DE2425141C3 - Flexibles Überzugsmaterial für Zündkabel u.dgl. Substrate - Google Patents

Flexibles Überzugsmaterial für Zündkabel u.dgl. Substrate

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DE2425141C3 DE2425141A DE2425141A DE2425141C3 DE 2425141 C3 DE2425141 C3 DE 2425141C3 DE 2425141 A DE2425141 A DE 2425141A DE 2425141 A DE2425141 A DE 2425141A DE 2425141 C3 DE2425141 C3 DE 2425141C3
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Description

Die Erfindung betrifft ein flexibles Überzugsmaterial für Zündkabel und dergleichen Substrate aus einem durch Pigmentierung elektrisch leitfähig gemachten Binder und einem Lösungsmittel für den Binder.
Ein derartiges Überzugsmaterial ist aus der US-PS 73 230 bekanntgeworden. Als Binder finden bei diesem bekannten Material hitzehärtende oder thermoplastische Harze Verwendung, während als elektrisch leitfähige Pigmente feinkönige Materialien, wie Silber oder Kupfer, eingesetzt werden. Zur Verbesserung der Gleiteigenschaften wird dem Material ein feinkörniges Fluorkohlenstoffpolymerisat zugesetzt, beispielsweise Polytetrafluoräthylen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flexibles, elektrisch leitfähiges Uberzugsmaterial zu schaffen, das eine verbesserte dauerhafte Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Temperaturen aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein eingangs genanntes Überzugsmaterial gelöst, das durch die folgende Zusammensetzung gekennzeichnet ist:
5—95 Gewichtsprozent eines Fluor-Elastomeren, das dem Überzug eine dauerhafte Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Temperaturen verleiht;
5—95 Gewichtsprozent eines elektrisch leitfähigen Pigmentes;
0—15 Gewichtsprozent eines Füllmittels
und das einen Gesamtfeststoffgehalt von V2 bis 80 Gewichtsprozent der obigen Bestandteile in dem Lösungsmittel aufweist
ίο Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Überzugsmaterial weist eine dauerhafte Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Temperaturen, insbesondere Temperaturen über etwa 2000C, auf. Damit kann das erfindungsgemäße Überzugsmaterial vorteilhafterweise dort eingesetzt werden, wo hohe Temperaturen über längere Zeiträume auftreten. Ein solches Anwendungsgebiet sind beispielsweise die Zündkabel von Kraftfahrzeugmotoren, die bei herkömmlicher Bauweise häufig infolge Überhitzung des Materials zerstört wurden. Infolge der ausgezeichneten Flexibilität, die das erfindungsgemäße Überzugsmaterial besitzt, lassen sich derartige Kabel entsprechend leicht ummanteln, wobei bei einem Verbiegen der Kabel keine Risse im Material auftreten. Als weiteres Anwendungsgebiet seien beispielsweise Kondensatoren genannt, die bei hohen Temperaturen betrieben werden müssen.
Ergänzend zum Stand der Technik sei noch auf die US-PS 32 €4 751 hingewiesen, aus der ein leitfähiges Kautschukmaterial zur Ummantelung von Zündkabeln bekanntgeworden ist. In dieser Veröffentlichung ist jedoch nicht ausgeführt, in welcher Weise dieses Material leitfähig gemacht worden ist, und es werden nicht die erfindungsgemäß verwendeten Bindermaterialien erwähnt.
Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn das als Binder dienende Fluor-Elastomere 60 bis 80 Gewichtsprozent und das elektrisch leitfähige Pigment 40 bis 20 Gewichtsprozent des Gesamtfeststoffgehaltes des Überzugsmaterials ausmachen. Derartige Materialien haben sich insbesondere in einem Temperaturbereich von 2000C bis 3200C als thermisch beständig erwiesen. Das schließt natürlich nicht aus, daß sich das Material auch für höhere Temperaturen als geeignet erweist. Besonders geeignete Bindermaterialien, die dem Überzugsmaterial neben einer guten thermischen Beständigkeit auch eine ausreichende Flexibilität verleihen, sind die folgenden Substanzen:
Vinyl/Olefin-Fluor-Elastomerpolymerisate,
Vinyl-Fluorkohlenstoff-Elastomercopolymerisate,
Vinyliden/Fluor-Olef in- Elastomerpolymerisate,
C2 - GtOlefin/Fluorkohlenstof f-Elastomer-
copolymerisate und
fluorierte Acrylharzpolymerisate.
Ein bevorzugtes Material ist Vinyliden-Fluorid/Hexafluorpropencopolymerisat. Andere verwendbare Fluor-Elastomere sind in den US-PSen 29 68 649, 30 51 677 und 31 72 124 beschrieben.
Wie erwähnt, werden beste Ergebnisse erzielt, wenn das elektrisch leitfähige Pigment 40 bis 20 Gewichtsprozent des Gesamtfeststoffgehaltes des Überzugsmaterials ausmacht. Bevorzugte Pigmente sind Graphit, Kupfer, Edelmetalle sowie deren Legierungen. Es können jedoch auch Ruß, Zinnoxidpartikel oder Fluorkohlenstoffpolymerisatpartikel Verwendung finden. Die Fluorkohlenstoffpartikel erhöhen auch die Ileiteigenschaften des fertigen Überzuges.
Der Anteil des verwendeten Füllmittels beträgt vorzugsweise 0,05 bis 10 Gewichtsprozent des Gesamt-
feststoffgehaltes. Geeignete Materialien sind feinkörnige Substanzen, wie SiO2, Silikate und Feintone. Besonders geeignet sind Bentone.
Das zur Ausbildung einer flüssigen Dispersion der festen Bestandteile des Überzugsmaterials verwendete Lösungsmittel kann aus einer großen Anzahl von Lösungsmitteln ausgewählt sein, beispielsweise können Methyläthylketon, Aceton, verschiedene andere Lösungsmittel vom Ketontyp, Dimethylformamid und andere organische Lösungsmittel Verwendung finden. Während und/oder nach der Aufbringung des Überzuges wird das Lösungsmittel im wesentlichen abgezogen oder verdampft
Wahlweise kann im Überzugsmaterial auch ein Härter Verwendung finden. Für diesen Zweck können Härter vom Aminotyp u. ä. eingesetzt werden.
Die kontinuierliche Betriebstemperatur der aus den erfindungsgemäßen Überzugsmaterialien hergestellten Überzüge liegt über 260° C. Über kurze Zeiträume können die Überzüge Temperaturen bis 345° C und höher ausgesetzt sein.
Die Überzugsmaterialien werden hergestellt, indem das elektrisch leitfähige Pigment in einer Lösung des ausgewählten Fluor-Elastomeren dispergiert wird. Die Menge des verwendeten Lösungsmittels sollte ausreichen, um ein geeignetes Dispergiermedium für die festen Partikel vorzusehen. Die Partikel können in der ganzen oder in einem Teil der Lösung des Elastomeren dispergiert werden, beispielsweise mittels einer Kugelmühle, eines Zweischaufelrührers oder Flügelmischers. Die Einstellung der Konsistenz des Materials, so caß dieses für die Aufbringung auf ein entsprechendes Substrat geeignet ist, kann beispielsweise durch die Einstellung des Lösungsmittelanteils oder der Temperatur geschehen, oder es kann ein Füllmittel in geeigneter Menge eingearbeitet werden.
In der Zeichnung ist ein Zündkabel in perspektivischer Ansicht dargestellt, bei dem das erfindungsgemäße Überzugsmatcrial Verwendung finden kann. Das mit 10 bezeichnete Zündkabel weist mit Graphit imprägnierte Fiberglasleiterelemente 12 auf, die durch eine Litze 14 aus Chemiefaser, Baumwolle, Glasfiber o. ä. umhüllt sind. Auf die Litze 14 ist das erfindungsgemäße Überzugsmaterial 16 aufgebracht, das somit den durch die Leiterelemente 12 und die Litze 14 gebildeten Kern des Zündkabels umgibt. Das erfindungsgemäße Überzugsmaterial 16 wird von einem streifen- oder filmartigen Überzug 18 überdeckt, der beisoielsweise aus einem Graphit enthaltenden Material gebildet ist. Dieser streifenartige Überzug 18 kann wahlweise Anwendung finden. Er kann beispielsweise verwendet werden, damit ein herkömmliches darüber angeordnetes Isolationsmaterial 20, eine weitere Litze 22 und die Isolationsummantelung 24 schnell von den nichtmetalli-
Tabelle
Beispiele 1-6 (Gewichtsteile)
sehen Leiterelementen abgestreift werden können, um entsprechende elektrische Anschlüsse herstellen zu können. Es ist klar, daß der streifen- oder filmartige Überzug, die Isolationsschicht und/oder die Isolationsummantelung sowie die Litzen aus beliebigen Materialien hergestellt sein können, solange diese in geeigneter Weise widerstandsfähig sind gegenüber hohen Temperaturen und solange sie die elektrischen Eigenschaften des Zündkabels nicht nachteilig beeinflussen.
Die Litze 14 kann vor oder nach der Aufbringung des Überzuges 16 aufgebracht werden, vorzugsweise wird sie jedoch vor dem Überzug 16 auf die Leiterelemente 12 aufgebracht Das Zündkabel wird beispielsweise so mit dem erfindungsgemäßen Überzugsmaterial versehen, daß es in das Material eingetaucht wird, dessen Viskosität etwa in einem Bereich von 200 bis 5000 centipoise, vorzugsweise in einem Bereich von etwa 500 bis 2000 centipoise, gehalten wird.
Der elektrische Widerstand des aus dem erfindungsgemäßen Material hergestellten Zündkabelüberzuges wird durch die Überzugsdicke, die Art des verwendeten elektrisch leitfähigen Pigmentes und das Pigment/Binder-Verhältnis bestimmt Der exakte Wert hängt sowohl vom Leiterwiderstand als auch von den anderen Eigenschaften des Kabels, wie Abmessungen etc., ab. Im allgemeinen können mit Überzügen mit einem Flächenwiderstand von 500 bis 30 000 0hm, berechnet in der nachfolgend beschriebenen Weise, Zündkabel mit wünschenswerten elektrischen Eigenschaften hergestellt werden.
Die Widerstandswerte für die einzelnen Überzugsmaterialien können dadurch errechnet werden, daß ausgehärtete Überzüge unter einheitlichen Bedingungen geformt werden, an denen die elektrischen Widerstandsmessungen durchgeführt werden. Dabei werden die Überzugsmaterialien mit einer blattförmigen Beschichtungsvorrichtung auf eine Glasplatte aufgebracht. In den nachfolgenden Beispielen wurden dabei Messungen an getrockneten Überzügen mit einer Dicke von 0,0127 mm nach zehnminütigem Aushärten bei 149° C durchgeführt.
Unter Verwendung einer speziellen Befestigungsvorrichtung und eines geeigneten Präzisionsohmmeters wurde der jeweilige Flächenwiderstand in Ohm gemessen.
Die Ergebnisse dieser Messungen sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt. Für die einzelnen Überzugsmaterialien wurden verschiedene im Handel befindliche Fluor-Elastomere sowie handelsübliche pyrogene Kieselsäure und handelsüblicher Ruß eingesetzt. Die Beispiele geben den elektrischen Widerstandsbereich wieder, der durch Variation der Anteile der einzelnen Bestandteile erhalten werden kann.
Bestandteil
Graphit (entsprechend eint.
Öffnung von 0,074 mm)
Ruß-leitend
Kieselsäure
Fluor-Elastomeres A
Fluor-Elastomeres B
36,8
63.2
6,4
8,5
85.1
4,5
6,0
18,5
7,4
74,1
12,5
6,2
71.9
Fortsetzung
Bestandteil 1 2 3 4 5 6
Fluor-Elastomeres C 74,1
Fluor-Elastomeres D 89,5
Methyläthylketon 533 641 641 641 533 576
Gesamtfeststoffgehalt-% 15,8 13,5 13,5 13,5 15,8 14,8
Anteil der leitenden Partikel im 36,8 25,9 14,9 10,5 25,9 21,9
trocknen Film-%
Flächenwiderstand (Ohm)
1000
790 5400
23 000
1200
Beispiel 7
Unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Überzugsmaterials wurde ein Zündkabel hergestellt. Ein herkömmlicher graphitimprägnierter Fiberglasleiter, der mit einer Litze aus Glasfiber ummantelt war, wurde mit dem Überzugsmaterial des Beispiels 6 beschichtet, indem er in dieses eingetaucht und danach durch eine Abstreifvorrichtung geführt wurde, die überflüssiges Material entfernte. Das beschichtete Kabel wurde ofengetrocknet und wieder durch das Beschichtungs bad, die Abstreifvorrichtung und den Trocknungsofer geschickt, so daß sich über dem Leiter ein leitfähigei Überzug ausbildete. Der elektrische Flächenwiderstanc des auf diese Weise beschichteten Kabels betruj 5000 0hm. Die Herstellung des Zündkabels wurd( vervollständigt, indem ein gleitfähiger streifenförmigei Überzug aufgebracht wurde und danach ein Silikon-Ela stomeres zur Bildung einer äußeren Isolationsschich aufextrudiert wurde.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Flexibles Überzugsmaterial für Zündkabel und dergleichen Substrate aus einem durch Pigmentierung elektrisch leitfähig gemachten Binder und einem Lösungsmittel für den Binder, dadurch gekennzeichnet, daß es die nachfolgende Zusammensetzung aufweist:
(1) 5—95 Gewichtsprozent eines als Binder dienenden Fluor-Elastomeren, das dem Überzug eine dauerhafte Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Temperaturen verleiht;
(2) 5—95 Gewichtsprozent des elektrisch leitfähigen Pigmentes;
(3) 0—15 Gewichtsprozent eines Füllmittels
und daß das Überzugsmaterial einen Gesamtfeststoffgehalt von V2 bis 80 Gewichtsprozent der obigen Bestandteile in dem Lösungsmittel aufweist
2. Überzugsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluor-Elastomere 60 bis 80 Gewichtsprozent und das leitfähige Pigment 40 bis 20 Gewichtsprozent des Gesamtfeststoffgehaltes ausmachen.
3. Überzugsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluor-Elastomere mindestens ein aus der nachfolgenden Gruppe ausgewähltes Material ist:
Vinyl/Olefin-Fluor-Elastomerpolymerisate,
Vinyl-Fluorkohlenstoff-Elastomercopolymerisate,
Vinyliden/Fluor-Olefin-Elastomerpolymerisate,
C2 - CiOlefin/Fluorkohlenstoff-Elastomer-
copolymerisate und
fluorierte Acrylharzpolymerisate.
4. Überzugsmaterial nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige Pigment mindestens ein aus der nachfolgenden Gruppe ausgewähltes Material ist: Graphit, Kupfer, Edelmetalle und deren Legierungen.
5. Überzugsmaterial nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmittel feinzerteilt und mindestens ein aus der nachfolgenden Gruppe ausgewähltes Material ist: SiO2, Silikate.
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