DE2558544C2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- DE2558544C2 DE2558544C2 DE2558544A DE2558544A DE2558544C2 DE 2558544 C2 DE2558544 C2 DE 2558544C2 DE 2558544 A DE2558544 A DE 2558544A DE 2558544 A DE2558544 A DE 2558544A DE 2558544 C2 DE2558544 C2 DE 2558544C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- wire
- water
- composition according
- oligomer
- polyester
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
- H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
- H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
- H01B3/42—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes polyesters; polyethers; polyacetals
- H01B3/421—Polyesters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
- C08G63/91—Polymers modified by chemical after-treatment
- C08G63/914—Polymers modified by chemical after-treatment derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
- H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
- H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
- H01B3/303—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing nitrogen with or without oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule, not provided for in groups H01B3/38 or H01B3/302
- H01B3/306—Polyimides or polyesterimides
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
- Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
- Y10T428/2933—Coated or with bond, impregnation or core
- Y10T428/294—Coated or with bond, impregnation or core including metal or compound thereof [excluding glass, ceramic and asbestos]
- Y10T428/2942—Plural coatings
- Y10T428/2947—Synthetic resin or polymer in plural coatings, each of different type
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Organic Insulating Materials (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine wäßrige Beschichtungszusammensetzung
zum Aufbringen auf Magnetdrähte in üblichen Drahttürmen
gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Solche Beschichtungszusammensetzungen sind in der älteren DE-PS
25 37 477 beschrieben und beansprucht.
Eine der am weitesten verbreiteten geeigneten
Beschichtungszusammensetzung für Magnetdrähte ist die nach
der US-PS 29 36 296 hergestellte Zusammensetzung.
Diese Zusammensetzung ist zur Anwendung
in üblichen Drahttürmen gut geeignet und sie wird in weitem Umfange
als Standard für einen großen Teil der Magnetdraht-Herstellung
angesehen. Ungeachtet der weiten kommerziellen Anwendung dieser
Zusammensetzung nach der US-PS 29 36 296 hat diese doch den wirtschaftlichen
und ökologischen Nachteil, daß sie den Gebrauch organischer
Lösungsmittel erfordert.
Wo man organische Lösungsmittel zum kommerziellen Überziehen
von Draht einsetzt, werden sie während des Härtens aus den Überzügen
ausgetrieben, und sie sind im allgemeinen nicht wirtschaftlich
zurückgewinnbar. Viele solcher Lösungsmittel verbieten
sich wirtschaftlich, ökologisch und mit Rücksicht auf
die Umgebung und machen es zunehmend erforderlich,
Drahtlacke zu verwenden, die im wesentlichen auf Wasserbasis
hergestellt sind.
Damit wäßrige Drahtlacke kommerziell verwendet werden
können, müssen diese nicht nur zu Lacküberzügen auf Magnetdraht
führen, die gleiche oder bessere Eigenschaften aufweisen als
die aus den Zusammensetzungen nach der US-PS 29 36 296, sondern
die Zusammensetzungen auf Wasserbasis müssen auch in üblichen
Drahttürmen auf Magnetdraht aufgebracht werden können, und zwar
unter den Spezifikationen, Bedingungen und Parametern, wie sie
für den kommerziellen Betrieb solcher Ausrüstungen üblich sind.
Drahttürme für das Aufbringen von Lacküberzügen auf Magnetdraht
sind in den US-PS 33 51 329, 31 83 605 und 31 83 604 be
schrieben.
Es gibt anerkannte Kriterien für elektrische Isolationsmaterialien,
wie Magnetdrahtisolationen, Spaltisolationen, Isolationslacke
und
ähnliches. Um zu bestimmen, ob die Isolation auf einem Magnetdraht
den mechanischen, chemischen, elektrischen und thermischen Belastungen
standhalten kann, wie sie in Wickelmaschinen und elektrischen
Apparaten vorkommen, wird das Harz üblicherweise nach einem
noch zu beschreibenden Verfahren auf einen Leiter aufgebracht und
der Lackdraht einer Reihe von Tests unterworfen, die zur Messung
der verschiedenen Eigenschaften des Lackes auf dem Draht geeignet
sind.
Die verschiedenen Tests, die im einzelnen noch beschrieben werden,
schließen Versuche zur Bestimmung der Abriebsbeständigkeit, den
25%-Dehnung plus 3X-Flexibilitätstest, den Schnelldehnungstest,
den Beständigkeitstest gegenüber 70-30- und 50-50-Lösungsmittel,
die Tests zur Bestimmung der dielektrischen Festigkeit, die Bestimmung
der Flexibilität nach der Hitzealterung, den Hitzeschocktest,
die Bestimmung der Durchschneidetemperatur und die Bestimmung
des Verlustes an dielektrischer bzw. Durchschlagfestigkeit
bei hoher Temperatur ein. Der Lack auf einem Leiter, der den mechanischen,
chemischen und elektrischen Belastungen, wie sie bei Magnet
draht-Anwendungen auftreten, widerstehen und der bei Temperaturen
von mindestens 135°C für längere Zeiten einsatzfähig sein
soll, muß mindestens 10 Reibbewegungen widerstehen, und der Durchschnitt
von drei Tests darf nicht geringer sein als 20 im wiederholten
Test auf Bestimmung der Kratzabriebsbeständigkeit, muß 980 g bis
zum Versagen beim gerichteten Kratzbeständigkeitstest aushalten,
muß den 25% Dehnung plus 3X-Flexibilitätstest bestehen, darf
keine Oberflächenbeschädigungen im Schnelldehnungstest zeigen, darf
keinen Angriff auf die Isolation bei den Lösungsmittelbeständigkeitstests
aufweisen, muß eine dielektrische Festigkeit von mindestens
1500 V/0,025 mm bei einem verdrillten Paar aufweisen,
darf keine Oberflächenbeschädigungen zeigen, wenn er nach dem
Hitzealtern für 100 Stunden bei 175°C auf einen 3X-Dorn gewickelt
ist, darf keine Fehler aufweisen, wenn eine 5X-Spule 30 Minuten
bei 155°C im Hitzeschocktest gealtert ist und muß eine Durch
schneidetemperatur von mindestens 215°C unter einer Last von
1000 g für einen dick beschichteten isolierten Magnetdraht auf
Kupferleiter mit einem Durchmesser von 1 mm
aufweisen. Zusätzlich darf die gleiche Art von Magnetdraht mit
einem Nylonüberzug keinen Verlust an dielektrischer Festigkeit
von mehr als 2/3 der ursprünglichen dielektrischen Festigkeit
zeigen bzw. mindestens 1500 V/0,025 mm bei einem verdrillten
Paar aufweisen, darf im Hitzeschocktest keine Oberflächenfehler
aufweisen, wenn eine 3X-Spule für 30 Minuten bei 155°C gealtert
ist und muß unter 1000 g Belastung eine Durchschneidetemperatur
von mindestens 200°C aufweisen.
Die Tests zur Bestimmung der Abriebsbeständigkeit, der Flexibilität
und der Schnelldehnung werden zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften
eines Magnetdrahtes ausgeführt. Die Abriebsbeständigkeit
ist ein Maß für die Menge des Abriebs, den ein isolierter elektrischer
Leiter aushalten kann, bevor der isolierende Lack von dem
Leiter abgetragen ist. Die wiederholte Kratzabriebsbeständigkeit
wird gemessen durch Vor- und Zurückreiben der Seite einer belasteten
runden Stahlnadel über die Oberfläche eines isolierten
elektrischen Leiters, bis der Lack abgetragen ist. Die Zahl der
Reibbewegungen die erforderlich ist, um den Lack abzutragen, wird als
die Zahl der Abriebsbeständigkeits/Reibbewegungen bezeichnet. Die gerichtete
Kratzbeständigkeit wird gemessen durch Reiben der Seite einer
runden Stahlnadel über die Oberfläche eines isolierten elektrischen
Leiters unter zunehmender Last, bis der Leiter freigelegt
ist. Die zur Freilegung des Leiters erforderliche Belastung wird
als die "Last zum Versagen" - ausgedrückt in Gramm - bezeichnet. Für eine vollständige
Beschreibung des beim Testen der Abriebsbeständigkeit angewendeten
Verfahrens, bei dem eine Nadel über den isolierten elektrischen
Leiter vor und zurück gerieben wird, ist Bezug genommen
auf den NEMA-Standard Abschnitt MW 24, in dem das Verfahren beschrieben
ist, so wie es im Rahmen der vorliegenden Erfindung angewendet
wird.
Die Flexibilität des Lackes auf einem Magnetdraht wird bestimmt
durch Strecken des gelackten Leiters und Untersuchen des gestreckten
Teiles des Drahtes unter einem binokularen Mikroskop mit einer
Vergrößerung von 10, um festzustellen, ob irgendwelche Fehler auf
der Oberfläche des Lackes vorhanden sind. Die Fehler, die auf der
Oberfläche des Lackes festgestellt werden können, sind eine Reihe
paralleler Oberflächenrisse, die senkrecht zur Längsachse des
Drahtes verlaufen. Dieser Zustand des Lackfilmes ist als Rissigkeit
bekannt. Ein anderer Fehler, der manchmal beobachtet werden
kann, ist ein Bruch im Lackfilm, bei dem zwei Teile des Filmes
tatsächlich physisch voneinander getrennt sind und sich die Öffnung
in der Tiefe bis zum freigelegten Leiter erstreckt. Dieser
Fehler wird als Spalt bezeichnet. Ein dritter bemerkbarer Fehler
ist ein verunstaltetes Oberflächenaussehen des Lackfilmes.
Bei dem Dehnungs- plus Flexibilitätstest wird ein isolierter elektrischer
Kupferleiter mit einem Durchmesser X um 25% gedehnt und
um einen Dorn gewickelt, der einen Durchmesser 3X, 2X und 1X hat.
Bei einem Gegentest wird ein isolierter elektrischer Aluminiumleiter
um 15% gedehnt und um einen Dorn gewickelt, der einen
Durchmesser 3X, 2X und 1X hat. Wenn die Untersuchung des Lackes
bei 10facher Vergrößerung keinen der obigen Oberflächenfehler
bei einem besonderen Dorn aufweist, dann hat der Leiter den Flexibilitätstest
für diesen besonderen Wert X bestanden.
Der Schnelldehnungstest mißt die Eigenschaft der Isolation, einem
plötzlichen Strecken bis zum Bruchpunkt des Leiters zu widerstehen.
Die Isolation auf dem Leiter darf jenseits von drei Test
drahtdurchmessern auf jeder Seite des Bruches keine Spalten oder
Rohrbildung zeigen, nachdem der isolierte Leiter mit einer Geschwindigkeit
von etwa 3,6 bis 4,8 m/s bis zum Bruchpunkt
gedehnt worden ist.
Die Lösungsmittelbeständigkeitstests werden ausgeführt, um festzustellen,
ob ein Magnetdraht in zufriedenstellender Weise den
chemischen Belastungen widerstehen kann, die in elektrischen Anwendungen
auftreten, d. h. ob der Lack beständig ist gegenüber
Lösungsmitteln, wie sie üblicherweise für Lacklösungen verwendet
werden, die als Überzug für die Lackdrähte verwendet werden können.
Der Lösungsmittelbeständigkeitstest besteht in der Bestimmung
des Aussehens des Lackdrahtes nach dem Eintauchen in ein im
Rückfluß siedendes Bad einer spezifischen Lösung. Für jede Drahtprobe
werden zwei Lösungssysteme verwendet. Beide Lösungen enthalten
eine Mischung von Alkohol und Toluol. Der Alkoholteil ist
zusammengesetzt aus 100 Volumenteilen Äthanol gemäß U. S. Pharmacopoeia
und 5 Volumenteilen chemisch reinem Methanol. Die eine
als 50-50 bezeichnete Lösungsmittel-Testlösung besteht aus gleichen
Volumenteilen der obigen Alkoholmischung und Toluol. Die
zweite als 70-30 bezeichnete Lösungsmittel-Testlösung besteht aus
70 Volumenteilen der Alkoholmischung und 30 Volumenteilen Toluol.
Bei der üblichen Ausführung dieses Tests werden etwa 250 ml der
Lösung in einem 500 ml Einhals-Rundkolben gegeben, der durch
einen geeigneten elektrischen Heizmantel erhitzt wird. Der Kolben
wird mit einem Rückflußkühler versehen und die Lösung auf der Rück
flußtemperatur gehalten. Es wird eine Probe so zubereitet, daß
drei oder mehr gerade Drahtstückchen mit abgeschnittenen Enden
durch den Kühler in das siedende Lösungsmittel eingeführt werden
können. Nach 5 Minuten wird der Draht herausgenommen und auf Blasen,
Quellen oder Erweichung untersucht. Jede sichtbare Veränderung
in der Oberfläche stellt einen Fehler dar. Weicher (der nur
mit dem Daumennagel entfernt werden kann), aber glatter und haftender
Lack hat diesen 5 Minuten-Test bestanden. Die Proben werden
dann für weitere 5 Minuten in das Lösungsmittel zurückgegeben und
noch einmal nach den gleichen Fehlern untersucht. Zeigt der Lack
irgendwelche Blasen oder ein Quellen entweder nach 5 Minuten oder
nach den 10 Minuten in der 70-30-Lösung, dann hat der Lack den
Lösungsmittelbeständigkeitstest nicht bestanden. Zeigt der Lack
nach dem 5 Minuten-Test in der 50-50-Mischung irgendwelche Blasen
oder Quellungen, dann hat der Lack diesen Lösungsmitteltest ebenfalls nicht
bestanden.
Die dielektrische Festigkeit des Lackfilmes bestimmt, ob die Isolation
auf einem Magnetdraht den elektrischen Belastungen widerstehen
kann, die in elektrischen Apparaten auftreten können.
Die dielektrische Festigkeit eines isolierenden Filmes ist gleich
der Spannung, die erforderlich ist, um einen endlichen Strom
durch den Film hindurch aufrechtzuerhalten. Allgemein wird die
dielektrische Festigkeit gemessen durch Erhöhen des Potentials
mit einer Geschwindigkeit von 500 V/s
und man nimmt den quadratischen Mittelwert der Spannung,
bei der der endliche Strom durch den Film fließt, als die
dielektrische Festigkeit.
Die Probenart zur Messung der dielektrischen Festigkeit besteht
aus zwei Stücken Lackdrahtes, die für eine bestimmte Zahl mehrmals
miteinander verdreht sind, während sie unter einem spezifischen
Zug gehalten werden. Es wird dann ein Potential über die beiden
Leiter gelegt und die Spannung mit einer Geschwindigkeit von 500 V/s
erhöht, bis ein endlicher Strom durch die Isolation
fließt. Die durch dieses Verfahren bestimmte Spannung wird als di
elektrische Festigkeit in Volt/0,025 mm bei einem verdrillten
Paar bezeichnet. Die Zahl der Verdrehungen und der an den verdrehten
Draht angelegte Zug ist bestimmt durch die Größe des bloßen
Leiters. Eine vollständige Aufzählung der Spezifikationen für
verschiedene Drahtgrößen ist in dem vorgenannten NEMA-Standard
Abschnitt MW 24 enthalten.
Um zu bestimmen, ob ein Magnetdraht bei hoher Temperatur eingesetzt
werden kann, ist es erforderlich, die Eigenschaften des
mit Lack versehenen Drahtes bei hohen Temperaturen zu messen. Zu
den Eigenschaften, die gemessen werden müssen, gehören die Durch
schneidetemperatur des Lackes, die Flexibilität des Lackes nach
dem Hitzealtern bei erhöhter Temperatur, die Hitzeschockeigenschaften
des Lackes und der Verlust an dielektrischer Festigkeit,
den der Lack erleidet, wenn er auf hohe Temperaturen in Luft erhitzt
wird. Da Kupfer der üblichste Leiter ist, sind alle thermischen
Tests von Magnetdraht an Kupfermagnetdraht ausgeführt.
Die Durchschneidetemperatur des Lackfilms wird gemessen, um festzustellen,
ob die Isolation auf einem Magnetdraht fließen wird,
wenn der Draht auf erhöhte Temperatur unter Druckbelastung erhitzt
wird. Die Durchschneidetemperatur ist die Temperatur, bei
welcher der Lackfilm, der zwei Magnetdrähte trennt, die im Winkel
von 90° gekreuzt sind, und wobei der obere Draht eine gegebene
Belastung trägt, ausreichend fließt, um einen elektrischen Kontakt
zwischen den beiden Leitern hervorzubringen. Da die Magnetdrähte
in elektrischen Apparaten unter Druck stehen können, ist es wichtig,
daß die Drähte beständig sind gegen Erweichen bei hoher Temperatur,
um Kurzschlüsse innerhalb des Apparates zu verhindern.
Die Tests werden ausgeführt, indem man zwei etwa 20 cm lange gelackte
Drahtstücke senkrecht zueinander unter einer Last von
1000 g am Schnittpunkt der beiden Drähte anordnet. Ein Potential
von 110 V Wechselspannung wird dann an das Ende jedes Drahtes gelegt
und ein Stromkreis, der ein geeignetes Anzeigegerät enthält,
wie einen Linienaufzeichner, einen Summtonerzeuger oder eine Neonlampe,
wird zwischen den Enden der Drähte vorgesehen. Die Temperatur
der gekreuzten Drähte und die Belastung werden dann mit
einer Geschwindigkeit von 3°C/min erhöht, bis der Lack
ausreichend weich wird, so daß die bloßen Leiter miteinander in
Berührung kommen und das Anzeigegerät einen Fehler anzeigt. Die
Temperatur, bei der sich dieser Stromkreis befindet, wird durch
ein Thermoelement gemessen, das sich in einem Rohr bis zu einem
Punkt direkt unterhalb der gekreuzten Drähte erstreckt. Als Durch
schneidetemperatur wird die Temperatur in dem Rohr in dem Moment
gemessen, in dem der erste Strom durch die gekreuzten Drähte
fließt. Obwohl diese Temperatur immer etwas unterhalb der wirklichen
Temperatur der Drähte liegt, gibt sie doch eine ausreichend
genaue Messung des Durchschneidetemperaturbereiches des getesteten
Lackdrahtes. Magnetdrähte für Betriebstemperaturen von
mindestens 135°C sollten eine Durchschneidetemperatur von mindestens
175°C haben.
Mißt man die Eigenschaften eines isolierenden Filmes, wie die
prozentuale Dehnung nach Hitzealterung oder Hitzeschock, den Gewichtsverlust
nach dem Erhitzen im Vakuum und den Verlust an dielektrischer
Festigkeit nach dem Erhitzen in Luft, dann mißt man
in Wirklichkeit die Wirkung des thermischen Abbaus des Lackes auf
die gemessenen Eigenschaften. Eine Methode zur Messung
dieses thermischen Abbaus eines Lackes auf einem Draht besteht
darin, den mit Lack versehenen Draht bei einer Temperatur zu
halten, bei der er betrieben werden soll, bis die Zersetzung
stattfindet.
Dieses Verfahren ist jedoch unpraktisch bei der Auswertung neuer
Materialien, da hierbei relativ lange Zeiten erforderlich sind.
Es könnte z. B. gefunden werden, daß ein Lackdraht bei einer Temperatur
von 135°C 5 bis 10 Jahre erfolgreich arbeiten kann, bevor
irgendein beträchtlicher thermischer Abbau stattfindet. Da es offensichtlich
unpraktisch ist, so lange zu warten, um herauszufinden,
ob ein Harz als Magnetdrahtlack geeignet ist, ist es üblich,
beschleunigte Lebensdauertests in der Hitze an diesen mit
Lack versehenen Drähten auszuführen. Da die thermodynamischen
Theorien zeigen, daß die Geschwindigkeit einer gegebenen Reaktion
als Funktion der Temperatur bestimmt werden kann, ist es möglich,
erhöhte Temperaturen für thermische Tests von Lackfilmen auszuwählen
und die thermischen Eigenschaften des Lackdrahtes bei der
erwünschten Betriebstemperatur aus den Daten dieser beschleunigten
Tests zu errechnen. Obwohl es erwartet werden könnte, daß die
Abbaureaktionen, die bei den erhöhten Testtemperaturen auftreten,
bei Temperaturen nicht auftreten, bei denen der Magnetdraht betrieben
wird, da bestimmte Aktivierungsenergien erforderlich sind,
um gewisse Reaktionen einzuleiten, hat die Erfahrung doch gezeigt,
daß die beschleunigten Wärmelebensdauertests ein exaktes Verfahren
zur Bestimmung der Lebensdauer eines Materials bei den Betriebs
temperaturen sind.
Bei der Bestimmung, ob ein Lackfilm seine Flexibilität nach einer
längeren Zeitdauer bei der Betriebstemperatur verlieren wird, ist
es üblich, eine Probe des Lackdrahtes zu altern. In der Praxis
wurde festgestellt, daß ein Magnetdraht zur zufriedenstellenden
Verwendbarkeit in dynamoelektrischen Maschinen bei Temperaturen
von mindestens 135°C keine Oberflächenfehler zeigen darf, wenn
eine Probe des Drahtlackes mit einem Leiterdurchmesser X um einen
Dorn gewickelt wird, der einen Durchmesser von 3X hat, nachdem
man den Lackdraht 100 Stunden in einem zirkulierenden Luftofen
bei einer Temperatur von 175°C hitzegealtert hat. Der Wert des
Wärmealterungstestes ist jedoch fraglich, wenn der isolierte
Draht einen Nylon-Decküberzug aufweist, denn ein Fehler unter diesen
Umständen weist nicht notwendigerweise auf einen Fehler in der
Grundisolation hin.
Die Wirkung der hohen Temperaturen auf die Flexibilität eines Magnet
drahtlackes kann auch gemessen werden, indem man eine Probe des
Lackdrahtes mit einem Leiterdurchmesser X auf einen Dorn mit einem
Durchmesser 5X wickelt, die Probe des Drahtes danach von dem Dorn
herabnimmt und sie in einem zirkulierenden Luftofen bei 155°C
anordnet. Nach 30 Minuten sollte die Probe des Drahtes keine Oberflächenfehler
in irgendeiner der Wicklungen aufweisen, damit der
Lackdraht eine ausreichende Flexibilität für einen Dauerbetrieb
bei mindestens 135°C hat. Dieser Test ist als Hitzeschocktest
bekannt.
Die abschließende thermische Anforderung an einen Magnetdraht, der
bei erhöhten Temperaturen eingesetzt werden soll, ist, daß die
dielektrische Festigkeit des Lackfilmes ausreichend hoch bei erhöhten
Temperaturen auch nach einer langen Betriebsdauer bleibt,
so daß keine Kurzschlüsse zwischen benachbarten Magnetdrähten auftreten.
Es wurde festgestellt, daß ein Magnetdraht, um für einen
Betrieb bei einer Temperatur von mindestens 135°C zufriedenstellend
zu sein, eine dielektrische Festigkeit aufweisen sollte, die
nicht geringer ist als 2/3 der ursprünglichen dielektrischen Festigkeit,
nachdem der Lackdraht 100 Stunden in einem Ofen mit
zirkulierender Luft bei 175°C und mit einer relativen Feuchtigkeit
von 25% bei Zimmertemperatur gealtert worden ist. Diese
Änderung der dielektrischen Festigkeit wird gemessen als dielektrische
Festigkeit in Volt/0,025 mm bei einem verdrehten
Paar, und zwar sowohl vor als auch nach dem Hitzealtern bei 175°C.
Die Bedingungen für den Betrieb eines kommerziellen Drahtturmes
hängen hauptsächlich von der Art und dem Durchmesser des zu überziehenden
Magnetdrahtes sowie von den Eigenschaften der Zusammensetzung
zum Überziehen selbst ab. Für einen kommerziell wirtschaftlichen
Betrieb muß der Drahtturm auf Magnetdraht mit einem Durchmesser
im Bereich von etwa 0,06 bis etwa 3,65 mm
einen feuchten Lacküberzug mit einer Dicke von
etwa 0,05 bis etwa 0,09 mm
auf den Durchmesser auftragen. Übliche Magnetdrahtmaterialien
sind Kupfer und Aluminium, und die Bedingungen im Drahtturm
variieren in Abhängigkeit vom eingesetzten Material hinsichtlich
des Unterschiedes ihrer thermischen Leitfähigkeit. Für Aluminium
wird daher die Drahtgeschwindigkeit im Turm im Bereich von
etwa 24 bis etwa 38 m/min
für einen Draht mit einem Durchmesser von etwa 3,2 mm
und von etwa 7,6 bis etwa 8,5 m/min
für einen Draht
mit einem Durchmesser von etwa 1,5 mm
liegen. Für Kupferdraht betragen die wirtschaftlichen Geschwindigkeiten
im Drahtturm etwa 38 m/min
für Draht mit einem Durchmesser von etwa 0,06 mm
bis zu etwa 4,8 bis 6 m/min
für einen Draht mit einem Durchmesser
von etwa 3,65 mm. Die Temperaturzonen
und Temperaturbereiche im Drahtturm müssen ausreichend
sein, um das Lösungsmittel, hauptsächlich Wasser, wirksam auszutreiben
und den Überzug durch Hitzeeinwirkung zu härten. Zu diesem
Zwecke sind die Temperaturen im Drahtturm im unteren Teil,
der Zone zur Entfernung des Lösungsmittels, auf eine Höhe eingestellt,
bei der das Lösungsmittel entfernt wird, ohne daß dabei
Blasenbildung verursacht wird und im oberen Teil oder der Härtezone
wird eine Temperatur eingestellt, bei der die gewünschte
Polymerisation und Härtung ohne Beschädigung des Lackes bewirkt
wird. Der Fachmann kann aufgrund seines Fachwissens die Optimaltemperaturen
für den Betrieb des Turmes einstellen. Es ist klar,
daß der Betrieb eines Drahtturmes so geführt werden muß, daß damit
überzogener Draht zu Kosten hergestellt wird, die unter den vorherrschenden
Marktbedingungen wettbewerbsfähig sind. Die Fähigkeit,
Magnetdraht bei hohen Geschwindigkeiten zu überziehen und
zu härten und dies unter Temperaturbedingungen, welche die Charakteristiken
und Eigenschaften des zugrundeliegenden Drahtes nicht
nachteilig beeinflussen, ist von beträchtlicher kommerzieller Bedeutung.
Auch von Bedeutung ist die Erhaltung der wertvollen organischen
Lösungsmittel sowie der Energie, die zur Rückgewinnung
oder zur Vernichtung solcher Lösungsmittel mit minimaler Wirkung
auf die Umgebung erforderlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, wäßrige Beschichtungs
zusammensetzungen zu schaffen, die einerseits in üblichen Drahttürmen
aufgebracht werden können und andererseits die Anforderungen
elektrischer und mechanischer Art, insbesondere Temperaturbeständigkeit,
Flexibilität etc. welche an solche Drähte gestellt
werden, erfüllen.
Diese Aufgabe wird durch die wäßrige Beschichtungszusammensetzung
nach Anspruch 1 gelöst.
Für die erfindungsgemäße Herstellung des eingesetzten Polyesterharzes
werden hauptsächlich handelsübliche Qualitäten von Neo
pentylglykol, Trimethylolpropan, Isophthalsäure und Trimellit
säureanhydrid verwendet. Die Zusammensetzung kann geringe Mengen
wasserlöslicher Polymerer, wie Phenol/Formaldehyd-Harze,
Melamin/Formaldehyd-Harze, Epoxyharze und ähnliche enthalten.
Weiter kann die Zusammensetzung Beschleuniger, wie Titanchelate,
und geeignete Zusätze zur Verbesserung des Fließverhaltens
enthalten, um das Aufbringen auf das Drahtsubstrat in einem
Drahtturm zu erleichtern. Eine Zusammensetzung der vorgenannten
Art wird in einem üblichen Drahtturm leicht auf Magnetdraht
aufgebracht und gehärtet unter Bildung eines Lacküberzuges auf
dem Magnetdraht.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine neue und verbesserte
Beschichtungszusammensetzung für Magnetdraht geschaffen, die im
wesentlichen Wasser als Lösungsmittel benutzt und hergestellt
ist als Gemisch eines bestimmten wasserlöslichen Polyesterharzes
und eines bestimmten wasserlöslichen ortho-Amidsäurediamin-
Oligomers. Zu der Beschichtungszusammensetzung werden vorteilhafterweise
geeignete Beschleuniger und Zusätze zur Verbesserung
des Fließverhaltens hinzugegeben, um deren Einsatz in kommerziellen
Drahttürmen zum Aufbringen der Zusammensetzung auf
Drahtstränge, wie aus Kupfer oder Aluminium, zu fördern. Die
überzogenen Drähte sind Magnetdrähte zur Verwendung in einer
Vielzahl elektrischer Vorrichtungen, wie Motoren, Generatoren
und anderen dynamoelektrischen Maschinen. Die gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellten verbesserten Beschichtungszusammensetzungen
auf Wassergrundlage sind besonders geeignet zum
Aufbringen und Härten in üblichen kommerziellen Drahttürmen, und
man erhält dabei Magnetdraht mit elektrischen, physikalischen
und chemischen Eigenschaften vergleichbar oder besser als der
Magnetdraht, der mit Hilfe der bekannten Beschichtungszusammensetzungen
erhältlich ist. Die erfindungsgemäße Beschichtungszusammensetzung
kann in einem Drahtturm bei hoher linearer Geschwindigkeit
und unter Härtungsbedingungen auf Magnetdraht aufgebracht
werden, die verträglich sind mit den Charakteristiken
und Eigenschaften des Drahtsubstrates und die erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen sind härtbar zu einem festen, flexiblen, dielektrischen,
lösungsmittelbeständigen und thermisch stabilen
Überzug.
In der anliegenden Zeichnung sind dargestellt in:
Fig. 1 ein Blockfließdiagramm zur Illustration eines Verfahrens
zum Herstellen der Beschichtungszusammensetzungen zum
Aufbringen auf Magnetdrähte gemäß der vorliegenden Erfindung
und
Fig. 2 eine allgemein schematische Ansicht eines Drahtturmes zum
Aufbringen einer Beschichtungszusammensetzung auf Draht
im Schnitt.
Das Polyesterharz wird erhalten durch Umsetzen von grundsätzlich
etwa 18 bis etwa 47 Mol-% Neopentylglykol, etwa 8 bis etwa
38 Mol-% Trimethylolpropan oder Trimethyloläthan oder deren Mischungen,
von etwa 19 bis etwa 38 Mol-% Isophthalsäure und von etwa
7 bis etwa 14 Mol-% Trimellitsäureanhydrid. Wenn es erwünscht
ist, können bis zu etwa 14 Mol-% Adipinsäure oder eine andere
aliphatische Säure zugefügt werden. Ein bevorzugtes Polyesterharz
ist das Reaktionsprodukt von etwa 21 Mol-% Neopentylglykol, etwa
35,5 Mol-% Trimethylolpropan, etwa 35,5 Mol-% Isophthalsäure und
etwa 8 Mol-% Trimellitsäureanhydrid. Die eingesetzten Reaktanten
weisen kommerziellen Reinheitsgrad auf.
Kommerzielle Isophthalsäure enthält üblicherweise 5 bis 25 Gew.-% Tere
phthalsäure.
Das Polyesterharz wird mit einer Säurezahl von etwa 45 bis etwa
100 und vorzugsweise von etwa 50 bis etwa 70 hergestellt. Das Harz
weist weiter eine Hydroxylzahl von etwa 150 bis etwa 300 und vorzugsweise
von etwa 250 bis etwa 300 auf.
Der ortho-Amidsäurediamin-Oligomerbestandteil ist das Reaktions
produkt
von Methylendianilin und 4,4′-(2-Acetoxy-1,3-
glyceryl)-bis-anhydrotrimellitat. Das Diamin und das Dianhydrid
sind in der Reaktionslösung in einem molaren Verhältnis von m zu
m-1 vorhanden, worin m einen Wert von 2 bis 7 hat. Ist der Wert
von m 2, dann sind Diamin und Dianhydrid im molaren Verhältnis
von 2 zu 1 vorhanden und es entsteht Diamiddisäurediamin.
Der Polyester und das ortho-Amidsäurediamin-Oligomer werden in
einem geeigneten Lösungsmittel miteinander vermischt, und zwar
in einem Verhältnis von Polyesterharz zu Oligomer von
etwa 9 zu 1. Polyesterharz
und Diamin-Oligomer sind jedoch in im wesentlichen allen
Verhältnissen miteinander verträglich.
Sowohl das Polyesterharz als auch das Oligomer werden entweder
gleich von Anfang an aus den entsprechenden Reaktanten in
einem organischen Lösungsmittel gebildet oder sie werden nach
Bildung des Harzes in einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel
gelöst. In jedem Falle ist das ausgewählte organische Lösungsmittel
mit Wasser mischbar, wie N-Methyl-2-pyrrolidon, Äthylenglykol
monobutyläther (Butylcellosolve) und Butylalkohol. Es können geeignete
oberflächenaktive Mittel, wie Igepal CO-630, hinzugegeben
werden. Die Lösung in dem organischen Lösungsmittel kann in beiden
Fällen entweder erst wasserlöslich gemacht werden oder man
kann Polyester und Diamin-Oligomer miteinander vermischen und dann
wasserlöslich machen.
Um die Harze wasserlöslich zu machen, werden sie mit einer flüssigen
stickstoffhaltigen Base, wie NH₃, NH₄OH, (NH₄)₂CO₃ und primären
oder sekundären aliphatischen Aminen, die bis zu vier Kohlen
stoffatome enthalten, wie Methylamin, Äthylamin, sekundär-Butylamin,
Isopropylamin, Dimethylamin, Diäthylamin, Butylamin und ähnliche,
umgesetzt.
Die Lösungen von Polyester und Oligomer oder deren Mischungen
in Wasser und organischem Lösungsmittel werden dann mit Wasser
zur Bildung geeigneter wäßrig-organischer Lösungen mit dem erwünschten
Feststoffgehalt verdünnt. Die wäßrige Lösung des Polyesterharzes
wird mit der wäßrigen Lösung des Oligomers in
den gewünschten Gewichtsverhältnissen vermischt, damit man eine
Beschichtungszusammensetzung erhält, die für den Einsatz in einem
Drahtturm geeignet ist. Es kann ein geeigneter Härtungsbeschleuniger
hinzugegeben werden. Für die meisten Anwendungen sollte der
Feststoffgehalt des so hergestellten Drahtlackes im Bereich von
etwa 25 bis etwa 40 Gew.-% nicht flüchtiger Feststoffe in einer
wasserhaltigen Lösung betragen, in der das Wasser zumindest etwa
80% des Lösungsmittels ausmacht. Die so hergestellte Lösung ist
geeignet zum unmittelbaren Einsatz in einem Drahtturm, hat aber
trotzdem eine beträchtliche Lagerungsbeständigkeit und erleichtert
so das Aufbewahren ohne Gefahr der Lacktrennung oder des Koagulierens
zu einem Gel.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläu
tert.
Es wurde ein etwa 40 l fassendes Reaktionsgefäß aus korrosionsfestem
Stahl benutzt, das mit einem motorgetriebenen Rührer, einer
elektrischen Heizung, Kühlschlangen, Rückflußkühler, Einlaß für
Inertgas und einer Evakuierungsleitung zu einem Dampfstrahlsystem
für die Erzeugung eines Teilvakuums durch Venturiwirkung ausgerüstet
war. Bei geschlossener Evakuierungsleitung und offenem
Rückflußkühler wurde ein langsamer Inertgasstrom durch den Reaktor
geleitet und durch die Rückflußkühlerumhüllung Dampf geschickt.
63,9 Mol Trimethylolpropan wurden in das Reaktionsgefäß gefüllt
und auf etwa 120°C zum Schmelzen erhitzt. Unter Rühren wurden
37,6 Mol Neopentylglykol hinzugegeben. Die Mischung wurde wieder
auf etwa 120°C erhitzt und dann 21 ml Tetraisopropyltitanat und
63,3 Mol Isophthalsäure hinzugegeben. Danach erhöhte man die Temperatur
über vier Stunden auf etwa 215°C und hielt für weitere
90 Minuten bei dieser Temperatur, bevor man abkühlte. Das während
der Umsetzung entweichende wäßrige Destillat wurde kontinuierlich
kondensiert und gesammelt und ergab 2,125 kg. Die Säurezahl des
Harzes war 11.
Bei einer Harztemperatur von etwa 175°C wurde die Evakuierungsleitung
geöffnet und die Rückflußleitung verschlossen. Es wurden
14,4 Mol Trimellitsäureanhydrid hinzugegeben. Die Mischung wurde
für 3 Stunden bei etwa 160 bis 170°C gehalten und während dieser
Zeit 0,26 Mole (50 g) Trimellitsäureanhydrid hinzugegeben. Eine
kleine Probe des Harzes wurde zur Hydroxylzahl-Bestimmung aus dem
Reaktionsgefäß entnommen und die Reaktionsmischung mit 2345 g
N-Methyl-2-pyrrolidon, 1260 g Äthylenglykolmonobutyläther und
2345 g n-Butylalkohol verdünnt.
Bei einer Mischungstemperatur von etwa 93°C gab man eine Mischung
von 7770 g entionisiertem Wasser und 1590 g Ammoniumhydroxyd (26%)
hinzu.
Das Endprodukt hatte eine Viskosität Z3 und eine Farbe 3 auf der
Gardner Holdt-Skala. Der pH-Wert betrug 8,3, die Säurezahl war
55 und das spezifische Gewicht 1,12 g/ml. Der prozentuale Feststoffgehalt
wurde an einer 0,5 g-Probe in einer Aluminiumschale
bei etwa 150°C für 90 Minuten in einem Ofen zu 58% bestimmt. Die
Hydroxylzahl, bestimmt an einer kleinen Probe, die kurz vor Zugabe
des Lösungsmittels entnommen wurde, betrug 260.
Es wurde ein etwa 75 l fassender Behälter aus korrosionsfestem
Stahl benutzt. Das Rühren erfolgte mit 10 cm-Blättern bei einer
Geschwindigkeit von 1000 Umdrehungen pro Minute. In das
Gefäß wurden 11,130 kg N-Methyl-2-pyrrolidon gefüllt und während
5 Minuten 11,13 kg (56,2 Mol) Methylendianilin zugefügt. Die Temperatur
der Lösung wurde bei 38°C gehalten. Zu dieser Lösung gab
man 27,10 kg einer frisch zubereiteten Lösung aus gleichen Gewichtsteilen
N-Methyl-2-pyrrolidon und
harzartiges 4,4′-
(2-Acetoxy-1,3-glyceryl)-bis-anhydrotrimellitat (28,1 Mol).
Nach 15minütigem Vermischen war die Temperatur auf
78°C angestiegen. Dann wurde die folgende Mischung hinzugegeben:
Butylcellosolve|1,451 kg | |
N-Methyl-2-pyrrolidon | 0,338 kg |
entionisiertes Wasser | 8,770 kg |
28%iges Ammoniumhydroxyd | 3,478 kg |
Das Rühren wurde für weitere 15 Minuten bei einer Temperatur von
76°C fortgesetzt. Dann gab man die folgende Mischung hinzu:
Butylalkohol|2,962 kg | |
Igepal Co-630 (polyäthoxyliertes Alkylphenol) | 2,96 g |
N-Methyl-2-pyrrolidon | 0,148 kg |
Man rührte für weitere 15 Minuten. Auf diese Weise wurden zwei Mischungen
hergestellt und die beiden Mischungen miteinander vermengt.
Die Lösung enthielt 37 Gew.-% Feststoffe, hatte eine Viskosität
von 205 mPa · s bei 30°C, einen pH-Wert von 8,1 und
eine Dichte von 1,12 g/ml.
Zu einem etwa 75 l fassenden Behälter aus korrosionsfestem Stahl,
der mit einem Rührer von etwa 10 cm Blattlänge versehen war, der
bei einer Geschwindigkeit von 1000 Umdrehungen pro Minute
betrieben wurde, gab man 33,56 kg des gemäß Beispiel 1 hergestellten
Polyesters. Dann fügte man 16,6 kg entionisiertes Wasser
hinzu und rührte für weitere 15 Minuten. Danach wurden 6,17 kg
des Produktes von Beispiel 2 während einer Dauer von 3 bis 5 Minuten
hinzugefügt und das Rühren für weitere 15 Minuten fortgesetzt.
Danach gab man die folgende Mischung zu dem Reaktionsgefäß:
4,5 kg entionisiertes Wasser
1,28 kg N-Methyl-2-pyrrolidon
0,64 kg N-Butylalkohol
2,26 g polyäthoxyliertes Alkylphenol als oberflächenaktives Mittel.
1,28 kg N-Methyl-2-pyrrolidon
0,64 kg N-Butylalkohol
2,26 g polyäthoxyliertes Alkylphenol als oberflächenaktives Mittel.
Das Rühren wurde für weitere 15 Minuten fortgesetzt, und man erhielt
eine Lacklösung mit 33,75 Gew.-% Feststoffgehalt, einer
Viskosität von 230 mPa · s bei 30°C, einer Oberflächenspannung
von 39,6 Dyn/cm, gemessen auf einem Fisher-
Tensiometer Modell 20, einen pH-Wert von 7,5 und einer Dichte von
1,075 g/ml. Vor dem Einsatz der Lacklösung in einem Drahtturm gab
man noch 401 g des Beschleunigers, einem Triäthanolamintitanat,
zu der vorbeschriebenen
Mischung hinzu.
Der wie in Beispiel 3 hergestellte Drahtlack wurde als Beschichtungszusammensetzung
in einem üblichen Drahtturm auf Magnetdraht aufgebracht. Der
verwendete Drahtturm war ein Shelbyville-Turm, 4,50 m (kontrollierte
Konvektion, Kombination Gas und elektrisch).
In der Fig. 2
ist ein solcher Shelbyville-Turm schematisch dargestellt, und es
wird der blanke Magnetdraht 10 unten eingeführt, auf den in einem
Applikator 11 ein Überzug aus der Beschichtungszusammensetzung aufgebracht
wird. Der überzogene Draht mit dem feuchten Überzug gelangt
durch eine Öffnung 12 im Boden des Turmes 14 und wird unmittelbar
nach seinem Eintritt in den Turm einer Strahlungswärme durch gegenüberstehende
Strahlungsheizplatten 15 auf gegenüberliegenden
Seiten des Drahtes 10 ausgesetzt. Ein Gebläse 16 erzeugt einen
Strom erhitzter Luft im unteren Teil, der auch die Lösungsmittel
entfernungszone des Turmes 14 ist. Die Luft wird mittels eines
geeigneten Brenners 18 oder einer ähnlichen Vorrichtung erhitzt
und die Temperatur der Luft durch ein Thermoelement 19 kontrolliert,
das im allgemeinen im unteren Teil des Turmes benachbart
dem Ausgangsende der Zone zum Entfernen des Lösungsmittels und
stromabwärts der Strahlungsplatten 15 angeordnet ist. Nach dem
Passieren der Zone zum Entfernen des Lösungsmittels setzt der Draht
seine Bewegung nach oben durch den oberen Teil oder die Härtungszone
des Turmes fort, wo der Überzug polymerisiert oder gehärtet wird,
bevor er den Ofen verläßt. Durch die obere oder Härtungszone des
Turmes wird mit Hilfe des Gebläses 20 erhitzte Luft zirkuliert
und die Temperatur der Luft in der Härtungszone wird durch ein
Thermoelement 19 kontrolliert, das benachbart dem oberen Ende des
Turmes angeordnet ist. Der isolierte Draht verläßt den Turm durch
einen Konvektionskühler 22, der die Temperatur des Drahtes verringert,
so daß er auf geeignete Spulen gewickelt werden kann.
Der lacküberzogene Draht kann mit einer Deckschicht z. B. aus Nylon
ebenso aber auch mit einem Schmiermittel versehen werden, um die Einsatz
fähigkeit des Magnetdrahtes zum Wickeln von Spulen, z. B. für
die Herstellung von Statoren und Rotoren für dynamoelektrische
Maschinen zu fördern.
In der folgenden Tabelle sind Untersuchungsergebnisse von Drahtlacken
zusammengefaßt, die in dem oben beschriebenen Schelbyville-Drahtturm
hergestellt worden sind. Die Bedingungen, unter denen
der für diese Tests verwendete isolierte Draht hergestellt wurde,
schlossen Drahtgeschwindigkeiten von etwa 21 bis etwa 24 m/min
für Kupferdraht und etwa 12 bis etwa 15 m/min für
Aluminiumdraht und Temperaturen von 490 bis 530°C an den Strahlungsplatten,
380 bis 420°C im oberen und 250 bis 315°C im unteren
Teil des Turmes ein. Der Draht wurde der üblichen Vorbereitung
und Vorwärmebehandlung unterworfen, bevor man den Lacküberzug
aufbrachte. Es wurden verschiedene Eigenschaften des überzogenen
und gehärteten Lackdrahtes bestimmt und in der folgenden Tabelle
zusammengefaßt. Diese Ergebnisse zeigen deutlich die Wirksamkeit
der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen bei der Herstellung qualitativ
hochwertigen isolierten Magnetdrahtes. Diese Eigenschaften
lassen sich vorteilhaft mit den aus bekannten Zusammensetzungen
hergestellten isolierten Magnetdrähten vergleichen, und sie erfüllen
die Standards und vorgeschriebenen Spezifikationen für die Herstellung
von Magnetdraht in kommerziellen Mengen.
In der vorstehenden Tabelle steht "P" für "Test bestanden" und
"F" für "Test nicht bestanden". 3P bedeutet, daß von 3 untersuchten
Proben alle 3 bestanden haben, 2P 1F
bedeuten, daß von den 3 untersuchten Proben 2 bestanden
und 1 nicht bestanden hat.
+ bedeutet mehr als der angegebene Wert.
Ein weiterer Test zur Veranschaulichung der Wirksamkeit des Magnetdraht-
Isolationsüberzuges nach der vorliegenden Erfindung ist
der Ausbrenntest am verriegelten Rotor. Dazu wird Magnetdraht in
einen Stator gewickelt, der dann in einen Motor eingebaut wird. Der
Rotor wird verriegelt, um die Rotation zu verhindern und durch den
Stator ein Strom geschickt. Es werden die Zeit bis zum Eintreten
des Fehlers und die Wicklungstemperatur gemessen. Führt man diesen
Test auf Statoren mit 0,9 mm Kupferhauptwicklungen und 0,4 mm
Kupferstartwicklungen unter Verwendung der Zusammensetzung
zur Herstellung der Magnetdrahtisolation nach der US-PS 29 36 296 aus, dann brennt der
so isolierte Draht üblicherweise in 50 Sekunden aus, während
der mit der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung isolierte
Magnetdraht sowohl mit als auch ohne Anwendung des Beschleunigers
nahezu 10mal so lange hält, im Durchschnitt zwischen
490 und 500 Sekunden. In einer Testreihe betrug die Temperatur
der Start- und Hauptwicklungen nach 50 Sekunden 360 bzw. 100°C und
nach 500 Sekunden 470 bzw. 290°C.
Claims (13)
1. Wäßrige Beschichtungszusammensetzung zum Aufbringen auf
Magnetdrähte, die ggf. mit Nylon-Deckschichten versehen
werden, in üblichen Drahttürmen, bestehend aus einem Reaktions
produkt
- a) eines wasserlöslichen Polyesterharzes mit einer Säurezahl von 45 bis 100 und einer Hydroxylzahl von 150 bis 300, welches aus Neopentylglykol und Trimellitsäureanhydrid erhalten wird und
- b) einem wasserlöslichen ortho-Amidsäurediamin- Oligomer, welches ein Reaktionsprodukt von Methylendianilin und 4,4′-(2-Acetoxy-1,3-glyceryl)-bis-anhydrotrimellitat ist, wobei das molare Verhältnis Diamin zu Dianhydrid m zu m-1 ist und m einen Wert von 2 bis 7 hat und das Verhältnis von ortho-Amidsäurediamin-Oligomer und Polyesterharz 1 zu 9 beträgt,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Polyesterharz das Reaktionsprodukt der genannten Verbindungen
sowie von Trimethylolpropan und Isophthalsäure
ist, die in folgenden Anteilsverhältnissen vor
liegen:
18 bis 47 Mol-% Neopentylglykol,
8 bis 38 Mol-% Trimethylolpropan,
19 bis 38 Mol-% Isophthalsäure und
7 bis 14 Mol-% Trimellitsäureanhydrid.
8 bis 38 Mol-% Trimethylolpropan,
19 bis 38 Mol-% Isophthalsäure und
7 bis 14 Mol-% Trimellitsäureanhydrid.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffgehalt
im Bereich von 25 bis 40 Gew.-% liegt.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Polyesterharz
das Reaktionsprodukt von 21 Mol-% Neopentylglykol,
35,5 Mol-% Trimethylolpropan, 35,5 Mol-% Isophthalsäure
und 8 Mol-% Trimellitsäureanhydrid ist.
4. Zusammensetzung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Polyesterharz
und das ortho-Amidsäurediamin-Oligomer durch Zugabe
einer stickstoffhaltigen Base wasserlöslich gemacht
sind.
5. Zusammensetzung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß Polyesterharz
und ortho-Amidsäurediamin-Oligomer vor dem
Vermischen miteinander wasserlöslich gemacht sind.
6. Zusammensetzung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die flüchtige
stickstoffhaltige Base Ammoniumhydroxyd ist.
7. Zusammensetzung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß sie
weiter einen Titanchelat-Beschleuniger enthält.
8. Zusammensetzung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter
einen Zusatz zur Verbesserung des Fließverhaltens enthält.
9. Zusammensetzung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel
zumindest zu 80% Wasser ist.
10. Verfahren zum Herstellen der Zusammensetzung nach einem oder
mehreren der Ansprüche 1 bis 9,
gekennzeichnet durch
Herstellen des Polyesterharzes,
Auflösen des Harzes in einem mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel,
Hinzufügen einer flüchtigen stickstoffhaltigen Base zu dem Polyesterlösungssystem in einer Menge, die ausreicht, den Polyester wasserlöslich zu machen, und
Zugeben von Wasser zur Bildung einer wäßrigen Polyesterlö sung;
Herstellen des ortho-Amidsäurediamin-Oligomers in einem mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittelsystem,
Hinzugeben einer flüchtigen stickstoffhaltigen Base zu dem Oligomer-Lösungssystem in einer Menge, die ausreicht, das ortho-Amidsäurediamin-Oligomer wasserlöslich zu machen,
Hinzufügen von Wasser zur Bildung einer wäßrigen Oligomerlösung und
Vermischen der wäßrigen Polyester- und der wäßrigen Diamin- Oligomerlösungen.
Herstellen des Polyesterharzes,
Auflösen des Harzes in einem mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel,
Hinzufügen einer flüchtigen stickstoffhaltigen Base zu dem Polyesterlösungssystem in einer Menge, die ausreicht, den Polyester wasserlöslich zu machen, und
Zugeben von Wasser zur Bildung einer wäßrigen Polyesterlö sung;
Herstellen des ortho-Amidsäurediamin-Oligomers in einem mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittelsystem,
Hinzugeben einer flüchtigen stickstoffhaltigen Base zu dem Oligomer-Lösungssystem in einer Menge, die ausreicht, das ortho-Amidsäurediamin-Oligomer wasserlöslich zu machen,
Hinzufügen von Wasser zur Bildung einer wäßrigen Oligomerlösung und
Vermischen der wäßrigen Polyester- und der wäßrigen Diamin- Oligomerlösungen.
11. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß man
erst das Polyesterlösungsmittelsystem mit dem ortho-Amid säurediamin-Oligomer-Lösungssystem vermischt,
eine flüchtige stickstoffhaltige Base zu dem erhaltenen Gemisch in einer Menge hinzugibt, die ausreicht, Polyester und Oligomer wasserlöslich zu machen und
dann das System mit Wasser in einer Menge verdünnt, daß das Lösungsmittel zu mindestens 80 Gew.-% Wasser ist.
erst das Polyesterlösungsmittelsystem mit dem ortho-Amid säurediamin-Oligomer-Lösungssystem vermischt,
eine flüchtige stickstoffhaltige Base zu dem erhaltenen Gemisch in einer Menge hinzugibt, die ausreicht, Polyester und Oligomer wasserlöslich zu machen und
dann das System mit Wasser in einer Menge verdünnt, daß das Lösungsmittel zu mindestens 80 Gew.-% Wasser ist.
12. Verwendung der wäßrigen Beschichtungszusammensetzung nach
einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 zum Überziehen von
Magnetdraht und Härten der Zusammensetzung in einem üblichen
Drahtturm.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/537,650 US4004063A (en) | 1974-12-31 | 1974-12-31 | Aqueous enamel for coating magnet wire |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2558544A1 DE2558544A1 (de) | 1976-07-15 |
DE2558544C2 true DE2558544C2 (de) | 1990-04-19 |
Family
ID=24143545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19752558544 Granted DE2558544A1 (de) | 1974-12-31 | 1975-12-24 | Waessrige ueberzugs-zusammensetzung fuer magnetdraht |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4004063A (de) |
JP (1) | JPS5949949B2 (de) |
DE (1) | DE2558544A1 (de) |
ES (2) | ES443963A1 (de) |
FR (1) | FR2296925A1 (de) |
GB (1) | GB1537284A (de) |
IT (1) | IT1052013B (de) |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4217389A (en) * | 1969-05-08 | 1980-08-12 | General Electric Company | Curable mixture of water soluble polyester and polyimide precursor, process of coating and products |
US4179420A (en) * | 1975-10-21 | 1979-12-18 | Schenectady Chemicals, Inc. | Water soluble insulating varnish |
USRE30660E (en) * | 1975-10-21 | 1981-06-30 | Water soluble insulating varnish | |
DE2611117A1 (de) * | 1976-03-17 | 1977-09-29 | Dynamit Nobel Ag | Vernetzbare pulverlacke |
JPS5345352A (en) * | 1976-10-06 | 1978-04-24 | Nitto Electric Ind Co Ltd | Resin compositions solubilized in water |
DE2706768B2 (de) * | 1977-02-17 | 1980-04-24 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen | Verfahren zur Elektroisolierung von metallischen Leitern |
US4220752A (en) * | 1978-08-14 | 1980-09-02 | Westinghouse Electric Corp. | Method of making a high temperature capability water soluble polyester insulating resin solution |
US4261873A (en) * | 1978-08-17 | 1981-04-14 | Deno Laganis | Phenolic resin-triazine modifier for oil-free fatty acid-free polyester resins |
US4248745A (en) * | 1979-05-01 | 1981-02-03 | Schenectady Chemicals, Inc. | Water soluble insulating varnish |
US4216263A (en) * | 1979-05-04 | 1980-08-05 | Rea Magnet Wire Co., Inc. | Magnet wire |
US4379807A (en) * | 1981-03-13 | 1983-04-12 | Rea Magnet Wire Co., Inc. | Magnet wire for hermetic motors |
US4359338A (en) * | 1981-04-16 | 1982-11-16 | General Electric Company | Coating composition adapted for electric generators |
US4410592A (en) * | 1981-10-19 | 1983-10-18 | Essex Group, Inc. | Power insertable nylon coated magnet wire |
US4449290A (en) * | 1981-10-19 | 1984-05-22 | Essex Group, Inc. | Power insertable nylon coated magnet wire |
US4350737A (en) * | 1981-10-19 | 1982-09-21 | Essex Group, Inc. | Power insertable nylon coated magnet wire |
US4385436A (en) * | 1981-10-19 | 1983-05-31 | United Technologies Corporation | Method of power inserting nylon coated magnet wire |
US4420536A (en) * | 1981-11-23 | 1983-12-13 | Essex Group, Inc. | Self-bonding magnet wire |
GB8311935D0 (en) * | 1983-04-30 | 1983-06-02 | Dow Corning Ltd | Silicone-polyester compositions |
DE3740932A1 (de) * | 1987-12-03 | 1989-06-15 | Bayer Ag | Verfahren zur herstellung von polyestern und ihre verwendung als bindemittel oder bindemittelkomponente in pulverlacken |
TWI295303B (en) * | 2003-08-21 | 2008-04-01 | Toyo Boseki | Optical-use adhesive polyester film and optical-use laminatede film |
WO2008127082A2 (es) * | 2007-04-13 | 2008-10-23 | Magnekon, S. A. De C. V. | Alambre magneto con revestimiento resistente a corona |
US9722113B2 (en) * | 2014-07-23 | 2017-08-01 | The Regents Of The University Of Michigan | Tetradymite layer assisted heteroepitaxial growth and applications |
KR102314349B1 (ko) | 2020-05-12 | 2021-10-19 | 현대모비스 주식회사 | 스티어 바이 와이어 시스템 제어 장치 및 방법 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3426098A (en) * | 1965-05-20 | 1969-02-04 | Schenectady Chemical | Polyester-polyimide wire enamel |
US3555113A (en) * | 1968-05-21 | 1971-01-12 | Westinghouse Electric Corp | Blends of polymeric amide-imide-ester wire enamels and conductors insulated therewith |
US3663510A (en) * | 1969-05-08 | 1972-05-16 | Gen Electric | Process for producing polyamide coating materials |
US3652500A (en) * | 1969-08-21 | 1972-03-28 | Gen Electric | Process for producing polyamide coating materials by endcapping |
DE2111640A1 (de) * | 1970-03-12 | 1971-09-30 | Gen Electric | Verfahren zur Herstellung von elektrophoretisch abscheidbaren UEberzugsmassen |
CA1089139A (en) * | 1974-08-30 | 1980-11-04 | Marvin A. Peterson | Aqueous polyester coating composition |
-
1974
- 1974-12-31 US US05/537,650 patent/US4004063A/en not_active Expired - Lifetime
-
1975
- 1975-12-24 DE DE19752558544 patent/DE2558544A1/de active Granted
- 1975-12-25 JP JP50159666A patent/JPS5949949B2/ja not_active Expired
- 1975-12-30 ES ES443963A patent/ES443963A1/es not_active Expired
- 1975-12-30 IT IT30833/75A patent/IT1052013B/it active
- 1975-12-31 GB GB53297/75A patent/GB1537284A/en not_active Expired
- 1975-12-31 FR FR7540249A patent/FR2296925A1/fr active Granted
-
1977
- 1977-04-21 ES ES458068A patent/ES458068A1/es not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2558544A1 (de) | 1976-07-15 |
ES443963A1 (es) | 1977-08-16 |
FR2296925B1 (de) | 1983-04-15 |
GB1537284A (en) | 1978-12-29 |
US4004063A (en) | 1977-01-18 |
JPS51125421A (en) | 1976-11-01 |
FR2296925A1 (fr) | 1976-07-30 |
IT1052013B (it) | 1981-06-20 |
JPS5949949B2 (ja) | 1984-12-05 |
ES458068A1 (es) | 1978-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2558544C2 (de) | ||
DE1193672B (de) | Verfahren zur Herstellung von Polyestern | |
DE2718898C2 (de) | ||
DE3018079A1 (de) | Siliconmasse und ihre verwendung bei einem verfahren zur behandlung von glasfasern | |
DE2638763A1 (de) | Verfahren zur herstellung von wickeldraehten durch extrusion von thermoplasten | |
DE2439386C3 (de) | Wäßriger Einbrennlack und dessen Verwendung als Drahtlack | |
DE1520012B2 (de) | Verfahren zur herstellung von polykondensaten mit wiederkehrenden imideinheiten | |
AT213987B (de) | Verfahren zur Herstellung von Emaildraht | |
DE2233531A1 (de) | Thermisch haertbare harzklebstoffzusammensetzungen | |
DE2439385A1 (de) | Waessrige isolierlacke | |
DE1645435C1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Polyesterimiden | |
EP0101864B1 (de) | Ungesättigte, homo- und/oder copolymerisierbare Polyester, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung | |
DE2360770A1 (de) | Verfahren, vorrichtung und mittel zum ausbessern von gewickelten spulenleitern | |
DE2416712C3 (de) | Biaxial gereckte Polyester-Folie | |
DE2152364B2 (de) | Verbundwerkstoff | |
DE19903137A1 (de) | Backlack | |
DE2600555C3 (de) | Verfahren zum Herstellen von Lack aus Polyester-Polyimid-Harz, insbesondere zum Überziehen elektrischer Leiter | |
DE1513783B2 (de) | Nutenauskleidung fuer dynamoelektrische maschinen | |
DE1164588B (de) | UEberzugsmittel bzw. daraus hergestellte Lacke fuer elektrische Leiter | |
DE2724913C2 (de) | ||
DE815542C (de) | Verfahren zur Herstellung von Harzstoffen | |
DE808599C (de) | Elektrischer Leiter mit einem Isolationsmittel | |
DE1494536B2 (de) | Hochhitzebestaendige elektroisolierlacke insbesondere draht lacke | |
DE1956409B2 (de) | Drahtüberzugslösung auf Polyesterimidbasis | |
DE2537477C2 (de) | Wäßrige Beschichtungszusammensetzung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8176 | Proceedings suspended because of application no: |
Ref document number: 2537477 Country of ref document: DE Format of ref document f/p: P |
|
8178 | Suspension cancelled | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: SIEB, R., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 6947 LAUDENBACH |