199635. lajstromszámú szabadalom • Eljárás reverzibilis működésű áramkorlátozó passzív elem előállítására
HU 199635 B A találmány tárgya eljárás reverzibilis működésű áramkorlátozó passzív elem előállítására. A gyakorlatban ismeretesek a reverzibilis működésű áramkorlátozó passzív elemek. Ezek a fogyasztóval sorba kapcsolva az üzemi áramerősség számára csekély ellenállást képviselnek, egy küszöbértéket meghaladó áramerősség értéknél bekövetkező felmelegedés hatására azonban ellenállásuk meredeken megnő, ezáltal az áramkört lényegében megszakítják, majd az áramerősség csökkenésével, illetve az áramkör bontása után ellenállásuk közelítőleg az eredeti értékére áll vissza. Ilyen reverzibilis áramkorlátozó paszszív elemet ismertet a 2 074 375 ljsz-ú brit szabadalmi leírás. Eszerint két elektróda közé olyan vezetőképes polimert helyeznek, amelynek pozitív hőmérsékleti koefficiense van, vagyis ellenállása a hőmérséklet emelkedésével nő. A vezetőképes polimer előállításához etilén etil-akrilát kopolimer, nagysűrűségű polietilén, korom és egy antioxidáns keverékét használják. Az áramkorlátozó elemet úgy alakítják ki, hogy az elektródák közé, de azokat át nem hidalva, a vezető polimerbe legalább egy nem-vezető elemet is elhelyeznek. Az eljárás hátránya a nem-vezető elem elhelyezésének bonyolult és bizonytalan volta, tekintettel arra, hogy a vezetőképes polimer réteg többnyire vékony, például csupán 1 mm vastagságú. A 2 074 376 ljsz-ú brit szabadalmi leírás szerint hengeralakú aktív elektródát alkalmaznak; A vezetőképes polimer ebben a megoldásban polietilént, kormot, alumínium-trihidrátot és antioxidánst tartalmaz. A pozitív hőmérsékleti koefficienssel rendelkező ellenállású műanyag rétegek előállítását ismertető leírások egy része utal arra, hogy az ilyen anyagokkal készített termékekben a műanyag rétegeket elektrongyorsítóval térhálósítják. A 60 031 540. számú japán közzétételi irat szerint a vezetőképes polimerréteget úgy térhálósítják, hogy mindkét elektróda oldaláról 10—70 kGy sugárdózist alkalmaznak. A fenti eljárások szerint készített reverzibilis áramkorlátozó passzív elemek hátránya az, hogy az elektródák és a vezető polimer közötti kapcsolat a tartós használat folyamán változik, az érintkezés romlik és ennek következtében az áramkorlátozó elem ellenállása szobahőfokra való lehűlés után nem áll vissza eredeti csekély értékére. Ez legalábbis részben azzal magyarázható, hogy az áramkorlátozó elem a használatban ismételt, hirtelen felmelegedésnek majd lehűlésnek van kitéve, viszont az elektróda és a polimer hőtágulási együtthatója nagyságrendileg eltérő és a közöttük lévő kapcsolat nem képes a keletkező feszültségek teljes kiegyenlítésére. Kísérleti munkánk célja a fenti hátrány kiküszöbölése volt. Kísérleteink során azt tapasztaltuk, hogy a fenti hátrány kiküszöbölhető oly módon, 1 2 hogy a két elektróda között három rétegből képezünk ki vezetőképes polimert. Az elektródákkal érintkező két illesztő réteg etilén és egy egybázisú telítetlen sav' kopolimerjéből vagy ojtott kopolimerjéből — amelyben a sav részben fémsó alakjában van jelen — valamint koromból alakítjuk ki. A középső réteg pedig polietilénből és koromból áll, mimellett a két külső réteg koromtartalma azonos vagy nagyobb, mint a belső rétegé. Az így kialakított elem polimer rétegeit ezután elektrongyorsítóval térhálósítjuk. A reverzibilis működésű áramkorlátozó elem műanyag rétegeinek korom adalékaként nem alkalmazható Tetszőleges koromfajta. A kereskedelmi forgalomban lévő kormok többségénél a koromszemcsék felülete erősen oxidált, más fajták pedig szabályos gömbfelületűek és dúrva szemcsézetűek, kevéssé strukturáltak. Ha ilyen kormokat műanyagba keverünk, nem nő meg jelentősen az elektromos vezetőképesség. Korom adalékként célszerű erősen strutúrált, vezetőképes kormokat alkalmazni. A reverzibilis működésű áramkorlátozó passzív elem előállításának céljára alkalmas adalékanyagnak bizonyult például a Cabot cég Vulcan XC 72 típusú vezetőképes korom anyaga. A rétegek még egyéb adalékokat, előnyösen antioxidánst is tartalmazhatnak. Előnyösen Irganox 1010 (gyártja: Geigy AG, CH) antioxidánst alkalmazzuk. A reverzibilis működésű áramkorlátozó passzív elemet előnyösen úgy állítjuk elő, hogy etilén és egy egybázisú telítetlen sav, célszerűen akrilsav vagy metakrilsav kopolimerjét vagy ojtott kopolimerjét — amelyben a sav részben fémsó alakjában van jelen — valamint a vezetőképes kormot, illetve az egyéb adalékokat keverőben összekeverjük, granuláljuk, majd fóliával extrudáljuk. Ezután polietilént és vezetőképes kormot keverünk össze hasonló módon, az elegyet granuláljuk és fóliává extrudáljuk vagy lemezt préselünk belőle. Ezután a sav komonomert tartalmazó két fólia közé egy kormot is tartalmazó polietilén fóliát vagy lemezt helyezünk és a három műanyag réteget két, célszerűen nikkelből készült vagy nikkel bevonatú, elektróda között melegen préseljük vagy hengereljük. Eljárásunk egy másik változata szerint előbb a sav komonomert tartalmazó illesztő fóliát préseljük össze az elektródával, majd egy második préselési folyamatban a két elektródával ellátott, illesztő fólia közé préseljük a kormot is tartalmazó polietilén fóliát. Eljárásunk további változata szerint úgy is kialakíthatjuk a reverzibilis áramkorlátozó passzív elem lényeges részét képező, háromrétegű műanyag rendszert, hogy a kroromadalékkal vezetőképessé tett polietilén fólia két felületén vékony rétegben, egybázisú telítetlen savval, előnyösen akril- vagy metakrilsavval, ojtott kopolimer réteget hozunk létre, majd egy további lépésben az ojtott oldal2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
