AT212898B - Elektrische Leiter mit Polyesterharz-Isolierungen und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

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  Elektrische Leiter mit Polyesterharz-Isolierungen und Verfahren zu deren Herstellung 
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   Die vorbekannten Lacke besitzen eine hervorragende Alterungsbeständigkeit, jedoch ist die Härte der Isolierungsschichten in vielen Fällen nicht besonders gut. Die Aufgabenstellung der Erfindung geht dahin, Polyesterharzisolierungen der vorerwähnten Art aufzubauen, die harte und besonders schmorfeste Isolierschichten ergeben. 



   Es wurde gefunden, dass man elektrische Leiter mit harten und besonders schmorfesten Isolierschichten erhält, wenn man zur Lackierung der elektrischen Leiter Lösungen von Polyestern verwendet, die nach dem oben erwähnten Aufbauprinzip hergestellt sind, wobei jedoch ein Teil des zweiwertigen Alkohols durch ein Bisphenol ersetzt worden ist. 



   Die Carbonsäuren sollen bei dem Verfahren gemäss der Erfindung im wesentlichen aus Terephthalsäure bestehen. Jedoch kann ein Teil der Terephthalsäure durch Phthalsäure, Isophthalsäure und aliphatische Säuren ersetzt werden. 



   Als zweiwertige Alkohole können neben den Bis-phenolen Glykole wie Äthylenglykol oder Propylenglykol verwendet werden. Als dreioder höherwertige Alkohole kommen Glycerin, Pentaerythrit oder andere höherwertige Alkohole in Betracht. Als Bis-phenole können z. B. 



    4, 4'-Dioxydiphenyl   oder dessen Substitutionsprodukte verwendet werden. Vorteilhaft ist es, wenn die beiden Benzolkerne der Bis-phenole durch mindestens ein aliphatisches Kohlenstoffatom getrennt sind, wie dies z. B. beim 4, 4'Dioxydiphenylolpropan der Fall ist. Die Trennung kann auch durch ein Heteroatom, z. B. ein Sauerstoff- oder Schwefelatom, erfolgen, wie dies beim   4, 4'-Dioxydiphenylsulfon   und beim 4, 4'-Dioxydiphenyläther der Fall ist. 



   Die Mengen der Ausgangskomponenten werden derart gewählt, dass das Verhältnis der bifunktionellen hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen (Bis-phenole und Diole) zu den Triolen oder Tetraolen etwa 1 : 0, 3 bis etwa   l :   3 beträgt, und zum andern so, dass auf eine Carboxylgruppe etwa 1, 2-3 Hydroxylgruppen entfallen. 

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   Die Veresterung muss bei erhöhter Temperatur durchgeführt werden und vorzugsweise bei Temperaturen über   250 0 C   vervollständigt werden. Dabei kann man auch so vorgehen, dass man die Bis-phenole zunächst mit der Terephthalsäuremenge verestert bzw., soweit niedere Ester der Terephthalsäure als Ausgangskomponente verwendet werden, umestert, dabei die Umesterung bei Temperaturen von etwa 190 bis 210  C anfängt und bei über 250  C beendet, dann die restliche Menge der Diole und Triole zugibt und die Veresterung der aliphatischen Hydroxylgruppen bei niedrigeren Temperaturen, vorzugsweise bei   120-230'C,   vornimmt. 



   Bei der Mitverwendung von Säureanhydriden wie Phthalsäureanhydrid,   Maleinsäure- und   bzw. oder   Bernsteinsäureanhydrid   werden diese zweckmässig mit dem Bis-phenol zur Reaktion gebracht und der erhaltene saure Ester mit den andern Säuren bzw. Säureestern und Polyalkoholen umgesetzt. Der in der Reaktion gebildete niedere Alkohol bzw. das Wasser werden zweckmässig während der Umsetzung fortlaufend aus dem System entfernt. Den Prozess kann man in Anwesenheit der üblichen Katalysatoren durchführen, z. B. von Alkalien, Alkoholaten der Alkali- und Erdalkalimetalle und des Aluminiums, Titan- und Borsäureestern oder organischen Salzen von Metallen wie Zn, Sb, Ce oder Zr. Saure Katalysatoren sind weniger geeignet.

   Die so hergestellten Polyester besitzen eine gute   Löslichkeit   in Diacetonalkohol, Methylglykolacetat, Xylenol, Kresol, Phenol und ähnlichen Lösungsmitteln. Die Endviskosität der Harze 50% ig in Diacetonalkohol gelöst soll zwischen 5 und 25 Poises liegen. 
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 Gemisch von Xylenol oder Kresol mit Solventnaphtha oder Xylol gelöst. Besonders empfehlenswert ist ein Festkörpergehalt zwischen 30 und 40   %.   Zu der Lösung werden Härtungskatalysatoren gegeben, die bei der Lackierung eine schnellere Vernetzung des Harzes bewirken. 



  Als Härtungskatalysatoren können die bekannten Metallsalze von organischen Säuren genommen werden, bevorzugt die Salze des Zn, Ce, Zr, Mn, Pb und Co sowie organische Titan-, Aluminium- und Siliciumverbindungen. 



   Die Lösungen werden an der üblichen Drahtlackiermaschine verarbeitet. Bei einem Kupferdraht von 0, 8 mm wird die vollständige Vernetzung bei 400  C Ofentemperatur mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 4 bis 8 m/min erreicht. 



   Die mit den so gewonnenen Lacken lackierten elektrischen Leiter zeigen neben guten elektrischen, mechanischen und thermischen Werten eine besonders gute Schmorbeständigkeit. 



   Beispiel 1 : 4 Mol Terephthalsäuredimethylester, 2 Mol 4, 4'-Dioxydiphenylolpropan, 1 Mol Äthylenglykol, 2 Mol Glycerin, 1 g Zinkresinat werden in einem 2 l- Dreihalskolben unter Rühren und inertem Gasstrom auf   180  C erwärmt,   wo unter lebhaftem Kochen die Reaktion ein- setzt. Das gebildete Methanol wird durch eine Kolonne abdestilliert. Die Temperatur wird langsam auf 250  C erhöht und die Mischung 5-6 Stunden lang bei dieser Temperatur gehalten. Die Reaktion wird zweckmässig im Vakuum beendet. 



   Beispiel 2 : In derselben Apparatur wie in Beispiel 1 werden 4 Mol Terephthalsäuredimethylester, 1 Mol   4, 4'-Dioxydiphenylblpropan   mit 1 g Antimonoxyd und 1 g Zinkresinat auf   200-260  C   erwärmt, bis   90%   der theoretischen Menge des Methanols abdestilliert sind. 



  Dann werden 2 Mol Glykol und 2 Mol Glycerin zugesetzt und die Veresterung bei   180-230  C   weitergeführt, bis der gewünschte Grad der Veresterung erreicht ist. 



   Beispiel 3 : 1 Mol 4, 4'-Dioxydiphenylolpropan, 2 Mol Maleinsäureanhydrid, 1 g Zinkresinat werden in der Apparatur gemäss Beispiel 1 etwa 3 Stunden auf etwa   180-240  C   erwärmt. Dann werden 2 Mol Terephthalsäuredimethylester, 2 Mol Propylenglykol, 2 Mol Glycerin zugesetzt, und die Veresterung wird bei   200-230  C   beendet. 



   Ein mit dem gemäss Beispiel 1 bereiteten Harz hergestellter Lack gab auf 0, 8 mm Draht bei   4000 C Ofentemperatur   und 5, 5 m/min Abzugsgeschwindigkeit und 8   Durchzügen   folgende Werte : 
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<tb> 
<tb> Lackauflage <SEP> 56 <SEP> [1.
<tb> 



  Wickelfest................ <SEP> nach <SEP> 10% <SEP> Vor- <SEP> 
<tb> dehnung
<tb> Ausgangshärte <SEP> 4 <SEP> H
<tb> Härte <SEP> nach <SEP> 30 <SEP> Minuten
<tb> Spritlagerung <SEP> bei <SEP> 50 <SEP>   <SEP> C.. <SEP> 4 <SEP> H
<tb> Härte <SEP> nach <SEP> 30 <SEP> Minuten
<tb> Benzollagerung <SEP> bei <SEP> 50 <SEP>   <SEP> C. <SEP> 4 <SEP> H
<tb> Durchschlagspannung..... <SEP> 4440 <SEP> Volt
<tb> Isolationswiderstand <SEP> nach
<tb> 24 <SEP> Stunden <SEP> bei <SEP> 80% <SEP> rel. <SEP> F. <SEP> 108. <SEP> 000 <SEP> MOhm-km
<tb> Isolationswiderstand <SEP> nach
<tb> 1 <SEP> Stunde <SEP> bei <SEP> 140 <SEP>  C... <SEP> 772
<tb> Dielektrischer <SEP> Verlustfaktor
<tb> 24 <SEP> Stunden <SEP> bei <SEP> 800 <SEP> Hz
<tb> und <SEP> 80% <SEP> rel. <SEP> F.........

   <SEP> 5, <SEP> 45 <SEP> x <SEP> 10-3 <SEP> 
<tb> Überlastungsbeständigkeitszeit <SEP> bei <SEP> 330 <SEP> W/mm2 <SEP> CuQuerschnitt <SEP> einer <SEP> 4-Lagenspule <SEP> auf <SEP> Porzellankern <SEP> (Schmorbeständigkeit) <SEP> 33 <SEP> Minuten
<tb> Wärmealterung <SEP> 72 <SEP> Stunden <SEP> bei
<tb> 200 <SEP> C <SEP> 20% <SEP> dehn- <SEP> 
<tb> bar
<tb> 
 
Ein nach Beispiel 2 hergestelltes Harz gibt unter den obigen Bedingungen folgende Werte :

   
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<tb> 
<tb> Wickelfest............... <SEP> nach <SEP> 15% <SEP> Vor- <SEP> 
<tb> dehnung
<tb> Ausgangshärte <SEP> ............ <SEP> 2-3 <SEP> H
<tb> Härte <SEP> nach <SEP> 30 <SEP> Minuten
<tb> Spritlagerung <SEP> bei <SEP> 500 <SEP> C. <SEP> 2 <SEP> H
<tb> 
 

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<tb> 
<tb> Härte <SEP> nach <SEP> 30 <SEP> Minuten
<tb> Benzollagerung <SEP> bei <SEP> 50 <SEP>   <SEP> C. <SEP> 2 <SEP> H
<tb> Durchschlagspannung..... <SEP> 3050 <SEP> Volt
<tb> Dielektrischer <SEP> Verlustfaktor
<tb> 24 <SEP> Stunden <SEP> bei <SEP> 800 <SEP> Hz
<tb> und <SEP> 80% <SEP> rel. <SEP> F..........

   <SEP> 4, <SEP> 64x <SEP> 10-3 <SEP> 
<tb> Überlastungsbeständigkeitszeit <SEP> bei <SEP> 330 <SEP> W/mm2 <SEP> CuQuerschnitt <SEP> einer <SEP> 4-Lagenspule <SEP> auf <SEP> Porzellankern <SEP> (Schmorbeständigkeit) <SEP> 22 <SEP> Minuten
<tb> Wärmealterung <SEP> 168 <SEP> Stunden <SEP> bei
<tb> 200 <SEP>  C <SEP> noch <SEP> 20%
<tb> dehnbar
<tb> 
   PATENTANSPRÜCHE :    
1.

   Elektrische Leiter mit Polyesterharzisolierungen auf der Grundlage von Polyestern, die aus Terephthalsäure oder Gemischen der Terephthalsäure mit andern mehrwertigen Carbonsäuren sowie zweiwertigen und höherwertigen hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen hergestellt sind, wobei das Verhältnis der zweiwertigen zu den höherwertigen hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen etwa 1 : 0, 3 bis etwa 1 : 3 beträgt und im Reaktionsgemisch auf eine Carboxyl- gruppe etwa 1, 2-3 Hydroxylgruppen entfallen, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Harzisolierung verwendeten Polyester unter Verwendung von zweiwertigen hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen hergestellt sind, die mindestens teilweise aus Bis-phenolen bestehen.

Claims (1)

1. 2. Elektrische Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den verwendeten Bis-phenolen die beiden Benzolkerne durch mindestens ein aliphatisches Kohlenstoffatom oder durch ein Heteroatom getrennt sind.

   3. Elektrische Leiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Bis-phenol das 4, 4'-Dioxydiphenylolpropan ist. 4. Verfahren zur Herstellung von elektrischen Leitern nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter durch ein Imprägnierungsbad gezogen werden, in dem ein Polyesterharz gemäss den Ansprüchen 1 bis 3 gelöst ist und dass die so beschichteten elektrischen Leiter dann einer Ofentemperatur von etwa 400 C ausgesetzt werden.

   5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung im Imprägnierungsbad und die Erhitzung auf Ofentemperatur mehrfach wiederholt wird.