<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zum isolieren eines Leiters mit einer warmhärtbaren Polyesterharzmasse
Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur Aufbringung eines Überzugs- bzw.
Emailmaterials aus einem in der Wärme vernetzbaren Polyesterharz für elektrische Isolationszwecke.
Warmhärtbare Polyesterkondensationsprodukte bzw. -harze als Isolationsmaterial für elektrische Leiter sind bekannt. Ein bevorzugtes Polyesterharz dieser Art ist ein Kondensationsprodukt eines niederen Dialkylesters der Terephthalsäure oder Isophthalsäure oder von Gemischen derselben mit Äthylenglykol und einem mehrwertigen gesättigten aliphatischen Alkohol mit mindestens 3 Hydroxylgruppen.
Bisher wurden ganz allgemein Lösungsmittel zum Aufbringen dieser Harze verwendet, doch trägt das Lösungsmittel zur endgültigen Eigenschaft des Überzuges nichts bei. Die Kosten des Lösungsmittels stellen einen bedeutsamen Anteil der Gesamtkosten der Harzlösung dar, zumal ja Lösungsmittel im allgemeinen 75-89%) des Gesamtvolumens ausmachen. Die meisten Lösungsmittel werden nicht wiedergewonnen. Selbst wenn man sie wiedergewinnt, sind jedoch die dabei entstehenden Verfahrens- und Transportkosten so hoch, dass dadurch die mit der Rückgewinnung verbundene Ersparnis wieder wettgemacht wird.
Ausserdem können entflammbare oder giftige Lösungsmittel wegen ihrer Feuergefährlichkeit und Gesundheitsschädlichkeit Schwierigkeiten beim Hantieren verursachen. Ein weiterer Nachteil von Überzugslösungen besteht darin, dass sich die Viskosität des Überzuges mit der Konzentration des Harzes beträchtlich ändert. Im Hinblick auf diese Faktoren kann es zur Erzielung der gewünschten Filmdicke des Überzuges notwendig werden, unter Verwendung von Düsen mehrere Überzüge aufzubringen.
Gemäss der Erfindung werden wässerige dispergierte Überzugsmassen vorgeschlagen, welche die Nachteile einer in Lösungsform vorliegenden Überzugsmasse durch die Verwendung von Wasser als flüchtigen Bestandteil vermeiden lassen.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Isolieren eines Leiters mittels einer warmhärtbaren Polyestermasse, vorzugsweise eines Harzes, welches aus dem Kondensationsprodukt eines niederen Dialkylesters der Terephthalsäure oder der Isophthalsäure, Äthylenglykol und einem mehrwertigen gesättigten aliphatischen Alkohol mit mindestens 3 Hydroxylgruppen besteht, wobei diese drei Bestandteile (Ester, Äthylenglykol und mehrwertiger Alkohol) in einem Molverhältnis von 3 : 2 : 1 vorliegen, ist nun dadurch gekennzeichnet, dass. aus dem pulverförmigen Polyesterharz, dem aus Titanverbindungen, Pyromellitsäure oder Zinkcaprylat bestehendem Härter für das Polyesterharz und einem Netzmittel eine wässerige Dispersion hergestellt, diese Dispersion auf dem Leiter zur Erzeugung eines isolierenden Überzuges aufgebracht und der Überzug in der Wärme gehärtet wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird vorerst eine homogene Lösung des Harzes und des Härters hergestellt, indem man den Härter in das geschmolzene Harz einmischt, die feste Lösung aus Harz und Härter wird dann pulverisiert und mit einem Netzmittel in einem wässerigen Medium kombiniert. Nach einer andern Ausführungsform wird das fein pulverisierte Harz unmittelbar in einem wässerigen Medium mit dem Härter und dem Netzmittel vereinigt.
Gemäss der Erfindung werden als Härter bzw. Vernetzungsmittel vorzugsweise Triäthanolamintitanat, Titanlactat oder Octylenglykoltitanat verwendet. Andere Aminoalkohol-bzw. Glykol-Titanchelate
<Desc/Clms Page number 2>
sind ebenfalls geeignet. Der Härter kann in Kombination mit dem geschmolzenen Harz oder auch als Emulsion oder Suspension in Kombination mit dem wässerigen Medium angewendet werden. Solche Härter, wie beispielsweise Tetrakresyltitanat oder Tetraphenyltitanat, sind ganz besonders wirksam, wenn sie mit. dem geschmolzenen Harz kombiniert werden.
Die Konzentration des Härters hängt sehr von seiner Art ab. So kann z. B. Triäthanolamintitanat in
EMI2.1
soll, die allgemein angewendeten Lösungsmittel zu vermeiden. An deren Stelle kommt nun erfindungs- gemäss, wie bereits erwähnt, Wasser als flüchtiger Bestandteil zur Verwendung.
. Ein zufriedenstellendes Dispergiermittel bzw. Netzmittel für diese wässerigen Dispersionen ist Gly- cerinmonooleat, das unter dem Handelsnamen"Witco GMO"bekannt ist. Dieses Mittel ist in einer Menge von grössenordnungsmässig 0,5 Gel.-%, bezogen auf das feste Harz, ganz besonders wirksam, obwohl auch so wenig wie 0,05 bzw. so viel wie 1 Gew. -0/0 noch mit befriedigender Wirksamkeit angewendet werden kann. Polyäthylenglykolester der Fettsäuren, Stearinsäure und deren Glycerin- oder Äthylenglykolester können ebenfalls als Netzmittel verwendet werden. Andere wirksame oberflächenaktive Mittel sind die unter den Handelsnamen "Aerosol Ot, OPE- ! " der Firma Rohm & Haas und"Tergitol NP-27"der
Firma Carbide & Carbon bekannten Produkte.
Als wässeriges Dispergiermittel kann gewöhnliches Leitungswasser verwendet werden. Es ist jedoch vorzuziehen, aber nicht notwendig, destilliertes oder demineralisiertes Wasser zu benutzen.
Wenn der pH-Wert der Dispersion nicht von selbst im Bereich von 6,0 bis 7,5 liegt, ist es vorzuziehen, jedoch nicht notwendig, eine hinreichende Menge eines Mittels zur Neutralisation oder pH-Einstel- lung zuzufügen, um den pH-Wert auf diesen Bereich einzustellen. So können beispielsweise bei einem alkalischen Gemisch Essigsäure oder Pyromellitsäure für diesen Zweck verwendet werden ; wenn es erforderlich ist, können als alkalische Verbindungen beispielsweise Methylmorpholin oder Ammoniak verwendet werden.
Ein elektrischer Leiter kann auf einfache Weise mit einem isolierenden Überzug aus dem beschriebenen Emailmaterial versehen werden, indem man den-Leiter zuerst durch die Dispersion führt und ihn dabei mit der Emailmasse überzieht, worauf man den Überzug in der Wärme härtet. Der Leiter kann so oft durch die Emailmasse gezogen und in der Wärme gehärtet werden, bis man die gewünschte Überzugsdicke erlangt. Der Überzug eignet sich vorzüglich für Magnetdrähte ; es können jedoch auch andere leitende Drähte oder Gegenstände erfindungsgemäss überzogen werden.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei die Teile und Prozentangaben auf Gewichtsmengen bezogen sind.
Beispiel l : 100 Teile Polyesterharz eines Kondensationsproduktes aus einer Mischung von Terephthalsäureester, Glykol und Glycerin im Molverhältnis 3 : 2 : 1 werden in einem Gefäss unter einer ge- genüber diesen Komponenten inerten Atmosphäre auf eine Temperatur von 140 bis 1500C erhitzt. Als Härter werden 3,2 Teile einer 59% gen Lösung von Triäthanolamintitanat in Isopropylalkohol zugefügt. Das aus Harz und Härter bestehende Gemisch wird dann zur raschen Abkühlung in ein flaches Gefäss ausgegossen.
Das feste Harzgemisch wird hierauf auf eine Teilchengrösse, die durch ein 40 Maschensieb durchgeht, oder feiner, vermahlen. 100 Teile dieses Harz-Triäthanolamintitanatpulvers werden dann mit 285 Teilen destilliertem oder demineralisiertem Wasser und 0,5 Teilen Glycerinmonooleat als Netzmittel vereinigt. Diese Bestandteile werden in einem mit Stein- oder Keramikkugeln beschickten Keramikgefäss 24 - 36 h miteinander vermahlen. Sodann werden 0,2 Gew.-Teile Pyromellitsäure als Neutralisationsmittel zugesetzt, um den pH-Wert der Masse auf den bereits erwähnten Bereich einzustellen. Diese Drahtemailmasse kann unmittelbar auf Kupfermagnetdraht aufgebracht oder auch zunächst mit Wasser auf einen niedrigeren Feststoffgehalt verdünnt und dann auf den Drahc aufgebracht werden.
Der Feststoffgehalt der Dispersion kann den jeweiligen-Bedingungen für den Drahtüberzug gemäss eingestellt werden.
Eine Dispersion mit einem Gehalt von 2Wo an festem Harz, die aus dem in Beispiel 1 angegebenen Ansatz hergestellt wurde, hat eine Viskosität von 260 cP (c. p. s.). Diese Dispersion wurde auf einen Kupferdraht von 0,965 mm Durchmesser bei einer Geschwindigkeit des Drahtes von 7,925 m/min in einem 4, 572 m hohen, mit Gas beheizten Drahtturm in der Weise aufgebracht, dass der Draht sechsmal durch die wässerige Dispersion aufwärts gezogen wurde, so dass die gesamte Behandlungsdauer im beheizten Turm für jeden Überzug etwa 1 min betrug. Die Lufttemperatur des Ofens war am Boden 3100 C und an seinem oberen Ende 4250 C. Der überzogene Draht hatte einen um 0,0787 mm grösseren Durchmesser als der nicht überzogene Draht.
Mit diesem Draht wurden bei Standardversuchen die folgenden Ergebnisse erzielt :
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
erhaltene Magnetdraht enthält 2Wo Feststoffe.
Das gemäss Beispiel 3 aus einer wässerigen Dispersion hergestellte Magnetdrahtemail wurde auf Kupfer- und Aluminiumdrähten verschiedenen Durchmessers aufgetragen. Beispielsweise wurde ein Draht von 9, 65 mm Durchmesser in einem 4, 572 m hohen, mit Gas beheizten Drahtturm sechsmal mit einer Geschwindigkeit des Drahtes von 7, 925 m/min durch einen die wässerige Dispersion enthaltenden Auftragungsbehälter aufwärts bewegt. Die Lufttemperatur am Unterteil des Ofens betrug 3100 C und am Oberteil 4250C. Der Durchmesser des überzogenen Drahtes war um 0,0812 mm grösser als der des nichtüberzogenen Drahtes. Der mit Email überzogene Draht hatte einen mittleren Abrieb von 64 Schlägen, eine
EMI4.2
Lösungsmittelbeständigkeit und Wärmestoss.
Das nach der Ausführungsform des Beispiels 3 hergestellte Drahtemail weist noch zusätzliche Vor- teile auf, wie z. B., dass das trockene Pulver leicht verpackt und in Behältern, wie Polyäthylensäcken, unter grosser Einsparung von Transportkosten zum Verbrauchsort befördert werden kann. Ein auf diese Art verpacktes Harzpulver hat unbegrenzte Lagerfähigkeit. Auch die Probleme des Einfrierens während des Transportes und der Korrosion während des Lagerns in Stahlbehältern werden so beseitigt. Will man das
Pulver gebrauchsfertig machen, so füllt man lediglich Wasser bis zur vorgeschriebenen Höhe in das Mischgefäss ein. Hierauf werden die erforderlichen Mengen an Härter, Neutralisationsmittel und Netzmittel zugeführt. Sodann wird der Inhalt von soviel mit pulverförmigem Harz gefüllten Säcken als benötigt wird zugesetzt.
Um eine vollständige Dispergierung herbeizuführen, wird das Gemisch einige Minuten lang durch einen Homogenisator oder eine Kolloidmühle laufen gelassen. Im Vergleich zu den in den Beispielen 1 und 2 beschriebenen Ausführungsformen hat die wässerige Dispersion des im Strahldüsenapparat pulverisierten Harzes eine viel geringere Neigung sich abzusetzen.
Die nach diesen Verfahren hergestellte wässerige Dispersion kann gegebenenfalls beim Stehen über Nacht eine kleine, klare Flüssigkeitsschicht ausbilden. Die Geschwindigkeit dieser Absetzung kann gewünschtenfalls durch Zusatz geringer Mengen von wasserlöslichen Verdickungsmitteln noch wesentlich vermindert werden. Hiebei kann das Verdickungsmittel in Mengen im Bereich von etwa 0,25 bis 3, logo, bezogen auf das Gewicht des Harzes, beispielsweise 0, 5% Hydroxyäthylzellulose, verwendet werden.
Natürlich wird die Dispersion umso stabiler sein, je feiner die Teilchengrösse des Harzes ist. Es ist daher vorteilhaft, wenn auch nicht erforderlich, das Harz auf eine Teilchengrösse von weniger als 1 dz zweckmässig auf eine Teilchengrösse von ungefähr 0,5 bL, zu pulverisieren, so dass man stabilere Dispersionen erhält.
Es wurde gefunden, dass das Zusammenschmelzen des Härters mit dem Harz vermieden werden kann, wenn das Polyesterharz im trockenen Zustand so fein vermahlen wird, dass ein Anteil davon, beispielsweise 2rP/o und mehr, in einer Grösse unter 1 iL vorliegt. Dieses Polyesterharz von feinerer Teilchengrösse kann dann unmittelbar mit dem Härter, z. B. mit in Wasser bereits gelöstem Triäthanolamintitanat vermischt werden, wodurch man eine Dispersion erhält, die sich für ein sparsames Aufbringen des Überzuges auf Kupfer- oder Aluminiummagnetdraht gut eignet.
In manchen Fällen ist es auch möglich, dass titanhältige Härtungsmittel entweder durch Zinkcaprylat oder durch Pyromellitsäure zu ersetzen, wie aus den beiden nachfolgenden Beispielen hervorgeht. Die angewendete Menge kann von 0, 251o Zink (als Zinkcaprylat) bis 5, oxo Pyromellitsäure variieren, wobei alle diese Gewichtsangaben auf das Gewicht an festen Harzen bezogen sind.
Beispiel 4 : Eine wässerige Dispersion eines Drahtemails kann auf ähnliche Weise wie im Beispiel l angegeben hergestellt werden, wobei man die folgenden Bestandteile verwendet :
100 Teile Polyesterharz
6,25 Teile Zinkcaprylat (enthält 81o Zink) als Härter
0, 5. Teile Netzmittel der Bezeichnung"Witco GMO"
285 Teile Wasser.
Bei Verwendung dieser Komponenten ist kein Zusatz eines Neutralisationsmittels erforderlich. Die Emailmasse enthält 301o Feststoff, hat einen pH-Wert von 5,5 und eine Viskosität von 120 cP.
Beispiel 5 : Eine in Wasser dispergierte Drahtemailmasse kann unter Verwendung der nachfolgend angegebenen Bestandteile auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt werden :
<Desc/Clms Page number 5>
100 Teile Polyesterharz
2,0 Teile Pyromellitsäure (Härten)
1, 25 Teile Methylmorpholin (Neutralisationsmittel)
0,5 Teile Netzmittel der Bezeichnung"Witco GMO" (oberflächenaktive Substanz)
285 Teile Wasser.
Die aus diesem Ansatz hergestellte Emailmasse weist einen Feststoffgehalt von z auf, hat einen pH-Wert von 6,8 und eine Viskosität von 200 cP.
Während des Auftragens der Harzdispersion auf den Draht ist es vorzuziehen, jedoch nicht notwendig, die Dispersion zwischen dem Auftraggefäss und dem Hauptzuleitungsgefäss in Umlauf zu halten und so eine gleichförmige Zufuhr an dispergiertem Harz sicherzustellen. Es kann dabei vorkommen, dass trockenes, agglomeriertes Pulver in die wässerige Dispersion fällt, wobei diese Teilchen nicht zum Dispergieren neigen. Wenn sie später abgesetzt werden, so bilden sie Erhebungen und Rauhheiten. Um diesen Effekt auf ein Mindestmass herabzusetzen oder gänzlich zu vermeiden, werden diese agglomerierten Teilchen vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, durch Abfiltrieren entfernt und dadurch beseitigt, dass man die Dispersion kontinuierlich durch eine Zerteilvorrichtung hindurchfuhrt, die einen Teil des Kreislaufsystems darstellt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Isolieren eines Leiters mittels einer warmhärtbaren Polyestermasse, vorzugsweise eines Harzes, welches aus dem Kondensationsprodukt eines niederen Dialkylesters der Terephthalsäure oder der Isophthalsäure, Äthylenglykol und einem mehrwertigen gesättigten aliphatischen Alkohol mit mindestens 3 Hydroxylgruppen besteht, wobei diese drei Bestandteile (Ester, Äthylenglykol und mehrwertiger Alkohol) in einem Molverhältnis von 3 : 2 : 1 vorliegen, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Polyesterharz, dem hiefür dienenden, aus Titanverbindungen, Pyromellitsäure oder Zinkcaprylat bestehenden Härter und einem Netzmittel eine wässerige Dispersion hergestellt, diese Dispersion auf dem Leiter zur Erzeugung eines isolierenden Überzuges aufgebracht und der Überzug in der Wärme gehärtet wird.
EMI5.1