DE2920797C2

DE2920797C2 - Fertigungsgegenstand mit einem dielektrischen Schutzüberzug

Info

Publication number: DE2920797C2
Application number: DE2920797A
Authority: DE
Inventors: Terri Ann Lawrenceville N.J. Giversen; Robert Burton Yardley Pa. Lewis
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1978-05-22
Filing date: 1979-05-22
Publication date: 1983-12-22
Also published as: US4176142A; CA1108333A; GB2022592A; IT1114282B; NL180846B; FR2426967B1; GB2022592B; FR2426967A1; NL180846C; NL7903995A; JPS5829975B2; JPS54153833A; IT7922860A0; DE2920797A1

Description

Diese Erfindung betrifft einen Fertigungsgegenstand mit einem dielektrischen Schutzüberzug darauf, der verbesserte Beständigkeit bei Temperaturwechselbeanspruchungen gewährleistet

Viele elektrische Vorrichtungen erfordern gewisse äußere Schutzmittel, um zerbrechliche und empfindliche elektrische Bauteile vor schädlichen mechanischen Schockeinwirkungen sowie vor schädlichen Einwirkungen der umgebenden Atmosphäre etwa Auswirkungen von Feuchtigkeit und anderen in der Atmosphäre enthaltenden Bestandteilen zu schützen, welche die elektrischen Eigenschaften der Vorrichtung nachteilig beeinflussen könnten. Ein Schutzmittel wie etwa eine äußere, ununterbrochene Schutzüberzugsschicht aus einem entweder aushärtenden oder thermoplastischen Harz ist hilfreich, um solche elektrischen Vorrichtungen vor den aufgeführten Einflüssen zu schützen. Eine ununterbrochene Überzugsschutzschicht aus einem Kunstharz ist vorteilhaft, da typischerweise eine solche Schicht elektrisch isolierend wirkt und als Folge ihrer Schlagfestigkeit eine gute Beständigkeit gegen mechanische Schockeinwirkungen jiwähr!· ',stet; ferner gewährleistet eine Kunstharzscha'zschicht unter zahlreichen Betriebsbedingungen einen geeigi.»; en Schutz vor in der Atmosphäre enthaltenen Bestandteilen und Verunreinigungen.

Obwohl solch eine ununterbrochene schützende Überzugsschicht zum Schutz der elektrischen Bauteile der Vorrichtung vor Schockeinwirkungen und schädlichen Einflüssen der umgebenden äußeren Atmosphäre hilfreich ist, können von der Schutzschicht selbst neue schädliche Auswirkungen ausgehen, welche eine zufriedenstellende Wirkung oder Leistung der Vorrichtung beeinträchtigen. Zu solchen Auswirkungen kann der beim Vernetzen oder Aushärten der Schutzschicht auftretende Schrumpf gehören, der zu schädlichen Druckeinwirkungen auf die elektrischen Bauteile führt. Sofern weiterhin die Wärmeausdehnungskoeffizienten der elektrischen Bauteile und der Überzugsschicht nicht weitgehend übereinstimmen, etwa wenn der Koeffizient der Schutzschicht kleine ist als derjenige der Bauteile, können als Folge wiederholter Erwärmung auf höhere Temperaturen zusätzlich schädliche Druckeinwirkungen auf die elektrischen Bauteile auftreten. Das heißt, bei einer Temperatursteigerung der Vorrichtung dehnt sich das elektrische Bauteil schneller als der Schutzüberzug, so daß die Schutzschicht Druck auf das Bauteil ausübt. Sofern andererseits der Wärmeausdehnungskoeffizient der Schutzschicht größer ist als derjenige des Bauteils, kann die Schutzschicht schädliche Druckemwirkungen auf das Bauteil ausüben, sofern die Vorrichtung auf Temperaturen unterhalb von Raumtemperatur abgekühlt wird.

Obwohl eine Klebewirkung der Schutzschicht an der Oberfläche des elektrischen Bauteils im Hinblick auf eine gute Schutzwirkung durch Gewährleistung eines ununterbrochenen Überzuges angestrebt wird, kann von dieser Klebewirkung auch ein schädlicher Effekt auf das elektrische Bauteil ausgehen, sofern die Schutzschicht an der Oberfläche des Bauteils klebt und im Verlauf von Temperaturwechseln schädliche mechanische Spannungen an der Grenzfläche zwischen der Schicht und der Bauteiloberfläche auftreten. Diese mechanischen Spannungen beruhen auf einer unterschiedlichen Ausdehnung der Schutzschicht gegenüber dem elektrischen Bauteil, die bei einem Temperafirwechsel Zugspannungen an der Oberfläche des Bauteils erzeugt

Jede dieser oben angegebenen mechanischen Spannungen kann zu einem nachteiligen Abplatzen, Reißen oder Brechen des Schutzüberzugs oder des elektrischen Bauteils oder beider Komponenten führen, wenn die aufgebauten Druckspannungen abgebaut werden. Solche Auswirkungen können die Zuverlässigkeit der Vorrichtung, weiteren Temperaturwechselbeanspruchungen zu widerstehen, beeinträchtigen; ferner können diese schädlichen Auswirkungen die elektrischen Eigenschaften der Vorrichtung beeinträchtigen; einen Bruch der Abdichtung hervorrufen, so daß eine Verunreinigung durch atmosphäre Bestandteile eintreten kann; oder gegebenenfalls kann sogar die Vorrichtung vollständig ausfallen; die Isolierwirkung des Schutzüberzugs kann verlorengehen.

Die DE-OS 22 48 776 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Überzügen auf der Basis von Pulverlacken durch Umsetzung von feimeiligen Gemischen von 1 ^-Epoxidverbindungen (mit mindestens einer 1.2-Epoxidgruppe: und einem unteren Aufschmelzpunkt von 40°C) und bestimmten Imidazolderivaten. Die DE-OS 25 42 105 befaßt sich mit dem gleichen Harztyp wie die vorgenannte Druckschrift. Die bekannten Materialien führen aber zu dielektrischen Schutzüberzügen, deren Beständigkeit gegen Temperaturwechselbeanspruchungen zu wünschen übrig läßt.

Aufgabe der Erfindung ist es. einen Fertigungsgegenstand mit einem dielektrischen Schutzüberzug darauf, der insbesondere erhöhte Bestär.digkeh bsi Temperaturwechselschwankungen gewährleistet, bereitzustellen.

Diese Aufgabe ist für den Fertigung^gegenstand der vorausgesetzten Art erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs I gelöst und mit jenen der Unteransprüche vorteilhaft weitergebildet.

Beim Einsatz der in den Ansprüchen genannten Härtungsmittelgemische gelangt man zu einem pulverförmigen Überzugsmaterial, aus dem Überzüge mit guter Lösungsmittelbeständigkeit, langer Lebensdauer, erhöhter Wasserunempfindlichkeit, ausgezeichneten elektrischen und mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen und ausgezeichneter Beständigkeit gegen plötzliche Temperaturänderungen erhalten werden.

Geeignete 1,2-Epoxyverbindungen sind Verbindungen mit zumindest zwei 1,2-Epoxygruppen in dem Molekül und einem oberhalb von 4O⁰C liegenden niedrigeren Schmelzpunkt. Verbindungen mit diesen Eigenschaften sind Polyepoxy-Verbindungen, die bei 4O⁰C und tieferen Temperaturen fest sind: hierzu gehören Verbindungen mit höherem Molekulargewicht (sogenannte Feststoffharze).

Die 1,2-Epoxy-Verbindungen können entweder gesättigte oder ungesättigte Verbindungen sein; weiterhin können diese 1,2-Epoxy-Verbindungen aliphatische. cycloaliphatische, aromatische oder heterocyclische Verbindungen sein. Schließlich können diese !.2-Epoxy-

verbindungen Substituenten enthalten, die unter den Bedingungen des Vermischens oder der Reaktion der Reaktionspartner keine unerwünschten Nebenwirkungen verursachen. Alkyl- oder Arylsubstituenten, aliphatische Hydroxylgruppen, Äthergruppen und ähnliche Gruppen verursachen keine solchen Nebenwirkungen. Unter den Feststoffharzen sind für die vorliegende Erfindung vorzugsweise solche 1,2-Epoxyverbindungen vorgesehen, die mehr als eine Epoxygnippe im Molekül enthalten and deren Epoxyäquivalentgewicht zwischen 500 und 5000 liegt Zu solchen Harzen gehören die festen, polymeren Polygylcidylpolyäther von Dihydroxyverbindungen der Strukturformel

HO-

-OH

(D

wobei R für einen der zweiwertigen Reste CH₃ H

— C— — C— —S —

1 I

CH₃

O CH₃

I! I

—S— und Si —

Il I

O · CH,

ίο steht. Solche Polyglycidylpolyäther werden bei der Reaktion von Epichlorhydrin mit einer Dihydroxyverbindung in einem alkalischen Medium bei ungefähr 50⁰C erhalten, sofern ein bis zwei Mol Epichlorhydrin auf ein Mol Dihydroxyverbindung eingesetzt werden. Die Erwärmung wird für mehrere Stunden fortgesetzt, um den Ablauf der Reaktion zu gewährleisten; anschließend wird das Produkt gewaschen, bis es frei von Salzen und/oder Basen ist Das Produkt besteht gewöhnlich nicht aus einer einfachen einzigen Verbindung sondern stellt zumeist ein komplexes Gemisch aus Glycidylpc.lyäthern dar, wobei ein repräser-:atives Produkt mit der nachfolgenden Strukturformel

O
H₂C- CH-CH₂-O

OH
OCH₁-CH-CH₁-O

O -O —CH₂-CH— CH₂ (2)

beschrieben werden kann, wobei R für einen der nachfolgenaen zeitwertigen Reste

— S —

40

CH₃	H ι
— C —	I Q I
CH₃	I H
O Μ	CH₃
Il <5 Μ	und Si — I
Il O	CH₃

steht und η eine ganze Zahl aus der Reihe 0,1,2,3 und dgl. ist.

Bevorzugt sind Glycidylpolyäther von Bisphenol A (2,2-bis-(4-Hydroxyphenyl)-propan), wobei R für den zweiwertigen Rest

CH₃

I — c —

CH₃
steht. Diese Glycicylpolyäther werden beispielsweise bei der Reaktion von Bisphenol A mit Epichlorhydrin im Molverhältnis 1 :1,9 bis 1,2 (bei Anwesenheit von Alkalihydroxyd in wäßrigem Medium) erhalten. Typische Epoxyharze von Bisphenol A sind handelsüblich zugänglich; hinsichtlich einer vollständigen Beschreibung solcher Harze und deren Herstellung wird auf das »Handbook of Epoxy Resins« von Lee und Neville verwiesen.

Andere geeignete polymere Polyepoxide werden bei der Reaktion von Polyglycidylether von Bisphenol A mit einem weniger als äquimolaren Anteil an zweiwertigem Phenol erhalten, vorzugsweise in Anwesenheit eines Katalysators wie einem tertiären Amin, einem tertiären Phosphin oder einem quaternären Phosphoni-

Andere brauchbare Glycidylätherharze, die anstelle von oder in Kombination mit den Polyhydroxy-Epoxiden im Rahmen dieser Erfindung eingesetzt werden können, sind Polyglycidylether eines Novolak. Im Rahmen dieser Erfindung geeignete Polyglycidylüther eines Novola«. werden bei der Reaktion von Epihalogenhydrin mit Phenolformaldehydkondensaten oder Kresolformaldehydkondensaien gebildet. Während die Harze auf der Basis von Bisphenol A maximal 2 Epoxygruppen pro Molekül enthalten, können dip Epoxyharze auf Novolakbasis bis zu 7 oder mehr Epoxygruppen pro Molekül enthalten. Wie oben angegeben, können zusätzlich zu Phenol Alkyl-substituierte Phenole wie etwa o-Kresol aus Ausgangsmaterial

/im Herstellung tier Nowilakhai/r verwendet werilen. si'hi.· Verbindung, für die ein repräsentatives Beispiel mn D;is Produkt det Γ'<ΛΐΙ·.(ίοη im /'jiir'im eine apmi.r: der nachfolgenden Formel angegeben ist

Il

II— C C-C-H

! I

Il O

Il

j-c-

Il

H c -C C--H j

O H Il

7.

wobei i. lür den Wasserstoff- oder CH i-Kesi Mehl und η eine ganze Zahl aus der Reihe 0.1.2.3 und dgl. ist.

Obwohl im Rahmen dieser Erfindung Novolakhar/e von Formaldehyd /umeist bevorzugt werden, können auch Novolakhar/e aus anderen Aldehyden wie etwa zum Beispiel Acetaldehyd, Chloraldehyd. Butyraldehyd. Furfuryialdehyd eingesetzt werden. Obwohl die obige Strukturformel einen vollständig epoxidierten Novolak wiedergibt, können im Rahmen dieser Erfindung auch lediglich teilweise epoxidierte Novolake eingesetzt werden.

Das Polyepoxid kann auch ein fester, epoxidierter Polyester sein, der beispielsweise bei der Reaktion eines mehrwertigen Alkohols und/oder einer polybasischen Carbonsäure oder deren Anhydrid mit einem niedrig molekularen Polyepoxid angefallen ist. Zu den Beispielen für solch niedrig molekulare Polyepoxide gehören flüssige Bisphenol A-Diglycidyläther, Diglycidylphtha- !at, Oigiycädyiadipat, Diglycidyltetrahydrophthalai, Diglycidylhexahydrophthalat, Diglycidylmaleat und die 3,4-Epoxycyclohexylmethylester der 3,4-Epoxycyclohexancarbonsäure.

Ferner können Gemische aus festen Polyepoxiden eingesetzt werden, beispielsweise ein Gemisch aus einem Polyepoxid, dessen Erweichungspunkt zwischen 120 und 160⁰C liegt und einem weiteren Polyepoxid, dessen Erweichungspunkt zwischen 60 und 80°C liegt; die Angaben zum Erweichungspunkt beziehen sich auf das Quecksilber-Meßverfahren nach Durran.

Zur praktischen Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung sind zusätzlich zu den sog. Feststoffharzen Addukthärter geeignet. Solche Feststoff-Addukthärter können beispielsweise aus flüssigen Polyepoxiden von mehrfach ungesättigten Kohlenwasserstoffen, wie etwa Vinylcyclohexen, Dicyclopentadien und dgl., Epoxyäthern von mehrwertigen Alkoholen und Phenolen und dgl, sowie aliphatischen, cycloaliphatischen und aromatischen Diaminen erhalten werden. Damit ein solches Addukt geeignet ist. muß dessen niedrigerer Erweichungspunkt oberhalb von 40⁰C liegen.

Diglycidyläther-Epoxyharze können auch mit Bezugnähme auf deren Epoxyäquivalentgewicht charakterisiert werden: unter dem Epoxyäquivalentgewicht wird der Quotient aus mittlerem Molekulargewicht des besonderen Harzes geteilt durch die mittlere Anzahl an Epoxyresten pro Molekül, verstanden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung haben geeignete Epoxyharze ein Epoxyäquivalentgewicht im Bereich von ungefähr 650 bis ungefähr 900, sofern es sich um vom Bisphenol A

.U -^l -:.-., Il J 1-, I. 1 r_n.p_A^ ..J« tr^Qwxö^.iitro.

lentgewicht von ungefähr 190 bis 250, sofern es sich um von Novolaken abgeleitete Epoxyharze mit einem Molekulargewicht von 100 bis 1400 handelt. Innerhalb dieses Bereiches sollen die vom Bisphenol A abgeleiteten Epoxyharze vorzugsweise ein Epoxyäquivalentgc· wicht von ungefähr 700 bis 800 haben; in gleicher Weise haben die von Novolaken abgeleiteten Epoxyharze mit einem Molekulargewicht von 1130 bis 1230 vorzugsweise ein Epc.i>üqiiivalentgewicht von ungefähr 230. Diese beiden Sorten von Epoxyharzen können allein oder zusammen in Gemischen verwendet werden.

Mit der 1.2-Epoxyverbindung ode,- dem Gemisch aus 1,2-Epoxyverbindungen ist zur Bildung einer Harzkomponente ein Elastomeres mit funktionellen Endgruppen vereinigt. Geeignete Elastomere sind in der US-Patentschrift 39 66 837 beschrieben. Im einzelnen kommen als Elastomere mit funktionellen Endgruppen irgendein Elastomeres aus einer großen Anzahl von verschiedenen linearen Polymeren in Betracht, die eine solche Hauptkette aufweisen, daß das Elastomere bei den vorgesehenen Verwendungs- und Gebrauchstemperaturen des Produkts gummiähnlich oder elastomerisch ist, wobei jedes Kettenmolekül zwei oder zumindest eine kleine Anzahl von mit Epoxygruppen reagierenden Gruppen aufweist. Zu solchen Elastomeren gehören Ketten-Polymere der verschiedensten Arten mit funktionellen Endgruppen einschl. Polymeren von Dienen wie etwa Butadien, Chlorbutadien oder Isopren: Copolymere von Dienen untereinander oder mit äthylenisch ungesättigten Verbindungen, etwa Copolymere von Butadien mit Styrol, Acrylnitril oder Äthylaerylat; Butylgummi; Äthylenpropylengummi; i'olymere von Epichlorhydrin oder andere Polyäther-Elastomere; Polysilikone; elastomerische Polyamide oder Polyamine; und ähnliche Elastomere, wobei in jedem Falle eine kleine Anzahl, vorzugsweise zwei funktionelle reaktive Gruppen vorhanden sind, die vorzugsweise die Endgruppen des Kettenmoleküls darstellen.

Zu geeigneten Elastomeren mit funktionellen Endgruppen gehören Elastomere mit Hydroxyl-, Mercapto-, Carboxyl- oder Aminogruppen, vorzugsweise Elastomere mit Carboxyl- oder phenolischen Hydroxylgruppen am oder nahe an den Enden der Kettenmoleküle. Zu geeigneten Materialien gehören Polyamide mit endständigen Aminogruppen wie etwa Nylon, bei dessen Reaktionsende ein geringer Diaminüberschuß vorgesehen wird; ferner Polyether mit funktionellen Endgruppen, etwa Polytetramethylenoxid oder Polyepichlorhy-

drin oder Polyäthylenoxid. jeweils mii ciidslaridigcn primären Aminogruppen; ferner AlkylacrylatpolynitTi: wie etwa Copolymere von Athylacrylat mit einem kleinen Anteil Butylacrylai. jeweils mit endständigen Mercaptogruppen: ferner flüssige Polymere oder Copolymere von Butadien oder anderen Dienen und UgI. mit endständigen Carboxylgruppen. Vorzugsweise sind .ils funktionell reaktive Gruppen die C'arboxyl-• ler phenolischen Hydroxylgruppen vorgesehen.

fypisehcrwcisc beträgt der Anteil eines Elastomeren auf Butadienbasis mit endständigen Carboxylgruppen 2 bis !5 Gew.-% der Har/koiiiponci.te, während der restliehe Anteil eine 1,2-Lpoxyvcrbindur.g oder ein Gemisch von 1,2-Kpnxvtcthindiifigcn ist. Sofern der Llastnmcr.intcil weniger .ils 2 Gew.-¹Vo beträgt, resulüei' daraus keine merkliche Erhöhung der Zähigkeit beim Aushärten des Harzes. Sofern der i lastomer;inteil andererseits 15 Gew.-"/» übersteigt, nehmen die Schwierigkeiten bei der Verarbeitung zu.

Verbindung anfallt, deren niedrigerer Schmelzpunkt "berrwib von 40'C liegt.

Solche Addukte sind handelsüblich zugänglich.

Sofern der Adduktantei! weniger als 90 Gew.-¹Vn betragt, dann kann die Lugerungsbesiändigkeii des gebildeten Materials beeinträchtigt sein. Sofern andererseits der Addiiktanteil mehr als 99,8 Gew.-¹Vd beträgt, dann kann die Aushärtcgeschwindigkeit des gebildeten Überz.ugsmaterials langsamer sein, als dies üblicherweise gefordert wird.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur (-!'läuterung der Erfindung, ohne diese einzuschränken.

Beispiel I

/u Vergleichszwecken wurde durch Vereinigung der nachstehenden Komponenten eine HarzkomponenR· hergestellt:

I) b8 Gew.-%Teile Bisphem

nol A.

Geeignete Imidazolinderivatc sind in der US-Patent- 2) schrift 38 96 082 angegeben.

Beispiele für geeignete Imidazolindcrivaie sind

2-Methylimidazolin;

2,4-Dimethylimidazolin:

2-Athylimidazolin:

2-*\thyl-4-methylimida/olin: '

2-Benzylimida?olm:

2 Phenylimidazolin: '' ,,

2-(o-Tolyl)-imidazoiin; ^

2-(p-Tolyl)-imidazoiin:

Tetramethylen-bis-imida/olin:

!,!J-Trimelhyl-l^-tetramcthylen-bis-imidazolin;

UJ-Trimethyl-l^-tetramethylen-bis-imidazolin;

l.U-Trimethyl-M-tetramethylen-bis-'i-methyl-

imidazolin;
ί ,3,3-Tmnctny!- i ,4-iciruineiiiy ien-uis-4- rficlhyi-

imidazolin;

1.2-Phenylen-bis-imidazolin·.
1.3-Phenylen-bis-imidazolin:
1,4-Phenylen-bis-imidazolin;
1.4-Phenylen-bis-4-methylimidazolin:und
weitere ähnliche Verbindungen.

Ferner können im Rahmen dieser Erfindung Gemische aus diesen Imidazolinderivaten eingesetzt werden. Ein bevorzugtes Imidazolin ist 2-PhenylimidazoIin.

Sofern der Imidazolinanteil weniger als 0.2 Gew.-% ausmacht, kann für das gebildete Überzugsmaterial eine m> längere Aushärtedauer erforderlich sein. Sofern mehr als 10 Gew.-% Imidazolinderivat vorhanden sind, ist die Lagerung des Materials unter kalten Bedingungen erforderlich.

Geeignete Diglycidyläther der Polyhydroxyverbindüngen in dem Aushärtemittelgemisch sind solche Verbindungen, wie sie oben als 1,2-Epoxyverbindungen beschrieben worden sind. Bevorzugte Verbindungen sind die Diglycidylpolyäther von Bisphenol A. Das Addukt wird durch Vereinigung der Polyhydroxyverbindüngen, beispielsweise Bisphenol A mit einem kleineren molaren Anteil des Diglycidyläthers der Polyhydroxyverbindung. beispielsweise Bisphenol A-Diglycidyläther, hergestellt Den vereinigten Reaktionspartnern wird daraufhin ein Katalysator wie etwa Triphenyiphosphin zugesetzt: und daraufhin wird die gebildete Mischung erhitzt beispielsweise typischerweise 4 h lang auf 150⁰C. wobei das Addukt in Form einer festen ■VDiglycid>!äther nut

;; ;;yiiyjvalsjp.ige.vichi '.·..·;; 750 und einen; Durriiii-Erweichungspunkt von 92 C
12 Gew.-Teile Bisphenol A-Diglycidyläther mit einem Epoxyaquivalentgeuicht von 4000 bis bOOO. einer Viskosität von Y —Zj (nach Gardncr-Moldt bei 50% nichtflüchtiger Anteile in Dowanol DB bei 25 C) und einem Durran-F.rweichungspunkt von 165- I8O^JC

5 Gew.-Feile Bisphenol A-Diglycidyläther mit einen¹. Rpoxyäqiiivalentgewicht von 230 und einem l>j · lüi-F.rweichungspunkt von 80°C
ein oromiener Bisphenol A-Diglycidyläther mit einem Lpoxyäquivalentgewicht von 600 bis 750. einer Viskosität von A> - B cps bei 25⁰C als 40%ige Lösung in Buiviearbitol. mit einem Durran-Erweichungspunkt von 90 bis 100°C und mit einem Bromgehalt von 42 Gew.- Vu

ein endständige Carboxylgruppen aufweisendes flüssiges Copolymeres von Butadien und Acrylnitril mit einem mittleren Molekulargewicht von ungefähr 3200, das ungefähr 18% Acrylnitril enthält und 0.15 Gew.-Teile Fließmittel aus gemischten Alkylacrylaten. nämlich ein Gemisch aus Polymeren von Äthylacrylat und 2-Äthylhexylacrylat

Man läßt das Harzkomponentengemisch auf die nachfolgend angegebene Weise vorreagieren. Abgesehen von den Komponenten 2 und 6 werden die restlichen Komponenten vereinigt und bis auf 125° C erwärmt, bis eine Schmelze gebildet wird. Daraufhin wird die Temperatur auf 17O⁰C gesteigert und nach einer weiteren Stunde wird die Komponente 2 zugesetzt und damit vermischt. Schließlich wird die Komponente 6 zugesetzt. Daraufhin wird das Gemisch für weitere 15 min bei 170⁰C gehalten und daraufhin abgekühlt.

Das abgekühlte Reaktionsgemisch wird daraufhin mit einem Aushärtemittel kombiniert, nämlich mit 6,25 Gew.-% 2-Phcnylimidazoiin und daraufhin zu einem Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 55 μΐη zerkleinert.

Ein Teil des Pulvers wurde mittels üblicher Pulverauftragmaßnahmen auf einem Varistor aufgebracht, und der eingestäubte Varistor daraufhin 10 min lang auf 170⁰C erhitzt, um einen vollständig ausgehärteten, dielektrischen Überzug auf dem Varistor zu erzeugen; als Anzeichen für die vollständige Aushärtung diente die gute Beständigkeit gegen Temperaturwechselbeanspruchungen und die Lösungsrniiie'ibesländigkeiL Der überzogene Varistor wurde daraufhin in eine übliche

I I

Abstreifvorrichtung gegeben, um den dielektrischen Überzug von den Anschlüssen vies Varistors /u entfernen. Der dielektrische Überzug läßt sich nur schlecht von den Anschlüssen abstreifen und wird in dieser Hinsicht al., unbefriedigend /um Überziehen eines Bauteils eingestuft.

Der überzogen·: Varistor wurde daraufhin in eine übliche Kammer zur Durchführung von Temperatur· Wechselbeanspruchungen gebracht, und im Verlauf von 1.5 h Temperaturanderungen von tO'C auf ! b\> C ■'· und wieder zurück auf -40C durchgeführt. Nach 12 solcher Tempcratur/yklen trat ein Fehler auf, da ein thermisch erzeugter .Spannungsriß am überzogenen Varistor festgestellt wurde.

Ein Teil des Pulvers wurde daraufhin im Hinblick auf ■ '< das Ausmaß der Aushärtung untersucht. Als Maß für das Ausmaß der Aushärtung dient die Gel'erd.iuer bei zxtKj v_. L/tiä ι üiVCT gOricii i~ii:Cii Ji UiS jo S.

Weiterhin wurde die Lagerfiihigkeit des PuKers untersucht, indem die anfängliche Fließlänge auf einer -''' Glasplatte bei 150¹C und daraufhin in regelmäßigen Abständen die Fließlänge bei I5O^;C auf einer Glasplatte bestimmt wurde. Zur Bestimmung der [ließlänge auf einer Glasplatte wurden 0.2 g dielektrisches Pulver unter einem Druck von 13,8 N/mm-' mehrere min lang. beispielsweise 10 min, zu einem Preßling mit einem Durchmesser von 6 mm gepreßt, wozu eine übliche Tablettiervorrichtung diente. Der Preßling wurde daraufhin auf einer unter einem Winkel von 45 gegenüber der Horizontalen geneigten Glasplatte "' in einem Ofen bei der besonderen Temperatur, beispielsweise 150'C, gehalten. Die Fließlänge kann bei jeder Temperatur zwischen dem Schmelzpunkt und der Zersetzungstemperatur des aushärtenden Pulvers bestimmt werden. Der Preßling schmilzt zuerst und fließt ^!> dann so lange, bis er sich erneut verfestig! Die Fließlänge ist die gesamte von dem polymeren Material eingenommene Länge, abzüglich des ursprünglichen Preßling-Durchmessers von 6 mm.

Die anfängliche Glasplatten-FIießlänge betrug 3.2 cm ⁴" bei I5O"C; nach einer Aufbtwahrung von 2 Monaten bei Raumtemperatur von ungefähr 23° C betrug die Fließlänge 0.8 cm bei 150° C.

B e i s ρ i e 1 2 ₄ -

Zu Vergleichszwecken wurde das Verfahren nach Beispiel 1 im wesentlichen wiederholt; abweichend wird ein anderes Aushärtemittel verwendet, nämlich 21.92 Gew.-Teile Addukt aus Bisphenol A und ein kleinerer als äquimolarer Anteil Bisphenol A-Diglycidyläther mit ^w einem Epoxyäquivalentgewicht von 240 bis 260, einer Viskosität von 100 bis 400mm³/s bei 150° C, einem Durran- Erweichungspunkt von 78 bis 90° C, einer Dichte von 1.2 g/cm^J bei 25°C und einem Pensky-Marten-Flammpunktvon204,4°C. >⁵

Ein Varistor wurde mit dem Pulver einer mittleren Teilchengröße von angenähert 55 μπι bestäubt und daraufhin das Überzugsmaterial im Verlauf von 10 min bei 170° C vollständig ausgehärtet.

An dem überzogenen Varistor wurde die Tempera- °° turwechselbeanspruchung untersucht; nach 10 Zyklen trat ein durch thermischen Schock hervorgerufener Spannungsriß auf.

Die Gelierdauer betrug 26 bis 30 s.

Die anfängliche Glasplatten-FIießlänge betruf 4,1 cm bei 15t) C; nach einer Aufbewahrung von 8 Monalen bei Raumtemperatur von ungefähr 2i C betrug diese Fließlänge 1,8 cm bei 150°C.

Beispiel 3

Im wesentlichen wurde das Verfahren nach Beispiel ! wiederholt; abweichend wurde ein anderes Aushärte mittel verwendet, nämlich ein Gemisch aus

6.28 Gew.-Teilen (5.73Gew.-%)2-Phenyl-

imidazolin und 3.17 Gew.-Teilen (2,90 Gew.-%) Addukt

nach Beispiel 2.

Kin Varistor wurde mit dem erhaltenen Pulver einer mittleren Teilchengröße von 55 μπι bestäubt, und das Überzugsmaterial im Verlauf von 10 min bei 170'X vollständig ausgehärtet. Der gebildete dielektrische überzug ticij SiCii iCiCiii VOPi uCPi Anschlüssen ucS Varistors abziehen.

Ein auf thermischen Schock zurückführbarer Bruch trat nach 18 Zyklen auf. Die Gelierdauer bei 200¹C beträgt 30 bis 31 s. Die anfängliche Glasplatten-Fließlänge beträgt 2,7 cm bei 150'C, nach einer Aufbewahrung von 2 Monaten bei Raumtemperatur von ungefähr 23 C wird eine entsprechende Fließlänge von 0.8 cm bei 150' C gemessen.

Beispiel 4

Im wesentlichen wurde das Verfahren nach Beispiel 3 wiederholt: abweichend wurde ein anderes Aushärtemittel verwendet, nämlich ein Gemisch aus

3.49 Gew.-Teiien (2.92 Gew.-Hb) 2-Phenyl-

imidazolin und 15.86 Gew.-Teilen (13.27 Gew.-%) des Adduktes.

Nach dem Einstäuben mit dem Überzugsmaterialnulver und der vollständigen Aushärtung des Überzugsmaterials wurde ein Varistor mit einem vollständig ausgehärteten Überzug erhalten, der sich leicht von den Varistoranschlüssen abstreifen ließ. Der Überzug hielt 208 Temperaturzyklen stand, bevor ein thermischer Spannungsriß auftrat. Die Gelierdauer des Pulvers beträgt 18 bis 22 s bei 200⁰C. Die anfängliche Glasplatten-FIießlänge beträgt 2.8cm bei 150⁰C; nach einer Aufbewahrung von 2 Monaten bei Raumtemperatur von ungefähr 23°C wurde eine entsprechende Fließlänge von 1.3 cm bei 150⁰C festgestellt.

Beispiel 5

2,65 Gew.-Teilen 2-Phenylimidazolin und 12,65 Gew.-Teilen des Adduktes.

Nach dem Einstäuben mit dem pulverförmigen Überzugsmaterial und der Aushärtung wurde ein Varistor mit vollständig ausgehärtetem Überzug erhalten. Der Überzug hielt 450 Temperaturzyklen stand, bevor ein thermischer Spannungsriß auftrat Die Gelierdauer des Pulvers beträgt 26 bis 29 s bei 200⁰C Die anfängliche Glasplatten-FIießlänge beträgt 2,4 cm bei 150° C; nach einer Aufbewahrung von 2 Monaten bei Raumtemperatur von ungefähr 23° C beträgt die entsprechende Fließlänge 1,0 cm bei 150° C.

Claims

Patentanspruch:

1. Fertigungsgegenstand mit einem dielektrischen Schutzüberzug darauf, der durch Aufbringen eines pulverförmiger aushärtbaren, dielektrischen Oberzugsmaterials auf dem Gegenstand und ausreichend lange Erwärmung des eingestäubten Gegenstands auf eine zur vollständigen Aushärtung ausreichende Temperatur erzeugt worden ist,
wobei das aushärtbare dielektrische Material wenigstens eine 1,2-Polyepoxidverbindung, ein Elastomeres mit funktionellen Endgruppen und ein Aushärtemittel enthält und

wobei das Aushärtemittel ein Imidazolinderivat der nachfolgenden Strukturformel enthält

HO-

-OH

R' C-

H
1
-C-R'

R'"
X

R' steht für einen Wasserstoff-, Alkyl- oder

Arylrest;
R" steht für einen der Reste R', einen Cycloalkyl-

oder einen Heterocycloalkylrest;
R'" steht für einen Alkylen- oder Arylenrest, sowie für einen Alkyl- und/oder Aryl-substituierten

Alkylen- oder Arylenrest:
X steht für Wasserstoff oder einen Rest mit der nachfolgenden Strukturformel

R'

HC N

C —

HC-

-N

R' R"

wobei

R' und R" die oben angegebene Bedeutung haben, dadurch gekennzeichnet,

daß der Aushärtemittel-Anteil 3 bis 25 Gew.-% des Material-Gesamtgewichts ausmacht,

daß das Aushärtemittcl zusätzlich ein Addukt aus

(a) einer Polyhydroxyverbindung und

(b) einem Diglycidyläther der Polyhydroxyverbindung (a) enthält,

wobei der Anteil der Komponente (b) im Addukt kleiner als der äquimolare Anteil bezüglich der Komponente (a) ist und

wobei die Polyhydroxyverbindung (a) die nachfolgende Strukturformel

hat, wobei R für einen der nachfolgenden zweiwertigen Reste steht,

CH₃ H

— C— —C— —S—
CH₃ H

O CH₃

Il I

—S— und Si —

Il I

O CH₃

und daß der Anteil des Imidazolinderivats im Härtungsmittelgemisch 0,2 bis IO Gew.-% und der Anteil des Addukts 90 bis 99,8 Gew.-% beträgt.

2. Fertigungsgegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die 1,2-Polyepoxidvcrbindung ein Bisphenol A-Diglycidyläther ist.

3. Fertigungsgegenstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomere mit funktioneller Endgruppe

(u) ein Elastomeres mit endständigen, phenolischen Hydroxylgruppen,

(v) ein Elastomeres mit endständigen Carboxylgruppen, oder

(w) ein Gemisch dieser Elastomere (u) und (v) ist.

4. Fertigungsgegenstand nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomere eine endständige Carboxylgruppen aufweisendes Copolymeres aus einem größeren Anteil Butadien und einem kleineren Anteil Acrylnitril ist.

5. Fertigungsgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Imidazolin eine der folgenden Verbindungen ist:

2-Methylimidazolin;

2,4-Dimcthylimidazolin;

2-Äthylimidazolin;

2-Äthyl-4-methylimidazolin:

2-Bcnzylimidazolin;

2-Phenylimidazolin;

2-(o-Tolyl)-imidazolin;

2-(p-Tolyl)-imidazolin;

Tctramethylen-bis-imidazolin;

1.1,3-Trimcthyl-1.4-tetramethylen-bis-

imidazolin;
1,3,3-Trimcthyl-1,4-teiramethylen-bis-

imidazolin;
l.U-Trimethyl-l/t-tetramethylen-bis-

4-methylimidazolin;
I _S3,3-Trimethyl-1,4-tetrame:hylen-bis-

4-methylimidazoIin;
1,2-Phenylen-bis-imidazolin;
1,3-Phenylen-bis-imidazolin;
1,4-Phenylen-bis-imidazolin; und
M-Phenylen-bis^-methylimidazolin.

6. Fertigungsgegenstand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Imidazolin 2-Phcnylimidazolin ist.

7. Fertigungsgegenstand nach einem der Ansprü-

ehe 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Addukt aus Bisphenol A und einem Bisphenol A-Diglycidyläther besteht.

8. Fertigungsgegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand eine elektronische Vorrichtung ist, die ein elektronisches Bauteil mit diesem Schutzüberzug darauf aufweist