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Composition et procédé de protection d'appareillage électrique.
La présente invention concerne l'isolement d'appareil- lage électrique et sa protection contre l'humidité et les moisis- sures.
Les matériaux ordinaires qui sont couramment employés dans l'appareillage électrique, en particulier l'appareillage de radio, et qui donnent largement satisfaction dans des climats secs, sont très rapidement détériorés dans les pays à climat humide et chaud par suite de la pénétration de l'humidité et du développement des moisissures. Les isolants, en particulier, perdent leurs propriétés isolantes et le fonctionnement des appa- reils devient défectueux. Si on veut néanmoins pouvoir utiliser @
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les matériaux ordinaires dans les appareils destinés à supporter des climats humides, en particulier sous les tropiques, il faut les soustraire à l'influence des agents atmosphériques et à l'attaque des micro-organismes.
Des vernis ordinaires, appliqués sur l'appareillage à protéger par évaporation de solutions de vernis ou matières plastiques synthétiques, ne donnent pas des enduits résistant longtemps aux conditions tropicales. L'humidité les traverse ra- pidement et les rend impropres à une protection efficace.
Les vernis du type résines phénol-formaldéhyde ou glycérine-anhydride phtalique, appliqués par cuisson "in situ" de leurs constituants,ne peuvent pas être envisagés dans tous les cas où les objets à protéger comportent des matériaux sen- sibles à la chaleur, tels que coton ou rayonne guipant les fils conducteurs, papier, etc.., du fait de la température élevée nécessaire à la cuisson.
Il a été trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, que l'on peut isoler et protéger les appa- reils en les recouvrant d'un enduit constitué par une dispersion de chlorure de polyvinyle dans un mélange de brai et de plasti- fiant, additionné éventuellement d'un fongicide, et en transfor- mant cet enduit, par chauffage, en. un revêtement homogène solide.
Les proportions relatives de chlorure de polyvinyle, de brai et de plastifiant sont choisies de façon à obtenir simultanément les propriétés suivantes:
La dispersion, qui pourra se présenter sous différentes formes décrites plus loin, peut être transformée par chauffage en une masse dure à-des températures ne dépassant pas 80 , donc sans danger pour les isolements à recouvrir, sensibles à la chaleur.
Cette cuisson s'effectue sans que la dispersion acquière une fluidité telle qu'elle risquerait de couler et @
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de s'égoutter de l'objet pendant le chauffage.
La dispersion est stable, elle ne durcit pas sponta- nément et peut donc être stockée.
L'enduit obtenu est légèrement plastique, non cassant et non collant. Il protège parfaitement les objets contre l'humi- dité, il n'est pas attaqué par les moisissures, il confère un isolement électrique parfait et il n'est pas sensible aux chocs.
Ces différentes qualités se trouvent réunies quand les proportions relatives sont délimitées comme suit : Chlorure de polyvinyle... 40 à 50% Brai... 25 à 35% Plastifiant ... 15 à 35%.
Une bonne formule est par exemple : Chlorure de polyvinyle ... 42% Brai ... 29% Plastifiant... 29%
Il est connu que le chlorure de polyvinyle peut servir pour l'isolement électrique et que le brai est incorporable au chlorure de polyvinyle en présence de plastifiants. On a déjà proposé de préparer des masses en dispersant du phosphate de tricrésyle dans du brai fondu et en y incorporant du chlorure de polyvinyle et une charge, ces masses étant homogénéisées par exemple par passage au laminoir. De telles masses ne peuvent être appliquées que par les procédés compliqués de moulage.
On a, d'autre part, utilisé, pour la conformation d'objets, des pâtes composées de chlorure de polyvinyle dispersé finement dans un plastifiant non-solvant à froid, un chauffage subséquent transformant la pâte en une masse homogène solide. Les plastifiants usuels non-solvants à froid nécessitent une tempé- rature d'au moins 1500 pour provoquer la dissolution du chlorure de polyvinyle et l'homogénéisation complète. Ces températures A
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risquent de détériorer les ,isolants sensibles à la chaleur. Cer- tains plastifiants permettent une cuisson à plus basse tempéra- ture, mais ces plastifiants ont une légère action solvante déjà à froid, de sorte que les pâtes en contenant durcissent à la longue, même à température ordinaire, et ne peuvent être conservées.
Il a maintenant été constaté que l'adjonction de brai dans les limites indiquées ci-dessus, permet d'obtenir des pâtes dont la cuisson s'effectue à une températurne dépassant pas 80 et que ces pâtes ne durcissent pas spontanément à température ordinaire.
Le choix parmi les différentes qualités de brai sera guidé par la dureté qu'on veut donner à l'enduit. Un brai mou des usines à gaz conviendra pour obtenir des enduits qui doivent garder leur élasticité encore aux basses températures.
Le plastifiant est choisi, d'une part, d'après ses propriétés diélectriques propres, et, d'autre part, d'après son comportement dans le mélange au point de vue exsudation et flui- dité conférée au mélange* La gamme des plastifiants utilisables est très étendue. On obtient d'excellente résultats avec des hydrocarbures aromatiques chlorés, tels que diphényle ou diben- zyle chlorés. Parmi les esters on peut citer les adipates, en particulier l'adipate de méthylcyclohexyle. On peut aussi uti- liser des esters phosphoriques, phtaliques et sébaciques.
Les propriétés fongistatiques des enduits sont bonnes, grâce à l'indifférence absolue du chlorure de polyvinyle vis-à-vis des microorganismes. On peut encore les améliorer en ajoutant des fongicides. Le choix de ces fongicides dépendra de leur effet sur lespropriétés diélectriques du mélange. Des fongicides n'abais- sant que peu les propriétés électriques sont par exemple : lenitrate de phényl-mercure, l'orthophénylphénol, le pentachlorphénol,
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le dithiocarbamate de fer, le disulfure de tétraméthyl-thiurame, le sel de cuivre de l'oxyquinoléine. On peut les employer aux doses de 1 pour mille jusqu'à 1 pour cent.
Pour la préparation de la pâte, on dissout le brai dans le plastifiant, contenant le cas échéant le fongicide, puis on incorpore, en malaxant, le chlorure de polyvinyle en poudre très fine, de préférence à 35 au plus. Cette pâte peut être appliquée de plusieurs façons:
Elle peut être étalée directement sur l'objet à l'aide de couteaux,raclettes ou autres moyens appropriés. Il est utile de chauffer l'objet préalablement à 60 pour faciliter l'enduisage. Après application d'une couche de 2 à 3 mm. d'épais- seur, qui est l'épaisseur optimum pour une bonne protection, on procède à la cuisson pour transformer la pâte en un enduit homogène, de surface non collante. Cette cuisson est complète à 80 en 20 à 30 minutes. Ce mode opératoire convient pour les objets à sur- face irrégulière.
Si l'objet présente des formes géométriques simples on peut utiliser un autre mode d'application, qui consiste à le recouvrir avec des feuilles ou bandes à base de mélange de chlorure de polyvinyle, plastifiant et brai. De telles feuilles ou bandes sont obtenues en passant la pâte, obtenue comme ci-dessus, dans un appareil à cylindres chauffants vers 80 , par exemple une calandre à trois cylindres, à une vitesse telle que la dis- persion du chlorure de polyvinyle dans le plastifiant ne se trans- forme qu'incomplètement en une masse homogène; les feuilles obtenues sont solides, élastiques, non-collantes à froid, mais restent encore collantes à chaud.
On peut découper ces feuilles en bandes, et enrouler ces bandes sur elles-mêmes, après, éventuel- lement, un léger talcage des deux surfaces, pour en faire des bobines plus faciles à manipuler. Pour l'application sur les objets, ces bandes sont utilisées comme les bandes de rubans isolants
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habituels. On recouvre l'objet par enroulement à chevauchement en étirant légèrement pour obtenir un faible serrage sur l'objet. Il est bon de chauffer préalablement l'objet à 50-60 , par un procédé ne produisant pas de condensations dhumidité. On procède ensuite à la cuisson à 80 , ce qui a pour effet de provoquer une soudure homogène des spires et la suppression de l'effet collant sur la surface externe.
Dans le cas où l'objet présente des dreux, on peut préalablement les combler à l'aide de la pâte selon le premier mode d'application.
Un troisième mode d'application consiste à enrober l'objet avec des bandes textiles enduites de pâte. On prépare ces bandes en enduisant des lacettes ou rubans, par exemple en textiles à base de chlorure de polyvinyle ou de soie de verre, avec une pâte dé composition analogue à celle utilisée pour le premier mode d'application. On utilise ces rubans comme les bandes sans support textile décrites ci-dessus.
La protection contre l'humidité, dans les conditions tropicales les plus sévères, peut encore être accrue par applica- tion d'un vernis hydrofuge sur l'enduit après cuisson. Des vernis à base de dérivés organosiliciques sont particulièrement appro- priés à cet effet. On peut aussi obtenir une hydrofugation su- perficielle par exposition aux vapeurs de dérivés organosiliciques volatils.
Les propriétés électriques des enduits obtenus sont remarquables. On obtient, suivant la composition, des résistivités de l'ordre de 1011 à 1013 ohms-centimètre. La résistivité ne baisse que très peu en présence d'eau ou dhumidité. Un séjour, par exemple de 24 heures, dans l'eau ou dans une atmosphère chaude saturée d'eau, n'abaisse jamais la résistivité au-dessous de 1011 ohms-centimètre à 20 .
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Composition and method of protecting electrical equipment.
The present invention relates to the insulation of electrical equipment and its protection against humidity and mold.
Ordinary materials which are commonly used in electrical equipment, especially radio equipment, and which are largely satisfactory in dry climates, deteriorate very rapidly in countries with hot and humid climates due to the penetration of water. moisture and mold growth. Insulators, in particular, lose their insulating properties and the functioning of devices becomes defective. If we nevertheless want to be able to use @
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ordinary materials in devices intended to withstand humid climates, especially in the tropics, must be protected from the influence of atmospheric agents and the attack of micro-organisms.
Ordinary varnishes, applied to the equipment to be protected by evaporation of solutions of varnish or synthetic plastics, do not give coatings resistant to tropical conditions for a long time. Moisture passes through them quickly and makes them unsuitable for effective protection.
Varnishes of the phenol-formaldehyde or glycerin-phthalic anhydride type, applied by curing "in situ" of their constituents, cannot be envisaged in all cases where the objects to be protected include materials sensitive to heat, such as that cotton or rayon wrapping the conductive threads, paper, etc. .., due to the high temperature required for cooking.
It has been found, and this is the subject of the present invention, that it is possible to insulate and protect the apparatus by covering them with a coating consisting of a dispersion of polyvinyl chloride in a mixture. pitch and plasticizer, optionally added with a fungicide, and converting this coating, by heating, into. a solid homogeneous coating.
The relative proportions of polyvinyl chloride, pitch and plasticizer are chosen so as to simultaneously obtain the following properties:
The dispersion, which may be in various forms described below, can be transformed by heating into a hard mass at temperatures not exceeding 80, therefore without danger for the insulation to be covered, which is sensitive to heat.
This cooking is carried out without the dispersion acquiring a fluidity such that there is a risk of running and @
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to drip from the object during heating.
The dispersion is stable, it does not harden spontaneously and can therefore be stored.
The coating obtained is slightly plastic, non-brittle and non-sticky. It perfectly protects objects against humidity, it is not attacked by mold, it provides perfect electrical insulation and it is not sensitive to shocks.
These different qualities are found together when the relative proportions are delimited as follows: Polyvinyl chloride ... 40 to 50% Pitch ... 25 to 35% Plasticizer ... 15 to 35%.
A good formula is for example: Polyvinyl chloride ... 42% Pitch ... 29% Plasticizer ... 29%
It is known that polyvinyl chloride can be used for electrical insulation and that pitch can be incorporated into polyvinyl chloride in the presence of plasticizers. It has already been proposed to prepare masses by dispersing tricresyl phosphate in molten pitch and by incorporating therein polyvinyl chloride and a filler, these masses being homogenized for example by passing through a rolling mill. Such masses can only be applied by the complicated molding processes.
On the other hand, for the shaping of objects, pastes composed of polyvinyl chloride finely dispersed in a cold non-solvent plasticizer have been used, subsequent heating transforming the paste into a solid homogeneous mass. Conventional cold non-solvent plasticizers require a temperature of at least 1500 to cause dissolution of the polyvinyl chloride and complete homogenization. These temperatures A
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risk of damaging heat-sensitive insulations. Some plasticizers allow cooking at lower temperatures, but these plasticizers have a slight solvent action already when cold, so that pastes containing them harden over time, even at room temperature, and cannot be stored.
It has now been observed that the addition of pitch within the limits indicated above makes it possible to obtain pasta which is cooked at a temperature not exceeding 80 and that these pastes do not harden spontaneously at ordinary temperature.
The choice among the different qualities of pitch will be guided by the hardness that we want to give to the coating. Soft pitch from gas works will be suitable for obtaining plasters which must still retain their elasticity at low temperatures.
The plasticizer is chosen, on the one hand, according to its own dielectric properties, and, on the other hand, according to its behavior in the mixture from the point of view of exudation and fluidity conferred on the mixture * The range of plasticizers usable is very extensive. Excellent results are obtained with chlorinated aromatic hydrocarbons, such as chlorinated diphenyl or dibenzyl. Among the esters, mention may be made of adipates, in particular methylcyclohexyl adipate. Phosphoric, phthalic and sebacic esters can also be used.
The fungistatic properties of the plasters are good, thanks to the absolute indifference of polyvinyl chloride towards microorganisms. They can be further improved by adding fungicides. The choice of these fungicides will depend on their effect on the dielectric properties of the mixture. Fungicides which only slightly lower the electrical properties are for example: phenyl-mercury lenitrate, orthophenylphenol, pentachlorphenol,
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iron dithiocarbamate, tetramethyl-thiuram disulfide, copper salt of oxyquinoline. They can be used in doses of 1 per thousand up to 1 per cent.
For the preparation of the paste, the pitch is dissolved in the plasticizer, optionally containing the fungicide, then the polyvinyl chloride is incorporated, while kneading, very fine powdered polyvinyl chloride, preferably at most 35. This paste can be applied in several ways:
It can be spread directly on the object using knives, squeegees or other suitable means. It is useful to heat the object beforehand to 60 to facilitate coating. After application of a layer of 2 to 3 mm. of thickness, which is the optimum thickness for good protection, the baking is carried out to transform the dough into a homogeneous coating with a non-sticky surface. This cooking is complete to 80 in 20 to 30 minutes. This procedure is suitable for objects with an irregular surface.
If the object has simple geometric shapes, another mode of application can be used, which consists of covering it with sheets or strips based on a mixture of polyvinyl chloride, plasticizer and pitch. Such sheets or strips are obtained by passing the paste, obtained as above, through an apparatus with heating rolls at around 80, for example a three-roll calender, at a rate such as the dispersion of the polyvinyl chloride in the cylinder. plasticizer is only incompletely transformed into a homogeneous mass; the sheets obtained are solid, elastic, non-sticky when cold, but still remain sticky when hot.
These sheets can be cut into strips, and these strips rolled up on themselves, optionally after lightening the two surfaces, to make reels easier to handle. For application on objects, these tapes are used as the tapes of insulating tapes
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usual. The object is covered by overlapping winding while stretching slightly to obtain a weak clamping on the object. It is good to first heat the object to 50-60, by a process that does not produce moisture condensation. The firing is then carried out at 80, which has the effect of causing a homogeneous welding of the turns and the elimination of the sticky effect on the external surface.
In the case where the object has dreux, one can first fill them with the paste according to the first mode of application.
A third mode of application consists in coating the object with textile strips coated with paste. These strips are prepared by coating laces or ribbons, for example made from textiles based on polyvinyl chloride or glass silk, with a paste of composition similar to that used for the first mode of application. These tapes are used as the tapes without textile support described above.
The protection against humidity in the most severe tropical conditions can be further increased by applying a water-repellent varnish to the plaster after curing. Varnishes based on organosilicon derivatives are particularly suitable for this purpose. A surface water repellency can also be obtained by exposure to the vapors of volatile organosilicon derivatives.
The electrical properties of the coatings obtained are remarkable. Resistivities of the order of 1011 to 1013 ohm-centimeter are obtained, depending on the composition. The resistivity only drops very little in the presence of water or humidity. A stay, for example 24 hours, in water or in a hot atmosphere saturated with water, never lowers the resistivity below 1011 ohm-cm to 20.