DE1947030C

DE1947030C - Isoliertes elektrisches Bauteil

Info

Publication number: DE1947030C
Application number: DE19691947030
Authority: DE
Inventors: Vincent Leonard Stivers Edward Collier Atherton Calif Lanza (V St A )
Original assignee: Raychem Corp
Current assignee: Raychem Corp
Priority date: 1968-09-18
Filing date: 1969-09-17
Publication date: 1973-07-19

Description

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wiederkehrende Einheiten, die gleich oder verschieden sind, die Formel

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I, O	O

N-R"-

haben, worin R" den 1,12-DodecamethyIenrest oder den 1,13-Tridecamethylenrest bedeuten, worauf diese Schicht anschließend mit wenigstens einer Schutzschicht aus einem anderen Polymermaterial bedeckt wird, das nicht entflammbar und am Schmelzpunkt des aliphatischen Polyimide unschmelzbar ist.

haben, in der R" ein 1,12-Dodecamethylen- oder 1,13-Tridecamethylenrest ist, wobei diese Schicht mit wenigstens einer Schutzschicht eines anderen nicht brennbaren und beim Schmelzpunkt des aliphatischen Polyimids nicht schmelzenden schmelzenden Polymermaterials bedeckt ist.

2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere der Schutzschicht bei der Pyrolysetemperatur des aliphatischen Polyimids unschmelzbar ist.

3. Bauteil nacn Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht ein aromatisches Polyimid, vorzugsweise Poly(4,4'-diphenylätherpyromellitimid) enthält.

4. Bauteil nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das aliphatische Polyimid PoIy-(1,12-dodecamethylenpyromellitimid) ist.

5. Bauteil nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aliphatische Polyimid vernetzt ist.

6. Bauteil nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei vorzugsweise übereinanderliegende Schichten von aliphatischen Polyimiden vorliegen, die vorzugsweise von wenigstens zwei ebenfalls vorzugsweise übereinanderliegenden Schutzschichten bedeckt sind.

7. Bauteil nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht bzw. die Schutzschichten mit einer weiteren Schicht aus pigmentiertem aliphatischem Polyimid bedeckt ist bzw. sind.

8. Bauteil nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der aliphatischen Polyimidschichten etwa 65 bis 95°/o> vorzugsweise 75 bis 85^O/_O der Gesamtdicke der Beschichtung ausmachen.

9. Bauteil nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtdicke der Schutzschicht bzw. Schutzschichten wenigstens 12,7 μ, vorzugsweise wenigstens 25,4 μ beträgt.

10. Verfahren zur Isolierung eines Bauteils nach Ansprüchen 1 bis 9 mit einem Laminat, dessen eine Schicht ein Polyimid enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Extrudieren auf bzw. um den Körper herum wenigstens eine Schicht erzeugt, die ein aliphatisches Polyimid enthält, dessen

»5 Bei isolierten elektrischen Teilen muß die Isolierung auch zunehmend schärfer werdenden nicht elektrischen Tests genügen, um ihre Sicherheit und Zuverlässigkeit unter hohen Beanspruchungen zu gewährleisten. Viele dieser Anforderungen stehen in gewissem Umfange im Widerstreit zueinander, da eine physikalische Eigenschaft, die zum Bestehen des einen Tests wesentlich ist, ein Nachteil ist, wenn das Material einem anderen Test unterworfen wird. Beispielsweise ist es bei vielen Anwendungen von Drähten und Kabeln notwendig, daß die Isolierung flexibel ist, so daß der Draht in die verschiedensten Formen gebracht werden kann. Es ist jedoch auch notwendig, daß die Isolierung eine hohe Kerbzähigkeit hat, d. h., ein Schnitt in der Oberfläche der Isolierung darf nicht bis zum Leiter weiterreißen. Die Kerbzähigkeit wird mit dem Elastizitätsmodul eines Werkstoffs höher, jedoch sind Materialien mit hohem Elastizitätsmodul nicht biegsam und flexibel, ausgenommen in dünnen Schichten.

Bei zahlreichen Anwendungen, z. B. in Flugzeugen, in denen Kraftstoffe, Schmiermittel und hydrauliche Flüssigkeiten verwendet werden, darf die Isolierung bei längerer Berührung mit diesen Materialien nicht geschädigt werden. Ferner ist mit steigenden Einsatztemperaturen von elektrischen und elektronischen Apparaturen eine erhöhte Beständigkeit gegen Wärmealterung, d. h. die Fähigkeit, lange Zeit erhöhten Temperaturen zu widerstehen, erforderlich. Ein weiteres Erfordernis ist die Feuerfestigkeit. Es ist zwar möglich, den Isoliermaterialien feuerhemmende Mittel zuzusetzen, jedoch haben solche Zusätze häufig nachteilige Auswirkungen auf andere Eigenschaften des Materials, insbesondere die physikalischen und elektrischen Eigenschaften, und können Korrosion der damit isolierten elektrischen Teile verursachen. Es wurde bereits vorgeschlagen, diese Anforderungen an die Isolierung durch Kombination mehrerer Materialien in einem Schichtstoff zu erfüllen, aber die vorgeschlagenen Lösungen weisen noch den Nachteil auf,

daß eine oder mehrere der Anforderungen nicht erfüllt werden, falls nicht eine unerwünschte große Gewichtsmenge der Isolierung auf die Teile aufgebracht wird. Gewicht und Größe werden iedoch in zunehmendem

Maße entscheidend wichtig, insbesondere in der Flugzeugindustrie. Gewicht und Größe der vielen Kilometer von Kabeln und Drähten, die zwangläufig von einem modernen Flugzeug mitgetragen werden, verursachen erhöhte Betriebskosten, so daß es wichtig ist, diese Kosten nach Möglichkeit durch Verwendung leichterer und kleinerer Isolierung zu senken.

Für Isolieizwecke wurden bisher vorwiegend aromatische Polyimide verwendet. Aromatische Polyimide lassen sich jedoch nur schwer verformen und handhaben. Sie müssen daher auf jeden Formkörper den sie isolieren sollen, als dünne Schichten in Form ihrer Polyamidcarbonsäure-Vorstufe aufgebracht werden, die dann erhitzt und unter Bildung der Polyimide gehärtet werden müssen. Um eine ausreichende Isolierung zu erzielen, sind viele Beschichtungen erforderlich. Nach jeder Beschichtung muß vollständig ausgehärtet und das erhaltene Wasser verdampft werden, bevor der nächste Auftrag erfolgen kann, da vorhandenes Wasser zwischen den Schichten Hydrolyse hervorruft und zu einem Abbau des Materials führt, wodurch schwache Stellen in der Isolierung entstehen. Aromatische Polyimide sind darüber hinaus extrem hart und zeigen nur eine geringe Flexibilität.

In der USA.-Patentschrift 3 424 128 wird der Viskositätsanstieg von Polyamidcarbonsäurelösungen durch Zusatz bestimmter organischer Verbindungen als Stabilisatoren verzögert. Zur Beschichtung eines Drahtes werden ausschließlich aromatische Polyimide verwendet. Die USA.-Patentschrift 3 342 786 betrifft die Herabsetzung der Härtetemperatur von Polyamidcarbonsäuren durch Einarbeitung bestimmter Triazine.

Die USA.-Patentschrift 3 271 366 betrifft Polyiminolactone aromatischen Charakters. Diese Produkte können auf Unterlagen in Form ihrer Lösungen aufgebracht und dann in Polyimide überführt werden.

Die USA.-Patentschrift 3 316 212 beschreibt ausschließlich aromatische Polyamid-amide, die Vorläufer von entsprechenden aromatischen Polyimiden sind. Auch die USA.-Patentschrift 3 326 863 betrifft ausschließlich aromatische Polyimide.

Die deutsche Auslegeschrift 1 269 269 beschreibt aromatische Polyimide zur Beschichtung von Drähten.

Die deutsche Auslegeschrift 1 202 981 betrifft die Herstellung von Polyimidformkörpern durch Verformung einer polymeren Masse mit einer bestimmten inneren Viskosität, dL¹ mindestens noch 50°/₀ Polyamidsäure enthält.

Die deutsche Auslegeschrift 1 221 797 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Polyimidschichtpreßstoffen, bei dem Werkstoffbahnen mit der Lösung von Gemischen linearer aromatischer Polyimide und Polyamidsäuren und linearer aromatischer amidmodifizierter Polyimide und Polyamidsäuren behandelt und erhitzt werden, bis der Harzfestkörpergehalt 20 bis 50 °/o beträgt.

Die deutsche AusJegeschrift 1 198 547 betrifft die Herstellung von Formkörpern auf aromatischen Polyimiden. Die Herstellung des als Ausgangsmaterial verwendeten Polyimidpulvers wird dabei so gelenkt, daß das fertige Polyimid eine geringe Teilchengröße und eine große Oberfläche hat.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung von isolierten elektrischen Bauteilen, deren Isolierung auch extremsten Bedingungen auf die Dauer standhält. Insbesondere soll die Isolierung extremen Temperaturen und Temperaturschwankungen ebenso widerstehen, wie extremen Beanspruchungen auf Zug und Druck bzw. Verdrillung und Biegung. Die Isolierung soll ferner möglichst feuerfest und leicht sein.

Gegenstand der' Erfindung ist ein isoliertes elektrisches Bauteil, dessen Oberfläche wenigstens zum Teil mit einem Laminat beschichtet ist, von dem eine Schicht ein Polyamid enthält, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Bauteil mit wenigstens einer Schicht bedeckt ist, die ein aliphatisches Polyamid enthält, dessen wiederkehrende Einheiten, die gleich ίο oder verschieden sind, die Formel

-N'

O	V '	O
C	ii C,
C i O	C' Ii O

N—R" -

haben, in der R" ein 1,12-Dodecamethylen- oder 1,13-Tridecam.ethylenrest ist, wobei diese Schicht mit wenigstens einer Schutzschicht eines anderen nicht brennbaren und beim Schmelzpunkt des aliphatischen Polyimide nicht schmelzenden Polymermaterials bedeckt ist.

Als aliphatische Polyimide sind die in den obengenannten Patentschriften genannten Polyimide geeignet. Bevorzugt werden PoIy(1,12-dodecamethyIenpyromelhtimid) und PoIy(1,13-tridecamethylenpyromellitimid). Diese Polyimide können wahlweise mit stabilen Endgruppen versehen werden. Die effindungsgemäß verwendeten Polyimide selbst sowie das Verfahren zu ihrer Herstellung sind nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung.

Als isolierte elektrische Bauteile kommen insbesondere elektrische Teile, vorzugsweise Drähte und Kabel in Frage, die mit einer schlauchförmigen Isolierung versehen werden, die aus wenigstens einer Schicht aus dem aliphatischen Polyimid und wenigstens einer Schutzschicht aus einem anderen Polymermaterial über der Schicht des aliphatischen Polyimids besteht. Vorteilhaft ist .eine Schicht aus PoIy(1,12-dodecamethylenpyromellitimid) oder PoIy(1,13-tridecamethylenpyromellitimid) in direkter Berührung mit dem zu isolierenden Teil. Vorzugsweise sind zwei oder mehr Schichten aus PoIy(1,12-dodecamethylenpyromellitimid) oder PoIy(1,13-tridecamethylenpyromellitimid) vorhanden, wobei vorzugsweise wenigstens zwei dieser Schichten sich berühren. Vorteilhaft grenzt wenigstens eine der Schichten aus Poly(l,12-dodecamethylenpyromellitimid) oder PoIy(1,13-tridecamethylenpyromellitimid) an eine Schicht aus dem schützenden Polymermaterial. Es ist ferner vorteilhaft, wenn wenigstens zwei Schutzschichten vorhanden sind, von denen wenigstens zwei vorzugsweise aneinanderstoßen. In gewissen Fällen weist die Isolierung vorzugsweise eine Außenschicht aus pigmentiertem, beispielsweise TiO₂ enthaltendem PoIy(1,12 - dedecamethylenpyromellitimid) oder PoIy(IJ 3-tridecamethylenpyromellitimid) auf.

Die Isolierung kann natürlich Schichten sowohl aus Poly(l,12-dodecamethylenpyromellitimid) als auch aus Polyil.O-tridecamethylenpyromellitimid) enthalten.

Die Eignung des Polymermaterials in der Schutzschicht hängt nicht von der chemischen Struktur, sondern von physikalischen Eigenschaften ab. Er-

wünschte Eigenschaften sind beispielsweise Flammwidrigkeit, hohe Schmelztemperatur (vorteilhaft wenigstens die Schmelztemperatur des thermoplastischen I raids und vorzugsweise eine über der Pyrolysentemperatur des thermoplastischen Polyimide liegenden Schmelztemperatur), Oxydationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen (vorzugsweise eine solche Oxydationsbeständigkeit, daß die Isolierung eine Lebensdauer von wenigstens 200 Stunden bei 200⁰C hat), hohe Lösungsmittelbeständigkeit, eine Dehnung von wenigstens 50% bei Raumtemperatur (zumindest bei der Dicke der verwendeten Schicht), hoher Elastizitätsmodul, hohe Durchdrückbeständigkeit und vorzugsweise Verträglichkeit mit dem thermoplastischen Polyimid zumindest in der Form, in der das Polymermaterial während der Herstellung der Isolierung auf das thermoplastische Polyimid aufgebracht wird.

Aromatische Polyimide werden als Polymermaterialien für die Schutzschicht insbesondere deshalb bevorzugt, weil sie gute Verträglichkeit mit den thermoplastische!? Polyimiden haben, in den gleichen Lösungsmitteln löslich sind und gute Haftfestigkeit an den thermoplastischen Polyimiden aufweisen.

Unter einem aromatischen Polyimid im hier gebrauchten Sinn ist ein Polyimid zu verstehen, das von überwiegend aromatischen Ausgangsmaterialien abgeleitet ist, insbesondere ein Polyimid, das durch eine wiederkehrende Einheit der Formel

n-R'H

gekennzeichnet ist, in der R ein vierwertiger aromatischer Rest mit vorzugsweise wenigstens einem sechsgliedrigen Benzolring ist, wobei die Carbonylgruppenpaare an zwei vollständig verschiedene Paare von benachbarten Kohlenstoffatomen in einem Benzolring gebunden sind, und R' für einen zweiwertigen aromatischen Rest steht, der vorzugsweise wenigstens einen Benzolring enthält. Beispiele geeigneter aromatischer Polyimide sind in den USA.-Patentschriften 3 179 630 bis 3 179 634 genannt. Die Materialien sind im allgemeinen nicht verarbeitbar und werden in situ aus einer verarbeitbaren Vorstufe, z. B. einer Polyamidocarbonsäure, gebildet. Beispiele für die Herstellung und Umwandlung solcher Säuren sind in der USA.-Patentschrift 3179614 genannt. Poly(4,4'-diphenylätherpyromellitimid) wird für die Zwecke der Erfindung besonders bevorzugt.

Die Isolierung und die dafür verwendeten Schichtstoffe können Schichten aus anderen Materialien enthalten. Natürlich können die Schichten, die die thermoplastischen Polyimide enthalten, und die Schichten, die das schützende Polymermaterial enthalten, aus Gemischen dieser Polymeren mit anderen Materialien, insbesondere anderen Polymeren hergestellt werden oder aberwiegend aus diesen Polymeren wahlweise mit den üblichen Zusatzstoffen, z. B. flammwidrig machenden Mitteln, Antioxydantien und Füllstoffen, bestehen.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist ein Draht, der mit wenigstens zwei übereinanderliegenden Innenschichten, die überwiegend aus Polyil.U-dodecamethylcnpyromellitimid) oder Poly^B-tridecametiiylenpyromelh'tiinid) bestehen, und wenigstens zwei Außenschichten, die überwiegend aus einem unschmelzbaren aromatischen Polyimid,

vorzugsweise γ(/ρ

bestehen, und wahlweise einer Deckschicht aus pigmentiertem Poly(l,12-dodecameth.ylenpyromelliümid) oder Poly(l,13-tridecamethylenpyromellitkaid) isoliert ist.

ίο Die Abmessungen der verschiedenen Schichten sowie das Verhältnis ihrer Abmessungen untereinander variieren mit dem vorgesehenen Verwendungszweck des mehrschichtigen Isoliennaterials. Ein einfacher Versuch genügt, um die Abmessungen, und das Verhältnis

der Abmessungen zu ermitteln, die sich für die Isolierung eines Drahtes von bestimmter Dicke eignen. Die Abmessungen hängen nicht nur von der Dicke des Drahtes ab, sondern auch beispielsweise von der Zahl der Drähte im Kabel, von den elektrischen Be-

ao anspruchungen, denen der Draht im normalen Gebrauch und bei Überlastung unterworfen ist, von der wahrscheinlichen physikalischen Uberbelastung und den Anforderungen an Flexibilität; und Gewicht. Lm allgemeinen wurde jedoch gefunden, daß die

as Schicht bzw. Schichten dss thermoplastischen Polyimide zweckmäßig etwa 65 bis 95°/₀ der Wandstärke (radial gemessen), vorzugsweise 75 bis 85*7_O der Wandstärke einer gegebenen Drahtisolierung ausmachen. Im allgemeinen sollten Schichten aus einem schützen-

den Polymeren, z. B. einem aromatischen Polyimid, mit einer Gesamtstärke von wenigstens etwa 0,13 mm, vorzugsweise wenigstens 0,025 mm, vorhanden sein, um den Zutritt von Sauerstoff auf ein annehmbares Maß zu verringern und Flammwidrigkeit und gute

Wärmealterung zu erreichen.

Die mehrschichtige Isolierung kann durch Gießen, Strangpressen, Beschichtung oder nach beliebigen

■ anderen Methoden gebildet werden, die sich zur Bildung von Schichten aus den in Frage kommenden Materialien eignen. Das thermoplastische Polyimid kann beispielsweise in Form eines Schläuche stranggepreßt werden, und die erste Schicht kann mit weiteren Schichten (entweder aus dem thermoplastischen Polyimid selbst oder aus einein anderen thermo plastisch verarbeitbaren Polymeren) umgespritzt wer den. Es ist auch möglich, zwei oder mehr Schichten gleichzeitig strangzupressen. Schichten aus einem schützenden Polymermaterial, z. B. aus aromatischen Polyimiden, die nicht durch Strangpressen oder in anderer Weise thermoplastisch verarbeitet werden können, lassen sich auf die Oberfläche einer vorher gebildeten Schicht beispielsweise durch Aufstreichen, Aufspritzen oder Tauchen in eine Lösung oder Dispersion einer Vorstufe des Materials ioder einer Dispersion des Materials selbst aufbringen. Beispielsweise kann ein aromatisches Polyimid in Form einer Lösung oder Dispersion seiner Vorstufe, der entsprechenden PoIyamidocarbonsäure, aufgebracht werden. Die aufgetragene Schicht kann dann erhitzt werden, um sie in eine Schicht aus dem Polyimid umzuwandeln. Durch den glatten letzten Auftrag, der durch Aufstreichen aufgebracht wird, wird ein Produkt erhalten, das gutes Aussehen und verbesserte Handhabungseigenschaften hat.

Beispiel 1

Ein silberplattierter Kupfcrlitwndraht (19/32) der Drahtstärke 20 AWG mit einena Außendurchmesser

r.

7 8

von 1,02mm wurde mil einer Masse der folgenden BeisoieJ λ

Zusammensetzung isoliert: P- Gewichtsteile Der im Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde PoIy(1,12-dodecamethyIenpyromellit- wiederholt mit dem Unterschied, daß nur zwei Schieb-

imid), Viskositätszahl 1,2 97 5 ten des aromatischen Pok/imids auf den mit dem

thermoplastischen Polyimid isolierten Leiter aufge-

Pentaerylhrityl-letraO^-di-tert.-bulyl- _bracht wurden. Der überzogene Leiter wurde dann

4-hydroxydihydrocinnamat (Irganox _wej_ter „ül einer Lösung der Polyamidocarbonsäure-

1010) 1.5 Vorstufe des thermoplastischen Polyimids beschichtet,

Trinonylphenylphosphil 1,5 io und zwar mit einer 37% Feststoffe enthaltenden Lösung der entsprechenden Polyaniidocarbonsäure in Dimethyiacetamid, das 2%(!bezogen auf das Polymere)

Die hier angegebenen Werte der Viskositätszahl Pentaerythrityl-tetra^S-di-tert.-butym-hydroxyhydro-(inherent viscosity} wurden in m-Krcsol bei 70C bei cinnamat (»Irganox 1010«) und 25 °/„ (bezogen auf das einer Konzentralion von 0,5 g/100 ml gemessen. Die 15 Polymere) Titandioxydpigment (»TiPure R-900«, Her-Masse hatte die Form einer Pul Vermischung und wurde steller E. I. du Pont de Nemours) enthielt. Das Pigdurch Umspritzen mit einer belüfteten 38,1-mm- ment wurde der Lösung auf einer Dreiwalzenfarb-Stirling-Strangpresse, die ein Länge/Durchmesser- mühle bei Raumtemperatur zugcmischt, worauf die Verhältnis von 24:1 hatte, bei Temperaturen von Lösung entgast wurde. 305⁰C (hinten) bis 33O°C (vorn) in 5 Zonen unter ao Der Überzug wurde auf die im Beispiel 1 beschrieeinem Vakuum von etwa 711 mm Hg auf den auf etwa bene Weise ausgehärtet. Die AuBenschicht hatte eine [ 315° C vorerhitzten Draht aufgebracht. Eine Isolierung Dicke von 0,127 μ, so daß ein isolierter Draht erhalten von etwa 0,1 mm Wandstärke wurde aufgebracht, wurde, der einen endgültigen Durchmesser von wobei ein Außendurchmesser von 1,22 bis 1,24 mm 1,55 mm und eine weiße Farbe hatte und leicht marerhalten wurde. Der auf etwa 180° C vorerhitzte as kierbarwar.

j isolierte Leiter wurde dann mit dem gleichen Tempe- Die Polyamidocarbonsäure-Vorstufe von PoIy-

j raturprofil wie beim ersten Umspritzen mit einer zwei- (1,13-tridecamelhylenpyromellJiimid) kann an Stelle

j ten Schicht aus der gleichen Masse so umspritzt, daß der Vorstufe von Poly(l,12-dodecamethylenpyromeHit-

; * ein Gesamtaußendurchmesser von 1,45 bis 1,47 mm imid) verwendet werden. erhalten wurde. 30

ι Der isolierte Draht wurde dann mit einer Schicht Beispiel 4 ! des Polymeren von OxydianiUn und Pyromellitsäure-

: dianhydrid, d. h. Poly(4,4'-phenyläihcrpyromellitiinid), . On silberplattierter Kupferlitzendraht (19/32) der

überzogen. Dieses Polymere, das in Form einer 17°/, Drahtstärke 20 AWG wurde mit eider Masse der fol-

Feststoffe enthaltenden Lösung der Poiyamidocarbon- 3S genden Zusammensetzung isoliert:

säure-Vorstufe in N-Methylpyrrolidon erhältlich ist Gewidnsteüe

(unter der Bezeichnung »RC-5044« von E. I. du Pont Poly(U2-dodecamethvlenpyiOmeIlit-

; de Nemours and Company), wurde als Vorstufe aus ίκηΐ<1> (Viskositätszahl 1,6) 98

einem Bad der Lösung aufgebracht, die durch Ab-

dampfen eines Teils des Lösungsmittels auf 25% v> P€nteerythn^tetra-3,5Hli-tert.-butyl·

Feststoffe eingeengt worden war. Der überzogene ^ydroxy-dihydrociiinaiiiat (»Irganox Draht wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,91 m/ MJlIH) l Minute aus einem Bad von unten nach oben durch

einen 3,05 m hohen Ofen gezogen, der unten mit Die Bestandteile wurden als Pulver gemischt und

einem auf 205°C und oben mit einem auf 320⁰C eis- 45 mit einer belüfteten 38-mm-Stirhng-Strangpresse, die

gestellten Erhitzer versehen war. Die erhaltene ge- bei Temperaturen von 315°C (hinten) bis 360⁰C (vorn)

härtete Schicht des aromatischen Polyimids hatte eine in 5 Heizzonen arbeitete, um den auf 325°C vor-

Dicke von etwa 15,2 μ. Gute Haftfestigkeit der Schicht erhitzten Draht gespritzt. Eise Schicht von 0,22 mm

am thermoplastischen Polyimid wurde festgestellt. Dicke wurde aufgebracht, wodurch ein Produkt mit

Dieser Prozeß wurde zweimal wiederholt, wobei nach- 50 einem Außendurchmesser von 1,4 mm erhalten wurde,

einander Schichten von 12,7 und 10,2 μ Dicke auf- Auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise wurden dann

getragen, wurden, wobei ein Draht erhalten wurde, der drei Schichten aromatisches Polyimid aufgebracht.

! einen endgültigen Außendurchmesser von 1,52 bis An Stelle von Poly(l,12-dodecamethylenpyromellit-

, 1,55 mm und eine klare rotbraune Farbe hatte. imid) kann Poly(l,13-tridecamethylenpyromellitimid)

ι Anstelle von PolyCi^-dodecaiaethylenpyroineffit- 35 verwendet werden. ' ! imid) kann Poly(l,13-tridecamethy1enpyromeflitimid)

\ verwendet werden. · Beispiel 5

■ Beispiel 2 . Stücke des gemäß Beispiel4 hergestellten Drahtes

j *o wurden über einen Stab voa 19,05 mm Durchmesser

; Eine Probe des gemäß Beispiel 1 isolierten Drahts gehängt. Jedes Ende jedes Drahts wurde mit einem

wurde mit energiereichen Elektronen ans einem Gewicht von 9,53 kg beschwert. Proben eines gleichen

1-MEV-Resonanzumfonrier (General Electric) bis 211 Drahts, der mit einer 0,22 mm dicken Isolierschicht

! einer Dosis von 80 Mrad bestrahlt-Der Young-Modn! von Poly(r,12-dodexainediylenpvromeflitinHd), jedoch

! des Drahts bei 325° C in Stickstoff betrag 1,76 kg/cm- 6₅ nicht mit dem Überzog aus aromatischem Polyrnnd

\ und der Gelgehalt des vernetzten PoJy(I, L2-dodeca-^ versehen waren, wurden in eier gleichen Weise be-

\ melhylenpvromenitimid) etwa 85⁰Z₀, gemessen in handelt. Alle Proben wurden während der in der

m-Kresoi, das am RSckfluB erhitzt würde. folgenden Tabelle genannten Zeit in einem Wärme-

309629/288

schrank mit zwangläufiger Durchlüftung bei 200⁰C gehalten. Nach dieser Zeit wurden die Proben aus dem Wärmeschrank genommen, worauf der Teil des Drahts, der um den Stab lief, in eine Salzlösung bei Raumtemperatur getaucht wurde. Dann wurde eine steigende Spannung an den Leiter gelegt und die Spannung festgestellt, bei der die Isolierung durchschlug. Die Proben wurden nach der Herausnahme aus dem Ofen auch auf Risse in der Isolierung am Ende des isolierten Teils und an dem um den Stab gebogenen Teil geprüft.

Tage im	Durchschlagspannung	Durchschlagspannung
Wärme	der einschichtigen	der mehrschichtigen
schrank	Isolierung, kV	Isolierung, kV
6	16	13
7	13	12
8	12	13
	Risse am Ende der
	Probe
9	Am gebogenen Teil	11
	gerissen
10	—	Am gebogenen Teil
		gerissen

Die Ergebnisse zeigen, daß durch Aufbringen einer Schicht des aromatischen Polyimids die Lebensdauer der Isolierung von 7 auf 9 Tage bei 200⁰C verlängert wurde. Es wird angenommen, daß dies durch Begrenzung des Sauerstoffzutritts zu der Schicht des thermoplastischen Polyimids erreicht wird. Proben der beiden gleichen Materialien wurden auf Entflammbarkeit nach dem Test geprüft, der in der U. S. Military Specification MTL-W-81044 (als 60°-Test bezeichnet) beschrieben ist, und in einem vertikalen Test geprüft. Beim letztgenannten Test wird eine Probe des isolierten Drahts senkrecht aufgehängt und die Spitze einer 38 mm hohen Flamme 12 Sekunden an das untere Ende der Isolierung gehalten. Die Flamme wird dann entfernt und die Nachbrenndauer festgestellt vorgeschlagen werden. Zwar waren die Abmessungen der verschiedenen isolierten Drähte unterschiedlich, jedoch hatten, alle geprüften Drähte die Größe, die für den genannten Zweck (allgemeine Verwendung in Kabeln, die elektrische und elektronische Geräte in Flugzeugen verbinden) gewählt wird. In allen Materialien sind zwei Polymere vorhanden, ein Zeichen, daß, wie bereits erwähnt, die sich widersprechenden Anforderungen eine Kombination von Eigenschaften

ίο erforderten. Bei den Drähten B, C und D bildet das erste Material die Innenschicht und das zweite die Außenschicht der Isolierung. Beim Draht E haben die beiden Materialien die Form eines laminierten Bandes, das um den Leiter gewickelt und erhitzt wird, wodurch

das fluorierte Äthylen-Propylen-Copolymere schmilzt und eine dünne Isolierung gebildet wird. Der Draht A ist das im Beispiel 1 beschriebene Produkt gemäß der Erfindung. Die in der Tabelle genannten Zahlen geben die Reihenfolge der Bewertung der verschiedenen

ao Drähte an (1 = beste Bewertung). In Fällen, in denen der Unterschied in den Eigenschaften innerhalb des experimentellen Fehlers oder Probenahmefehlers lag, erhielten die betreffenden Drähte gleiche Bewertungsziffern. Eine Vergleichsprobe zeigt, daß der betreffende

»5 Draht nicht geprüft werden konnte (weil die Isolierung bei der fraglichen Temperatur versagte).

Drahttypen

B Polyäthylen/Polyvinylidcnfluorid C fluoriertes Äthylen-Propylen-Copolymeres/

Polyvinylidenfluorid
D Polyvinylchlorid/Polyvinylidenfluorid E fluoriertes Äthylen-Propylen-Copolymeres/

aromatisches Polyimid

Eigenschaft oder Test

Vertikal
60°

Nachbrenndauer, Sekunden Einschichtige Isolierung

Verbrennt

vollständig

14*)

Mehrschichtige Isolierung

3 bis 4
Ibis 2

*) 38 bis Sl mm des Polymeren flössen nach unten in die Flamme.

Durch Aufbringung der dünnen Schicht des aromatischen Polyimids wird die Polymerisolierung somit sehr wirksam flammwidrig gemacht.

Beispiel 6

Die Eigenschaften eines gemäß der Erfindung auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise isolierten Kupferlitzendrahts der Drahtstärke 20 AWG (19 Litzen der Drahtstärke 32 AWG) wurden mit den Eigenschaften eines ahnlichen Drahtes verglichen, der mit einer Anzahl von Materialien isoliert war, die zur Zeit als Isolierung von Flugzeugzellendraht verwendet oder Drahttyp Λ J B\C D

Gewicht (niedrigstes Gewicht = 1) Außendurchmesser (kleinster Durchmesser = 1)

Abriebfestigkeit (Schmirgelband)¹) Abriebfestigkeit (Kratzfestigkeit)²) Überlastungstest dynamisch (25° C)

(Durchdriickfestigkeit)³)

Überlastungstest dynamisch 200° C überlastungstest statisch 25°C⁴) ..

Lösungsmittelbeständigkeit')

Elektrische Überlastung 35 A

Elektrische Überlastung 40 A

') 0,91 kg/400 Schmirgelband. ^f) 800 g/0,127 nun flach. *) 0,127 mm flach, 5,08 mm/Minute. ·) 0,127 mm fiaih, 90°-KeiL ά Hydraulische Flüssigkeit »Skydrol«.

Alle genannten Drähte widerstanden den Prüfungen auf Festigkeit der Isolierung, Knickung in der Kälte (bei —65°C), Entflammbarkeit (60⁰C und vertikal) und Kerbzähigkeit. Bei den genannten quantitativen Tests hat die mehrschichtige Isolierung gemäß der Erfindung die höchste Gesamtbewertung, ein Zeichen, daß durch Kombination des thermoplastisch verarbeitbaren Polyimids mit einer Polymerschutzschicht eine hervorragende elektrische Isolierung erhalten wird.

Claims

' ■' Patentansprüche:

1.1 Isoliertes elektrisches Bauteil, dessen Oberfläche wenigstens zum Teil mit einem Laminat beschichtet ist, von dem eine Schicht ein Polyamid enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil mit wenigstens einer Schicht bedeckt ist, die ein aliphatisches Polyamid enthält, dessen wiederkehrende Einheiten, die gleich oder verschieden sind, die Formel