DE3002414A1

DE3002414A1 - Schutzbeschichtung

Info

Publication number: DE3002414A1
Application number: DE19803002414
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Dr. Josef Franz 6948 Waldmichelbach Flatz; Ing.(grad.) Gerhard 6905 Schriesheim Körner; Dipl.-Ing. Klaus-Dieter 6800 Mannheim Liehr
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1980-01-24
Filing date: 1980-01-24
Publication date: 1981-07-30
Also published as: SE8100392L; CH649872A5; JPS56138821A

Description

"Schutzbeschichtung"
Die Erfindung betrifft eine Schutzschicht für Strom- und/oder Spannung führende Teile von insbesondere Schaltanlagen zur kurzzeitigen Aufnahme bzw Verminderung der thermischen Oberflächen-Beanspruchungen beim Auftreten höherer Temperaturen infolge Funken- oder Flammbildung, insbesondere bei elektrischer Lichtbogenbildung in den Polgehäusen einer Schaltanlage.
Beim Auftreten von inneren Llchtbögen in den Kapselungen von Schaltanlagen ergeben sich hohe Temperatur- und Druckbeanspruchungen der betreffenden Gehäuseteile, was sehr nachteília sein kann. : diese Beanspruchungen in zulässigen Grenzen zu haltens kann man bekanntermaßen Vorkehrungen treffen, um die Temperaturbeständigkeit der Gehäuseoberflächen zu erhöhen und durch eine geringe Wärmeleitunq die Oberflächen vor einer übermäßigen Erhitzung zu schützen. Dies sind im wesentlichen mechanische Maßnahmen, die darin bestehen, daß die gefährdeten Gehäuseteile oder Bereiche mit Berstplatten undfoder Hitzerchi den versehen und außerdem die Gehäusewandungen dementsprechend, geeignet dimensioniert werden Der baulich-konstruktive und der Materialaufwand hierfür kann jedoch ganz beträchelich sein Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzschicht der eingangs bezeichneten Art mit möglichst geringem Aufwand zu schaffen, die eine gute Wärmeaufnahme bzw. eine weitgehende Wärmevernichtung ermöglicht und zwar in einem breiten Temperaturbereich.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß a) die Schutzschicht aus einem endotherm hochreaktiven, niedrigviskosen, kalthärtenden Kunstharz besteht, der im Erweichungs-und Zersetzungsbereich ein hohes Energieaufnahmevermögen hat, b) dem Kunstharz Härtungs-Beschleuniger-Zusätze zugesetzt sind, c) dem Kunstharz Füllstoffe zugesetzt sind, c) die Füllstoffe physikalisch und chemisch gebundenes Wasser enthalten.
Diese Schutzschicht wtl beim Auftreten von Wärme chemisch und physikalisch zersetzt, wobei für diesen Zersetzungsvorgang eine hohe Energie, nämlich die zu vernichtende Wärmeenergie benötigt wird. Die Dauer der Energievernichtung, d. h. die Löschwirkung der Schutzschicht, ist dabei von der Höhe der auftretenden Wärmeenergie und von der Dicke der Schutzschicht abhängig. Das Beschichtungsmaterial besteht aus einem endotherm hochreaktiven, niedrigviskosen>kalthärtenden Acrylharz auf der Basis Methacrylsäure-Methylester (Formel: H2C = C(H3) - COOCH3), dessen Polymerisation Uber die Doppelbindung erfolgt und durch peroxidische Katalysatoren (z. B. Benzoylperoxid) eingeleitet wird.
Das Mischungsverhältnis Harz/Peroxid beträgt ca. 100/2 Gewichtsanteile. Der Härtungsprozess läßt sich durch Zugabe eines Beschleunigers je nach Beschleunigermenge zeitlich steuern, wobei bis zu 30 Gewichtsanteilen des Beschleunigers zugegeben werden können. Als Beschleunigerzusätze eignen sich Dimethyl-p-Toluidin oder tertäre aromatische Amine.
Durch geeignete, dem Harz zugegebene Füllstoffe, vorteilhafterweise Aluminiumoxidhydrat, das wechselnde Mengen physikalisch und chemisch gebundenes Wasser enthält, kann das Temperatur-Spektrum der Löschwirkung der Schutzschicht bis auf ca 100 °C herabgesetzt werden; der Füllstoff scheidet bei dieser Temperatur Wasser in Form von Wasserdampf ab, was noch zur weiteren Energievernichtung beiträgt.
Eine Wärmebilanz der zugeführten (bzw. erzeugten) und der abgeführten (bzw. verbrauchten oder vernichteten) Wärmeenergiemengen ergibt sich aus den in den einzelnen, bei bestimmten Temperaturstufen stattfindenden physikalischen und chemischen Umwandlungen bzw. Reaktionen benötigten bzw. vernichteten Teil-Wärmemengen Bei an der Schutzschicht erzeugten bzw. auftretenden Temperao turen von 100 °C findet die Abspaltung des im Aluminiumoxidhydrat physikalisch gebundenen Wassers in Form von Wasserdampf statt. Die Energieaufnahme ist hier abhängig vom im Aluminiumhydrat physikalisch gebundenen Wasser, dessen Menge wechselnd ist, 230 - 260 0C findet die Abspaltung des im Aluminiumhydroxid chemisch gebundenen Wassers gem.der Formel: A (OH)3 - Al O <OH) + H20 statt, wenn die Aufheizgeschwindigkeit etwa 10 0C/min. beträgt.
Zu dieser Abspaltung werden ca. 10 cal/g benötigt, die damit vernichtet werden, 255 - 355 0C findet die Erweichung des Acrylharzes statt; die se physikalische Umwandlung benötigt bzw. verachtet ca. 45 cal/g.
Die Temperaturerhöhung führt in diesem Bereich zu einer sprunghaften Erhöhung der mikro-Brown'schen Bewegung von Segmenten und Seitenketten der Makromoleküle. Ferner werden hierbei molekulare Relaxationsprozesse angeregt. Das Acrylatharz hat in seinem Erweichungs- und Zersetzungsbereich ein hohes Energie-Aufnahmevermögen, nämlich ca. 130 - 140 cal/g, 355 OC und mehr und zwar direkt anschliessend an die Erweichung des Acrylatharzes, findet die chemische Zersetzung und eine Aufspaltung einzelner Bindungen im Makromolekül statt, wobei sich die Polymerkette in niedermolekulare Bestandteile aufspaltet, die ausschließlich aus H20 und C02 bestehen. Zu dieser ebenfalls endothermen Zersetzungsreaktion werden ca. 85 cal/g benötigt bzw. hierbei vernichtet.
Die eigentliche Löschwirkung der Schutzschicht beginnt somit bei Temperaturen von ca. 230 °C und ist zu höheren Temperaturen unbegrenzt. Eine vollkommene Ausnutzung des Löschspektrums eriielt man, wenn mindestens die Zersetzungstemperatur (ca. 355 OC) des Schichtmaterials erreicht wird. Die Höhe der Löschwirkung ist dann abhängig von der Beschichtungsdicke. Pro Gramm Beschichtungsmaterial werden ca. 130 - 140 cal. vernichtet. Nach der vollständigen Umwandlung der Schutzschicht befinden sich alle Schichtkomponenten im Glaszustand und füllen den ihnen zur Verfügung stehenden Raum aus. Die Zersetzungsprodukte sind elektrisch nichtleitend-und stellen auch keine aggressive oder gesundheitsschädliche Substanzen dar.
Die Herstellung des Beschichtungsmaterials erfolgt durch Mischung von 100 Gewichtsanteilen Acrylatharz mit 3 II Härter (Benzovlperoxid) und 5 - 30 " Beschleuniger (Dimethyl-p-Toluidin oder tertiäre aromatische Amine) Die Aufbringung dieses Beschichtungsmaterials kann mit allen in der Lackiertechnik üblichen Verfahren erfolgen Die Beschichtung haftet auf nahezu allen Kunststoffen (außer Polyäthylen und Polytetrafluoräthylen), sowie allen Metallen und den gebräuchlichsten anorganischen; nichtmetallischen Werkstoffen. Bei sämtlichen Oberflächen sind Staub- und Fettfreiheit Voraussetzung.

Claims

Ansprüche 1 Schutzschicht für Strom- und/oder Spannung führende Teile von insbesondere Schaltanlagen zur kurzzeitigen Aufnahme bzw Verminderung der thermischen Oberflächen-Beanspruchungen beim Auftreten höherer Temperaturen infolge Funken-oder Flarnmbildung, insbesondere bei elektrischer Lichtbogenbildung in den Polgehäusen einer Schaltanlage, dadurch gekennzeichnet, daß a) die Schutzschicht as einem endotherm hochreaktiven, niedrlgviskosen, kalinärtenden Kunstharz besteht, der im Erweichungs-und Zersetzungsbereich ein hohes Energieaufnahmeverttiögen hat, b) dem Kunsthar Härtungs-Beschleuniger-Zusätze zugesetzt sind, c) dem Kunstharz Füllstoffe zugesetzt sind, d) die Füllstoffe physikalisch und chemisch gebundenes Wa;ser enthalten 2 Schutzschicht nach Anspruch 1 dadurch gelcenn2eichnet, daß der Kunstharz ein Acrylatharz auf Basis Methacrylsäure-Methylester mit einer endotherm hohen chemischen Zersetzungsreaktion ist 3. Schutzschicht nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisation über die Doppelbindung erfolgt und durch peroxidische Katalysatoren, z. B.

Benzoylperoxide eingeleitet wird.

4. Schutzschicht nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis Harz/Peroxid ca.

100/2 Gewichtsteile beträgt.

5. Schutzschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigerzusätze Dimethyl-p-Toluidin oder tertiäre aromatische Amine sind und bis zu 30 Gewichtsanteilen betragen.

6. Schutzschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff ein Aluminiumoxidhydrat (AL (OH)3 ist.

7. Schutzschicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzschichtmaterial aus einer Mischung von 100 Gewichtsanteilen Acrylatharz, 3 Gewichtsanteilen Benzoylperoxid-Härter und 5 bis 30 Gewichtsanteilen Beschleuniger-Zusätzen besteht.