CS273099B1 - Self-extinguishing electroinsulating prepreg - Google Patents

Description

1 CS 273099 81 =>1

Vynález aa týká aamozhášavého elektroizolačného prepregu, vhodného pro elektrotech-nické lamináty, Účelom riešenia Je zlapSanie spracovatalských a elektroizolačných vlast-nosti prepregu najma z hlediska Jeho uplatnenia pri výrobě plátovaných laninátov, určenýchpre jedno a viacvratvovó doaky a plošnými spojmi,

Pri výrobě dvojvratvových doaák 8 plošnými apojni aa v aúčaanoeti v čoraz v8čšej mie-ro na konečná úpravu povrchu používá kovový raziet cín - olovo /apéjka/· Na Jeho nanášaniea pretavovanie existuje niakolko poatupov, z ktorých najbežnejšio je elektrolytické vylučo-vanie povlaku cin - olovo, a následným přetavením apájky v horuco i» oleji alebo poaocouinfražiaričov, dalej technologie HAL, t. J, nanášanie povlaku cin - olovo ponořením doroztavanej apájky a vyrovnanie nanoeenej vratvy pomocou horúceho vzduchu. Uvedené postupykladů zvýiené nároky na odolnoaf základných plátovaných laninátov voči náhlým změnám teplo-ty, VBčšine v eúčeenoatl vyráběných plátovaných materiálov, nejm8 epoxidových 8 dikyéndla-mlnovým tvrdlvom, nevyhovuje v plnej miere požiadavkám uvedených modornýoh toohnulógii,Prepregy a plátované lamináty připravené zo spojiva na báze diánových epoxidových Živica tvrdivom 4,4'-dianínodifenylmetén v porovnáni a tvrdivom dikyándiamid vykazujú sice zvý-áenú teplotnú atáloaf a odolnoaf voči vzdušnej vlhkosti, aviak z dávodu kratáej životnos-ti epojiva aa vyrábajú len v obmedzanaj miara.

Opiaané nevýhody doterajiieho stavu odatreduje rieáenie podlá vynálezu, ktoréhopodstata spočívá v tom, že výztužná zložku prepregu tvoři sklená tkanina z priamolubriko-vaných sklených vlákien alebo sklená tkanina a termochemickou úpravou, a plošnou hmotnos-tou 40 až 350 g/m2 a takto vytvořená výatužná zložka Je Impregnovaná živičným opojivom.Impregnačný roztok živičného spojiva pozoatáva z 30 až 70 hmotnoatných parcent brómepo-xidovaj živice a obaahom epoxidových skupin 0,15 až 0,40 gmol/100 g a 15 až 50 hmotnost-ných percant brómu, Brónepoxidová živice móže byf modifikovaná 5 až 40 hmotnoatnými per-centami epoxyakrylátovaj živice, připadne živičné apojivo mčže obsahovaf okrem určenéhomnožstva brómepoxidovaj živice aj 10 až 40 hmotnoatných percent nebrómovanej nízkomo- a' lekulárnej epoxidovej živice, Vytvrdz^vaciu zložku živičného spojiva tvoři 0,1 až 4 hmot-noatných percent 4,4'-diaminodifenylaetánu, připadne 0,5 až 40 hmotnoatných percent poly-aminového tvrdiva, 15 až 50 hmotnostných percent acetonu alebo metyletylketónu a 1 až 25hmotnoatných percent xylénu. Vyeušenýprepreg obsahuje 20 až 85 hmotnostných percent suši-ny živičného epojiva, vztiahnutej na výatužnú zložku.

Po impregnovaní sklenej tkaniny živičným roztokem ea odpařenie’rozpúšfadiel apredtvrdenie prepregu uskutočni pri teplotách 80 až 200 °C, výhodné 120 až 170 °C. Oobapredtvrdenia závisí od požadovaného atupda vysušenia, Výtok živičného spojiva pri lisova-ní skášobnsj došky móže byf v rozsahuO až 40 %·, celkový obsah živičného spojiva vo vysu-šenou prepregu 20 až 85 hmotnostných percent, výhodné 40 až 60 hmotnostných percent. Pre-pregy s vyšším obsahom živičného apojiva /50 až 85 hmotnostných percent/ možno použitako lepláce liaty pri zlisovávani doa.iek s vyleptanými epojmi na přípravu viacvrstvovýchdoeiek. Pri výrobě neplátovaných alebo plátovaných laninátov a kovovými fóliemi je výhod-né zlisovaf prepregy s obaahom 20 až 45 hmotnostných percent spojiva, pri tsplote 120 až220 °C a tlaku 1,5 až 10 MPa. Pre výrobu plátovaných materiálov je možné prepregy zliso-vaf a elektrolytickou Cu-fóliou hrůbky 5 až 9 pm na kovovom nosiči hrůbky 30 až 70 pm,alebo s Cu-fóliami hrůbky 12 až 200 pm bez nosiče, přiložených z Jednej alebo oboch stráňnevratveného paketu prepregov. Výhody nového typu prepregov podle vynálezu spočivajú najmi v predlženi životnos-ti spojiva vplyvom úplnej alebo čiastočnej náhrady tvrdiva 4,4'-diamínodifenylnetánu ma-nej reaktivnya 4,4'-díaminodifenylaulfónom alebo polyaminovými tvrdivami, připravenýmisyntézou bismalaínlmidov s aromatickými diamínmi. Změna tvrdiva má tiež za náaledok zvý-šené odolnosť voči náhlým změnám teploty /25 °C až 280 °C/ aplikovaným pri technologiiHAL a v zmenšení prehnutia a akrútenia dosiek po tepelnom namáhaní /t. j, zvýšenie tva-rovej stálosti prepregu/· Laminát připravený z týchto prepregov aa dalej vyznačuje velmi C3 273099 Bl dobrou odolnoeťou proti pósobeniu vodnej pery prl protlaku 20 kPa /skúška "measllng" .podlá IEC 249-1/84/» Uvedené vlaetnoeti laminátu umožrtujú Jeho využltie aj při techno-logii povrchovej montáže eúčisstok. Oalšie výhody sauozhášavého prepregu podlá vynálezuvyplývajú z použltia epoxyakrylátovej živice* Epoxyakrylátová vrstva zaručuje ldpšleprllnutie eúčiaatok pri povrchovej montáži a tým aj meniiu poruchovost finálnych výrob-kov. Výhody použltia nizkomolekulovej nehalogenovanej epoxidovej živice sa prejavujúnajme v podstatnou zlepšeni niektorých vlastnosti samozhášavých laminátov. Tieto laminá-ty sa vyznačujú vysokým bodom skelného přechodu 160 až 180 °C a malými změnami rovinnostia rozeno rove J etáloeti o] po tepelnou namáháni. Semoxháíavó prepregy podlá vynálezu eů dobréskladovatelné pri normálnych podmienkach, ich fyzikálně a elektrolzolačné vlastnosti sanemenia ani po 18 až 250 díovora uloženi prl 23 °C a 50 % relatlvnej vlhkosti bez přítom-nosti světla, reep, lných katalytických vplyvov.

Rlešenie podlá vynálezu Je dalej dokumentované nlekolkýai prikladmi konkrétnéhovyhotovením podlá vynálezu. Přiklad 1

Oo nádoby, opatrenoj ulefiadlom.a spVtným chladičem sa naváži 144 kg 80 %-náhoroztoku brómepoxldovsj živice v acetone alebo metyletylketóne s obsahom epoxidovýchskupin 0,(22 gmol/100 g a 20 % brómu VsuŠlne* Zvlášť sa rozpustí 8,1 kg 4,4'-diaraínodi-fenylraetánu a 4,6 kg 4,4'-diaminodifenylsulfónu v acetóne a po rozpuštěni sa přidák epoxidovej živici. Zmes sa rozrledlpridavkom 64 kg acetónu a 36 kg xylénu. Po d&klad-nom rozmiešani,· najmenej 60 minút privizbovoj teplote sa ziska roztok spojlva s obsahomsušiny 50 % a čaeom želatinácie 7 až'9 minút prl teplote 170 °C· Roztokou sa impregnujesklená tkanina s amlnosilánovou úpravou a suší ea pri teplote 140 až 180 °C tak, aby obsahvysušeného spojlva v prepregu bol 38 až 42 % a výtok epojiva prl lisovaní akúěobnej doš-ky /5 min pri teplote 165 °C a tlaku 5 MPa/ 15 až 24 %* Získané prepregy sa navrstvla na sobe v počte potřebnou pre požadovaná hrůbkua z jednej alebo z oboch stráň paketu ea na ne uloží elektrolytická folia s upravenýmpovrchom. Pakety sa vložia do lisu medzi plechy z nshrdzavejúcej ocele, kde sa lisujúpri teplote 170 °C a tlaku 7 MPa počas 120 minút. V případe, že aa lisujú Jednostrannéplátované lamináty se na neplátovanej straně použije aeparačná fólie. Připravené plátované lamináty majú výborné elektrické a mechanická vlastnosti, súsamozhášavó v podmienkach horizontálnej aj vertikálnej plameffovej skúšky, nlzkonasiaka-vé. Teplotná odolnosf v epájkovacom kúpeli pri 270 °C Je viac ako 60 s a laminát vyhovu-je pri skúške odolnosti proti pčeobehiu vodnej páry pri přetlaku 20 kPa podlá IEC 249-1.

Lamináty sú vhodné aj na prlpravu dvojvrstvových dosék ploiných apojov technoló-giou HAL, pri ktorej sa doaka s plošnými spojai ponára do roztavenej apájky pri 240 až245 °C a nanesené vrstva spájky sa vyrovnává poaocou horúceho tlakového vzduchu. Přiklad 2

Oo zésobnika s miešadlom sa nadávkuje 12 kg aetyletylketónu, přidá sa 6 kg4,4'-diamínodifenylsulfónu. 5,7 kg 4,4'-dianinodifenylmetánu sa rozpustí v 6 kg metyl -otylketónu a přidá se do zésobnika. Potom sa primieSa 116 kg 80 %-ného roztoku brómepoxi-dovej živice v metyletylketóne alebo acetóne, Nakoniec sa přidá 20 kg xylénu a mieša sa120 minút pri izbovej teplote. Získaný roztok má suéinu 60 až 65 %, viekozltu 50 až 100mPaa a je skladovatelný prl teplote 25 °C počeš 30 dni» Získaným spojivom sa impregnuje sklená tkanina s plošnou hmotnoefOu 80 g/m2,upravené epoxysllánom na obsah vysušeného živičného spojlva 60 %. Impregnované sklenátkanina sa vedle cez tunelovú sušiareff pri teplote 100 až 170 °C takovou rýchlosfou,aby výtok epojiva pri lisováni skúšobnej došky /5 vretiev 100 x 100 mm se lisuje 5 mi-nút pri 170 c a tlaku 2,5 MPa/ bol 30 % + 5 %· Obsah prchavých lótok v prepregu / po10 min pri 163 °C/ je 0,-5 čas želětinácie vydroleného spojlva 120 až 220 a pri 170 °C,čas dodatočného horenia pri plameřfovsj vertikálnej skúške 2 až 3 s, dlžka prehorenia80 až 100 mm.

Takto připravený prepreg ea nože použif ako lepiaci liet pri výroba viacvrstvo- 3 CS 273099 Bl vých doaák e plošnými apojmi na zlapovanie doaiak 8 vyleptanými aotívmi. Lisovací režimJe naaledovnýj 10 až 15 minút při teplota 170 °C ♦ 5 °C a tlaku 0,(1 až 0,3 MPa, potom 40až 70 minút pri tej látej teplote a tlaku 1,5 až 2,5 MPa. Přiklad 3 V zásobníku aa rozpustí 11,5 kg 4,4'-diaminodifenylsulfónu v 40 kg acetonu, přidása 100 kg 80 %-nóho roztoku brómejtoxidovej živice v acetóne /a obsahom epoxidových skupin□,23 gnól/100 g/. Po dokonalej homogenizácii pomocou rýchlootáčavého miešadla sa přidá0,8 kg BFg komplexu izolpropylaminu. Získaným spojivom sa impregnuje sklené tkanina na báze priamolubrikovaných vlé-klo n na obsah vysušeného spojlva 40 %. Získaný prepreg aa po navratveni lisuje 2 hodinypři teplote 175 °C a tlaku 8 MPa. Lamináty sa vyznačujú velmi dobrými mechanickými vlast-nosfami, například pevnost v ohybe 500 až 600 MPa, výbornou samozhášavostou /trioda V-0při vertikálnej plameiTovej skúške/. Bod skelného přechodu Tg Je 135 až 140 °C. Přiklad 4

Do reaktora,: opatřeného miešadlom a spStným chladičem sa naváži 120 kg bismaleíni-midu, 4,-4'-diaminodifenylmetánu, 135 kg 4,4'-diaminodifenylmetánu a 260 kg metyletylketónu,Obsah reaktora aa vyhraje na 78 až 80 °C a nechá aa za stálého miešanla zreagovat počaa5 hodin. Po vychladnuti na izbovú teplotu k takto připravenému cca 50 %-nému roztoku po-lyaminovóho tvrdiva sa přidá 1 200 kg brómepoxidovej živice a obaahom epoxidových skupin0,25 gmol/100 g a 20 % brómu, 15 kg 4,4'-diaminodifenýlmetánu· 500 k9 ocetónu a 150 kgxylénu a mieša sa ešte 30 minút. Získaným spojivom,ktoró sa podlá potřeby mfiže riedif acetónom,metyletylketónom a-lebo xylénom,připadne ich zmeaou,sa impregnuje sklená tkanina vyrobená z Príamolubrikovanóhovlákna,kompatibilného a epoxidmi. Impregnovaná tkanina sa suší pri teplote 150 až 180 °C apo vysušeni sa ziska prepreg e obsahom živičného spojiva 45 %, obaahom prchavých látok 0,2 až0,7 % a výtokom 6 až 12 % /stanovený pri lisováni skúšobnej došky 10 minút pri 120 °C a 5 MPe/.

Po navratveni 8 ka prepregu aa zlieovanim a Cu-fóliou hrůbky 35 pm pri tlaku 5 MPaa teplote: 30 minút při 120 °C + 30 minút pri 150 °C + 120 minút pri 180 °C ziska jednoalebo obojatranne plátovaný laminát hrůbky 1,5 mm, vyznačujůci sa výbornou rovinnosfoudoaák,· rozměrovou etélosťou a teplotnou odolnosfou na spájke pri 280 °C, Optimum fyzikól-nych vlastnosti, najme z hladiaka teplotnej odolnosti a, odolnosti proti teplotným šokompotrebnej pře technologické apracovanis na zariadeni HAL aa dosiahne po dotvrdeni lamí-nátov v aušiarni počas 4 až 16 hodin při teplote 180 až 220 °C. Přiklad 5

Roztok spojiva sa pripravi zmiešanim 500 kg brómepoxidovej živice a obaahom epoxi-dových skupin 0,35 gmol/100 g a 46 % brómu a 500 kg nizkomolekulárnej nehalogénovanejdiánovej epoxidovej živice a obsahom epoxidových skupin 0,50 gmol/100 g; ďalej sa přidá266 kg 4,4 -diaminodifenylaulfónu a 550 kg metyletylketónu. Zmes sa zohrieva pod spfitnýmchladičom 3 hodiny při 80 °C. Po ochladenl na 25 °C sa k roztoku přidá 5 kg 4,4'diamino-difenylmetánu a 15 kg komplexu BFg e N-metylanilinom. Připraveným živičným roztokem sa impregnuje sklená tkanina plošnej hmotnosti200 g/m na gramatúru 340 až 350 g/m2· Z nasekaného prepregu sa po navratveni na sabav počta prepregov potřebných na požadovanú hrůbku vylisuje laminát apolu s měděnou fóliou 18 pm. Laminát aa vyznačuje vyeokým bodom skelného přechodu 160 až 180 °C a malými změnamirovinnosti a rozmerovej stálosti aj po tepelnom namáhaní. Přiklad 6 K 100 kg 50 %-ného roztoku polyaminového tvrdiva, připraveného podlá přikladu 4sa přidá 1 200 kg brómepoxidovej živice β obaahom epoxidových skupin 0,>2 gmol/100 g a 19 % brómu, 80 kg 4,4'-diaminodifenylmetánu, 250 kg metyletylketónu a 200 kg xylénu. Připraveným spojivom sa impregnuje sklená tkanina s plošnou hmotnosťou 200 g/m2 pre vnú-

Claims (3)

1. lž- eš 273009 Bl torné vrstvy a eo 105 g/m^ pře vrstvy pod medenú fóliu, Ne vylisovenls plátovaných la-minátu v hrůbky 1,5 mm aa použije 7 vrotisv hrubých prsprsgov, 2 vratvy tenkých a mědě-ná folia e nánosom epoxidového adheziva 10 až 15 g/m^ na matnaj strana, Lisovací režimja rovnaký ako v přiklade 4. Vyrobený laminót je vhodný na doaky plošných epojov osazo-vané tochnológiou povrchovaj montáže. Přiklad 7 K 2 200 g nizkomulekulórnej brómovanej epoxidovaj živice na báze biafenoluA & epoxidovým ekvivalantom 0,25 gmol/100 g živice ea přidá 340 g 4,4'-diamínodifenylsul-fónu, 1 000 g metyletylketónu a reakčná zmas aa zahrieva pod epetným chladičora 2 hodinyprl teplote 80 °C. Po ochládáni na 25 °C aa k roztoku oligoméru přidá 3 g 4,'4'-dlemino-difenylmetánu a 45 g komplexu BFg a N-metylanilinom rozpuštěného v 200 g metyletylketó-nu. Impregnéciou eklenej tkaniny s aminosilénovou povrchovou úpravou se pripraviaprepregy. Obeah a výtok živičného opojivá závislá od účelu ich použitia. Prepreg a obsa-hem apojiva 40 až 41 % a výtokom spojiva pri 165 °C/5 HPa 20 až 23 % Je vhodný na pripra-vu plátovaných sklolaminátov. Prepreg 8 obeahom apojiva 42 až 44 % a výtokom prl 165 °C/ 5 MPo S až 12 % je vhodný na lepenie“plochých kovových materiélov, kde sa vyžaduje ichIzolácia a mechanické vyetuženie, například pri výroba kotiev diskových elektromotorov.Prepreg θ obeahom epojlva 60 % a výfcókom při 165 °C/1,5 MPa 30 až 35 % Je vhodný akolepiaci list pri výrobě viacvretvových plodných epojov. Přiklad 8 Impregnačný roztok, ktorý sa''pripravi zmleéanim 895 g 80 %-ného acetónovóho roz-toku brómovanej epoxidovej živice a .epoxidovým ekvivalantom 0,121 až 0,-23/100 g, 215 g60 %-nóho roztoku epoxyakrylátovej živice v styréne, 71 g 4,4'-diaainodifenylmetánu, 4,3 g dikumylperoxidu e 200 g acetonu sa použije na impregnéciu eklenej tkaniny plošnejhmotnosti 110 g/m^. Připravený prepreg Je vhodnýako lepiaci list alebo na výrobu základného pláto-vaného laminátu, ktorý aa vyznačuje vyeokou teplo tnou odolnoefou, dobrými dielektrlcký-mi vlastnosfami, dobrou rovinnosfou a rozměrovou atáloefou najmff po náhlých změnáchteploty. P R 6 Q Μ £ T VYNALEZU

   1. Samozhášavý elektroizolačný prepreg pra elektrotechnické lamináty e výztuž-nou zložkou zo eklenej tkaniny impregnovanej živičným epojivom na báze diánových epoxi-dových živic a aromatickým diaminom ako tvrdivom, vyznačujúci ea tým, že je vytvořenýz výetužnej zložky, pozoetávajúcej zo eklenej tkaniny z priamolubrlkovaných sklenýchvlókien alebo zo eklenej tkaniny a termochemickou úpravou, s plodnou hmotnoeťou 40 až Q 350 g/m a živičného epojiva, pozostévajúeeho z 30 až 70 hmotnostných percent brómopoxi-dovej živice s obsahom epoxidových skupin 0,-15 až 0,40 gmol/100 g a 15 až 50 hmotnost-ných percent brómu, 0,1 až 4 hmotnostných percent 4,4*-diaminodifenylmetánu, 1 až 15hmotnostných percent 4,-4'-diaminodlfenylsulfónu, připadne z 0,-5 až 40 hmotnostných per-cent polyaminovóho tvrdiva, z 15 až 50°hmotnoatných percent acetónu alebo metyletylketo-nu a 1 až 25 hmotnostných percent xylénu, pričom vysušený prepreg obsahuje 20 až 85hmotnostných percent sušiny živičného spojiva, vztiahnutej na výatužnú zložku. 5 CS 273099 Bl Z, SanozháSavý elektrolzolačný prepreg podlá bodu 1, vyznačujúci sa tým» že ži-vičné apojivo obsahuje 5 až 40 haotnoatných percent epoxyakrylátovej živice a 0,05 až20 hmotnoatných percent peroxidického iniciátora zoeietenla,
2. 3. SanozháSavý elektroizolačný prepreg podlá bodu 1, vyznačujúci sa tým, že ži-vičné epojivo obsahuje 10 až 40 haotnostných percent nebrónovanej nizkomolekulárnejepoxidovej živice. e>