DE1295734B - Verfahren zum Schuetzen elektrischer Kontakte - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schützen Schutzwirkung ausüben, d. h., diese Substanzen nicht

elektrischer Kontakte gegen Verschmutzung durch davon abzuhalten vermögen, an die Kontaktstellen zu

Kriechen von insbesondere silikonhaltigen Substan- kriechen. Während der Abbau rein organischer Sub-

zen, vornehmlich in Fernmelde- und Steuerungs- stanzen unter dem Einfluß der Schaltfunken minde-

anlagen. stens teilweise über Ruß zu elektrisch leitendem

An einwandfreien elektrischen Kontakten meßbare Graphit erfolgt, ist das entsprechende Endprodukt bei Übergangswiderstände sind niedrig und bewegen sich silikonhaltigen Substanzen Siliziumoxyd, eine schwerungefähr zwischen 5 und 20 μΩ. Selbst kleine Er- flüchtige, elektrisch isolierende Substanz, die an den höhungen dieses Übergangswiderstandes machen sich Kontaktflächen entsteht und schließlich den Stromschon störend bemerkbar, wenn ein elektrischer io durchgang praktisch völlig unterbindet.
Stromkreis mehrere bzw. viele solcher Kontaktüber- Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe begänge erfordert, wie das ausgeprägt bei automatischen steht nun darin, insbesondere silikonhaltigen flüssigen Telefonzentralen und vielen elektrischen Steuerungs- Substanzen den Zutritt durch Kriechen zu den Konanlagen der Fall ist. Der größte Anteil an Zeitauf- taktstellen elektrischer Kontakte wirksam zu verwehwand für den Unterhalt solcher Anlagen entfällt auf 15 ren. Diese Aufgabe wird durch das eingangs gedas Konto erhöhter Kontaktübergangswiderstände. nannte Verfahren unter Verwendung eines dünnen Es ist daher nicht verwunderlich, daß diesem Pro- nichtmetallischen Überzuges dadurch gelöst, daß erblem schon seit jeher größte Beachtung geschenkt findungsgemäß die die eigentlichen Kontaktflächen wird. zumindest unmittelbar umgebenden Oberflächen der

Als wesentliche Störungsursachen an elektrischen 20 die Kontakte aufweisenden Konstruktionselemente Kontakten sind die Kontaktkorrosion und die Kon- mit einem Schutzbelag aus einer an sich bekannten, taktverschmutzung zu nennen. Durch die Wahl ge- festen polymeren Verbindung, welche Si-O-Binduneigneter Kontaktmaterialien kann die Korrosion ver- gen enthält, überzogen werden,
hindert oder doch weitgehend verlangsamt werden. Der Schutzbelag wird somit nicht mehr auf den Anders verhält es sich mit der Kontaktverschmutzung 25 eigentlichen Kontaktflächen, sondern auf den die durch Substanzen, die nicht von dem Kontakt- Kontaktflächen umgebenden Oberflächen der Konmaterial, d. h. dessen Abbrand- oder Oxydations- struktionselemente angebracht, um eine schützende produkten, herrühren. Diese Substanzen, meist Barriere um die Kontaktfläche herum zu bilden. Die organischer Natur, z. B. Staub, Öle, Fette usw., er- für den Schutzbelag verwendete feste polymere Verleiden an der Kontaktfläche Veränderungen, deren 30 bindung mit Si-O-Bindungen hat die Eigenschaft, Ursache verschieden ist. Unter dem Einfluß des durch organische Flüssigkeiten nicht benetzbar zu immer entstehenden, je nach Betriebsart mehr oder sein und mit ihr in Berührung kommende flüssige weniger intensiven Funkens tritt ein stufenweiser Ab- Silikonverbindungen chemisch so umzuwandeln, daß bau über Zersetzungsprodukte, Ruß und gasförmige diese ihre Mobilität verlieren und demzufolge nicht Oxydationsprodukte ein. Ferner können durch kata- 35 auf die blanken Kontaktflächen breitlaufen können, lytische Wirkungen des Kontaktmetalls oder die Wir- Zweckmäßig kann der Schutzbelag aus einem an kung von Peroxyden, die durch den Kontaktfunken sich bekannten Silikonharz gebildet werden. Gemäß gebildet werden, flüssige Stoffe polymerisieren bzw. einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgekondensieren. Diese Veränderungen bewirken, daß mäßen Verfahrens kann man den Schutzbelag zuder Kontaktwiderstand durch die sekundär entstan- 40 nächst auf der gesamten Oberfläche der die Kontakte denen Stoffe zunimmt, bis der eigentliche Schaltvor- aufweisenden Konstruktionselemente aufbringen und gang nicht mehr möglich ist. Eine wirksame Schutz- nachher an den eigentlichen Kontaktflächen mechamaßnahme gegen diese schädlichen Veränderungen nisch entfernen.

der Kontaktoberfläche besteht darin, durch Fern- Die Erfindung beruht also auf der Erkenntnis, daß

halten organischer Substanzen die Verschmutzung 45 eine bekannte Substanz, wie z. B. ein Silikonharz,

der Kontakte zu verhindern. eine bislang unbekannte physikalisch-chemische Wir-

Es ist zwar seit langem bekannt, daß gewisse, auf kung hat und daß diese Wirkung in überraschend eindie Kontakte aufgebrachte Überzüge von Ölen oder fächer Weise zur Lösung des Problems des Kontakt-Fetten, auch Vaseline, eine Verminderung des Kon- Schutzes benützt werden kann. Da in der modernen taktwiderstandes herbeiführen. Doch zeigen diese 50 Fertigungstechnik flüssige silikonhaltige Substanzen, Überzüge die Neigung, zu kriechen und verhältnis- insbesondere Silikonöle, sehr häufig zur Anwendung mäßig große Staubmengen festzuhalten, die mit der gelangen und von den Endprodukten nie vollständig Zeit die Kontaktgabe völlig unsicher machen, wie entfernt werden können, bringt die Erfindung einen oben dargelegt wurde. Diese Nachteile können in namhaften technischen Fortschritt, indem sie auf einebenfalls bekannter Weise dadurch weitgehend ver- 55 fache und sehr wirksame Weise ermöglicht, elekmieden werden, daß die metallene Oberfläche der trische Kontakte gegen die schädlichen Einflüsse Kontaktkörper wenigstens an der zur Kontaktgabe silikonhaltiger Flüssigkeiten zu schützen und damit bestimmten Stelle mit einem Überzug einer Fettsäure die einwandfreie Kontaktgabe für lange Zeit aufrechtin etwa molekularer Stärke versehen wird. Ein solcher zuerhalten.

Überzug hat die Wirkung, das Ansetzen von Staub 60 Die Erfindung ist nachstehend rein beispielsweise

und Schmutz erheblich zu vermindern und zugleich unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert,

den Zutritt von Fett und Öl durch Kriechen von Fig. 1 zeigt schematisch die Spaltung einer

anderen Stellen her zu behindern. Si-O-Bindung und die vertauschte Vereinigung der

Nun wurde seit einigen Jahren immer häufiger Spaltstücke;

beobachtet, daß die angestrebte Schutzwirkung der 65 Fig. 2 zeigt prinzipiell dasselbe, aber unter Angabe

Fettsäureüberzüge versagte. Eingehende Unter- des Mechanismus bei Gegenwart eines Katalysators

suchungen zeigten, daß die Fettsäureüberzüge gegen- (elektronentheoretische Deutung);

über silikonhaltigen flüssigen Substanzen keine F i g. 3 bis 5 zeigen schematisch den Ablaufvor-

gang der Bindung eines linearpolymeren Siloxanmoleküls eines Silikonöles an ein vernetztes PoIysiloxanmolekül der festen Schutzschicht.

In einem halogenierten Kohlenwasserstoff, z. B. Perchloräthylen, werden 5 Gewichtsprozent eines Silikonharzes gelöst. Der entstehende flüssige Lack wird mit Hilfe eines darin eingetauchten Hirschleders in dünner Schicht auf die gesamte Oberfläche der die Kontakte aufweisenden Konstruktionselemente bis zu einer Entfernung von mindestens 4 cm von den Kontakten aufgetragen. Nach dem Trocknen der Lackschicht entfernt man den Belag auf den eigentlichen Kontaktflächen (nicht auf den ganzen Kontaktoberflächen) mittels einer feinen Feile, so daß schlußendlich nur die nähere und weitere Umgebung der Kontaktflächen mit dem Schutzbelag aus Silikonharz bedeckt ist.

Ein für die beschriebene Anwendung geeignetes Silikonharz wird unter der Bezeichnung Dri-Film 103 als Bautenschutzmittel von der Firma General-Elec- ao trie in den Handel gebracht. Die genaue Zusammensetzung ist nicht bekannt. Aus der Literatur kann aber entnommen werden, daß es sich um vorkondensierte Silikonharze handelt, die unter der Wirkung von Katalysatoren bei etwa 20° C noch vollständig aushärten. Als Katalysatoren werden Kobalt- und Bleisalze (Naphthenate) einzeln oder in Kombination verwendet. Vor allem scheinen aber Zinnsalze, wie Zinnoctoat, Zinnmaleat, für die Härtung bei Raumtemperatur wirksam zu sein.

Eine Erklärung des durch den Schutzbelag erzielten Wirkungsmechanismus kann mittels der in der Silikonchemie bekannten Reaktion, die der Äquilibrierung von Siloxanen zugrunde liegt, gegeben werden. Die Äquilibrierung wird in der Technik vorwiegend dort angewandt, wo Gemsiche von verschieden großen, nichtfunktionellen (endständig blockierten) Polysiloxanmolekülen in ein Produkt von einheitlicherem Molekulargewicht übergeführt werden sollen.

Der Vorgang wird so erklärt, daß durch Spaltung von Siloxanmolekülen an einer Si-O-Bindung entstandene Molekülfragmente sich unter Vertauschung wieder verbinden. Werden z. B. die beiden Spaltstücke eines Moleküls mit α und b bezeichnet, jene eines weiteren Moleküls mit c und d, so können sich diese Fragmente miteinander so verbinden, daß ein Molekül nachher aus den Spaltstücken α und c und das andere aus den Spaltstücken b und d aufgebaut ist. Dieser Vorgang ist beispielsweise in F i g. 1 schematisch dargestellt.

Reaktionen, die darauf fußen, daß unter gleichen Bedingungen Si-O-Bindungen gespalten und wieder neu gebildet werden, sind in der Silikonchemie häufig. Sie verlaufen relativ rasch selbst bei Raumtemperatur, wenn Katalysatoren, wie Säuren, Basen oder Lewissäuren, zugegen sind. Ein Mechanismus bei Gegenwart eines Katalysators, z. B. einer Lewissäure L, ist in F i g. 2 schematisch veranschaulicht.

Die Wirkung des erfindungsgemäßen Kontakt-Schutzverfahrens ist in den F i g. 3 bis 5 beispielsweise und schematisch dargestellt.

Gemäß F i g. 3 ist die Oberfläche einer Kontaktfeder 10 mit einer dünnen, festen Schutzschicht 11 aus Silikonharz mit vernetzten polymeren Siloxanmolekülen und eingelagerten Katalysatoren 12 versehen. F i g. 3 zeigt ferner ein als Kontaktgift wirkendes, linearpolymeres Siloxanmolekül 13, z. B. eines Silikonöles. Im Beisein eines Katalysators 12 ergibt sich eine chemische Reaktion, indem je eine Si-O-Bindung eines vernetzten Silikonharzmoleküls und des linearpolymeren Siloxanmoleküls 13 aufgespalten wird (F i g. 4) und die beiden entstehenden Spaltstücke 13 α und 13 b des linearpolymeren Siloxans durch neue Si-O-Si-Bindungen an die Anschlußstellen der vernetzten Silikonharzschicht 11 gebunden werden (F i g. 5). Auf diese Weise wird die für den elektrischen Kontakt schädliche Substanz 13 am Wandern auf die Kontaktfläche verhindert. Da das thermodynamische Gleichgewicht dieser Reaktion bei der hochmolekularen Verbindung liegt, kann die Rückreaktion vernachlässigt werden.

Sind auf den die Kontakte aufweisenden metallenen Konstruktionselementen gegebenenfalls Korrosionsprodukte vorhanden, wie z. B. Kobalt-, Eisen- und Zinnsalze, so können diese gegebenenfalls als Katalysatoren wirken.

Vernetzte Polysiloxane (Silikonharze) in dünnster Schicht haben zudem den großen Vorteil, durch eine große Anzahl flüssiger organischer Verbindungen nicht benetzbar zu sein. Sie besitzen dadurch in ausgeprägtem Maße auch eine physikalische Sperrwirkung gegen das Kriechen und Breitfließen von flüssigen organischen Substanzen, die nicht silikonhaltig sind.

Andere in vernetzten polymeren Siloxanen enthaltene funktioneile Gruppen, wie z. B. Si — OH, Si-OR (R = Alkyl-, Alkylen-, Aryl-oder Acylrest), Si — H, sowie organfunktionelle Gruppen usw., können selbstverständlich gemäß verschiedener Mechanismen auch zur Reaktion mit linearpolymeren Siloxanen und auch mit funktioneilen Gruppen enthaltenden Kohlenstoffverbindungen gelangen. Mit dem bezüglich der vorgängig beschriebenen Reaktion polyfunktionellen Verhalten vernetzter Polysiloxane sind wesentliche Vorteile in bezug auf die Anzahl von Reaktionszentren verbunden, die durch andere denkbare Systeme schwerlich zu erreichen sind.

Weitere Vorteile dieses Aufbau- bzw. Reaktionssystems sind die chemische Stabilität gegenüber anderen Verbindungen sowie deren Alterungsbeständigkeit bzw. der Unmöglichkeit einer Verarmung an Reaktionszentren, da durch Aufpfropfen linearer Siloxane der chemische Aufbau der Schutzschicht nicht verändert wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Schützen elektrischer Kontakte gegen Verschmutzung durch Kriechen von insbesondere silikonhaltigen flüssigen Substanzen unter Verwendung eines dünnen nichtmetallischen Überzuges, dadurch gekennzeichnet, daß die die eigentlichen Kontaktflächen zumindest unmittelbar umgebenden Oberflächen der die Kontakte aufweisenden Konstruktionselemente mit einem Schutzbelag aus einer an sich bekannten, festen polymeren Verbindung, welche Si-O-Bindungen enthält, überzogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzbelag aus einem an sich bekannten Silikonharz gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzbelag zunächst auf der gesamten Oberfläche der die Kontakte aufweisenden Konstruktionselemente aufgebracht und nachher an den eigentlichen Kontaktflächen mechanisch entfernt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen