EP0663679A2 - Elektrische Sicherung und Verfahren zur ihrer Herstellung - Google Patents

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EP0663679A2
EP0663679A2 EP94118243A EP94118243A EP0663679A2 EP 0663679 A2 EP0663679 A2 EP 0663679A2 EP 94118243 A EP94118243 A EP 94118243A EP 94118243 A EP94118243 A EP 94118243A EP 0663679 A2 EP0663679 A2 EP 0663679A2
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EP
European Patent Office
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radiation
electrical fuse
insulating part
thermoplastic
resistance
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Felix Fischbach
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H69/00—Apparatus or processes for the manufacture of emergency protective devices
    • H01H69/02—Manufacture of fuses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/05—Component parts thereof
    • H01H85/165—Casings
    • H01H85/17—Casings characterised by the casing material

Definitions

  • the invention relates to an electrical fuse according to the preamble of claim 1 and a method for its manufacture.
  • Insulators in electrical fuses must meet a number of conditions, such as heat resistance, tracking resistance and arc resistance.
  • Electrically insulating materials which have the required heat resistance, tracking resistance and arc resistance, are usually not moldable by injection molding and can therefore only be produced in simple forms (eg: glass, ceramic, unsaturated polyester); if they can be shaped by injection molding, this is done with great effort (eg: fluorine-containing thermoplastics).
  • thermosets for low service temperatures e.g.: MF, MP, EP, UP, PUR
  • PI, PF, EP thermosets for high service temperatures
  • Electrically insulating materials from the group of fluorine-free thermoplastics can be easily molded by injection molding, but either have poor heat resistance (e.g. PE, PA, PP) with good tracking resistance and arc resistance, or good heat resistance with poor tracking resistance and arc resistance (e.g. PSU , PES, PEK, PEEK, PPS).
  • poor heat resistance e.g. PE, PA, PP
  • good heat resistance with poor tracking resistance and arc resistance e.g. PSU , PES, PEK, PEEK, PPS.
  • Fuses are mass-produced articles in which the ease of manufacture, in particular of the insulating body, is of decisive importance without any restrictions in terms of shape, and the reworking that is necessary with thermosets should be avoided rationally. At least where fuses are soldered into a circuit (especially with SMD), resistance to soldering heat is required, and resistance to leakage current and arc resistance are also required.
  • the invention has for its object to provide a fuse, the insulating part is easy to manufacture by injection molding and which in addition to good heat resistance also has good tracking resistance and good arc resistance.
  • thermoplastic that is easily moldable and has good tracking resistance and arcing inhibition, but has poor heat resistance, can be greatly improved in its heat resistance by radiation crosslinking without losing its good tracking resistance and arc inhibition that was present in the uncrosslinked state.
  • crosslinking intensifiers e.g. triallyl isocyanurate, with a melting point of 24 to 26 degrees Celsius
  • crosslinking intensifiers e.g. triallyl isocyanurate, with a melting point of 24 to 26 degrees Celsius
  • Electron beams in a dose of 10 MRad, corresponding to 100 kGy, are suitable for radiation crosslinking for the purposes of the invention.
  • a radiation cross-linked polyamide e.g. a radiation-crosslinked polyamide 6.6 has proven suitable for the invention.
  • the insulating part of the fuse can be produced by injection molding from thermoplastic which has not yet been crosslinked by radiation (in particular polyamide, preferably polyamide 6.6) and the radiation crosslinking can be carried out on the molded thermoplastic part.
  • radiation in particular polyamide, preferably polyamide 6.6
  • thermoplastic part By crosslinking on the finished fuse cannot be ruled out, it is preferred to crosslink the thermoplastic part by irradiation and only then to combine it with the electrically conductive parts.
  • the part enclosing the fuse element (for example a fuse link) is made of the radiation-crosslinked thermoplastic (e.g. polyamide, currently preferably polyamide 6.6) in the case of fuses, this results in excellent arc resistance.
  • the radiation-crosslinked thermoplastic e.g. polyamide, currently preferably polyamide 6.6
  • the invention is particularly advantageous for the insulating parts including a fuse element.
  • thermoplastic capable of radiation crosslinking in particular polyamide, preferably polyamide 6.6, is low and that the radiation can be carried out at low cost.

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Abstract

Das Isolierteil besteht mindestens dort, wo es den Schmelzleiter umgibt, aus einem strahlenvernetzten Thermoplast, beispielsweise einem strahlenvernetzten Polyamid. Vorteilhaft ist dabei die hohe Wärmebeständigkeit bei gleichzeitig guter Kriechstromfestigkeit und guter Lichtbogenhemmung. Der Preis ist günstig. Hergestellt wird die elektrische Sicherung, indem man das Isolierteil aus noch nicht strahlenvernetztem Thermoplast, gegebenenfalls in Gegenwart eines Vernetzungsverstärkers durch Spritzgiessen formt und erst nach der Formgebung bestrahlt, wobei vorteilhaft das von elektrisch leitenden Teilen freie Isolierteil der Bestrahlung ausgesetzt wird. Vorteilhaft ist hier besonders die gute Formbarkeit.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Sicherung nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
  • Isolierkörper elektrischer Sicherungen müssen eine Reihe von Bedingungen erfüllen, wie Wärmebeständigkeit, Kriechstromfestigkeit und Lichtbogenhemmung.
  • Elektrisch isolierende Werkstoffe, welche die geforderte Wärmebeständigkeit, Kriechstromfestigkeit und Lichtbogenhemmung gleichermassen aufweisen, sind meist nicht durch Spritzguss formbar und daher nur in einfachen Formen herstellbar (z.B.: Glas, Keramik, ungesättigte Polyester); wenn sie durch Spritzguss formbar sind, geschieht dies mit sehr grossem Aufwand (z.B.: fluorhaltige Thermoplaste).
  • Als elektrisch isolierende Werkstoffe, welche teilweise oder ganz durch Spritzguss formbar sind, kennt man Duroplaste für niedrige Gebrauchstemperaturen (z.B.: MF, MP, EP, UP, PUR) mit schlechter Wärmebeständigkeit, guter Kriechstromfestigkeit und Lichtbogenhemmung, und Duroplaste für hohe Gebrauchstemperaturen (z.B.:PI, PF, EP), welche eine schlechte Kriechstromfestigkeit und Lichtbogenhemmung haben.
  • Elektrisch isolierende Werkstoffe aus der Gruppe der fluorfreien Thermoplaste sind zwar gut durch Spritzguss formbar, haben aber entweder eine schlechte Wärmebeständigkeit (z.B.: PE, PA, PP) bei guter Kriechstromfestigkeit und Lichtbogenhemmung, oder eine gute Wärmebeständigkeit bei schlechter Kriechstromfestigkeit und Lichtbogenhemmung (z.B.: PSU, PES, PEK, PEEK, PPS).
  • Man muss also die gute Formbarkeit durch Spritzguss und die einfache Nachbearbeitbarkeit mit einer schlechten Wärmebeständigkeit oder mit einer schlechten Kriechstromfestigkeit und Lichtbogenhemmung erkaufen.
  • Sicherungen sind Massenartikel, bei denen die einfache Herstellbarkeit, insbesondere des Isolierkörpers, ohne Einschränkungen in der Formgebung von entscheidender Bedeutung ist, wobei man das Nacharbeiten, wie es bei Duroplasten nötig ist rationellerweise vermeiden sollte. Zumindest dort, wo Sicherungen in einer Schaltung eingelötet werden (insbesondere bei SMD) ist Lötwärmebeständigkeit nötig, und auch Kriechstromfestigkeit und Lichtbogenhemmung werden verlangt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherung zu schaffen, deren Isolierteil durch Spritzguss einfach herstellbar ist und die neben einer guten Wärmebeständigkeit auch eine gute Kriechstromfestigkeit und gut Lichtbogenhemmung aufweist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Anspruch 1 gekennzeichnete Sicherung vorgeschlagen.
  • Es wurde nämlich überraschenderweise gefunden, dass ein gut durch Spritzguss formbarer und gute Kriechstromfestigkeit und Lichtbogenhemmung aufweisender, aber schlecht wärmebeständiger Thermoplast durch Strahlenvernetzung in seiner Wärmebeständigkeit sehr verbessert werden kann, ohne seine im unvernetzten Zustand vorhanden gewesene gute Kriechstromfestigkeit und Lichtbogenhemmung zu verlieren.
  • Bekanntlich setzt man manchen der Bestrahlung zur Strahlenvernetzung bestimmten Thermoplasten einen Vernetzungsverstärker (z.B. Triallylisocyanurat, mit Schmelzpunkt von 24 bis 26 Celsiusgrad) zu, was auch im vorliegenden Falle vorteilhaft sein kann.
  • Zur Strahlenvernetzung für die Zwecke der Erfindung eignen sich Elektronenstrahlen in einer Dosis von 10 MRad, entsprechend 100 kGy.
  • Ein dergestalt strahlenvernetztes Polyamid, z.B. ein strahlenvernetztes Polyamid 6.6 hat sich als für die Erfindung geeignet erwiesen.
  • Dabei kann die Herstellung des Isolierteils der Sicherung durch Spritzguss aus noch nicht strahlenvernetztem Thermoplast (insbesondere Polyamid, vorzugsweise Polyamid 6.6) erfolgen und die Strahlenvernetzung am geformten Thermoplast-Teil durchgeführt werden.
  • Obschon auch die Strahlenvernetzung an der fertigen Sicherung nicht auszuschliessen ist, wird es bevorzugt, das Thermoplast-Teil durch Bestrahlen zu vernetzen und dann erst mit den elektrisch leitenden Teilen zu vereinigen.
  • Wenn bei Schmelzsicherungen das den Schmelzleiter einschliessende Teil (beispielsweise ein Schmelzeinsatz) aus dem strahlenvernetzten Thermoplast (z.B. aus Polyamid, derzeit bevorzugterweise aus Polyamid 6.6) besteht, ergibt sich eine ausgezeichnete Lichtbogenhemmung.
  • Dies ist auch besonders bei den kleinen bis kleinsten Sicherungen von Bedeutung, wo man sich bislang oft nur umständlich und manchmal unzureichend behelfen konnte.
  • Vorteilhaft ist, dass man selbst komplizierte Formen durch Spritzguss einfach herstellen kann, was sonst bei Werkstoffen mit hoher Temperaturbeständigkeit nicht geht.
  • Wegen der guten Kriechstrombeständigkeit und der guten Lichtbogenhemmung ist die Erfindung für die einen Schmelzleiter einschliessenden Isolierteile besonders vorteilhaft.
  • Neben diesen Vorteilen ist es weiter vorteilhaft, dass der Preis des zur strahlenvernetzung befähigten ten Thermoplasts, insbesondere Polyamids, vorzugsweise Polyamid 6.6, niedrig ist, und die Bestrahlung kostenmässig günstig durchführbar ist..
  • Als weiterer Vorteil sind die erzielbaren kurzen Spritzzykluszeiten zu nennen.

Claims (8)

  1. Elektrische Sicherung mit einem Isolierteil, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierteil aus einem strahlenvernetzten Thermoplast besteht.
  2. Elektrische Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das einen Schmelzleiter umgebende Isolierteil aus dem strahlenvernetzten Thermoplast besteht.
  3. Elektrische Sicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der strahlenvernetzte Thermoplast ein strahlenvernetztes Polyamid, wie ein strahlenvernetztes Polyamid 6.6 ist.
  4. Elektrische Sicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Isolierteil gleichzeitig wärmebeständig, kriechstromfest und lichtbogenresistent, also lichbogenhemmend ist.
  5. Verfahren zum Herstellen der elektrischen Sicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man das Isolierteil aus noch nicht strahlenvernetztem Thermoplast durch Spritzgiessen formt und erst nach der Formgebung so bestrahlt, dass die Strahlenvernetzung stattfindet.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein einen Vernetzungsverstärker enthaltender Thermoplast dem Spritzgiessen unterworfen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlung mit Elektronenstrahlen vorgenommen wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das von leitenden Teilen freie Isolierteil der Bestrahlung ausgesetzt wird.
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