CS209394B1

CS209394B1 - Method of protection of weak current electrical devices

Info

Publication number: CS209394B1
Application number: CS201380A
Authority: CS
Inventors: Jiri Novak; Ivo Wiesner; Jiri Kliner; Bohumil Boehm
Original assignee: Jiri Novak; Ivo Wiesner; Jiri Kliner; Bohumil Boehm
Priority date: 1980-03-24
Filing date: 1980-03-24
Publication date: 1981-11-30

Abstract

Účelem vynálezu je prodloužit životnost a zvýšit funkceschopnost slaboproudých elektrotechnických zařízení, které pracují ve ztížených pracovních podmínkách. Uvedeného účelu se dosáhne povlečením směsí sestávající z kapalných epoxidových elastomerů, vulkanizačního činidla a přísad regulujících Teologické směsi a mechanické vlastnosti vulkanizované hmoty. Vzniklé povlaky jsou pružné a houževnaté, s dobrou až vynikající adhezí k elektrickým součástkám i ke konstrukci zařízení. Variabilita jejich vlastností umožňuje přizpůsobit způsob ochrany konkrétním konstrukčním i pracovním podmínkám. V dopravě lze způsobu dle vynálezu použít u systému ochran a signalizace práce hlavního motoru na námořních lodích bez ohraničeníplavby a v dolech u systémů dálkového řízení a signalizace.The purpose of the invention is to extend the service life and increase the functionality of low-current electrical equipment operating in difficult working conditions. The stated purpose is achieved by coating with mixtures consisting of liquid epoxy elastomers, a vulcanizing agent and additives regulating the theological mixtures and mechanical properties of the vulcanized mass. The resulting coatings are flexible and tough, with good to excellent adhesion to electrical components and to the structure of the equipment. The variability of their properties allows the method of protection to be adapted to specific design and working conditions. In transport, the method according to the invention can be used in the system of protection and signaling of the main engine operation on seagoing ships without navigation restrictions and in mines in remote control and signaling systems.

Description

(54) Způsob ochrany slaboproudých elektrotechnických zařízení(54) Method of protection of low-current electrical equipment

Účelem vynálezu je prodloužit životnost a zvýšit funkceschopnost slaboproudých elektrotechnických zařízení, které pracují ve ztížených pracovních podmínkách.The purpose of the invention is to extend the service life and increase the operability of low-voltage electrical devices operating in difficult working conditions.

Uvedeného účelu se dosáhne povlečením směsí sestávající z kapalných epoxidových elastomerů, vulkanizačního činidla a přísad regulujících Teologické směsi a mechanické vlastnosti vulkanizované hmoty. Vzniklé povlaky jsou pružné a houževnaté, s dobrou až vynikající adhezí k elektrickým součástkám i ke konstrukci zařízení. Variabilita jejich vlastností umožňuje přizpůsobit způsob ochrany konkrétním konstrukčním i pracovním podmínkám.This purpose is achieved by coating compositions consisting of liquid epoxy elastomers, a vulcanizing agent and additives controlling theological compositions and mechanical properties of the vulcanized mass. The resulting coatings are resilient and resilient, with good to excellent adhesion to electrical components and device construction. The variability of their properties makes it possible to adapt the way of protection to specific design and working conditions.

V dopravě lze způsobu dle vynálezu použít u systému ochran a signalizace práce hlavního motoru na námořních lodích bez ohraničení plavby a v dolech u systémů dálkového řízení a signalizace.In transport, the method according to the invention can be applied to the main engine protection and signaling system on seagoing ships without boundaries of navigation and in mines for remote control and signaling systems.

Vynález se týká způsobu ochrany slaboproudých elektrotechnických zařízení povlakem z epoxidového kaučuku.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method of protecting low-voltage electrical devices with an epoxy rubber coating.

U těchto zařízení, která musí spolehlivě plnit svou funkci za velmi ztížených pracovních podmínek dochází často k poruchám způsobeným nedostatečnou ochranou.These devices, which have to perform reliably under very difficult working conditions, often cause failures due to lack of protection.

Jedná se např. o systém dálkového řízení a signalizace v dolech nebo o manévrovací systémy a systémy ochran a signalizace hlavního motoru na námořních lodích bez ohraničení plavby.These include, for example, the remote control and signaling system in mines or the maneuvering systems and systems of the main engine protection and signaling on seagoing ships without boundaries of navigation.

Tato {Zařízení jsou vystavena následujícím nepříznivým vlivům: značným kladným nebo naopak záporným teplotám (případně jejich střídání), vysoké relativní vlhkosti, solné mlze, kolísání tlaku, agresivním vodám nebo plynům, plísním a jejich růstu, slunečnímu záření, vibracím a rázům, pra-j chům, vodivým i nevodivým nečistotám.These {devices are exposed to the following adverse effects: significant positive or negative temperatures (alternating between them), high relative humidity, salt mist, pressure fluctuations, aggressive water or gases, mold and their growth, sunlight, vibration and shock, dust conductive and non-conductive impurities.

Před vlivem těchto nepříznivých činitelů se uvedená zařízení dosud chrání ochrannými elektroizolačními vrstvami na bázi polyuretanů net?p epoxidových pryskyřic, polyesterů, silikonů či akV rylátů.These devices are still protected from the influence of these adverse agents by protective electroinsulating layers based on polyurethanes or epoxy resins, polyesters, silicones or acrylates.

Při mimořádných teplotách nebo při střídání nízkých a zvýšených teplot dochází k popraskání popřípadě odlupování těchto ochranných vrstev na¹vlastních elektronických součástkách jako Jsou integrované obvody, tranzistory, odpory, ,fcQndenzátory, trafa apod. i na konstrukčních dílech jako jsou tištěné spoje, kazety, nosníky, držáky apod.At extraordinary temperatures or alternating between low and elevated temperatures, these protective layers crack or peel off on ¹ own electronic components such as integrated circuits, transistors, resistors, capacitors, transformer, etc. as well as on components such as printed circuit boards, cassettes, beams , brackets, etc.

i Vlivem solné mlhy, agresivních plynů nebo vod, 'vlhkosti dochází v místě trhlinek k vytvoření felektrolytu a tím k nežádoucím vazbám a vlivem učinku elektrického proudu v těchto elpktroly těch dochází k narušování kovových částí elektronických prvků a jejich funkčních spojů, kromě toho jsou konstrukční díly v místech odloupnutí vrstvy r^apadeny korozí. Tato skutečnost má za následek zvýšenou poruchovost až zničení celého zařízení.As a result of salt mist, aggressive gases or water, moisture, felectrolyte is formed at the cracks and thus unwanted bonds and electric currents in these electrolytes disturb the metal parts of the electronic components and their functional connections, in addition to being structural parts. where the layer is peeled off and corrosion is applied. This results in increased failure rate and destruction of the entire device.

Aby mohla být elektronická zařízení dobře Chráněna proti uvedeným nepříznivým vlivům musí být ochranný povlak přizpůsobivý geometrickému tvaru chráněných dílů a schopný vytvářet stejné tloušťky povlaku ha plochách i dostatečné krytí hran. Povlak by měl být tak pružný, aby se zabránilo odtrhávání jemných vývodů u některých í, součástek vlivem rozdílných tepelných roztažností. Při tepělném namáhání by nemělo docházet k popraskání povlaku. To je značně ovlivněno velikostí smrštění použitého materiálu, který by měl mít zvýšenou tažnost, což může zajistit jen hmota s řidší hustotou prostorové sítě.In order for electronic devices to be well protected against these adverse effects, the protective coating must be adaptable to the geometrical shape of the parts to be protected and capable of producing the same coating thicknesses on the surfaces and sufficient edge coverage. The coating should be flexible enough to prevent tearing off of the fine leads of some components due to different thermal expansion. The thermal stress should not crack the coating. This is greatly influenced by the amount of shrinkage of the material used, which should have increased ductility, which can only be provided by a mass with a thinner density of the spatial mesh.

Dosavadní používané hmoty mají řadu nedostatků. Vysoká tepelná roztažnost bývá příčinou odtrhávání povlaku od chráněných součástek, stejně jako smrštění při zasychání, tvrzení či vulkanizací (olejové; laký, epoxidové pryskyřice, akryláty, silikony, polyestery). Polyuretany jsou při zpracování choulostivé na vlhkost a něktěré jejich komponenty jsou velmi toxické. Olejové ochranné nátěry njiají nízkou životnost. Polyuretanové hmoty mají omezené použití jen pro teploty pod +60 ^QC.The prior art materials used have a number of drawbacks. High thermal expansion causes the coating to tear off from protected components, as well as shrinkage during drying, curing or vulcanization (oil; lacquer, epoxy resins, acrylates, silicones, polyesters). Polyurethanes are sensitive to moisture during processing and some of their components are very toxic. Oil protective coatings have a low lifetime. Polyurethane materials have limited use only for temperatures below +60 C. ^Q

Povlaky z polyparaxylylenu se musí nanášet za vakua.Coatings of polyparaxylylene must be applied under vacuum.

Nyní jsme zjistili, že tyto nedostatky nemá způsob ochrany nízkoproudých elektrotechnických zařízení, který spočívá v tom, že se zařízení povleče směsí sestávající ze 100 hni. dílů kapalného epoxidového elastomeru na bázi epoxidových telechělických předpojymerů majících střední molekulovou hmotnost; 500 až 5000, zejména epoxiesterových, epoXipolyesterových, glycidylových, glycidylesterových, glyčidylpolyesterových a glycidýlpolyúretanových předpolymerů, 2 až 200 hm. djlů polyaminovéhó či polyaminoamidového vulkanižačního činidla a 0,1 až 90 hm. dílů přísad regulujících reologické vlastnosti směsi á mechanické vlastnosti vulkánizované hmoty a povlak se nechá zvulkanizovat.We have now found that these drawbacks have no method of protecting low-current electrical devices by coating the device with a 100-blend mixture. parts of liquid epoxy elastomer based on epoxy telechelic pre-monomers having an average molecular weight; 500 to 5000, in particular epoxiester, epoxipolyester, glycidyl, glycidyl ester, glycidyl polyester and glycidyl polyurethane prepolymers, 2 to 200 wt. % of a polyamine or polyaminoamide vulcanizing agent and 0.1 to 90 wt. parts of the additives controlling the rheological properties of the mixture and the mechanical properties of the vulcanized mass, and the coating is vulcanized.

Vzjtůklé epoxidové kaučuky odolávají teplotnímu roznjezí —60 °C až,+120 °C, jsou velmi pružné a houževnaté, mají dobrou adhezi k elektrickým součástkám i ke konstrukci zařízení. Díky malé smrštivósti dobře odolávají náhlým změnám teploty. Jsou snadrřo opravitelné. Jejich vlastnosti jsou ve značné míře ovlivnitelné a proto poskytují možnost přizpůsobení konkrétním konstrukčním i pracovním podmínkám zařízení.Elastic epoxy rubbers withstand temperatures ranging from –60 ° C to + 120 ° C, are very flexible and tough, with good adhesion to electrical components and equipment design. Thanks to their small shrinkage, they can withstand sudden changes in temperature. They are easily repairable. Their properties are largely influenced and therefore provide the possibility of adapting to the specific design and operating conditions of the device.

Výchozí kapalné epoxidové elastomery obvykle sestávají z 10 až 90 hm, dílů epoxidového telechelického předpolymerů, 1 až 50 hm. dílů nízkomolekulámí epoxidové pryskyřice a 0,1 až 40 hm. dílů reaktivního či nereaktivního ředidla. Nízkomolekulámí epoxidové pryskyřice mají střední molekulovou hmotnost 220 až 500 a připravují se známý' mi způsoby reakcí epichlorhydrinu s dianem, resorcinem nebo jinými difenoly. Reaktivní ředidla obsahují ve své molekule nejméně jednu epoxidovou skupinu a Odvozují se známými způsoby od alifatických nebo cykloalifatických diolů, thiolů, sekundárních diaminů nebo dikarboxylových kyselin, nebo vznikají reakcí epoxyalkoholů s polyizokyanáty nebo epoxidací nenasycených sloučenin. Z nereaktivních ředidel se používají zejména málo těkavé estery organických a anorganických kyselin, vysokovroucí aromáty nebo aromatizované destilační řezy, a podobně. Epoxidově telechelické . předpolymery se obvykle připravují adicí nízkomolekulámích epoxidových pryskyřic o střední mdlekuloýé hmotnosti 220 až 500 s nízkomolekulámími karboxylovými polymery o střední molekulové hmotnosti 200 až 4000 nebo s polymemíml dikarboxylovými kyselinami s koncovými -GOOH skupinami o střední molekulové hmotnosti 1000 až . 4000, v molárním poměru epoxidová pryskyřice : polyester či polymemí kyselina 2 : 0,8 ažThe starting liquid epoxy elastomers usually consist of 10 to 90 wt.% Epoxy telechelic prepolymers, 1 to 50 wt. parts of low molecular weight epoxy resin; and 0.1 to 40 wt. parts of a reactive or non-reactive diluent. Low molecular weight epoxy resins have an average molecular weight of 220-500 and are prepared by known methods by reacting epichlorohydrin with diane, resorcinol, or other diphenols. Reactive diluents contain at least one epoxy group in their molecule and are derived by known methods from aliphatic or cycloaliphatic diols, thiols, secondary diamines or dicarboxylic acids, or are formed by reaction of epoxy alcohols with polyisocyanates or epoxidation of unsaturated compounds. Among the non-reactive diluents, in particular low volatile organic and inorganic acid esters, high-boiling aromatics or aromatised distillation slices, and the like are used. Epoxy telechelic. the prepolymers are usually prepared by the addition of low molecular weight epoxide resins having a mean molecular weight of 220 to 500 with low molecular weight carboxylic polymers of an average molecular weight of 200 to 4000 or with a polymeric dicarboxylic acid having terminal -GOOH groups of an average molecular weight of 1000 to 500. 4000, in a molar ratio of epoxy resin: polyester or polymeric acid of 2: 0.8 to 0.8

1,5. Používané nízkomolekulámí karboxylové polymery jsou zejména kyselými polyestery a připravují se známými způsoby z dikarbonových kyselin C₄ až C₂₅ a diolů C₄ až C₂₀· Polymemí kyseliny se obvykle získávají speciální polymerací nebo kopolymerací dienů (butadien, izopren a jiné) s nenasycenými uhlovodíky jako je např. akrylonitril. Jiným obvyklým postupem je reakce epichlorhyd• řinu s dikarboxylovými kyselinami C₈ až C30, nebo s polymerními dikarboxylovými kyselinami o střední molekulové hmotnosti 500 až 4000, nebo karboxylovými nízkomolekulámími polyestery o střední molekulové hmotnosti 200 až 4000. Také lze využít reakce epoxyalkoholů s di- nebo polyizokyanátovými monomery či předpolymery.1.5. The low molecular weight carboxylic polymers used are mainly acidic polyesters and are prepared by known methods from dicarboxylic acids C ₄ to C ₂₅ and diols C ₄ to C ₂₀ . is, for example, acrylonitrile. Another common procedure is the reaction of epichlorohydrin with C ₈ to C 30 dicarboxylic acids, or polymer dicarboxylic acids having a mean molecular weight of 500 to 4000, or carboxylic low molecular weight polyesters of an average molecular weight of 200 to 4000. Alternatively, reaction of epoxy alcohols with di- or di- polyisocyanate monomers or prepolymers.

Aminové a polyaminoamidové vulkanizátory pro přípravu hmot dle vynálezu mají aminové číslo 150 až ISOOmg KOH/g a působí vulkanizaci kapalných epoxidových elastomerů při teplotách 0 až 50 °C, při mriožštví vulkanizátoru rovném 0,8 až 2,0 X Ex H, kde „E“ značí obsah epoxidových _λskupin elastomerů v mol/100 g a „H“ vodíkový ekvivalent vulkanizátoru v g/mol. Při vulkanizaci je možné používat látky urychlující nebo zpomalující vulkanizaci, jako jsou fenolické sloučehiny, voda, polyoly, thioly, ketony, cyklické étery a podobné.The amine and polyaminoamide vulcanizers for preparing the compositions of the invention have an amine number of 150 to ISOOmg KOH / g and cause vulcanization of liquid epoxy elastomers at temperatures of 0 to 50 ° C, at a vulcanizer grating equal to 0.8 to 2.0 X Ex H where "E" denotes the content of epoxy _λ groups of elastomers in mol / 100 g and the "H" hydrogen equivalent of the vulcanizer in g / mol. In the vulcanization, vulcanization accelerators may be used, such as phenolic compounds, water, polyols, thiols, ketones, cyclic ethers and the like.

Změnou druhů a podílů plniv lze ovlivnit mechanické i elektrické vlastnosti (pevnost, otěr, povrchový odpor)_ř Zpracovatelnost (např. viskozita, tixotropie). Množstvím vulkanizátoru lze ovlivnit plnitelnost a mechanické i elektrické vlastnosti hmot podle vynálezu. Plněním se mírně sníží rychlost růstu izolované trhliny, rychlost tvarového zotavení může být snížená i zvýšena. Při umístění zařízení ve výbušném prostředí, kde může dojít k zapálení výbušné směsi výbojem elektrostatického náboje soustředěného ná povrchu feálitých bloků, je výhodné použít dvou kompozic s odlišnými povrchovými odpory. H 'By changing the types and proportions of fillers it is possible to influence mechanical and electrical properties (strength, abrasion, surface resistance) _. Workability (eg viscosity, thixotropy). The fillability and mechanical and electrical properties of the compositions according to the invention can be influenced by the amount of vulcanizer. Filling slightly decreases the rate of growth of the isolated crack, the rate of shape recovery can be reduced or increased. When placing the device in an explosive atmosphere where the explosive mixture may be ignited by the discharge of an electrostatic charge concentrated on the surface of the fatal blocks, it is preferable to use two compositions with different surface resistances. H '

Příklad 1 ,Example 1,

Elektrické obvody a bloky umístění v těžijých nádobách při hlubinné těžbě nerostů se chrání tímto způsobem: Smíchá se 100 hmotnostních dílů kapalného epoxidového elastomerů na bázi glycidylového telechelického předpolynteru o obsahu epoxidových skupin 0,24 mol/100 g, 10 hmotnostních dílů dianoyé epoxidové pryskyřice o obsahu epoxidových skupin 0,51 mol/100 g a 13 hm. dílů trimetylhexametylendiaminu. Po dokonalém zhomogenizování se kompozice nanese na zařízení štětcem. Vulkanizace probíhá s výhodou za teplot nad 15 °C, Vulkanizace proběhne do 24 hodin.Electrical circuits and blocks placed in heavy-duty vessels for deep mining are protected as follows: 100 parts by weight of liquid epoxy elastomer based on glycidyl telechelic prepolynter containing 0.24 mol / 100 g epoxy groups, 10 parts by weight of dianoya epoxy resin containing of epoxy groups 0.51 mol / 100 g and 13 wt. parts of trimethylhexamethylenediamine. After complete homogenization, the composition is applied to the apparatus by brush. The vulcanization is preferably carried out at temperatures above 15 ° C. The vulcanization takes place within 24 hours.

Příklad 2Example 2

Elektrotechnické zařízení umístěné na exponovaných místech námořních lodí lze chránit stříkáním kompozicí sestávající ze 100 hm. dílů kapalného epoxidového elastomerů na bázi epoxipolyesterového telechelického předpolymerů o obsahu epoxidových skupin 0,14 mol/100 g, 30 hm. dílů alifatické epoxidové pryskyřice na bázi 1,5-pentandiolu o obsahu epoxidových skupin 0,63 mpl/100 g a 21 hm. dílů izoforondiaminu. Po dokonalé homogenizaci se kompozice naředí ÁoJ.hm. díly xylenu. Takto připravená kompozice se áplikuje stříkací pistolí. Vulkanizace proběhne za 24[ hodin při 30 °C, s výhodou v prostoru s nuceným obeftpm vzduchu. 'Electrical equipment located at exposed locations of seagoing vessels can be protected by spraying a composition consisting of 100 wt. parts of liquid epoxy elastomers based on epoxipolyester telechelic prepolymers having an epoxy group content of 0.14 mol / 100 g, 30 wt. parts of an aliphatic epoxy resin based on 1,5-pentanediol having an epoxy group content of 0.63 mpl / 100 g and 21 wt. parts of isophorone diamine. After complete homogenization, the composition is diluted with λmW. parts of xylene. The composition thus prepared is applied with a spray gun. The vulcanization takes place in 24 [deg.] Hours at 30 [deg.] C., preferably in a forced air space. '

Příklad 3 if Qovody a bloky regulující chod naftového motoÍ: (prostředí, kde může dojít k zapálení výbušné si elektrostatickým výbojem se použije dvou jpozic s odlišnými vlastnostmi. Nejdříve se ése kompozice A lamihační technologií s jed: vrstvou skelné tkaniny. Kompozice A sestává iOO hm. dílů epoxidového elastomerů na bázi glyéidylpolyesterového telechelického předpolymeru o obsahu epoxidových skupin 0,31 fhol/100 g, 1 hm. dílu l-chlor-2,3-epoxypropanu á 110 hm. dílů polyaminoamidu o aminovém čísle 183 mg KOH/g. Zhomogenizovaná kompozice se : nanese na obvody a bloky. Po 18 až 24 hodinách seExample 3 if Q & A diesel engine running wires and blocks: (an environment where an explosive electrostatic discharge may ignite is used with two positions with different properties. First, composition A is a single layer glass fiber technology. Composition A consists of 100 wt. parts by weight of epoxy elastomers based on glyéidylpolyester telechelic prepolymer with an epoxy group content of 0,31 fhol / 100 g, 1 part by weight of 1-chloro-2,3-epoxypropane and 110 parts by weight of polyamine amine having an amine number of 183 mg KOH / g. The composition is applied to the circuits and blocks and after 18 to 24 hours

-nanese na kompozici A vrstva kompozice B, která má snížený povrchový odpor. Kompozice B sestává ze 100 hm. dílů kapalného epoxidového elastomeru na bázi glycidylového telechelického předpolymeru o obsahu epoxidových skupin 0,25 mol/ 100 g, 11 hm. dílů trimetylhexametylendiaminu a 25 hm. dílů mikromletého grafitu. Vulkanizace proběhne za 24 hodin při teplotě 25 až 30 °C, s výhodou v prostředí s nuceným oběhem vzduchu.apply to the composition A a layer of composition B having a reduced surface resistance. Composition B consists of 100 wt. parts of a liquid epoxy elastomer based on glycidyl telechelic prepolymer having an epoxy group content of 0.25 mol / 100 g, 11 wt. parts of trimethylhexamethylenediamine and 25 wt. parts of micronized graphite. The vulcanization takes place in 24 hours at a temperature of 25 to 30 ° C, preferably in a forced air environment.

Claims

SUBJECT

Method for protecting low-current electrical equipment characterized in that the equipment is coated with a mixture consisting of 100 wt. parts of liquid epoxy elastomers based on epoxiester, epoxipolyester, glycidyl, glycidyl ester, glycidylpolyester or glycidylpolyurethane calf prepolymers having an average molecular weight of 500 to 5000,

OF THE INVENTION

2 to 200 wt. parts of a polyamine or polyaminoamide vulcanizing agent; and 0.1 to 90 wt. The components of the additives controlling the rheological properties of the mixture and the mechanical properties of the vulcanized mass and the coating are then vulcanized.