DE2156700C3 - Fließfähige Preßmasse mit definierter elektrischer Leitfähigkeit - Google Patents

Fließfähige Preßmasse mit definierter elektrischer Leitfähigkeit

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Description

Gegenstand der Erfindung ist eine fließfähige Pri.3masse mit definierter elektrischer Leitfähigkeit, bestehend aus einer Epoxydverbindung mit mehr als einer Epoxygruppe im Molekül, mindestens einem aromatischen Diamin, üblichen pulverförmigen Füllstoffen und einer elektrisch leitenden Komponente.
Es sind bereits Preßmassen bekannt, die durch Hitze gehärtet werden und Epoxyharze und die zur Reaktion mit diesen erfoderlichen Härter, z. B. Amine oder Säureanhydride enthalten.
Je nach der Verwendung der Preßmassen werden bestimmte Anforderungen an sie gestellt. Epoxyharz-Preßmassen für elektrische Bauteile sollen bestimmte elektrische Werte aufweisen. So sollen z. B. Ringe für die Löschfunkenstrecke in Hochspannungsschaltern einen definierten elektrischen Widerstand besitzen und ihre Herstellung soll möglichst einfach sein. Der Isolationswiderstand der ausgehärteten Preßmasse soll 10» bis 101" Ω betragen.
Es ist bekannt, daß durch Zusatz von elektrisch leitfähigeri Füllstoffen oder Verstärkungsmaterialien leitfähige Kunstharzmassen hergestellt werden können (R. Reichherzer in Kunststoff-Rundschau, Septempber 1971, Seite 431 ff. und H. John, Epoxyharze, Leipzig 1969, Seite 241). Man kann damit auch Massen mit einer definierten Leitfähigkeit erhalten. Solche Massen eignen sich aber beispielsweise nicht für den obenerwähnten Anwendungszweck, da es bei den vörkommiinden hohen Spannungen — Ober 5 kV - zu *o elektrischen Teildurchschlägen kommt.
Dadurch tritt häufig Verrußung bzw. Kohlebildung auf, und die erforderlichen halbleitendcn Eigenschaften des Materials werden verschlechtert. Die gebildete Kohle veriindert sich mit der Zeit, d h. sie altert und ist gegen Hoc hspannung nicht mehr beständig.
Es ist ferner bekannt, Epoxygießhar/e mit Siliciumcarbid al; Füllstoffe für bestimmte Zwecke zu verwenden. Bei den meist erforderlichen langer Härtungszeiten zeigte sich aber, daß es infolge dei großen Dichteunterschiede von Harz und Füllstoff zui Sedimentation des Siliciumcarbids kommt und daraus hergestellte Teile sehr unterschiedliche elektrische Leitfähigkeiten aufweisen.
Aufgabe der Erfindung ist eine Preßmasse, die einer definierten elektrischen Widerstand besitzt und aus dei möglichst einfach elektrische Bauteile, beispielsweise Ringe für die Löschfunkenstrecke in Hochspannungsschalter^ hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Preßmasse gelöst, die als elektrisch leitende Komponente reines Siliciumcarbid enthält
Eine Preßmasse, die Siliciumcarbid in einer solcher Menge enthält, daß der Isolationswiderstand dei ausgehärteten Preßmasse 1—5 ■ ΙΟ9 Ω betragt, hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen.
Es werden Epoxydverbindungen mit mehr als einet Epoxygruppe pro Mol eingesetzt, beispielsweise Poly glycidyläther mehrwertiger Phenole, wie Diphenylol propan (»Bisphenol A«), Diphenylolmethan und Poly glycidyläther von Oxyarylcarbonsp.uren. Es ist auch möglich. Mischungen der vorgenannten Polyepoxide untereinander zu verwenden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dei Erfindung werden nachgereinigte Epoxyharze mil einem Chlorgehalt von höchstens 0,1 Gew.-°/o, vorzugsweise unter 0,05 Gew.-%, eingesetzt
Die Umsetzung der verschiedenen Epoxydverbindungen muß mit mindestens einem aromatischen Diamir erfolgen, insbesondere 4,4'-Diaminodiphenylmethan 4,4'-Diaminodiphenylsulfon, Phenylendiamine, die teilweise alkyliert sein können, entweder jedes für sich allein oder als Mischung mindestens zweier von ihnen.
Die Massen können sowohl bei Raumtemperatur al: auch bei erhöhter Temperatur ausgehärtet werden. Die verwendeten aromatischen Diamine werden hierbei vorzugsweise in solchen Mengen eingesetzt, daß jeweils auf ein Aminwasserstoffatom eine Epoxidgruppe vorhanden ist
Es liegt ferner im Rahmen der Erfindung, daß die beschriebenen Massen übliche Zusätze, wie ζ. Β Pigmente, Füll- und Gleitmittel enthalten. Als Füllmittel können beispielsweise Glasfasern, Glimmer, Quarzmehl, Kreide, Kaolin oder feinverteilte Kieselsäure verwendet werden. Der Füllstoffanteil kann 70% betragen, vorzugsweise 50%, bezogen auf den gesamter Füllstoffanteil einschließlich Siliciumcarbid.
Eine besonders vorteilhafte Mischung ist zusammengesetzt aus lOOGew.-T. eines Epoxyharzes auf der Basis von Bisphenol A und/oder eines nachgereinigten Epoxyharzes mit einem Chlorgehalt von höchstens 0,1 Gew,-%, 24 Gew.-T. eines aromatischen Diamins, 16 Gew.-T. Füllstoff und 110 Gew.-T. reinem Siliciumcarbid.
Aus den erfindungsgemäßen Preßmassen hergestellte Produkte, beispielsweise Formkörper, weisen gegenüber bekannten im Gießverfahren hergestellten Produkten eine deutliehe Verbesserung in bezug auf die Homogenität der Siliciumcarbidverteilung auf. Gleichzeitig wird die elektrische Leitfähigkeit verbessert, da infolge des Preßdruckes eine bessere gegenseitige Berührung der einzelnen Siliciumcarbidpartikel erfolgt Bei Einsatz von nachgereinigtem Epoxyharz wird außerdem die Gefahr korrosivwirkender Zersetzungsprodukte gemindert. Aufgrund der günstigen Eigenschaften, insbesondere der definiert einstellbarer
elektrischen Leitfähigkeit, werden aus den erfindungsgemäßen PreQmassen z. B. Isolierringe für Hochspannungsschalter und Kathodenfallableiter hergestellt
Mit den erfindungsgemäiten Preßmassen können insbesondere Bauteile mit einer definierten elektrischen S Leitfähigkeit erhalten werden.
Aufgrund der Halbleitereigenschaften des verwendeten reinen Siliciumcarbids eignen sich diese auch für die Verwendung im Hochspannungssektor, da es hierbei im Gegensatz zu anderen leitfähigen Füllstoffen nicht zu elektrischen Teildurchschlägen kommt
Beispiel 1
200Gew.-T. Epoxyharz mit einer Epoxidzahl von 031-033 werden bei 50-550C mit 48 Gew.-T. 4,4'-Diaminodiphenylnnethan, 2,5 Gew.-T. Zinkstearat als Gleitmittel, 50 Gew.-T. oberflächenbehandelter Kreide als verschleißmindernder Zusatz, 2,0 Gew.-T. hochdisperse Kieselsäure und 250 Gew.-T. reines Siliciumcarbid gut vermischt Der Zusatz .on Pigmenten kann erfolgen. Die noch gießfähige Mischung wird zu einem flachen Kuchen ausgegossen. Nach 24—36 Stunden bei Raumtemperatur ist die Mischung hart und kann nach bekannten Verfahren zerkleinert v/erden.
Diese Masse kann bei 150—!50"C und einer Härtungszeit vcn 90 sec/mm Wanddicke zu Formteilen mit guter mechanischer Festigkeit und einem elektrischen Widerstand von 1— 5-109Ω in gewissem Umfang vom Preßdruck abhängig verpreßt werden.
Beispiel 2
312 Gew.-T. nachgereinigtes Epoxyharz mit einer Epoxyzahl von 0,55—0,58 und einem Chlorgehalt weniger als 0,1 Gew.-% werden bei 45-55° C mit 88 Gew.-T. 4,4'-Diaminodjphenylmeithan, 23 Gew.-T. T.inkstearat als Gleitmittel, 803 Gew.-T. einer oberflächenbehandelten Kreide als verschleißmindernder Zusatz, 13 Gew.-T. hochdisperser Kieselsäure und 500 Gew.-T. reinem Siliciumcarbid gut vermischt Der Zusatz von Pigmenten kann erfolgen.
Die gießfähige Mischung wird zu einem flachen Kuchen ausgegossen. Nach 24—36 Stunden bei Raumtemperatur ist die Mischung hart. Die Zerkleinerung kann nach bekannten Verfahren erfolgen.
Diese Masse kann bei 150—160° C und einer Härtungszeit von 90 sec/mm Wanddicke zu Formteilen mit einem elektrischen Widerstand von ca. 5 · 109O verpreßt werden.
Eigenschaftswerte:
Warmformbeständigkeit nach
Martens in°C
Wärmeleitfähigkeit, WAnK
Biegefestigkeit N/mm2
Schlagbiegefestigkeit, kj/m2
133
1,18
88,0
143

Claims (5)

  1. Patentansprüche:
    t. Fließfähige Preßmasse mit definierter elektrischer Leitfähigkeit, bestehend aus einer Epoxydverbindung mit mehr als einer Epoxygruppe im Molekül, mindestens einem aromatischen Diamin, üblichen pulverförmigen Füllstoffen und einer elektrisch leitenden Komponente, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch leitende Komponente, reines Siliciumcarbid enthalten ist
  2. 2. Preßmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Siliciumcarbid in einer solchen Menge enthält, daß der Isolationswiderstand der ausgehärteten Preßmasse 1 — 5 · 109 Ω beträgt «5
  3. 3. Preßmasse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Epoxydverbindung mit mehr als einer Epoxygruppe im Molekül eine solche auf der Basis von Bisphenol A verwendet wird. ίο
  4. 4. Preßmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine nachgereinigte Epoxydverbindung mit einem Chlorgehalt von höchstens 0,1 Gew.-% enthält.
  5. 5. Verwendung der Preßmassen nach einem der *5 Ansprüche 1 bis 4, zum Herstellen von elektrischen Bauteilen.
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