DE1515565C

DE1515565C - Isolierter Leiter

Info

Publication number: DE1515565C
Authority: DE
Inventors: 6209 Hettenham Bottger Hemz
Original assignee: Cella Lackfabrik, Dr C SchleussneT GmbH, 6200 Wiesbaden
Publication date: 1971-05-13

Description

1 2 _t

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Leiter, matisches Diamin zur Gewinnung des Kondcnsations-

wie z. B. Metalldrähte, mit einer Kunstharzisolierung, produktes mit Trimellithsäuretriäthylenglykol sind

die besonders dann von erheblichem Wert sind, besonders solche Diamine geeignet, die die Formel wenn damit zu rechnen ist, daß der elektrische Leiter

zeitweise Temperaturüberlastungen ausgesetzt ist, die 5

die Gefahr von Kurzschlüssen mit sich bringen. ²
Derartige kurzfristige Temperaturüberlastungen treten

beispielsweise bei Magnetwicklungen in Elcktro- haben, worin X (CH₂),,, O, S oder SO₂ bedeutet,

maschinen, die überhöhten Anztigsmomenten unter- wobei η eine ganze Zahl von 1 bis 4 sein kann. Als

worfen werden, wie z. B. bei Wicklungssystemen in 10 besonders vorteilhaft erwiesen sich dabei die aroma-

Bohrmaschinen und Küchengeräten, bei denen die tischen Diamine Diaminodiphenylmethan, Diamino-

sogenannte Schmorfestigkeit eine große Rolle spielt, diphenyläther, Diaminodiphenylpropan und Diami-

auf, da die Wicklungen bei der Belastung kurzfristig nodiphenylsulfon.

auf Temperaturen oberhalb von 300" C erhitzt werden Weiterhin wurde festgestellt, daß besonders hochkönnen. Die Kunstharzisolierungen dürfen sich bei 15 wertige isolierte elektrische Leiter erhalten werden, derartigen Temperaturen nicht zersetzen oder ver- wenn das molare Verhältnis der Terephthalsäurcflüchtigen, da sonst Kurzschlüsse auftreten. gruppen zu den Isocyanuratgruppen etwa. 1:0,5

Aus der USA.-Patentschrift 2 982 754 sind bereits und das Gewichtsverhältnis von Polyester zu dem elektrische Leiter mit einer Kunstharzisolierung be- Kondensationsprodukt aus Trimellithsäuretriäthylenkann't, die aus einem hydroxylgruppenhaitigen Tere- 20 glykol und aromatischem DiamLn etwa 1 : 1 beträgt, phthalsäurepolyester besteht, der durch Zugabe eines Bei der Verarbeitung von isolierten Drähten zu Isocyanuratderivats aus trimerisiertem Diisocyanat Wicklungssystemen ist es besonders wesentlich, bei vernetzt wurde. Diese bekannten isolierten clek- den hohen Wicklungsgeschwindigkeiten auftretende trischen Leiter besitzen zwar eine verbesserte Thermo- mechanische Belastungen auszuschalten, um die Ausstabilität, jedoch ist ihre Temperaturüberlastbarkeit 25 . schußquoten möglichst gering zu halten. Dabei benur ziemlich begrenzt, so daß bei ihnen die Gefahr sitzt das Maß der Gleitfähigkeit eines Lackdrahtes eines Durchschmorens und von Kurzschlüssen bei besondere Bedeutung, da von dieser Gleitfähigkeit kurzzeitigen starken Erwärmungen nicht beseitigt ist. das einwandfreie Einschießen der einzelnen Win-

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 121 752 sind düngen in die Nuten der Wicklung abhängt. Es

Drahtlacke bekannt, die Polyester der Tercphthal- 30 erwies sich daher als ganz besonders vorteilhaft, wenn

säure mit zwei und mehrwertigen Alkoholen, stabili- die isolierten elektrischen Leiter nach der Erfindung,

sierte Di- oder Polyisocyanate und lösliche Metall- sofern diese für Wicklungssysteme verwandt werden

Verbindungen von Metallen der Gruppen II, III, IV sollen, zusätzlich über der Isolierschicht einen öber-

oder VI des Periodensystems der Elemente enthalten. zug besitzen, der aus einem linearen Polyester aus

Schließlich beschreibt die deutsche Patentschrift 35 Tercphthalsäuredimethylester.p-Hydroxybenzoesäure

1 099 673 Drahtlacke für die Elektroisolation von und Äthylenglykol besteht. Zweckmäßigerweise wird

Metalldrähten, die aus einem Gemisch von freie ein solcher zusätzlicher Überzug aus einer Kresol-

Hydroxylgruppen enthaltenden Polyesteramiden, Lö- lösung auf die Isolierschicht des elektrischen Leiters

sungsmitteln und einer auf die Hydroxylgruppen aufgebracht. · .

berechneten Menge an blockiertem Isocyanat be- 40 Die so gewonnenen elektrischen Leiter besitzen

stehen. Auch diese bekannten Drahtlacke besitzen nicht nur eine hervorragende Oberflächenglättc, son-

nicht die erwünschte Temperaturbeständigkeit sowohl dem auch eine sehr gute Kerbfestigkeit, wobei opti-

bei Dauerbelastung wie auch bei kurzzeitiger Tempe- male Eigenschaften erreicht werden, wenn der Anteil

raturüberlastung. der Ätherbindungen in dem linearen Polyester etwa

Aufgabe der Erfindung ist es nun, isolierte elek- 45 10% beträgt. Solche Polyester können günstigerweise trische Leiter zu gewinnen, die eine· Isolierung mit durch Vakuumkondensation von Terephthalsäureerhöhter Kerbfestigkeit, erhöhter Lebensdauergrenz- dimethylester, p-Hydroxybenzoesäure und Äthylentemperatur und einer ausgezeichneten Kurzschluß- glykol gewonnen werden.

festigkeit bei Temperaturen oberhalb 3(K)"C und Allgemein besitzen die isolierten elektrischen Leiter

bis, zu etwa 350"C besitzen. Elektrische Leiter mit so nach der Erfindung eine erhöhte Kerbfestigkeit, eine

diesen Eigenschaften erhält man nach der vorliegenden Lebensdauergrenztemperatur bis zu 2()0"C sowie

Erfindung.. eine Kurzschlußfestigkeit bis zu 350"C, was sie für

Die isolierten elektrischen Leiter mit einer Kunst- die Verarbeitung zu Wicklungssystemen besonders

harzisolierung auf der Grundlage des Polyesters geeignet macht, bei denen mit kurzzeitigen Tempc-

aus Terephthalsäure, mehrwertigen Alkoholen und 55 raturüberlastungen oberhalb von 300']'C zu rechnen ist.

einem Isocyanuratderivat nach der Erfindung sind Das folgende Beispiel und die Vergleiche der

dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung ein Um- physikalischen Eigenschaften mit denen bekannter

Setzungsprodukt eines Polyesters aus Terephthal- Isolierlacksysteme dienen der weiteren Erläuterung

säure, mindestens einem mehrwertigen Alkohol und der Erfindung und der besonderen Vorteile der

Tris-(2-hydroxyäthyl)-isocyanurat mit einem Kon- '"> beanspruchten isolierten elektrischen Leiter,

densationsprodukt aus Trimellithsäuretriiilhyleiigly- . .. _%. ■ .1 1

kol und einem aromatischen Diamin ist. .pt

Selbstverständlich muß nicht die Verwendung aller I¹M g Dimethylterephthalat, 62 g Äthylenglykol,

zu den genannten Verbindungsgruppen führender 130 g Tris-(2-hydroxyäthyl)-isocyaiuirat und I g Li-

Verbindungen zu gleichwertigen Ergebnissen führen. <>*< thiumnaphthenat wurden bei Temperaturen im He-

AIs besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, reich von 170C miteinander umgeselzt, bis M) μ

als mehrwertigen Alkohol bei der Herstellung der Methanol, das ahdeslillierte, abgespalten worden

Lackisolierung Äthylenglykol zu verwenden. Als aro- waren.

Getrennt hiervon wurden 192 g Trimellithsäureanhydrid und 186 g Äthylenglykol bei Temperaturen um. 170"C bis zu einer Säurezahl unter 50 verestert und anschließend mit 150 g Diaminodiphenylmethan versetzt. Nach einer Temperatursteigerung auf 200" C erhielt man ein noch freie Amin- und Hydroxylgruppen enthaltendes viskoses Produkt, von dem 300 g zur Umsetzung mit dem anfangs hergestellten Polyester verwendet wurden. Die Umsetzung dieses Polyesters mit dem Kondensationsprodukt aus Tnmelli>hsüuretriäthylenglykol und Diaminodiphenylmethan erfolgte bei Temperaturen um 220" C, bis die Viskosität einer 35%igen Lösung des Harzes in K resol 250OcP betrug.

35 Gewichtsteile dieses Harzes wurden mit 45 Gewichtsteilen K resol, 19 Gewichtsteilen Solventnaphtha und 1 Gewichtsteil polymerem Butyltitanat in üblicher Weise durch Vermischen zu einem Drahtlack verarbeitet, der in an sich bekannter Weise auf einen elektrischen Leiterdraht aufgebracht wurde. Als Alternative wurden nach fünf Drahtpassagen durch das Isolierlackbad zwei Drahtpassagen durch ein Uberzugslackbad angeschlossen, dasein Kondensationsprodukt von Terephthalsäuredimethylester, p-Hydroxybenzoesäure und Äthylenglykol mit einem 10%'gcn Gehalt an Ätherbindungen enthielt. Als elektrische Leiter^ wurden hierbei 0,6-mm-Kupferdrähte verwandt. Die so überzogenen Kupferdrähte mit oder ohne zusätzliche Lackschicht zur Erhöhung der Oberflächenglätte wurden auf eine Ofentemperatur von 420" C erhitzt, um in üblicher Weise ein Einbrennen der Lackschichten zu erreichen.

Zum Vergleich der physikalischen Eigenschaften der nach der Erfindung hergestellten isolierten elektrischen Leiter mit bekannten isolierten elektrischen Leitern wurden nach bekannten Methoden die folgenden beiden Isolierlacke hergestellt.·

Vergleichsbeispiel 2 .

In 45 Gewichtsteilen Kresol wurden 27 Gewichtsteile Terephthalsäurepolyester, 8 Gewichtsteile blockiertes trimerisiertes Isocyanat, 19 Gewichtsteile Solventnaphtha und 1 Gewichtsteil polymeres Butyltitanat gelöst.

Vergleichsbeispiel 3

115 g Trimellitsäureanhydrid wurden bei 150" C in 500 g Kresol gelöst, worauf 60 g Diamindiphenylmethan zugesetzt wurden. 6 Stunden wurde" dieses Gemisch auf 140" C gehalten und anschließend abgekühlt, worauf die ausfallenden Kristalle durch Filtration und mehrmaligen Waschens mit Alkohol und Äther isoliert wurden.

Getrennt hiervon wurden 385 g Dimethylterephthalat, 112 g Äthylenglykol und 75 g Glycerin miteinander umgesetzt und nach Zugabe von 137 des wie oben gewonnenen Produktes aus Trimellithsäureanhydrid und Diamindiphenylmethan bei '215°C im Vakuum kondensiert.

Zur Gewinnung-eines Drahtlackes wurden 35 Ge-.wichtsteile dieses Kondensationsproduktes zusammen mit 1 Gewichtsteil polymerem Butyltitanat in 45 Gewichtsteilen Kresol und 19 Gewichtsteilen Solventnaphtha gelöst. .

Die nach den Vergleichsbeispielen 2 und 3 gewonnenen Drahtlacke wurden in bekannter Weise auf Kupferdrähte mit einer Dicke von 0,6 mm aufgebracht und bei einer Ofentemperatur von 420" C eingebrannt.

Ein Vergleich der physikalischen Eigenschaften ergab, daß die isolierten elektrischen Leiter nach der Erfindung eine wesentlich bessere Wärmedruckfestigkeit, Wärmestandfestigkeit und Emerson-Abriebfestigkeit sowie eine erhöhte Lebensdauergrenztemperatur gegenüber den bekannten isolierten elektrischen Leitern besaßen. Die physikalischen Eigenschaften sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt. Dabei ist Lack 1 der nach dem Beispiel 1 nach der Erfindung gewonnene Drahtlack ohne Uberzugsschicht zur Verbesserung der Oberflächenglätte, und die Drahtlacke 2 und 3 sind nach den Vergleichsbeispielen 2 und 3 gewonnene Lacksysteme.

Ofentemperatur beim Einbrennen

Drahtdurchmesser

Lackzunahme

Abzugsgeschwindigkeit

Maximale Außenfaserdehnbarkeit

Maximale Außenfaserdehnbarkeit nach Alterung von 50 Stunden — 200"C

Maximale Hitzeschockfestigkeit einer einfachen
Wickelrolle

Wärmedruckfestigkeit

Wärmestandfestigkeit bei 180" C (bei 5(X)V und

5(M) g Belastung

Standfestigkeit von AlEE 510 Motorettenspulen im

Kurzschluß

Emcrson-Abriebfestigkeit ....

Temperaturknickpunkt des Verlustfaktors

Lebensdauergrenztemperatur nach AIEE 57 .......

	Lücke	3
I	2 -	42O⁰C
420° C	420° C	0,6 mm
0,6 mm	0,6 mm	0,04 mm
0,04 mm	0,04 mm	5 m/min
7 m/min	4 m/min	100%
ioo<y₀	80%	35%
.60%	80%	240" C
200" C	140" C	260° C
300" C	280° C	20 Stunden
100 Stunden	40 Stunden	8 Minuten
25 Minuten	4 Minuten	8 pound
25 pound	12 pound	170" C ·
190" C	130" C	185" C
205" C	165"C .

Claims

Patentansprüche:

1. Isolierter elektrischer Leiter mit einer. Kunstharzisolierung auf der Grundlage eines Polyesters aus Terephthalsäure, mehrwertigen Aikoholen und einem Isocyanuratderivat, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung ein Umsetzungsprodukt eines Polyesters aus Terephthalsäure, mindestens einem mehrwertigen Alkohol und Tris-(2-hydroxyäthyI)-isocyanurat mit einem Kondensationsprodukt ausTrimellithsüurctriäthylenglykol und einem aromatischen Diamin ist. '

2. Elektrischer Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mehrwertige Alkohol Äthylenglykol ist. <

3. Elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das molare Verhältnis von Terephthalsäuregruppen zu Isocyanuratgruppen etwa 1 :0,5 und das Gewichtsverhältnis von Polyester zu Kondensationsprodukt aus Trimellithsäuretriäthylenglykol und aromatischem Diamin etwa 1 : 1 beträgt.

4. Elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aromatische Diamin ein Diamin der allgemeinen Formel

NH,

ist, worin X (CH₂),,, O, S oder SO₂ bedeutet, wobei η eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist.

5. Elektrischer Leiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aromatische Diamin Diaminodiphenylmethan, Diaminodiphenyläther, Diaminodiphenylpropan oder Diaminodiphenylsulfon ist.

6. Elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er einen zusätzlichen überzug besitzt, der aus einem linearen Polyester aus Terephthaisäuredimelhylester, p-Hydroxybenzoesäure und Äthylenglykol besteht.

7. Elektrischer Leiter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß er einen zusätzlichen Polyesterüberzug mit einem Gehalt an Ätherbindungen .von etwa 10% besitzt.

8. Elektrischer Leiter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß. er einen zusätzlichen Polyesterüberzug besitzt, der aus einer Kresollösung aufgebracht wurde.