DE2037896C3 - Umhüllter Kunstharz-Kohlewiderstand - Google Patents
Umhüllter Kunstharz-KohlewiderstandInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen umhüllten Kunstharz-Kohlewiderstand mit einem elektrisch leitfähigen
zylind.ischen Kern, bestehend aus ieinverteiltem Rußoder Graphitpnlver und mindestens 60 Gewichtsprozer*
in einem aushärtbaren Kunstharz dispergierten Siliciumdioxid als Füllstoff, mit in den Kern eingebetteten
axialen Anschlußdrähten und mit einer den Kern ujigebenden isolierenden Außenhülle, die, ausgenommen
die leitfähigen Bestandteile, aus den gleichen Bestandteilen wie der Kern besteht.
Herkömmliche Kohle-Widerstände enthalten einen leitenden Innenkern mit feinverteiltem Ruß- oder
Graphitpulver und in Harz dispergiertem Kieselsäurepulver und eine Außenhülle mit in Harz dispergierten,
feinvertciltem Kieselsäurepulver. Die Kieselsäurepulver werden nicht einer vorangehenden Wärmebehandlung
ausgesetzt. Es ist jedoch schwierig, mit derartigen nicht erhitztem Kieselsäurepulver einen Kohle-Widerstand
mit überlegenen elektrischen Eigenschaften zu bilden, insbesondere wenn dieser bei hoher Feuchtigkeit
eingesetzt werden soll.
Aus der USA.-Patentschrift 3 419 840 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kohle-Widerstandes bekannt,
bei welchem zwecks Verbesserung der elektrischen Eigenschaften ein bei 1100 C getrocknetes
Silimimdioxidpulver mit einer Reinheit von 99,91Va so~
wohl zu den Hüllen- als auch zu den Kcrnmateriulicn
gegeben wird. Der Kernpunkt der USA.-Patentschrift
bin uoiifi, dsS eis gkich^üSigcr F!u« dss !»uJvsrs
in die Vertiefung, Verbesserungen von elektrischen Eigenschaften, Fülleigenschuften der Masse und eine
hohe Ausbeute der Widerstände aus einem besonderen Gemisch erhalten werden können. Das AusgangsxmUerial
für dos dort verwendete Siliziumdioxidpulver
ist eine Siliziumverbindung, die durch, Dampfphuscnhydrolyse
des Ausgangsmalerials in einer heißen (iasumgebung von 11000C pulverisiert wird, mit eine
Teilchengröße von 0,015 bis 0,012 μπι /u erhalten.
Hierin besteht ein Nachteil, da die Wassuradsorption
des Widerstandes im Falle von viel Sili/iiimdioxidpulver
sehr hoch wird, so daß der erhaltene Widerstand einen instabilen elektrischen Widerstand in einer sehr
feuchten Atmosphäre aufweist.
Die deutsche Auslegeschrift I 081 223 lehn, daß
Siliciumdioxid enthaltende Füllsubstan/en auf annähernd
7000C zu erhitzen sind, bevor sie zu Isolationsharzen
eingemischt werden, um ein Harz mit hohem Lichtbogenwiderstand zu liefern. Der Kernpunkt
der deutschen Auslegeschrift 1 081 223 liegt jedoch in dem Kühlschritt von den erwähnten 700 (oder
6000C) auf 20Q11C begründet, der stets erfordr ch
wird. Außerdem ist bei den Lehren der deutschen Auslegeschrift 1 081 223 von Nachteil, daß die Art c'e<;
verwendbaren Harzes sehr beschränkt ist; es wird
ίο kein Vorschlag für Widerstände mit hoher Stabilität
des elektrischen Widerstandes in einer stark feuchten Atmosphäre gegeben.
In dem Aufsatz »Die Epoxyd-Gießharze« der Brown-Boveri-Mitt., 52 (1965), Nr. 8, S. 575 bis 589,
von F. Knapp wird gezeigt, daß der Anteil \on
Ouarzpulver als Füllstoff in einer Gießharzmasse 50 bis 80 Gewichtsprozent bei einer Korngröße von weniger
als 60 um beträgt und der Verlustfaktor tan b eines Gießharzes mit Quarzpulverfüllung direkt proportional
zur Temperatur der thermischen Vorbehandlung des Quarzpulvers ist. Den Ausführungen dieses Aufsat/eb
läßt sich jedoch nicht die Lehre ntnehmen, wie man eine hohe Stabilität des elektrischen Widerstandes in
einer stark feuchten Atmosphäre und ausgezeichnete elektrische Eigenschaften, «vie Stromrauschen und gute
Löteigenschaften, die einen Leiter erreichen kann.
In der deutschen Auslegeschrift 1 104 595 wird die Verwendung von 31,2 bis 71,5 Gewichtsprozent Füllstoff
(Siliziumdioxid-anhydrid) mit einer vorteilhaften Korngröße von etwa 1 am gelehrt, der gemäß einer
Anweisung dieser Patenlbeschreibung bei 100 bis 1100 C in einer Schutzgasatmosphäre gebrannt werden
soil. Hier ist jedoch stets erforderlich, eine thermische Behandlung in einer Schutzgasatmosphäre vorzünehmen,
da ein Silikagel als Ausgangsmaterial verwendet wird. Überdies lehrt die Vorveröffentlichung
keine Verb jserungen hinsichtlir-h de elektrischen
Eigenschaften, wie des Stromrauschens und der Löteigenschaften.
Aufgabe der Erfindung war es, einen Widerstand der eingangs angegebenen Art aufzufinden, dessen elektrischer
Widerstand sich nicht wesentlich unter dem hinfluß einer starken Umgebungsfeuchttgkeit ändert,
das Stromrauschsn des Widerstandes so gering wie möglich ist und der Widerstand beim Einlöten seinen
Widerstandswert nur geringfügig ändert.
Diese Aufgabe wird bei einem umhüllten Kunstharz-Kohlewidcrstand
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß der Füllstoff zu 99,00
bis 99,90 Ciewichtsprozent aus Siliziumdioxid besteht, seine Korngroße zwischen 0,3 und 20 μπι beträgt und
ii^ü ?r in1! Kcrn pinen Anteil von 60 bis 80 Gewichtsprozent,
in der Außenhülle von 75 bis 89 Gewichtspro/cnt
bildet und daf .lindestcns der Füllstoff des
S5 Kern·, oder der \ußenhulle während 3 bis 10 Stunden
bei einer Temperatur zwischen 700 und 1500"C geglüht ist.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der beispielhaften Zeichnungen im einzelnen erläutert,
worin
F i g. I den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Kohle-Widerstandes mit teilweise stark vergrößerte.!
Scilschniltcn zeigt,
F i g. 2 ein Diagramm darstellt, welches den Wasseradsorptionslesl
als Funktion de. Erhitzungstcmpcratur des Kicselsäurcpuivm zeigt,
F i g. 3 ein Diagramm darstellt, welches die Beziehung zwischen der Zeit der Fcuchtigkeilscinwirkung
3 4
und der elektrischen Widerstandsänderung der Wider- Das hier erwähnte Kieselsäurepulver ist von einer
stände als Funktion der Erhitzungsiemperatur des Reinheit von 99,00 bis 99,90 Gewichtsprozent Sinzium-
KieselsäurepuKers zeigt, dioxid und als Rest Verunreinigungen. Besonders
P j c. 4 ein Diagramm darstellt, welches die Be- schädliche Verunreinigungen sind Oxide, die al
Ziehung zwischen der Zeit der Feuchtigkeiiseinwirkung 5 Mineralisatoren agieren, was das Sintern des K'esc.'"
' und der Widerstandsänderung eines formgesiossenen säurepulvers fördert, wie Eif^oxid, AlkalimetaJoxi
jr'onlc-Widerstands zeigt. und Calciumoxid. Dieses Kieb. äurepulver wird durcn
Bevor in eine detaillierte Beschreibung eingetreten Zerkleinern eines geeigneten Natursteins oder-miner
wird, soll dei Aufbau eines formgegossenen Kohle- erhalten. Die Wasseradsorption des zerkleinerten
Widerstandes unter Bezugnahme auf F i g. 1 erläutert 10 Kieselsäurepulvers nimmt mit Anwachsen der r-
werden. Mit 1 ist ein leitender Innenkern rr.it fein\er- l.itzungstemperatur ab. Eine plötzliche Abnahme ae
teiltem Kohlepulver 4 und KJeselsäur.'puher 5. üisper- Wasseradsorption wird beim zerkleinerten M---
eiert im Harz 6, bezeichnet. Eine Außer ..iie 2 hüllt säurepulverbeobachtet, das 3 bis 10 Stunden aut/uu^
diesen leitenden Innenkem 1 e^n Diese '--Senhutle 2 erhitzt worden ist. Über 7000C nimmt die ™as~
hat e^n im Harz8 feinverteiltes Kx. !-",repulver 7 i5 adsorption allmählich mit Anwachsen der hrnitziiny.-
Fin Elektrodenoaar 3 ist an bcifc.- '' :.n des Kohle- temperatur ab. Oberhalb 15000C zeigt das zerklcim..u.
Widerstandes eingebettet. kieseUäurepulvcr die Neigung zusammenzusintern
' "Ein Gemisch aus feinve» --Kern Ruß- oder C-.rnprm- Deshalb ist eine Erhitzungstemperatur über ukm v. "
culver und Kieselsäurepun - in ,men. .-.sioubarcn vermeiden. Γ 1 p. ? -teilt ein Beispieldiagramm oar.
Kunstharz wird bei einer Temperatur \on <<>
hi>. Uli) C 20 um die Beziehung /wischen der Wnsseradsorpuon ι
durch ein geeignetes Heißwal/verfahrcn --ut ?ern.N:.-ht. der Erhitzungsiemperatur bei K-It 1 seIs?u"pul^r'1 7U
bis es die richtige Plastizität erreicht Das h,r/ im ein aus /crklsinertem Kieselsäuresand erhalten wira, -
in der Wärme härtendes Bindemittel, wie >
H Phenol-. erläutern. Das geprüfte Ki-selsaurepulver uiL \on e
Melamin-. Silikon- oder Epoxvhar/. F.. ,e em^t/bare Reinheit von W.4 Gewichtsprozent S:l|aumdi°x J una
Gen.schzusammensetzung enthält 5 bi, :u(,eW.Chts- ,5 hat er,.e durchschnittliche Teilchengröße von 10 μηι.
prozent Ruß- oder Graphitpulver. 60 b* W (.,vv,chts- Der Wasseradsorptionstest wird, ,n^ ahnhcher
Dfozent Kieselsäurepulver und als Rest das fbr/. wie in J. Pol>mer Sei., 7,289 (1951), bcscnneoen w
r_. _ji j 1 u„:„i:,L.. τ-. 1 .1 "Hn .i..^..U.Tar;il-irt
prozent Kieselsäurepulver und als Rest das fbr/. wie in J. Polvmer S, ,(
Fine \ rwendbare durchschnittliche Teilchengrölie durchgeführi. . f4urch"e-
die.es feinverteilten Kieselsäurepulvers Leg. hei etwa Der Löteigenschaftstest ^^,^^^eVnem
0 3 hi, 20 μπα. Die hier angegebenen durchs,h.mt!.,he 30 führt: Jedes hnde e-.nes Wlderstandes^"r e df ™ll hmt
Te,Lhen,röße wird durch da, allgemein bekannte Leitungsdraht versehen der eine'^g^8^
BFT-Vpifahren, wie es 2. B. in J. Amer. Chem. See, und sich senkrecht von der E"denobe flache des Vv w
60. 3OT U938), beschrieben *,rd. beslimn.i. Standes erstreckte Der ^^f^.^.^SS
Mach Abkühlen auf Raumtemperatur *M das (ie- über ein ge scnmolz^^^tmeall von 350 c
misch zerkleinert und zu uram.la.en für da, Ausgangs- 35 m der We.se, _ daß eaer Le.tungsd aW 1
material der leitenden Innenkerne p-mahlen. Winkel tenwe.se m das S^o^en ^
Ein Gemisch von feinverteiltem Kieselsaua-nuUer tauchte und der Ab stand ™isdh.n 0«
in einem aushärtbaren Kunstharz w.rd he, einer 1em- V.derstandes und der Oterfl-d« ^bSSauchenden
peratur von 50 bis 100 C durch ein geeignetes Heiß- Lotmctalls (d. h de Lange (ü ni«« Wert
walzverfahren gut gemischt, b.s es die richtige Plast.- 40 I e.tungsdrahies) 3 17 b„ 4 76 nvm betrug^D
zität erreicht hat. Das Har/ ist em ,η der Wärme der «-«teigenscha,! '"J^1 'Widerstandes in
härtendes Bindemittel, wie /. B. Phenol-, Melamin-, die AnJeumg des cltktriscncn
sTl'ikon- oder Epoxyharz. Eine einsetzbarc Gemisch- Prozent an.
Zusammensetzung enthält 75 bis 89 Gewichlspn.'/ccnt Beispiel 1
Kieselsäurepulver und als Rest das Harz. Eine ve- 45 . ■ Reinheit von 99,5 Gewichts-Ldbare
durchschnittliche Teilchengröße dieses fein- Kl^^7^S^i«5 ^Mahlen von Kiesel-,erteilten
Kieselsäurepulvers hegt bei etwa 0,3 bis ^n^^^ erhalten. Das er-20S^Ch
Abkühlen aur Raumtemperatur w,rd dos Ge- haltene K.sel ^,Wcr hat eine dunjh schnitt hch e
misch zerkleinert und zu Granulaten für das Ausgangs- 50 Te.lchcng roße v»mW um^U^ ^^ c ^ ^ ^
material der Außenhülle gemahlen. TiunL chim~ Ein Gemisch aus 72Gewichts-Ein
einheitlicher Körper au, dem durch die Außen- L^.^^Ll L" !,,eKSureoulvers, 8 Gewichtsprozent
hülle eingeschlossenen leitenden innen*«.. *».... -,,-.„ ^,ΤήΓ'Ι.;",q~5 (iCWichtspröwnt Phenc«-Aldehyd-Harz
jedes geeignete und verfügbare Verfahren gebildet Rußkolilejfl.5 t.cv Stearinsäure als Schmierwerden,
wie z.B. ein Extrudierverfahren oder ein 55 und 0^ ^~Ρ^ bei 70 C mittels einer Heiß-Preßverfahren.
Bei einem Extrudie. verfahren werden m^"*^™™n\*toDn Gemisch wird abgedie
vorgenannten beiden Gemiichc mOmnula- jvel/ma^r'"^fcg^J1^ dncr Teilchengröße /erform
vorerhitzt und gleichzeitig zu einer Düse /vsecks JunH und zu üj ejner Maschen.
Auspressung befördert. Der extrudierle Korper hegt kle nc t de.en U .»e bes(immi wird.
in Form eines langen Zylinders vor und wird m viele 6« we.te ν on Uw. 0^? ^ Ocmisch aus go Gewich.skurze
Zylinder der gewünsch :n Lange geschm.tcn. F ''1^ ^3urep„|vers, 19,5 Gcwichtspro-Bei
einem Preuverfahren werden der leitende Innen- ^"^,^.„,,,/„„«ΐ 0,5 Gcwichtsprc cm,
kern und die Ai-Penhülie getrennt durch Pressen ge- /Ij J "d in ähnlicher Weise wie oben hergebildet
und dann miteinander nach einem geeigneten Stcannsaure wird
Verfahren kombiniert, um einen kurzen Zyl.nder /u 65 stellt.^ uranu|airomM.n werden in eine allgemein
"S'kun. ZyHnder wird an beiden Enden m„ zwei. bek.n,Ue ^^^^J^^&
Stromzuführungen versehen. "nutl
Kern, eingehüllt von einer Außenhülle, besitzt. Der
Düsenteil der Extrudiermaschine wird auf 1OO"C
geheizt. Jeder der kurzen Zylinder wird an beiden Enden mit Stromzuführungen mittels eines allgemein
bekannten Stanzverfahrens, das bei 1800C 3 Minuten
unter einem Druck von 500 kg/cm2 arbeitet, versehen. Die kurzen Zylinder mit je zwei an beiden Enden eingebetteten Stromzuführungen werden 8 Stunden bei
150° C erhitzt, uin stabile Widerstände zu bilden.
Die erhaltenen Widerstände werden im Feuchtigkeitstest, Stromrauschtest und Löteigenschaflstest
untersucht.
F i g. 3 stellt ein Diagramm dar, welches die beziehung zwischen der Zeit der Feuchtigkeitseinwirkung
und der elektrischen Widerstandsänderung der Widerstände als Funktion der Erhitzungstemperatur des
Kieselsäurepulvers zeigt.
Tabelle 1 zeigt die Testergebnisse bei Vergleich mit herkömmlichem Kieselsäurepulver, welches nicht erhitzt worden ist.
Die Feuchtigkeits-, Stromrausch- und Lötcigenschaftstests werden in ähnlicher Weise, wie in MIL-STD-202 beschrieben, durchgeführt.
brhilzungstempcratur
des Kicsclsüurcpu'.vcrs
700'
LOOO
1200
1300
1500'
Änderung des
Widerstands wertes
in -/„ durch der.
Löteigenschaftstcst
anfangs
1,0
0,5
0,4
0,3
0,3
0,3
nach
Feucht igkcilsfcst1)
3,0
1,0
0,8
0,5
0,5
0,5
Sf romrauschen Ί
ίμν/V)
anfangs
0,8
0,6
0,5
0,4
0,4
0,4
nach
Fcuchtigkeilstcsi:)
1.5
0,8
0,6
0,5
0,5
0,5
') Gemessen unter Verwertung eines »Quan-Tcch Labs
Resistor Noise Test Sei Modet 315«.
1J Der Feuchtigkeitstest wird bei 40° C bei einer relativen
Drei Arten von Widerständen wurden in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Das verwendete
Kicselsäurepulver wurde auf 1200"C oder nicht erhitzt.
Die Zusammensetzung jedes der Gemische war genau die gleiche wie in Beispiet \. Bei den Widerständen des
ersten Typs wurde das erhitzte Kicselsäurepulvcr nur
in der Außcnhülle und das nicht erhitzte Kiesclsäurcpulvcr in dem inneren leitenden Kern verwendet. Bei
' den Widerständen des zweiten Typs wurde das erhitzte ' Kicsclsäurepulvcr nur in dem inneren leitenden Kern
und nicht erhitztes Kicseisäurcpulvcr in der Außenhülle verwendet. Bei den Widerständen des dritten Typs
wurde erhitzte Kieselsäure sowohl im inneren leitenden Kern als auch in der Außenhülle -erwcndct.
Diese Widerstände wurden ähnlichen Tests wie in Beispiel 1 unterwürfen.
F i g. 4 stellt ein Diagramm dar, welches die Beziehung zwischen der Zeit der Feuchtigkeitseinwirkung
und der Widerstandsänderung zeigt. Tabelle 2 gibt üic
Testergebnissc wieder.
Art
der Widerstände
Typi
Typ 2
Typ 3
Änderung des
Widerstandswertcs
in "I0 durch den
Lüteigensc haiist cst
an) igs
0,5
0,4
0,3
1,0
nach
Feuchtigkeitslest
1,0
0,7
0,5
3,0
Stromrauschen1)
(u V/V)
anfangs
0,6
0,5
0,4
0,8
Feuchtig* kcüstest
0,8
0,6
0,5
1,5
1I Gemessen in ähnlicher Weise wie in Tabelle 1 beschrieben.
Ein Widerstand, bei dem erhitztes Kieselsäurepulver nur in der Außenhülle verwendet wird, ist noch
im Feuchtigkeitstest und den Tests der anderen elektrischen Eigenschaften einem solchen überlegen, bei
dem nicht erhitztes Kieselsäurepulver sowohl in der
Außenhülle als auch in dem inneren leitenden Kern
verwendet wird. Ein besseres Ergebnis wird durch Verwendung des erhitzten Kieselsäurepulvers in dem
inneren leitenden Kern erhallen. Das beste Ergebnis kann durch Verwendung des erhitzten Kieselsäure
pulvcrs sowohl in dem inneren leitenden Kern als
auch in der Außenhülle erhalten werden.
Patentschutz wird nur begehrt für die Gesamtheit der Merkmal«; des Anspruchs.
- iHierzii-1 Blatt-Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:LJmhüllter Kunstharz-Kohlewiderstand mit einem elektrisch leitfähigen zylindrischen Kern, bestehend aus feinverteiltem Ruß- oder Graphitpulver und mindestens 60 Gewichtsprozenten in einem aushärtbaren Kunstharz dispergiertem Siliziumdioxid als Füllstoff, mit in den Kern eingebetteten axialen Anschlußdrähten und mit einer den Kern umgebenden isolierenden Außenhülle, die, ausgenommen die leitfähigen Bestandteile, aus den gleichen Bestandteilen wie der Kern'besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff (5,7) zu 99,00 bis 99,90 Gewichtsprozent aus Siliziumdioxid besteht, seine Korngröße zwischen ö,3 bis 20 μιτι beträgt und das er im Kern (1) einen Anteil von 60" bis 8Ü Gewichtsprozent, in der Außenhülle (2) von 75 bis 89 Gewichtsprozent bildet und daß mindestens der Füllst jff des Kerns oder der Außenhülle während 3 bis 10 Stunden bei einer Temperatur zwischen 700 und 15000C geglüht ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19702037896 DE2037896C3 (de) | 1970-07-27 | 1970-07-27 | Umhüllter Kunstharz-Kohlewiderstand |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19702037896 DE2037896C3 (de) | 1970-07-27 | 1970-07-27 | Umhüllter Kunstharz-Kohlewiderstand |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2037896A1 DE2037896A1 (en) | 1972-02-03 |
DE2037896B2 DE2037896B2 (de) | 1973-09-27 |
DE2037896C3 true DE2037896C3 (de) | 1974-05-02 |
Family
ID=5778413
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19702037896 Expired DE2037896C3 (de) | 1970-07-27 | 1970-07-27 | Umhüllter Kunstharz-Kohlewiderstand |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2037896C3 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS568457B2 (de) * | 1973-05-30 | 1981-02-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | |
CN109300638A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-02-01 | 深圳市辰驹电子科技有限公司 | 抗工频灭弧封装压敏电阻器及封装方法 |
-
1970
- 1970-07-27 DE DE19702037896 patent/DE2037896C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2037896A1 (en) | 1972-02-03 |
DE2037896B2 (de) | 1973-09-27 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EF | Willingness to grant licences | ||
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