DE2242015C3

DE2242015C3 - Schwer entflammbarer Massewiderstand

Info

Publication number: DE2242015C3
Application number: DE19722242015
Authority: DE
Inventors: Tomio Hirakata Ishida; Kunio Neyagawa Sato; Kanji Hirakata Sugiwara; Shigeru Osaka Yoshida
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1971-08-23
Filing date: 1972-08-23
Publication date: 1975-12-11
Also published as: NL7211505A; DE2242015B2; FR2150441A1; GB1366047A; DE2242015A1; CA956375A; IT962174B; FR2150441B1

Description

Ii

Ein schwer entflammbarer Massewiderstand gemäß der Erfindung weist eine außerordentlich große Konitanz hinsichtlich des elektrischen Widerstands und anderer elektrischer Eigenschaften, wie z. B. des Verhaltens gegenüber Feuchtigkeit und üer Lebensdauer auf, insbesondere wenn er unter normalen Bedingungen arbeitet, unter denen die Widerstände eingesetzt werden sollen. Wenn der Massewiderstand ferner bei einer Oberbelastung, wie z. B. bei einer Leistung, die

F i g. 4 gibt ein Diagramm wieder, das die Beziehung zwischen dem Gewichtsanteil von Anthrachinonpulver und dem Höchstwert für den elektrischen Widerstand erläutert; die

F i g. 5 gibt ein Diagramm wieder, das die .Beziehung zwischen der Zeit, während der der Widerstand Feuchtigkeit ausgesetzt wird, und der Änderung des elektrischen Widerstands erläutert; die

F i g. 6 gibt ein Diagramm wieder, das die Bezie-

das 5- bis 50fache der Nennleistung ausmacht, und bei io hung zwischen der Erwärmungstemperatur und dem einer Temperatur von 7O⁰C eingesetzt wird, findet zu- elektrischen Widerstand erläutert; die nächst eine wesentliche Erhöhung des durch den Widerstand fließenden Stromes statt, und der Widerstand
wird auf eine Temperatur über der Umwandlungstemperatur des pulverförmigen Zusatzmittels erwärmt. i₅
Dieses bewirkt, daß der elektrische Widerstand des
Widerstandskörpers sich auf das 5- bis lGOfache des
anfänglichen elektrischen Widerstandes in irreversibler

Weise erhöht. Unter dem hier verwendeten Ausdruck

F i g. 7 gibt ein Diagramm wieder, das die Beziehung zwischen der Erwärmungstemperatur und dem elektrischen Widerstand erläutert; die

F i g. 8 gibt ein Diagramm wieder, das die Beziehung zwischen der mittleren Teilchengröße eines leitenden Pulvers und dem elektrischen Widerstand erläutert; die

F i g. 9 gibt ein Diagramm wieder, das die Beziehung zwischen der Erwärmungstemperatur und dem elek-

»in irreversibler Weise« ist zu verstehen, daß der züge- 20 trischen Widerstand als Funktion einer mittleren Teilnommene elektrische Widerstand nicht abnimmt, auch chengröße des leitenden Pulvers erläutert; die nachdem der Widerstandskörper auf die Anfangstemperatur, wie z. B. auf Raumtemperatur, abgekühlt

worden ist.

F i g. 10 gibt ein Diagramm wieder, das die Beziehung zwischen der Erwärmungstemperatur und der Gewichtsänderung von Anthrachinonpulver zur Be-

Der Mechanismus der irreversiblen Zunahme des 25 Stimmung der Umwandlungstemperatur von Anthra-

elektrischen Widerstands des Massewiderstands der Erfindung kann wie folgt sein. Wenn die Widerstandsmasse einer Übcrbelastung ausgesetzt ist, wird die Widerstandsmasse über eine kritische Temperatur erwärmt, so daß das in der Widerstandsmasse verteilte pulverförmige Zusatzmittel Gas abgibt. Die elektrische Leitung der Widerstandsmasse beruht auf einer Kette von Leitungswegen des von dem Harz umgebenden leitenden Pulvers, und die Erwärmung der Wider-

chinonpulver erläutert; die

F i g. 11 gibt ein Diagramm wieder, das die Beziehung zwischen der Temperatur und dem Koeffizienten der linearen Wärmeausdehnung von Phenolharz zur Bestimmung der Glasübergangstemperatur von Phenolharz erläutert.

Vor einer ausführlicheren Beschreibung soll der Aufbau des schwer entflammbaren Massewiderstands un-

— . ter Bezugnahme auf die F i g. 1 erläutert werden. Die

Standsmasse ist hauptsächlich auf die Kontakte zwi- 35 Bezugsziffer I bezeichnet eine Widerstandsmasse mit sehen den Teilchen des leitenden Pulvers zurückzufüh- feinverteiltem leitenden Pulver 4, pulverlörmigem orgaren. Wenn die Widerstandsmasse dann eine Tempera- nischem Silikapulver 5 und Zusatzmittel 6 in einem tür angenommen hat, die der Glasübergangstempera- Harz 7. Die Widerstandsmasse 1 kann in irgendeine getur des Harzes, das als Bindemittel in der Widerstands- eignete Form gebracht werden. In F i g. 1 hat die masse wirkt, entspricht oder höher ist, verliert das 40 Widerstandsmasse die Form eines Zylinders. Ein Paar Harz zum größten Teil seine Elastizität, so daß die mit Lötmittel überzogene Elektroden 3 sind in den Teilchen des leitenden Pulvers zum größten Teil durch Enden des nicht entzündbaren Massewiderstands einden hohen Gasdruck des pulverförmigen Zusatzmittels gebettet. Die äußere Umkleidung oder Hülle 2, die voneinander getrennt sind. feinverteiltes Silikapulver 8, das in einem weiteren

Die Widerstandsmasse befindet sich in einem stabi- 45 Harz 9 dispergiert ist, enthält wird zum Umhüllen der Ien und sicheren Gleichgewichtszustand, nachdem sich Widerstandsmasse 1 benutzt. Das pulverförmige Zud?r Widerstand erhöht hat. satzmittel 6 hat eine Umwandlungstemperatur in dem

Daher kann der Massewiderstand der Erfindung Bereich von T₉ bis (T₉ + 200"C), worin T₉ eine als Sicherung wirken. So ist der Widerstand der Er- Glasübergangstemperatur des Harzes 7 ist. Unter dem findung frei von einer Lichtbogenbildung, einem Ver- 50 Ausdruck »Umwandlungstemperatur« des Zusatzbrennen, Verkohlen oder mechanischen Beschädigung. mittels, wie er hier benutzt wird, ist eine Temperatur Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in zu verstehen, unterhalb der eine Temperaturerhöhung den Unteransprüchen gekennzeichnet. eine geringe Abnahme des Gewichts des Zusatzmittels

Die Erfindung wird an Beispielen in der nachfolgen- bewirkt, eine weitere Temperaturerhöhung aber eine den Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen 55 große Abnahme des Gewichts des Zusatzmittels beausführlicher erläutert. wirkt. Die Gewichtsabnahme des Zusatzmittels kommt

durch Verdampfen, Zersetzen oder Sublimieren des Zusatzmittels zustande. Unter dem hier bcnut/.tcn Ausdruck »G!asübergangslemperahir«des Harzes wird eine Temperatur verstanden, oberhalb der das Harz in einen glasigen Zustand übergeht. Eine genaue DeIi-

Die F i g. 1 gibt einen Querschnitt eines schwer entflammbaren Massewiderstands wieder, und zwar mit teilweise stark vergrößerten Querschnittsdarstellungen; die

F i g. 2 gibt ein Diagramm wieder, das die Beziehung zwischen der Erwärmungsternpeiatur und der Änderung des Gewichts von pulverförmigen Zusatzmitteln erläutert; die

F i g. 3 gibt ein Diagramm wieder, das die Beziehung zwischen der Erwärmungstemperatur und dem elektrischen Widerstand als Funktion des Gewichtsanteils von Anthrachinonpulver erläutert; die

nition der »Umwaiuthingstempcratur« und der »GlasübergangstempcraUir« wird wciier unten an Hand der F i g. 12 und 13 gegeben.

Zur Herstellung des schwer entflammbaren Massewiderstandes gemäß der Erfindung wird ein Gemisch von feinverteiltem leitendem Pulver, das Ruß und/oder Graphit enthält, Silikapulver und einem geeigneten

pulverförmiger! Zusatzmittel in einem zur Verfugung stehenden Harz bei einer Temperatur von 50 bis 100⁰C mittels eines geeigneten Warmwalzverfahrens gut vermischt, bis die geeignete Plasitzität erzielt wird.

Nachdem sich das Gemisch auf Raumtemperatur abgekühlt hat, wird es zerbrochen und zu Körnern zerkleinert, die das Ausgangsmaterial für die äußere Hülle darstellen.

Ein einheitlicher Körper aus der Widerstandsmasse, die von der äußeren Hülle umgeben sind, wird nach einer geeigneten Methode, wie z. B. nach einem Extrusionsverfahren oder einem Preßverfahren, gebildet.

Die Umwandlungstemperatur des pulverförmigen Zusatzmittels, wie z. B. des Anthrachinonpulvers, wird durch Anwendung einer thermogravimetrischen Analysenvorrichtung vor der Zugabe des leitenden Pulvers zu dem Widerstandskörper gemessen.

Etwa 20 mg Anthrachinonpulver werden in einen 0,5-ml-Platintiegel genau eingewogen und mit einer Erwärmungsgeschwindigkeit von 5°C/min auf eine Temperatur zwischen 20 und 400⁰C erwärmt, bis das Antrachinonpulver sich vollständig umwandeln kann (d. h. verdampft, zersetzt oder sublimiert). Die Gewichtsänderung des Anthrachinonpulvers nimmt mit der Erhöhung der Erwärmungstemperatur zu. Ein sprunghafter Anstieg bezüglich der Gewichtsänderung wird beobachtet, wenn Anthrachinonpulver auf eine Temperatur von 23O⁰C erwärmt wird. Die Temperatur von 230⁰C wird folgendermaßen bestimmt: Die F i g. 10 zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Erwärmungstemperatur und der Änderung des Gewichts des Anthrachinonpulvers erläutert. In der F i g. 10 besteht die Kurve aus einem ersten Abschnitt, der praktisch gerade ist (Erwärmiingstemperatur: 180 bis 200⁰C), aus einer Krümmung (Erwärmungstemperatur: 200 bis 238°C) und einem zweiten Abschnitt, der im wesentlichen gerade ist (Erwärmungstemperatur: 238 bis 243°C). Die gestrichelten Linien (/) und (h) sind Verlängerungen des ersten und des zweiten Abschnittes. Die Temperatur bei dem Kreuzungspunkt P der beiden gestrichelten Linien ist über der oben erwähnten Temperatur von 230° C. Diese Temperatur von 230⁰C wird als die Umwandlungstemperatur des Anthrachinonpulvers bezeichnet. Die Umwandlungstemperaturen von anderen pulverförmigen Zusatzmitteln werden auf die gleiche Weise bestimmt. Die F i g. 2 gibt ein typisches Diagramm wieder, das die Beziehung zwischen der Erwärmiingstemperatur und der Änderung des Gewichts von verschiedenen pulverförmigen Zusatzmitteln erläutert, und in der Tabelle 1 sind die Umwandlungstemperaturen dieser Zusatzmittel aufgeführt.

Als allgemeine Regel gilt, daß eine Glasübergangstemperatur Tg von der Art des Harzes und von der Art und der Menge des Härtungsmittels abhängig ist. Eine Glasübergangstemperatur des Harzes für die schwer entflammbaren Massewiderstände wird mit dem Test zur Ermittlung des Koeffizienten der linearen Wärmeausdehnung erhalten. Die F i g. 11 zeigt die Art der Bestimmung der Glasübergangstemperatur von Phenolharz. Wenn ein Phenolharz mit einer

ίο Länge / bei Raumtemperatur allmählich erwärmt wird, erhöht sich die Länge des Phenolharzes auf / + ΔI gemäß der Erhöhung der Temperatur des Phenolharzes. Der Koeffizient der linearen Wärmeausdehnung wird definiert als A l/I. Die F i g. 11 zeigt die Beziehung zwischen dem Koeffizienten der linearen Wärmeausdehnung und der Temperatur des Phenolharzes. Die Glasübergangstemperatur des Phenolharzes wird bestimmt als Kreuzungspunkt der beiden praktisch geraden Abschnitte der erhaltenen Kurve, und zwar auf die gleiche Weise wie die oben erläuterte Bestimmung der Umwandlungstemperatur. Die gestrichelten Linien von der Fig. 11 stellen dementsprechend Verlängerungen der beiden Abschnitte dar. Die so erhaltene Glasübergangstemperatur von Phenolharz liegt innerhalb des Bereichs von 140 bis 150⁰C. Die Glasübergangstemperatur von anderen Harzen wird auf die gleiche Weise bestimmt.

Glasübergangstemperaturen von verschiedenen Harzen werden in der Tabelle 2 angegeben.

Tabelle 2

Tabelle 1	Pulverförmiges Zusatzmittel	Umwandlungs
		temperatur
		(⁰C)
	Anthrachinon	230
A	Anthracen	165
B	-Nitroanthrachinon	182
C	Terephthalsäure	300
D	p-Terphenyl	225
E	Phenolphthalein	300
F	Carbazol	170
G	Perchlorpentacyclodecan	240
H	Kupferphthalocyanin	370
I

Art des Harzes

Ubergangstemperatur
Tgj" C

Phenolharz
Harnstoffharz
Melaminharz
Epoxyharz

140 bis 150
130 bis 140
135 bis 145
180 bis 190

Beispiel 1

Anthrachinonpulver wird als Zusatzmittel benutzt Das Anthrachinonpulver mit einer Reinheit von 99,i Gewichtsprozent wird durch Zerkleinern von kristall!

nem Anthrachinon in einer trockenen Kugelmühh erhalten. Das erhaltene Anthrachinonpulver kann eii Sieb mit einer lichten Maschenweite von 149 μτη (eil 100-mesh-Sieb) passieren. Graphitpulver wird al leitendes Pulver verwendet. Das verwendete Graphit pulver hat eine mittlere Teilchengröße von 50 μηι. Da benutzte feinverteilte Silikapulver hat eine mittlen Teilchengröße von 10 μΐη. Ein Gemisch von 0 bi 85 Gewichtsprozent Anthrachinonpulver, 5 Gewichts prozent Graphitpulver, 10 Gewichtsprozent Phenol harz und Rest Silikapulver, wird, wie in der Tabelle: angegeben ist, hergestellt und bei 70⁰C mittels eine Warmwalzvorrichtung gut durchmischt. Das Gemiscl wird abgekühlt und zu Körnern mit einer Teilchen größe von 4 bis 0,59 mm (5 bis 30 mesh) zerkleinert Andere Körner eines Gemischs von 80 Gewichtspro zent Silikapulver und 20 Gewichtsprozent Phenolhar werden ebenfalls auf die vorstehend beschrieben Art und Weise hergestellt.

Tabelle 3

	Phenolharz	Graphit	W 2W	Anthra-	Süikapulver	Rau
		pulver	chinon-		schen')
			pulver
	(Gewichts	(Gewichts	(Gewichts	(Gewichts
	prozent)	prozent)	prozent)	prozent)
a	10	5	0	85	15 W (μν/V)
b	10	5	2	83
	10	5	5	80
d	10	5	20	65
e	10	5	50	35
f	10	5	70	15
g	10	5	85	0
Tabelle 4
	Anthra- Belastung mit
	chinon-
	pulver
	(Ge-
	vvichts-
	prozent) 0,5	5 W 1OW

a
b
c
d
c
t
g

0
2
5

20
50
70
85

N.B.¹) B.^J)

N.B.
N.B.
N.B.
N.B.
N.B.
N.B.

B.

N.B.

B.
B.

N.B.
N.B.
N.B.
N.B.
N.B.

B.

N.B.

B.

N.B.

0,25
0,25
0,25
0,30
0,30
0,30
0,30

^a)N. B.: Wenn die Widerstände, wie oben beschrieben ist, getestet werden, findet keine Lichtbogenbildung, kein Verbrennen oder Verkohlen statt.

²)B: Wenn die Widerstände, wie oben beschrieben ist, getestet werden, findet eine Lichtbogenbildung, ein Verbrennen oder Verkohlen statt.

³) Gemessen unter Anwendung der Quan-Tech Labs Resistor Noise Test-Vorrichtung, Modell 315.

Die beiden Kornarten werden einem üblichen Extruder zugeführt, und es werden mehrere Zylinder gebildet, von denen jeder aus einem Widerstandskörper besteht, der mit einer äußeren Hülle umgeben ist. Der Düsenteil des Extruders wird auf 90°C erwärmt. Jeder kurze Zylinder wird an jedem Ende mit Elektrodenleitungen, die mit Lötmittel überzogen sind, nach bekannten Stanzverfahren, die bei 180⁰C innerhalb von 3 Minuten bei einem Druck von 500 kg/cm* ausgeführt werden, versehen. Die kurzen Zylinder mit jeweils zwei mit Lötmittel überzogenen Elektrodenleitungen, die in den Enden der Zylinder eingebettet sind, werden zur Bildung beständiger Widerstände 8 Stunden bei 150° C erwärmt. Die erhaltenen Widerstände (V₂-Watt-Typen) haben einen Nennwiderstandswert von 1,0 k Ω bei Raumtemperatur.

Diese Widerstände werden in bezug auf ihre Widerstands-Temperatur-Kennwerte, ihre Lebensdauer bei Überbelastung und ihren Rauschpegel getestet. Der Test zur Ermittlung der Widerstands-Temperatur-Kennwerte wird nach den in MIL-STD-202 beschriebenen Testverfahren bei Umgebungstemperaturen von 25, 65, 105, 150, 180, 210, 230, 260, 300, 350 und 400°C durchgeführt. Das heißt, die Widerstände werden bei jeder der Umgebungstemperaturen so gehalten, daß die Widerstände jeweils die Umgebungstemperaturen annehmen. Die Widerstände werden auf der betreffenden Temperatur 2 Minuten lang gehalten,

ίο und dann werden die elektrischen Widerstände gemessen.

Der Überbelastungstest wird nach dem in MIL-STD-202 beschriebenen Testverfahren durchgeführt. Nach MIL-STD-202 wird eine Überbelastung über dem 1,0- bis 50fachen der Nennleistung bei Raumtemperatur 7 Stunden lang aufrechterhalten. Geeignete Vorkehrungen werden getroffen, um während des Tests eine konstante Spannung bei den Widerständen beizubehalten. Nach dem Test werden die Widerstände geprüft, ob sie frei sind von Lichtbogenbildung, Verbrennung, Verkohlung oder mechanischer Beschädigung.

Die Tests zur Ermittlung des Verhaltens bei Feuchtigkeit und des Stromstörungspegels werden nach dem in MIL-STD-202 beschriebenen Testverfahren durchgeführt.

Die F i g. 3 stellt ein so erhaltenes Diagramm dar, das eine Beziehung zwischen der Erwärmungstemperatur und dem elektrischen Widerstandswert als Funktion des Gewichtsanteils an Anthrachinonpulver erläutert.

Die F i g. 4 (Kurve 1) stellt ein Diagramm dar, das eine Beziehung zwischen den Gewichtsprozenten Anthrachinonpulver und dem Höchstwert für den elektrischen Widerstand erläutert.

Die Tabelle 4 gibt diese Testergebnisse mit Belastungen bis zum 30fachen der Nennleistung wieder, worin »a« (kein Anthrachinonpulver) einem üblichen Massewiderstand entspricht.

Die F i g. 5 stellt ein so erhaltenes Diagramm dar, das eine Beziehung zwischen der Zeit, während der die. Widerstände Feuchtigkeit ausgesetzt worden sind, und der Änderung des elektrischen Widerstandes der Widerstände erläutert.

Wie der F i g. 3, der F i g. 4 und der Tabelle 4 zu entnehmen ist, kann ein besseres Ergebnis mit 3 bis 70 Gewichtsprozent Anthrachinonpulver als Zusatzmittel erzielt werden. Außerdem ist der F i g. 5 zu entnehmen, daß der Massewiderstand der Erfindung etwa einem herkömmlichen Massewiderstand bezüglich der Kennwerte für die Änderung des elektrischen Widerstands mit der Zeit, während der der Widerstand Feuchtigkeit ausgesetzt wird, entspricht.

Beispiel 2

4 Widerstandsarten werden nach der in dem Beispiel 1 beschriebenen Art und Weise hergestellt. Feinverteiltes Carbazohpulver und Kupferphthalocyaninpulver werden als Zusatzmittel verwendet. Diese Pulver werden in Harzen dispergiert. Die Harze sind Phenolharz und Epoxyharz. Die Zusammensetzung von jedem Gemisch ist im wesentlichen die gleiche, wie die in dem Beispiel 1, mit Ausnahme jedoch der Bedingungen, die bei der Herstellung der Massewiderstände angewendet wurden und die in der Tabelle 5 angegeben sind.

509 650/246

Tabelle 5

ίο

Widerstandsarten

Zusatzmittel

Harz Preßtemperatur Temperatur der Umwandlungs-

Wärme- temperatur

behandlung
CQ

Typl Carbazol Phenolharz

20 Gewichtsprozent

Typ 2 Carbazol Epoxyharz

20 Gewichtsprozent

Typ 3 Kupferphthalocyanin Phenolharz

Typ 4 Kupferphthalocyanin Epoxyharz

20 Gewichtsprozent

behandlung (⁰C)

160
170

(⁰C)

170
170

370
370

T /⁰C

140
182

145
185

Diese Widerstände werden den in dem Beispiel 1 angegebenen Tests unterworfen. Die F i g. 6 gibt ein so erhaltenes Diagramm wieder, das die Beziehung zwischen der Erwärmungstemperatur und dem elektrischen Widerstand erläutert. In der Tabelle 6 sind die Testergebnisse wiedergegeben. Aus diesen Ergebnissen ist zu ersehen, daß es möglich ist, die Temperatur zu bestimmen, bei der sich der Widerstandswert plötzlich erhöht, und zwar durch geeignete Wahl sowohl der Glasübergangstemperatur des benutzten Harzes als auch der U τι Wandlungstemperatur des verwendeten Zusatzmittel.

Tabelle	6	Belastung mit	2W	5W	1OW	15 W	25 W
Wider			N.B.	N.B.	N.B.	N.B.	B.
stands-	0,5 W	B.	B.	B.	B.	B.
arten	N.B.	B.	B.	B.	B.	B.
Typl	N.B.	N.B.	N.B.	N.B.	N.D.	B.
Typ 2	N.B.
Typ 3	N.B.
Typ 4

Die besten Ergebnisse können bei Verwendung des Zusatzmittel in dem Bereich von T„ bis (T₉ + 20O=C).

2O

Beispiel 3

Gemische von 0 bis 85 Gewichtsprozent Zusatzmittel, 5 Gewichtsprozent leitendem Pulver, 10 Gewichtsprozent Harz und Rest Silikapulver werden nach *5 der in dem Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt. Die verwendeten feinverteilten Zusatzmittel sind Anthracen, 1-Nitroanthrachinon, Terephthalsäure, P-Terphenyl, Phenolphthalein, Carbazol, Perchlorpentacyclodecan und Kupferphthalocyanin, wie in der Tabelle 7 angegeben ist. Das verwendete leitende Pulvei ist Ruß, und das benutzte Harz ist Phenolharz.

Aus diesen Gemischen werden Massewiderstände nach der in dem Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt. Diese Widerstände werden den in dem Beispiel 1 angegebenen Tests unterworfen.

Die F i g. 4 (Kurven II) gibt ein Diagramm wieder, das eine Beziehung zwischen dem Gewichtsanteil Zusatzmittel und dem Höchstwert für den elektrischer , Widerstand erläutert.

Die F i g. 7 gibt ein so erhaltenes Diagramm wieder, das eine Beziehung zwischen der Erwärmunestempe-τ"κΙι^{υΠα dem} elektrischen Widerstand erläutert. In der tabelle 7 sind die Ergebnisse der Überbelastunestests angegeben.

40

Tabelle 7

Zusatzmittel

Gewichts- Umwand- Belastung mit Prozent lungs-

tempera-

tur

in ⁰C 0,5 W

1 Anthracen 20 165

2 1-Nitroanthrachinon 20 182

3 Terephthalsäure 20 300

4 p-Terphenyl 20 225

5 Phenolphthalein 20 300

6 Carbazol 20 170

7 Perchlorpentacyclo- 20 240
decan

8 Kupferphthalo- 20 370
cyanin

N.B. N.B. N.B. N.B. N.B. N.B. N.B.

N.B.
N.B.
N.B.
N.B.
N.B.
N.B.
N.B.

N.B. B.

5W

B.

1OW

B.

15 W

2OW

B.

3OW

N.B.	N.B.	N.B.	B.	B.
N.B.	N.B.	N.B.	B.	B.
N.B.	N.B.	N.B.	B.	B.
N.B.	N.B.	N.B.	B.	B.
N.B.	N.B.	N.B.	B.	B.
N.B.	N.B.	N.B.	B.	B.
N.B.	N.B.	N.B.	B.	B.

B.

Wie aus der F i g. 4 (II), der F i g. 7 und der Tabelle 7 zu ersehen ist, können beste Ergebnisse bei Verwendung von Zusatzmittel mit einer Umwand- !^^ngl^temPf^{atur in} dem Bereich von T, bis Up + 200 C) und bei Verwendung von 3 bis 70 Gewichtsprozent des Zusatzmittels erzielt werden.

Beispiel 4

Gemische aus 20 Gewichtsprozent Zusatzpulver, 5 bis 20 Gewichtsprozent leitendes Pulver, 15 Gewichtsprozent Harz und Rest Silikapulver werden hergestellt. Das verwendete Zusatzpulver ist Anthrachinon, und das benutzte Harz ist Phenolharz. Die eingesetzten leitenden Pulver sind Ruß und Graphitpulver mit verschiedener mittlerer Teilchengröße, wie der Tabelle 8 zu entnehmen ist. 14 Widerstandsarten werden nach der in dem Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt und sind in der Tabelle 8 aufgeführt. Die erhaltenen Widerstände (V₂-Watt-Typen) haben einen

elektrischen Nennwiderstand von 10 Ω bei Raumtemperatur. Die so hergestellten Massewiderstände werden den in dem Beispiel 1 angegebenen Tests unterworfen.

Die F i g. 8 gibt ein Diagramm wieder, das eine Beziehung zwischen einer mittleren Teilchengröße von leitenden Pulvern und dem elektrischen Widerstand erläutert.

Die F i g. 9 gibt ein so erhaltenes Diagramm wieder,

ίο das eine Beziehung zwischen der Erwärmungstemperatur und dem elektrischen Widerstand als Funktion einer mittleren Teilchengröße des leitenden Pulvers erläutert.

Tabelle 8	*)	Art des leitenden	Mittlere	Beanspruchte Wattlcistung	2W	5 W	1OW	!5 W	30 W	50 W	Tk bei
	Pulvers	Teilchengröße		B.	B.	B.	B.	B.	B.	• 105 C
		<μιτι)	0,5 W	B.	B.	B.	B.	B.	B.	in "„*)
	Ofenruß-LS	0,024	N.B.	B.	B.	B.	B.	B.	B.	0
a	Ofenruß-LS	0,040	N.B.	N.B.	N.B.	N.B.	N.B.	B.	B.	0
b	Ofenruß-LS	0.070	N.B.	N.B.	N.B.	N B	N B	B.	B.	1
C	Ofenruß-LS	0.084	N.B.							1.5
d	Thermischer Ruß	0,090	N.B.	N.B.	N.B.	N.B.	N.B.	B.	B.	1.5
C	(Thermal black)			N.B.	N.B.	N.B.	N.B.	B.	B.
	Graphit	0,1	N.B.	N.B.	N.B.	N.B.	N.B.	B.	B.
f	Ofenruß-LS	0,12	N.B.	N.B.	N.B.	N.B.	N.13.	B.	B.
g	Thermischer Ruß	0,24	N.B.	N B	N.B.	N.B.	N.B.	B.	B.	2
h	Graphit	1	N.B.	N.B.	N.B.	N.B.	N.B.	N.B.	B.	4
i	Graphit	5	N B.	N.B.	N.B.	N.B.	N.B.	N.B.	N.B.	4.5
i	Graphit	10	N.B.	N.B.	N.B.	N.B.	N.B.	N.B.	N.B.	4.5
j k	Graphit	50	N.B.	N.B.	N.B.	N.B.	K B.	N.B.	N.B.	5
1	Graphit	150	N.B.	beschriebenen '.	Methode.					6
m	Graphit	300	N.B.							7
η	Gemessen nacb der	in MIL-STD-202

Die Tabelle 8 gibt die Ubetlastungsergebnisse wieder. Wie der F i g. 8. der F i g. 9 und der Tabelle 8 zu

entnehmen ist, können beste Resultate bei Verwendung Patentschutz wird nur begehrt

von leitendem Pulver mit einer mittleren Teilchengröße 45 für die Gesamtheit der Merkmale von 0,080 bis 150 μίτι erhalten werden. Beste Resultate jeden Anspruches.

einer mittleren Teilchengröße von 0,080 bis 0,24 ;im als leitendem Pulver erhalten.

jeweils eines einschließlich

also

werden ferner bei Verwendung von Phenolharz als Harz, Anthrachinon als Zusatzmittel und Ruß mit

seiner Rückbeziehuna.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

kann der den vorstehend geschilderten Nachteil nicht Patentansprüche: aufweist, und zwar auch dann nicht, wenn der Wider-

1. Schwer entflammbarer Massewiderstand, der stand unter schwerer Überbelastung arbeitet, wie ?.. B. seinen Widerstandswert bei Erreichen einer be- bei einer Leistung, die das 50fache der Nennleistung stimmten Temperatur sprunghaft vergrößert und 5 ausmacht, bei einer Temperatur von /O C fur 7 Stundessen Widerstandsmasse eine Dispersion eines den. .
feinverteilten Ruß und/oder Graphit enthaltenden Aus der USA.-Patentschnft 33 51 882 ist em schwer leitenden Pulvers und eines organischen Zusatz- entflammbarer Massewiderstand bekannt, dessen mittels, das eine Erweichungstemperatur T, auf- Widerstandsmasse ein feinverteilten Ruß uno/oder weist, in einem thermoplastischen Harz enthält, io Graphit enthaltendes leitendes Pulver enthalt das m dadurch gekennzeichne-t, daß der einem thermoplastischen Harz und Polyäthylen mit Widerstandskörper zusätzlich Kieselerdepulver mit kristallinen großen Molekülen dispergiert ist. Der 0 bis 70 Gewichtsprozenten bei einer Teilchengröße elektrische Widerstand dieses Massewiderstands nimmt von 0,3 bis 20 μπι enthält und das leitende Pulver bei Erreichen einer bestimmten Temperatur sprungmit 5 bis 50 Gewichtsprozenten bei einer Teilchen- 15 haft zu, was auf die plötzliche Volumenexpansion der größe von 0,08 bis 150 μπι und das organische Zu- Widerstandsmasse auf Grund einer Änderung der satzmittel, das in einem Temperaturbereich zwischen Kristallinität der kristallinen großen Moleküle bei dem Tg und (Tg + 200⁰C) irreversibel gasgefüüte Hohl- Übergang von einem festen Zustand zu einem viskosen räume im Widerstandskörper bildet, als Pulver flüssigen Zustand zurückzuführen ist.

mit 5 bis 70 Gewichtsprozenten in gleichmäßiger 20 Die deutsche Offenlegungsschnft 14 65 230 beVerteilung in dem Harz enthalten sind. schreibt ferner ein Verfahren zur Verbesserung einer

2. Schwer entflammbarer Massewiderstand nach bekannten Widerstandsmasse, die ein Silikonharz entAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hält, in dem Silikapulver und Ruß oder Graphit disperorganische Zusatzmittel im wesentlichen aus einer giert sind. Bei dem dortigen Verfahren wird die Widercarbocyclischen oder heterocyclischen Verbindung 25 Standsmasse 3 bis 15 Minuten bei 400 bis 525°C erbesteht, wärmt. Die erhaltene Widerstandsmasse soll bei Nenn-

3. Schwer entflammbarer Massewiderstand nach belastung wärme- und feuchtigkeitsbeständig sein.
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das orga- Die USA.-Patentschrift 19 29 396 beschreibt ein Vernische Zusatzmittel im wesentlichen aus Anthracen, fahren zur Herstellung eines Widerstands, wonach zu-Anthrachinon, 1-Nitroanthrachinon, Terephthal- 30 nächst eine Lösung hergestellt wird, in der ein Gemisch säure, p-Terphenyl, Phenolphthalein, Carbazol, eines Harzes und einer Fettsäure oder eines Fettsäure-PerchlorpentacycIodecanoderKupferphthalocyanin esters gelöst ist. In diese Lösung wird ein Widerstandsbesteht. element, das Schellackharz mit darin dispergiertem

4. Schwer entflammbarer Massewiderstand nach Silikapulver undGraphitpulverenthält,getaucht. Durch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das 35 diese Behandlung wird eine haltbare Widerstands-Harz im wesentlichen aus Phenolharz, Harnstoff- masse bei Nennbelastung erhalten.

harz, Melaminharz oder Epoxyharz oder aus Ge- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

mischen dieser Harze besteht. Massewiderstand der eingangs genannten Art so aus

zubilden, daß bei einer Überbelastung keine Lichtbo-

₄n'genbildung, Verbrennung oder mechanische Beschädigung des Widerstandskörpers auftritt, sondern der dann

Die Erfindung betrifft einen schwer entflammbaren eine irreversible extreme Erhöhung des elektrischen Massewiderstand, der seinen Widerstandswert bei Er- Widerstands erfährt.

reichen einer bestimmten Temperatur sprunghaft ver- Diese Aufgabe soll bei einem schwer entflammbaren

größert und dessen Widerstandsmasse eine Dispersion 45 Massewiderstand, der seinen Widerstandswert bei Ereines feinverteilten Ruß und/oder Graphit enthalten- reichen einer bestimmten Temperatur sprunghaft verden leitenden Pulvers und eines organischen Zusatz- größert und dessen Widerstandsmasse eine Dispermittels, das eine Erweichungstemperatur T₉ aufweist. sion eines feinverteilten Ruß und/oder Graphit enthalin einem thermoplastischen Harz enthält. tenden leitenden Pulvers und eines organischen Zu-

Ein herkömmlicher Massewiderstand enthält eine 50 satzmittels, das eine Erweichungstemperatur T₈ auf-Widerstandsmasse mit feinverteiltem Ruß und/oder weist, in einem thermoplastischen Harz enthält, erGraphit enthaltendem leitendem Pulver und Silikapul- findungsgemäß dadurch gelöst werden, daß der Widerver, in einem Harz dispergiert. Ein solcher Widerstand Standskörper zusätzlich Kieselerdepulver mit 0 bis weist jedoch den nachfolgend erläuterten Nachteil auf. 70 Gewichtsprozenten bei einer Teilchengröße von Wenn ein Strom größer als der Nennwert (z. B. bei 55 0,3 bis 20 μπι enthält und das leitende Pulver mit 5 bis einer Leistung, die das l,5fache der Nennleistung aus- 50 Gewichtsprozenten bei einer Teilchengröße von macht) durch den Widerstand fließt, wird der Wider- 0,08 bis 150 μπι und das organische Zusatzmittel, das in stand durch die Joulesche Wärmebildung schnell er- einemTemperaturbereichzwischen^undir,+200⁰C) wärmt. Wegen dieser Erwärmung nimmt der elektri- irreversibel gasgefüllte Hohlräume im Widerstandssche Widerstand einer solchen Widerstandsmasse ab. 60 körper bildet, als Pulver mit 5 bis 70 Gewichtsprozenten Wegen dieser Abnahme des elektrischen Wider- in gleichmäßiger Verteilung in dem Harz enthalten Standes erhöht sich der durch den Widerstand fließende sind.

Strom, und dadurch wird der Widerstand durch Bei dem schwer entflammbaren Widerstand nach

Joulesche Wärmebildung noch mehr erwärmt. In dem der Erfindung wird das Phänomen der Gasbildung des Widerstand findet schließlich ein Kurzschluß statt, es 65 Zusatzmittels bei Erreichen einer bestimmten Tempetritt ein Lichtbogen auf oder es verbrennt, verkohlt oder ratur und der Expansion des Gases zur sprunghaften erweicht der Widerstand. Es besteht daher ein großes Erhöhung des Widerstandswerts des Massewider-Problem, wie man einen Massewiderstand schaffen stands benutzt.