DE1285081B

DE1285081B - Verfahren zur Herstellung von isolierenden UEberzuegen auf elektrischen Leitern

Info

Publication number: DE1285081B
Application number: DE1960G0028910
Authority: DE
Inventors: Lee Max Myron
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1959-02-02
Filing date: 1960-01-28
Publication date: 1968-12-12
Also published as: GB936334A; CH418420A; FR1246665A; BE587162A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von isolierenden Überzügen auf elektrischen Leitern durch Aufbringen eines Überzugmittels auf der Grundlage von Polyesterharzen, die aus Dialkylestern der Terephthal- oder Isophthalsäure, Äthylenglykol und einem gesättigten, aliphatischen mehrwertigen Alkohol mit mindestens drei Hydroxylgruppen hergestellt worden sind, zusammen mit Triäthanolamintitanat als Härtungsmittel und Härtung durch Erhitzung.

Verfahren der vorgenannten Art sind bekannt. Aus den Polyesterharzen und irgendeinem geeigneten ^: Lösungsmittel wird dabei die Lösung mit einem Feststoffgehalt von ungefähr 20 bis 30% bereitet, durch die dann der elektrische Leiter hindurchgezogen wird. Zur Erzielung eines Überzuges mit gleichmäßiger Dicke ist es erforderlich, den elektrischen Leiter durch eine geeignete Ziehlehre zu führen, bevor der Überzug gehärtet wird. Zur Beschleunigung des Härtungsvorganges kann der Lösung ein geigneter Härter zugesetzt werden.

Es hat sich nun herausgestellt, daß sich überraschende und unerwartete Vorteile ergeben, wenn wäßrige Dispersionen des Polyesterharzes, welche Triäthanolamintitanat als Härtungsmittel und oberflächenaktive Mittel enthalten, verwendet werden. Bei Verwendung von wäßrigen Dispersionen erhält man nämlich isolierende Überzüge von außerordentlich gleichmäßiger Dicke. Irgendwelche Zieheisen oder Strangpreßmatrizen, die bisher immer zum Aufbringen eines Überzuges gleichmäßiger Dicke verwendet werden mußten, können also entfallen.

Nach einer bevorzugten- Ausführungsform der Erfindung stellt man zunächst eine homogene Lösung des Harzes und des Härters dadurch her, daß man den Härter mit dem geschmolzenen Harz vermischt und die Mischung nach Erstarren zu einem Pulver vermahlt. Aus diesem Pulver und einem oberflächenaktiven Mittel wird dann die wäßrige Dispersion bereitet. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die wäßrige Dispersion dadurch bereitet, daß pulverförmiges Harz, ein Härter sowie ein oberflächenaktives Mittel unmittelbar mit Wasser vermischt werden. ...

Das als Härter dienende Triäthanolamintitanat kann beispielsweise in einer auf das Harz bezogenen Menge von 0,5 bis 3,0 Gewichtsprozent verwendet werden. . ... . .

Ein besonders geeignetes oberflächenaktives Mittel ist Glycerylmonooleat, das in einer auf das Harz bezogenen Menge .von, 0,05 bis 1 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,5 Gewichtsprozent, zugesetzt wird. Als oberflächenaktive Mittel können unter anderem auch Polyäthylenglykolester von Fettsäuren, Stearinsäure und deren Glycerin- und Äthylenglykolester verwendet werden.

Zur Bereitung der wäßrigen Dispersion kann gewöhnliches Leitungswasser verwendet werden. Vorzugsweise verwendet man jedoch destilliertes oder entmineralisiertes Wasser.

Falls der pH-Wert der Dispersion nicht im Bereich von 6,0 bis 7,5 liegt, empfiehlt es sich, eine entsprechende Menge eines Neutralisierungsmittels zuzusetzen, um den pH-Wert der Dispersion in diesem Bereich zu bringen. Als Neutralisierungsmittel eignen sich beispielsweise Essigsäure oder Pyromellitsäure sowie Methylmorpholin oder Ammoniak.

Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich vorzugsweise zum Überziehen von Magnetdraht.

In den folgenden Beispielen beziehen sich alle Angaben auf Gewichtseinheiten.

Beispiel I

100 Teile Polyesterharz, welches das Kondensationsprodukt aus Terephthalsäureester und Glykol und Glycerin in einem Molverhältnis von 3:2:1 ist, werden in einem Gefäß auf eine Temperatur von 140 bis 150° C in einer für die Bestandteile neutralen Atmosphäre erhitzt. 3,2 Teile einer 59%>igen Lösung von Triäthanolamintitanat in Isopropylalkohol werden als Härtungsmittel zugesetzt. Die Mischung aus Harz und Härtungsmittel wird dann zur schnellen Abkühlung in ein flaches Gefäß gegeben. Die feste Harzmischung wird nachfolgend so fein gemahlen, daß sie durch ein Sieb mit mindestens 16 Maschen pro Zentimeter geht. 100 Teile dieses Harz-Triäthanolamintitanat-Pulvers werden dann mit 285 Teilen destillierten oder entmineralisierten Wassers und 0,5 Teilen Glycerylmonooleat'als oberflächenaktivem Mittel vereint. Diese Bestandteile werden in ein keramisches Gefäß mit Keramik- oder Steinkugeln gegeben und 24 bis 36.Stunden lang gemahlen. 0,2 Teile Pyromellitsäure als Neutralisierungsmittel werden dann zur Abstimmung des pH-Wertes der Masse auf den obengenannten Bereich zugesetzt. Diese Dispersion kann, dann unmittelbar auf einen Kupfermagnetdraht aufgetragen werden oder kann mit Wasser auf einen geringeren Gehalt an festen Bestandteilen verdünnt und dann auf den Draht aufgetragen werden.

Eine Dispersion mit einem Gehalt von 29% festen Bestandteilen wird gemäß Beispiel I bereitet und besitzt eine Viskosität von 260 Centipoise. Die Dispersion wurde auf einen Kupferdraht von etwa 1 mm Durchmesser so aufgetragen, daß innerhalb einer Minute etwa 7,8 mm überzogen waren, die in einem 4,5 m hohen, mit Gas beheizten Drahtturm sechsmal in Aufwärtsrichtung durch eine Säule der wäßrigen Dispersion geschickt wurden, so daß jeder Überzug während etwa einer Minute Verweilen im geheizten Turm erzeugt wurde. Die Lufttemperatur im Ofen betrug am Boden 310° C und am Kopf 425° C. Der Durchmesser des überzogenen Drahtes war um 0,08 mm stärker als der des nicht überzogenen. Die nachstehenden Ergebnisse wurden durch die üblichen Prüfungen nachgewiesen:

Schabefestigkeit (Hübe) 61

Spannungsfestigkeit

(DIN 46 453, Abschnitt 17/1).. 175 V/μ

Zentrizität 4:5

Beständigkeit gegen Lösungsmittel, in kochendem Äthylalkohol-Toluol-Gemisch 1:1.. unlöslich

Fehlerzahl
(DIN46453,Abschnitt 16) .. Ibis2

Wickelfestigkeit nach Vordehnung
um den einfachen Durchmesser überstanden

Aussehen hellglänzend

Oberflächenbeschaffenheit glatt

3 4

Beispiel II ^^e Di^sP^ersi°ⁿ nach Beispiel III wurde auf Kupfer-

und Aluminiumdraht mit verschiedenem Durchmesser

Eine Harzdispersion wird gemäß Beispiel I her- aufgetragen; beispielsweise auf einen Draht von gestellt. Man verwendet ein Polyesterharz, das aus 1,0 mm Durchmesser, der in einem 4,5 m hohen, mit 4 Mol Dimethylterephthalat, 3 Mol Äthylenglykol und 5 Gas beheizten Turm sechsmal in Aufwärtsrichtung 2 Mol Glycerin bereitet wird. Wird die Harzdispersion durch einen Behälter mit der wäßrigen Dispersion auf einen Draht aufgetragen, so entsteht ein Leiter, geschickt wurde, so daß 7,8 m pro Minute überzogen der ähnliche Eigenschaften wie der des Beispiels I wurden. Die Lufttemperatur am Boden des Ofens besitzt. betrug 31O⁰C und am Kopf 425° C. Der Durch-

Verschiedene der üblichen Verfahren zur Zerklei- io messer des überzogenen Drahtes war um 0,08 mm nerung können angewendet werden. Ein bevorzugtes stärker als der des nicht überzogenen Drahtes. Der Verfahren ist das Ultraschallverfahren. Die Harz- überzogene Draht besaß eine durchschnittliche Beteilchen stoßen in einem Luftstrom mit Schall- oder ständigkeit gegen Abschaben von 64 Strichen, ein Überschallgeschwindigkeit mit solcher Kraft zusam- dielektrisches Versagen von 195 V je 1 μ der Dicke men, daß sie sich gegenseitig zerkleinern. Dabei wird 15 des Überzuges, eine ausgezeichnete Konzentration das Harz, das zerkleinert werden soll, einer Luft- und überstand die üblichen Prüfungen auf Biegsamströmung, die durch besonders angelegte Düsen ein- keit, jähe Dehnung und Wärmeschocks,
geleitet wird, ausgesetzt. Die Luft tritt unter hohem Wird der Drahtüberzug nach dem Beispiel III her-

Druck durch die Düsen ein, wodurch die Strömung gestellt, dann beobachtet man zusätzliche Vorteile, der Harzteilchen so turbulent wird, daß sie häufig 20 z. B. läßt sich das trockene zermahlene Pulver leicht zusammenstoßen und sich gegenseitig sehr schnell in Polyäthylenbeuteln verpacken und an den Bezerkleinern, stimmungsort verschicken, wodurch eine erhebliche Ein pulverisiertes Polyesterharz, das mindestens Einsparung an Transportkosten erzielt wird. In einer 2O°/o Teilchen von einer Größe unter 1 μ und nur derartigen Verpackung läßt sich das Harzpulver unSpuren von Teilchen größer als 6 μ enthält, wurde in 25 begrenzt lagern. Die Schwierigkeiten des Einfrierens befriedigender und wirtschaftlicher Weise zum Über- während des Transports und die Gefahr einer Korroziehen von Kupfer- und Aluminiumdraht nach dem sion bei der Aufbewahrung in Stahlbehältern wird Verfahren der Erfindung verwendet. Als Härtungs- ausgeschaltet. Bei Gebrauch wird der Mischbehälter mittel ist Triäthanolamintitanat geeignet, wenn es in bis zu einer vorgegebenen Höhe mit Wasser gefüllt, einer Konzentration von 0,5 bis 3,0 Teilen je 100 Teile 30 Die entsprechenden Mengen des Härtemittels, Neu-Harz verwendet wird. tralisierungsmittels und des oberflächenwirksamen

Mittels werden zugesetzt. Dann wird die erforderliche Anzahl von Beuteln mit der pulverisierten Harzmasse

Beispiel III j_n ^_6n Behälter entleert. Will man mit Sicherheit eine

35 vollkommene Dispersion erhalten, kann man diese

Ein festes Polyesterharz wird gemahlen, bis die Mischung einige Minuten lang in einem Homogenigrößte Teilchengröße 6,3 mm beträgt. Dieses grob- sator oder eine Kolloidmühle geben. Verglichen mit gemahlene Harz wird dann durch eine Düsenzerklei- den Beispielen I und II setzt sich die Harz-Wassernerungsanlage geschickt, die eine doppelte Trennvor- Dispersion, die mit Hilfe von Ultraschall pulverisiert richtung besitzt, so daß mindestens 20% Teilchen 40 wurde, weniger leicht ab.

mit einer Größe unter 1 μ in einem Durchgang er- Die wäßrige Dispersion, die nach dem genannten

halten werden. Die Teilchengröße war nach mikro- Verfahren bereitet worden ist, kann zum Absetzen skopischer Untersuchung wie folgt: neigen, so daß nach Stehenlassen über Nacht eine

klare, dünne Flüssigkeitsschicht sichtbar ist. Wenn

Mehr als 6 μ Spuren ₄₅ gewünscht, kann die Geschwindigkeit, mit der das

6 bis 3 „ 5 o/_o Absetzen stattfindet, durch Zusatz von wasserlös-

,. . liehen Dickungsmitteln erheblich verringert werden.

^{3 bls} ^x V 6U bis 7U% _{Es können} 025 bis 3,0 Gewichtsprozent des Harzes,

Unter 1 μ 25 bis 35% z. B. 0,5% Oxyäthylcellulose als Dickungsmittel zu-

50 gesetzt werden. Je feiner die Teilchengröße der Harz-

Eine wäßrige Dispersion wird nachfolgend durch masse, desto beständiger ist selbstverständlich die Mischen von 100 Teilen des pulverisierten Harzes mit Dispersion. Es ist also vorteilhaft, wenn auch nicht einer Lösung, die 245 Teile destilliertes oder ent- unbedingt notwendig, die Harzmasse auf eine Teilmineralisiertes Wasser, 3,2 Teile einer 59%igen Tri- chengröße von weniger als 1 μ und vorzugsweise auf äthanolamintitanatlösung in Isopropylalkohol und 55 etwa 0,5 μ zu pulverisieren, so daß eine beständigere 0,5 Teile Glycerylmonooleat enthält, bereitet. Das Dispersion entsteht.

Triäthanolamintitanat und das Glycerylmonooleat Wenn man die Harzmasse in trockenem Zustand

können vor der Zugabe zum Harz gut miteinander so fein zerkleinert, daß mindestens 20% weniger als vermischt worden sein, so daß eine homogene Lösung 1 μ groß sind, kann das Vermischen des Härtungserhalten wird. Um die notwendige Dispersion der 60 mittels mit dem geschmolzenen Harz entfallen. Statt agglomerierten Teilchen zu sichern, wird die gesamte dessen kann Polyesterharz einer so kleinen Teilchen-Mischung durch einen Homogenisator oder eine größe unmittelbar mit dem Härtungsmittel, das bereits Kolloidmühle geschickt. Der pH-Wert der Dispersion in Wasser gelöst ist, vermischt werden, so daß eine wird auf einen Bereich von 6,0 bis 7,5 durch Zusatz Dispersion erhalten wird, die sich in wirtschaftlicher einer organischen Säure abgestimmt. Etwa 0,6gPyro- 65 Weise zum Überziehen von Kupfer- und Aluminiummellitsäure ergaben einen pH-Wert von 6,4. Die Di- draht eignet.

spersion nach diesem Ausführungsbeispiel enthält Beim Auftragen der Dispersion auf den Draht ist

29% feste Bestandteile. es am besten, wenn man die Dispersion zwischen dem

Behälter, in dem der Überzug aufgetragen wird, und dem Haupt- und Zufuhrbehälter zirkulieren läßt, so daß eine gleichmäßige Zufuhr des dispergierten Harzes gesichert ist. Getrocknetes, agglomeriertes Pulver kann zum Ausfällen in der wäßrigen Dispersion neigen. Solche Teilchen dispergieren nicht. Werden sie schließlich aufgetragen, so verursachen sie eine rauhe Oberfläche und Unebenheiten. Um diese Möglichkeit auszuschalten oder zu verringern, empfiehlt es sich, die Dispersion fortlaufend zu filtrieren, so daß die agglomerierten Teilehen abfiltriert werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von isolierendeti *s Überzügen auf elektrischen Leitern durch Aufbringen eines Überzugsmittels auf der Grundlage von Polyesterharzen, die aus Dialkylestern der Terephthal- oder Isophthalsäure, Äthylenglykol und einem gesättigten aliphatischen mehrwertigen Alkohol mit mindestens drei Hydroxylgruppen hergestellt worden sind, zusammen mit Triäthanölamintitanat als Härtungsmittel und Härtung durch Erhitzung, dadurch gekennzeichnet, daß wäßrige Dispersionen des Polyesterharzes, welche das Härtungsmittel und oberflächenaktive Mittel enthalten^ verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wäßrige Dispersionen verwendet werden, die als oberflächenaktives Mittel Glycerylmonooleat enthalteil.