DE1295734B

DE1295734B - Procedure for protecting electrical contacts

Info

Publication number: DE1295734B
Application number: DEG40641A
Authority: DE
Inventors: Bolz Edmund; Dr Fritz Forch; Held
Original assignee: Gesellschaft zur Foerderung der Forschung an der Eidgenoessischen Technischen Hochschule
Current assignee: Gesellschaft zur Foerderung der Forschung an der Eidgenoessischen Technischen Hochschule
Priority date: 1963-07-03
Filing date: 1964-05-21
Publication date: 1969-05-22
Also published as: US3458351A; CH446544A; SE313375B; GB1055396A; BE650045A; AT250485B

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schützen Schutzwirkung ausüben, d. h., diese Substanzen nichtThe invention relates to a method of protection exerting protective effect, i. i.e., these substances do not

elektrischer Kontakte gegen Verschmutzung durch davon abzuhalten vermögen, an die Kontaktstellen zuelectrical contacts against contamination by being able to prevent them from reaching the contact points

Kriechen von insbesondere silikonhaltigen Substan- kriechen. Während der Abbau rein organischer Sub-Creep of substances containing silicone in particular. While the breakdown of purely organic sub-

zen, vornehmlich in Fernmelde- und Steuerungs- stanzen unter dem Einfluß der Schaltfunken minde-mainly in telecommunication and control rooms under the influence of the switching sparks.

anlagen. stens teilweise über Ruß zu elektrisch leitendemInvestments. at least partially through soot to electrically conductive

An einwandfreien elektrischen Kontakten meßbare Graphit erfolgt, ist das entsprechende Endprodukt bei Übergangswiderstände sind niedrig und bewegen sich silikonhaltigen Substanzen Siliziumoxyd, eine schwerungefähr zwischen 5 und 20 μΩ. Selbst kleine Er- flüchtige, elektrisch isolierende Substanz, die an den höhungen dieses Übergangswiderstandes machen sich Kontaktflächen entsteht und schließlich den Stromschon störend bemerkbar, wenn ein elektrischer io durchgang praktisch völlig unterbindet.
Stromkreis mehrere bzw. viele solcher Kontaktüber- Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe begänge erfordert, wie das ausgeprägt bei automatischen steht nun darin, insbesondere silikonhaltigen flüssigen Telefonzentralen und vielen elektrischen Steuerungs- Substanzen den Zutritt durch Kriechen zu den Konanlagen der Fall ist. Der größte Anteil an Zeitauf- taktstellen elektrischer Kontakte wirksam zu verwehwand für den Unterhalt solcher Anlagen entfällt auf 15 ren. Diese Aufgabe wird durch das eingangs gedas Konto erhöhter Kontaktübergangswiderstände. nannte Verfahren unter Verwendung eines dünnen Es ist daher nicht verwunderlich, daß diesem Pro- nichtmetallischen Überzuges dadurch gelöst, daß erblem schon seit jeher größte Beachtung geschenkt findungsgemäß die die eigentlichen Kontaktflächen wird. zumindest unmittelbar umgebenden Oberflächen derIf there is measurable graphite on flawless electrical contacts, the corresponding end product is when contact resistances are low and silicone-containing substances move silicon oxide, a gravity between 5 and 20 μΩ. Even small volatile, electrically insulating substances, which are created by the increases in this contact resistance, make contact surfaces and ultimately the current is noticeable, which is a disturbing factor, when an electrical continuity is practically completely prevented.
Circuit several or many such contact over- The task on which the invention is based requires, as is pronounced in automatic ones, in particular silicone-containing liquid telephone exchanges and many electrical control substances, access by crawling to the Konanlagen is the case. The largest proportion of time points for electrical contacts to be effectively blown away for the maintenance of such systems is accounted for by 15 ren. This task is made possible by the increased contact resistance. It is therefore not surprising that this pro-non-metallic coating is solved by the fact that the problem has always been given the greatest attention to the actual contact surfaces. at least immediately surrounding surfaces of the

Als wesentliche Störungsursachen an elektrischen 20 die Kontakte aufweisenden Konstruktionselemente Kontakten sind die Kontaktkorrosion und die Kon- mit einem Schutzbelag aus einer an sich bekannten, taktverschmutzung zu nennen. Durch die Wahl ge- festen polymeren Verbindung, welche Si-O-Binduneigneter Kontaktmaterialien kann die Korrosion ver- gen enthält, überzogen werden,
hindert oder doch weitgehend verlangsamt werden. Der Schutzbelag wird somit nicht mehr auf den Anders verhält es sich mit der Kontaktverschmutzung 25 eigentlichen Kontaktflächen, sondern auf den die durch Substanzen, die nicht von dem Kontakt- Kontaktflächen umgebenden Oberflächen der Konmaterial, d. h. dessen Abbrand- oder Oxydations- struktionselemente angebracht, um eine schützende produkten, herrühren. Diese Substanzen, meist Barriere um die Kontaktfläche herum zu bilden. Die organischer Natur, z. B. Staub, Öle, Fette usw., er- für den Schutzbelag verwendete feste polymere Verleiden an der Kontaktfläche Veränderungen, deren 30 bindung mit Si-O-Bindungen hat die Eigenschaft, Ursache verschieden ist. Unter dem Einfluß des durch organische Flüssigkeiten nicht benetzbar zu immer entstehenden, je nach Betriebsart mehr oder sein und mit ihr in Berührung kommende flüssige weniger intensiven Funkens tritt ein stufenweiser Ab- Silikonverbindungen chemisch so umzuwandeln, daß bau über Zersetzungsprodukte, Ruß und gasförmige diese ihre Mobilität verlieren und demzufolge nicht Oxydationsprodukte ein. Ferner können durch kata- 35 auf die blanken Kontaktflächen breitlaufen können, lytische Wirkungen des Kontaktmetalls oder die Wir- Zweckmäßig kann der Schutzbelag aus einem an kung von Peroxyden, die durch den Kontaktfunken sich bekannten Silikonharz gebildet werden. Gemäß gebildet werden, flüssige Stoffe polymerisieren bzw. einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgekondensieren. Diese Veränderungen bewirken, daß mäßen Verfahrens kann man den Schutzbelag zuder Kontaktwiderstand durch die sekundär entstan- 40 nächst auf der gesamten Oberfläche der die Kontakte denen Stoffe zunimmt, bis der eigentliche Schaltvor- aufweisenden Konstruktionselemente aufbringen und gang nicht mehr möglich ist. Eine wirksame Schutz- nachher an den eigentlichen Kontaktflächen mechamaßnahme gegen diese schädlichen Veränderungen nisch entfernen.Contact corrosion and the contact with a protective covering from a cycle contamination known per se are to be mentioned as the main causes of malfunctions on electrical construction elements contacts having the contacts. By choosing a solid polymer compound, which contains Si-O bonds unsuitable contact materials, the corrosion can be coated,
hinders or at least largely slowed down. The protective covering is thus no longer applied to the actual contact surfaces, but rather to the surfaces of the structural material, ie its burn-off or oxidation structural elements, which are not surrounded by the contact surfaces protective products, stem. These substances usually form a barrier around the contact area. The organic nature, e.g. B. dust, oils, greases, etc., solid polymer coatings used for the protective covering on the contact surface changes, the bond with Si-O bonds has the property, cause is different. Under the influence of the liquid sparks that are not always wettable by organic liquids, depending on the operating mode, their liquid sparks and which come into contact with them, a gradual breakdown of silicone compounds occurs to transform them chemically in such a way that they develop their mobility via decomposition products, soot and gaseous ones lose and consequently not an oxidation product. Furthermore, the lytic effects of the contact metal or the effects of the contact can expediently spread to the bare contact surfaces. According to be formed, liquid substances polymerize or an advantageous development of the inventive condensation. These changes have the effect that, according to the method, the protective coating can be added to the contact resistance due to the secondary formation on the entire surface of the contacts where the substances increase until the actual switching element construction elements are no longer possible. An effective protective afterwards on the actual contact surfaces mechanical measures against these harmful changes niche remove.

der Kontaktoberfläche besteht darin, durch Fern- Die Erfindung beruht also auf der Erkenntnis, daßThe invention is based on the knowledge that

halten organischer Substanzen die Verschmutzung 45 eine bekannte Substanz, wie z. B. ein Silikonharz,keep organic substances the pollution 45 a known substance such. B. a silicone resin,

der Kontakte zu verhindern. eine bislang unbekannte physikalisch-chemische Wir-to prevent contacts. a hitherto unknown physico-chemical

Es ist zwar seit langem bekannt, daß gewisse, auf kung hat und daß diese Wirkung in überraschend eindie Kontakte aufgebrachte Überzüge von Ölen oder fächer Weise zur Lösung des Problems des Kontakt-Fetten, auch Vaseline, eine Verminderung des Kon- Schutzes benützt werden kann. Da in der modernen taktwiderstandes herbeiführen. Doch zeigen diese 50 Fertigungstechnik flüssige silikonhaltige Substanzen, Überzüge die Neigung, zu kriechen und verhältnis- insbesondere Silikonöle, sehr häufig zur Anwendung mäßig große Staubmengen festzuhalten, die mit der gelangen und von den Endprodukten nie vollständig Zeit die Kontaktgabe völlig unsicher machen, wie entfernt werden können, bringt die Erfindung einen oben dargelegt wurde. Diese Nachteile können in namhaften technischen Fortschritt, indem sie auf einebenfalls bekannter Weise dadurch weitgehend ver- 55 fache und sehr wirksame Weise ermöglicht, elekmieden werden, daß die metallene Oberfläche der trische Kontakte gegen die schädlichen Einflüsse Kontaktkörper wenigstens an der zur Kontaktgabe silikonhaltiger Flüssigkeiten zu schützen und damit bestimmten Stelle mit einem Überzug einer Fettsäure die einwandfreie Kontaktgabe für lange Zeit aufrechtin etwa molekularer Stärke versehen wird. Ein solcher zuerhalten.It has long been known that certain things have an effect and that this effect is surprising Contact applied coatings of oils or fan manner to solve the problem of contact greases, Vaseline can also be used to reduce contamination. Because in the modern bring about clock resistance. However, these 50 manufacturing techniques show liquid silicone-containing substances, Coatings have a tendency to creep and are used very frequently, especially silicone oils to capture moderately large amounts of dust that come with the and never complete from the end products Time to make the contact completely unsure how can be removed, the invention brings you was set out above. These disadvantages can translate into considerable technical advancement by acting on them as well As is known, this enables a largely multiplied and very effective manner to be elec- trated that the metal surface of the tric contacts against the harmful influences To protect the contact body at least on the silicone-containing liquids for making contact and thus certain point with a coating of a fatty acid maintains perfect contact for a long time approximately molecular strength is provided. To get one.

Überzug hat die Wirkung, das Ansetzen von Staub 60 Die Erfindung ist nachstehend rein beispielsweiseCoating has the effect of causing dust to accumulate. The following is purely an example of the invention

und Schmutz erheblich zu vermindern und zugleich unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert,and to reduce dirt considerably and at the same time explained with reference to the drawing,

den Zutritt von Fett und Öl durch Kriechen von Fig. 1 zeigt schematisch die Spaltung einerthe access of fat and oil by creeping of Fig. 1 shows schematically the cleavage of a

anderen Stellen her zu behindern. Si-O-Bindung und die vertauschte Vereinigung derto hinder other bodies. Si-O bond and the swapped union of

Nun wurde seit einigen Jahren immer häufiger Spaltstücke;For some years now, split pieces have become more and more common;

beobachtet, daß die angestrebte Schutzwirkung der 65 Fig. 2 zeigt prinzipiell dasselbe, aber unter Angabeobserved that the desired protective effect of the 65 Fig. 2 shows in principle the same, but with information

Fettsäureüberzüge versagte. Eingehende Unter- des Mechanismus bei Gegenwart eines KatalysatorsFatty acid coatings failed. Incoming sub-mechanism in the presence of a catalyst

suchungen zeigten, daß die Fettsäureüberzüge gegen- (elektronentheoretische Deutung);Investigations showed that the fatty acid coatings opposed (electron theory interpretation);

über silikonhaltigen flüssigen Substanzen keine F i g. 3 bis 5 zeigen schematisch den Ablaufvor-No figures on silicone-containing liquid substances. 3 to 5 schematically show the sequence

gang der Bindung eines linearpolymeren Siloxanmoleküls eines Silikonöles an ein vernetztes PoIysiloxanmolekül der festen Schutzschicht.course of the bond of a linear polymeric siloxane molecule a silicone oil to a crosslinked polysiloxane molecule the solid protective layer.

In einem halogenierten Kohlenwasserstoff, z. B. Perchloräthylen, werden 5 Gewichtsprozent eines Silikonharzes gelöst. Der entstehende flüssige Lack wird mit Hilfe eines darin eingetauchten Hirschleders in dünner Schicht auf die gesamte Oberfläche der die Kontakte aufweisenden Konstruktionselemente bis zu einer Entfernung von mindestens 4 cm von den Kontakten aufgetragen. Nach dem Trocknen der Lackschicht entfernt man den Belag auf den eigentlichen Kontaktflächen (nicht auf den ganzen Kontaktoberflächen) mittels einer feinen Feile, so daß schlußendlich nur die nähere und weitere Umgebung der Kontaktflächen mit dem Schutzbelag aus Silikonharz bedeckt ist.In a halogenated hydrocarbon, e.g. B. perchlorethylene, 5 percent by weight of one Dissolved silicone resin. The resulting liquid varnish is made with the help of a deerskin dipped in it in a thin layer on the entire surface of the construction elements having the contacts up to applied at a distance of at least 4 cm from the contacts. After the varnish layer has dried remove the covering on the actual contact surfaces (not on the entire contact surfaces) by means of a fine file, so that ultimately only the closer and wider surroundings of the contact surfaces is covered with the protective covering made of silicone resin.

Ein für die beschriebene Anwendung geeignetes Silikonharz wird unter der Bezeichnung Dri-Film 103 als Bautenschutzmittel von der Firma General-Elec- ao trie in den Handel gebracht. Die genaue Zusammensetzung ist nicht bekannt. Aus der Literatur kann aber entnommen werden, daß es sich um vorkondensierte Silikonharze handelt, die unter der Wirkung von Katalysatoren bei etwa 20° C noch vollständig aushärten. Als Katalysatoren werden Kobalt- und Bleisalze (Naphthenate) einzeln oder in Kombination verwendet. Vor allem scheinen aber Zinnsalze, wie Zinnoctoat, Zinnmaleat, für die Härtung bei Raumtemperatur wirksam zu sein.A silicone resin suitable for the application described is known as Dri-Film 103 as a building protection agent from General-Elec- ao trie put on the market. The exact composition is not known. From literature can but it can be seen that it is precondensed silicone resins, which are under the action of catalysts can still cure completely at around 20 ° C. The catalysts used are cobalt and Lead salts (naphthenates) used individually or in combination. But above all, tin salts seem like Tin octoate, tin maleate, is effective for curing at room temperature.

Eine Erklärung des durch den Schutzbelag erzielten Wirkungsmechanismus kann mittels der in der Silikonchemie bekannten Reaktion, die der Äquilibrierung von Siloxanen zugrunde liegt, gegeben werden. Die Äquilibrierung wird in der Technik vorwiegend dort angewandt, wo Gemsiche von verschieden großen, nichtfunktionellen (endständig blockierten) Polysiloxanmolekülen in ein Produkt von einheitlicherem Molekulargewicht übergeführt werden sollen.An explanation of the mechanism of action achieved by the protective covering can be found in the Reaction known from silicone chemistry, which is the basis for the equilibration of siloxanes, can be given. In engineering, equilibration is mainly used wherever there is a difference large, non-functional (terminally blocked) polysiloxane molecules into one product of more uniform molecular weight are to be converted.

Der Vorgang wird so erklärt, daß durch Spaltung von Siloxanmolekülen an einer Si-O-Bindung entstandene Molekülfragmente sich unter Vertauschung wieder verbinden. Werden z. B. die beiden Spaltstücke eines Moleküls mit α und b bezeichnet, jene eines weiteren Moleküls mit c und d, so können sich diese Fragmente miteinander so verbinden, daß ein Molekül nachher aus den Spaltstücken α und c und das andere aus den Spaltstücken b und d aufgebaut ist. Dieser Vorgang ist beispielsweise in F i g. 1 schematisch dargestellt.The process is explained by the fact that molecular fragments formed by cleavage of siloxane molecules at a Si-O bond reconnect with interchangeability. Are z. B. denotes the two splits of a molecule with α and b , those of another molecule with c and d, so these fragments can connect with each other so that one molecule afterwards from the splits α and c and the other from the splits b and d is constructed. This process is for example in FIG. 1 shown schematically.

Reaktionen, die darauf fußen, daß unter gleichen Bedingungen Si-O-Bindungen gespalten und wieder neu gebildet werden, sind in der Silikonchemie häufig. Sie verlaufen relativ rasch selbst bei Raumtemperatur, wenn Katalysatoren, wie Säuren, Basen oder Lewissäuren, zugegen sind. Ein Mechanismus bei Gegenwart eines Katalysators, z. B. einer Lewissäure L, ist in F i g. 2 schematisch veranschaulicht.Reactions that are based on the fact that Si-O bonds are cleaved and again under the same conditions newly formed are common in silicone chemistry. They run relatively quickly even at room temperature, when catalysts such as acids, bases or Lewis acids are present. A mechanism in the present a catalyst, e.g. B. a Lewis acid L is shown in FIG. 2 illustrates schematically.

Die Wirkung des erfindungsgemäßen Kontakt-Schutzverfahrens ist in den F i g. 3 bis 5 beispielsweise und schematisch dargestellt.The effect of the contact protection method according to the invention is shown in FIGS. 3 to 5 for example and shown schematically.

Gemäß F i g. 3 ist die Oberfläche einer Kontaktfeder 10 mit einer dünnen, festen Schutzschicht 11 aus Silikonharz mit vernetzten polymeren Siloxanmolekülen und eingelagerten Katalysatoren 12 versehen. F i g. 3 zeigt ferner ein als Kontaktgift wirkendes, linearpolymeres Siloxanmolekül 13, z. B. eines Silikonöles. Im Beisein eines Katalysators 12 ergibt sich eine chemische Reaktion, indem je eine Si-O-Bindung eines vernetzten Silikonharzmoleküls und des linearpolymeren Siloxanmoleküls 13 aufgespalten wird (F i g. 4) und die beiden entstehenden Spaltstücke 13 α und 13 b des linearpolymeren Siloxans durch neue Si-O-Si-Bindungen an die Anschlußstellen der vernetzten Silikonharzschicht 11 gebunden werden (F i g. 5). Auf diese Weise wird die für den elektrischen Kontakt schädliche Substanz 13 am Wandern auf die Kontaktfläche verhindert. Da das thermodynamische Gleichgewicht dieser Reaktion bei der hochmolekularen Verbindung liegt, kann die Rückreaktion vernachlässigt werden.According to FIG. 3, the surface of a contact spring 10 is provided with a thin, solid protective layer 11 made of silicone resin with crosslinked polymeric siloxane molecules and embedded catalysts 12. F i g. 3 also shows a linear polymeric siloxane molecule 13 acting as a contact poison, e.g. B. a silicone oil. In the presence of a catalyst 12, a chemical reaction results in that one Si-O bond of a crosslinked silicone resin molecule and one of the linear polymeric siloxane molecule 13 is split (FIG. 4) and the two resulting split pieces 13 α and 13 b of the linear polymer siloxane through new Si-O-Si bonds are bound to the connection points of the crosslinked silicone resin layer 11 (FIG. 5). In this way, the substance 13, which is harmful to the electrical contact, is prevented from migrating onto the contact surface. Since the thermodynamic equilibrium of this reaction lies with the high molecular weight compound, the reverse reaction can be neglected.

Sind auf den die Kontakte aufweisenden metallenen Konstruktionselementen gegebenenfalls Korrosionsprodukte vorhanden, wie z. B. Kobalt-, Eisen- und Zinnsalze, so können diese gegebenenfalls als Katalysatoren wirken.Are there any corrosion products on the metal construction elements having the contacts? present, such as B. cobalt, iron and tin salts, these can optionally be used as Catalysts work.

Vernetzte Polysiloxane (Silikonharze) in dünnster Schicht haben zudem den großen Vorteil, durch eine große Anzahl flüssiger organischer Verbindungen nicht benetzbar zu sein. Sie besitzen dadurch in ausgeprägtem Maße auch eine physikalische Sperrwirkung gegen das Kriechen und Breitfließen von flüssigen organischen Substanzen, die nicht silikonhaltig sind.Cross-linked polysiloxanes (silicone resins) in the thinnest layer also have the great advantage of being large number of liquid organic compounds not to be wettable. You thereby have a pronounced It also has a physical barrier effect against the creep and spreading of liquids organic substances that do not contain silicone.

Andere in vernetzten polymeren Siloxanen enthaltene funktioneile Gruppen, wie z. B. Si — OH, Si-OR (R = Alkyl-, Alkylen-, Aryl-oder Acylrest), Si — H, sowie organfunktionelle Gruppen usw., können selbstverständlich gemäß verschiedener Mechanismen auch zur Reaktion mit linearpolymeren Siloxanen und auch mit funktioneilen Gruppen enthaltenden Kohlenstoffverbindungen gelangen. Mit dem bezüglich der vorgängig beschriebenen Reaktion polyfunktionellen Verhalten vernetzter Polysiloxane sind wesentliche Vorteile in bezug auf die Anzahl von Reaktionszentren verbunden, die durch andere denkbare Systeme schwerlich zu erreichen sind.Other functional groups contained in crosslinked polymeric siloxanes, such as. B. Si - OH, Si-OR (R = alkyl, alkylene, aryl or acyl radical), Si - H, as well as organ-functional groups etc., can of course also react with linear polymers according to various mechanisms Get rid of siloxanes and carbon compounds containing functional groups. With the polyfunctional behavior of crosslinked polysiloxanes with regard to the reaction described above are significant advantages in terms of the number of reaction centers connected by others conceivable systems are difficult to achieve.

Weitere Vorteile dieses Aufbau- bzw. Reaktionssystems sind die chemische Stabilität gegenüber anderen Verbindungen sowie deren Alterungsbeständigkeit bzw. der Unmöglichkeit einer Verarmung an Reaktionszentren, da durch Aufpfropfen linearer Siloxane der chemische Aufbau der Schutzschicht nicht verändert wird.Further advantages of this structure or reaction system are the chemical stability compared to others Compounds and their resistance to aging or the impossibility of impoverishment Reaction centers, as the chemical structure of the protective layer is created by grafting on linear siloxanes is not changed.

Claims

Patent claims:

1. Procedure for protecting electrical contacts against contamination from creeping in particular silicone-containing liquid substances using a thin non-metallic Coating, characterized in that the actual contact surfaces at least directly surrounding surfaces of the construction elements having the contacts with a protective covering made of a per se known, solid polymeric compound, which Contains Si-O bonds, are coated.

2. The method according to claim 1, characterized in that the protective covering consists of a known silicone resin is formed.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the protective coating is first applied to the entire surface of the construction elements having the contacts and then mechanically removed from the actual contact surfaces.

1 sheet of drawings