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Formkörper aus gefülltem Gießharz mit selbstlöschenden Eigenschaften
Gegenstand der Erfindung sind Formkörper aus Gießharz, insbesondere Epoxidharz mit
anorganischen Füllstoffen, insbesondere Aluminiumoxidtrihydrat, mit selbstlöschenden
Eigenschaften.
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Gießharzkörper auf der Basis von Epoxidharzen oder auch Polyurethanharzen
finden eine breite Anwendung und werden in der Elektroindustrie bei der Herstellung
von elektrischen Bauteilen vor allem wegen ihrer guten elektrischen und mechanischen
Eigenschaften gebraucht.
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Für derartige Gießharzkörper der genannten @t we@ den gute selbstlöschende
Eigenschaften gewünscht.
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Es ist bekannt, daß diese ßelbstlöschenden'igenschaften durch den
Einbau von Halogen, z. B. Chlor oder Brom in Kombination mit Antimontrioxid zu erzielen
sind.
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Der Einbau von Halogen erfolgt bekanntermaßen schon während der Bildung
des Harzes durch Verwendung von halogenhaltigen Rohstoffen. Zur Erzielung guter
selbstlöschender Eigenschaften ist es erforderlich daß der Chlorgehalt bezogen auf
das Harz über 8 % liegt. Solche Harze haben jedoch keine sehr guten elektrischen
Sigenschaften und
werden für die Herstellung von Gießharzkörpern
in der Hochspannungstechnik ungern verwendet.
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Ferner ist bekannt, daß die selbstlöschenden Eigenschaften der Gießharzkörper
durch Verwendung von wasserabspaltenden Füllstoffen wie z. B. Aluminiumoxidtrihydrat
zu erzielen sind. Um Gießharzkörper mit guten selbstlöschenden Eigenschaften zu
erhalten, muß das Verhältnis von Epoxidharz zu Trihydrat mindestens 1 s 3 bis 1
s 4 betragen.
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Dadurch werden die mechanischen Festigkeiten auf 40 - 50 % reduziert.
Außerdem neigt dieses Trihydrat sehr stark zur Sedimentation.
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Es wurde nun gefunden, daß man die Sedimentation von anorganischen
Füllstoffen wie z. B. auch Kaolin und Kreide und insbesondere von Alumiriiumox!
dtrihydrat durch Zusatz von organischen Füllstoffen, insbesondere von PVC-Pulver
verhindern kann. Man erhält dann insbesondere Gießharzkörper mit einer gleichmäßigen
Verteilung des AluNinimoxidtrihydrates huber das gesamte Material und mit erheblich
verbesserten selbstlöschenden Eigenschaften.
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Die erfindungsgemäßen Gie#harz-Formkörper der eingangs genannten
Art sind demgemäß gekennzeichnet durch einen Gehalt an polyneren, vorzugsweise halogenhaltigen
organischen Kunststoffen, insbesondere PVC-Pulver in Mengen von etwa 5 bis 30 Gewichtsteilen
auf 100 Gewichtsteile Harz.
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Der FUllstoffgehalt dieser Formkörper liegt dabei vorzugsweise bei
etwa 100 bis 400 Gew.-Teilen pro 100 Gev.-Teile Harz.
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Als sedimentationsverhindernder organischer Kunststoff wäre z. B.
auch sogenannter"Coäthylenpuder", der aus niedermolekularem Polyäthylen besteht,
geeignet.
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Gemäß der Erfindung werden also insbesondere wasserabspaltende anorganische
Füllstoffe, wie Aluminiumoxidtrihydrat in Kombination mit halogenhaltigen Pullstoffen
zusammen mit elektrisch und mechanisch hochwertigen Grundharzen auf der Basis von
Epoxid oder Urethan verwendet.
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Durch diese Kombination ist es möglich, den Halogengehalt sehr niedrig
(unter 5 %) zu halten, so daß die elektrischen Eigenschaften nicht beeinflußt werden.
Außerdem kann der Füllstoffanteil an wasserabspaltenden Hydraten ebenfalls sehr
niedrig gehalten werden und der überwiegende Teil (bis zu etwa 2/3) der zu verwendenden
Füllstoffe aus bekannten Mineralien, wie Quarzmehl, Kaolin usw. bestehen. Man erhält
Gießharzkörper mit guten selbstlöschenden Eigenschaften und mit mechanischen we
; en, die ca. 80 bis 90 % von normalen Gießharzkörpern ohne Verwendung von Aluminiumoxidtrihydrat
aufweisen und der noch vorhandene Anteil an Aluminiumoxidtrihydrat neigt nicht mehr
zur Sedimentati on.
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Setzt man der erfindungsgemäßen Zusammensetzung noch Antimontrioxid,
das als Zusatz zu Kunststoffen zur Verbesserung der selbstlöschenden Eigenschaften
an sich bekannt ist, in relativ geringen Mengen hinzu, und zwar in Mengen von etwa
1 bis 10 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Harz, so erhält man Gießteile mit
noch besseren selbstlöschenden EigenschafdtenO Als Grenzen für die besonders angegebenen
Komponenten
Quarzmehl, Aluminiumoxidtrihydrat, Antimonoxid und PVC-Pulver
wären 50 bis 200 Teile, 20 bis 300 Teile, etwa 1 bis 10 Teile und - wie bereits
erwähnt - 5 bis 30 Gewichtsteile (Jeweils auf 100 Teile Harz gerechnet) zu nennen.
Gebräuchlich sind z. B. Zusammensetzungen mit 150 Teilen Aluminiumoxidtrihydrat,
200 Teile Quarzmehl und 100 Teilen Harz neben den angegebenen Mengen an PVC-Pulver
und Antimontrioxid. Als günstige Zusammensetzung sowohl hinsichtlich der mechanischen
Festigkeit als auch der selbstlöschenden haben sich Zusammensetzungen mit 300 bis
400 Teilen Füllstoff auf 100 Teile Harz erwiesen, die 100 Teile Aluminiumoxidtrihydrat
und 200 Teile Quarzmehl sowie zusätzliche PVC-Pulver und Antimonoxid enthalten.
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Die bei der Flammeneinwirkung auf Gießharzkörper auf Epoxidbasis
sehr lästige Rußentwicklung kann merklich unzerdrückt werden, wenn man als Harzkomponente
cycloaliphatische Epoxidharze, wie z. B. Aralit Cy 182 verwendet.
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Nachfolgend werden Ergebnisse von Vergleichsversuchen mitgeteilt,
bei denen zunächst Kammern mit 4 bis 8 mm Wandstärke und 7 bis 800 x 400 x 120 mm
Größe im Gießverfahren hergestellt wurden. Als Harze wurden tAraldit F" (im wesentlichen
monomerer Bisphenol-A-bisglycidylKther) und als Härter "HY 905" (Mischung von Säureanhydriden)
verwendet. Nach elektrischer und mechanischer Prüfung der Kammerkörper wurden Jeweils
vom oberen und unteren Ende etwa 5 g Substanz abgenommen und verascht und der Ver
aschungsrückstand bestimmt. Dabei wurden Je nach Fullstoffzusatz folgende Ergebnisse
erzielt (wobei gleichzeitig das Verhalten bei Flammeneinwirkung angegeben ist)s
Versuch
1: 300 % Quarzmehl auf Harz berechnet Veraschungsrückstand oben: 57,5 % ) brennt
Veraschungsrückstand unten: 57,7 % ) Versuch : 200 % "DT 079"; Originalzustand (OZ)
Veraschungsrückstand oben: 2,1 %) brennt Veraschungsrückstand unten: 43,3 %) selbstlöschend
3" Versuch 3t 200 % "DT 079" gemahlen Veraschungsrückstand oben: 28,2 % selbst-Veraschungsrückstand
unten: 34,9 % löschend 10" Versuch 4t 100 % "DT 079" (OZ) + 100 % Quarzmehl Veraschungsrückstand
oben: 352 % brennt Veraschungsrückstand unten: 44,3 % Versuch 5: 200 % nDT 079"
(OZ) + 15 % PVC + 10 % Antimontrioxid Veraschungsrückstand oben: 31,4 % selbst-Veraschungsrückstand
unten: 31,1 % löschend 8n Versuch 6t 100 % "DT 079" (OZ) § 100 % Quarzmehl + 15
% PVC + 10 % Antimontrioxid Veraschungsrückstand oben: 39,1 % selbst-Veraschungsrückstand
unten: 38,8 % löschend 8n Den vorstehenden Versuchsergebnissen ist zu daß die Sedimentation
von Aluminiumoxidtrihydrat derch Zusatz von PVC-Puler weitgehend verhindert6 werden
@@ (@ auch 2 und 5). Weiter zeigt ein Vergleich der Ve @@ne und 3, daß durch ein
Vermahlen, d. h. eine Verringerung der Korngröße des Aluminiumoxidtrihydrats zwar
die Sedimentation verringert werden kann, die selbstlöschenden Eigenschaften dagegen
durch den Mahlvorgang verschlechtert werden. Weiter zeigen die versuche 1 und 4,
da# die Anwesenheit von Quarzmehl, die selbstlöschenden Eigenschaften vermindert,
daß aber (s. Versuch 6) bei gleichzeitiger Anwesenheit von PVC-Pulver und Antimont@ionid
mit Aluminiumoxidtrihydrat und Quarzmehl gefülli@ @arzsysteme solbst-18schend gemacht
werden können.