DE1082314B

DE1082314B - Elektrische Leiter mit Polyesterharz-Isolierungen und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1082314B
Application number: DEH35395A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Elemer Moczar; Dr Wilhelm Rating; Dr Roland Schaber
Original assignee: Dr Kurt Herberts and Co GmbH
Current assignee: Axalta Coating Systems Germany GmbH and Co KG
Priority date: 1959-01-19
Filing date: 1959-01-19
Publication date: 1960-05-25

Description

Elektrische Leiter mit Polyesterharz-Isolierungen und Verfahren zu ihrer Herstellung Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Leiter mit Polyesterharz-Isolierungen auf der Grundlage. von Polyestern, die aus Terephthalsäure oder Gemischen der Terephthalsäure mit anderen mehrwertigen Carbonsäuren sowie mehrwertigen hydroxylhaltigen Verbindungen hergestellt sind, wobei auf eine Carboxylgruppe etwa 1,2 bis 3 Hydroxylgruppen entfallen, und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Es ist bereits bekannt, elektrische Leiter herzustellen, deren Polyesterharz-Isolierung aus dem Reaktionsprodukt folgender Ausgangsstoffe besteht: (1) einer Menge von etwa 25 bis 56 (vorzugsweise 26 bis 50) Äquivalentprozent von a) Terephthalsäure oder b) Isophthalsäure oder c) einer Mischung dieser beiden Säuren oder d) eines Derivates dieser Säuren mit einem an der Carbonylgruppe oder den Carbonylgruppen sitzenden Radikal, das leicht durch dieAlkoxygruppe eines Alkohols ersetzbar ist, (2) einer Menge von etwa 15 bis 46 (vorzugsweise 25 bis 40) Äquivalentprozent von Äthylenglykol und (3) einer Menge von etwa 13 bis 44 (vorzugsweise 20 bis 32) Äquivalentprozent eines gesättigten, aliphatischen mehrwertigen Alkohols mit wenigstens drei Hydroxylgruppen.
Weiterhin ist bekanntgeworden, daß man Polyesterlacke der obenerwähnten Zusammensetzung zweckmäßig derart aufbaut, daß die Polyester vor dem Auflösen einer Extraktion, vorzugsweise mit aromatischen Kohlenwasserstoffen, unterworfen werden und daß ihre Lösungen in mehr als 50% Phenole, beispielsweise Kresol oder Xyleno@l enthaltenden Lösungsmitteln, 1 bis 15 Gewichtsprozent metallorganische Verbindungen von Elementen der III. oder IV. Gruppe des Periodischen Systems, vorzugsweise Butyltitanat, als Härter enthalten.
Die vorbekannten Lacke besitzen eine hervorragende Alterungsbeständigkeit, jedoch ist die Härte der Isolierungsschichten in vielen Fällen nicht besonders gut. Die Aufgabenstellung der Erfindung geht dahin, Polyesterharz-Isolierungen der vorerwähnten Art aufzubauen, deren Isolierschichten eine verbesserte Härte besitzen. Außerdem wird durch die Erfindung erreicht, daß der gewünschte Vernetzungsgrad der Endprodukte ohne Einsatz oder mit geringem Einsatz von. höherwertigen Hydroxylgruppen enthaltenden Verbindungen erreicht wird.
Es wurde gefunden, daß man elektrische Leiter mit harten Isolierschichten in technisch vorteilhafter Weise herstellen kann, wenn als Isolation Polyesterharze der oben beschriebenen Art verwendet werden, die jedoch gemäß der Erfindung unter Verwendung eines Geinisches von Terephthalsäure und Pyromellithsäure, gegebenenfalls unter Zusatz von anderen Dicarbonsäuren, hergestellt sind, wobei das Verhältnis der Terephthalsäure zur Pyromellithsäure-etwa 1:1 bis 1 : 0,2 beträgt.
Die so erhaltenen Lackierungen besitzen die ausgezeichneten Eigenschaften der bekannten Terephthalsäure-Polyester-Drahtlacke, übertreffen diese aber in ihrer Härte.
Als zusätzliche andere Dicarbonsäuren können z. B. Isophthalsäure, Orthophthalsäure, Maleinsäure und/ oder Bernsteinsäure verwendet werden. An Stelle der erwähnten Säuren können deren Anhydride oder deren für die Durchführung der Veresterung geeignete Derivate wie deren Ester mit niederen Alkoholen verwendet werden.
Als zweiwertige, Hydroxylgruppen enthaltende Verbindungen werden vorzugsweise Äthylenglykol oder Propylenglykol verwendet. Als höherwertige, Hydroxylgruppen enthaltende Verbindungen können z. B. Glycerin oder Pentaerythrit verwendet werden. Wie bereits erwähnt, können die Produkte gemäß der Erfindung bei genügendem Einsatz von Pyromellithsäure ohne Verwendung von drei- oder höherwertigen Alkoholen hergestellt werden. Bei geringerem Einsatz von Pyromellithsäure kann man den gewünschten Vernetzungsgrad aber auch durch teilweisen Einsatz von drei- oder höherwertigen Alkoholen erreichen. Auf jede Carboxylgruppe sollen etwa 1,2 bis etwa 3 Hydroxylgruppen entfallen.
Bei der Herstellung der Polyester tritt, wenn man die einzelnen Komponenten mischt und in der üblichen Weise verestert, leicht schon während der Veresterung ein Gelieren der Harze ein. Es ist daher zweckmäßig, die Umesterungs- und Veresterungsprozesse getrennt durchzuführen. Zweckmäßig wird zunächst der Terephthalsäuredimethylester mit einem Teil des Diols umgeestert, dann das Pyromellithsäureanhydrid und der Rest des Diols zugesetzt und die Veresterung beendet.
Zur Herstellung des Polyesterharzes wird beispielsweise 1 Mol Pyromellithsäureanhydrid mit 2 Mol eines einwertigen Alkohols, der zweckmäßig etwa den gleichen Siedepunkt besitzt wie die höherwertigen Alkohole, verestert und der so erhaltene Diester dann als Komponente für die Umsetzung verwendet. In diesem Fall werden zweckmäßig tri- oder tetra-funktionelle Alkohole mitverwendet, um den geeigneten Vernetzungsgrad zu erreichen. Beispielsweise kann das Verhältnis der zweiwertigen zu den höherwertigen Hydroxylgruppen enthaltenden Verbindungen in diesem Falle etwa 1 . 0,3 bis etwa 1 : 3 betragen.
Die erhaltenen Harze werden in Kresol-Solventnaphtha-Mischungen gelöst, so daß die Lösungen einen Festkörpergehalt von etwa 20 bis 500% haben. Zweckmäßig setzt man den Harzlösungen die bekannten Härtungskatalysataren zu, wie Salze von organischen Säuren des Zn, Ce, Zr, Sb, Mg, Na, Mn, Co. oder Pb oder Alkoholate des Na, Mg oder Al oder organische Ti-, Al-, Si- oder B-Verbindungen.
Die Lacke werden an der üblichen Drahtlackiermaschine verarbeitet.
Die patentbegründeten Eigenschaften der neuen elektrischen Leiter liegen bei den mit den Polyesterharz-Isolierungen versehenen elektrischen Leitern; dem Isolierlack selbst kommen keine patentbegründenden Eigenschaften zu.
Beispiel 1 3 Mol Terephthalsäuredimethylester, 6 Mol Äthylenglykol, 50 g Tetralin und 1 g Zinkresinat werden in einem mit Rührer, Thermometer und Kolonne versehenen 2-1-Dreihalskolben bei 180 bis 230° C umgeestert, bis die berechnete Menge Methanol abdestilliert. Dann werden unter Rühren 2 Mol Pyromellithsäure@-anhydrid eingetragen, die Temperatur 30 Minuten auf 160 bis 180° C gehalten und die gebildete Polycarbonsäure mit 4 Mol Äthylenglykol bei 140 bis 200° C verestert, bis die theoretische Wassermenge abdestilliert. Die Veresterung wird durch eine Erwärmung auf 160 bis 180° C im 1- bis 10-mm-Vakuum beendet. Beispiel 2 3 Mol Terephthalsäuredimethylester und 5 Mol Äthylenglykol werden wie im Beispiel 1 umgeestert. Dann wird unter Umrühren 1 Mol Pyromellithsäureanhydrid eingetragen und nach 30 Minuten Erwärmung auf 160 bis 180° C mit 2 Mol Propylenglykol-1,2 verestert.

Ein nach Beispiel 1 gekochtes Harz wurde in einer Mischung von Kresol und Solventnaphtha auf 35% Festkörpergehalt gelöst, 3% polymeres Butyltitanat zugesetzt und auf einer horizontalen Drahtlackiermaschine auf 0,8-mm-Draht aufgetragen. Die Ofentemperatur war 400° C, die Abzugsgeschwindigkeit 5,5 m/Min. Bei einer Zunahme von 50 i, haben wir die folgenden Prüfwerte erhalten:

Wickelfest ................ nach 5% Vordehnung

Ausgangshärte ........... 4 H

Härte nach 30 Minuten

Spritlagerung bei 50° C 4 H

Härte nach 30 Minuten

Benzollagerung bei 50° C 4 H

Durchschlagspannung ..... 4320 Volt

Isolationswiderstand nach

24 Stunden bei 8011/o rela-

tiver Feuchtigkeit ...... 29100 MOhm - km

desgl. nach 1 Stunde bei

140° C . . . . . . . . . . . . . . . . 510 MOhm "- km

Dielektrischer Verlustfaktor

24 Stunden bei 800 Hz

und 8011/a relativer Feuch-

tigkeit . . . . . . . . . . . .. . . .. 9,8.10-3

Alterung nach B o s eh .... i. O.

Hinsichtlich der übrigen Eigenschaften sind diese Lacke den gebräuchlichen Terephthalsäurepolyestern gleichwertig.

Claims

PATENTANSPRVCHE: 1. Elektrische Leiter mit Polyesterharz-Isolierungen auf der Grundlage von Polyestern, die aus Terephthalsäure und gegebenenfalls anderen Dicarbonsäuren sowie mehrwertigen, Hydroxylgruppen enthaltenden Verbindungen hergestellt sind, wobei auf jede Carboxylgruppe etwa 1,2 bis 3 Hydroxylgruppen entfallen, dadurch gekennzeichnet, da.ß die Isolierung mit Polyestern durchgeführt wird, die unter Verwendung eines Gemisches von Terephthalsäure und Pyromellithsäure, gegebenenfalls unter Zusatz von anderen Dicarbonsäuren, hergestellt sind, wobei das Verhältnis der Terephthalsäure zur Pyromellithsäure etwa 1:1 bis 1: 0,2 beträgt.
2. Elektrische Leiter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als mehrwertige Alkohole Äthylenglykol und/oder Propylenglykol verwendet werden.
3. Verfahren zur Herstellung von elektrischen Leitern gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieLeiter durch ein Imprägnierbad gezogen werden, das einen Polyester enthält, der unter Verwendung von Terephthalsäure und Pyromellithsäure, gegebenenfalls unter Zusatz von anderen Dicarbonsäuren, hergestellt ist, wobei das Verhältnis der Terephthalsäure zur Pyromellithsäure etwa 1 : 1 bis etwa 1 : 0,2 beträgt, und die so beschichteten elektrischen Leiter dann einer zur Aushärtung ausreichenden erhöhten Temperatur von z. B. 400° C ausgesetzt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1033 291, 1038 679.