专利名称：高压电流限制熔断器和电路断续器用的灭弧组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及电气装置例如开关设备、变压器等中的高压断路领域，尤其是涉及含有灭弧组合物的高压电流限制熔断器或射击式保险器、断路器、电路断续器、可分离的电缆连接器或其他同类的东西等，上述灭弧组合物适于在有电弧的情况下迅速放出气体以帮助熄灭电弧，由此而快速和有效地切断电路。更具体地说，本发明的目的在于灭弧涂料组合物，该组合物具有优良的灭弧性能和改进了轨道电阻性能，该组合物在高压电流限制熔断器中比较易于应用和操作上安装。
射击式保险器或放出气体的熔断器已被广泛地用于开关设备、变压器和其他电气设备中的高压断路。通常知道，在这样的断路装置中使用灭弧或放出气体的物质，此物质与可熔元件相接触地安置，尤其是，此物质帮助除去离子、冷却并且因此帮助熄灭在故障电流状态下产生的电弧。
典型的高压熔断器包括一般为管状的电绝缘材料外壳;一对封闭外壳的相对端的终端元件;处于外壳里面的高绝缘强度的粉末状灭弧填料物质，例如砂子、云母珠或精细分离的石英;由高导电材料例如浸没在填料中并导电地连接终端元件的银组成的可熔元件，一般将该可熔元件以并联连接关系、沿支撑芯的长度缠绕;高绝缘强度的电绝缘高温材料例如陶瓷组成的芯，该芯通过轴向和径向地伸长为可熔元件提供支撑，即，沿外壳的纵向提供具有十字形、星形或者和截面一样的许多鳍板;以及沿芯的长度分布的或者包括自身与可熔元件相接触的芯的部分的放出气体物质。
在操作中，当高压电流限制熔断器受到超过可熔元件电流承受能力的电流作用时，过大的电流产生热，由此可熔元件达到了可熔元件开始熔化和汽化的熔融温度。随着可熔元件或金属蒸汽迅速地膨胀为可熔元件最初所占体积的许多倍，电弧由此而出现。因此，这些蒸气膨胀到填料物质之间的空间里，在那里它们通过将热传递到填料中而冷凝，并且不再传导电流。此外，沿芯的长度分布或者包括部分芯的放出气体的物质适于在飞弧期间迅速地放出气体，并由此对电弧产生去离子作用和冷却作用，这便于电弧的熄灭并且还减少了再闪击和跟踪，即，在中断过载电流后的熔融传导的出现。
优良的灭弧物质必须在触发电弧后的短时间内能迅速地产生大量的非易燃的和非毒性的气体。灭弧物质和其熔融状态的固体残余物必须相对地是非导电的，以便防止通过熔融的化合物的传导性而产生的电弧的再闪击或跟踪，由此避免断路后通过该物质再形成电流流动。此外，灭弧物质必须是相对不溶于水的，以便它不会受到大气中存在的水份的损坏。而且，灭弧物质在没有大量惰性粘合剂的情况下应该是可模塑或者可被安置到自支撑结构中的。
这项技术的核心是配制灭弧组合物，该组合物是易于被模塑到坚固的自支撑结构中，然后被安装在熔断器或断路装置中。例如，Leach等人的U.S.P.4339742号中公开了一种高压熔断器，它具有许多块状的放出气体的部件，这些部件被连接在许多缠绕支撑芯的可熔元件上。这些结构的放出气体部件被制成具有狭缝，以便容易在想要的位置被安装到可熔元件上。
Kozacka等人的U.S.P.4166266号公开了一种电熔断器，它具有支撑可熔元件的芯，可熔元件是由轴向伸长结构的放出气体的棒构成的。Robbins的U.S.P.4625195号公开了一种电熔断器，它具有在芯上的定位装置以便连接放出气体的结构部件，该部件具有在放出气体的部件表面上整体地形成的横向突出部。对于灭弧或放出气体的组合物的更多的结构上的应用，参见例如U.S.P.3582586、3761669、4251649、4340790和4444671。
但是，这些灭弧的自支撑坚固结构的材料具有一些缺点。惯用的具有高物理强度的自支撑灭弧物质含有与热塑性或热固体聚合粘合剂混合的放出气体的物质。虽然粘合剂组合物提供物理强度和可模塑性给通常是薄弱的灭弧材料以形成自支撑灭弧结构物质，但是，这些粘合剂组合物一般是高度碳化的物质。因此，当飞弧状态时，粘合剂在断路装置中分解并形成导电的碳残余物，由此引起不希望的电弧的跟踪和再闪击。
作为该技术中已知的、典型的灭弧物质在结构上只是复合体，难于制成令人满意的结构形状，因此，如果不对灭弧物质与结构的聚合物粘合剂的混合物作昂贵的结构改进的话，就不能有效地将灭弧物质安装在高压电流限制装置中。聚合物粘合剂产生的碳化性作为为了改进灭弧物质的可模塑性和物理强度的不得已的付产物是被容许的。
在Amundson等人的U.S.P.2526448号中首先公开了作为有效地灭弧物质的蜜胺和蜜胺衍生的含氮化合物。蜜胺是含有1，3，5-三嗪的放出气体的基团的杂环氮化合物。蜜胺是熔点约为345℃的白色结晶粉末，在其熔点温度和低于熔点温度，蜜胺升华，即其固体不经其液相直接转变为蒸气。蜜胺具有以下化学通式 可是，虽然蜜胺和蜜胺衍生的含氮化合物具有优良的灭弧性能，但是已经发现它们是不能被加工成令人满意的结构形状的，即，不能被模塑、挤塑等等，并且它们在较低的电力条件下还缺乏有效性。因此，如上面概括地讨论的那样，为了给灭弧物质提供足够的可模塑性和物理强度，例如提高的抗拉强度、百分伸长率和破坏产品所需的能量，使蜜胺与适合的有机粘合剂混合在一起，在现有技术中是不可少的。此外，粘合剂还造成较低功率的电力断路。
Jones的U.S.P.3582586号公开一种阻断电弧的组合物，它包含蜜胺和热塑性有机聚合物粘合剂，该粘合剂给灭弧物质提供提高的结构性能以及在较低电流强度的断路情况下(低于在蜜胺有效的情况)对飞弧的有效性。Jones公开的有效的粘合剂是包括聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、丙烯酸和乙缩醛树脂的热塑性树脂。Jones进一步公开的另一种粘合剂是包括蜜胺-甲醛树脂的热固性树脂。
已经发现，这些热塑性和热固性聚合粘合剂通常在基于蜜胺或同类化合物的电弧阻断组合物中是有用的，这是因为在低于升华蜜胺所需的电力条件下、在电弧的存在下这些粘合剂挥发，由此产生大量的气体去驱使蜜胺进入到电弧的核心并熄灭电弧。此外，这些粘合剂形成一些具有模塑和成形性能、稳定性和电绝缘性以及物理强度的组合物。
但是，有机的结构粘合剂具有在飞弧状态下在空气中容易碳化的缺点。含有这些有机的结构粘合剂的灭弧组合物一般具有高的碳含量，因此在飞弧状态下这些组合物分解产生碳残余物。这些碳的残余物是导电的，因此造成电弧的跟踪并引起灭弧中的困难。此外，为了配制和加工放置在断路装置中的想要的结构形状，带有粘合剂的这些组合物一般是昂贵的。通过使用塑料混合的能量消耗技术，例如碾磨或诸如此类，粘合剂必须首先与灭弧物质机械均化，然后借助于使用塑料加工技术，例如注射/压缩成型、挤塑、拉挤成型等，将其改变成想要的形状。此外，粘合剂和灭弧物质混合不能提供灭弧物质的最佳分布。
Jones的U.S.P.3761660号公开一种具有改进了的防跟踪性能的电弧阻断组合物，它包含蜜胺、水合氧化铝和热塑性有机粘合剂。Jones所公开的加入水合氧化铝(Al2O3.3H2O)，给灭弧组合物提供了非碳化性能，这是因为为了有效地灭弧它释放了水合作用的水并催化了含碳物质的氧化，由此导致干净的燃烧并防止碳沉积或沉淀在电弧照射的表面上。因此，水合氧化铝减少了飞弧情况时有机粘合剂在材料表面碳化并形成电弧跟踪的导电通路的趋势。然而，由于在飞弧状态中放出了水合作用的水，所以在熔断器中使用水合物质可能导致腐蚀损坏熔断器元件。
在以下的出版物中公开了包含灭弧物质和有机粘合剂的灭弧组合物的其他一些例子。Wiltgen，Jr.的U.S.P.4251699号公开了另一种包含双氰胺的灭弧组合物。Wiltgen，Jr.公开的双氰胺一般是以与有机粘合剂混合的形式而被提供的。但是，双氰胺的熔点为210℃，低于蜜胺的熔点，而且在其熔点和低于其熔点的温度升华。因此，双氰胺的热稳定性低于蜜胺，因此在低于合乎要求的条件下双氰胺能分解并放出气体。此外，在双氰胺的分子中含有活性氰基，该基团在飞弧状态下分解时产生有毒气体。Wiltgen，Jr.的U.S.P.4444671号公开了一种包含六亚甲基四胺和粘合剂的灭弧物质。
Syvertson的U.S.P.4975551号公开了一种灭弧组合物，它包含按重量计为有效量的灭弧物质，例如蜜胺，和热塑性结构粘合剂聚合物，例如乙烯丙烯酸共聚物，以实现灭弧性能和改进的结构特性例如抗拉强度、伸长率和环境的耐热循环的组合。Syvertson组合物包括含有羧酸部分的改进的热塑性聚合粘合剂，例如乙烯丙烯酸共聚物，其中粘合剂聚合物的羧酸部分与灭弧物质例如蜜胺在热和压力下的灭弧组合物的结构成型过程中被化学地结合了，其中的灭弧物质含有羧酸反应基团，例如胺、羟基、环氧基、氮丙啶或硫羟基基团。
可是，Syvertson的灭弧组合物包括高的材料和加工的制造成本，而且包括高碳化的羧酸基团，在熔融状态下该基团将很可能形成跟踪状态并造成灭弧中的困难。
在高压电流限制熔断器、电路断续器或诸如此类的设计中，最好是提供这样的灭弧组合物或放出气体的物质，在电弧的作用下它们能迅速地放出气体去熄灭电弧，它们具有最小的跟踪性，还具有高的热性能、高的电绝缘性和支撑结构性能。并且最好是提供制造上比较便宜和易于安装的灭弧组合物，同时保持想要的灭弧性、热性能、绝缘性和结构性能，特别是不跟踪性。另外，最好是提供一种具有改进的电弧和轨道电阻性的灭弧物质。
此外，最好还提供一种易于应用的灭弧涂料组合物，它包含(A)灭弧或放出气体的物质组分和(B)相对地不跟踪和不导电的成膜聚合物组分，其中的成膜聚合物组分(B)对涂料组合物起液体载体的作用。本发明的灭弧涂料组合物通过迅速地放出非导电的灭弧气体而提供有效地电弧熄灭作用，并且该灭弧涂料组合物对于在故障电流状态时由电弧造成的表面破坏表现出高的轨道电阻性。
本发明的目的是提供一种灭弧涂料组合物，它具有足够的结构强度、灭弧性能、不跟踪性、热稳定性和绝缘性，该组合物比较便宜并且易于制造和安装。
本发明的另一个目的是提供一种具有改进的轨道电阻性的灭弧涂料组合物。
本发明的另一目的是提供一种在飞弧和高温状态下具有形成最小碳残余物的灭弧涂料组合物。
本发明的另一目的是提供一种具有比较高的灭弧气体放也能力的灭弧涂料组合物。
本发明的另一目的是提供一种易于应用和安装的灭弧涂料组合物。
本发明的另一目的是提供一种具有有效的灭弧性、不跟踪性、热稳定性和绝缘性的灭弧组合物。
这些目的和其他目的是通过一种这样的灭弧涂料组合物达到的，该组合物包含灭弧物质(A)和具有最小跟踪性的成膜聚合物(B)，其中成膜聚合物(B)起涂料组合物的液体载体作用。
灭弧物质(A)选自碳酸胍、乙酸胍、1，3-二苯胍、鸟嘌呤、蜜胺、氰尿酸蜜胺、脲、乙内酰脲和尿囊素，优选为碳酸胍。成膜聚合物(B)选自氨基甲酸乙酯、丙烯酸和蜜胺甲醛树脂，并且优选为氨基甲酸乙酯树脂。在涂料组合物中灭弧物质(A)与成膜聚合物(B)的重量比是大约1∶9至9∶1，优选为1∶4至4∶1，更优选为7∶13至13∶7。
这些目的和其他目的也是由一种这样的灭弧组合物达到的，该组合物含有氮杂环化合物，这种化合物选自碳酸胍、乙酸胍、1，3-二苯胍、鸟嘌呤、氰尿酸蜜胺、脲、乙内酰脲或尿囊素。
附图中所示的是本发明目前优选的示范性的具体装置。应该知道，本发明并不限于作为例子公开的这些具体装置，并且在附属的权利要求的范围内本发明是可以变化的。在附图中
图1是一个高压电流限制熔断器的透视图，该熔断器带有涂在芯表面的本发明灭弧涂料组合物。
图2是涂覆过的芯沿图1的1-1的截面图。
图3是一个高压电流限制熔断器的透视图，该熔断器带有涂在聚合物的自支撑结构材料上的本发明灭弧涂料组合物，这种自支撑结构材料是安装在可熔元件上的。
图4是用于测定本发明的灭弧涂料组合物的灭弧能力的试验装置的例图。
根据本发明，通过一种灭弧涂料组合物提供一种改进的和经济的灭弧物质，该物质用于具有足够的结构性、放出气体性、电绝缘性和热性能以及改进的轨道电阻性的本发明断路装置，上述涂料组合物包含按重量计为有效量的灭弧或放出气体的物质(A)和成膜聚合物(B)，其中成膜聚合物(B)具有最小的跟踪性并且还起涂料组合物的液体载体的作用，借助于常规的涂覆技术可以容易地将上述涂料组合物涂到结构部件上，例如高压电流限制装置的芯或可熔元件上。
本发明灭弧涂料组合物的成膜聚合物(B)给灭弧物质(A)提供足够的结构稳定性而不致危害灭弧物质(A)的轨道电阻性或非碳化性。此外，本发明的灭弧涂料组合物具有优良的灭弧性和最小的碳残余物(石墨)形成。
灭弧或放出气体的物质(A)优选具有迅速放出气体性、最小的跟踪性、高的不导电性、绝缘性和热性能的化合物。灭弧成分(A)最好具有高的氮含量和低的碳含量，以确保最小的跟踪性，这种跟踪性是由受到高的飞弧状态和高温时在电路断续器中形成的碳(石墨)残余物造成的。更优选的是，灭弧成分(A)是氮杂环化合物。特别优选的是，由氮杂环化合物衍生的碳酸盐和乙酸盐是尤为理想的，因为它们具有较高的热稳定性和良好的涂覆性。
本发明人已经发现一些灭弧组分(A)，它们是至今未被介绍或提出过的，它们具有有效的灭弧性能。特别是，这些灭弧组分(A)可包含具有以下化学结构通式的碳酸胍盐和其衍生物
其中R＝H、烷基、芳基、芳烷基和烷芳基基团。
灭弧组分(A)另外可以包含具有以下化学结构通式的乙酸胍盐和其衍生物 其中R＝H、烷基、芳基、芳烷基和烷芳基基团。
灭弧组分(A)另外可以包括具有以下化学结构通式的胍和其衍生物，优选1，3-二苯胍和其衍生物 其中R＝H和烷基基团。
灭弧组分(A)还可以包含具有以下化学结构通式的鸟嘌呤和其衍生物
其中R＝H、烷基和芳基基团。
灭弧组分(A)还可以包含具有以下化学结构通式的氰尿酸盐和其衍生物 其中R＝H、烷基和芳基。
灭弧组分(A)还可以包含该技术中已知的具有以下化学结构通式的蜜胺和其衍生物 其中R＝H、烷基和芳基。最好是将蜜胺和氰尿酸盐作为氰尿酸蜜胺一起提供。
灭弧组分(A)另外还可以包含具有以下化学结构式的脲和其衍生物
其中R＝H、烷基和芳基。
灭弧组分(A)另外可以包含具有以下化学结构式的乙内酰脲和其衍生物 其中R＝H、烷基和芳基。
灭弧组分(A)另外可以包含具有以下化学结构式的尿囊素和其衍生物
其中R＝H、烷基和芳基。
因此，灭弧组分(A)包含有效量的放出气体的物质，该物质包括碳酸胍、乙酸胍、鸟嘌呤、1，3-二苯胍、氰尿酸盐、蜜胺、氰尿酸蜜胺、脲、乙内酰脲、尿囊素、它们的衍生物和混合物。这些物质为迅速地灭弧提供优良的放出气体性和不跟踪性。
此外，灭弧组分(A)优选是一种在150℃或更高温度长时间用于熔断器或电路继续器的热稳定组合物。更优选的是，灭弧组分(A)是一种可以在150℃经受20年而不致出现任何显著热分解的化合物。此外，灭弧组分(A)的分子量优选为60-400克/分子。此外，在上述R基团位置上的碳原子数优选为1-10，更优选为1-3，以使碳的跟踪减小到最低限度，而特别优选的是R基团为氢。
将灭弧物质(A)与起液体载体作用的比较不跟踪的成膜聚合物(B)混合，形成本发明的灭弧涂料组合物。该载体起灭弧物质的液体载体作用和起固定灭弧物质到被涂覆基材上的粘合剂的作用。此载体是可展开的液体，并且一旦被涂在基材上就形成膜。此载体或者通过水的蒸发或者通过氧化作用和聚合作用而干燥为薄膜。
由于成膜聚合物(B)的分解是比较干净的，并且在飞弧状态下基本上不形成碳残余物，所以形成的涂料组合物具有比较高的轨道电阻。本发明的涂料组合物可以以液体载体的形式被涂覆，或者可以是无溶剂的。可以通过空气干燥、加热或紫外辐射来固化该涂料组合物。本发明的涂料组合物在制造上和在电流限制装置中的应用是相当便宜的，而且上述装置具有高的放出气体的能力、改进的轨道电阻性和最小的碳残余物。
与油漆或油墨载体所起的作用相似，对放出气体物质(A)起液体作用的最小跟踪的成膜聚合物(B)优选是氮含量高并且碳含量低的，在飞弧状态下分解时该聚合物形成最小的碳残余物并因此形成最小的跟踪。
优选的成膜聚合物(B)是氨基甲酸乙酯基树脂，一种含有作为主链的-NHCOO-基的聚合物。成膜聚合物(B)的氨基甲酸乙酯树脂具有以下优选的化学结构式 其中R＝CH3、C2H5、C3H7、C4H9、C6H5、烷基和芳基，R1＝C6H4、(C6H4)2CH2、(CH2)6、烷基和芳基。
虽然加热和紫外线固化也是可能的，但是氨基甲酸乙酯聚合物(B)最好是在室温下空气干燥的成膜聚合物。可以使用能买到的聚氨基甲酸乙酯树脂，例如由Dexter Hysol，Inc.制造的Hysol PC-18和Hysol PC-29。
成膜聚合物(B)还可以包括对灭弧组分(A)起载体作用的丙烯酸基树脂。虽然丙烯酸树脂不含氮并且碳含量高，但是在飞弧状态下丙烯酸树脂分解为初始的单体结构，由此形成最小的碳残余物和最小的跟踪。成膜聚合物(B)的丙烯酸树脂具有以下优选的化学结构
其中R＝CH3、C2H5、C4H9、烷基和芳基。
可以使用能购得的丙烯酸树脂，例如由Dexter Hysol Inc.制造的Hysol PC-20和由Columbia Chase，Inc.制造的Humiseal1B31。
成膜聚合物(B)另外可以包括蜜胺甲醛树脂。
虽然载体不是必需的，但是，为了提供想要的涂覆性和流变性，还可以给成膜聚合物(B)提供溶剂或液体载体，例如甲苯、二甲苯、甲乙酮或诸如此类。载体中成膜聚合物(B)的固含量最好占重量的35-65%。
放出气体的或灭弧的组分(A)占涂料组合物重量的约10-90%，优选为20-80%重量，更优选为35-65%重量，余量为成膜聚合物(B)。灭弧组分(A)还可以包括上面提到过的那些结构的混合物。灭弧涂料组合物的粘度最好为300-900厘泊，在环境温度的贮存期限大于12个月，在环境温度的固化时间为1-4小时。此外，借助于灭弧组分(A)和成膜聚合物(B)之间的协同交联，可以增强灭弧涂料的固化，这种交联提高了组合物的热稳定性而不致减小灭弧性能。
灭弧涂料组合物还可以包括轨道电阻添加剂(C)，例如水合氧化铝、碳酸钙、硼酸、氢氧化镁或其他同类的东西等。但是，在飞弧状态时放出水的轨道电阻添加剂(C)的使用，可能造成对可熔元件的腐蚀性损坏，因此，不优选这种添加剂。
可以用本发明的灭弧涂料组合物涂覆图1和2中所示的高压电流限制熔断器中的芯，即，可熔元件的支撑物。图1是高压电流限制熔断器的透视图，该熔断器具有涂在芯的表面上的本发明灭弧组合物。
一般来说，图1表示高压电流限制熔断器1。高压电流限制熔断器1包括一个带有可熔元件20的芯或支撑装置10，其中的可熔元件20是并联电连接的并且围绕着芯10缠绕。芯10和可熔元件20一般被设置在一个管状绝缘外壳30内。管状外壳30一般是由绝缘材料例如玻璃纤维增强的环氧树脂构成的。以适当的方式封闭管状外壳30相对端的每一个，而将一对金属帽或箍32安装到管状外壳30的相对端上，这对金属帽或箍32一般是由导电材料例如铜制成的。金属帽32在可熔元件20和外部电路之间提供了电的互连手段。
以适合的方式将一对导电的终端环34安装在芯10的相对端上。以适合的方式例如焊接或低温焊接或诸如此类，将可熔元件20导电地连接到终端环34上。终端环34另外包括导电接头36和38，以适当的方式例如焊接或低温焊接或诸如此类，将这些接头导电地连接到金属帽32上，由此在可熔元件20和金属帽32之间提供导电的互连。可以将图中没有显示出的粉状灭弧填料物质例如砂子、云母珠或诸如此类物质，放在管状外壳30里。
可熔元件20一般为带形形状并且由高导电性材料例如银构成。可熔元件20还可以是许多可熔元件。可熔元件20一般含有许多孔洞22，以提供许多减小了的截面，众所周知这种截面在故障电流情况下有助于可熔元件的汽化。在U.S.P.4319212号(Leach)，4339742号(Leach等人)和4099153号(Cameron)中，对电流限制熔断器的结构和材料进行了详细的描述，在此参考引用这些文献。
图1中表示的芯10的表面是用有效量的本发明灭弧组合物12涂覆过的。芯10在结构上被加工成具有图2中所示的十字形截面，芯10一般包括轴向突出的鳍板14，鳍板14径向和轴向地沿芯的长度伸长。鳍板的形状可以是星形的(图中未显示)、十字形的或类似的形状，众所周知这样的形状是合乎要求的外形，这是因为这样的形状减小了可熔元件和芯之间的接触以改进性能。可以用众所周知的涂覆技术，例如喷涂、刷涂、Painting、浸涂或诸如此类，在图1和2中所示的芯的局部或整体上，涂覆本发明的灭弧涂料组合物。在Zink，et al.，“Coating Processes”，Kirk-Othmer Concise Encyclopedia of Chemical Technology，pp.292-294，John Wiley & Sons，Inc.，1985中，详细地叙述了各种涂覆技术，在这里参考引用这篇文献。
如图3所示，本发明的涂料组合物还可以用于涂覆分离的自支撑结构部件16，该部件还可以含有灭弧或放出气体的添加剂，如图所示带有狭缝18的自支撑结构部件是沿芯10的长度分布的，并且该部件是这样设置的，使狭缝18跨越可熔元件20的宽度，并使该部件与部分可熔元件20操作地啮合。还可以将灭弧涂料组合物直接涂到可熔元件上(图中未表示)。另外，可以将灭弧涂料组合物涂到已经存在于电路断续器中的放出气体的结构物上，以提供提高的轨道电阻。
已经发现有利的是，使本发明的涂料组合物涂到例如用作高压电流限制装置中的芯的自支撑结构部件上。已经发现特别有利的是，涂覆自支撑的灭弧物质，为了保持结构的完整性，该物质已经用有机聚合粘合剂配制，但是现在它含有相当高的碳化物质，因此它具有比较低的轨道电阻性能。聚合物结构物质也可以含有放出气体的添加剂。可以以有效的量将本发明的灭弧涂料组合物涂在上述的高碳化有机物质的至少一部分上，给有机聚合物结构物质提供改进的轨道电阻性能，这对于熄灭电弧也是有效的。
以下实施例是本发明灭弧涂料组合物的例证实施例1采用图4所示的试验装置的试验方法被用于测定本发明各种灭弧涂料组合物的灭弧有效性。将各种灭弧组合物涂在层合材料，即，玻璃纤维填充的热固性聚酯上，它是射击式保险器中惯用的芯材。将两块平放的试样板40和42以平行，彼此隔开的排列而放置，试样板之间有1/8〃的间隙，该试样板包含涂有本发明灭弧涂料组合物的表面涂料的层合材料。将两个钨丝电极44和46放在彼此隔开的试样板的每个开口处以封闭试样板的这些开口。将铜丝48放在试样板的间隙里并且连接钨电极44和46。还用青壳纸将钨电极与试验板隔绝以避免表面导电效应。将电极间的间隙调整到0.275〃并用直径为0.005〃的铜丝最初使该间隙短路。将880伏特的电路电压和引起约30安培电流的阻抗及约0.5的功率因数施加到上述的试样板上。
通过混合的占重量50%的胍和约占重50%的氨基甲酸乙酯树脂(即，Hysol PC-18聚氨酯树脂)，制造碳酸胍和氨基甲酸乙酯灭弧涂料组合物。将该灭弧涂料组合物涂在红色的聚酯层合材料的表面上。施加电压以造成飞弧，飞弧时间为100毫秒。也可以使用Hysol PC-29和Hysol PC-20。在对下面的层合物的任何损坏发生之前，借助于熄灭电弧，该涂料还保护了它下面的层合物。
实施例2通过混合占重量50%的鸟嘌呤和占重量50%的氨基甲酸乙酯(即Hysol PC-18聚氨酯树脂)，制造鸟嘌呤和氨基甲酸乙酯灭弧涂料组合物。将此灭弧涂料组合物涂在红色的聚酯层合材料上。施加电压造成飞弧，飞弧时间是75毫秒。在对下面的层合物的任何损坏出现之前，通过熄灭电弧，该涂料还保护了它下面的层合物。
实施例3通过混合占重量50%的氰尿酸蜜胺和占重量50%的氨基甲酸乙酯(即Hysol PC-18聚氨酯);制造氰尿酸蜜胺和氨基甲酸乙酯灭弧涂料组合物。将此灭弧涂料组合物涂在灰色的聚酯层合材料的表面上。施加电压造成飞弧，飞弧时间是125毫秒。在对下面的层合物的任何损坏出现以前，通过灭弧，该涂料还保护了它下面的层合物。
实施例4作为试样提供灭弧的玻璃纤维填充的红色聚酯层合物，而在它的表面没有灭弧涂料组合物。施加电压造成飞弧，飞弧时间是550毫秒。
实施例5作为试样提供灭弧的玻璃纤维填充的灰色聚酯层合物，在它的表面没有涂灭弧涂料组合物。施加电压造成飞弧，飞弧时间是630毫秒。
实施例6
作为试样提供灭弧的黑色脲-甲醛层合物，在它的表面没有涂灭弧涂料组合物。施加电压造成飞弧，飞弧时间是380毫秒。
实施例7作为试样提供灭弧的白色脲-甲醛层合物，在它的表面没有涂灭弧涂料组合物。施加电压造成飞弧，飞弧时间是200毫秒。
实施例8作为试样提供灭弧的聚缩醛共聚物层合物，在它的表面没有涂灭弧涂料组合物。施加电压造成飞弧，飞弧时间为550毫秒。
实施例9通过直接将灭弧涂料组合物涂在熔片长度的中间三分之一上，还将灭弧涂料组合物涂在陶瓷支撑棒或芯上覆盖整个长度，在5.5kv-型CX熔断器中试验实施例1的碳酸胍和氨基甲酸乙酯灭弧涂料组合物。用不包含放出气体的涂料的同样的熔断器进行对比试验。获得的结果表明，与未涂覆的芯或可熔元件相比，包含涂料组合物的熔断器表现出更有效的灭弧性能。
实施例10通过混合以下各组物质，制备三种灭弧涂料组合物(1)占重量50%的脲和占重量50%的氨基甲酸乙酯，(2)占重量50%的乙内酰脲和占重量50%的氨基甲酸乙酯，(3)占重量50%的尿囊素和占重量50%的氨基甲酸乙酯。所用的氨基甲酸乙酯是Hysol PC-18聚氨酯树脂。通过直接将灭弧涂料组合物涂在金属的可熔元件上覆盖熔片长度的中间三分之一，并且还将该组合物涂在陶瓷支撑棒或芯上覆盖整个长度，在5.5kv-型CX熔断器中分别试验这三种灭弧涂料组合物。这些灭弧涂料组合物的飞弧时间分别为15，45和40毫秒。
由于上述的变化和实施例已经公开了本发明，因此对于该技术中技术熟练人员来说，更多的变化现在会是显而易见的。本发明不意味着局限于具体提到过的变化，因此，为了以本发明所要求的排他权利确定本发明的范围，应该查阅附加权利要求而不是上面讨论的优选实施例。
权利要求
1.一种灭弧涂料组合物，它包括(A)有效量的灭弧物质；和(B)选自氨基甲酸乙酯、丙烯酸树脂和蜜胺-甲醛树脂的成膜聚合物，为了涂覆灭弧物质(A)，其中的成膜聚合物(B)起涂料组合物液体载体作用。
2.权利要求1的灭弧涂料组合物，其中成膜聚合物(B)是氨基甲酸乙酯树脂。
3.权利要求2的灭弧涂料组合物，其中所述的氨基甲酸乙酯树脂是聚氨酯。
4.权利要求1的灭弧涂料组合物，其中成膜聚合物(B)还包括溶剂。
5.一种灭弧涂料组合物，它包括(A)有效量的灭弧物质;和(B)成膜聚合物，其中灭弧物质选自碳酸胍、乙酸胍、1，3-二苯胍、鸟嘌呤、氰尿酸、氰尿酸蜜胺、蜜胺、脲、乙内酰脲和尿囊素;为了涂覆灭弧物质(A)，其中的成膜聚合物(B)起涂料组合物的液体载体作用。
6.权利要求5的灭弧涂料组合物，其中灭弧物质(A)包括碳酸胍。
7.权利要求5的灭弧涂料组合物，其中灭弧物质(A)包括乙酸胍。
8.权利要求5的灭弧涂料组合物，其中灭弧物质(A)包括1，3-二苯胍。
9.权利要求5的灭弧涂料组合物，其中灭弧物质(A)包括鸟嘌呤。
10.权利要求5的灭弧涂料组合物，其中灭弧物质(A)包括氰尿酸蜜胺。
11.权利要求5的灭弧涂料组合物，其中灭弧物质(A)包括脲。
12.权利要求5的灭弧涂料组合物，其中灭弧物质(A)包括乙内酰脲。
13.权利要求5的灭弧涂料组合物，其中灭弧物质(A)包括尿囊素。
14.一种灭弧涂料组合物，它包括(A)有效量的灭弧物质，它选自碳酸胍、乙酸胍、1，3-二苯胍、鸟嘌呤、氰尿酸蜜胺、脲、乙内酰脲和尿囊素;和(B)包括氨基甲酸乙酯树脂的成膜聚合物，为了涂覆灭弧物质(A)，其中的成膜聚合物(B)起涂料组合物的液体载体作用。
15.权利要求14的灭弧涂料组合物，还包括选自水合氧化铝、硼酸、碳酸钙、氢氧化镁的灭弧物质(C)。
16.权利要求14的灭弧涂料组合物，其中该涂料组合物包括占重量约10-90%的灭弧物质(A)和占重量90-10%的成膜聚合物(B)。
17.权利要求16的灭弧涂料组合物，其中该涂料组合物包括占重量约35-65%的灭弧物质(A)和占重量65-35%的成膜聚合物(B)。
18.一种高压电流限制熔断器，包括一般为管状的电绝缘材料的外壳;一对封闭该外壳的每一相对端的终端元件;至少一个导电地互连上述那对终端元件的可熔元件;支撑上述至少一个可熔元件的芯，这个芯包括至少一个平行于上述外壳的纵轴心纵向地伸长的支撑部件;并且，可熔元件、芯或外壳的至少一个带有用有效量的灭弧涂料组合物涂过的至少部分其表面，该涂料组合物包括(A)有效量的灭弧物质和(B)包括氨基甲酸乙酯树脂的成膜聚合物，其中灭弧物质选自碳酸胍、乙酸胍、1，3-二苯胍、鸟嘌呤、氰尿酸蜜胺、脲、乙内酰脲和尿囊素，为了涂覆灭弧物质(A)，其中的成膜聚合物(B)起涂料组合物的液体载体作用。
19.一种灭弧组合物，包括选自碳酸胍、乙酸胍、1，3-二苯胍、鸟嘌呤、氰尿酸蜜胺、脲、乙内酰脲和尿囊素的物质。
全文摘要
一种有效的灭改进轨道电阻性的灭弧涂料组合物，用于高压电流限制熔断器或射击式保险器、断路器、电路断续器、可分离的电缆连接器等装置中。它包括灭弧物质(A)和具有最小跟踪性的成膜聚合物(B)，其中(B)起涂料组合物的液体载体作用。(A)选自胍、碳酸胍、乙酸胍、1，3-二苯胍、鸟嘌呤、蜜胺、氰尿酸蜜胺、脲、乙内酰脲、尿囊素、及其衍生物和混合物。(B)选自氨基甲酸乙酯、丙烯酸、密胺-甲醛及其衍生物和混合物。
文档编号C09D5/00GK1106852SQ9411681
公开日1995年8月16日 申请日期1994年8月22日 优先权日1993年8月23日
发明者J·D·B·史密斯, W·R·克鲁克斯 申请人:尹顿公司