Verfahren zur dünnschichtigen, rissfreien, elektrisch isolierenden Ummantelung von Metallen mit Kunstharzmassen Die dünnschichtige, rissfreie, elektrisch isolierende Ummantelung von Metallen mit wärinebeständigen Kunstharzmassen, wofür besonders im elektrotech nischen Apparate- und Motorenbau ein dringendes Bedürfnis besteht, war bisher nicht in technisch be friedigender Weise möglich.
Man hat zu diesem Zwecke Metallteile schon mit mit Kunstharz imprägnierten Papieren, Geweben oder Folien beklebt. Die Herstellung solcher Ummantehm- gen erfordert aber meistens einen grossen Aufwand an Zeit und Arbeit. Diese Ummantelungen besitzen zudem den Nachteil, dass sie sich oft bei therinischer oder mechanischer Beanspruchung von den Metall teilen ablösen. Auch die Ummantelung von Metallen durch Umgiessen mit härtbaren Kunstharzen hat sich als ungeeignet erwiesen.
Die Verwendung von thermo plastischen Kunstharzen kann für diese Zwecke über all da nicht in Frage kommen, wo die Ummantelun gen thermischen Beanspruchungen ausgesetzt sind, weil die thermoplastischen Kunstharze in der Wärme erweichen oder sogar schmelzen. Dies trifft vor allem für Statoren und Anker von Elektromotoren, für Ma gnetkerne, Relaisspulenkörper und ähnliche Teile von elektrischen Apparaten zu.
Es wurde nun gefunden, dass es gelingt, dünn schichtige, rissfreie, elektrisch isolierende Ummantehm- gen im Press- oder Spritzpressverfahren mit Hilfe von in der Hitze härtenden Epoxyharz-Pressmassen her zustellen.
Dies war äusserst überraschend, da die übli chen Pressmassen auf der Basis von Phenoplasten, Aminoplasten oder Alkydharzen zu diesem Zweck völlig ungeeignet sind, indem mit Hilfe solcher Press- massen hergestellte dünnschichtige Ummantelungen rasch Rissbildung zeigen und dazu neigen, sich un mittelbar nach der Entformung, besonders aber unter dem Einfluss von Feuchtigkeits- und/oder Temperatur wechsel, vom Metall abzulösen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zur dünnschichtigen, rissfreien, elek trisch isolierenden Ummantelung von Metallen, wel ches dadurch gekennzeichnet ist, dass man die Metalle im Press- oder Spritzpressverfahren mit in der Hitze härtenden Epoxyharz-Pressmassen in dünner Schicht ummantelt. In der Regel ergeben füllstoffhaltige Epoxypressmassen besonders brauchbare Umman telungen. Die erfindungsgemäss hergestellten Um mantelungen von Metallen sind rissfrei und gegen thermische und chemische Einwirkungen sehr wider standsfähig.
Ein Vorteil des vorliegenden Verfahrens liegt darin, dass die Dicke der Ummantelungen den<B>je-</B> weiligen Erfordernissen weitgehend angepasst werden kann. Es können Umniantelungen von einer Dicke von etwa<B>0,1</B> bis<B>10</B> mm hergestellt werden, wobei in der Regel die Dicke der Ummantelung<B>0,5</B> bis 10114 des grössten Durchmessers des Metallteiles betragen soll.
Im vorliegenden Verfahren können an sich alle in der Hitze härtenden, unter Verwendung von bekann ten Härtungsmitteln, wie Aminen oder Polycarbon- säureanhydriden, und gegebenenfalls von Füllstoffen Polyaminen als Härter erhaltenen Epoxyharz-Press- massen verwendet werden.
Als besonders geeignet haben sich die unter Verwendung von aromatischen Polyamiden als Härter erhaltenen Epoxyharz-Press- massen erwiesen, wobei als aromatische Polyamine vorab Formaldehydkondensate von Anilin oder m-To- luidin, die mehr als 501/o ihres Stickstoffgehaltes in Form von primären Aminogruppen enthalten, sowie Diaminodiarylalkane, wie 4,4'-Diaminodiphenyläthan, 4,4'-Diamino-3,31-dirnethyldiphenyh-nethan, 4,
41-Di- aminodiphenyldünethylmethan und vorzugsweise 4,41- Diaminodiphenylmethan, in Betracht kommen. Dabei können die Pressmassen durch inniges Vermischen des Epoxyharzes mit dem aromatischen Polyamin und gegebenenfalls Füllstoff hergestellt sein. Besonders vorteilhaft werden Pressmassen verwendet, die da durch erhalten werden, dass das aromatische Poly amin, z.
B. 4,41-Diaminodiphenylmethan, in einem flüssigen Epoxyharz homogen gelöst und die Lösung nach Zugabe von Füllmitteln durch einen Reifungs- prozess in den festen, schmelzbaren und in der Hitze härtbaren Zustand übergeführt wird.
Als Epoxyharze kommen insbesondere Poly- glycidyläther oder -ester in Betracht, wie sie bekanntlich durch Unisetzung von Epoxyverbindungen, insbeson dere von Epichlorhydrin, oder von solche bilden den Stoffen, wie Glycerindichlorhydrin, mit Poly- hydroxy- oder Polycarboxyverbindungen in Gegen wart von Alkalien bzw. aus den entsprechenden Alkalisalzen erhalten werden können.
Genannt seien die aus aromatischen Dicarbonsäuren, wie Phthal- säure und Terephthalsäure, hergestellten Polyglycidyl- ester, ferner Glycidyläther von mehrwertigen Alkoho len, wie Glykolen oder Glycerin, sowie einfache Poly- epoxydverbindun,c"en, wie Butadiendioxyd. Bevorzugt verwendet man die aus mehrwertigen Phenolen, wie Resorcin, Hydrochinon,
Phenol-Forinaldehyd-Konden- sationsprodukten oder insbesondere 4,4'u-Dihydroxy- diphenyldimethylmethan hergestellten Polyglycidyl- äther. Es können auch Mischungen von solchen Epoxydverbindungen verwendet werden.
Zur Herstellung der gebrauchsfertigen Epoxy- harz-Pressmasse werden der Harzkomponente ge wöhnlich ein oder mehrere, vorzugsweise faser- oder pulverförmige Füllmittel wie Gesteinsmehle, H<B>,</B> olz- mehle, Cellulose, Asbestfasern, Glasfasern, Glimmer, Kaolin, Quarz, Metalloxyde, Mineralien oder natür liche bzw. synthetische Faserstoffe, zugegeben.
Die Zugabe kann beispielsweise gleich nach erfolgter Auf lösung des Amins ini Epoxyharz durchgeführt werden, oder die Füllmittel können der bereits gereiften und fest gewordenen Lösung in geeigneter Weise bei spielsweise durch Vermahlen in einer Kuggelmühle, einverleibt werden. In wirkungsvollen Mischa,-gre- gaten, wie beispielsweise Mischwalzwerken oder<B>be-</B> stimmten Knetmaschinen, kann die Auflösung des Aminhärters gleichzeitig mit der Vermischung mit dem Füllmittel vorgenommen werden.
Ausser Füll mitteln können auch farbgebende Stoffe, Gleit- und Weichmachungsmittel und andere modifizierende Stoffe zugegeben werden. Gewünschtenfalls kann man die Massen vor Erreichen des festen, härtbaren Zustandes in für die Befüllung von Pressformen geeignete Formen, wie Plätzchen, Tabletten oder Granülen bringen. Im nachfolgenden Beispiel be deuten Teile Gewichtsteile.
<I>Beispiel</I> <B>103</B> Teile p,V-Diaminodiphenylmethan werden unter Rühren in 400 Teilen eines in Gegenwart von Alkali aus 4"#g-Dihydroxydiphenyl-dimethyl- methan und Epichlorhydrin hergestellten, bei Raum temperatur flüssigen Epoxyharzes mit einem Epoxyd- ge <B>g</B> halt von<B>5,2</B> Mol/kg, bei<B>60-620 C</B> im Verlauf von<B>1</B> Stunde gelöst, bei 5011 <B><I>C</I></B> in eine flache Blech schale ausgegossen und 4 Stunden lang in einen Wärmesehrank von<B><I>500 C</I></B> eingestellt.
Nach<B>Ab-</B> kühlung auf Raumtemperatur wird ein hellbraunes, sprödes Kunstharz erhalten, welches einen Erwei- chungspunkt von 66'C hat (gemessen auf der Kofler- Heizbank). Dieses Harz wird auf einer Schlagkreuz- mühle gemahlen.<B>350</B> Teile des so gemaWenen Har zes werden zwecks Herstellung einer Pressmasse mit <B>650</B> Teilen Specksteinmehl,
<B>15</B> Teilen Glycerinmono- stearat und 20 Teilen Nigrosin <B>32</B> Stunden lang in einer Steinzeugkugelmühle vermahlen. Die erhaltene Masse wird zu Ringtabletten komprimiert.
Die dünnschichtige g Ummantelung einer Metall- blichse zwecks Herstellung eines Isolationskörpers wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Fig. <B>1</B> zeigt schematisch eine einfache offene Pressforin im Längsschnitt, bestehend aus einer Ma- ,trize <B>1</B> und einem Stempel 2, welche durch Heizkör per<B>3</B> bzw. <B>3'</B> vorgewärmt werden können. In die Ma trize<B>1</B> ist der Auswerfer 4 eingesetzt, welcher die zu ummantelnde Messingbüchse<B>5</B> trägt. In den -ringförrnigen Zwischenraum zwischen der Messing büchse<B>5</B> und der Matrize ist eine aus der oben beschriebenen Pressmasse hergestellte Ringtabl#ette <B>6</B> eingelegt.
Vor dem eigentlichen Pressvorgang werden Stem pel und Matrize mittels der Heizkörper<B>3</B> und<B>3'</B> auf etwa 1651>C vorgewärmt.
Bei einem Druck von 120 kg#'CM2 wird sodann die Form geschlossen. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird dabei die plastisch gewordene Pressmasse in den ringsum ausgesparten Hohlraum gepresst, welcher durch Matrize<B>1,</B> Stempel 2, Auswerfer 4 sowie Messingbächse <B>5</B> begrenzt ist. Zusammenhängend mit der als innere Isolierung dienenden dünnschich tigen Ummantelung<B>7</B> wird ausserdem ein becher- föriniger äusserer Isolationskörper<B>8</B> geformt.
Nach <B>3</B> Minuten wird der Pressling heiss entformt. Fio". <B>3</B> zeigt den erhaltenden ummantelnden Körper im teilweisen Längsschnitt. Durch die Nut<B>9</B> in der Messingbüchse<B>5,</B> in welche ein Vorsprung<B>10</B> der Ununantelung eingreift, ist die dünnschichtige Um mantelung<B>7</B> mit der Messingbüchse<B>5</B> fest ver bunden, trotzdem zwischen der ummantelten me tallischen Oberfläche der Büchse<B>5</B> und der inneren Oberfläche der Unimantelung <B>7</B> wegen dem in der Pressmasse enthaltenen Trennmittel keine Haftung, besteht.
Im vorliegenden Beispiel beträgt der Durchmesser der als Metalleinlage dienenden Messingbüchse<B>5</B> <B>30</B> mm, während der Durchmesser der inneren Iso lation<B>31 </B> 0,2 mm beträgt; dies entspricht einer Schichtdicke der Ummantelung von<B>0,5<I> </I> 0,1</B> mm. Selbst bei langdauemder thermischer Beanspruchung (12011 <B>C</B> während<B>72</B> Stunden) und bei thennischer Wechselbeanspruchung zwischen<B>- 30</B> und<B>+</B> l501' <B>C</B> tritt keine Rissbildung oder Ablösung der Umman- tolung <B>7</B> auf.
Im Gegensatz dazu zeigen gleiche ummantelte Körper, die mit handelsüblicher Phenolharz-Press- masse oder Melaminharz/Asbest-Pressmasse gepresst werden, bereits nach 3tägdger Lagerung bei Raum temperatur Rissbildung.