DE2137395A1

DE2137395A1 - Stützscheibe aus porösem Keramikmaterial für die Kontaktstifte eines elektrischen Steckers

Info

Publication number: DE2137395A1
Application number: DE19712137395
Authority: DE
Inventors: William Edwin Elmhurst 111. Exner (V.StA.). P
Original assignee: Pyle National Co
Current assignee: Pyle National Co
Priority date: 1970-09-16
Filing date: 1971-07-26
Publication date: 1972-03-23
Also published as: FR2107716A5; CA932047A; US3691512A; DE2137395B2; GB1324769A

Description

PATENTANWALT 8000 MÜNCHEN »O W.OBAF AVKsrsi.DitT

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Beschreibung zu der Patentanmeldung

The Pyle-National Company 133^ North Kostner Avenue Chicago, Illinois 6065I

betreffend

StützBchelbe aus porösem Keramikmaterial für die Kontaktstifte eines elektrischen Steckers

Bei elektrischen Steckern, insbesondere bei sogenannten Miniatursteckern, werden die einzelnen Kontaktstifte meist sehr nah beieinander in einer Keramikscheibe ghalten. Die Trennwände zwischen den Aufnahmebohrungen für Stifte in der StUtzseheibe sind dabei meist sehr dünn, beispielsweise nur 0,25 nun dick. Solche Stekerkonstruktionen werden in großem Umfang in sehr feuchten Umgebungen benutzt. Da solche Keramikmaterialien aber normalerweise sehr porös sind, sind sie auch sehr empfindlich gegen eine Herabsetzung ihrer Volumen- und Oberflächenwiderstandswerte durch Feuchtigkeit.

Die normalerweise bei solchen Steckern verwendeten Keramikmaterialien werden meist durch Sintern ihrer Oberfläche oder durch überziehen ihrer Oberfläche mit einem geeigneten Harz vorbehandelt oder sie werden zur Bildung einer Feuchtigkeitsbarriere mit einem anderen geeigneten Olasi erverfahren mit einem anderen geeigneten Glasierverfahren behandelt. Solche Oberflächenbehandlungen sind Jedoch nicht anwendbar für die Stütz- bzw. Isolierscheiben von Miniatursteckern. Für solche Miniaturstecker müssen die Scheiben nämlich mit sehr engen

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Herstellungstoleranzen In der Größenordnung von einem Hundertstel Millimeter gefertigt werden. Die üblichen Oberflächenbehandlungen bedeuten aber immer eine zusätzliche Vergrößerung der Außenabmessungen der Scheiben und zwar in der Größenordnung von 0,075 bis 0,25 mm. Sie haben außerdem die ungünstige Eigenschaft, daß sie Inneneeken ausfüllen und Außenecken abrunden. Dadurch werden aber die Herstellungstoleranzen, wie sie für solche Miniaturstecker nötig sind, zerstört. Diese bekannten überzüge verkratzen außerdem leicht und es besteht dann wieder die Gefahr, da*a der poröse Isolierscheibenkörper Feuchtigkeit aufnimmt und damit seine Isoliereigenschaften herabgesetzt werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Stützscheibe aus porösem Keramikmaterial für elektrische Stecker, insbesondere für Stecker in Miniaturausführung, zu schaffen, die gegen Feuchtigkeit unempfindlich ist und die trotzdem die sonst günstigen Eigenschaften bezüglich Festigkeit und Maßhaltigkeit ihrer äußeren Abmessungen besitzt wie die bekannten porösen Keramikstützscheiben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die W Stützscheibe mit einem wärmehärtenden Isolierharz imprägniert wird. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen vor allem für die Wahl des Harzes und die Art des Imprägnierens ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Bei der erfindungsgemäßen Stützscheibe sxnd sämtliche Poren des Keramikmaterials mit einem hitzebeständigen Harz ausgefüllt^ beispielsweise mit einem Silikon-haltigen Harz. Gleichzeitig ist die Außenfläche der Scheibe mit einer extrem dünnen Schicht aus Isolierharz überzogen. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen

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Verfahrens zum Imprägnieren und Aufbringen der Außenschicht auf die Scheibe ist es möglich, die Gesamtabmessungen der Keramikscheibe nicht mehr als beispielsweise um 0,o25 mm zu vergrößern. Das Silikon-Harz hat die Eigenschaft, vollständig in die Poren des Keramikmaterials einzudringen und zäh und fest darinnen sich festzusetzen* Die Imprägnierung ist dabei sowohl in Wasser als auch in öl und anderen Lösungsmitteln unlöslich und zwar im gleichen Grade wie die anderen Teile eines elektrischen Steckers- Das Silikon-Harz kann auch sehr hohen Temperaturen standhalten, und zwar bis zu Temperaturwerten, denen auch die anderen Teile des Steckers widerstehen können. Sogar durch Einwirkung von extrem hohen Temperaturen oder einer Flamme verkohlt ein solches Harz nicht.

Solche Keramikstützscheiben für elektrische Stecker werden im allgemeinen als Ringe ausgebildet, in welchen nahe nebeneinander eine Vielzahl von Löchern vorgesehen sind, in welchen die elektrischen Kontaktstifte eingesetzt werden. Solche Keramikscheiben werden normalerweise aus einem Material auf silikatischer Basis oder aus porösen Tonen hergestellt, letztere gegebenenfalls mit Zusätzen wie Zirkon, Aluminiumoxyd, Silimanite, gebrannte Porzellanerde und Talkum. Sie können auch aus gÄsrigen Massen bestehen, beispielsweise aus einer Mischung von Tonen, Talkum, Silimanite oder anderen feuerfesten Materialien und Feldspat *

Als Harzverbindung zum Imprägnieren der Scheibe und zum Herstellen deren Überzuges eignet sich vor allem Silikon-Harz, entweder allein oder in Kombination mit Polyester-Harz. Auch andere Harzarten können verwendet, einschließlich solcher Materialien wie Phenol-Harz, Melamin-Härz, Dlailylphthälat-Harz, Polyester-Harz, Harnstoff-Harz, Epoxy-Härz und Polymid-Harz.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeisplel näher erläutert.

Figuren 1 bis J> zeigen teilweise im Schnitt in verschiedenen Ansichten einen elektrischen Miniaturstecker aufgebaut mit einer erfindungsgeaäßen Keramikstützscheibe.

Der Stecker Io besteht aus einem Gehäuse 11 mit einem Ringflansch 12 und einem mit einem Gewinde versehenen Endab-Schluß 13. An dem Gehäuse 11 1st durch Klebstoff oder dgl. ein Abschlußteil 14 befestigt. Dieses Abschlußteil 14 ist außerdem angeklebt an einer Isolierscheibe 15, die Gegenstand der Erfindung ist. In der Isolierscheibe 15 sind mehrere axiale Löcher 16 ausgebildet, in welchen Jeweils ein dünner Kontaktstift 17 eingesetzt ist und zwar werden die Stifte Jeweils durch Klemmhülsen 19 gehalten, die an einem verdickten Abschnitt l8 der Stifte angreifen.

Gemäß Figur j5 besteht die Isolierscheibe 15 aus einem porösen Keramikgrandkörpisr 20 mit einer Harzimprägnierung 21, die sämtliche Poren des Orundkörpers vollständig ausfüllt, sowie einen sehr dünnen Oberflächenüberzug 22, der die Außenfläche des Grundkörpers vollständig abdichtet und einschließt.

Als Imprägnier- und Überzüge-Material wird vorzugsweise ein durch Silikon modifiziertes Polyester-Harz verwendet. Dieses Material wird durch Kombination von etwa 50 Gewichtsanteilen von Polyester-Feststoffen mit 56 Oewichtsanteilen eines' Silikon-Zwischenproduktes, beispielsweise einea unter der Firmenbezeichnung "Dow Corning Z-6188" hergestellt. Das dadurch entstehende Material besitzt einen Feetetoffanteil von etwa 65 %.

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Die Materialien reagieren zusammen beim Vorhandensein eines Katalysators aus Tetraisopropyltltanat und zwar in einer Menge von etwa 0,5 £ bezogen auf das Gewicht des Silikons und zwar in einem Lösungemittelgemisch von unter der Handelsbezeichnung Cellosoive-Aeetat bekannten Material (Äthylenglykol-Mohoäthyläth®r-Ae@tat) und Butyialkahol. Bei der Herstellung des Materials wird des* Polyester zunächst auf 120° C erhitzt und dann wird die Mischung des Katalysators, des Lösungsmittels und die Hälfte des Silikon-Zwischenproduktes hinzugegeben. Dies® ßfisehung wiz°d dann erneut erhitzt auf 120° C unü dann wird di@ aweit© Hälfte de® Silikon-Zwischenproduktes hinzugegeben. Durch Erhitzen auf etwa 130° C wird die Viskosität der Lösung sehr schnell erhöht. Das Erhitzen wird so lange fortgesetzt« bis di@ endgültige Viskosität von etwa 100 bis 400 cP bei einem Peststoffgehalt von 50 % erreicht ist. Die Reaktion wird daran durch den Zusats der Cellosolv@-A@@tat=IcSsung gestoppt. Mach dem Abkühlen der Reaktionsmesae auf etvsa 100° C oder weniger wird anschließend der Butylalkahol zugesetzt. Hierdurch kann ein Silikon-Polyester mit 50 % Feststoffanteilen und einer Sfiurezahl von 2 bis 4 hergestellt werden.

Zum Imprägnieren wird ©ine Imprägnierlösung hergestellt, indem das Polyester-Silikon-Harz in ©in©r Mischung von Methanol und Methylisobuty!keton dispergiert wird. Der Feststoffgehalt dieser Imprägnierlösung beträgt im allgemeinen etwa 24 Gewichtsprozent.

Nach dem Eintauchen der Keramikscheibe in die erste Tauchlösung, was etwa 30 Minuten dauert, werden die Teile wieder aus dem Tauchtank herausgenommen und überschüssige Lösung wird durch einen Luftstrom abgeblasen«, Die Teil© werden dann

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in einem Ofen auf etwa 57° C erwärmt und zwar mindestens 105 Minuten und wenn möglich bis zu zwei Tagen. Das Aushärten des wärmehärtenden Materials erfolgt durch Einbringen

ο der Teile in einen Ofen und Erwärmen auf 205 C und zwar über eine Minimalzelt von 35 Minuten.

Nach diesem ersten Behandeln und Aushärten des Harzes werden die imprägnierten Teile erneut in eine zweite Lösung des Polyester-Silikon-Harzes eingetaucht« die etwa 12,35 % Feststoff anteil besitzt. Dieses zweite Eintauchen erfolgt etwa über eine Miniüais@l£ von 105 Minuten. Nach dem Herausnehmen aus dieser ImprägnieriSc^Eig warden die Teile in einem geeigneten Halter gedreht- «sä geieMeuderfe, so daß Überschüssiges Harz entfernt wird. Nach aem Austrocknen werden die Teile in eine verdünnte Lösung des gleichen Harzes eingebracht, das beispielsweise in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel 9t35 Gewichtsprozent Feststoffe enthält. Di® Teile werden in dieser Spüllösung ©tw@ ®ia© Minute leicht bewegt, dann aus der Lösung herausgenommen und überschüssiges Harz wird wieder in einem Luftstrom abgeblasen. Das Austrocknen erfolgt in einem Ofen bei etwa 57° C und zwar über mindestens 12 Stunden. Anschließend werden die Teile bei 205° C in einem Ofen über mindestens 35 Minuten oder wenn nötig bis zu zwei Tagen fertigbehandelt.

Das entstehende Produkt ist ein Keramikgrundkörper, der vollständig imprägniert und gefüllt ist mit dem Polyester-Silikon-Harz und der einen dauerhaften Oberflächenüberzug von einer Dicke weniger als 0,025 mm besitzt.

Das erfindungsgemäß® Verfahren zum Imprägnieren und überziehen des Keramikkörpers ermöglicht die Vervtendung von porösen Keramikteilen auch für solche Anwendungsfälle, wo diese bisher we- .

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gen Ihrer ungünstigen Beeinflussung der elmlitrisehen Eigenschaften unter Feuchtigk@it@@lz&fluJl nicht angewendet werden konnten. Durch das ©rfißöung®geKii0e Verfahren werden äi® Teile außerdem so abgedichtet _ΰ <äaB si@ aush al© Bruekabsehluß in Luft- od@r Gasärueksysteraea verwendet werden können» Die Teile können kontimaierlisii bsi Temperaturen bis &u 260° C, zwischendurch auch bis zu 400 C, betriebest w@ira<Bn₉ ohae
daß sie ihre vorteilhaften ÄMiehteigenschsften und elektrischen Charakteristiken verlieren. Spitzentemperatuptn bis
IO94⁰ C können bis zu 20 Minuten oder langer auftreten,,
daß die Isoliereigenschaften verlorengehen»

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Claims

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Patentansprüche

1./Stützscheibe aus porösem Keramikmaterial für die Kontaktstifte eines elektrischen Steckers, dadurch gekennzeichnet« daß die Scheibe (20) mit einem wärmehärtenden Isolierharz (2I₄ 22) imprägniert ist.

2. Stutzscheibe nach Anspruch 1« dadurch g e-

P kennzeichnet, daß das Harz (21) nahezu sämt

liche Poren der Keramikscheibe (20) füllt und eine dünne Außenschicht (22) von nicht mehr als etwa 0,025 nun auf der Scheibe (20) bildet.

3. StUtzschelbe nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Silikonharzes.

4. Stützscheibe nach Anspruch 1 bis 3* gekennzeiehnet durch die Verwendung eines Polyesterharzes.

5· Stutzscheibe nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichk net durch' die Verwendung eines Phenolharzes.

6. StUtzschelbe nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Melaminharzes.

7· Stutzscheibe nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Epoxy-Harzes.

8. Verfahren zum Herstellen einer Stutzscheibe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Keramikscheibe zuerst mit der Lösung eines wärneaushärtbaren, elektrisch iso-

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lierenden Harzes getränkt wird, das Harz in den Poren der Scheibe dann ausgehärtet wird und anschließend die so Imprägnierte Scheibe mit einer Schicht aus wärmeaushärtbare«, elektrisch isolierendem Harz überzogen wird, die dann ebenfalls ausgehärtet wird.

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9· Verfflaren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung für die Herstellung der Außenschicht einen geringeren Feststoffanteil besitzt als die Lösung für die Imprägnierung.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lösungen sowohl für die Herstellung der Außenschicht als auch für die Imprägnierung Silikon-Harz enthalten.

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