DE19910711A1

DE19910711A1 - Imprägniervergußmassen, ihre Verwendung sowie ein Verfahren zur Imprägnierung von Zündspulen

Info

Publication number: DE19910711A1
Application number: DE1999110711
Authority: DE
Inventors: Christoph Scheuer; Friedhelm Foltes; Heinz-Guenter Reichwein; Sandra Reinke
Original assignee: Bakelite AG
Current assignee: Hexion Specialty Chemicals AG
Priority date: 1999-03-10
Filing date: 1999-03-10
Publication date: 2000-09-14
Also published as: EP1080474A1; TW573302B; WO2000054287A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung sind Imprägniervergußmassen für elektrische Bauteile aus Epoxidharz, Härter und Füllstoff, die als Füllstoff ein Gemisch aus einem oder mehreren Füllstoffen aus der Gruppe Calciumcarbonat oder Dolomit und Aluminiumhydroxid enthalten. Durch diese Abmischung wird einerseits das Imprägnierverhalten verbessert und anderseits das Sedimentieren der Füllstoffe verhindert.

Description

Die Erfindung betrifft duroplastische Vergußmassen zum Imprägnieren von elektrischen und elektronischen Bauteilen. Die Bauteile werden mit diesen Massen umgossen. Danach werden die Massen ausgehärtet und schützen die Bauteile vor mechanischen und chemischen Einflüssen.

Aufgrund ihrer hohen mechanischen Festigkeiten, guten chemischen Beständigkeit und hervorragenden elektrischen Eigenschaften werden für diesen Anwendungsbereich bevorzugt Massen auf Epoxidharzbasis eingesetzt.

Die Massen enthalten demnach eine oder mehrere Epoxidverbindungen mit mehr als einer Epoxidgruppe pro Molekül, Härter und in der Regel 20 bis 70 Gew.-% feinkörnige Füllstoffe. Diese Füllstoffe haben die Aufgabe, sowohl die mechanischen und elektrischen Eigenschaften der gehärteten Massen zu verbessern, als auch den bei der Härtung auftretenden Schwund zu reduzieren.

Gemäß DE-C 32 29 558 wird als optimaler Füllstoff Kreide beansprucht.

EP-A 0 348 193 und DE-C 42 06 733 offenbaren darüberhinaus Füllstoffe aus der Gruppe Aluminium- oder Magnesiumhydroxid, roter Phosphor, Dolomit, Tonerde, Titandioxid, Calciumsilikate, Aluminiumsilikate (Clays), fein gemahlenen Glimmer (Mica) oder Glas- Pulver, -Flocken, -Fasern oder -Whisker.

Alle diese Füllstoffe zeigen die gleichen Probleme: Wenn sie sehr feinteilig sind, wie etwa gefällte Kreide oder hochdisperse Kieselsäure, verschlechtern sie die Imprägnierfähigkeit der Masse. Sind die Füllstoffe grobkörniger, so sedimentieren sie sehr leicht, zumal als Epoxidverbindungen möglichst solche mit niedriger Viskosität eingesetzt werden. Dadurch entstehen Inhomogenitäten in der Imprägnierschicht und bei mechanischer oder thermischer Belastungen Risse.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, hochwertige Imprägniervergußmassen für elektrische und elektronische Bauteile bereitzustellen, die als Basisharz Epoxidharz enthalten, die eine gute Imprägnierwirkung zeigen und die zu einer homogenen Imprägnierung führen und die im praktischen Gebrauch einen guten Schutz gegen mechanische und chemische Angriffe bieten sowie eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit zeigen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch Imprägniervergußmassen gemäß der Ansprüche 1 bis 5, durch Verwendung der Massen zur Imprägnierung von Zündspulen gemäß Anspruch 6 sowie durch ein Verfahren zur Imprägnierung von Zündspulen durch Imprägnieren mit einer Imprägniervergußmasse gemäß der Ansprüche 1 bis 5.

Es wurde gefunden, daß nicht sedimentierende, homogene Imprägniervergußmassen mit sehr guter Imprägnierwirkung erhalten werden, wenn sie als Bindemittel ein Epoxidharz und Härter und als Füllstoffe ein Gemisch aus einem oder mehreren Füllstoffen aus der Gruppe Calciumcarbonat oder Dolomit sowie Aluminiumhydroxid enthalten.

Die Massen können weiterhin andere, übliche Zusätze, wie Härtungsbeschleuniger, Haftverstärker, Reaktivverdünner, Modifizierungsmittel wie z. B. Polyetherpolyole oder Silikone, Benetzungsmittel sowie Pigmente enthalten.

Diese Massen werden in an sich bekannter Weise verwendet, um elektrische oder elektronische Bauteile, insbesondere Zündspulen zu imprägnieren. Nach dem Vergießen der Massen, das bevorzugt unter Vakuum erfolgt, werden die Massen bei erhöhter Temperatur gehärtet. Sie bilden dann einen homogenen Überzug mit guten chemischen, mechanischen und elektrischen Eigenschaften und hoher Temperaturwechselbeständigkeit.

Der Füllstoffgehalt der erfindungsgemäßen Massen liegt im Bereich von 10 bis 70 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 50 bis 60 Gew.-%, bezogen auf die jeweilige Gesamtmischung.

Erfindungsgemäß sind diese Füllstoffe ein Gemisch aus Aluminiumhydroxid und entweder Calciumcarbonat oder Dolomit oder einer Mischung aus Calciumcarbonat und Dolomit in beliebigem Verhältnis. Der Anteil an Aluminiumhydroxid liegt dabei im Bereich von 5-30, bevorzugt im Bereich von 10 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Füllstoffe.

Es ist ein Vorteil der erfindungsgemäßen Mischungen, daß an die Feinheit der Füllstoffe geringere Anforderungen gestellt werden können, ohne daß das Imprägnierverhalten oder die Endeigenschaften der gehärteten Massen negativ beeinflußt werden. D. h., es können ausschließlich sehr feinteilige Füllstoffe, mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von etwa 0,1-5 µm wie etwa gefällte oder gefällte und hydrophobisierte Kreide eingesetzt werden. Die Imprägnierfähigkeit der Massen wird dadurch nicht negativ beeinflußt.

Einsetzbar sind aber auch ausschließlich grobkörnigere, gemahlene Füllstoffe mit durchschnittlichen Partikelgrößen im Bereich von 2-60 µm, ohne daß in der erfindungsgemäßen Abmischung Sedimentationen auftreten. Demgemäß können die Füllstoffe der erfindungsgemäßen Imprägniervergußmassen auch in der gesamten Bandbreite der Partikelgrößen von 0,01 bis 100 µm vorliegen.

Es ist ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Imprägniervergußmassen, daß an die Ausgangsviskosität der eingesetzten Epoxidverbindungen weniger hohe Anforderungen gestellt werden können, daß demnach nicht spezielle Harzmischungen bereitgestellt werden müssen, um allein die Grundbedingungen einer niedrigen Ausgangsviskosität zu erfüllen. Es können daher handelsübliche Basisharze ebenso eingesetzt werden, wie Spezialharze, die etwa zur Erzielung besonders hoher T_g-Werte notwendig sind. Entscheidend ist, daß diese Verbindungen im Durchschnitt mindestens zwei Epoxidgruppen pro Molekül enthalten und bei 25°C eine Viskosität von weniger als 20 000 mPas haben.

Aus wirtschaftlichen Gründen sind entsprechende handelsübliche Harze auf Basis von Diglycidylethern der Bisphenole, insbesondere des Bisphenols A und Bisphenols F bevorzugt und können ohne Verdünnungsmittel eingesetzt werden.

Als Härter können alle für die Härtung von Epoxidharzen bekannte Verbindungen eingesetzt werden. Bevorzugt sind latenten Epoxidharzhärter die in der Regel erst oberhalb einer bestimmten Anspringtemperatur zu einer raschen Härtung führen. Die gängigen Vertreter dieser Härter sind Dicarbonsäureanhydride, die gegebenenfalls mit Imidazol oder alkylsubstituierten Imidazolen beschleunigt werden.

Weiterhin bevorzugte Härter sind Novolake, insbesondere bei Temperaturen im Bereich von 30-50°C flüssige Novolake, wie sie aus EP-B 0 248 980 bekannt sind. Diese Härter erhöhen die Zähigkeiten der ausgehärteten Imprägniermassen.

Es ist ferner erwünscht, verschiedene Härter miteinander kombiniert einzusetzen. Die Verwendung von Abmischungen verschiedener Härter führt in der Regel zu einer Verbesserung der Temperaturwechselbeständigkeit.

Insbesondere bevorzugte Härter sind Metallkomplexverbindungen der allgemeinen Formeln

ML_XB_Y, M[SR]_XB_Z, M[SR]_X(N)_n, M(PHal)_m oder M(PHal)_m(N)_n,

worin
M ein Kation eines komplexbildenden Metalls
SR ein organischer oder anorganischer Säurerest
L ein chelatbildender Ligand
B eine Lewis-Base
PHal ein Ion eines Pseudohalogens
N eine Stickstoffbase
x eine Zahl im Bereich von 1 bis 8
y eine Zahl im Bereich von 1 bis 5
z eine Zahl im Bereich von 7 bis 8
m eine Zahl im Bereich von 2 bis 3
n eine Zahl im Bereich von 1 bis 2 bedeuten.

Diese Härter sind aus EP-B 0 518 908 sowie aus einer älteren Anmeldung der Anmelderin (Aktenz. 198 48 329.5) bekannt. Sie haben die Vorteile, daß sie die Herstellung lagerstabiler Einkomponentensysteme ermöglichen, bei denen unterhalb der Anspringtemperatur der Härtungsreaktion nahezu keine Härtung erfolgt, daß sie ohne Beschleuniger eingesetzt werden, niedrige Anspringtemperaturen für die Härtungsreaktion haben und zu gehärteten Produkten mit hohen T_g-Werten führen.

Claims

1. Imprägniervergußmassen für elektrische Bauteile aus Epoxidharz, Härter und Füllstoff, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Füllstoff ein Gemisch aus einem oder mehreren Füllstoffen aus der Gruppe Calciumcarbonat oder Dolomit und Aluminiumhydroxid enthalten.

2. Imprägniervergußmassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Aluminiumhydroxid im Bereich von 5-30 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Füllstoffe, liegt.

3. Imprägniervergußmassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Aluminiumhydroxid im Bereich von 10-20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Füllstoffe, liegt.

4. Imprägniervergußmassen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Epoxidharz ein Harz auf Basis eines Diglycidylethers eines Bisphenols enthalten.

5. Imprägniervergußmassen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Härter Metallkomplexverbindungen der allgemeinen Formeln
ML_XB_Y, M[SR]_XB_Z, M[SR]_X(N)_n, M(PHal)_m oder M(PHal)_m(N)_n,
enthalten, worin
M ein Kation eines komplexbildenden Metalls
SR ein organischer oder anorganischer Säurerest
L ein chelatbildender Ligand
B eine Lewis-Base
PHal ein Ion eines Pseudohalogens
N eine Stickstoffbase
x eine Zahl im Bereich von 1 bis 8
y eine Zahl im Bereich von 1 bis 5
z eine Zahl im Bereich von 7 bis 8
m eine Zahl im Bereich von 2 bis 3
n eine Zahl im Bereich von 1 bis 2 bedeuten.

6. Verwendung der Imprägniervergußmassen gemäß der Ansprüche 1 bis 5 zur Imprägnierung von Zündspulen.

7. Verfahren zur Imprägnierung von Zündspulen, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Imprägniermasse gemäß der Ansprüche 1-5 imprägniert werden.