DE2156700B2 - Fliessfaehige pressmasse mit definierter elektrischer leitfaehigkeit - Google Patents
Fliessfaehige pressmasse mit definierter elektrischer leitfaehigkeitInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist eine fließfähige Preßmasse mit definierter elektrischer Leitfähigkeit,
bestehend aus eineir Epoxydverbindung mit mehr als einer Epoxygruppe im Molekül, mindestens einem
aromatischen Diamin, üblichen pulverförmigen Füllstoffen und einer elektrisch leitenden Komponente.
Es sind bereits PreBmassen bekannt, die durch Hitze
gehärtet werden und Epoxyharze und die zur Reaktion mit diesen erfoderlichen Härter, z. B. Amine oder
Säureanhydride enthalten.
Je nach der Verwendung der Preßrnassen werden bestimmte Anforderungen an sie gestellt. Epoxyharz-Preßmassen
für elektrische Bauteile sollen bestimmte elektrische Werte aufweisen. So sollen z. B. Ringe für
die Löschfunkenstrecke in Hochspannungsschaltern einen definierten elektrischen Widerstand besitzen und
ihre Herstellung soll möglichst einfach sein. Der Isolationswiderstand der ausgehärteten Preßmasse soll
109 bis 10;0 Ω betragen.
Es ist bekannt, daß durch Zusatz von elektrisch leitfähigen Füllstoffen oder Verstärkungsmaterialien
leitfähige Kunstharzmassen hergestellt werden können (R. Reichherzer in Kunststoff-Rundschau, Septempber
1971, Seite 431 ff. und H. ] ο h η, Epoxyharze,
Leipzig 1969, Seite 241). Man kann damit auch Massen mit einer definierten Leitfähigkeit erhalten. Solche
Massen eignen sich aber beispielsweise nicht für den obenerwähnten Anwendungszweck, da es bei den
vorkommenden hohen Spannungen — über 5 kV — zu elektrischen Teildurchschlägen kommt.
Dadurch tritt häufig Verrußung bzw. Kohlebildung auf, und die erforderlichen halbleitenden Eigenschaften
des Materials werden verschlechtert. Die gebildete Kohle verändert sich mit der Zeit, d. h. sie altert und ist 6S
gegen Hochspannung nicht mehr beständig.
Es ist ferner bekannt, Epoxygießharze mit Siliciumcarbid als Füllstoffe für bestimmte Zwecke zu
verwenden. Bei den meist erforderlichen langen Härtungszeiten zeigte sich aber, daß es infolge der
großen Dichteunterschiede von Harz und Füllstoff zur Sedimentation des Siliciumcarbids kommt und daraus
hergestellte Teile sehr unterschiedliche elektrische Leitfähigkeiten aufweisen.
Aufgabe der Erfindung ist eine Preßmasse, die einen definierten elektrischen Widerstand besitzt und aus der
möglichst einfach elektrische Bauteile, beispielsweise Ringe für die Löschfunkenstrecke in Hochspannungsschaltern,
hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Preßmasse gelöst, die als elektrisch leitende Komponente reines Siliciumcarbid
enthält.
Eine Preßmasse, die Siliciumcarbid in einer solchen Menge enthält, daß der Isolationswiderstand der
ausgehärteten Preßmasse 1 -5 · ΙΟ9 Ω beträgt, hat sich
als besonders vorteilhaft erwiesen.
Es werden Epoxydverbindungen mit mehr als einer Epoxygruppe pro Mol eingesetzt, beispielsweise PoIyglycidyläther
mehrwertiger Phenole, wie Diphenylolpropan (»Bisphenol Α«), Diphenylolmethan und PoIyglycidyläther
von Oxyarylcarbonsäuren. Es ist auch möglich, Mischungen der vorgenannten Polyepoxide
untereinander zu verwenden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden nachgereinigts Epoxyharze mit
einem Chlorgehalt von höchstens 0,1 Gew.-%, vorzugsweise unter 0,05 Gew.-%, eingesetzt.
Die Umsetzung der verschiedenen Epoxydverbindungen muß mit mindestens einem aromatischen Diamin
erfolgen, insbesondere 4,4'-Diaminodiphenylmethan, 4,4'-Diaminodiphenyisulfon, Phenylendiamine, die teilweise
alkyliert sein können, entweder jedes für sich allein oder als Mischung mindestens zweier von ihnen.
Die Massen können sowohl bei Raumtemperatur als auch bei erhöhter Temperatur ausgehärtet werden. Die
verwendeten aromatischen Diamine werden hierbei vorzugsweise in solchen Mengen eingesetzt, daß jeweils
auf ein Aminwasserstoffatom eine Epoxidgruppe vorhanden ist.
Es liegt ferner im Rahmen der Erfindung, daß die beschriebenen Massen übliche Zusätze, wie z. B.
Pigmente, Füll- und Gleitmittel enthalten. Als Füllmittel können beispielsweise Glasfasern, Glimmer, Quarzmehl,
Kreide, Kaolin oder feinverteilte Kieselsäure verwendet werden. Der Füllstoffanteil kann 70%
betragen, vorzugsweise 50%, bezogen auf den gesamten Füllstoffanteil einschließlich Siliciumcarbid.
Eine besonders vorteilhafte Mischung ist zusammengesetzt aus 100 Gew.-T. eines Epoxyharzes auf der Basis
von Bisphenol A und/oder eines nachgereinigten Epoxyharzes mit einem Chlorgehalt von höchstens 0,1
Gew.-%, 24 Gew.-T. eines aromatischen Diamins, 16 Gew.-T. Füllstoff und 110 Gew.-T. reinem Siliciumcarbid.
Aus den erfindungsgemäßen Preßmassen hergestellte Produkte, beispielsweise Formkörper, weisen gegenüber
bekannten im Gießverfahren hergestellten Produkten eine deutliche Verbesserung in bezug auf die
Homogenität der Siliciumcarbidverteilung auf. Gleichzeitig wird die elektrische Leitfähigkeit verbessert, da
infolge des Preßdruckes eine bessere gegenseitige Berührung der einzelnen Siliciumcarbidpartikel erfolgt.
Bei Einsatz von nachgereinigtem Epoxyharz wird außerdem die Gefahr korrosivwirkender Zersetzungsprodukte gemindert. Aufgrund der günstigen Eigenschatten,
insbesondere der definiert einstellbaren
elektrischen Leitfähigkeit, werden aus den erfindungsgemäßen Preßmassen z. B. Isolierringe für Hochspannungsschalter
und Kathodenfallableiter hergestellt.
Mit den erfindungsgemäßen Preßmassen können insbesondere Bauteile mit einer definierten elektrischen
Leitfähigkeit erhalten werden.
Aufgrund der Halbleitereigenschaften des verwendeten reimen Siliciumcarbids eignen sich diese auch für die
Verwendung im Hochspannungssektor, da es hierbei im Gegensatz zu anderen leitfähigen Füllstoffen nicht zu
elektrisichen Teildurchschlägen kommt.
200Gew.-T. Epoxyharz mit einer Epoxidzahl von
0,51-0,53 werden bei 50-55° C mit 48 Gew.-T. 4,4'-Diaminodiphenylmethan, 2,5 Gew.-T. Zinkstearat
als Gleitmittel, 50 Gew.-T. oberflächenbehandelter Kreide: als verschleißmindernder Zusatz, 2,0 Gew.-T.
hochdisperse Kieselsäure und 250 Gew.-T. reines Siliciumcarbid gut vermischt. Der Zusatz von Pigmenten
kann erfolgen. Die noch gießfähige Mischung wird zu einem flachen Kuchen ausgegossen. Nach 24 — 36
Stunden bei Raumtemperatur ist die Mischung hart und kann nach bekannten Verfahren zerkleinert werden.
Diese Masse kann bei 150—1600C und einer
Härtungszeit von 90 sec/mm Wanddicke zu Formteilen mit guter mechanischer Festigkeit und einem elektrischen
Widerstand von 1-5 · ΙΟ9 Ω in gewissem Umfang vom Preßdruck abhängig verpreßt werden.
312 Gew.-T. nachgereinigtes Epoxyharz mit einer Epoxyzahl von 0,55-0,58 und einem Chlorgehalt
weniger a!s 0,1 Gew.-°/o werden bei 45 —550C mit 88
Gew.-T. 4,4'-Diaminodiphenylmethani, 2,5 Gew.-T. Zinkstearat
als Gleitmittel, 80,5 Gew.-T. einer oberflächenbehandelten Kreide als verschleißmindernder Zusatz,
1,5 Gew.-T. hochdisperser Kieselsäure und 500 Gew.-T. reinem Siliciumcarbid gut vermischt. Der Zusatz von
Pigmenten kann erfolgen.
Die gießfähige Mischung wird zu einem flachen Kuchen ausgegossen. Nach 24 — 36 Stunden bei
Raumtemperatur ist die Mischung hart. Die Zerkleinerung kann nach bekannten Verfahren erfolgen.
Diese Masse kann bei 150-160° C und einer
Härtungszeit von 90 sec/mm Wanddicke zu Formteilen mit einem elektrischen Widerstand von ca. 5 · 109Ω
verpreßt werden.
Eigenschaftswerte·.
Warmformbeständigkeit nach
Martens in0C
Wärmeleitfähigkeit, W/mK
Biegefestigkeit, N/mm2
Schlagbiegefestigkeit, k]/m2
Warmformbeständigkeit nach
Martens in0C
Wärmeleitfähigkeit, W/mK
Biegefestigkeit, N/mm2
Schlagbiegefestigkeit, k]/m2
133
1,18
88,0
14,5
1,18
88,0
14,5
Claims (5)
1. Fließfähige Preßmasse mit definierter elektrischer Leitfähigkeit, bestehend aus einer Epoxydverbindung
mit mehr als einer Epoxygruppe im Molekül, mindestens einem aromatischen Diamin,
üblichen pulverförmigen Füllstoffen und einer elektrisch leitenden Komponente, dadurch gekennzeichnet,
daß als elektrisch leitende Komponente, reines Siliciumcarbid enthalten ist.
2. Preßmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Siliciumcarbid in einer solchen
Menge enthält, daß der Isolationswiderstand der ausgehärteten Preßmasse 1 -5 ■ 109 Ω beträgt. >5
3. Preßmasse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Epoxydverbindung
mit mehr als einer Epoxygruppe im Molekül eine solche auf der Basis von Bisphenol A verwendet
wird. ίο
4. Preßmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine nachgereinigte
Epoxydverbindung mit einem Chlorgehalt von höchstens 0,1 Gew.-% enthält.
5. Verwendung der Preßmassen nach einem der *5
Ansprüche 1 bis 4, zum Herstellen von elektrischen Bauteilen.
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