ES2233376T3 - Interruptor. - Google Patents
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Abstract
Un interruptor que incluye un artículo moldeado compuesto por un material retardante de la llama que comprende, basado en peso total del material retardante de la llama, i)35 - 50% en peso de una resina, ii) 20 - 60% en peso de un refuerzo, iii) 5 - 40% en peso de un compuesto inorgánico susceptible de experimentar reacción de deshidratación a temperaturas iguales a o mayores que una temperatura predeterminada, y iv) 0, 3 - 1, 8% en peso de un fósforo rojo.
Description
Interruptor.
La presente invención se refiere a un interruptor
que usa un artículo moldeado compuesto por un material retardante de
la llama que tiene retardo a la llama.
La patente japonesa dejada abierta nº
8-171847, por ejemplo, describe como un material
retardante de la llama convencional para un interruptor, un material
que contiene una poliamida, una fibra de vidrio e hidróxido de
magnesio.
El modelo de utilidad japonés dejado abierto nº
2-125943 describe un material retardante de la llama
para un receptáculo iluminador que contiene un poliéster, una fibra
de vidrio, carbonato de calcio, hidróxido de aluminio, un retardador
de la llama basado en halógeno y óxido de antimonio.
El documento
EP-A1-278555 describe una
composición de poliamida que contiene, por ejemplo, al menos 40% en
peso de una poliamida, de 5 a 50% en peso de una fibra de vidrio,
menos de o igual a 50% en peso de hidróxido de magnesio y de 4 a 15%
en peso de fósforo rojo.
El material retardante de la llama para un
interruptor descrito en la patente japonesa dejada abierta nº
8-171847 contiene hidróxido de magnesio como un
retardador de la llama que confiere un elevado retardo a la llama al
material retardante de la llama. Sin embargo, este material
retardante de la llama no puede tener un retardo a la llama aún
considerablemente mayor. Para satisfacer un retardo a la llama aún
mayor, como en los materiales que contienen un retardador de la
llama basado en halógeno o fósforo rojo, el material retardante de
la llama debe contener una cantidad mayor de hidróxido de magnesio.
Sin embargo, un material retardante de la llama que contiene una
cantidad aún mayor de hidróxido de magnesio provoca un aspecto
defectuoso como un aspecto blanco del artículo moldeado resultante o
provoca una resistencia de compresión disminuida y no es adecuado
como un material retardante de la llama para un interruptor.
Las tecnologías descritas en el modelo de
utilidad japonés dejado abierto nº 2-125943 y el
documento EP-A1-278555 no están
destinadas a usarse en un interruptor y son diferentes de la
presente invención en el campo técnico. Aún más, estas tecnologías
no pueden resolver problemas como la contaminación o corrosión de
las partes metálicas de contacto como se describe más adelante y no
pueden usarse en un interruptor.
El material retardante de la llama para un
receptáculo iluminador descrito en el modelo de utilidad japonés
dejado abierto nº 2-125943 tiene un elevado retardo
a la llama pero no es adecuado para usarse en un interruptor. Esto
es debido a que el material contiene un retardador de la llama
basado en halógeno y algunos tipos de los retardadores de la llama
basados en halógenos usados pueden contaminar o corroer partes
metálicas como contactos o partes electrónicas cuando se usan como
materiales para una parte de un interruptor. Las partes metálicas se
supone que están contaminadas o corroídas por un gas halógeno
generado durante un tiempo a partir del retardador de la llama
basado en halógeno. En este sentido, el gas halógeno se considera
como un gas contaminante o un gas corrosivo. Además, retardadores de
la llama basados en halógenos pueden producir posiblemente dioxinas,
provocando así problemas medioambientales. El antimonio usado en el
material como una ayuda retardante de la llama es un metal pesado y
puede causar contaminación medioambiental.
El material retardante de la llama descrito en el
documento EP-A1-278555 contiene al
menos 40% en peso de una poliamida, de 5 a 50% en peso de una fibra
de vidrio, menos de o igual a 50% de hidróxido de magnesio y de 4 a
15% en peso de fósforo rojo, tiene un elevado retardo a la llama
pero no es adecuado para usarse en un interruptor. Esto es debido a
que este material retardante de la llama contiene hidróxido de
magnesio y fósforo rojo como retardadores de la llama y los
presentes inventores descubrieron que este material es
satisfactoriamente retardante de la llama pero contamina y corroe
las partes metálicas. Las partes metálicas se supone que están
contaminadas o corroídas por un gas contaminante o un gas corrosivo
generado durante un tiempo a partir del fósforo rojo.
La terminología "contaminación o corrosión"
como se usa en la presente memoria significa al menos uno entre la
formación de un aislante en una superficie de una parte metálica,
una resistencia de contacto de la parte metálica incrementada y la
detección de un elemento altamente reactivo (un halógeno o fósforo)
en una superficie del metal.
La terminología "gas contaminante o gas
corrosivo" significa un gas que se supone que causa contaminación
o corrosión.
Una resistencia al aislamiento disminuida debido
a la contaminación o corrosión de partes metálicas se convierte en
una gran barrera para la miniaturización y una mayor capacidad de
rotura de un interruptor. Por otra parte, se requiere un retardo
satisfactorio en una parte de paredes finas para reducir el peso del
interruptor.
Por consiguiente, un objeto de la presente
invención es resolver los problemas anteriores para proporcionar, de
esta forma, un interruptor que incluye un artículo moldeado
sumamente retardante de la llama.
Específicamente, la presente invención
proporciona un interruptor que incluye un artículo moldeado
compuesto por un material retardante de la llama, material
retardante de la llama que incluye de 35 a 50% en peso de una
resina, de 20 a 60% en peso de un refuerzo, de 5 a 40% en peso de un
compuesto inorgánico y de 0,3 a 1,8% en peso de fósforo rojo y
compuesto inorgánico que experimenta una reacción de deshidratación
a temperaturas iguales a o mayores que una temperatura
predeterminada.
La presente invención proporciona el interruptor
en el que el contenido del fósforo rojo está en el intervalo de 0,5
a 1,8% en peso.
La presente invención proporciona el interruptor
en el que los contenidos del compuesto inorgánico y el fósforo rojo
están en el intervalo de 30 a 40% en peso y de 0,5 a 1,0% en peso,
respectivamente.
Además, la presente invención proporciona el
interruptor en el que la resina es una resina termoplástica.
La presente invención proporciona el interruptor
en el que la resina termoplástica es una poliamida.
La presente invención proporciona el interruptor
que comprende el artículo moldeado al menos como parte de una base
de una carcasa.
Además, la presente invención proporciona el
interruptor que incluye el artículo moldeado en las cercanías de un
arco generado entre contactos y comprende un material estructural en
las otras porciones, material estructural que tiene una resistencia
mecánica mayor que la del artículo moldeado.
La terminología "% en peso" como se usa en
la presente descripción significa la proporción de un componente en
cuestión respecto al peso total de la composición. En otras
palabras, un total de los contenidos de los componentes mencionados
en % en peso podría sumar menos de 100% en peso.
La presente invención se ilustrará en más detalle
a continuación.
El artículo moldeado para uso en la presente
invención comprende un material retardante de la llama que incluye
de 30 a 50% en peso de, al menos, una resina termoplástica, de 20 a
60% en peso de un refuerzo, de 5 a 40% en peso de, al menos, un
compuesto inorgánico y de 0,3 a 1,8% en peso de un fósforo rojo,
compuesto inorgánico que es susceptible de experimentar una reacción
de deshidratación a temperaturas iguales a o mayores que la
temperatura de moldeo de la resina termoplástica (una temperatura
predeterminada). Preferentemente, el contenido del fósforo rojo está
en el intervalo de 0,5 a 1,8% en peso. Alternativamente, el
contenido del compuesto inorgánico está en el intervalo de 30 a 40%
en peso y el contenido del fósforo rojo está en el intervalo de 0,5
a 1,0% en peso.
La resina termoplástica incluye, por ejemplo,
poli(tereftalato de butileno), poli(tereftalato de
etileno), poliamidas, policetonas alifáticas, poli(sulfuro de
fenileno) y aleaciones de estas resinas termoplásticas. Entre ellos,
se prefieren en general poliamidas para su satisfactoria resistencia
al calor, resistencia de compresión y rendimiento del aislamiento
del interruptor resultante después de la generación del arco.
El refuerzo se usa para mejorar la resistencia de
compresión y es, al menos, uno seleccionado del grupo que consiste
en fibras de vidrio, minerales inorgánicos y fibras cerámicas. Como
refuerzo, el material retardante de la llama comprende,
preferentemente, igual a o más de 20% en peso de una fibra de
vidrio.
El artículo moldeado contiene el retardante de la
llama que incluye el compuesto inorgánico. Este compuesto inorgánico
es susceptible de sufrir reacción de deshidratación y se supone que
sirve para mejorar el retardo a la llama del artículo moldeado.
Esto es probablemente porque, cuando el artículo
moldeado se expone a temperaturas elevadas (por ejemplo,
temperaturas iguales a o mayores de 340ºC), el compuesto inorgánico
en el artículo moldeado se descompone térmicamente, el vapor de agua
resultante retrasa la generación de calor y una reacción endotérmica
tras la formación del vapor de agua absorbe el calor generado.
El compuesto inorgánico que es susceptible de
sufrir reacción de deshidratación y que está contenido en el
material retardante de la llama en el artículo moldeado no causa
contaminación o corrosión de metales a diferencia de los
retardadores de la llama basados en halógenos o los retardadores de
la llama de fósforo rojo. Además, los experimentos realizados por
los presentes inventores sugieren que el compuesto inorgánico
funciona para evitar la contaminación o corrosión de metales causada
por el fósforo rojo. Concretamente, los presentes inventores han
descubierto una composición de proporción específica entre el
compuesto inorgánico y el fósforo rojo, compuesto inorgánico que es
susceptible de sufrir reacción de deshidratación a temperaturas
iguales a o mayores que una temperatura predeterminada. El artículo
moldeado resultante que contiene el material que tiene la
composición específica es satisfactorio tanto en el retardo a la
llama como en la resistencia a la contaminación o corrosión de
metales.
Además, el compuesto inorgánico que es
susceptible de sufrir reacción de deshidratación y que está
contenido en el material retardante de la llama en el artículo
moldeado debería ser conducente a la prevención de aislamiento
disminuido después de la generación del arco entre los contactos de
los electrodos cuando el interruptor establece o interrumpe un
circuito entre los electrodos.
Esto debería ser como sigue: cuando el
interruptor establece o interrumpe un circuito entre los electrodos
se genera un arco entre los contactos de los electrodos y la
temperatura se eleva, por regla general, a un intervalo de
aproximadamente 4000ºC a aproximadamente 6000ºC. Por consiguiente,
las partes constitucionales metálicas internas de los electrodos y
contactos del interruptor se calientan, se forma un vapor del metal
o gotitas de metal fundido a partir del metal y se libera a partir
de él. Al mismo tiempo, no sólo el arco sino también el vapor del
metal o las gotitas de metal fundido descomponen la carcasa del
interruptor y partes constitucionales orgánicas internas del
interruptor, liberando de esta forma carbono libre. Se genera
entonces a partir del compuesto inorgánico contenido en el artículo
moldeado un gas que confiere propiedades aislantes y este gas que
confiere propiedades aislantes convierte el carbono libre o el metal
sublimado o las gotitas de metal fundido en un aislante y es
conducente a la prevención del aislamiento disminuido después de la
generación del arco. Por ejemplo, cuando el compuesto inorgánico que
experimenta reacción de deshidratación es hidróxido de magnesio, el
gas que confiere propiedades aislantes generado debería ser
H_{2}O. A este respecto, cuando un interruptor de un circuito
establece o interrumpe un circuito entre los electrodos, el carbono
libre se genera, por ejemplo, a partir de la carcasa o partes
mecánicas internas que son artículos moldeados compuestos por el
material retardante de la llama y los contactos o partes metálicas
constitucionales internas dan el metal sublimado y liberan gotitas
de metal fundido.
Cuando el carbono libre, el vapor del metal y las
gotitas de metal fundido se convierten en aislantes, se forma una
elevada presión de vapor y se expande en las cercanías de los
contactos por acción del arco y el gas que confiere propiedades
aislantes generado no puede aproximarse a la cercanía de los
contactos. Por consiguiente, una capa aislante derivada del carbono
libre, vapor del metal y gotitas de metal fundido no se forma en
zonas alrededor de los contactos, no inhibiendo de esta forma el
aporte de energía al circuito.
La reacción de deshidratación del compuesto
inorgánico susceptible de sufrir reacción de deshidratación se
inicia preferentemente a una temperatura igual a o mayor de 250ºC,
para evitar la reacción de deshidratación del compuesto inorgánico
durante el amasado cuando se amasa con la resina termoplástica y
otros componentes.
Tales compuestos inorgánicos susceptibles de
sufrir reacción de deshidratación a temperaturas iguales a o mayores
de 250ºC incluyen, por ejemplo, aluminato de calcio
(Ca_{3}Al_{2}(OH)_{12}), borato de cinc (2ZnO,
3BO_{2}O_{3}, 3,5H_{2}O), hidróxido de calcio
(Ca(OH)_{2}) e hidróxido de magnesio
(Mg(OH)_{2}).
Cuando la resina termoplástica es una poliamida,
la temperatura de una mezcla de la resina termoplástica, el
refuerzo, el compuesto inorgánico y el fósforo rojo se eleva hasta
cerca de 340ºC durante el amasado o moldeo, en vista de una
temperatura fijada de la operación de amasado y generación de calor
debido a cizallamiento. En este caso, para evitar la reacción de
deshidratación durante el amasado o moldeo del ácido inorgánico
susceptible de experimentar reacción de deshidratación, la
temperatura de iniciación de la reacción de deshidratación del
compuesto inorgánico susceptible de experimentar reacción de
deshidratación es preferentemente igual a o mayor de 340ºC. Por otra
parte, la descomposición de un polímero se inicia, en general, a
temperaturas en el intervalo de 400ºC a 500ºC que están justo por
debajo de la temperatura de combustión. Por consiguiente, si la
temperatura de iniciación de la reacción de deshidratación es
excesivamente alta, en otras palabras, si la temperatura de
iniciación de la deshidratación del compuesto inorgánico susceptible
de experimentar reacción de deshidratación es mayor que la
temperatura de iniciación de la descomposición del polímero, puede
no mostrarse suficiente efecto retardante de la llama y no es
deseable.
Los compuestos inorgánicos susceptibles de
experimentar reacción de deshidratación y que satisfacen estos
requerimientos incluyen, por ejemplo, hidróxido de calcio e
hidróxido de magnesio.
Entre ellos, se prefiere generalmente el
hidróxido de magnesio, ya que la eficacia retardante de la llama
aumenta con un incremento de la absorción de calor por unidad de
masa.
De los compuestos inorgánicos susceptibles de
experimentar reacción de deshidratación son no tóxicos y se
prefieren el hidróxido de calcio, aluminato de calcio e hidróxido de
magnesio.
Si el contenido del compuesto inorgánico
susceptible de experimentar reacción de deshidratación a
temperaturas iguales a o mayores que la temperatura de moldeo de la
resina termoplástica, es igual a o mayor de 40% en peso, el artículo
moldeado resultante tiende a mostrar una resistencia a la tracción
disminuida y a mostrar aspecto blanqueado en su superficie
provocando así un aspecto defectuoso del interruptor.
Como fósforo rojo se usan partículas de fósforo
rojo que tienen un tamaño medio de partícula en el intervalo de 25 a
35 \mum y que están recubiertas con fenol. Un contenido de fósforo
rojo que excede el 1,0% en peso tiende a deteriorar la propiedad
portadora de la corriente. Esta tendencia es perceptible cuando el
contenido supera el 1,8% en peso. Se supone que la tendencia la
causa una proporción incrementada del retardador de la llama de
fósforo rojo. Esto es probablemente debido a que el retardador de la
llama de fósforo rojo produce fosfina (PH_{3}) y ácido fosfórico
(H_{2}PO_{3}), que son compuestos de fósforo capaces de
contaminar o corroer metales, y estas sustancias forman compuestos
aislantes en los contactos del interruptor, que contamina o corroe
el metal de los contactos.
En comparación, si el contenido de fósforo rojo
es menos de 0,5% en peso y específicamente menos de 0,3% en peso, el
efecto retardante de la llama tiende a convertirse en
insuficiente.
El contenido en % en peso del fósforo rojo se
indica en términos de fósforo rojo.
Para evitar el deterioro de la propiedad
portadora de la corriente, es decir, para evitar la contaminación o
corrosión de los metales, el fósforo rojo comprende,
preferentemente, al menos uno de los productos de recubrimiento de
fósforo rojo y un adsorbente para compuestos de fósforo.
Además, se usa preferentemente, junto con el
fósforo rojo, un inhibidor de la contaminación o corrosión. El
inhibidor de la contaminación o corrosión es una sustancia que
inhibe la contaminación o corrosión de metales por la acción del
fósforo rojo. Por ejemplo, se prefiere una sustancia alcalina cuando
la resina es una poliamida.
Si un artículo moldeado no comprende el compuesto
inorgánico susceptible de experimentar reacción de deshidratación a
temperaturas iguales a mayores que una temperatura predeterminada
pero comprende el fósforo rojo, el refuerzo y la resina
termoplástica, tiende a mostrar una resistencia eléctrica disminuida
después de la formación de un arco, es decir, después de la
exposición al arco. Esto es debido probablemente a que la capa
carbonizada está unida a superficie interna de la carcasa del
interruptor o a una superficie de las partes constitucionales
internas del interruptor.
El fósforo rojo no es un retardador de la llama
basado en halógeno y no produce dioxinas.
Como se describió anteriormente, un artículo
moldeado para un interruptor que es satisfactorio tanto en el
retardo a la llama como en la resistencia a la contaminación del
metal o a la corrosión del metal puede obtenerse por el uso
combinado de fósforo rojo y el compuesto inorgánico además de la
resina y el refuerzo y seleccionando específicamente la proporción
en la composición del fósforo rojo y del compuesto inorgánico,
compuesto inorgánico que es susceptible de experimentar reacción de
deshidratación a temperaturas iguales a o mayores que una
temperatura específica.
Concretamente, dentro de la proporción en la
composición especificada anteriormente, la cantidad del fósforo rojo
debería ser mínima para, de este modo, disminuir la formación de una
capa carbonizada, y el gas que otorga propiedades aislantes generado
a partir del compuesto inorgánico susceptible de experimentar
reacción de deshidratación convierte la capa carbonizada en un
aislante. Se previene por lo tanto una disminución en la resistencia
eléctrica para inhibir así la disminución en el aislamiento después
de la generación del arco. Aún más, tanto el retardador de la llama
de fósforo rojo como el compuesto inorgánico susceptible de
experimentar reacción de deshidratación pueden aumentar el retardo a
la llama.
El material retardante de la llama comprende una
cantidad en verdaderas trazas (de 0,3 a 1,8% en peso) del fósforo
rojo y una cantidad pequeña (de 5% en peso a 40% en peso) del
compuesto inorgánico susceptible de experimentar reacción de
deshidratación y puede conseguir un nivel muy elevado de retardo a
la llama, que sólo grandes cantidades del compuesto inorgánico solo
pueden conseguir. En este caso, una cantidad relativamente pequeña
(igual a o mayor de 5% en peso) del compuesto inorgánico es
suficiente desde los puntos de vista de retardo a la llama y
resistencia a la contaminación del metal o corrosión del metal, el
artículo moldeado resultante no muestra una resistencia de
compresión disminuida y puede formar una pared fina. El retardo a la
llama tiende a incrementarse con un aumento de la cantidad del
compuesto inorgánico desde 5% en peso.
Además, el uso combinado del fósforo rojo y el
compuesto inorgánico susceptible de experimentar reacción de
deshidratación a temperaturas iguales a o mayores que una
temperatura predeterminada puede reducir la cantidad de fósforo rojo
que se requiere para mantener el mismo retardo a la llama y puede
mejorar la resistencia a la contaminación o corrosión del metal
comparado con el uso del retardador de la llama de fósforo rojo solo
como retardador de la llama.
Cuando se usa el fósforo rojo junto con el
compuesto inorgánico susceptible de experimentar reacción de
deshidratación a temperaturas iguales a o mayores que una
temperatura predeterminada y el compuesto inorgánico susceptible de
experimentar reacción de deshidratación es una sustancia alcalina
como un hidróxido, se supone que el compuesto inorgánico juega un
papel como un inhibidor de la contaminación o corrosión con respecto
al fósforo rojo para inhibir así de forma eficaz la contaminación o
corrosión del metal.
La Fig. 1 es una vista en sección de un
interruptor según el Ejemplo 1 de la presente invención, tomada a lo
largo de su lado.
La Fig. 2 es una vista en sección del interruptor
de la Fig. 1, tomada a lo largo de su plano.
La Fig. 3 es una vista en perspectiva
parcialmente seccionada de una base de una carcasa de un interruptor
según el Ejemplo 2 de la presente invención.
La presente invención se ilustra con más detalle
a continuación con referencia a varios ejemplos.
Las piezas de prueba se moldearon a partir de
materiales retardantes de la llama como se muestra a continuación en
la Tabla 1 y se sometieron a las siguientes pruebas de
combustión.
La Fig. 1 es una vista en sección de un
interruptor según el Ejemplo 1 de la presente invención, tomada a lo
largo de su lado y la Fig. 2 es una vista en sección del interruptor
de la Fig. 1, tomada a lo largo de su plano.
Esta prueba de combustión se describe en las
Normas Industriales Japonesas (Japanese Industrial Standards) (JIS)
C0074, en las que a alambre incandescente calentado a 960ºC se
presionó durante 30 segundos contra una pieza de prueba y se evaluó
el estado de la pieza de prueba después de la eliminación del
alambre.
Cada una de las piezas de prueba era de 75 mm
cuadrados teniendo un espesor opcionalmente establecido.
En esta prueba, el criterio es que la llama o
incandescencia desaparecían dentro de un intervalo de 30 segundos y
un papel de envolver situado debajo de la pieza de prueba no ardía.
Cuando la pieza de prueba satisfizo este criterio consecutivamente
durante tres o más veces, se pasó al espesor constante. En esta
evaluación, se clasificaron las piezas de prueba por el espesor para
el que la pieza superaba la prueba.
Esta prueba de combustión se describe en el
documento IEC 974-1, en el que un alambre prescrito
de níquel-cromo se enrolló alrededor de una pieza de
prueba, seguido del suministro de una potencia prescrita para
calentar, de esta forma, la pieza de prueba hasta ignición. Tras la
ignición de la pieza de prueba, se desconectó la potencia y se
registró el tiempo consumido hasta la ignición. Se probaron cinco
piezas de prueba de cada uno de los materiales analizados. En esta
evaluación, la pieza de prueba pasó la prueba cuando el tiempo
consumido antes de la ignición fue igual a o mayor de 30
segundos.
Las piezas de prueba eran de 150 mm de largo y 13
mm de ancho y tenían un espesor opcionalmente establecido. El
alambre de níquel-cromo se enrolló cinco veces a
intervalos de 6 mm.
Se sometió un artículo moldeado obtenido según el
Ejemplo 1 a la siguiente prueba de resistencia a la contaminación o
corrosión del metal.
El artículo moldeado era la base 1 de una carcasa
que se muestra en las Fig. 1 y 2.
Como artículo a ser contaminado o a ser corroído
(desde ahora denominado "artículo a ser contaminado") se usaron
dos artículos, es decir, una lámina de cobre (C11001/4H) y una
lámina de cobre plateada obtenida a partir de esta lámina de cobre
cada 28 mm x 14 mm x 1 mm.
El artículo a ser contaminado (que incluía una
capa de la lámina de cobre y dos capas de la lámina plateada) se
sometió a una limpieza por ultrasonidos en acetona y se situó en el
fondo de la base 5 que se muestra en la Fig. 2.
A continuación, se envolvió la base 1 para evitar
encerrar un gas metálico contaminante o un gas metálico corrosivo
generado a partir de la base y para evitar que un gas en un
termostato, como se describe más adelante (cámara medioambiental)
entre en el empaquetado.
Después, la muestra de prueba empaquetada de la
base 1 de se dejó estar en un termostato (120ºC) durante 3000
horas.
Después de dejarlo permanecer en el termostato,
se analizaron una superficie de no contacto entre el artículo a ser
corroído y el artículo moldeado (base 1) por SEM (microscopía
electrónica de barrido) y XMA (analizador de energía de rayos X
dispersiva) para evaluar de esta forma la resistencia a la
contaminación del metal o a la corrosión del metal.
En este procedimiento, regiones posibles del
artículo a ser medidas por ser contaminadas son tanto una superficie
de contacto como una superficie de no contacto del artículo a ser
contaminado con el artículo moldeado (base 1), pero la superficie de
no contacto se midió y se evaluó en esta prueba como resultado de
las siguientes investigaciones preliminares.
Después de dejarlas estar en el termostato, una
superficie de contacto y una superficie de no contacto entre el
artículo a ser contaminado y el artículo moldeado (base 1) se
analizaron por SEM (microscopía electrónica de barrido) y XMA
(analizador de energía de rayos X dispersiva). Como un resultado, se
detectó una cantidad mayor de fósforo rojo en la superficie de no
contacto entre el artículo a ser contaminado y el artículo moldeado
(base 1). Esta contaminación o corrosión no debería ser corrosión
que se da en una interfase de contacto con el artículo moldeado sino
que debería ser una contaminación o corrosión causada por un gas
emitido en un chorro desde el artículo moldeado. Por consiguiente,
la resistencia a la corrosión del metal se evaluó en una superficie
de no contacto del artículo a ser contaminado con el artículo
moldeado (base 1), como se describió anteriormente.
La resistencia de contacto se midió de la
siguiente forma: después de permanecer en el termostato, se tomaron
dos capas de la lámina plateada de la muestra empaquetada (base 1) y
se superpusieron parcialmente una con otra, se suministró una
corriente eléctrica constante (1 A) entre las dos láminas mientras
se aplicaba una presión de contacto determinada en la región
superpuesta y se determinó la resistencia de contacto a partir de
una caída de voltaje en la zona superpuesta de las muestras de
prueba.
Un margen a ser superpuesto de las muestras de
prueba de la lámina de cobre plateada en la medida de la resistencia
de contacto era de 14 x 15 mm y la presión de contacto era de
aproximadamente 98 kPa (aproximadamente 1,0 kg/cm^{2}).
La superficie del artículo a ser contaminado se
analizó usando SEM y XMA (voltaje aplicado de un cañón de
electrones: 15 kV). La región analizada por XMA era de
aproximadamente 10 x 7 mm cuadrados.
La superficie del artículo a ser contaminado se
analizó basada en una imagen de SEM y picos de detección de XMA
(especialmente una proporción de masa calculada a partir de los
picos de detección de P y Ag).
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Los resultados de las pruebas se describen a
continuación. La tabla 1 es una tabla que muestra los resultados de
las pruebas de las Muestras 1 a 7.
Las Muestras 1 a 3 comprendían cada una de 40 a
50% en peso de nylon 6, de 45 a 60% en peso de una fibra de vidrio o
una mezcla de una fibra de vidrio y wollastonita como refuerzo,
desde 5% en peso de hidróxido de magnesio y de 1,2 a 5,4% en peso de
fósforo rojo como retardadores de la llama.
Las Muestras 4 a 6 comprendían cada una de 40 a
50% en peso de nylon 6, 20% en peso de una fibra de vidrio como
refuerzo y, como retardadores de la llama, de 30 a 40% en peso de
hidróxido de magnesio y una cantidad muy pequeña, de 0,3 a 1% en
peso, de fósforo rojo como retardadores de la llama.
La muestra 7 comprendía 50% en peso de nylon 6,
20% en peso de una fibra de vidrio como refuerzo y 30% en peso de
hidróxido de magnesio solo como retardador de la llama.
La Muestra 1 (que contenía 5,4% en peso de
fósforo rojo y 5% en peso de hidróxido de magnesio) mostró un
retardo a la llama satisfactorio de 1,5 mm en la prueba GWFI a 960ºC
pero fue insuficiente en la resistencia a la contaminación del metal
o a la corrosión del metal.
Después de dejarlo permanecer a 120ºC durante
aproximadamente 1000 horas, se encontró un compuesto de fósforo en
lugares en una superficie de esta muestra y se detectó fósforo en
una superficie de de la lámina de cobre plateada como se analizó por
SEM y XMA. Además, la resistencia de contacto aumentó
extraordinariamente en una zona en la que se superpusieron dos capas
de las láminas plateadas, demostrando que se detectó fósforo.
Si un artículo moldeado compuesto por este
material retardante de la llama se usa como una carcasa de un
interruptor, el compuesto de fósforo puede depositarse en las
superficies de contacto inmóvil 2 y contacto móvil 3 para causar así
una continuidad eléctrica defectuosa.
Como se detectó fósforo en la lámina plateada, la
lámina de cobre no se sometió a análisis por SEM y XMA, en las que
el fósforo se detecto en mayor cantidad.
La Muestra 2 (que contenía 1,8% en peso de
fósforo rojo y 5% en peso de hidróxido de magnesio) y la Muestra 3
(que contenía 1,2% en peso de fósforo rojo y 5% en peso de hidróxido
de magnesio) mostraron un retardo a la llama satisfactorio de 2,0 mm
en la prueba GWFI a 960ºC y fueron satisfactorias también en la
prueba de contaminación o corrosión en la lámina plateada.
En estas muestras, se detectó una ligera cantidad
de fósforo (P/Cu = 0,03) en la prueba de contaminación o corrosión
en la lámina de cobre pero la cantidad era mínima y era un nivel
insignificante para uso en un interruptor.
La Muestra 4 (que contenía 1,0% en peso de
fósforo rojo y 40% en peso de hidróxido de magnesio) y la Muestra 5
(que contenía 0,5% en peso de fósforo rojo y 30% en peso de
hidróxido de magnesio) mostraron un retardo a la llama satisfactorio
de 1,5 mm en la prueba GWFI a 960ºC y de 1,5 mm en la prueba HWI. No
se detectó fósforo en la prueba de contaminación o corrosión en la
lámina plateada de las Muestras 2 y 3 y cada una de estas muestras
tenía un contenido mayor de fósforo rojo y un contenido menor de
hidróxido de magnesio que las Muestras 4 y 5, hidróxido de magnesio
que servía como un inhibidor de la contaminación o inhibidor de la
corrosión. Por consiguiente, se supone que no debía detectarse
fósforo en la prueba de contaminación o corrosión en la lámina
plateada de las Muestras 4 y 5 que tenían menos factores para dar
fósforo.
La Muestra 5 se obtuvo añadiendo una ligera
cantidad (0,5% en peso) de fósforo rojo a la Muestra 7, fue
satisfactoria en la resistencia a la contaminación del metal o
corrosión del metal y mostró un retardo a la llama marcadamente
mejorado, comparado con la Muestra 7. Para conseguir un retardo a la
llama equivalente con el uso de hidróxido de magnesio solo como
retardador de la llama, el material debe comprender una cantidad aún
mayor de hidróxido de magnesio (por ejemplo, más de 50% en peso de
hidróxido de magnesio). Un contenido en hidróxido de magnesio que
excede el 40% en peso puede evitar el blanqueo en las superficies y
otras apariencias defectuosas del artículo moldeado y puede empeorar
la resistencia de compresión.
La Muestra 6 (que contenía 0,3% en peso de
fósforo rojo y 30% en peso de hidróxido de magnesio) mostró un
retardo a la llama satisfactorio ya que falló en 1,5 mm y pasó en
2,0 mm en la prueba GWFI a 960ºC y falló en 1,5 mm y pasó en 2,0 mm
la prueba HWI. Esta muestra también fue satisfactoria en la
resistencia a la contaminación del metal o corrosión del metal y no
se detectó fósforo ni en la lámina plateada ni en la lámina de
cobre.
La Muestra 7 era un ejemplo comparativo que no
contenía fósforo rojo, fue satisfactoria en la resistencia a la
contaminación del metal o corrosión del metal pero fue inferior en
el retardo a la llama que las Muestras 1 a 6.
Estos resultados muestran que los artículos
moldeados obtenidos a partir de los materiales retardantes de la
llama de las Muestras 2 a 6 son satisfactorios tanto en el retardo a
la llama como en la resistencia a la contaminación del metal o
corrosión del metal y que los artículos moldeados obtenidos a partir
de los materiales retardantes de la llama de las Muestras 4 y 5 son
aún más satisfactorios tanto en tanto en el retardo a la llama como
en la resistencia a la contaminación del metal o corrosión del
metal.
Cuando el contenido de fósforo rojo es menos de o
igual a 1,8% en peso, la resistencia a la contaminación o corrosión
del material retardante de la llama resultante es buena mientras
contiene igual o más de 5% de hidróxido de magnesio, lo que indica
que el hidróxido de magnesio en esta cantidad sirve
satisfactoriamente como inhibidor de la contaminación o inhibidor de
la corrosión. Las Muestras 4 a 7 comprenden una gran cantidad de
hidróxido de magnesio, de 30 a 40% en peso, para mejorar el retardo
a la llama.
La Fig. 3 es una vista en perspectiva
parcialmente seccionada de una base de una carcasa de un interruptor
según el Ejemplo 2 de la presente invención. En la Fig. 3 una
carcasa de un interruptor de un circuito comprende la base 11 y el
fondo de la base 13 constituye una superficie exterior de la base 11
y está colocado en una posición distante del arco generado entre
contactos no mostrados. El fondo de la base 13 está compuesto por un
material estructural que tiene una resistencia mecánica
satisfactoria como una resina termosellada o una resina
termoplástica sola o un compuesto que incluye estas resinas y un
refuerzo como se describió en el ejemplo. La porción 15 de la base
formando arcos está colocada en una posición de la base 11 para
estar expuesta al arco generado entre los contactos no mostrados y
esta compuesta por el compuesto descrito en la Realización 1. La
porción 15 de la base formando arcos está ideada con la intención de
explicar.
La base 11 puede obtenerse situando un material
compuesto para el fondo de la base 13 y un material compuesto para
la porción 15 de la base formando arcos respectivamente en
posiciones predeterminadas en una pastilla no mostrada y calentando
y presionando los dos materiales compuestos.
Como se describió así, la porción 15 de la base
arqueada de la base 11 comprende un artículo moldeado que es
satisfactorio en el retardo a la llama y resistencia a la
contaminación o corrosión del metal y el fondo de la base 13
distante de la fuente de un arco está compuesto por un material
estructural que tiene una resistencia mecánica satisfactoria.
Mediante esta configuración, la resistencia al aislamiento de una
superficie de la base 11 después de la generación del arco puede
impedir la disminución sin deterioro de la resistencia a la
deformación retardada.
En el Ejemplo 2, se explica una realización en la
que la composición del Ejemplo 1 se colocó sólo en las cercanías de
los contactos de la porción 15 de la base formando arcos sola que
constituye sólo parte de una superficie interna de la base 11, ya
que esta zona está expuesta al arco y tiene notablemente disminuida
la resistencia al aislamiento. Es también eficaz colocar la
composición del Ejemplo 1 en toda la superficie interna de la base
11.
El interruptor según la presente invención está
compuesto por un material retardante de la llama que comprende de 35
a 50% en peso de una resina, de 20 a 60% en peso de un refuerzo, de
5 a 40% en peso de un compuesto inorgánico y de 0,3 a 1,8% en peso
de fósforo rojo y el compuesto inorgánico es susceptible de
experimentar reacción de deshidratación a temperaturas iguales a o
mayores que una temperatura predeterminada. Este interruptor es
satisfactorio en el retardo a la llama y resistencia a la
contaminación del metal o corrosión del metal.
Cuando el contenido de fósforo rojo es de 0,5 a
1,8% en peso, el interruptor resultante es aún más satisfactorio en
el retardo a la llama.
Cuando el contenido del compuesto inorgánico es
de 30 a 40% en peso y el del fósforo rojo es de 0,5 a 1,0% en peso,
el interruptor resultante es aún más satisfactorio en resistencia a
la contaminación del metal o corrosión del metal.
Si la resina es una resina termoplástica, el
material puede moldearse fácilmente en un artículo de paredes
finas.
Cuando la resina termoplástica es una poliamida,
el interruptor resultante es satisfactorio en la propiedad de
aislamiento después de la generación del arco.
Cuando el interruptor comprende el artículo
moldeado como una base de su carcasa, el interruptor es
satisfactorio, por ejemplo, en el retardo a la llama, propiedad de
aislamiento después de la generación del arco y resistencia mecánica
y puede ser miniaturizado.
Cuando el interruptor comprende el artículo
moldeado en las cercanías de un arco generado entre contactos e
incluye un material estructural en las otras porciones y el material
estructural tiene una resistencia mecánica mayor que la del artículo
moldeado, el interruptor resultante tiene una resistencia a la
deformación retardada satisfactoria.
Claims (9)
1. Un interruptor que incluye un artículo
moldeado compuesto por un material retardante de la llama que
comprende, basado en peso total del material retardante de la
llama,
- i)
- 35 - 50% en peso de una resina,
- ii)
- 20 - 60% en peso de un refuerzo,
- iii)
- 5 - 40% en peso de un compuesto inorgánico susceptible de experimentar reacción de deshidratación a temperaturas iguales a o mayores que una temperatura predeterminada, y
- iv)
- 0,3 - 1,8% en peso de un fósforo rojo.
2. El interruptor según la reivindicación 1, en
el que el contenido de fósforo rojo es 0,5 - 1,8% en peso.
3. El interruptor según la reivindicación 1, en
el que los contenidos del compuesto inorgánico y de fósforo rojo son
30 - 40% en peso y 0,5 - 1,0% en peso respectivamente.
4. El interruptor según la reivindicación 1, en
el que la resina es una resina termoplástica.
5. El interruptor según la reivindicación 4, en
el que la resina termoplástica es una poliamida.
6. El interruptor según la reivindicación 1, que
comprende el artículo moldeado al menos como parte de una base de
una carcasa.
7. El interruptor según la reivindicación 6, que
comprende el artículo moldeado en las cercanías de un arco generado
entre contactos y comprende en las otras porciones un material
estructural que tiene una resistencia mecánica mayor que la del
artículo moldeado.
8. El interruptor según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el fósforo rojo está
recubierto con fenol.
9. El interruptor según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el material retardante de la
llama además comprende un absorbente para compuestos de fósforo.
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|---|---|---|---|
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