CH392881A

CH392881A - Process for the production of tracking current-resistant filled epoxy resin products

Info

Publication number: CH392881A
Application number: CH780260A
Authority: CH
Inventors: Weigel Fritz Dr Dipl-Chem
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1959-09-15
Filing date: 1960-07-08
Publication date: 1965-05-31
Also published as: BE595024A

Description

  

      Verfahren    zur Herstellung     kriechstromfester    gefüllter       Epoxydharzprodukte       Auf vielen     Gebieten    der     Elektrotechnik    werden       Epoxydharze    in Form von Giessharzen, Lacken und       dergl.    angewendet. Die Anwendung dieser Harze  wird aber in     spieziellen        Fällen,    wo     Kriechstromfestig-          keit        gefordert    wird, stark eingeschränkt.

   Die Mehr  zahl der     Epoxydharze    ist vor allem in gefülltem  Zustand nicht     kriechstromfest,    was     ausserordentlich          nachteilig    ist, weil der Zusatz von     Füllstoffen    in  vielen Fällen     erforderlich    ist. Die Harze werden mit       Füllstoffen    versehen, um die mechanische Festigkeit  zu erhöhen, den auftretenden     Härtungsschwund    zu  verringern und um die     Anwendung    kostspieliger  Harze     wirtschaftlicher    zu     gestalten.     



  Es ist     bekannt,        Epoxydharze    durch Verwendung  von     Aluminiumhydroxyd    bzw.     Aluminiumoxydhydrat     als     Füllstoff        kriechstromfest    zu     machen.    Wird  ein     Epoxydharz    anstelle von Quarzmehl mit       Aluminiumoxydhydrat    gefüllt, so stellt man bei der  Prüfung auf     Kriechstromfestigkeit    nach     DIN    53480  (VDE 0303) nach 100 Tropfen noch keinen Kriechweg  fest, wogegen das mit Quarzmehl gefüllte Harz schon  nach 3 Tropfen eine leitende     Kriechwegbrücke    bildet.  



  Es wurde     überraschenderweise    gefunden, dass man       kriechstromfeste        Epoxydharzprodukte    erhält, wenn  man dem     Epoxydharz-Härter=Gemisch    mindestens ein  in Wasser schwer- oder unlösliches     Erdalkalisalz     (insbesondere ein     Carbonat    der     Erdalkahmetalle,     dessen Zersetzungstemperatur unter 1350 C liegt, und/  oder mindestens ein wasserunlösliches     Erdal'kalisulfat,     gegebenenfalls Doppelsalze) als     Füllstoff    zusetzt und    dann aushärtet.

       Vielfach    ist es von Vorteil, Mischun  gen der einzelnen     Füllstoffe    zu     verwenden.     



  Als Beispiele für geeignete     Carbonate    seien Cal  cium-, Magnesium- und     Strontiumcarbonat    genannt.  Geeignete     Sulfate    sind z. B.     Calcium-,        Strontium-          und        Bariumsulfat.     



  Nach     einer        Ausführungsform    der Erfindung, die  von besonderem     Interesse    ist, 'kann man in gleicher  Weise diese sehr     billigen        Füllstoffe    auch in     Mischung     mit nicht     kriechstromfesten    Füllstoffen, wie z. B.  Quarzmehl,     verwenden.     



  Dies ist besonders überraschend, da bekannt ist,  dass beim Vermischen des     kriechstromfesten        Füll-          stoffes        Aluminiumoxydhydrat    mit Quarzmehl bei  einem Mischungsverhältnis von 1:1 bereits nach 3  Tropfen ein Kriechweg     entsteht.    Im Gegensatz hierzu  reichen von den     obengenannten        Carbonaten    und  Sulfaten     wesentlich        kleinere    Zusätze zur Erzielung  der     Kriechstromfestigkeit    aus.

   Die Härtung wird in  bekannter Weise - je nachdem ob ein basischer oder  saurer Katalysator verwendet wird - bei Raum  temperatur oder .in der Wärme durchgeführt.    Man erhält     Harzprodukte    mit erhöhter Kriech  stromfestigkeit, die auf zahlreichen Gebieten der       Elektrotechnik        Verwendung    finden können. Z. B.  können mit den gemäss der Erfindung hergestellten  Massen     grosse    Giesskörper blasenfrei,     gegebenenfalls     mit eingebetteten Metallkörpern sowie Überzüge und       Klebstoffe    hergestellt werden.

        Die Erfindung wird anhand der folgenden Bei  spiele erläutert:  <I>Beispiel 1</I>  Zu 9,5 g eines flüssigen     Diepoxydharzes        (Epoxyd-          zahl    0,50) werden 7,4 g     Phthalsäureanhydrid    gegeben  und die Mischung auf 150 C erwärmt. Nach gutem  Verrühren werden 16,9 g     Caleiumcarbonat    unter  intensivem Rühren hinzugefügt. Die erhaltene     Harz-          Härter-Mischung    wird zu Prüfstäben vergossen und  während 14     Stunden    bei 140 C ausgehärtet.

   Von  den erhaltenen     Giessl'ingen    wird die     Kriechstrom-          festigkeit    bestimmt. Es wurde gefunden, dass bei der       Prüfung    nach     DIN    53480 nach Zugabe von 100  Tropfen noch kein Kriechweg entsteht.  



       Beispiel   <I>2</I>  20 g des     Epoxydharzes    nach Beispiel 1 werden  mit 2,45 g     Triäthylentetramin    vermischt. Der Mi  schung werden     dann    22,5 g     Magnesiumcarbonat     beigefügt, gut verrührt und das so gefüllte Harz 15  Stunden bei Raumtemperatur ausgehärtet.     Anschlies-          send    wird es 2 Stunden bei 80 C getempert. Bei  den erhaltenen Prüfkörpern tritt bei der Prüfung       auf        Kriechstromfestigkeit    nach 100 Tropfen noch  kein Kriechweg auf.  



  <I>Beispiel 3</I>  16,9 g des     Harz-Härter-Gemisches    nach Beispiel 1  werden mit 16,9 g     Strontiumearbonat    gefüllt und die  Härtung nach Beispiel 1 durchgeführt. Bei der Prü  fung bildet sich nach Zugabe von 100 Tropfen noch  kein Kriechweg.  



  <I>Beispiel 4</I>  16,9 g des     Harz-Härter=Gemisches    nach Beispiel 1  werden mit 16,9 g     Calciumsulfat    gefüllt und die  Härtung nach Beispiel 1 durchgeführt. Das ausgehär  tete     Harz    zeigt nach Zugabe von 100 Tropfen noch  keinen Kriechweg.  



  <I>Beispiel S</I>  22,45 g des     Harz-Härter=Gemisches    nach Beispiel  2 werden mit der gleichen Gewichtsmenge     Strontium-          sulfat    versetzt. Nach der in Beispiel 2 angegebenen  Härtung zeigt sich     bei    der Prüfung auf Kriechstrom  festigkeit nach Zugabe von 100 Tropfen noch kein  Kriechweg.  



  <I>Beispiel 6</I>  16,9 g des     Harz-Härter-Gemisches    nach Beispiel 1    werden mit 16,9 g     Bariumsulfat    gefüllt und nach  Beispiel 1 ausgehärtet. Bei der Prüfung bildet sich  nach 100 Tropfen noch kein Kriechweg.  



  <I>Beispiel 7</I>  16,9 g des     Harz-Härter-Gemisches    nach Beispiel 1  werden mit 16,9 g eines Füllstoffes versehen, der  aus 3,4 g     Calciumsulfat    und 13,5 g Quarzmehl besteht.  Nach der in Beispiel 1 angegebenen Aushärtung des       gefüllten    Harzes zeigt sich bei der Prüfung auf       Kriechstromfestigkeit    nach 100 Tropfen noch kein  Kriechweg.



      Process for the production of filled epoxy resin products which are resistant to tracking. In many fields of electrical engineering, epoxy resins are used in the form of casting resins, lacquers and the like. The use of these resins is, however, severely restricted in special cases where creep resistance is required.

   Most of the epoxy resins are not resistant to tracking, especially when filled, which is extremely disadvantageous because the addition of fillers is necessary in many cases. The resins are provided with fillers in order to increase the mechanical strength, to reduce the hardening shrinkage that occurs and to make the use of expensive resins more economical.



  It is known to make epoxy resins resistant to tracking by using aluminum hydroxide or aluminum oxide hydrate as filler. If an epoxy resin is filled with aluminum oxide hydrate instead of quartz powder, the test for tracking resistance according to DIN 53480 (VDE 0303) does not reveal any creepage distance after 100 drops, whereas the resin filled with quartz powder forms a conductive creepage path bridge after just 3 drops.



  It was surprisingly found that one obtains epoxy resin products which are resistant to tracking currents if the epoxy resin hardener = mixture is at least one alkaline earth metal salt which is sparingly or insoluble in water (in particular a carbonate of the alkaline earth metals whose decomposition temperature is below 1350 C, and / or at least one water-insoluble earth metal Potash sulfate, possibly double salts) is added as a filler and then hardens.

       In many cases, it is advantageous to use mixtures of the individual fillers.



  Examples of suitable carbonates are calcium, magnesium and strontium carbonate. Suitable sulfates are e.g. B. calcium, strontium and barium sulfate.



  According to one embodiment of the invention, which is of particular interest, 'you can in the same way these very cheap fillers in a mixture with non-tracking fillers, such as. B. quartz flour, use.



  This is particularly surprising since it is known that when the filler material, which is resistant to tracking, aluminum oxide hydrate is mixed with quartz powder at a mixing ratio of 1: 1, a tracking path is created after just 3 drops. In contrast to this, significantly smaller additives of the above-mentioned carbonates and sulfates are sufficient to achieve the tracking resistance.

   The curing is carried out in a known manner - depending on whether a basic or acidic catalyst is used - at room temperature or .in heat. Resin products are obtained with increased creep resistance, which can be used in numerous areas of electrical engineering. For example, with the compositions produced according to the invention, large castings can be produced without bubbles, optionally with embedded metal bodies, as well as coatings and adhesives.

        The invention is explained using the following examples: <I> Example 1 </I> 7.4 g of phthalic anhydride are added to 9.5 g of a liquid diepoxy resin (epoxy number 0.50) and the mixture is heated to 150.degree. After thorough stirring, 16.9 g of calcium carbonate are added with vigorous stirring. The resin-hardener mixture obtained is cast into test bars and cured at 140 ° C. for 14 hours.

   The creepage resistance is determined from the castings obtained. It was found that when testing according to DIN 53480, after adding 100 drops, there is still no creepage distance.



       Example <I> 2 </I> 20 g of the epoxy resin according to Example 1 are mixed with 2.45 g of triethylenetetramine. The mixture is then added to 22.5 g of magnesium carbonate, stirred well and the resin filled in this way is cured for 15 hours at room temperature. It is then tempered at 80 C for 2 hours. In the test specimens obtained, when testing for tracking resistance, there is still no tracking path after 100 drops.



  <I> Example 3 </I> 16.9 g of the resin-hardener mixture according to Example 1 are filled with 16.9 g of strontium carbonate and the curing according to Example 1 is carried out. When testing, after adding 100 drops, there is still no creepage path.



  <I> Example 4 </I> 16.9 g of the resin-hardener = mixture according to example 1 are filled with 16.9 g of calcium sulfate and the hardening according to example 1 is carried out. The hardened resin shows no creepage distance after adding 100 drops.



  <I> Example S </I> 22.45 g of the resin-hardener = mixture according to Example 2 are mixed with the same amount by weight of strontium sulfate. After the hardening indicated in Example 2, the test for resistance to creep resistance shows no creepage distance after the addition of 100 drops.



  <I> Example 6 </I> 16.9 g of the resin-hardener mixture according to Example 1 are filled with 16.9 g of barium sulfate and cured according to Example 1. In the test, no creepage distance is formed after 100 drops.



  <I> Example 7 </I> 16.9 g of the resin-hardener mixture according to Example 1 are provided with 16.9 g of a filler consisting of 3.4 g of calcium sulfate and 13.5 g of quartz powder. After the curing of the filled resin indicated in Example 1, the test for tracking resistance shows no tracking path after 100 drops.

Claims

PATENT CLAIM I A process for the production of filled epoxy resin products which are resistant to tracking, characterized in that at least one alkaline earth salt which is sparingly soluble or insoluble in water is added as a filler to the epoxy resin hardener mixture and the mixture is cured.

SUBClaims 1. The method according to claim I, characterized in that at least one carbonate from the group of alkaline earth metals with a decomposition temperature below 1350 C is added.

2. The method according to claim I, characterized in that at least one water-insoluble alkaline earth metal sulfate is added. 3. The method according to claim I, characterized in that mixtures of at least one alkaline earth carbonate with a decomposition temperature below 1350 C and at least one water-insoluble alkaline earth sulfate are added. 4th

Process according to claim I, characterized in that double salts of the alkaline earth metals are added. 5. The method according to claim I and the dependent claims 1 to 4, characterized in that the alkaline earth salts, which are sparingly to insoluble in water, are added in a mixture with fillers which are not resistant to tracking current. PATENT CLAIM II Application of the process according to claim I for the production of insulating coatings and embedding of electrical conductors.