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DE1790222A1 - Elektrisches Bauelement aus Metall - Google Patents

Elektrisches Bauelement aus Metall

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Publication number
DE1790222A1
DE1790222A1 DE19601790222 DE1790222A DE1790222A1 DE 1790222 A1 DE1790222 A1 DE 1790222A1 DE 19601790222 DE19601790222 DE 19601790222 DE 1790222 A DE1790222 A DE 1790222A DE 1790222 A1 DE1790222 A1 DE 1790222A1
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DE
Germany
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epoxy resin
coating
resin
metal
methacrylate
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Pending
Application number
DE19601790222
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English (en)
Inventor
Howe John Gaylord
Flowers Ralph Grant
Butt William Henry
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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Description

  • "Elektrisches Bauelement aus Metall." Die Erfindung, betrifft ein elektrisches Bauelement aus Metall, das mit einem elektrisch isolierenden Überzug versehen ist.
  • Es sind bereits aus einem pulverförmigen Epoxyharz und einem Härter hergestellte Überzüge bekannt. Weiterhin sind Überzüge aus Epoxyharzen und Polyvinylacetalharzen sowie Überzöge aus Epoxyharzenund Acrylatharzen bekannt. Diese bekannten Überzüge weisen eine muhe Oberfläche auf und besitzen eine schiechte Beständigkeit gegen Lösungsmittel.
  • Es hat sich nun unerwarteterweise herausgestellt, daß ein. aus dem Reaktionsprodukt eines Epoxyharzes, eines festen. Härters eines Polyvinylacetalharzps sowie eines Polyacrylatharzes bestelender Überzug eines Metallteiles eine gute dielektrische Festigkeit, ausgezeichnete Beständigkeit gegenLösungsmittel, gleichmässige Stärke sowie gute Abrieb- und Schlagfestigkeit aufweist.
  • Gegenstand der Erfindung ist daher ein elektrisches Bauelement aus Metall, das mit einem elektrisch isolierenden Überzug versehen ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Überzug aus dem mitels eines Härters gehärteten Reaktionsprodukt eines Epoxyharzes, eines Polyvinylacetalharzes und eines Polyacrylatharzes besteht. Insbesondere enthält der Überzug neben dem Härter 25 bis 94 %, vorzugsweise 65 bis 85 @, Epoxyharz, 1 bis 25 vorzugsweise 4 bis 10 % Polyvinylacetalharz und 5 bis 730 vorzugsweise 10 bis 25 % Polyacrylatharz.
  • Für die Überzüge nach der Erfindung werden bekannte Epoxyharze mit mehr als einer Epoxidgruppe, z. B. zwischen 1 und 2 oder mehr Epoxydgruppen je Molekül, verwendet, die durch Hmsetzung eines mehrwertigen Phenols, z.B. Hydrochinon, Resorein, und Kondensationsprodukten der Phenole mit Ketonen, z.B. Bis(4-oxyphenyl)-2,2-Propan, mit Epichlorhydrin hergestellt worden ist.
  • Ein anderes Epoxyharz, das für die Überzüge nach der Erfindung verwendbar ist, ist der Abkömmling einer Mischung von Poly(oxyphenyl)pentadekanen, deren wesentlicher Bestandteil die folgende Formel hat: Die nachstehende Tabelle gibt eine Reihe von handelsüblichen Epoxydharzen an, die für die Ausführungsbeispiele verwendet wurden
    TABELLE I
    Epaxy- angenähertes Schmelzpunkt
    äquivalent VeresteruMsäguivalent in °C
    450-525 130 64-76
    905-985 175 97-103
    i6oo-19oo 19p 127..133
    2400-4000 200 145=155
    Diese komplexen Harze enthalten Epoxygruppen oder Epoxy-und Hydoxylgruppen als funktionelle Gruppen und besitzen gewöhnlich keine weiteren funktionellen Gruppen. z.B. basische oder saure Reste. Zur Härung ist der Zusatz eines Härters erforderlich.
  • Das für den Überzug nach der Erfindung verwendete Polyviiiylacetalharz kann nach den üblichen verfahren aus Polyvinyiacetat durch: Hydrolyse hergestellt werden, an die sich eine Umsetzung mit Aldehyd zur Bildung des Acetals anschließt.
  • Diese Verfahren sind bekannt. Die Polyviuylacetale werden gewlihnlich mit den niederen Aldehyden, z.B. Formaldehyd, Acetaldehyd und Butyraldehyd, gebildet, so daB Polyvinylformal, Polyvinylacetal und Polyvinylbutyral entstehen. Polyvinylformal und Polyvinylbutyral sind die bekanntesten handelsüblichen Polyvinylacetalharze und werden bevorzugt verwendet. Das verwendete Polyacrylatharz kann ein beliebiges Polymerisat oder Mischpolymerisat von Estern der Acryl- oder Methaerylsäure, z.B. Methacrylat, Methylmethacrylat, Äthylacrylati Äthylmethacrylat, Butylacrylat, Isobutylacrylat, Butylmethacrylat und Isobutylmethacrylat, sein. Diese Verbindungen können beispielsweise durch Veresterung der Acrylsäuren und Polymerisation der Ester nach den bekannten und üblichen Verfahren hergestellt werden. Die Überzüge nach der Erfindung besitzen dem :iirt:er annähernd die nachstehend angegebene Zusammensetzungin Gewichtsprozent: .
    bevorzugt
    Epoxyharz 25 - 94 % 65 - 86 J
    Polyvinylacetalharz 1 - 254 4 - i0
    Polyacrylatharz 5 - 7Q' j 10 - 25
    Die folgenden Ausführungsbeispiele ergaben feste, zähe wärmegehärtete Schutzüberzüge für Metallteile, welche durch eine ausgezeichnete Festigkeit gegen Lösungsmittel, gute mechanische Festigkeit gegen-Abrieb, und Aufschlag und hervorragende elektrische Isolationsfähigkeit gekennzeichnet sind, und dadurch zur Isolierung von Hochspannungsgeräten bestens geeignet sind.. Der Überzug nach Beispiel I wird besonders bevorzugt-.- Die Zahl in Klammern, welche in en Beispielen nach dem Epoxyharz angegeben ist, gibt dass Epoxy Äquivalent an.
    BEISPIEL I
    Epoxyharz (905 - 985) 759-5, %
    Polyvnylformal 5,6
    Polybutylacrylat 189,9 %
    Dieser Überzug, dem annähernd 3 % Dieyandiamd als Härter und eine geringe Menge kolloidalen Si02 beigegeben wurde, so daß es durch Wirbelsintern aufgetragen werden konnte, ergab nach Aufbringen auf' eine Metalltafel einen außergewöhnlich befriedigenden Uberzug mit einer dielektrsehen Festigkeit von 1100V je 0';1 mm bei einer Dicke von 0,225 mm.
    BEISPIEL II
    Epoxyharz (1600 - 1900) 92,0
    Polybutylmethacrylat 597 %
    Polyvnylformal - 2:,3 %
    - BEISPIEL III t
    Epoxyharz (.1600 - 1900) 3598 Polybutylm.ethaerylat 5395 %
    Polyvinylfermal 7,1 %
    BEISPIEL IV
    Epoxyharz (9o5.- 955) 86,0
    Polybutylmethacrylat _ 5,4 j
    Po'lyvinylformal 8,6 jo
    BEISPIEL V
    Epoxyharz (160o - 19oo.) " 34,8
    Epoxyharz (905 - 985) 34,8
    Polyvinylbutyral 17,4,ö
    Polybutylmethaerylat 1390 ö
    BEISPIEL YI
    Epoxyharz (905 - 985) 78,5 @.
    Polybutylmethacrylat 1,9,6 j 4
    Polyvinylformal igg
    BEISPIEL VII
    Epoxyharz (450.-- 525) 6996
    Polybutylmethaerylat 17,4
    Polyvinylformal 13,0 j
    :. : :BEISPIEL VIII .
    Epoxyhgrz-(600 - 1900)- 55.5
    Epoxyharz (420) 18,5
    Polybutylmethaerylat 1815
    Polyyinylformal 795 %
    BEISPIEL IX
    Epoxyharz (905 - 985, ölmodifiziert) 37,0 j
    Epoxyharz (9o5 - 985) 37,0
    Polybutylmethacrylat. 1895 jo
    Polyvinylformal 7,5 %
    BEISPIEL X
    Epoxyharz (9Q5 - 985) 74,0 %
    Polybutylmethacrylat 18,5 f
    Polyvinylformal 795 %
    BEISPIEL XI
    Epoxyharz (905 - 985) 74,0 %
    Polyäthylmethylacrylat 1895 %
    Polyvinylbutyral 795 %
    BEISPIEL XII Die Zusammensetzung ist die gleiche wie in Beispiel XI, mit dem Unterschied, daß das Polyäthylmethacrylat durch Polymethylmethacrylat ersetzt wurde.
  • BEISPIEL XIII Die Zusammensetzung ist die gleiche wie in Beispiel Xi, mit dem Unterschied, daß das Polyäthylmethacrylat durch Polyisobutylucrylat ersetzt wurde. Die Zusammensetzung ist die gleiche wie in Beispiel 'XI mit dem Unterschied, daß das Polyäthylmethacrylat durch ein Mischpolymerisat aus Butylmethacrylat und Isobutylmethacrylat ersetzt wurde. Viele der angegebenen. Zusammensetzungen wurden durch Zusätze von geringen Mengen an Farbstoffen abgewandelt. Man hat festgestellt, daß es für die Einverleibung des Farbstoffes zu empfehlen ist, eine kleine Menge eines flüssigen Epoxyharzes zur Herstellung einer konzentrierten. Farbstoffpaste zu verwenden und dann die Paste den übrigen Bestandteilen hinzuzufügen: Außerdem wurde, wie bereits erwähnt, eine kleine Menge eines anorganischen, neutralen Füllstoffes, z.B. kolloidales Siliziumdioxyd, in vielen der genannten Zusammensetzungen verwendet, damit die bestmögliche Auftragung in einem Fließbett gewährleistet ist. Als Härter hat sich Dicsandiamid in einer Menge von 1 - 10 Gewichtsprozent, bezogen auf den EpoxyIiarzgehalt,_für die aijgegebenen Zusammensetzungen besonders bewährt. Es können indessen auch andere Härter, z.B. Anhydrid-Katalysatoren, wie Maleinsäureanhydrid, Chlorendicanhydrid und Pyromellitsäüredianhydrid; aminartige Härter für Epoxyharze, z.B.. p,pl-Methylendianilin, Äthylendiamin, Diäthylentriamin, Piperidin, u.a.m..; und Härter wie BortrifluoridiamiiirKomplexe verwendet werden. Die Menge des verwendeten Härters i.st sehr unterschiedlich und hängt von dem Äquivalentgewicht und der chemischen Aktivität des jeweiligen Härters ab. Bei einem typischen Beispiel wurde die drei Hauptbeständteile, welche fest sind, entweder einzeln oder gemeinsam in eine Zwei-Walzen-lviühle oder ein Mischgerät, das auf etwa. 1200C erwärmt worden war, gegeben und dort fortdauernd bearbeitet, so daß die Bestandteile zu einer homogenen Masse vermischt wurden. In den: Fällen, in denen ein Farbstoff verwendet wurde, wurde der Farbstoff in der Form einer Paste, welche aus Vermischen mit einem -flüssigen Epoxyharz hergestellt wurde, in die Harzmischurig von diesem Zustand eingeführt und durch die Mühle oder das Mischgerät mit ihr vermischt. Die entstandene Schmelze wurde nachfolgend auf Zimmertemperatur abgekühlt und zerstossen, so daß man einen Stoff mit kleiner Korngrösse erhielt. Der Härter, z.B. Dicyandiamid, wurde dem zerstossenen Harz dann in Pulverform zugesetzt, und die vereinigtenStoffe wurden gemischt und mit Hilfe einer Mahlvorrichtung zu einem feinen Pulver zermahlen. In diesem Zustand wurde ein neutraler Füllstoff, z.B. kolloidales Siliziumdioxyd, zugesetzt. Das pulverf'ö'rmige Überzugsmittel wurde dann nach den bekannten Verfahren in die Form eines Fließbettes gebracht und ein Metallteil, der auf etwa. 2000C vorgewärmt wurde, wurde in diese Masse getaucht. Nachdem er' je nach gewünschter Dicke riss Überzugs mehr oder weniger lang im Fließbett war, wurde der übewogerie Metallteil herausgenommen und in einen Ofen von annähernd 20.00C gegeben, bis die Härtung abgeschlossen war (gewöhnlich etwa 10 Minuten). Es wurden Prüfungen vorgenommen, bei denen der Überzug nach Beispiel I mit Überzügen verglichen wurde, die (a) aus Epoxyharz allein, (b) aus einem Gemisch aus Epoxyharz und 11 % Polyvinylformal und (c) aus einem Gemisch aus Epoxyharz und 20 % Polybutylacrylat bestanden. Bei allen tberzügen wurde das gleiche Epoxyharz verwendet. Jeder Überzug enthielt etwa 4 - 5 Gewichtsprozent, bezogen auf den Epoxyharzgehalt, Dicyandiamid und eine kleine Beimengung kolloidales Siliziumdioxyd (weniger als 3 % des Gesamtgewichtes).
  • Die Überzüge wurden im Fließbett unter gleichen Bedingungen auf Stahltafeln aufgetragen, so daß ein Überzug von 0,25 mm gebildet wurde. Es stellte sich heraus, daß die übEnüge nach Beispiel I wesentlich gleichmässiger und glatter als irgendein anderer Überzug waren. Der Überzug (b) ohne Polyacrylat war außerordentlich uneben und ungleichmässig dick..
  • Zur Prüfung der Beständigkeit gegeit Lösungsmittel wurden die Proben ene Woche lang in eine 50 : 50 Mischung aus Äthylacetat und Benzol getaucht und dann getrocknet. Allein der Überzug nach Beispiel I war dann noch überwiegend frei von Adern, Blasen und aufgeworfenen Stellen. Bei dieser Prüfung zeigte der Überzug (c) ohne Polyvinylacetal das schlechteste Ergebnis.
  • Proben wurden unter Verwendung einer 1,6 mm starken Kugel, die mit 1550u g belastet, war, auf' ihre Widerstandsfähigkeit gegen mechanischen Abrieb geprüft. Bei dieser Prüfung zählte man die Striche, welche die Kugel auf der überzogenen: Tafel ausführen. konnte, ehe diese bis auf das Metall abgerieben war, was durch Schließen, eines elektrischen Stromkreises nachgewiesen wurde. Der Überzug nach Beispiel I widerstand 3000 Strichen, der Überzug (c) 2500 Strichen, der Überzug (b) 600 Strichen und der Überzug (a). ebenfalls 600 Strichen.
  • Bei Schlagsprüfungen stellte man fest, daß der Überzug nach der Erfindung an der Aufsclilagsfläche nicht wie alle anderen Überzüge abgestossen war. Zur Überprüfung .benutzte man ein Fallgewicht von etwa 5 kg mit einer 12,7 mm großen, kugelförmigen Aufschlagsfläche. Das Gewicht wurde auf eine Höhe von 25,4 cm bis 43,2 cm gehoben und fallengelassen. Der Überzug (a) zeigte bei dieser Prüfung die schlechtesten, Ergebnisse, d.h. der Überzug löste sich in unmittelbarer Nähe der Aufbehlagsfläche.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE , i. Elektrisches Bauelement aus Metall, das mit einem elektrisch isolierenden Überzug versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug aus dem mittels eines Härters gehärteten Reaktionsprodukt eines Epoxyharzes, eines Polyvinylacetalharzes und eines Polyacrylatharzes besteht.
  2. 2. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsprodukt aus 25 bis, 94 %, vorzugsweise 65 bis 85 jö, Epogyharz, 1 bis 25 %, vorzugsweise 4 bis 10 % Polyviziylacetalharz und 5 bis 70 %, vorzugsweise 10 bis 25 %, Polyacrylatharz besteht.
DE19601790222 1959-06-23 1960-06-20 Elektrisches Bauelement aus Metall Pending DE1790222A1 (de)

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