DE2425141B2 - Flexibles Überzugsmaterial für Zündkabel u.dgl. Substrate - Google Patents
Flexibles Überzugsmaterial für Zündkabel u.dgl. SubstrateInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein flexibles Überzugsmaterial für Zündkabel und dergleichen Substrate aus einem
durch Pigmentierung elektrisch leitfähig gemachten Binder und einem Lösungsmittel für den Binder.
Ein derartiges Überzugsmaterial ist aus der US-PS 73 230 bekanntgeworden. Als Binder finden bei
diesem bekannten Material hitzehärtende oder thermoplastische Harze Verwendung, während als elektrisch
leitfähige Pigmente feinkönige Materialien, wie Silber oder Kupfer, eingesetzt werden. Zur Verbesserung der
Gleiteigenschaften wird dem Material ein feinkörniges Fluorkohlenstoffpolymerisat zugesetzt, beispielsweise
Polytetrafluoräthylen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flexibles, elektrisch leitfähiges Uberzugsmaterial zu
schaffen, das eine verbesserte dauerhafte Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Temperaturen aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein eingangs genanntes Überzugsmaterial gelöst, das durch die folgende
Zusammensetzung gekennzeichnet ist:
5—95 Gewichtsprozent eines Fluor-Elastomeren, das dem Überzug eine dauerhafte Widerstandsfähigkeit
gegenüber hohen Temperaturen verleiht; 5—95 Gewichtsprozent eines elektrisch leitfähigen
Pigmentes;
0—15 Gewichtsprozent eines Füllmittels
und das einen Gesamtfeststoffgehalt von V2 bis 80 Gewichtsprozent der obigen Bestandteile in dem
Lösungsmittel aufweist
ίο Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Überzugsmaterial
weist eine dauerhafte Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Temperaturen, insbesondere Temperaturen
über etwa 2000C, auf. Damit kann das erfindungsgemäße Überzügsmaterial vorteilhafterweise
dort eingesetzt werden, wo hohe Temperaturen über längere Zeiträume auftreten. Ein solches Anwendungsgebiet
sind beispielsweise die Zündkabel von Kraftfahrzeugmotoren, die bei herkömmlicher Bauweise häufig
infolge Überhitzung des Materials zerstört wurden. Infolge der ausgezeichneten Flexibilität, die das
erfindungsgemäße Überzugsmaterial besitzt, lassen sich derartige Kabel entsprechend leicht ummanteln, wobei
bei einem Verbiegen der Kabel keine Risse im Material auftreten. Als weiteres Anwendungsgebiet seien beispielsweise
Kondensatoren genannt, die bei hohen Temperaturen betrieben werden müssen.
Ergänzend zum Stand der Technik sei noch auf die US-PS 32 84 751 hingewiesen, aus der ein leitfähiges
Kautschukmaterial zur Ummantelung von Zündkabeln bekanntgeworden ist In dieser Veröffentlichung ist
jedoch nicht ausgeführt, in welcher Weise dieses Material leitfähig gemacht worden ist, und es werden
nicht die erfindungsgemäß verwendeten Bindermaterialien erwähnt
Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn das als Binder dienende Fluor-Elastomere 60 bis 80 Gewichtsprozent
und das elektrisch leitfähige Pigment 40 bis 20 Gewichtsprozent des Gesamtfeststoffgehaltes des
Überzugsmaterials ausmachen. Derartige Materialien haben sich insbesondere in einem Temperaturbereich
von 2000C bis 3200C als thermisch beständig erwiesen.
Das schließt natürlich nicht aus, daß sich das Material auch für höhere Temperaturen als geeignet erweist.
Besonders geeignete Bindermaterialien, die dem Überzugsmaterial
neben einer guten thermischen Beständigkeit auch eine ausreichende Flexibilität verleihen, sind
die folgenden Substanzen:
Vinyl/Olefin-Fluor-Elastomerpolymerisate,
Vinyl-Fluorkohtenstoff-Elastomercopolymerisate,
Vinyliden/Fluor-Olefin-Elastomerpolymerisate,
C2 - C^OIefin/Fluorkohlenstof f- Elastomer-
copolymerisate und
fluorierte Acrylharzpolymerisate. Ein bevorzugtes Material ist Vinyliden-Fluorid/Hexafluorpropencopolymerisat Andere verwendbare Fluor-Elastomere sind in den US-PSen 29 68 649, 30 51 677 und 31 72 124 beschrieben.
fluorierte Acrylharzpolymerisate. Ein bevorzugtes Material ist Vinyliden-Fluorid/Hexafluorpropencopolymerisat Andere verwendbare Fluor-Elastomere sind in den US-PSen 29 68 649, 30 51 677 und 31 72 124 beschrieben.
Wie erwähnt, werden beste Ergebnisse erzielt, wenn das elektrisch leitfähige Pigment 40 bis 20 Gewichtsprozent
des Gesamtfeststoffgehaltes des Überzugsmaterials ausmacht Bevorzugte Pigmente sind Graphit,
Kupfer, Edelmetalle sowie deren Legierungen. Es können jedoch auch Ruß, Zinnoxidpartikel oder
Fluorkohlenstoffpolymerisatpartikel Verwendung finden. Die Fluorkohlenstoffpartikel erhöhen auch die
Gleiteigenschaften des fertigen Überzuges.
Der Anteil des verwendeten Füllmittels beträgt vorzugsweise 0,05 bis 10 Gewichtsprozent des Gesamt-
feststoffgehaltes. Geeignete Materialien sind feinkörnige
Substanzen, wie SiO2, Silikate und Feintone. Besonders geeignet sind Bentone.
Das zur Ausbildung einer flüssigen Dispersion der festen Bestandteile des Überzugsmaterials verwendete
Lösungsmittel kann aus einer großen Anzahl von Lösungsmitteln ausgewählt sein, beispielsweise können
Methyläthylketon, Aceton, verschiedene andere Lösungsmittel vcrn Ketontyp, Dimethylformamid und
andere organische Lösungsmittel Verwendung finden. Während und/oder nach der Aufbringung des Oberzuges
wird das Lösungsmittel im wesentlichen abgezogen oder verdampft
Wahlweise kann im Überzugsmaterial auch ein Härter Verwendung finden. Für diesen Zweck können
Härter vom Aminotyp u. ä, eingesetzt werden.
Die kontinuierliche Betriebstemperatur der aus den erfindungsgemäßen Oberzugsmaterialien hergestellten
Überzüge liegt über 2600C Über kurze Zeiträume können die Überzüge Temperaturen bis 345° C und
höher ausgesetzt sein.
Die Überzugsmaterialien werden hergestcit, indem
das elektrisch leitfähige !Pigment in einer Lösung des
ausgewählten Fluor-Elastomeren dispergiert wird. Die Menge des verwendeten Lösungsmittels sollte ausreichen,
um ein geeignetes? Dispergiermedhim für die
festen Partikel vorzusehen. Die Partikel können in der ganzen oder in einem Teil! der Lösung des Elastomeren
dispergiert werden, beispielsweise mittels einer Kugelmühle, eines Zweischaufelrührers oder Flügelmischers.
Die Einstellung der Konsistenz des Materials, so daß dieses für die Aufbringung auf ein entsprechendes
Substrat geeignet ist, kann beispielsweise durch die
Einstellung des Lösungsmittelanteils oder der Temperatur geschehen, oder es kann ein Füllmittel in geeigneter
Menge eingearbeitet werden.
In der Zeichnung ist ein Zündkabel in perspektivischer Ansicht dargestellt, bei dem das erfindungsgemäße
Überzugsmaterial Venvendung finden kann. Das mit 10 bezeichnete Zündkabel weist mit Graphit imprägnierte
Fiberglasleiterelemente 12 auf, die durch eine Litze 14 aus Chemiefaser, Baumwolle, Glasfiber o. ä.
umhüllt sind. Auf die Litze 14 ist das erfindungsgemäße
Überzugsmaterial 16 aufgebracht, das somit den durch die Leiterelemente 12 und die Litze 14 gebildeten Kern
des Zündkübels umgibt Das erfindungsgemäße Überzugsmateriai 16 wird von einem streifen- oder
filmartigen Überzug 18 überdeckt, der beispielsweise aus einem Graphit enthaltenden Material gebildet ist.
Dieser streifenartige Überzug 18 kann wahlweise Anwendung finden. Er kainn beispielsweise verwendet
werden, da.nit ein herkömmliches darüber angeordnetes Isolationsmaterial 20, eine weitere Litze 22 und die
Isolationsummantelung 24 schnell von den nichtmetalli-
Tabelie
sehen Leiterelementen abgestreift werden können, um entsprechende elektrische Anschlüsse herstellen zu
können. Es ist klar, daß der streifen- oder filmartige
Überzug, die Isolationsschicht und/oder die Isolationsummantelung sowie die Litzen aus beliebigen Materialien
hergestellt sein können, solange diese in geeigneter Weise widerstandsfähig sind gegenüber hohen Temperaturen
und solange sie die elektrischen Eigenschaften des Zündkabels nicht nachteilig beeinflussen.
lu Die Litze 14 kann vor oder nach der Aufbringung des
Überzuges 16 aufgebracht werden, vorzugsweise wird sie jedoch vor dem Überzug 16 auf die Leiterelemente
12 aufgebracht Das Zündkabel wird beispielsweise so mit dem erfindungsgemäßen Überzugsmateria! versehen,
daß es in das Material eingetaucht wird, dessen
centipoise, vorzugsweise in einem Bereich von etwa 500 bis 2000 centipoise, gehalten wird.
gemäßen Material hergestellten Zi-xikabelüberzuges
wird durch die überzugsdieke, die Art de verwendeten
elektrisch leitfälligen Pigmentes und das Pigment/Binder-Verhältnis
bestimmt Der exakte Wert hängt sowohl vom Leiterwiderstand als auch von den anderen
Eigenschaften des Kabels, wie Abmessungen etc, ab. Im
allgemeinen können mit Überzügen mit einem Flächenwiderstand von 500 bis 30 000 Ohm, berechnet in der
nachfolgend beschriebenen Weise, Zündkabel mit wünschenswerten elektrischen Eigenschaften hergeste'lt
werden.
Die Widerstandswerte für die einzelnen Überzugsmaterialien können dadurch errechnet werden, daß
ausgehärtete Überzüge unter einheitlichen Bedingungen geformt werden, an denen die elektrischen
j5 Widerstandsmessungen durchgeführt werden. Dabei
werden die Überzugsmaterialien mit einer blattförmigen Beschichtu ngsvorrichtung auf eine Glasplatte
aufgebracht In den nachfolgenden Beispielen wurden dabei Messungen an getrockneten Überzügen mit einer
Dicke von 0,0127 mm nach zehnminütigem Aushärten bei 1 i9° C durchgeführt.
Unter Verwendung einer speziellen Befestigungsvorrichtung und eines geeigneten Präzisionsohmmeters
wurde der jeweilige Flächenwiderstand in Ohm gemessen.
Die Ergebnisse dieser Messungen sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt Für die einzelnen
Überzugsmaterialien wurden verschiedene im Handel befindliche Fluor-Elastomere sowie handelsübliche
pyrogene Kieselsäure und handelsüblicher Ruß eingesetzt. Die Beispiele geben den elektrischen Widerstandsbereich
wieder, der durch Variation der Anteile der eipwlnen Bestandteile erhalten werden kann.
Bestandteil
Graphit (entsprechend einer Sieb- 36,8
Öffnung von 0,074 mm)
Öffnung von 0,074 mm)
11,1 | 6,4 | 4,5 | 18,5 | 9,4 |
14,8 | 8,5 | 6,0 | 7,4 | 12,5 |
6.2 |
85.1
74,1
Hestnndl'-il
Fluor-Elastomeres C | 533 | 74,1 |
Fluor-Elastomeres D | 15,8 | |
Methyläthylketon | 36,8 | 641 |
Gcsamtfcststoffgchalt-% | 13,5 | |
Anteil der leitenden Partikel im | 25.4 | |
trocknen FiIm-0Zo | ||
Flächenwiderstand (Ohm)
1000
740
89,5 | 533 | 576 | |
341 | 641 | 15,8 | 14,8 |
13,5 | 13.5 | 25,9 | 21,9 |
14.9 | 10,5 | ||
5400
23 000
1200
1450
Unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Uberzugsmaterials wurde ein Zündkabel hergestellt. Ein >i
herkömmlicher graphitimprägnierter Fiberglasleiter, der mit einer Litze aus Glasfiber ummantelt war, wurde
mit dem Überzugsmaterial des Beispiels 6 beschichtet, indem er in dieses eingetaucht und danach durch eine
Abstreifvorrichtung geführt wurde, die überflüssiges y, Material entfernte. Das beschichtete Kabel wurde
ofengetrocknet und wieder durch das Beschichtungsbad, die Abstreifvorrichtung und den Trocknungsofen
geschickt, so daß sich über dem Leiter ein leitfähiger Überzug ausbildete. Der elektrische Flächenwiderstand
des auf diese Weise beschichteten Kabels betrug 5000 0hm. Die Herstellung des Zündkabels wurde
vervollständigt, indem ein gleitfähiger streifenförmiger Überzug aufgebracht wurde und danach ein Silikon-Elastomeres
zur Bildung einer äußeren Isolationsschicht aufextrudiert wurde.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Flexibles Überzugsmaterial für Zündkabel und dergleichen Substrate aus einem durch Pigmentierung
elektrisch leitfähig gemachten Binder und einem Lösungsmittel für den Binder, dadurch
gekennzeichnet, daß es die nachfolgende Zusammensetzung aufweist:
(1) 5—95 Gewichtsprozent eines als Binder dienenden
Fluor-Elastomeren, das dem Überzug eine dauerhafte Widerstandsfähigkeit gegenüber
hohen Temperaturen verleiht;
(2) 5—95 Gewichtsprozent des elektrisch leitfähigen Pigmentes;
(3) 0—15 Gewichtsprozent eines Füllmittels
und daß das Überzugsmaterial einen Gesamtfeststoffgehalt von V2 bis 80 Gewichtsprozent der obigen Bestandteile in dem Lösungsmittel aufweist.
und daß das Überzugsmaterial einen Gesamtfeststoffgehalt von V2 bis 80 Gewichtsprozent der obigen Bestandteile in dem Lösungsmittel aufweist.
2. Überzugsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluor-Elastomere 60 bis 80
Gewichtsprozent und das leitfähige Pigment 40 bis 20 Gewichtsprozent des Gesamtfeststoffgehaltes
ausmachen.
3. Überzugsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fiuor-Eiastomere
mindestens ein aus der nachfolgenden Gruppe ausgewähltes Material ist:
Vinyl/OIefin-Ftuor-EIastomerpolymerisate,
Vinyi-Fluorkohlenstoff-Elastomercopolymerisate,
Vinyliden/FIuor-Olefin-Elastomerpolymerisate,
Vinyl/OIefin-Ftuor-EIastomerpolymerisate,
Vinyi-Fluorkohlenstoff-Elastomercopolymerisate,
Vinyliden/FIuor-Olefin-Elastomerpolymerisate,
C2 - QOlefin/h'luorkohlenstoff-EIastomer-
copolymerisate und
fluorierte Acrylharzpolyr.ierisate.
fluorierte Acrylharzpolyr.ierisate.
4. Überzugsmaterial nach eine«. der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
elektrisch leitfähige Pigment mindestens ein aus der nachfolgenden Gruppe ausgewähltes Material ist:
Graphit, Kupfer, Edelmetalle und deren Legierungen.
5. Überzugsmaterial nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Füllmittel feinzerteilt und mindestens ein aus der nachfolgenden Gruppe ausgewähltes Material ist:
SiO2, Silikate.
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