(Zusatzpatent zum Hauptpatent 424 88?) Elektrische Schaltgeräte Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Schalt geräte, insbesondere solche, bei denen im Betrieb mehr oder weniger unvermeidlich Lichtbögen auftreten.
Die Isolationsteile elektrischer Schaltgeräte, insbeson dere bei Hochspannungsschaltgeräten, die im Betrieb mit dem Lichtbogen in Berührung kommen, unterliegen hohen mechanischen und elektrischen Beanspruchungen. Dazu kommt eine thermische Beanspruchung, die des wegen besonders schädlich wirkt, als sie meist lokal be grenzt ist und schockartig auftritt. Zudem verursachen die entstehenden heissen Gase, die in der Regel hohe Strömungsgeschwindigkeiten aufweisen, eine Erosions- beanspruchung.
Als Isolationsmaterial zur Herstellung solcher Teile wurden im Laufe der Entwicklung zuerst natürliche Iso lierstoffe, wie Marmor, Schiefer, Glimmer, Holz oder künstliche Isolierstoffe, wie Porzellan, Papier, Hart gummi verwendet. In neuerer Zeit wurden diese Isolier stoffe grösstenteils durch Kunststoffe ersetzt. Ein zur Herstellung hoch beanspruchter Isolationsteile auch heute noch oft verwendetes Material ist Plexiglas. Plexi glas besitzt gute elektrische Eigenschaften, jedoch einen nicht sehr hoch liegenden Erweichungspunkt. Bei den hohen im Lichtbogen auftretenden Temperaturen ver liert das Plexiglas seine sonst gute mechanische Festig keit. Neben verschiedenen anderen Kunststoffen wurde auch schon die Verwendung von Epoxydharzen vorge schlagen.
Die bisher für diesen Zweck vorgeschlagenen Epoxydharze besitzen aber eine geringe Lichtbogenfestig- keit, d.h. die ursprünglich guten elektrischen Eigenschaf ten werden durch Einwirkung von Lichtbogen ver schlechtert.
Es wurde nun überraschend gefunden, dass Kunst stoffmassen, welche durch Aushärtung von cycloalipha- tischen Polyepoxyden mit aliphatischen Polycarbon- säureanhydriden erhalten werden, die oben erwähnten Nachteile nicht aufweisen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind somit elektrische Schaltgeräte mit hoher Lebensdauer, bei de nen die mit dem bei der Betätigung auftretenden Licht bogen in Berührung kommenden Isolationsteile aus einem Kunststoffmaterial bestehen, das durch Härtung einer Masse, enthaltend eine einen cycloaliphatischen Ring aufweisenden 1, 2-Epoxydverbindung, die eine 1, 2- Epoxydäquivalenz grösser als 1 besitzt, und ein alipha- tisches Polycarbonsäureanhydrid als Härtungsmittel, er hältlich ist.
Unter den als Ausgangsstoffe verwendbaren 1, 2- Epoxydverbindungen mit einer Epoxydäquivalenz grös- ser als 1 sind solche Verbindung zu verstehen, die auf die Durchschnittszahl des Molekulargewichtes berechnet n Gruppen der Formel
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enthalten, wobei n eine ganze oder gebrochene Zahl grösser als 1 ist. Es kann sich dabei um endständige oder um innere 1,2- Epoxydgruppen handeln.
Von den endständigen 1,2- Epoxydgruppen kommen insbesondere 1,2-Epoxyäthyl- oder 1,2-Epoxypropylgruppen in Betracht. Vorzugsweise handelt es sich um 1,2-Epoxypropylgruppen, die an ein Sauerstoffatom gebunden sind, d.h. Glycidyläther- oder Glycidylestergruppen.
Als Beispiele von einen cycloaliphataischen Ring auf weisenden Polyepoxyden, welche nur endständige 1,2- Epoxydgruppen enthalten, seien die Verbindungen nach stehender Formeln genannt:
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ferner die halogenhaltigen Epoxydverbindungen der Formeln
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Bei Verwendung bzw. Mitverwendung derartiger Polyepoxyde, die noch Halogen, wie insbesondere Chlor oder Brom enthalten, werden zusätzlich Hammhemmende Eigenschaften der gehärteten Harze erhalten.
Verbindungen mit inneren Epoxydgruppen enthalten vorzugsweise wenigstens eine 1,2-Epoxydgruppe in einer aliphatischen Kette
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oder an c irrem cycloaliphatischen Ring.
Besonders gute Resultate werden erhalten, wenn man solche cycloaliplaatische Polyepoxydverbindungen verwendet, die mindestens eine an einem cycloaliphati- schen Ring sitzende, innere 1,2-Epoxydgruppe enthalten.
Genannte seien z.B. epoxydierte cyclische Diene, wie 1, 2, 4, 5-Diepoxycyclohexan, Dieyclopentadiendiepoxyd, Limonendiepoxyd und Vinylcyclohexendiepoxyd, ferner cvcloaliphatische Epoxy-äther, Epoxyester und Epoxy- acetale mit mindestens einem cycloaliphatischen Fünf- oder Sechsring, an welchem wenigstens eine 1,
2-Epoxyd- gruppe sitzt, wie beispielsweise die Verbindungen nach stehender Formeln:
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Endlich kommen epoxydgruppenhaltige Telomerisate in Betracht, welche durch Telomerisation von äthyl- enisch ungesättigten Monoepoxyden der cycloaliphati- schen Reihe, wie 3,4-Epoxytetrahydrodicyclopentadienyl- 8-allyläther oder 3-Vinyl-2,4-dioxospiro (5.5)-9,
10-epoxy- undecan mit Telogenen, wie Tetrachlorkohlenstoff, Di- methylphosphit oder Cyclohexanon in Gegenwart von organischen Peroxyden erhalten werden können.
Den cycloaliphatischen Polyepoxydverbindungen kön nen als aktive Verdünner cycloaliphatische Mono- epoxyde, wie Vinylcyclohexenmonooxyd, 3,4-Epoxyte- trahydrodicyclopentadienol-8, 3,4-Epoxyhexadrobenzal- glycerin oder 3,4-Epoxycyclohexan-1,1-dimethanol-acro- leinacetal zugesetzt sein.
Als Härtungsmittel verwendet man aliphatische Poly- carbonsäureanhydride, wie z.B. Glutarsäureanhydrid, Bernsteinsäureanhydrid, Polyadipinsäureanhydrid, Mal einsäureanhydrid, Itakonsäureanhydrid, Akonitsäurean- hydrid;
Allylbernsteinsäureanhydrid, Pentenyl-bernstein- säureanhydrid, Hexenylbernsteinsäureanhydrid, Dode- cenylbernsteinsäureanhydrid oder Vinyloxy-bernstein- säureanhydrid.
Man kann gegebenenfalls Beschleuniger, wie tertiäre Amine, deren Salze oder quaternäre Ammoniumverbin- dungen, oder Alkalimetallallkoholate mitverwenden.
Die härtbaren Mischungen können ferner vor der Härtung in irgendeiner Phase mit Füllmitteln, Weich machern, Pigmenten, Farbstoffen, flammhemmenden Stoffen, Formtrennmitteln usw. versetzt werden. Als Streck- und Füllmittel können beispielsweise Rutil, Glim mer, Quarzmehl, Gesteinsmehl, Aluminiumoxydtrihydrat, Calciumcarbonat, gemahlener Dolomit, Gips oder Ba riumsulfat verwendet werden.
Zur Erhöhung der mechanischen Eigenschaften kön nen weiterhin Glas-, Polyester-, Nylon-, Polyacrylnitril-, Seide-, Baumwollefasern oder -gewebe eingesetzt werden.
Die Erfindung sei nun anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, die als Beispiel eine Lösch- kammer darstellt. Die Zeichnung zeigt eine Strömungslöschkammer im Schnitt. 2 und 4 sind die beiden Pole, zwischen denen der Lichtbogen 6 zündet. 8 ist das Gehäuse, das erfin- dungsgemäss aus dem vorgeschlagenen Material herge stellt ist.
Es hat sich gezeigt, dass Isolationsteile elektrischer Schaltgeräte, die aus dem vorgeschlagenen Kunststoff material hergestellt sind, gegenüber den eingangs er wähnten Beanspruchungen unerwartet widerstandsfähig sind. <I>Beispiel</I> Zu je 100 Gewichtsteilen der im Beispiel 1 der fran zösischen Patentschrift No. <B>1233</B> 231 beschriebenen 3,4- Epoxyhexahydrobenzal-3',4'-epoxy-1',1'-bis (oxymethyl) - cyclohexan mit einem Epoxydgehalt von 6,
2 Epoxyd- äquivalenten/kg werden in Probe K Glutarsäureanhydrid und in Probe L Phtalsäureanhydrid als Härtungsmittel zugesetzt. Bei allen 2 Proben wurden auf 1 Aequivalent Epoxydgruppen 0,9 Äquivalente Anhydridgruppen und als Beschleuniger 12 Teile eines Natriumalkoholates, welches durch Auflösen von 0,82 Gewichtsteilen Na triummetall in 100 Gewichtsteilen 2,4-Dihydroxy-3-hydro- xymethyl-pentan bei ca. 130 C erhalten wird, eingesetzt.
Ein Teil der so hergestellten Giessharzmischungen wurde zu Löschkammern, wie in der beiliegenden Zeich nung gezeigt, vergossen.
Aus der gleichen Giessharzmischung wurden für die Prüfung der Lichtbogenfestigkeit Platten 12 x 12 x 0,4 cm vergossen. Die Härtungsbedingungen waren für die Probe K 24 Stunden bei 140 C und für die Probe L 24 Stun den bei 120 C.
Während die Probe K die höchste Stufe L 4 bei der Bestimmung der Lichtbogenfestigkeit zeigte, ergab die Probe L die niedrigste Stufe L 1.