Mit einer verbackfähigen Lackschicht überzogener Gegenstand und seine Verwendung zur Herstellung von Verbundkörpern
Die Erfindung betrifft einen mit einer verbackfähigen Lackschicht überzogenen Gegenstand und seine Verwendung zur Herstellung von Verbundkörpern, beispielsweise von elektrischen Leiterbündeln.
Es ist bekannt, Lacke als Überzug über Gegenstände verschiedenster Art und aus verschiedensten Materialien zu verwenden. Die Lackschicht erfüllt dabei verschiedenste Zwecke, wie Korrosionsschutz, Färbung, Glättung der Oberfläche, Isolation usw.
Es ist ferner bekannt, Lacke als Überzugsmaterialien zu verwenden, welche nach dem Aufbringen durch Temperaturwirkung gehärtet werden.
Bekannt ist auch die Anwendung von thermoplastischen Überzugsmaterialien, wobei die überzogenen Gegenstände nachträglich durch Erwärmen und Wiederabkühlen miteinander verklebt werden.
Für verschiedene Verwendungszwecke erwies es sich als wünschenswert, Gegenstände mit einem Überzug zu versehen, der bei Raumtemperatur fest und nicht klebend ist, jedoch bei Einwirkung von erhöhter Temperatur und gegebenenfalls erhöhtem Druck fliessfähig wird und irreversibel aushärtet. Materialien mit dieser Eigenschaft werden im folgenden als verbackfähig > bezeichnet. Die damit beschichteten 1Gegenstände lassen sich bei Raumtemperatur transportieren, stapeln und beliebig lange lagern und können jederzeit unter entsprechenden Bedingungen miteinander verklebt werden.
Die vorliegende Erfindung ist auf Gegenstände mit einem derartigen Lacküberzug sowie auf deren Verwendung zur Herstellung von Verbundkörpern gerichtet.
Der erfindungsgemässe Gegenstand ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die äussere Lackschicht Kunstharze mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen und mindestens eine aliphatische und/oder aromatische und/ oder heterocyclische Verbindung mit mindestens zwei verkappten Isocyanatgruppen enthält.
Die erfindungsgemäss notwendigen reaktionsfähigen Wasserstoffatome können in Form von Hydroxyl-, Carboxyl-, Amino-, Imino- oder ähnlichen (jruppierun- gen vorliegen.
Als Kunstharze lassen sich fast alle bekannten Typen wie Phenolharze, Harnstoffharze, Polyesterharze, Polyamide, Polyurethane, Polyvinylalkohole, Polyvinylacetate, Polysiloxane, Cellulosederivate und dergleichen verwenden.
Aus der grossen Menge von erfindungsgemäss anwendbaren Verbindungen mit mindestens zwei verkappten Isocyanatgruppen seien als bevorzugte Substanzen Toluylendiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat, Triphenylmethandiisocyanat, Naphtylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat und Isophorondiisocyanat herausgegriffen. Es sind aber alle Verbindungen verwendbar, welche der erfindungsgemässen Voraussetzung genügen.
Aus der vorliegenden Erfindung ergeben sich mannigfaltige Anwendungsmöglichkeiten. Man kann verschiedenste Gegenstände, wie z. B. elektrische Leiter, Platten aus unterschiedlichsten Materialien (Holz, Pressstoffe, Metalle usw.), Konstruktionsteile usw. mit der erfindungsgemässen Lackzusammensetzung beschichten.
Eine besonders vorteilhafte Einsatzmöglichkeit von erfindungsgemässen Gegenständen ergibt sich aus dem Einsatz von beschichteten Leitungsdrähten in der Elektroindustrie.
Profilleiter, Rundleiter, glasfaserumhüllt oder andersartig vorisoliert, können durch die erfindungsgemässe Beschichtung auf einfache Weise zu Leiterbündeln, Spulen, Roebelstäben usw. verbacken werden, welche aufgrund ihrer hervorragenden Isolationseigenschaften, geringen Ausmasse und stabilen Form besonders erfolgreich als Halbfabrikate in der Elektroindustrie eingesetzt werden können. Dadurch ergibt sich ein höherer Cu-Querschnitt und eine höhere Durchschlagspannung.
Auch für Bleche und Lamellen der erfindungsgemässen Art ergeben sich gute Anwendungsmöglichkeiten.
Die Erfindung wird durch nachfolgende Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1
75 Teile Polyvinylacetat werden in 325 Teilen Äthylglykolacetat unter Rühren bei Raumtemperatur gelöst. Dann werden 50 Teile Phenolharz, und zwar ein verätherter Resoltyp mit etwa 75% Bindemittelgehalt, und 50 Teile Härter homogen eingerührt.
Den Härter stellt man durch Verkappen von Diphenylmethan 4,-4'-diisocyanat mit Nonanol her, indem man 35 Teile des Diisocyanats mit 65 Teilen Nonanol zusammenrührt und die exotherme Reaktion abwartet. Unter oftmaligem Umrühren lässt man abkühlen und setzt erst dann diesen Härter zu obigem Ansatz zu.
Der so hergestellte Backlack hat einen Bindemittelgehalt von etwa 50 SÓ und lässt sich gut durch Walzen, Streichen, Tauchen usw. applizieren.
Für die Beschichtung kommen Gegenstände verschiedenster Art und Form in Frage, wie z. B.: Bleche, Platten, Gewebe, Papierträger, Bänder, Fasern, Profile usw. Als Materialien eignen sich Metalle, Holz, Glasfaser usw.
Der Backlack kann auch im vorgetrockneten Zustand als Folie, Band oder dergleichen ohne Träger zum Verbacken von Gegenständen eingesetzt werden.
Beispiel 2
Im Rahmen dieser Erfindung wird beim Herstellen elektrischer Leiter z. B. wie folgt vorgegangen: Ein auf einer Trommel befindlicher Kupferdraht wird abgespult und in an sich bekannter Weise durch verschiedene Lackbäder und Trocknungsöfen geführt. Dabei wird der Draht mit Isolierlack überzogen, wodurch er die erforderliche elektrische Durchschlagfestigkeit erhält. Die Lackschicht ist etwa bis zu 1/10 mm stark.
Die Bäder besitzen Raumtemperatur. Das Trocknen erfolgt mittels Erwärmen, wobei der Isolierlack aushärtet.
Anschliessend daran wird der so vorbereitete Draht durch ein Bad mit erfindungsgemässem Backlack geführt. Es erfolgt dabei eine Beschichtung mit Backlack von etwa Vion mm Stärke. Der Backlack wird anschliessend durch Er värmung getrocknet.
Dies wird in vorteilhafter Weise durch heisse Luft von etwa 900 c bewerkstelligt. Man kann dabei so vorgehen, dass die beim Trocknen bzw. Aushärten des Isolierlackes frei werdenden, stark lösungsmittelhaltigen Abgase (die verwendeten Lacke enthalten z. B. bis zu 80S7O Lösungsmittel) durch eine katalytische Verbrennungsanlage geführt werden. Die dabei entstehende Wärme wird dazu verwendet, den auf den Drähten aufgebrachten Backlack zu trocknen. Unter Umständen können dabei die Verbrennungsgase im Kreislauf geführt werden. Nach dem Abkühlen ist der isolierte Draht fertig. Dieser so vorbereitete Draht kann nun im Zuge der weiteren Verarbeitung entsprechend geformt (gewickelt, zu Schablonen gebogen und dergleichen) werden.
Das Biegen erfolgt kalt. Gegebenenfalls werden aus dem Draht entsprechende Drahtbündel gebildet, die bandagiert werden. Die so vorgeformten Leiterbündel, z. B.
Ganzformspulen, werden nunmehr in eine Presse gelegt und bei gleichzeitiger Einwirkung von Temperatur (etwa 1400 C) unter Druck gesetzt (etwa 5 kg/mm2).
Es werden so die Leiterbündel durch den aushärtenden Backlack zu kompakten Formkörpern (Schablonen, Ganzformspulen und dergleichen) ausgebildet. Es wird darauf hingewiesen, dass bei dem erfindungsgemässen Verfahren eine Bandagierung der vorgefertigten Drahtbündel bzw. ein Bandagieren elektrisch hoch beanspruchter Stellen (Wickelköpfe, Kröpfungsstellen) mit Isolierbändern nur in einem Mindestausmass notwendig ist oder überhaupt unterbleiben kann. Dies bedeutet Material- und Arbeitsersparnis, Platzersparnis und auch eine bessere Wärmeableitung.
In Abänderung des obengenannten Verfahrens wird darauf hingewiesen, dass es unter Umständen auch genügt, den ursprünglich blanken elektrischen Leiter nur mit Backlack zu umgeben, diesen zu trocknen und dann weiter zu verarbeiten (wickeln, zu Schablonen biegen und verpressen). Der Kupferdraht kann die verschiedensten Querschnitte haben, insbesondere Querschnitte von 1-50 mm2. Der Querschnitt ist vorzugsweise rechteckig, kann aber auch quadratisch oder rund sein. Fernerhin kann auf dem blanken oder lackierten Leiter auch eine Glasseidenumspinnung (Papier- bzw. Textilumspinnung) vorgesehen werden, die dann mit Isolierlack getränkt wird, worauf eine Weiterverarbeitung in dem obenstehenden Sinn erfolgt.
Im Sinne der an erster Stelle genannten Abänderung kann auch in diesem Fall die Glasseidenumspinnung direkt mit Backlack getränkt werden (ohne Isolierlack). Je nach den Umständen herrscht in den Trocknungsöfen normalerweise eine Temperatur von 90-3000 C.
Object coated with a bakable lacquer layer and its use for the production of composite bodies
The invention relates to an object coated with a bakable lacquer layer and its use for the production of composite bodies, for example electrical conductor bundles.
It is known to use varnishes as a coating over objects of various types and made of various materials. The paint layer fulfills a wide variety of purposes, such as corrosion protection, coloring, smoothing the surface, insulation, etc.
It is also known to use lacquers as coating materials which, after application, are cured by the effect of temperature.
The use of thermoplastic coating materials is also known, the coated objects being subsequently glued to one another by heating and cooling again.
For various purposes it has proven to be desirable to provide objects with a coating that is solid and non-adhesive at room temperature, but becomes flowable and irreversibly hardens when exposed to elevated temperature and possibly elevated pressure. Materials with this property are referred to in the following as bakeable>. The objects coated with it can be transported, stacked and stored for any length of time at room temperature and can be glued together at any time under the appropriate conditions.
The present invention is directed to articles with such a lacquer coating and to their use for the production of composite bodies.
The object according to the invention is characterized in that at least the outer lacquer layer contains synthetic resins with reactive hydrogen atoms and at least one aliphatic and / or aromatic and / or heterocyclic compound with at least two blocked isocyanate groups.
The reactive hydrogen atoms required according to the invention can be in the form of hydroxyl, carboxyl, amino, imino or similar (groups).
Almost all known types such as phenolic resins, urea resins, polyester resins, polyamides, polyurethanes, polyvinyl alcohols, polyvinyl acetates, polysiloxanes, cellulose derivatives and the like can be used as synthetic resins.
From the large number of compounds which can be used according to the invention and which have at least two blocked isocyanate groups, preferred substances are tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, triphenylmethane diisocyanate, naphthylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate and isophorone diisocyanate. However, all compounds can be used which meet the requirements according to the invention.
A wide variety of possible applications result from the present invention. You can use a wide variety of objects, such as B. coat electrical conductors, plates made of a wide variety of materials (wood, pressed materials, metals, etc.), structural parts, etc. with the paint composition according to the invention.
A particularly advantageous possibility of using objects according to the invention results from the use of coated lead wires in the electrical industry.
Profile conductors, round conductors, covered with glass fiber or otherwise pre-insulated, can be easily baked into conductor bundles, coils, Roebel bars, etc., which can be used particularly successfully as semi-finished products in the electrical industry due to their excellent insulation properties, small dimensions and stable shape. This results in a higher Cu cross section and a higher breakdown voltage.
There are also good application possibilities for sheets and lamellas of the type according to the invention.
The invention is illustrated in more detail by the following examples.
example 1
75 parts of polyvinyl acetate are dissolved in 325 parts of ethyl glycol acetate with stirring at room temperature. Then 50 parts of phenolic resin, an etherified type of resol with about 75% binder content, and 50 parts of hardener are stirred in homogeneously.
The hardener is produced by capping diphenylmethane 4, -4'-diisocyanate with nonanol, by stirring 35 parts of the diisocyanate with 65 parts of nonanol and waiting for the exothermic reaction. It is allowed to cool while stirring frequently and only then is this hardener added to the above approach.
The baking varnish produced in this way has a binder content of around 50 SÓ and can be easily applied by rolling, brushing, dipping, etc.
Objects of various types and shapes can be used for the coating, such as For example: sheet metal, plates, fabric, paper backing, strips, fibers, profiles, etc. Suitable materials are metals, wood, fiberglass, etc.
The baking varnish can also be used in the pre-dried state as a film, tape or the like without a carrier for baking objects.
Example 2
In the context of this invention, in the manufacture of electrical conductors z. B. proceed as follows: A copper wire located on a drum is unwound and passed through various paint baths and drying ovens in a manner known per se. The wire is coated with insulating varnish, which gives it the required dielectric strength. The lacquer layer is up to 1/10 mm thick.
The baths are at room temperature. The drying takes place by means of heating, whereby the insulating varnish hardens.
The wire prepared in this way is then passed through a bath with baking varnish according to the invention. There is a coating with baking varnish of about Vion mm thickness. The baking varnish is then dried by heating.
This is done in an advantageous manner by means of hot air at around 900 c. One can proceed in such a way that the highly solvent-containing exhaust gases released during the drying or curing of the insulating varnish (the varnishes used contain up to 80S70 solvents, for example) are passed through a catalytic incinerator. The resulting heat is used to dry the baking varnish applied to the wires. Under certain circumstances, the combustion gases can be circulated. After cooling, the insulated wire is ready. This wire prepared in this way can now be shaped accordingly (wound, bent into templates and the like) in the course of further processing.
The bending is done cold. If necessary, appropriate wire bundles are formed from the wire, which are bandaged. The so preformed conductor bundles, z. B.
Whole-form bobbins are now placed in a press and put under pressure (about 5 kg / mm2) with simultaneous exposure to temperature (about 1400 C).
In this way, the conductor bundles are formed into compact molded bodies (stencils, full-form coils and the like) by the hardening baked enamel. It is pointed out that in the method according to the invention, bandaging of the prefabricated wire bundles or bandaging of electrically highly stressed areas (end windings, cranked areas) with insulating tapes is only necessary to a minimum or can be omitted at all. This means material and labor savings, space savings and also better heat dissipation.
As a modification of the above-mentioned procedure, it is pointed out that it may be sufficient to cover the originally bare electrical conductor only with baking varnish, to dry it and then to process it further (winding, bending into templates and pressing). The copper wire can have a wide variety of cross-sections, in particular cross-sections of 1-50 mm2. The cross section is preferably rectangular, but can also be square or round. Furthermore, a glass silk wrapping (paper or textile wrapping) can be provided on the bare or lacquered conductor, which is then impregnated with insulating lacquer, whereupon further processing takes place in the above sense.
In the sense of the modification mentioned in the first place, the fiberglass wrapping can also be soaked directly with baking varnish in this case (without insulating varnish). Depending on the circumstances, the temperature in the drying ovens is usually 90-3000 C.