CH401190A - Verfahren zur Herstellung eines isolierten elektrischen Leiters und nach diesem Verfahren hergestellter Leiter - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines isolierten elektrischen Leiters und nach diesem Verfahren hergestellter LeiterInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung eines isolierten elektrischen Leiters und nach diesem Verfahren hergestellter Leiter Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines isolierten elektrischen Leiters und auf den mach :diesem Verfahren hergestellten Leiter. Überzüge vorn metallischen Leitern, wie z. B. Drähten, müssen zäh und hart sein, um den mechani- sehen Beanspruchungen widerstehen zu können, wel chen die Wicklungen bei der Benutzung ausgesetzt sind. Spulen werden häufig aus ,isolierten Drähten unter beachtlichem Druck und mit hoher Ge schwindigkeit gewickelt. Der auf den Draht aufge brachte Isolierlack muss dem Abrieb, Betriebsbean spruchungen und starken Drücken widerstehen kön nen, die während des Wickelns auftreten, ohne zu brechen und ohne Sprünge oder irgendwelche Risse auf dem Draht zu bilden. Organische Kunstharzlacke werden in grossem Umfang in der Elektroindustrie verwendet, um eine Isolation auf elektrischen Leitern, z. B. Drähten, zu erzeugen. Im allgemeinen können solche mit organi schem Lacken isolierte Leiter während längerer Zeit räume nicht zufriedenstellend arbeiten bei Tempera turen, die wesentlich über 200 C liegen. Die Elektro industrie hat aber ein Bedürfnis für einen Drahtlack, welcher mach der Anwendung und nach dem Aushär ten auf dem Draht während relativ grosser Zeit räume bei Temperaturen von 500 C und höher zu- friedenstellend arbeitet. Es wurde gefunden, dass flüssige anorganische Überzugsmassen, die eine Aluminiumverbindung, Phosphorsäure und' einen feinverteilten Füllstoff ent halten, mit Vorteil auf metallische Leiter, wie z. B. Drähte, aufgetragen und dann getrocknet werden können, um einen Draht mit einem flexiblen Überzug, welcher fest auf dem Draht haftet, zu erzeugen. Die ser Draht kann dann auf Spulen gewickelt und gela- gert werden. Für die Verwendung kann er zu Spulen oder ähnlichem gewickelt und eingebrannt werden, um Teile zu erzeugen mit dauerhaft nichtflexiblen, zähen, harten Isolierlacken, welche bei Temperatu ren von 500 C und höher zufriedenstellend funk tionieren. Das erfindungsgemässe Verfahren zur Her stellung eines isolierten elektrischen Leiters ist da durch gekennzeichnet, d-ass man auf einen! elektri schen Leiter eine wässrige Suspension, enthaltend 2 bis 36 Gewichtsprozent einfies Aluminiumphosphats, 2 bis 36 Gewichtsprozent einer Phosphorsäure, be rechnet als 100 %ige Säure, 4 bis 72 Gewichtsprozent Wasser und 10 biss 80 Gewichtsprozent eines. festen anorganischen, fein verteilten Füllstoffes, aufbringt und den Überzug zwecks Trocknung erwärmt, wor auf in der Wärme gehärtet wird, um einen festen anorganischen Isolierüberzug zu erhalten. Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden die elektri schen Leiter mit einer Lage anorganischen Faserma terials und der erfindungsgemäss verwendeten zähen, härtbaren anorganischen Isoliermasse versehen, die wenigstens einen Teil des Fasermaterials imprägniert. Zum besseren Verständnis der vorliegenden Er findung soll die anliegende Zeichnung dienen. Fig. 1 ist eine massstabsgetreue Teilansicht eines metallischen Leiters, versehren mit einem Lack dieser Erfindung, und Fig. 2 zeigt einen Querschnitt eines metallischen Leiters, der isoliert ist mit einem Fasermaterial, !das mit einem Lack gemäss der Erfindung imprägniert ist. Für die Herstellung der isolierten Leiter dieser Erfindung wird die wässrige Suspension zunächst auf den Leiter aufgetragen und. dann getrocknet, indem man den lackierten Leiter z. B. durch einen Draht- fackierungsturm bei einer Temperatur von 50 bis 400 C hindurchleitet während einer Zeit, die genügt, um den Feuchtigkeitsgehalt des Lackes auf ungefähr 20 bis 5 Gewichtsprozent zu reduzieren. Der Draht mit dem aufgetragenen Lack, der ein flexibles gut haftendes getrocknetes Isolationsmaterial darstellt, kann vor der Verwendung unbeschränkt gelagert werden. Der Draht ist bereit für die Verwendung in Gehäusen oder Wicklungen von Transformatoren, Motoren, Induktionsspulen oder anderen elektrischen Einrichtungen. Durch Erhitzen von elektrischen Tei len, die bereits den gewickelten lackierten Draht ent halten, auf Temperaturen von vorzugsweise 200 bis 300 C für etwa 50 bis 60 Minuten, bildet sich ein vollständig gehärteter nichtflexibler Isolierlack auf dem Draht, der eine zufriedenstellende kontinuier liche Benutzung der Teile bei Temperaturen von 500 C und höher während eines längeren Zeitraumes erlaubt. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren werden in der wässrigen Suspension Aluminiumphosphate benutzt. Solche Aluminiumphosphate sind z. B. Alu- minium-ortho-phosphat A1P04, Aluminiummonohy- drogen-phosphat AI. (H'P0@3 und Aluminium dihydrogenphosph at Al (H.P04)3. Auch Mischun gen von zwei oder mehreren hiervon können einge setzt werden. Aluminiumphosphat ist .in der wässrigen Suspen sion in einer Menge von 2 bis 36 Gewichtsprozent, vorzugsweise 18 bis, 23 Gewichtsprozent, enthalten. Zur Herstellung der Suspension kann als Phos phorsäure nicht nur Orthophosphorsäure der Formel H3 P04 (85prozentig), sondern auch Pyrophosphor- säure der Formel H4P207 oder Metaphosphor- säure der Formel (HP03), verwendet werden. Für die Verwendung bei Temperaturen von 500 C und höher geeignete zufriedenstellende Lacke werden nicht erhalten, wenn nur eine wässrige Sus pension von Aluminiumphosphat und Phosphorsäure verwendet wird. Es muss vielmehr ein; fester anorga nischer feinverteilter Füllstoff in! Suspension vorhan den sein. Wie wichtig die Gegenwart dieses Füll stoffes ist, zeigt sich daran, dass ein herkömmlicher Lack, der keine anorganischen Füllstoffe enthält, während oder nach der Warmhärtung rissig wird. Der Mechanismus, nach welchem sich dieser Füll stoff mit der wässrigen Suspension von Aluminium- phosphat und Phosphorsäure verbindet oder reagiert, ist z. Z. noch nicht aufgeklärt. Jedoch, zeigen Lacke, welche den Füllstoff nicht enthalten, eine geringe Hitzeschockbeständigkeit und eine geringe mecha nische Schlagfestigkeit. Ferner werden in Abwesen heit von anorganischem Füllstoff die Lacke so feuch- tigkeitsempflindlich, dass sie Wasser absorbieren, wo bei die Bindung zwischen dem metallischen Leiter oder Draht und der Isoliermasse zerstört wird, wo durch die Masse abbröckelt, was wiederum die Iso- liereigenschaften des lackierten Leiters meist voll ständig zerstört. Geeignete anorganische Füllstoffe, die in der wässrigen Suspension neben Aluminiumphosphat und Phosphorsäure beim erfindungsgemässen Verfahren verwendet werden, sind die Oxyde, Hydroxyde und Silicate von Calcium, Barium, Magnesium, Cad mium, Aluminium, Zink, Blei und Titan. Diese Füll stoffe können allein oder im Gemisch von zwei oder mehreren angewendet werden. Der Füllstoff wird in Mengen von 10 bis 80 Gewichtsprozent der Sus pension angewendet. Die Teilchen sollten vorteilhaft eine durchschnittliche Grösse von 5 bis<B>150</B> Mikron haben, vorzugsweise 5 bis 75 Mikron. Nach, dem erfindungsgemässen Verfahren werden besonders elektrische Leiter oder Drähte mit einem isolierenden überzug versehen, da der Feuchtigkeits gehalt dieser Zusammensetzungen auf ungefähr 5 bis 20 % innerhalb einer oder mehrerer Sekunden bei Temperaturen von 50 bis 400 C in einem Draht- laekierungsturm reduziert werden kann. Der Draht mit dem darauf haftenden getrockneten flexiblen Lack kann dann auf Spulen gewickelt und gelagert werden. Wenn er fertig ist für die Verwendung - z. B. in Wickelspulen - kann der Draht wieder von ,der Spule abgewickelt und zu einer Spule von ge wünschter Form gewickelt werden. Die gewickelte Spule kann dann auf 200 bis 300 C erhitzt werden, bis der Lack in einen harten, zähen, nichtflexiblen Isolierlack umgewandelt ist. Das schnelle Trocknen in dem Turm kann nur erreicht werden, wenn die hier als Füllstoff einge- setzten Metalloxyde, Hydroxyde und Silikate in Ver bindung mit der wässrigen Suspension von Alumi niumphosphat und Phosphorsäure verwendet werden. Die Geschwindigkeit, mit der eine gegebene Zusam mensetzung trocknet, hängt von dem verwendeten feinverteilten Füllstoff, der Menge des Füllstoffes und der Grösse der Partikelchen ab. Im allgemeinen gilt: je mehr Füllstoff angewendet wird und je kleiner die Partikelchen sind, um so schneller wird die Zu sammensetzung erhärten. Darüber hinaus bewirken die Metalloxyde eine schnellere Härtung als die Me- tallsilikate. Die Erfindung wird anhand der folgenden Bei spiele veranschaulicht. Wenn nicht anders angegeben, bedeuten die Teile und Prozente Gewichtsteile bzw. Gewichtsprozente. <I>Beispiel 1</I> Ein Kupferdraht wird durch eine flüssige Sus pension geleitet enthaltend: 35 Teile fein verteiltes Calciumsilikat mit einer durchschnittlichen Teilchen grösse von ungefähr 50 Mikron und 65 Gewichtsteile einer wässrigen Mischung, enthaltend 20 % Alumi niumphosphat, 20 % Orthophosphorsäure und 60 % Wasser. Den Draht lässt man dann einen Lackie- rungsturm bei einer Temperatur von 200 bis 25a C passieren mit einer Geschwindigkeit, die genügt, um den Feuchtigkeitsgehalt in dein Lack auf ungefähr 15 % zu reduzieren. Der Lack fühlte sich dann trocken an und war flexibel. Der isolierte Draht wurde zu einer Spule gewickelt und während 75 Minuten bei 250 C ausgehärtet. Die Isolation auf dem Draht dieser Spule war nicht flexibel und hatte genügend Wärmebeständigkeit, um die Spule bei Temperaturen bis zu 500 C mit zufriedenstellendem Erfolg einset zen zu können. Darüber hinaus sprang der Isolierlack nicht ab, und er wird auch nicht rissig bei der An- wendunig des Lackes oder während des Aufwickelns auf die Spulen. <I>Beispiel 2</I> Ein Aluminiumdraht wurde durch eine flüssige Suspension geleitet, enthaltend (A) 60 Teile einer wässrigen Mischung aus (a) 15% Aluminiumdihy- drogen-phosphat, (b) 15 % Pyrophosphorsäure und (c) 70 % Wasser, und (B) 40 Teile eines feinverteilten Füllstoffes, hergestellt aus 5 Teilen Magnesiumoxyd und 35 Teilen Aluminiumsilikat. Der lackierte Draht wurde bei einer Temperatur von 200 C mit einer solchen Geschwindigkeit durch einen Drahtlackie- rungsturm geleitet, dass der Feuchtigkeitsgehalt des Lackes auf ungefähr 10 % reduziert wurde. Der Lack auf dem Draht war dann flexibel und fühlte sich trocken an. Nach mehreren Wochen langem Lagern wurde der lackierte Draht zu einer Induktionsspule gewunden. Die Spule wurde dann 25 Min. auf 300 C erhitzt, wodurch der Lack in eine nichtflexible, zähe, harte Isolation übergeführt wurde. Der Isolierlack zeigte während, des Wickelns der Spule weder Sprünge noch Risse. <I>Beispiel 3</I> Auf einen elektrischen Leiter wurde eine Suspen sion aufgebracht enthaltend neben 12 Gewichtsteilen feinverteiltem Aluminiumoxyd und 23 Gewichtsteilen feinverteiltem Glimmer, 65 Gewichtsteile einer wäss- rigen Mischung aus, 20 Gewichtsteilen Aluminium- phosphat, 30 Gewichtsbeile Phosphorsäure und 50 Gewichtsteile Wasser. Man erhielt nach dem Trock nen und Aushärten eine zähe, feste elektrische Isola tion auf dem Draht. Inder Fig. 1 der Zeichnung ist ein Leiter 10 dar gestellt, bestehend aus einem Kupferdraht 12, der lackiert ist mit einem harten, zähen, festen .anorga nischen Isolierlack 14, hergestellt durch Verwendung der wässrigen Suspension dieser Erfindung, Trock nen und Härten. Der Lack 14 kann nach den übli chen Verfahren, wie z. B. durch Tauchen oder Sprit zen aufgebracht werden. Der Leiter 10 kann aus einem reinen Metall, wie z. B. Nickel, Kupfer, Aluminium, Silber, bestehen, oder aus plattierten oder armierten Stoffen oder Legierungen - .sowohl Nickelchromlegierungen als auch Legierungen: von rostfreiem Stahl, eloxiertem Aluminium und ähnli chem. Der Leiter 12 kann - wie gezeichnet - einen kreisförmigen Querschnitt oder auch irgendeine am dere Querschnittsform haben, z. B-. rechteckig, qua dratisch, streifenförmig oder folienartig. Die wässrigen Suspensionen gemäss der Erfindung können verwendet werden zum Isolieren von elektri schen Leitern, z. B. Drähten, in Verbindung mit Überzügen von anorganischen faserigen Materialien. Eine solche Form ist z. B. in Fig. 2 dargestellt. Ein Kupferdraht 16 wird versehen mit einem äusseren Lack 18, welcher ein Fasermaterial enthält, das be stehen kann aus Glasgewebe, Glaspapier, Glasmatte, Asbestgewebe, Asbestpapier, Asbestmatte, Quarz papier und ähnlichem. Das faserige Material kann gewickelt, geflochten oder gewoben werden, oder es können verschiedene Arten hiervon angewendet wer den. Einte Menge der Suspension wird' imprägniert in: wenigstens einem Teil des anorganischen Faser- mateTials 18, getrockent und gehärtet, um eine feste Verbundstoffisolation auf dem Draht 16 zu erzeugen. Andere Füllstoffe als die hier beschriebenen Oxyde und Silikate können auch in der Suspension in Mengen bis zu ungefähr 30 Gew. % angewendet werden. Wenn gewünscht, können auch Pigmente, und Farbstoffe hinzugefügt werden. Beispiele von zusätz lichen Füllstoffen sind Glimmer, Kieselerde und ähnliche. Diese Füllstoffe werden im feinverteilten Zustand verwendet. Sie können allein oder in Kom bination von zwei oder mehreren verwendet werden.
Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Herstellung eines isolierten elektrischen Leiters, dadurch gekennzeichnet, dass man auf einen elektrischen Leiter eine wässrige Sus pension, enthaltend 2 bis 36 Gewichtsprozent eines Aluminiumphosphats, 2 bis 36 Gewichtsprozent einer Phosphorsäure, berechnet als 100 %ige Säure, 4 bis 72 Gewichtsprozent Wasser und 10 bis 80 Ge wichtsprozent eines festen anorganischen, fein ver teilten Füllstoffes,aufbringt und den Überzug zwecks Trocknung erwärmt, worauf in der Wärme gehärtet wird, um einen festen anorganischen Isolierüberzug zu erhalten. II. Elektrischer Leiber mit isolierendem Überzug, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentann Spruch 1. UNTERANSPRÜCHE 1.Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man ein, anorganisches Faserma terial mitverwendet. 2. Verfahren: nach Patentanspruch. I und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als fester anorganischer Füllstoff die Oxyde von Calcium, Ba rium, Magnesium, Cadmium, Aluminium, Zink, Blei und Titan verwendet werden. 3.Verfahren nach Patentanspruch I und Unter- anspruch 1, -dadurch gekennzeichnet, d'ass als fester anorganischer Füllstoff die Hydroxyde von, Calcium, Barium, Magnesium, Cadmium, Aluminium, Zink, Blei und Titan verwendet werden. 4.Verfahren nach Patentanspruch 1 und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, d'ass als fester anorganischer Füllstoff die Silikate von Calcium, Barium, Magnesium, Cadmium, Aluminium, Zink, Blei und Titan verwendet werden. 5.Verfahren nach Patentanspruch I und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als feinverteiltem anorganischen Füllstoff die Gemische von Oxyden, Hydroxyden und Silikaten von Cal- eium, Barium, Magnesium, Cadmium, Aluminium, Zink, Blei und Titan verwendet. 6.Verfahren nach Patentanspruch I und den Un teransprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ,der Überzug so lange auf 50 bis 400 C erhitzt wird, bis der Feuchtigkeitsgehalt des Überzuges auf 5 bis 20 % reduziert ,ist. 7. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der bei 50 bis 400 C getrocknete Überzug bei 350 bis 500 C ausgehärtet wird.
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1959
- 1959-03-18 DE DEW25229A patent/DE1109230B/de active Pending
- 1959-05-08 CH CH7303959A patent/CH401190A/de unknown
- 1959-05-14 JP JP1528459A patent/JPS3518028B1/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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JPS3518028B1 (de) | 1960-12-12 |
DE1109230B (de) | 1961-06-22 |
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