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Verfahren zur Herstellung eines hochwärmebeständigen Kunstharzes auf
Silikonbasis Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Silikonharzen,
die zur Lackierung von Kupferblankdrähten für die Elektrotechnik besonders geeignet
sind.
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Als hochwärmebeständige und wasserabweisende elektrische Isolierstoffe
haben sich die Silikone in der Elektrotechnik einen festen Platz erobert. Die reinen
Silikone (Polysiloxane) finden vor allem Anwendung als Tränklacke oder auch zur
Lackierung glasseidenumsponnener Drähte. Die Aufbringung von Silikonen auf blanken
Kupferdraht war bisher unmöglich, da die Haftung am Kupfer schlecht ist. In neuerer
Zeit ist ein Drahtlack bekanntgeworden, der als Silikonalkvdharz den gestellten
Anforderungen wesentlich besser entspricht. Die Haftung am Kupfer ist jedoch noch
immer nicht ganz befriedigend. Bei der thermischen Alterung versprödet das Material,
besonders dann, wenn der Lackfilm vor der Alterung eine D°linung erfahren hat.
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Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, daß man hochwärmebeständige,
mindestens der Wärmekl.asseF (Dauertemperaturbeständigkeit 155° C) zugehörige Silikonharze
mit gutem Haftvermögen am Kupfer und befriedigender Alterungsbeständigkeit, vor
allem nach Vordehnung des Kupferlackdrahtes, erhalten kann, wenn man bei erhöhter
Temperatur zunächst Alkoxysilane mit einem mehrwertigen Alkohol, z. B. Glycerin,
Glykol, Pentaerythrit, Sorbit oder Trimethylolpropan, oder mit einem Gemisch solcher
Alkohole so weit umsetzt, daß noch ein Anteil an freien Hydroxylgruppen vorhanden
bleibt, und dann diesesReaktionsprodukt ebenfalls bei erhöhter Temperatur mit Polyvinylacetalen
und einem weiteren Zusatz von Alkoxysilanen in Gegenwart eines hochsiedenden Lösungsmittels
reagieren läßt.
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Als Polyv inylacetale werden zweckmäßig solche verwendet, die noch
eine genügende Anzahl freier OH-Gruppen aufweisen, vorzugsweise Polyvinylformale
und -butvrale.
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Um die Anwesenheit oder intermediäre Entstehung von störender Salzsäure
bei der Herstellung der Isolierlacke zu vermeiden, werden bei der Erfindung nicht
die sonst allgemein gebräuchlichen Chlorsilane verwendet, sondern Alkoxysilane,
insbesondere die leicht zugänglichen Äthoxysilane.
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Gute Ergebnisse erzielt man beispielsweise mit Dimethyldiäthoxylan,
Phenvlmethyldiäthoxysilan, Methyltriäthoxys.ilan und Phenyltriäthoxysilan.
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Bei einer geeigneten Auswahl der Grundkomponenten kann man bei guter
Haftfähigkeit zu elastischen Drahtlacken kommen, die mit ihrem Siliciumgelialt bis
15 % fast an den der reinen Polysiloxane herankommen und sich durch entsprechende
Wärmebeständigkeit auszeichnen. Der Reaktionsverlauf geht so vor sich, daß der mehrwertige
Alkohol bzw. das Alkoholgemisch mit den Silanen so umgesetzt wird, daß etwa 20 bis
80% der Hydroxylgruppen abgedeckt werden. Hierauf gibt man eine Lösung von Polyvinylacetalen
in Kresol hinzu und läßt mit einem weiteren Äthoxysilan in kresolischer Lösung so
weit reagieren, daß entweder alle Hydroxylgruppen umgesetzt sind oder noch ein kleiner
Rest an solchen vorhanden bleibt.
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Die auf diese Weise erhaltenen Produkte können direkt als Drahtlack
verwendet werden. Etwaige noch freie Hydroxylgruppen enthaltende Produkte können
in vorteilhafter Weise zu einer weiteren Elastifizierung auf an sich bekannte Art
mit Isocyanaten umgesetzt werden.
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Bei den Umsetzungsprodukten, insbesondere bei solchen, die ausschließlich
aus methylgruppenhaltigen Silanen hergestellt sind, kann man einen bei der Härtung
auftretenden Schwund vermeiden und eine bei hohen Temperaturen gegebenenfalls aufretende
Wiedererweichung vermindern, wenn man den Umsetzungsprodukten ein plastifiziertes
Phenolharz in Mengen von 2 bis 20 Gewichtsprozent (bezogen auf den Siliconfestkörper)
zusetzt.
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Beispielsweise läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren mit gutem
Ergebnis wie folgt durchführen Beispiel 1 90 Gewichtsteile Trimethylolpropan werden
mit 59 Gewichtsteilen Methvltriäthoxysilan versetzt und das Gemisch unter Rühren
langsam aufgeheizt. Bei etwa 86° C beginnt Alkohl zu destillieren. Man steigert
die Temperatur langsam bis 160° C. Dabei destillieren 50 bis 55 ccm Alkohl ab. @1an
läßt nun auf 120 bis 100° C abkühlen und gibt ein Gemisch von 42 Geleichtsteilen
Polyvinylbutyral,
das noch etwa 28 0/a freie Hydroxylgruppen enthält, gelöst in 300 Gewichtsteilen
Kresol und 74 Gewichtsteilen Dimethyldiäthoxysilan hinzu. Es wird dann 3 Stunden
am Rückfluß gekocht und anschließend bis 180° C destilliert. Man erhält etwa 50
ccm Destillat, das zu 80 bis 90% aus Alkohol, zu 10 bis 20°/o aus nicht umgesetztem
Silan besteht.
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Das so erhaltene Umsetzungsprodukt wird, eventuell unter Verdünnung
mit weiterem Kresol zur Einstellung mit einer bestimmten Konsistenz, bei Temperaturen
zwischen 400 und 500° C auf dem Kupferdraht eingebrannt. Je nach Ofenkonstruktion
ist ein vier- bis achtschichtiger Auftrag erforderlich.
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Der so erhaltene Lackdraht zeichnet sich durch hervorragende Elastizität
aus. Es ist möglich, auch nach einer Vordehnung um 20% den Draht noch um Dorne zu
wickeln, die etwa den drei- bis vierfachen Durchmesser des verwendeten Drahtes besitzen,
ohne daß die Lackschicht aufreißt. Die elektrischen Eigenschaften liegen mindestens
in gleicher Höhe wie die von Lackdrähten auf rein organischer Basis. Beispiel 2
134 Gewichtsteile Trimethylolpropan setzt man, wie im Beispiel 1 angegeben, mit
90 Gewichtsteilen Methyltriäthoxysilan um. Das Umsetzungsprodukt wird mit einer
Lösung von 25 Gewichtsteilen Poly vinylformal, das noch 8 bis 10% freie Hydroxylgruppen
enthält, in 250 Gewichtsteilen Kresol und mit 50 Gewichtsteilen Dimethyldiäthoxysilan,
wie im Beispiel 1 beschrieben, weiter umgesetzt. Dem Umsetzungsprodukt kann man
2 bis 20 Gewichtsteile, bezogen auf den Festkörper an Silikonharz, butanolinodiflziertes
Phenolharz hinzufügen. Man erhält einen sehr gut auf Kupfer aufziehenden Drahtlack.
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Beispiel 3 90 Gewichtsteile Trimethylolpropan, 59 Gewichtsteile @letlivltriätlioxysilan
und 40 Gewichtsteile Phenyltriäthoxysilan werden, wie früher beschrieben, bei einer
Temperatur bis 160°C umgesetzt. Man gibt 42 Gewichtsteile einer Lösung von 28% freie
Hydroxylgruppen enthaltendem Polyvinylbutyral in 300 Gewichtsteilen Kresol und 56
Gewichtsteile Dirnethyldiäthoxysilan hinzu und läßt 3 Stunden am Rückfluß reagieren.
Unter Vakuum dampft man bei einer Temperatur bis 120' C den gebildeten Alkohol und
nicht umgesetztes Silan ab. Das Reaktionsprodukt kann mit einer geringen Menge plastifiziertem
Phenolharz versetzt «erden. Man erhält einen Drahtlack, der sich durch hervorragende
Wärmebeständigkeit auszeichnet.