-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Epoxidharz-Zusammensetzung,
ein Verfahren zum Herstellen von Formgegenständen unter Verwenden einer
solchen Zusammensetzung und auf diese Weise erhaltene Formgegenstände.
-
Epoxidharze
schließen
eine breite Klasse von Polymermaterialien ein, die einen großen Bereich
an physikalischen Eigenschaften aufweisen. Ein großes Spektrum
von Eigenschaften, die mit Epoxidharzen in Verbindung mit ihrer
Formulierungs- und Verarbeitungsvielseitigkeit erhältlich sind,
machten sie für
elektrische und elektronische Anwendungen, wie als Isoliermaterialien
in der Herstellung von Transformatoren, Schalteinrichtungen, Lasttrennschaltern
in Mittelspannungs- und Hochspannungsanwendungen besonders geeignet. Im
Vergleich zu anderen Isoliermaterialien zeigen Epoxidharze ausgezeichnete
mechanische und elektrische Eigenschafen, Temperatur- und Langzeit-Kriechbeständigkeit,
chemischen Beständigkeit
und sind kostengünstiger.
-
Epoxidharze
sind Polyepoxidmonomere oder -polymere, die im Allgemeinen zwei
oder mehr Epoxidgruppen pro Molekül aufweisen, die durch die
Umsetzung mit Härtemitteln,
zum Bereitstellen von vernetzten oder duroplastischen Zusammensetzungen
mit den gewünschten
Eigenschaften gehärtet
werden. Härtemittel, auch
als Härter
bekannt, sind Mittel, die verschiedene Funktionen, wie kovalentes
Reagieren mit der (den) funktionellen Gruppe(n) des Polyepoxids
zum Ausdehnen der Vernetzung des Harzes, erfüllen können. Katalysatoren oder Beschleuniger
werden üblicherweise
zum Katalysieren solcher Umsetzungen verwendet. Epoxidharz-Zusammensetzungen
enthalten normalerweise Füllstoffe
und können
Additive wie Verdünner,
Stabilisatoren und andere Inhaltsstoffe enthalten. Das Härten des
Epoxidharzes wird normalerweise bei erhöhten Temperaturen (über 100°C) für einen
längern
Zeitraum durchgeführt,
nachdem die Harz-Zusammensetzung mit einem geeigneten Herstellungsverfahren
in ihre unschmelzbare dreidimensionale Struktur geformt wurde.
-
Geeignete
Herstellungsverfahren schließen
das Verfahren des Druckgelierens (APG) und des Vakuumvergusses ein.
In Letzterem wird eine lösungsmittelfreie
Epoxidharz-Zusammensetzung in eine Form gegossen und zu einem festen Formgegenstand
bei erhöhten
Temperaturen und für
eine Zeit von bis zu 10 Stunden gehärtet. Anschließend wird
das der Form entnommene Teil gewöhnlich
bei erhöhten
Temperaturen, zum Beenden der Härtereaktion
und zum Erhalt eines Harzes mit den endgültig gewünschten Eigenschaften, nachgehärtet. Ein
solcher Schritt des Nachhärtens
kann, abhängig
von der Form und Größe des Gegenstands,
bis zu 30 Stunden dauern.
-
Der
Bedarf eines solchen ausgedehnten Schritt des Nachhärtens stellt
einen bedeutenden Nachteil der Herstellung solcher Gegenstände dar.
Darüber
hinaus besteht im Allgemeinen der Bedarf die physikalischen und
mechanischen Eigenschaften von Epoxidharzen zu verbessern, insbesondere
für elektrische
Anwendungen.
-
Viele
Epoxidharz-Zusammensetzungen und Herstellungsverfahren, die für dieselben
verwendet werden, sind aus dem Stand der Technik bekannt.
-
Die
EP 0 604 089 A offenbart
härtbare
Epoxidharz-Zusammensetzungen, die Bisphenol A einen gesättigten
cycloaliphatischen Anhydrid-Härter,
eine Polycarbonsäure,
bevorzugt von einem Polyol durch in-situ Umsetzung mit dem Anhydrid
abgeleitet, einen Siliciumfüllstoff
und quartäre
Ammonium- oder Phosphorsalze als Beschleuniger für die Verwendung in dem APG-Verfahren,
einschließen.
Ein Schritt des Nachhärtens
des der Form entnommenen Formlings für zwei Stunden bei 135 °C in einem
Ofen mit Luftzirkulation scheint erforderlich sein (Seite 6, Zeile
9).
-
Die
US 4,931,528 offenbart ein härtbares
Epoxidharz, das aus Diglycidylethern von Bisphenol A (DGEBA) besteht,
ohne Härter
oder andere Komponenten, und das durch verschiedene substituierte
Imidazole bei erhöhten
Temperaturen wie 100°C
bis 160°C
gehärtet
wird. 1-Isopropyl-2-methylimidazol ist gegenüber 1-Methylimidazol und 2-Ethyl-4-mehylimidazol
bevorzugt. Dennoch sind ausgedehnte Härtezeiten (4 bis 10 Stunden)
bei einer erhöhten
Temperatur (150°C)
zum Entwickeln der optimalen physikalischen Eigenschaften (Spalte
6, Zeilen 1 bis 2) erforderlich.
-
Die
US 4,587,452 A offenbart
Verfahren zum Herstellen von Leckstrom-festen Epoxidharzen. Die
offenbarte Epoxidharz-Zusammensetzung umfasst Polypropylenglycol,
die Verwendung von Bisphenol A oder Polyethylenglycol wird nicht
offenbart. Ebenso haben sie eine relativ lange Nachhärtezeit.
-
US 6,194,490 B1 offenbart
härtbare
Epoxidharz-Zusammensetzungen, die Polypropylenglycol umfassen. In
den Epoxidharz-Zusammensetzungen des zitierten Dokuments wird die
Verwendung von Bisphenol A oder Polyethylenglycol nicht offenbart
und es besteht eine relativ lange Nachhärtezeit.
-
Die
WO 00/55254 A offenbart eine härtbare
Epoxidharz-Zusammensetzung, die die Verwendung von Polypropylenglycol
als Inhaltsstoff eines Beschleunigers umfasst. In der Epoxidharz-Zusammensetzung
des zitierten Dokuments wird die Verwendung von Bisphenol A oder
Polyethylenglycol nicht offenbart und es besteht eine relativ lange
Nachhärtezeit.
-
Die
US 4,925,886 A offenbart
eine Hochtemperatur-Epoxidharz-Zusammensetzung, bei der die die Verwendung
von Glycol als Weichmacher der Zusammensetzung im Härteschritt
nicht eingeschlossen ist.
-
Ein
erster Gegenstand der Erfindung ist das Bereitstellen von härtbaren
Epoxidharz-Zusammensetzungen, die gehärtete Harze mit verbesserten
physikalischen und mechanischen Eigenschaften erzeugen.
-
Ein
zweiter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen
eines Herstellungsverfahrens, das geeignet ist duroplastische Formgegenstände aus
gehärteten
Harzen mit optimalen oder vollständig befriedigenden
Eigenschaften, die innerhalb relativ kurzer Zeiten entwickelt wurden,
herzustellen.
-
Ein
anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen
von duroplastischen Formgegenständen,
insbesondere für
elektrische Anwendungen, die geeignete Eigenschaften aufweisen und
kostengünstig
sind.
-
Diese
und andere Ziele der Erfindung werden durch die härtbare Epoxidharz-Zusammensetzung,
das Herstellungsverfahren und die Formgegenstände, die in den anhängigen Ansprüchen dargelegt
werden, erfüllt.
-
Die
erfindungsgemäße härtbare Epoxidharz-Zusammensetzung
umfasst:
- – ein
Polyepoxid;
- – einen
Anhydrid-Härter;
- – ein
1-substituiertes Imidazol als Katalysator;
- – wenigstens
ein Diol, ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Bisphenol A und Polyethylenglycol
mit einem Molekulargewicht Mw < 1000;
- – einen
Füllstoff;
- – optional
Additive oder andere Inhaltsstoffe.
-
Geeignete
Polyepoxide sind verwandte Polyepoxid-Verbindungen mit durchschnittlich
wenigstens 1,8 reaktiven 1,2-Epoxidgruppen pro Molekül. Sie können monomer
(Grad der Polymerisation n = 0) oder polymer (n > 0; bis zu n = 40 oder mehr für Harze
mit hohem MW) sein, gesättigt
oder ungesättigt,
aliphatisch, cycloaliphatisch, aromatisch oder heterocyclisch, und
können,
wenn gewünscht,
mit anderen Substituenten außer den
Epoxidgruppen, z. B. Hydroxylgruppen, Ethergruppen, aromatischen
Halogenatomen, substituiert sein. Üblicherweise weisen diese Materialien
ein Epoxid-Äquivalenzgewicht
von 100 bis 250 auf.
-
Bevorzugte
Polyepoxide sind Glycidylether, die durch Epoxidieren der entsprechenden
Allylether hergestellt werden oder wobei, mittels bekannter Verfahren,
ein molarer Überschuss
eines Epihaloidrins, wie Epichloridrin, mit entweder einem polyhydrischen
Phenol oder einem polyhydrischen Alkohol umgesetzt wird.
-
Eine
erläuternde
aber nicht beschränkende
Liste von dihydrischen Phenolen, die mit einem Epihaloidrin umgesetzt
werden können,
schließen
4,4'-Isopropylidenbisphenol;
2,4'-Dihydroxydiphenylethylmethan; 3,3'-Dihydroxydiphenyldiethylmethan;
3,4'-Dihydroxydiphenylmethylpropylmethan;
2,3'-Dihydroxydiphenylethylphenylmethan;
4,4'-Dihydroxydiphenylbutylphenylmethan;
4,4'-Dihydroxydiphenylbutylphenylmethan; 2,2'-Dihydroxydiphenylditolylmethan;
4,4'-Dihydroxydiphenyltolylmethylmethan
ein. Andere polyhydrische Phenole, die mit einem Epihaloidrin, zum
Bereitstellen geeigneter Polyepoxide umgesetzt werden können, schließen Resorcinol,
Hydrochinon und substituierte Hydrochinone ein.
-
Eine
erläuternde
aber nicht beschränkende
Liste von polyhydrischen Alkoholen, die mit einem Epihalodrin umgesetzt
werden können
schließen
Ethylenglycol; Propylenglycole; Butylenglycole, Pentandiole; bis-(4-Hydroxycyclohexyl)dimethylmethan;
1,4-Dimethylolbenzol; Glycerol; 1,2,6-Hexantriol; Trimethylolpropan;
Mannitol; Sorbitol; Erythritol; Penterythritol, deren Dimere, Trimere
und höhere
Polymere; z. B. Polyethylenglycole, Polypropylenglycole; Triglycerol;
Dipenterythritol; Polyallylalkohole; polyhydrische Thioether, wie 2,2',3,3'-Tetrahydroxydipropylsulfid;
Mecaptoalkohole, wie Monothioglycerol und Dithioglycerol; partielle
Ester von polyhydrischen Alkoholen, wie Monostearin und Pentaerythritolmonoacetat;
halogenierte polyhydrische Alkohole, wie Monochlorhydride von Glycerol,
Sorbitol und Pentaerythritol, ein.
-
Bevorzugte
Polyepoxide sind solche, die durch Umsetzen von Epichloridrin mit
Bisphenol A erhalten werden, wie die Diglycidylether von Bisphenol
A (DGEBA).
-
Geeignete
Anhydrid-Härter
als Härtemittel
schließen
Maleinsäureanhydrid;
Methyltetrahydrophtalsäureanhydrid;
Methyl-4-endomethylen-tetrahydrophtalsäureanhydrid; Hexahydrophtalsäureanhydrid;
Tetrahydro-phtalsäureanhydrid;
Dodecenylbernsteinsäureanhydrid
ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Ein bevorzugtes Anhydrid
ist Methyltetrahydrophtalsäureanhydrid.
-
Die
Stöchiometrie
der Anhydrid-Härter
kann von einem molaren Mangel bis zu einem molaren Überschuss
des Anhydrids, bezogen auf das Polyepoxid, variieren und ist dem
Fachmann bekannt. Wenn es zum Härten
von DGEBA verwendet wird, liegt das Methyltetrahydrophtalsäurenhydrid
normalerweise in einer Menge von 40 bis 70 Teilen auf Hundert (phr)
des DGEBA vor, bevorzugt von 52 bis 65 phr.
-
Geeignete
1-substituierte Imidazolkatalysatoren für den Schritt des Härtens sind
1-Alkyl-Imidazole,
die auch an Position 2 substituiert oder nicht substituiert sein
können,
wie 1-Methylimidazol oder 1-Isopropyl-2-Methylimidazol. Entsprechend
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass
wenn solche substituierte Imidazole als Katalysatoren für den Schritt
des Härtens
verwendet werden, die endgültig
gewünschten
Eigenschaften für
die gehärteten
Harze in relativ kurzer Zeit ohne den Bedarf an einen ausgedehnten
Schritt des Nachhärtens
erreicht werden können.
Für DGEBA-Harze,
die mit Anhydriden gehärtet
wurden, wird ein substituierter Imidazolkatalysator in Mengen von
nicht mehr als 5 phr des DGEBA, bevorzugt weniger als 2,5, stärker bevorzugt
weniger als 1 phr, benötigt.
-
Entsprechend
dem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird wenigstens ein
Diol als Weichmacher in der härtbaren
Epoxidharz-Zusammensetzung verwendet.
-
Geeignete
Diole schließen
aromatische Diole wie Biphenol A und aliphatische monomere oder
polymere Glycole (PEG) oder Polypropylenglycole (PPG) ein.
-
Entsprechend
einem anderen Aspekt der Erfindung verbessert die Gegenwart von
entweder einem aromatischen Weichmacher, z. B. Bisphenol A, oder
einem aliphatischen Weichmacher, z. B. PEG, bestimmte physikalische
und mechanische Eigenschaften des gehärteten Harzes, wobei ein synergistischer
Effekt offensichtlich wird wenn sowohl der aromatische als auch
der aliphatische Weichmacher vorliegen. Erfindungsgemäß wird das
Polyol in einer Menge von 5 bis 50 phr des DGEBA, bevorzugt von
10 bis 40 phr, verwendet. Wenn sowohl das aromatische als auch das aliphatische
Diol verwendet werden, kann ihr Gewichtsverhältnis von 80:20 bis 20:80 variieren.
-
Eine
große
Auswahl von Füllstoffen
kann verwendet werden, sowohl feine und auch grobe Partikel. Der
Füllstoff
kann anorganisch sein wie Kaolin, calziniertes Kaolin, Quarzmehl,
Siliziumdioxid, Kristobalit, Kreide, Glimmerpulver, Glaspulver,
Glasperlen, pulverisierte Glasfasern, Aluminiumoxid, Wollastonit
und Magnesiumhydroxid; oder organisch wie pulverisiertes PVC, Polyamide,
Polyethylen, Polyester oder gehärtete
Epoxidharze. Flammschutz-Füllmittel
wie trihydriertes Aluminiumoxid können ebenso verwendet werden.
Im Allgemeinen können
Füllstoffe
mit einer Partikelgröße von 0,1
bis 3000 μm,
bevorzugt von 5 bis 500 μm,
verwendet werden.
-
Das
Einbringen der Füllstoffe
in die Zusammensetzung kann innerhalb eines breiten Bereichs, abhängig von
der letztendlichen Verwendung des Harzes, variieren. Hohes Einbringen
von anorganischen Füllstoffen kann
bestimmte Eigenschaften wie die Abriebbeständigkeit oder die elektrischen
Eigenschaften verbessern, gewöhnlich
auf Kosten der mechanischen Eigenschaften wie der Reiß- und Bindefestigkeit.
Abhängig
von der Anwendung muss das richtige Gleichgewicht gefunden werden.
Für elektrische
Anwendungen kann das Einbringen in einem Bereich von 200 bis 600
Teile auf Hundert (phr) des Polyepoxids, bevorzugt von 250 bis 400 phr
des Polyepoxids, stärker
bevorzugt von 300 bis 400 phr, liegen.
-
Die
härtbare
Expoxidharz-Zusammensetzung der Erfindung kann andere Additive,
die herkömmlich
in Gießharz-Zuammensetzungen
eingesetzt werden, wie Pigmente, Farbstoffe und Stabilisatoren,
enthalten.
-
Geeignete
Herstellungsverfahren für
die härtbaren
Epoxidharz-Zusammensetzungen der Erfindung sind das APG-Verfahren
und das Vakuumverguss-Verfahren. Wie oben erwähnt, schließen solche Verfahren üblicherweise
einen Schritt des Härtens
in der Form für
eine ausreichende Zeit, gewöhnlich
bis zu 10 Stunden, zum Formen der Epoxidharz-Zusammensetzung in
ihre endgültige
unschmelzbare dreidimensionale Struktur und einen verlängerten
Schritt des Nachhärtens
des aus der Form entnommenen Gegenstands bei erhöhten Temperaturen, zum Entwickeln
der endgültigen
physikalischen und mechanischen Eigenschaften der gehärteten Epoxidharz-Zusammensetzung,
ein. Solch ein Schritt des Nachhärtens
kann, abhängig
von der Form und Größe des Gegenstands,
bis zu 30 Stunden dauern. Wird die Glasumwandlungstemperatur (Tg)
als Indikator für
die gewünschten
endgültigen
Eigenschaften des gehärteten
Harzes genommen, ist es möglich
eine Beziehung zwischen der endgültigen
Glasumwandlungstemperatur (Tgu), die von dem Harz entwickelt wurde, wenn
es für
eine verlängerte
Zeitdauer von 10 Stunden nachgehärtet
wird, und einer zufriedenstellenden Tg (Tgs), die von einem Harz
nach 30 Minuten Härten
entwickelt wird, direkt nach der Gelierung bei einer gegebenen Temperatur,
herzustellen. Dieser Vergleich erlaubt es, das richtige Gleichgewicht
zwischen den gewünschten
Eigenschaften der gehärteten
Epoxidharz-Zusammensetzung und einer akzeptablen Dauer (Zeit) des
Schritts des Nachhärtens
zu bestimmen, um die Wirtschaftlichkeit des Herstellungsverfahrens
zu maximieren.
-
Das
erfindungsgemäße verbesserte
Herstellungsverfahren umfasst die Schritte: a) Vorwärmen einer härtbaren
Epoxidharz-Zusammensetzung, die ein Polyepoxid, einen Anhydrid-Härter, ein
1-substituiertes Imidazol als Katalysator, einen Füllstoff
und wenigstens ein Diol, ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Bisphenol A und Polyethylenglycol
mit einem Molekulargewicht von Mw < 1000;
b) Überführung einer
solchen Zusammensetzung in eine vorgewärmte Form; c) Härten der
Zusammensetzung bei einer Temperatur für eine Zeit, die zum Erhalt
eines Formgegenstands mit einer nichtschmelzbaren dreidimensionalen
Struktur und einer zufriedenstellenden Tg (Tgs) ausreicht, die die
Beziehung 0,90 Tgu ≤ Tgs ≤ Tgu erfüllt, bevorzugt
0,94 Tgu ≤ Tgs ≤ Tgu, wobei
Tgu die endgültige
Tg ist, die von einer härtbaren
Epoxidharz-Zusammensetzung nach dem Schritt eines Nachhärtens von
10 Stunden bei einer Temperatur von 140 °C entwickelt werden kann.
-
Der
Anhydrid-Härter
liegt in einer Menge von 40 bis 125 phr des Polyepoxids, bevorzugt
von 50 bis 90 phr des Polyepoxids, vor.
-
In
einem erfindungsgemäßen bevorzugten
verbesserten Herstellungsverfahren enthält die härtbare Epoxidharz-Zusammensetzung
aus Schritt a) ebenso ein oder mehr Diole als Weichmacher.
-
In
den unten angegebenen Beispielen wird die Erfindung mit Bezug auf
ein Volumenvergussverfahren erläutert,
aber sie sollen nicht so ausgelegt werden, dass sie den Anwendungsbereich
der Erfindung auf irgendeine Art und Weise beschränken.
-
BEISPIELE
-
In
den Beispielen:
- – wurde die Glasumwandlungstemperatur,
Tg (°C),
durch ein Verfahren entsprechend ISO 11357-2 gemessen.
- – wurde
die Reißfestigkeit
entsprechend einem Verfahren nach ISO 527 gemessen.
- – wurden
die Biegeeigenschaften durch den Dreipunkte-Biegetest entsprechend
ISO 178 bestimmt.
- – wurde
die Bruchstärke
durch ein Verfahren entsprechend dem Doppeltorsionstest (Ciba-Standard;
CG Nr. 216-0/89) gemessen, wobei KIC den
kritischen Belastungs-Intensitätsfaktor
GIC die kritische Energiefreisetzungsrate
angibt.
-
Vier
erfindungsgemäße härtbare Epoxidharz-Zusammensetzungen
(Beispiele 1 bis 4) und eine Vergleichszusammensetzung entsprechend
dem Stand der Technik (Vergleichsbeispiel) wurden, wie in untenstehender
Tabelle 1 dargestellt, hergestellt. Die Komponenten der Zusammensetzungen
werden in Teilen pro Hundert (phr) angegeben.
-
-
Die
Komponenten jeder der Zusammensetzungen aus den 5 oben stehenden
Beispielen wurden auf 60 °C
vorgewärmt,
bevor sie für
15 Minuten unter Vakuum (P < 10
mbar) gemischt wurden. Jede der 5 Zusammensetzungen wurde dann in
auf 140°C
vorgewärmte
Stahlformen, entsprechend einem Vakuumvergussverfahren, gegossen
und für
30 Minuten gehärtet.
-
In
einer ersten Untersuchung wurden die Formgegenstände direkt aus der Form entnommen
und auf Raumtemperatur unter Standardbedingungen abgekühlt. Die
Proben wurden genommen und getestet, um zu bestimmen, ob das Eigenschaftsprofil
ohne jegliches Nachhärten
zufriedenstellend war. Die Eigenschaften zu dieser Zeit a von 30
Minuten werden in Tabelle 2 gezeigt.
-
In
einer zweiten Untersuchung wurden die Formgegenstände nach
der Entnahme aus der Form bei einer Temperatur von 140 °C in einem
Ofen mit Luftzirkulation für
bis zu 10 Stunden nachgehärtet,
dann wurde dieselbe Gruppe von Eigenschaften zum Bestimmen des Ausmaßes der
Verbesserung solcher Eigenschaften, nämlich zum Bestimmen der endgültigen Eigenschaften,
gemessen. Solche endgültigen
Eigenschaften zur Zeit des Nachhärtens
b von 10 Stunden werden ebenso in Tabelle 2 dargestellt.
-
Die
Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt.
-
-
DISKUSSION
DER ERGEBNISSE
-
Mit
der Zusammensetzung des Vergleichsbeispiels 1, die sich vom Vergleichsbeispiel
nur durch das Ersetzen des herkömmlichen
Benzoldimethylaminkatalysators durch einen 1-substituierten Imidazolkatalysator
unterscheidet, wurde eine wesentlich höhere Tg für beide Zeiten des kurzen Härtens a
und der verlängerten Zeit
des Nachhärtens
b erhalten. Darüber
hinaus variiert mit der Zusammensetzung des Beispiels 1 eine solche
verbesserte Tg, wenn der Gegenstand für einen verlängerten
Zeitraum nachgehärtet
wird, nicht wesentlich. Wird die Tg, die nach 10 Stunden des Nachhärtens entwickelt
wurde, als endgültige
Tg (Tgu), die bei jeder Zusammensetzung entwickelt werden kann,
genommen, scheint es, dass während
die Zusammensetzung des Vergleichsbeispiels fähig ist in 30 Minuten eine
Tg zu entwickeln, die 0,83 Tgu beträgt, die Zusammensetzung von
Beispiel 1 fähig
ist, nach 30 Minuten eine Tg zu entwickeln, die 0,97 Tgu beträgt. Dies
bedeutet, dass eine zufriedenstellende Tg (Tgs), die die Beziehung
0,90 Tgu ≤ Tgs ≤ Tgu erfüllt, in
kurzer Zeit entwickelt wird, wobei es unnötig wird, die Dauer des Herstellungsprozesses
zu verringern, um den Epoxidharz die Entwicklung seiner endgültigen Tg
(Tgu) zu ermöglichen.
-
Mit
der Zusammensetzung des Beispiels 2 (in der Bisphenol A als Weichmacher
zugegeben ist) ist die Tg gegenüber
dem Vergleichsbeispiel verbessert und eine zufriedenstellende Tg
von 0,98 Tgu wird in einer kurzen Zeit des Nachhärtens entwickelt. Viele der
Eigenschaften werden ebenso, sogar bei kurzen Zeiten des Nachhärtens, verbessert.
-
Mit
der Zusammensetzung des Beispiels 3 (in der PEG als Weichmacher
anstelle von Bisphenol A verwendet wurde) wurde eine Verschlechterung
der Tg beobachtet, die durch einen signifikanten Anstieg in den Biegeeigenschaften
und der Reißfestigkeit
kompensiert wurde. Wiederum wurde eine zufriedenstellende Tgs von
0,97 Tgu in einer kurzen Zeit des Nachhärtens entwickelt.
-
Mit
der Zusammensetzung des Beispiels 4 (wo sowohl, Bisphenol A als
auch PEG zugegeben wurden) war die Tg bezüglich des Vergleichsbeispiels
aufgrund des hohen Gesamtanteils an Weichmachern, der sich auf eine
Menge von ungefähr
35 phr des Polyepoxids beläuft,
signifikant vermindert. Dennoch wurde keine zufriedenstellende Tgs
von 0,94 Tgu in einer kurzen Zeit des Nachhärtens entwickelt. Andere Eigenschaften
der Epoxidharz-Zusammensetzung des Beispiels 4 wurden im Wesentlichen
gegenüber
dem Vergleichsbeispiel verbessert, insbesondere die Bruchzähigkeit,
wobei mit Bezug auf diese, die Kombination eines aromatischen, aliphatischen
Diols eine synergistische Wirkung sowohl auf die kurze Dauer des
Härtens
als auch auf die verlängerte
Dauer des Nachhärtens,
zeigt. Bezüglich
des kritischen Belastungs-Intensitätfaktors KIC ergibt
die Zusammensetzung des Beispiels 4 nach der kurzen Zeit des Härtens einen
Wert von 2,70 MPam0,5, was ein synergistisches
Ergebnis gegenüber
den Werten von 2,10 und 2,40 MPam0,5 des
Beispiels 2 und 3 darstellt. Bezüglich
der kritischen Energiefreisetzungsrate GIC ergibt
die Zusammensetzung des Beispiels 4 nach der kurzen Zeit des Härtens, einen
Wert von 674 J/m2, was ein synergistisches
Ergebnis gegenüber
den Werten von entsprechend 419 und 450 J/m2 des
Beispiels 2 und 3 darstellt. Das selbe trifft auf die entsprechenden
Werte für
solche Zusammensetzungen nach verlängerten Zeiten des Nachhärtens zu.
-
Aus
den oben genannten Beispielen zeigt sich, dass die Zusammensetzungen
der Beispiele 2, 3 und 4, in denen ein Weichmacher vorliegt, besonders
leistungsfähig
bezüglich
der Bruchbeständigkeit
sind, die Zusammensetzungen der Beispiele 2 und 3 ebenso ein gutes
Gleichgewicht zwischen den Tg-Werten bieten und die Zusammensetzung
des Beispiels 4 die beste Leistungsfähigkeit bezüglich der Bruchbeständigkeit
bietet.
-
Bezogen
auf das Anwendungsgebiet der Formgegenstände, die mit den Zusammensetzungen
und dem Verfahren der Erfindung erhalten werden zeigt sich, dass
die Zusammensetzungen der Beispiele 2 und 3 besonders geeignet zum
Herstellen von strukturellen elektrischen Komponenten, wie Polgehäusen, Tulpen
für Mittelspannungs- und Hochspannungs-Lasttrennschalter,
die hohen Temperaturen (Wärme
oder Langzeit) ausgesetzt sein können,
oder im Allgemeinen für
diese Anwendungen, in denen verstärkte Temperaturbeständigkeit
notwendig ist, sind. Die Zusammensetzung von Beispiel 4 ist insbesondere
für das
Herstellen von Apparaten und/oder Verteilungstransformatoren oder
Gegenständen,
bei denen eine erhöhte
Bruchbeständigkeit erforderlich
ist, geeignet.
-
Bezüglich der
Verfahrensaspekte der Erfindung, ist es offensichtlich, dass es
die Möglichkeit
eine ausreichende Tg in einem sehr kurzen Schritt des Härtens zu
entwickeln, z. B. für
30 Minuten, unnötig
macht, solche Schritte des Nachhärtens
an dem aus der Form entnommenen Gegenstand durchzuführen, insbesondere wenn
die Temperatur im Schritt des Nachhärtens die selbe ist, wie die
im Schritt des Härtens,
der innerhalb der Form durchgeführt
wird. Härten
und Nachhärten
können,
wenn es gewünscht
und dienlich ist, in nur einem Schritt in der Form vereinigt werden,
wobei der Formgegenstand aus der Form genommen wird und auf Raumtemperatur
abkühlen
kann, was in einer Rationalisierung des Herstellungsverfahrens resultiert.
