

Epoxidzahl von etwa Ü,56
150 g AI₂O₃ ■ 3H₂O

10 g aus Bryozoenkolonien gebildetes Fossil,
3 g 2,4,6-Tri(dimethylaminomethyl)phenoI

wird unter den im Beispie] 1 angegebenen Bedingungen verarbeitet und 6 Stunden bei 80⁰C ausgehärtet,

Beispiel 3

Man arbeitet entsprechend Beispiel 1, jedoch unter Verwendung von

125 g eines cycloaliphatischen Epoxidharzes mit einer

Epoxidzahl von etwa 0,53,
100 g Hexahydrophthalsäureanhydrid,
320 g AI₂O₃ - 3 H₂O,

40 g aus Bryozoenkolonien gebildetes Fossil,

15 g handelsüblicher Beschleuniger.

Die Aushärtung erfolgt durch 24stündiges Erwärmen auf 80° C und 1 Ostündiges Erwärmen auf 120° C

Beispiel 4

30 g eines handelsüblichen Polyurethans,
40 g handelsüblicher Härter,
35 g handelsüblicher Beschleuniger,
106 g Al₂O, -3H₂O.
7 g aus Bryozoenkolonien gebildetes Fossil

werden bei Raumtemperatur gemischt, entgast und vergossen. Es wird 4 Stunden bei Raumtemperatur und 4 Stunden bei 8O⁰C gehärtet.

Beispiel 5
Bei Raumtemperatur werden beispielsweise

100 g handelsübliches Siliconharz,
10 g handelsüblicher Härter,
85 g AI₂O₃ · 3 H₂O,
6 g aus Bryozoenkolonien gebildetes Fossil

gemischt, entgast und vergossen. Die Aushärtung erfolgt durch lOstündiges Erwärmen auF60°C

Die Verarbeitung ist in jedem Falle einfach und wirtschaftlich. Auch mit den in den Beispielen 2 bis 5 angegebenen Gießharzformstoffen werden Formkörper mit ausgezeichneten Eigenschaften erhalten. Die ■ Körper zeigen gute dielektrische Eigenschaften, z. B. Spannungsfestigkeit bis zu 30 kV, geringe Wasseraufnahme, äußerst geringe Eigenschaftsänderungen unter dem Einfluß von Wärme und hohe Beständigkeit gegen

•c; schockartigen Temperaturwechsel.

Claims

Patentansprüche:

1. Nach Zusatz von Härtern und gegebenenfalls Beschleunigern härtbare Gießharzformmassen zum Herstellen von nichtbrennbaren elektrischen Bauteilen auf der Basis von Aluminiumoxid und ein Fossil enthaltenden Epoxid-, Polyester-, Phenol-, Polyurethan- oder Siliconharzmassen, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf 100 Gewichtsteile der ungefüllten Gießharzmasse 80 bis 160 Gewichtsteile eines Gemisches aus AI2O3 · 3 HjO (Aluminiumoxidtribydrat) und einem feinstrukturierten aus Bryozoenkolonien gebildetes Fossil enthalten, wobei der Anteil des Fossils zum Gesamtfüllstoffgehalt zwischen 6 und 12% liegt.

2. Gießharzformmassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße des Fossils bis zu 20 μ, vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 3 μ. Hegt.

3. Gießharzformmassen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gießharzmasse auf Epoxidhasis, die durch Umsetzen von Epoxidverbindungen mit wenigstens zwei Epoxidgruppen im Molekül und einem Gemisch aus einem monomeren sauren Ester und einem Säureanhydrid gemäß deutscher Offenlegungsschrift 15 20 769 hergestellt worden sind, verwendet wird.