DD240553B1 - METHOD FOR PRODUCING OPTICALLY TRANSPARENT POLLUTANTS - Google Patents
METHOD FOR PRODUCING OPTICALLY TRANSPARENT POLLUTANTSInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung optisch transparenter Verkappungsmassen auf der Basis von Epoxidharzen und Polycarbonsaureanhydriden zum Verguß von optoelektronischen Bauelementen wie Lumineszenzdioden, -displays, Phototransistoren, Photodioden und optoelektronischen KopplernThe invention relates to a method for producing optically transparent Verkappungsmassen based on epoxy resins and Polycarbonsaureanhydriden for the casting of optoelectronic devices such as light-emitting diodes, displays, phototransistors, photodiodes and optoelectronic couplers
Zum Verguß optoelektronischer Bauelemente sind Zweikomponentensysteme aus cycloaliphatische!! (DE-OS 2642465) bzw flussigen aromatischen Epoxidharzen (DE-OS 3016103) mit Polycarbonsaureanhydriden als Harter bekannt Dabei werden in die Harterkomponente zum Erzielen einer guten Verarbeitbarkeit sowie bestimmter Formstoffeigenschaften wie hohe Transparenzstabilitat, als Zusatzstoff e Zinkoctoat, niedermolekulare saure Polycarbonsäureester und gegebenenfalls organische Phosphite als Antioxydantien eingearbeitet Zur Vermeidung von Trübungen durch die Zinkverbindung kann das Zink auch in Form eines Mischcarboxylats aus 2-Ethyl-hexansaure und Dicarbonsaure bzw vorzugsweise Dicarbonsauremonoester eingesetzt werden (DD-PS 211120) In der DE-OS 3016103 wird zur Herstellung der Gießharze vorgeschlagen, zu einem Vorgemisch aus Zinkocetoat und einem niedermolekularen sauren Ester Carbonsaureanhydnd und gegebenenfalls ein organisches Phosphit zuzumischen und diese Mischung zu aromatischen Diglycidethern zuzugeben Diese Verfahrensweisen verfolgen das Ziel, das sehi hochviskose Zinkoctoat in eine flussige und im Polycarbonsaureanhydrid losliche Foi m zu überfuhren Sie haben aber den Nachteil, daß solche Mengen saure Ester, zum Beispiel aus Hexahydrophthalsaure und Äthanol oder Athandiol, verwendet werden müssen, daß die Eigenschaften der Reaktionsharzmasse und der Formstoffe negativ beeinflußt werden Die Verarbeitungsdauer sinkt auf eine Zeit unter 6 Stunden infolge eines schnellen Anstiegs der Verarbeitungsviskositat aufwerte über 10Pa s bei 298K Die thermomechanischen Eigenschaften, die Losungsmittelbestandigkeit und Wasseraufnhame erreichen solche Werte, die eine Eignung der Verkappungsmasse fur bis 373 K und in feuchter Atmosphäre belastbare Bauelemente ausschließen Ein anderer Nachteil, insbesondere der Verfahrensweise nach der DD-PS 211120, ist das schnelle Freiwerden der Reaktionswarme bei der Härtung oberhalb 393 K, so daß es zu ortlichen Uberhitzungen, Auftreten von mechanischen Spannungen, Mikrorissen und Verfärbungen kommt Den gleichen Nachteil haben auch solche Reaktionsharzmassen, bei denen als Beschleuniger tertiäre Amine und Phosphine und quartemare Ammonium- und Phosphoniumsalze eingesetzt werden, wie zum Beispiel in der GB-PS 2090257 Man hilft sich hierbei mit einer langsamen Härtung durch stufenweise Temperatursteigerung, was aber in der Praxis sehr unokonomisch istFor encapsulation of optoelectronic components are two-component systems of cycloaliphatic !! (DE-OS 2642465) or liquid aromatic epoxy resins (DE-OS 3016103) known with Polycarbonsaureanhydriden as Harter In the hard component to achieve good processability and certain molding properties such as high transparency stability, as an additive e zinc octoate, low molecular weight acidic polycarboxylic acid esters and optionally organic phosphites incorporated as antioxidants to prevent turbidity by the zinc compound, the zinc can also be used in the form of a mixed carboxylate of 2-ethyl-hexanoure and dicarboxylic acid or preferably dicarboxylic monoester (DD-PS 211120) in DE-OS 3016103 is proposed for the preparation of the casting resins, to admix carboxylic acid anhydride and optionally an organic phosphite to a premix of zinc cocoate and a low molecular weight acidic ester, and to add this mixture to aromatic diglycidyl ethers. These procedures pursue the object of providing the highly viscous zinc octoate However, they have the disadvantage that such quantities of acidic esters, for example of hexahydrophthalic acid and of ethanol or of ethanediol, must be used in such a way that the properties of the reaction resin composition and of the molding materials are adversely affected. The processing time decreases a time of less than 6 hours due to a rapid increase in processing viscosity values above 10 Pa s at 298K. Thermomechanical properties, solvent resistance and water absorption reach values which preclude suitability of the capping compound for up to 373 K and moisture-loadable components Another disadvantage, in particular the procedure according to DD-PS 211120, is the rapid release of the reaction heat during curing above 393 K, so that it comes to local overheating, occurrence of mechanical stresses, microcracks and discoloration The same disadvantage n such reaction resin compositions in which tertiary amines and phosphines and quaternary ammonium and phosphonium salts are used as accelerators, as for example in GB-PS 2090257 This helps with a slow hardening by gradual increase in temperature, but in practice very unoconomic is
Ziel der ErfindungObject of the invention
Das Ziel der Erfindung ist ein wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung und Verarbeitung eines optisch transparenten Gießharzes fui Verkappungsmassen optoelektrischer Bauelemente auf der Basis von Epoxidharzen und Polycarbonsaureanhydriden als HarterThe object of the invention is an economical process for the production and processing of an optically transparent casting resin fui capping of opto-electric devices based on epoxy resins and Polycarbonsaureanhydriden as a harder
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, optisch transparente Verkappungsmassen auf der Basis von Epoxidharzen und Polycarbonsaureanhydriden als Harter zu entwickeln, deren Bestandteile leicht zu einem homogenen stabilen Zweikomponentensystem bei Temperaturen unter 323 K mischbar sind, die eine gute Verarbeitbarkeit besitzen und nach Aushärtung bei 393 bis 423 K Endprodukte mit ausgezeichneten termomechanischen und optischen Eigenschaften ergeben Diese Aufgabe wird dadurch gelost, daß man eine Harzkomponente verwendet, die aus einem Bisphenolglycidether besteht oder die durch Abmischen bei 323 bis 363 K aus aromatischen Diglycidethern, aliphatischen Glycidethern, cycloaliphatische!! Polyepoxiden und/oder Polyglycidestern hergestellt wird, und eine Harterkomponente aus einem oder mehreren Polycarbonsaureanhydriden, die im Überschuß angewendet werden, einem oder mehreren Polyalkoholen und einem Zink-Carboxylat-Phosphit-Komplex durch deren Umsetzung bei 323 bis 363K herstellt Als Harzkomponente verwendet man vorzugsweise den Diglycidether des 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propans mit einem Epoxidaquivalentgewicht von 170 bis 200 oder man mischt 10 bis 90Gew -% Diandiglycidether und 90 bis 10Gew -% 3,4-Epoxicyclohexylmethyl(3,4-epoxi)-cyclohexancarboxylatThe invention has for its object to develop optically transparent Verkappungsmassen based on epoxy resins and Polycarbonsaureanhydriden as a hardener whose constituents are easily miscible to a homogeneous stable two-component system at temperatures below 323 K, which have good processability and after curing at 393 to 423 This object is achieved by using a resin component consisting of a bisphenol glycidyl ether or by blending at 323 to 363 K from aromatic diglycidic ethers, aliphatic glycidyl ethers, cycloaliphatic !! Polyepoxides and / or polyglycidestern is prepared, and a hard component of one or more polycarboxylic anhydrides, which are used in excess, one or more polyalcohols and a zinc carboxylate-phosphite complex by reacting at 323 to 363K manufactures As the resin component is preferably used Diglycidyl ether of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane having an epoxide equivalent weight of 170 to 200 or mixing 10 to 90% by weight of diandiglycidyl ether and 90 to 10% by weight of 3,4-epoxycyclohexylmethyl (3,4-epoxyclocyclohexanecarboxylate)
Die Harterkomponente wird vorzugsweise durch Umsetzung von 85 bis 95Gew -% Polycarbonsaureanhydrid, vorzugsweise Hexahydrophthalsaureanhydrid, Methylhexahydrophthalsaureanhydrid, Methyltetrahydrophthalsaureanhydrid oder Mischungen derselben,The hardener component is preferably prepared by reacting from 85 to 95% by weight of polycarboxylic anhydride, preferably hexahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride or mixtures thereof,
0,5 bis 5Gew -% eines Polyalkohls, vorzugsweise Ethylenglycol, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Hexantriol, Glycerol, Diathylenglycol, Propandiol, 3-Methylpentan-1,5 oder Mischungen derselben, 4,5 bis 10 Gew -% eines Zink-Carboxylat-Phosphit-Komplexes, der bei Raumtemperatur flussig ist, vorzugsweise aus Zink-2-ethylhexanoat und Tripehnylphosphit oder Diphenyldecylphosphit unter Inertgasatmosphare bei 323 bis 363 K hergestellt0.5 to 5% by weight of a polyalkylene, preferably ethylene glycol, trimethylolpropane, pentaerythritol, hexanetriol, glycerol, diethylene glycol, propanediol, 3-methylpentane-1,5 or mixtures thereof, 4.5 to 10% by weight of a zinc carboxylate phosphite Complex which is liquid at room temperature, preferably prepared from zinc 2-ethylhexanoate and triphenyl phosphite or diphenyldecyl phosphite under inert gas atmosphere at 323 to 363 K.
Die Komponenten werden vor der Verarbeitung bei Temperaturen zwischen 293 und 323 K gemischt und bei Temperaturen über 393 K in wenigen Minuten bis maximal 2 Stunden in der Form gehartet Zur Erzielung der maximalen Festigkeitseigenschaften genügt eine Nachhartung von 2 Stunden bei 423 KThe components are mixed before processing at temperatures between 293 and 323 K and hardened at temperatures above 393 K in a few minutes to a maximum of 2 hours in the form to achieve the maximum strength properties, a post-curing of 2 hours at 423 K is sufficient
Der Zink-Carboxylat-Phosphit-Komplex wird aus Zinkoxid, Carbonsaure, vorzugsweise 2-Ethylhexansaure, und einem organischen Phosphit, vorzugsweiseTriphenylphosphit oder Diphenyldecylphosphit, im Molverhaltnis 1 zu 1,5 bis 2,5 zu 0,5 bis 2, vorzugsweise 1 zu 2 zu 1, durch Auflosen des Zinkoxid in der Carbonsaure bei 353 bis 393 K, Abtreiben des Reaktionswassers im Vakuum und anschließende Umsetzung des Reaktionsproduktes mit dem Phosphit gewonnen Der entstehende Zink-Carboxylat-Phosphrt-Komplex ist eine leicht braun-violett gefärbte Flüssigkeit mit einer Viskosität von etwa 0,5Pa s Bei der Verwendung dieser Verbindung als Beschleuniger im Epoxidharz-Polycarbonsaureanhydrid-System wurde gefunden, daß keine Verfärbungen und mechanische Spannungen infolge örtlicher Uberhitzungen auftreten, so daß die mit diesen Gießharzen verkappten Bauelementen überlegene Zuverlassigkeitseigenschaften bei Temperaturlagerung, Klimatest usw besitzen Offensichtlich weist die erfindungsgemaß hergestellte Komplexverbindung in ihrer Kombination von Hartungsbeschleuniger, Inhibitor und Antioxydans besonders gute Eigenschaften zur Steuerung der Epoxid-Anhydrid-Reaktion aufThe zinc carboxylate-phosphite complex is selected from zinc oxide, carboxylic acid, preferably 2-ethylhexanoic acid, and an organic phosphite, preferably triphenyl phosphite or diphenyl decyl phosphite, in molar ratio 1 to 1.5 to 2.5 to 0.5 to 2, preferably 1 to 2 to 1, by dissolving the zinc oxide in the carboxylic acid at 353 to 393 K, stripping the reaction water in vacuo and subsequent reaction of the reaction product with the phosphite obtained The resulting zinc carboxylate Phosphrt complex is a light brown-violet colored liquid with a viscosity When using this compound as an accelerator in the epoxy resin-polycarboxylic acid anhydride system, it has been found that discolorations and mechanical stresses due to local overheating do not occur, so that the components capped with these casting resins have superior temperature retention properties, environmental stability, etc. Obviously has the invention hergest Complex compound in its combination of hardening accelerator, inhibitor and antioxidant particularly good properties for controlling the epoxide-anhydride reaction on
Ausfuhrungsbeispielexemplary
Herstellung des Zink-Carboxylat-Phosphit-Komplexes (alle Angaben in Masseteilen) Zinkoxid (81,3 Masseteile) und 2-Ethylhexansaure (288 Masseteile) werden 1 Stunde bei 373 K gerührt, bis sich das Zinkoxid umgesetzt hat Nach dem vollständigen Abtreiben des Reaktionswassers im Vakuum wird unter Ruhren Diphenyldecylphosphit (374 Masseteile) zugegeben Das Produkt kann gegebenenfalls filtriert werden und besitzt folgende EigenschaftenPreparation of the Zinc-Carboxylate-Phosphite Complex (all parts in parts by weight) Zinc oxide (81.3 parts by weight) and 2-ethylhexanoic acid (288 parts by weight) are stirred for 1 hour at 373 K until the zinc oxide has reacted After the reaction water has been completely driven off In vacuo, diphenyldecyl phosphite (374 parts by weight) is added with stirring. The product may optionally be filtered and has the following properties
Viskosität bei 298 K (Pas) 0,5Viscosity at 298 K (Pas) 0.5
Dichte bei 298 K (g/cm3) 1,068Density at 298 K (g / cm 3 ) 1.068
Zinkgehalt (Gew -%) 9,0Zinc content (% by weight) 9.0
Aussehen klar, leicht braun-violettAppearance clear, light brown-purple
Eine optische transparente Verkappungsmasse wird hergestellt ausAn optical transparent capping compound is made from
Harzkomponenteresin component
Diandiglycidether mit einem Epoxidaquivalentgewicht von 175 und einer Jodfarbzahl von 1 HarterkomponenteDiandiglycidyl ether with an epoxy equivalent weight of 175 and an iodine color number of 1 hard component
Hexahydrophthalsaureanhydrid 91 MasseteileHexahydrophthalic anhydride 91 parts by weight
Ethylenglykol 1 MassetetlEthylene glycol 1 mass
Zink-Carboxylat-Phosphit-Komplex nach Beispiel 1 8 MasseteileZinc carboxylate-phosphite complex according to Example 1 8 parts by mass
Das Herstellen der Harterkomponente erfolgt durch einstundiges Ruhren bei 343 K unter Stickstoff Die Reaktionsharzmasse wird durch Mischen von 100 Masseteilen der Harzkomponente mit 100 Masseteilen der Harterkomponente bei Raumtemperatur erhalten Die Härtung erfolgte in 2 Stunden bei 398K und 2 Stunden bei 423K Die Kenndaten der Reaktionsharzmasse und des daraus hergestellten Reaktionsharzformstoffes sind fur alle Beispiele in der Tabelle 1 zusammengestelltThe hardener component is prepared by stirring at 343 K under nitrogen for one hour. The reaction resin composition is obtained by mixing 100 parts by weight of the resin component with 100 parts by weight of the hardener component at room temperature. Curing took place in 2 hours at 398 K and 2 hours at 423 K. The characteristics of the reaction resin composition and Reaction resin molding material prepared therefrom are listed in Table 1 for all examples
Harzkomponenteresin component
Diandiglycidether mit einem EpoxidaquivalentgewichtDiandiglycidyl ether with an epoxide equivalent weight
SAEpoxidcyclohexylmethyMS^-epoxi) cyclohexan-SAEpoxidcyclohexylmethyMS ^ -epoxy) cyclohexane
carboxylat mit einem Epoxidaquivalentgewicht von 140carboxylate with an epoxide equivalent weight of 140
Harterkomponentehard component
Hexahydrophthalsaureanhydridhexahydrophthalic anhydride
MethylhexahydrophtalsaureanhydndMethylhexahydrophtalsaureanhydnd
Trimethylolpropantrimethylolpropane
Zink-Carboxylat-Phosphit-Komplex nach Beispiel 1Zinc carboxylate-phosphite complex according to Example 1
67,0 Masseteile67.0 parts by mass
33,0 Masseteile33.0 parts by mass
44,0 Masseteile 44,0 Masseteile 4,0 Masseteile 8,0 Masseteile44.0 parts by mass 44.0 parts by mass 4.0 parts by mass 8.0 parts by mass
Das Herstellen der Harzkomponente erfolgt durch einstundiges Ruhren bei 343K, das Herstellen der Harterkomponente durch zweistündiges Ruhren bei 353 K unter Stickstoff Die Reaktionsharzmasse wird durch Mischen von 100 Masseteilen der Harzkomponente mit 100 Masseteilen der Harterkomponente bei Raumtemperatur erhalten Die Härtung erfolgt in 2 Stunden bei 398 K und 2 Stunden bei 423 KThe resin component is prepared by stirring at 343K for one hour, and preparing the hard component by stirring at 353K under nitrogen for 2 hours. The reaction resin composition is obtained by mixing 100 parts by weight of the resin component with 100 parts by weight of the hard component at room temperature. Curing takes place at 398 K in 2 hours and 2 hours at 423K
Harzkomponenteresin component
Diglycidethervon Bisphenol A mit einem Epoxidaquivalentgewicht von 175 50,0 Masseteile Diglycidethervon Bisphenol Fmit einem Epoxidaquivalentgewicht von 161 50,0 Masseteile HarterkomponenteDiglycidyl ether of bisphenol A having an epoxide equivalent weight of 175: 50.0 parts by weight of diglycidyl ether of bisphenol F having an epoxy equivalent weight of 161: 50.0 parts by weight of hard component
Hexahydrophthalsaureanhydrid 90,0 MasseteileHexahydrophthalic anhydride 90.0 parts by mass
Ethylenglykol 2,0 MasseteileEthylene glycol 2.0 parts by mass
Zink-Carboxylat-Phosphit-Komplex aus Zinkisodekanoat und Triphenylphosphit, analog Beispiel 1 he'gestellt 8,0 MasseteileZinc carboxylate-phosphite complex of zinc isodecanoate and triphenyl phosphite, analogously to Example 1 he'gestellt 8.0 parts by mass
Die Herstellung und Verarbeitung erfolgt analog Beispiel 3The preparation and processing are analogous to Example 3
Beispiel S (Vergleichsbeispiel aus DD-PS 211120)Example S (Comparative Example from DD-PS 211120)
Harzkomponenteresin component
3,4-Epoxicyclohexylmethyl-(3,4-epoxi)-cyclohexancarboxy-3,4-Epoxicyclohexylmethyl- (3,4-epoxi) -cyclohexancarboxy-
lat mit einem Epoxidaquivalentgewicht von 140 20,0 Masseteilelat with an epoxide equivalent weight of 140 20.0 parts by mass
Diandiglycidether mit einem EpoxidaquivalentgewichtDiandiglycidyl ether with an epoxide equivalent weight
von 175 80,0 Masseteileof 175 80.0 parts by mass
Harterkomponentehard component
Hexahydrophthalsaureanhydrid 85,9 MasseteileHexahydrophthalic anhydride 85.9 parts by weight
Diphenyldekylphosphit 5,4Diphenyl-alkyl phosphite 5.4
Zinkcarboxylat mit einem Zinkgehalt von 19,0Ma -% auf derZinc carboxylate with a zinc content of 19.0Ma% on the
Basis von Ethylhexansaure und Ethylenglykolmonohexa-Basis of ethylhexanoic acid and ethylene glycol monohexa
hydrophthalsaureestenm Molverhaltnisvon 1 1 8,7 MasseteileHydrochloric acid radicals in molar ratio of 1 1 8.7 parts by mass
Die Reaktionsharzmasse wird durch Mischen von 100 Masseteilen der Harzkomponente mit 102,5 Masseteilen der Harterkomponente bei Raumtemperatur erhalten Die Härtung erfolgte in 2 Stunden bei 373 K und 8 Stunden bei 393 K Wenn die Härtung analog den Beispielen 2 bis 4 bei 398 K begonnen wird, entsteht selbst bei einer Reaktionsharzmasse von 4g ein rissiger und stellenweise braun gefärbter FormstoffThe reaction resin composition is obtained by mixing 100 parts by weight of the resin component with 102.5 parts by weight of the hardener component at room temperature. Curing took place in 2 hours at 373 K and 8 hours at 393 K. If the curing is started at 398 K analogously to Examples 2 to 4, Even with a reaction resin mass of 4 g, a cracked and locally brown colored molding material is formed
Beispiel 6 (Vergleichsbeispiel nach Stand der Technik)Example 6 (comparative example according to the prior art)
Harzkomponenteresin component
Diandiglycidether mit einem Epoxidaquivalentgewicht von 175Diandiglycidyl ether with an epoxide equivalent weight of 175
Harterkomponentehard component
Saurer Ester aus Ethylenglykol und Hexahydro-Acidic ester of ethylene glycol and hexahydroxy
phthalsaureimMolverhaltmsi 2 15 MasseteilePhthalic acid in the molar ratio 2 15 parts by mass
Zinkoctoat 6 MasseteileZinc octoate 6 parts by weight
Diphenyldecylphosphit 7 MasseteileDiphenyldecyl phosphite 7 parts by mass
Hexahydrophthalsaureanhydrid 72 MasseteileHexahydrophthalic anhydride 72 parts by mass
Die Harterkomponente wird durch Mischen der Bestandteile bei 333K bereitet Die Reaktionsharzmasse wird durch Mischen von je 100 Masseteilen der Komponenten bei Raumtemperatur erhalten Die Härtung erfolgte wie im Beispiel 2The hardener component is prepared by mixing the ingredients at 333K. The reaction resin composition is obtained by mixing each 100 parts by mass of the components at room temperature. Curing was carried out as in Example 2
Temperaturmaximum bei 20 g Masse und 398 K Umgebungstemperatur^) 418 Reaktionsharzformstoff Glastemperatur (K) 389 Warmeformbestandigkeit nach Martens (K) 378 Wasseraufnahme nach 4Tagen bei296K(%) 0,1 Transparenz bei d = 4 mm und = 560 ran (%) 94 = 450nm(%) 90 Transparenz bei 560 nm nach 3 000 Stunden Alterung bei 358 K (%) 93Temperature maximum at 20 g mass and 398 K ambient temperature ^) 418 Reaction resin molding material Glass transition temperature (K) 389 Martens heat resistance (K) 378 Water absorption after 4 days at 296K (%) 0.1 Transparency at d = 4 mm and = 560 ran (%) 94 = 450nm (%) 90 Transparency at 560 nm after 3,000 hours Aging at 358 K (%) 93
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DD240553A1 DD240553A1 (en) | 1986-11-05 |
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---|---|---|---|---|
DE102011056295B4 (en) | 2011-12-12 | 2022-02-17 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Epoxy resin system, use of the epoxy resin system, age-resistant epoxy resin molding material and component with the epoxy resin molding material |
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DE102005060348A1 (en) * | 2005-09-28 | 2007-03-29 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Epoxy resin system, useful in encapsulation or assembly of optoelectronic element, comprises epoxy containing first component comprising epoxy resin and a second component comprising an acid anhydride and acid ester of carboxylic acid |
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1985
- 1985-08-29 DD DD28008785A patent/DD240553B1/en not_active IP Right Cessation
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