DE1494452C2 - Hochwärmebeständige Überzüge liefernder Elektroisolierlack - Google Patents
Hochwärmebeständige Überzüge liefernder ElektroisolierlackInfo
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Description
Die Erfindung betrifft hochwärmebeständige Überzüge liefernde Elektroisolierlacke auf Basis der Reaktionsprodukte
von aromatischen Polycarbonsäuren, bl- und/oder höherfunktionellen Alkoholen und Diaminen in organischen
Lacklösungsmitteln, die sich für die Herstellung von hervorragenden Isolierenden Überzügen auf elektrisehen
Leitern, Insbesondere solchen für die Belastungsbeanspruchungen der Wärmeklassen F und H (VDE
§ 32), eignen.
Die Herstellung von Polyesterharzen aus mehrwertigen
Alkoholen und mehrwertigen Carbonsäuren bzw. reaktionsfählgen Derivaten, wie Estern davon, ist seit langem
bekannt. Unter der Bezeichnung «Alkydharze» stellen sie eine der wichtigsten Klassen der Kunstharze dar. Alkydharze
sind auch in vielfältiger Welse modifiziert worden, beispielsweise durch Einbau natürlicher oder synthetischer
Fettsäuren oder deren Glycerlden. Zur Verwendung als Einbrennisolierung auf elekrischen Leitern sind
jedoch Insbesondere ölfreie Alkylharze aus aromatischen Carbonsäuren, vor allem aus Isophthalsäure und/oder
Terephthalsäure, und einem Gemisch aus 2- und mehrwertigen Alkoholen herangezogen worden (vgl. DE-AS
10 67 549, FR-PS 8 06 279, 8 81 823 und 9 56 583, US-PS 28 60 113 und 28 60 114, DE-AS 10 37 122, 10 99 673 und
11 59 642). So ist es beispielsweise aus der DE-AS
10 33 291 bekannt, elektrische Leiter mit einer Polyesterharzisolierung dadurch zu versehen, daß 36 bis 50,Äquivalente
eines Esters der Terephthalsäure mit einem niederen aliphatischen Alkohol, beispielsweise Terephthalsäuredimethylesters,
mit 25 bis 40 Äquivalenten Äthylenglykol und 20 bis 32 Äquivalenten Glycerin bis zur
Erreichung einer ausreichenden Viskosität in einem Reaktionsgefäß erhitzt werden, die dabei erhaltenen
Harze dann in Form einer Imprägnierlösung auf einen Draht aufgebracht und auf diesem auskondensiert werden.
Die bisher bekannten Lackdrahtisolierungen, wie sie für das Einsatzgebiet der Wärmeklasse F angegeben werden,
genügen jedoch den Anforderungen des modernen Elektromaschinenbaus in den bevorzugt rationell und
kompakt gebauten Aggregaten nicht mehr. Ursache für zahlreiche Ausfälle, insbesondere bei stärker belasteten
Kleinmotoren, sind Windungsanschlüsse, die durch ein Plastischwerden der Lackisolationsschicht des stark temperaturbelasteten
Leiters in den Wicklungen ausgelöst werden. Derartige Effekte sind beispielsweise erkennbar
beim Abwickeln von Ankern aus Elektromotoren nach Belastungsläufen bzw. nach Überbelastung Im Prüfstandlauf,
wobei proportional zur Temperatur- und Druckbelastung an den Überkreuzugspunkten mehr oder weniger
tiefe Eindruckstellen erkennbar sind. Man ist daher seit langem bemüht, die als Einbrennisolierung auf elektrischen
Leitern verwendbaren Polyesterharze hinsichtlich ihrer Temperaturbeständigkeit welter zu verbessern.
Aus der GB-PS 5 70 858 sind polymere Harze bekannt, die durch Umsetzung von diprimären Aminen mit Polycarbonsäuren
mit mehr als 2 Carboxylgruppen bzw. der entsprechenden reaktionsfähigen Derivate hergestellt
werden können. Die dabei erhaltenen polymeren Harze mit Imidrlngen als Kettenglieder können nach den Angaben
in dieser Patentschrift zwar als Beschlchtungsmassen Verwendung finden, eine ausdrückliche Verwendung für
Einbrennisolierungen auf elekrischen Leitern ist darin jedoch nicht erwähnt.
In der US-PS 24 21 024 ist die Herstellung von Reaktionsprodukten von aliphatischen Tricarbonsäuren von
der Art der Trlcarballylsäure mit Diaminen oder Aminoalkoholen beschrieben. Auch In diesem Falle können
anstelle der freien Säuren bzw. Aminoverbindungen deren reaktionsfähige Derivate verwendet werden. Bei
der Umsetzung der aliphatischen Trlcarbonsäure mit Aminoalkohol entstehen Polymere einer Oxycarbonsäure,
die als Bindeglied einen mehrglledrigen Imidring
Im Molekül enthält, d.h. bei den dabei entstehenden Polymeren handelt es steh um Polyimidester.
Nach einem Vorschlag In der älteren DE-PS 12 09 686 enthält ein hochwärmebeständige Überzüge liefernder
Elektroisolierlack auf Basis der Reaktionsprodukte von Trimellitsäureanhydrid und Lösungsmitteln Reaktionsprodukte,
die durch Kondensieren von Trlmelllthsäureanhydrld mit Monoäthynolamlm und Äthylenglykol In
einem Molverhältnis von 1 Mol Trimellithsäureanhydrid auf 0,35 bis 0,8 Mol Monoäthanolamln und 0,4 bis 2 Mol
Äthylenglykol hergestellt worden sind. Dabei können auch solche Umsetzungsprodukte verwendet werden, bei
denen bis zu 4096 der eingesetzten Menge Trimellithsäureanhydrid durch eine äquivalente Menge Pyromellithsäureanhydrid
ersetzt worden sind und/oder bis zu 30%
der eingesetzten Menge Monoäthanolamln durch eine äquivalente Menge eines aliphatischen aromatischen oder
gemischt allphatisch-aromatischen Diamlns ersetzt worden sind.
In der älteren DE-PS 14 45 263 wird schließlich noch
vorgeschlagen, für Einbrennisolierungen auf elektrischen Leitern cresollösliche Polyesterimide zu verwenden,
die durch Umsetzung von mehrwertigen Carbonsäuren mit mehrwertigen Alkoholen, gegebenenfalls unter
Zusatz von Oxycarbonsäuren hergestellt werden. Bei dieser Polyester-Bildungsreaktion können auch Imldgruppenhaltlge
Ausgangsstoffe eingesetzt werden, die durch Umsetzung zwischen Verbindungen erhalten werden,
von denen die eine eine Sgliedrlge, cyclische Carbonsäureanhydridgruppierung
einer o-ständlgen aromatischen Dlcarbonsäure sowie mindestens noch eine weitere funktionelle
Gruppe besitzen muß, während die andere außer einer primären Aminogruppe noch mindestens eine weitere
funktionell Gruppe enthält, bei der es sich auch um eine weitere primäre Aminogruppe handeln kann.
Aber auch für diese bekannten bzw. vorgeschlagenen Polyesterharze, die als Einbrennisolierungen für elektrische
Leiter verwendet werden können, gilt, daß sie In bezug auf ihre Wärmebeständigkeit den heutigen Anforderungen
nicht mehr genügen.
Aufgabe der Erfindung war es daher, neue Polyesterharze mit verbesserten Eigenschaften als Einbrennlsollerung
auf elektrischen Leitern zu entwickeln, die insbesondere den Belastungsansprüchen der Wärmeklassen F
und H (gemäß VDE 0530 § 32) standhalten.
Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe erfindungsgemäß
gelöst werden kann mit einem hochwärmebeständige Überzüge liefernden Elektroisollerlack auf der
Basis der Reaktionsprodukte von aromatischen Polycarbonsäuren, bi- und/oder höherfunktionellen Alkoholen
sowie Diaminen in organischen Lacklösungsmitteln, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er Umsetzungsprodukte
enthält, die hergestellt worden sind durch Kondensieren von
lOÄquivalenten bi- und/oder höherfunktionellen aromatischen
Carbonsäuren,
deren Anhydriden und/oder Estern,
5 bis 16 Äquivalenten bi- und/oder höherfunktionellen Alkoholen und
deren Anhydriden und/oder Estern,
5 bis 16 Äquivalenten bi- und/oder höherfunktionellen Alkoholen und
5,5 bis 0,5 Äquivalenten Dlamlnen,
wobei auf 10 Äquivalente bifunktionelle Verbindungen 4 bis 20 Äquivalente höherfunktionelle Verbindungen entfallen.
wobei auf 10 Äquivalente bifunktionelle Verbindungen 4 bis 20 Äquivalente höherfunktionelle Verbindungen entfallen.
Die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Elektroisollerlacke
hergestellten hochwärmebeständigen Überzüge von elektrischen Leitern zeichnen sich durch
eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit, eine erhöhte
Lösungsmittelbeständigkeit, Härte und Flexibilität aus. Ihre Beständigkeit ist besonders ausgeprägt gegenüber
der Einwirkung von kombinierten mechanischen und thermischen Beanspruchungen, so daß sie nahezu Ideale
Isolierungen für elektrische Leiter darstellen.
Die erfindungsgemäß verwendeten Kondensationsprodukte
lassen sich In preiswerten Lösungsmitteln, wie Cresolen, zu niedrigviskosen Lösungen mit einem hohen
Festkörpergehalt auflösen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung haben die erfindungsgemäß
verwendeten Kondensationsprodukte In Form von 1 : 2-Lösungen in m-Cresol bei 25° C Viskositäten zwischen
900 und 2000 cP, vorzugsweise zwischen 1400 und 150OcP.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die erfindungsgemäß verwendeten
Kondensationsprodukte hergestellt durch Kondensieren von Terephthalsäure, Trimellithsäure und/oder Pyromellithsäure,
Äthylenglykol und/oder Neopentylglykol, Glycerin und/oder Trlmethylolpropan sowie 4,4'-Diaminodiphenylmethan.
Als Ausgangsprodukte werden zur Herstellung der erfindungsgemäßen Elektroisolierlacke vorzugsweise
Anhydride aromatischer Polycarbonsäuren verwendet. Besonders gut eignen sich hierzu die Anhydride der
ίο 1,2,4-Benzoltrlcarbonsäure und der 1,2,4,5-Benzoltetracarbonsäure
bzw. Gemische dieser Anhydride oder deren Partialester. Bei Verwendung von Terephthalsäure wird
vorzugsweise der Dimethyester eingesetzt.
Als Diamine eignen sich vorwiegend die aromatischen Diamine, wie z. B. Phenylendiamine, 4,4'-Dlaminodiphenyl,
4,4'-Diaminodiphenylmethan, 4,4'-Dlaminodi-
phenyldimethylmethan, 4,4'-Diaminodicyclohexyl-
methan, 4,4'-Diaminodlphenyläther, Diaminophenylsulfone sowie entsprechende Derivate mit hydrierten
Phenylkernen.
Als Polyole eignen sich insbesondere Äthylenglykol, Diäthylenglykol, 1,2-Propandiol, 2,2-Dimethyl-l,3-propandiol,
4,4-Oxyäthoxydlphenyidimethylmethan, Glycerin,
Trlmethylolpropan, Trimethyloläthan und Mischungen der obengenannten Polyole. Im Gemisch damit können
auch Aminoalkohole, wie Äthanolamin, Aminopropanol und Aminophenole, eingesetzt werden.
Zur Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten härtbaren Kondensationsprodukte (Polyesterharze) geht
man zweckmäßig von niedrigkondensierten Estervorstufen der Polycarbonsäuren bzw. deren Anhydriden mit
den genannten Polyalkoholen aus, beispielsweise dem Bisoxyalkylterephthalat, Trioxyalkyltrimellithsäureester,
Tetraoxyalkylpyromellithsäureester und deren Gemisehen.
Die Herstellung dieser Ester erfolgt in bekannter Weise aus den Säuren bzw. deren niederen Alkylestern,
Anhydriden und Anhydridsäuren unter Zusatz von Veresterungskatalysatoren und gegebenenfalls Schleppmitteln
bei störendem Sublimatanfall.
Bei Temperaturen von etwa 120 bis 160° C setzt man
diesen erwärmten Vorstufen portionsweise die Benzolpolycarbonsäureanhydride
bzw. Anhydridsäuren oder deren Mischungen, vermengt mit den Diaminen bzw. einer Mischung von Diaminen, zu. Bei dieser Zugabe
tritt sofort eine heftige Wasserabspaltung ein. Die Menge
der Portionszugabe richtet sich nach der Handhabungsmöglichkeit des entstehenden Reaktionsgemisches in der
Konsistenz und dem Schäumen, ebenso die Anzahl der Portionsanteile, in die die vorgesehene Gesamtmenge der
Imidbildner aufgeteilt wird.
Nach jeder Zugabe erhöht man die Temperatur des Reaktionsgutes wieder, bis der anfängliche Brei dünnflüssiger
geworden ist und die Wasserabspaltung nachläßt. Entsprechend der Schmelzpunkterhöhung mit steigendem
Imidbilderantell und Kondensationsgrad wird die Kesseltemperatur sukzessive erhöht bis auf etwa 220°
bis 240° C. Nach der letzten Portionszugabe wird wasserfrei und klargekocht und abschließend unter Vakuum
noch zu Ende kondensiert.
Zur Herstellung der Mischester kann man auch gegebenenfalls zum Teil Diamine oder Aminoalkohole, wie
Äthanolamine, mit den Alkoholen vorlegen. Da die Aminogruppen leicht mit den Säureanhydriden reagieren,
wird die Funktionalität der Polycarbonsäuren, betreffend die Reaktion mit den Alkoholen, in gewissem Umfang
gesteuert. Auf diese Welse kann die Gefahr des Verquaddelns
herabgesetzt werden.
Bei der Herstellung der härtbaren Polyesterharze bilden
Bei der Herstellung der härtbaren Polyesterharze bilden
sich vermutlich entsprechend den bei der Reaktion abgetriebenen Wassermengen bevorzugt Polyesterpolyimide.
Äquivalente im Sinne der Erfindung sind die Anzahl der Mole, multipliziert mit der Anzahl der funktioneilen
Gruppen pro Molekül.
Die Kondensation kann unter einer Inertgas-Atmosphäre durchgeführt werden, dies ist aber nicht Bedingung,
da hierdurch für die Drahtlackanwendung keine Nachteile entstehen. Bei diesem Verfahren ist die
Anwendung von polaren Lösungsmitteln, wie dies bei bekannten Verfahren erforderlich 1st, nicht notwendig. Je
nach Konsistenz der eingesetzten Ausgangsprodukte kann sogar ohne Gegenwart von Lösungs- und/oder
Schleppmitteln gearbeitet werden.
Die Verarbeitung der Imprägnierlösung, d. h. das Aufbringen auf den elektrischen Leiter, erfolgt in den üblichen
Maschinen. Die Aushärtung erfolgt in üblicher Weise bei Temperaturen von etwa 400° C.
Die Imprägnierlösung kann übliche Härter, z. B. monomeres oder polymeres Butyltitanat, Metallresinate,
Octoate oder Naphthenate und übliche Verlaufmittel, z. B. Siliconlösung in Xylol oder Toluol, enthalten. Es
können gegebenenfalls geringe Mengen von Verschnittharzen, z. B. Phenol-, Melamin- und Harnstoff-Formaldehyd-Harzen,
zugegeben werden. Außerdem können Di- oder Polyisocyanate zugeführt werden. Weitere
Modifikationen und graduelle Verbesserungen können durch Zusetzen von thermisch stabilen Isocyanatabspaltern,
wie dem Phenol-Urethan des trimerisierten Toluylendiisocyanates, erzielt werden. Die Imprägnierlösung
wird in bekannter Weise auf eine Konzentration von zweckmäßig etwa 35% eingestellt.
Nach dem Aushärten besitzen die damit beschichteten elektrischen Leiter einen die Reste von aromatischen
Polycarbonsäuren und bi- und/oder höherfunktlonellen Alkoholen, sowie Diaminen enthaltenden isolierenden
Überzug, der auf 10 Äquivalente einkondensierte bi- und/oder höherfunktlonelle aromatische Carbonsäurereste
5 bis 16, vorzugsweise 7 bis 10 Äquivalente einkondensiert bi- und/oder höherfunktlonelle Alkoholreste
und 5,5 bis 0,5, vorzugsweise 3 bis 0,8 Äquivalente einkondensierte Diaminreste und gegebenenfalls Aminoalkoholreste
enthält, wobei auf 10 Äquivalente bifunktionelle Reste 4 bis 20, vorzugsweise 6 bis 15 Äquivalente
höherfunktionelle Reste entfallen.
Die gemäß der Erfindung hergestellten isolierenden Überzüge besitzen neben einer verringerten Thermoplastizität
einen gegenüber den bekannten Terephthalsäurepolyestern verbesserten Wärmeschock und zeigen einen
verringerten thermischen Abbau durch Sublimation der Terephthalsäure. Bei Temperaturen über 200° C ist bei
den vorbekannten Produkten die Sublimation besonders stark. Der besonders nach mechanischer Vorbelastung
(Dehnung) auftretende Wärmeschock nach nur kurzzeitiger Erwärmung elektrischer Wicklungen, der noch empfindlich verstärkt wird durch Warmlösungsmittelbehandlung,
wie Tränkung, oder Lösungsmittelwäsche von Kühlschrankaggregaten, schließt oft die Terephthalsäurepolyester-Lackdrähte
von der Anwendung auf Hochleistungswickelmaschinen aus. Die Verbesserung dieser thermischen Empfindlichkeit verringert die Ausschußzahlen
in der Produktion elektrischer Aggregate und erweitert den Bereich der Lackdrahtanwendung.
Die Rißbildungsneigung der Isolationsschicht von Lackdrähten durch den Wärmeschock ist in der Prüfung
rasch zu ermitteln durch Wicklung der Lackdrähte über ihren einfachen Durchmesser und Temperung über 15
Minuten bei 200° C.
Der Vergleich bezüglich der Beständigkeit gegen thermischen Abbau kann durch Gewichtsverlustmessungen
bei Temperaturen über 200° C ermittelt werden.
Bekannt für extrem hohe, über die Wärmeklasse H hinausgehende Belastung sind Lackdrähte mit einer
Isolation auf Basis von Pyromelllthsäurepolyimiden (südafrikanische Patente 5 93 577 und 6 01 040). Diese Isolationen
werden jedoch unter Verwendung von schwer zugänglichen Ausgangsstoffen hergestellt, so daß der
ίο technischen Anwendung aus diesem Grunde Grenzen gesetzt sind.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert. Darin werden Meßwerte der Erweichungstemperaturen
angegeben, die an 10 rechtwinklig übereinandergelegten Drähten unter konstanter Belastung von
350 g Eindrucktiefen von 5 und 10% in der Lackisolationsschicht auslösen.
3,35 Mol Terephthalsäuredimethylester 650 g
3,3 Mol Äthylenglykol 205 g
2 Mol Glycerin . 184 g
Zn-Acetat 0,5 g
Cresol 50 g als Schleppmittel
werden erhitzt, bis etwa 95% der theoretischen Menge an Methanol abdestilliert sind, was zwischen 220 bis 240° C
Kesseltemperaiur erreicht ist. Danach wird die Temperatur
auf 120 bis 140° C gesenkt und In 4 Portionen werden
1,15 Mol
mit
mit
0,5 Mol
gemischt
gemischt
Trimellithsäureanhydrid
4,4'-Diaminodiphenylmethan
4,4'-Diaminodiphenylmethan
zugesetzt.
Nach jedem Teilzusatz wird die Temperatur wieder gesteigert, bis das Reaktionsgemisch dünnflüssiger
geworden und das zuerst spontane Auftreten des Wassers verringert ist. Nach vollständiger Zugabe wird solange
Wasser aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert, bis ein klares Harz entsteht. Im Anschluß daran wird das Produkt
noch weiter im Vakuum behandelt, bis 1400 bis 1500 cP bei einer 1 : 2-Lösung in m-Cresol erreicht sind.
Das so erhaltene Harz wird dann zu einer 50%lgen Lösung mit Cresol verdünnt. Aus dieser Lösung wird ein
35%iger Drahtlack hergestellt unter Verwendung von Härtern, Verlaufmitteln und Vernetzern (Isocyanate) und
mit 20 Teilen Solventnaphtha verschnitten.
Auf einer horizontalen Drahtlackiermaschine wurde nach üblichem Verfahren mit dieser Lösung ein Kupferdraht
von 0,8 mm 0 beschichtet. Bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 5,0 m, 8 Durchzügen, einer Länge des
Ofens von 2,7 m und einer Ofentemperatur von 400° C wurde eine Lackauflage von 65/66 um erzielt.
Es wurden folgende Prüfwerte ermittelt:
Wickelfestigkeit nach
Vordehnung von | 15% um 1 x0 |
rißfrei. | |
Bleistift-Ausgangshärte | 3H |
Schabezahl nach Polenz | |
(ETZ Ausg. B Heft 11, 1958, | |
S. 417 bis 423) | 75 |
Durchschlagsspannung | 7050 V |
Wärmeschock 15' 180° C 1 χ 0 | keine Risse |
200° C 2 χ 0 | einzelne Risse |
(3 bis 5) |
Mol | Beispiel 2 | |
2,5 | Mol | Terephthalsäuredimethylester |
3 | Mol | Äthylenglykol |
2 | Glycerin | |
Zn-Acetat | ||
Mol | Cresol | |
2,5 | Mol | Trlmelllthsäureanhydrld |
1 | 4,4'-Diaminodiphenylmethan | |
485 g 186 g 184 g 0,5 g 50 g 480 g 198 g
Herstellungswelse wie in Beispiel 1. Lackierweise wie Beispiel 1 bis 5 m Abzugsgeschwindigkeit.
Lackauflage: 64/73 μίτι
Lackauflage: 64/73 μίτι
Es wurden folgende Prüfwerte ermittelt:
Wickelfestigkeit | 596 | 437 g |
nach Vordehnung von | 2H | 217g |
Bleistift-Ausgangshärte | 184 g | |
Schabezahl nach Polenz | 0,5 g | |
(ETZ-Ausg. B Heft 11, 1958, | 56 | 50 g |
S. 417 bis 423) | 7650 V | 576 g |
Durchschlagsspannung | keine Risse | 247 g |
Wärmeschock 15' 18O0C 1 x0 | ||
Beispiel 3 | 2,25 Mol Terephthalsäuredimethylester | |
3,5 Mol Äthylenglykol | ||
2 Mol Glycerin | ||
Zn-Acetat | ||
Cresol | ||
3 Mol Trimelllthsäureanhydrid | ||
1,25 Mol pp'-Diaminodlphenylmethan | ||
Herstellungsweise wie in Beispiel 1. Lackierweise wie In Beispiel 1.
Lackauflage 49/57 μΐπ
Lackauflage 49/57 μΐπ
Es wurden folgende Prüfwerte ermittelt:
Wickelfestigkeit
nach Vordehnung von
Blelstlft-Ausgangshärte
Schabezahl nach Polenz
(ETZ Ausg. BHeft 1, 1958,
S. 417 bis 423)
Durchschlagsspannung
Wärmeschock 15' 180°C 1x0
200° C 1 χ 0
nach Vordehnung von
Blelstlft-Ausgangshärte
Schabezahl nach Polenz
(ETZ Ausg. BHeft 1, 1958,
S. 417 bis 423)
Durchschlagsspannung
Wärmeschock 15' 180°C 1x0
200° C 1 χ 0
2H
423
4670 V keine Risse einzelne Risse
3,5 Mol
2 Mol
2 Mol
Äthylenglykol
Glycerin
Zn-Acetat
4 Mol Trimelllthsäureanhydrid
gemischt mit
1,75 Mol 4,4'-Dlaminodipheny!methan
768 g, 346 g cP-Zahl von 1400 1 : 2 In m-Cresol erreicht ist. Das so
erhaltene Harz wird in Cresol gelöst und wie in Beispiel 1
zu einem Lack verarbeitet. Lackierweise wie Beispiel 1. Lackauflage 56/66 um
Es wurden folgende Prüfwerte ermittelt:
Es wurden folgende Prüfwerte ermittelt:
Wickelfestigkeit nach
Vordehnung von 10%
Bleistift-Ausgangshärte 3 H Schabezahl nach Polenz
(ETZ Ausg. B Heft 11, 1958,
(ETZ Ausg. B Heft 11, 1958,
Seite 417 bis 423) 25
Durchschlagsspannung 6000 V
Wärmeschock 15' 240° C 1 χ 0 keine Risse '
260° C 1 χ 0 einzelne Risse
8,5 Mol Äthylenglykol
3,5 Mol Trimelllthsäureanhydrid
Zinkacetat
0,5 Mol Trlmellithsäureanhydrid
0,25 Mol 4,4-Diamlnodlphenylmethan
0,25 Mol 4,4-Diamlnodlphenylmethan
217g 184 g 0,5 g
werden auf 12O0C erwärmt und portionsweise (8 Portionen)
zugegeben.
Nach jeder Zugabe wird die Temperatur wieder angehoben, bis ein Dünnfiüsslgwerden des Reaktionsbreies
eintritt, was dann wieder die Zugabe einer weiteren Portion erlaubt. Bei jeder Zugabe ist die Temperatur auf 140
bis 160° C herunterzunehmen, damit unnötig starkes Schäumen vermieden wird. Nach Einfüllen der letzten
Portion wird solange Wasser aus dem Reaktionsgemisch abdestllllert, bis das entstandene Harz klar ist. Dann wird
bei etwa 140° C Im Vakuum welter destilliert, bis eine
572,0 g
672,5 g
96,0 g
49,5 g
3,5 Mol Trimellithsäureanhydrid werden bei 70 bis 1000C portionsweise in Äthylenglykol eingetragen. Die
Schmelze wird eine Stunde auf 135° C gehalten, dann wird der Veresterungskatalysator zugegeben und bei
Temperatursteigerung bis auf 200° C langsam Wasser abdestilliert (110 ml). Nach Abkühlen auf 160° C wird
das Trimellithsäureanhydrid^^-Diaminodlphenylmethan-Gemlsch
in einer Portion zugegeben. Es erfolgt sofort Auflösung, d. h. die Schmelze wird nach kürzester
Zeit vollkommen klar. Die Schmelze wird weiter erhitzt bis auf 215° C, wobei weitere 27 ml Wasser übergehen.
Die Gesamtdestillatmenge entspricht ziemlich genau der theoretischen Wassermenge. Nach 30 Minuten Wasserstrahlvakuum-Destlllatlon
bei 1750C bis 180° C gehen weitere 50 ml Destillat, In der Hauptsache Äthylenglykol,
über, so daß die Gesamtdestillatmenge 177 ml beträgt. Die Weiterverarbeitung erfolgt wie in Beispiel 1 beschrieben.
6,0 Mol Äthylenglykol
2,0 Mol Trlmellithsäureanhydrid Zn-Acetat
2,0 Mol Trimellithsäureanhydrid 1,0MoI pp'-Diaminodlphenylmethan
372,0 g 384,0 g 0,4 g 384,0 g 198,0 g
Die Herstellung der Harzlösung und Lackierung erfolgt gemäß Beispiel 1.
3,0 Mol Äthylenglykol 186,0 g
1,0 Mol Äthanolamin 61,0 g
2,0 Mol Trimellithsäureanhydrid 384,0 g
Zn-Acetat 0,4 g
1,0 Mol Trimelllthsäureanhydrid 192,0 g
0,5 Mol pp'-Dlaminodiphenylmethan 99,0 g
Die Herstellung der Harzlösung und Lackierung erfolgt
gemäß Beispiel 1.
8,0 Mol | Äthylenglykol | 496,0 g |
0,4 Mol | Trimelllthsäureanhydrid | 77,0 g |
1,6 Mol | Pyromellithsäureanhydrid | 349,0 g |
Zn-Acetat | 0,4 g | |
0,8 Mol | Trlmellithsäureanhydrid | 154,0 g |
0,4 Mol | pp'-Dlamlnodiphenylmethan | 79,0 g |
Die Herstellung der Harzlösung und Lackierung erfolgt gemäß Beispiel 1.
Mol | Beispiel 9 | 2224 g | |
3,35 | Mol | Terephthalsäure | 892,8 g |
3,6 | Mol | Äthylenglykol | 740,0 g |
2,0 | Glycerin | 2,0 g | |
Mol | Zn-Acetat | 864,0 g | |
1,125 | Mol | Trimelllthsäureanhydrid | 396,0 g |
0,5 | 4,4'-Dlaminophenylmethan | ||
In das auf 160° C vorgewärmte Gemisch der Alkohole Äthylenglykol und Glycerin wird die Hälfte der Terephthalsäure
eingegeben und bei einer Temperatur von 210° C kondensiert, bis ca. 100 ml Wasser abdestilliert
sind. Danach wird der Rest der Terephthalsäure zugegeben und solange kondensiert, bis die Schmelze klar ist
und 480 ml Wasser abdestilliert sind. Hierbei ist darauf zu achten, daß die Temperatur am Kopf der Kolonne
HO0C nicht übersteigt. Dies kann dadurch erreicht werden,
daß die Kesseltemperatur bei etwa 210° C gehalten wird. Danach wird auf 120° C bis etwa 140° C abgekühlt
und In 3 Portionen das Gemisch des Diamins mit der Trimelllthsäure zugegeben. Nach jeder Portionszugabe
werden die Temperaturen sofort wieder gesteigert auf 180° C bis 250° C am Ende der Kondensation.
Die Herstellung der Harzlösung und Lackierung erfolgt gemäß Beispiel 1.
Zur Feststellung der Abdampfverluste wurde ein 0,8 mm starker Kupferdraht mit einer Lackauflage von
etwa 60 μηι eines vorbekannten Terephthalsäurepolyester-Drahtlackes
(Vergleich) beschichtet, in üblicher Weise ausgehärtet und mit den nach Beispielen 1 und 4
erhaltenen Drähten mit isolierenden Überzügen verglichen. Die Abdampfverluste wurden jeweils nach 72
Stunden, 96 Stunden und 120 Stunden Lagerung bei
250° C gemessen. Das Ergebnis ist in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben:
Terephthalsäurepolyester- | 52,1% | Beispiel 1 | Beispiel 4 |
Drahtlack (Vergleich) | 54 % | 28,5% | 6,1% |
72 Std. | 61,3% | 28,4% | 6,1% |
250° C | 62,7% | 32,3% | 7,3% |
96 Std. | Überzug | 32,4% | 7,3% |
250° C | bröckelt ab | 35,8% | 8,3% |
120 Std. | 35,6% | 8,4% | |
250° C |
Zur Feststellung der Thermoplastizltät wurde die Temperatur ermittelt, bei der die Lackschichten von 10 rechtwinklig
gekreuzten 0,8 mm-Cu-Drähten unter einer Belastung von 350 g und einer kontinuierlich steigenden
Temperatur von 120° C pro Stunde um 1.) 5% und 2.) 1096 ihrer Ausgangsstärke eingedrückt werden:
Eindrücktemperatur für
5% 10%
Terephthalsäurepolyester-Drahtlack (Vergleich)
167° C | 186° C |
152 | 166 |
160 | 172 |
200 | 210 |
145 | 160 |
Claims (6)
1. Hochwärmebeständige Überzüge liefernder Elektroisollerlack
auf Basis der Reaktionsprodukte von aromatischen Polycarbonsäuren, bi- und/oder höherfunktionellen
Alkoholen und Diaminen in organischen Lacklösungsmitteln, dadurch gekennzeichnet,
daß er Umsetzungsprodukte enthält, die hergestellt worden sind durch Kondensieren von
10 Äquivalenten bi- und/oder höherfunktionellen aromatischen Carbonsäuren,
deren Anhydriden und/oder Estern,
5 bis 16 Äquivalenten bi-und/oder höherfunktionellen
Alkoholen und 5,5 bis 0,5 Äquivalenten Diaminen,
wobei auf 10 Äquivalente bifunktionelle Verbindungen 4 bis 20 Äquivalente höherfunktlonelle Verbindungen
entfallen.
2. Elektroisollerlack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er Umsetzungsprodukte enthält,
die hergestellt worden sind durch Kondensieren von 10 Äquivalenten bi- und/oder höherfunktionellen
aromatischen Carbonsäuren,
deren Anhydriden und/oder Estern, 7 bis 10 Äqivalenten bi- und/oder höherfunktionellen
Alkoholen und
3 bis 0,8 Äquivalenten Diaminen,
wobei auf 10 Äqivalente bifunktionelle Verbindungen
6 bis 15 Äquivalente höherfunktlonelle Verbindungen entfallen.
3. Elektroisolierlack nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationsprodukte
in einer 1 : 2-Lösung in m-Cresol bei 25° C Viskositäten zwischen 900 und 2000 cP aufweisen.
4. Elektroisolierlack nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationsprodukte Viskositäten
zwischen 1400 und 1500 cP aufweisen.
5. Elektroisolierlack nach einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatlonsprodukte
hergestellt worden sind durch Kondensieren von Terephthalsäure, Trimellithsäure und/oder
Pyromelllthsäure, Äthylenglykol und/oder Neopentylglykol, Glycerin und/oder Trtmethylolpropan sowie
4,4'-Diaminodiphenylmethan.
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