DE2747456B2 - Lack und Schmelzharz für die Elektroisolation - Google Patents

Lack und Schmelzharz für die Elektroisolation

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Description

Die Erfindung betrifft einen Elektroisolierlack. bzw. ein Schmelzharz zur Erzeugung von Überzügen auf Drähten auf der Grundlage von Harzen aus Polyesterimiden oder Polyesterurethanen und Lösungsmitteln.
Elektroisolierlacke auf der Basis der Polyesterimide, d. h. der Umsetzungsprodukte aus Terephthal- bzw. Isoteraphthalsäure, der Trimellith- bzw. Pyromellithsäure, von mehrwertigen Alkoholen und aromatischen Diaminen, sowie die Umsetzungsprodukte von OH-gruppenhaltigen Polyestern der Iso- und/oder Terephthalsäure mit stabilisierten Isocyanaten haben im Verlauf des letzten |ahrzehnts in größtem Ausmaße Eingang in die Technik gefunden, insbesondere zum Lackieren bzw. Schmelzüberziehen von Kupfer- und Aluminiumdrähten. Diese Überzüge zeichnen sich insbesondere durch große mechanische und thermische Beständigkeit aus und haben hervorragende dielektrische Eigenschaften.
Nachteilig an dieser sonst so hervorragend geeigneten Stoffklasse ist. daß die verwendeten Harze schwer löslich sind und sich daraus eine ganze Reihe von Problemen ergeben.
Als Lösungsmittel für diese Harze sind bisher vor allem solche der Gruppe der Phenole, wie Phenol. Kresol oder Xylenole eingesetzt worden oder stickstoffhaltige Lösungsmittel wie Dimethylformamid, Dimcthylacetamid. N-Methylpyrrolidon u.a. Alle diese Lösungsmittel haben den großen Nachteil, in höchstem Maße gesundheitsschädlich und umweltfeindlich zu sein.
Ein sehr junger, in der DE-OS 25 22 386 gemachter Vorschlag der Anmcklerin bringt hier bereits eine ganz wesentliche Verbesserung dadurch, daß bei Polyesterimidharzen, die durch Einkondensation von Tris-(2-hydroxyäthyl)-lsocyanurat gekennzeichnet sind, als Lösungsmittel Diacetonalkohol und/oder Glykoläther bzw. deren Ester verwendet werden.
Damit hat sich zwar für diese bestimmte Gruppe der Polyesterimidharze das Problem der Geruchsbelästigung und Giftigkeit weitgehend lösen lassen, es besteht aber nach wie vor ein großes technisches Bedürfnis nach geeigneten Lösungsmitteln, die noch umweltfreundlicher sind und deren Anwendung nicht auf bestimmte Harztypen beschränkt ist und die außerdem ein besseres verarbeitungstechnisches Verhalten zeigen.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, Elektroisolierlacke bzw. Schmelzharze zu schaffen, deren Lösungsmittel physiologisch unbedenklich, geruchsarm und umweltfreundlich sind, die sich durch einen möglichst hohen Siedepunkt und geringe Flüchtigkeit und durch gute Verlaufseigenschaften und damit glatte Überzüge auszeichnen, die es ermöglichen, die Verarbeitungstemperaturen der Elektroisolierlacke bzw. Schmelzharze und damit die Arbeitsgeschwindigkeit der Drahtlackierung erheblich zu steigern und die breit für alle Harztypen auf Basis der Polyesterimide und Polyesterurethane geeignet sind.
Überraschenderweise wird diese Aufgabe gelöst durch die Verwendung eines Lösungsmittels bzw. Lösungsmittelgemischs bestehend aus
10 bis 100Gew.-% Phthalsäuredimethy'.-ster,
90 bis 0 Gew.-% konventionellen Lösungsmitteln und
0 bis 40 Gew.-% Verschnittmitteln
in Elektroisolierlacken zur Erzeugung von Überzügen auf Drähten auf der Grundlage von Harzen aus PoIyesterimiden oder Polyesterurethanen mit Terephthal- bzw. Isophthalsäure als Esterkomponente.
Dabei ergänzen sich die einzelnen Bestandteile bei Verwendung eines Lösungsmittelgemisches jeweils zu 100.
Es ist gänzlich überraschend, daß dieser ganz bestimmte Stoff Phthalsäuredimethylester, der bisher vorwiegend als Weichmacher verwendet wird, als Lösungsmittel für Harze auf Basis der Polyesterimide und der Polyesterurethane so hervorragend geeignet ist und alle die oben aufgezeigten Anforderungen erfüllt. Durch seine wesentlich geringere Flüchtigkeit ist er noch umweltfreundlicher ;i' die in jüngster Zeit für THEIC-haltige Polyestern-. ..de gefundenen umweltfreundlichen Lösungsmittel Diacetonalkohol und Glykoläther.
Hinsichtlich der Einbrenn-Ofentemperaturen und damit auch der Arbeitsgeschwindigkeit war man mit den bisherigen Lösungsmitteln bzw. Lösungsmittelgemischen an eine Grenze gestoßen, die sich selbst bei den aus verarbeitungstechnischer Sicht bisher am besten geeigneten Kresolen und Glykoläthern nicht weiter hat steigern lassen, weil oberhalb dieser Temperaturgrenze runzelige und blasige und damit ungeeignete Lackoberflächen erhalten werden. Die Verwendung des ganz bestimmten Lösungsmittels Phthalsäuredimethylester ermöglicht überraschenderweise eine Anhebung der Ofentemperatur um ca. l00"C und damit eine wesentlich höhere Lackiergeschwindigkeit. Dadurch wird wesentlich mehr Lösungsmittel je Zeiteinheit im Ofen verdampft. Bei Öfen mit katalytischer Verbrennung und Wärmerückgewinnung geht damit Hand in Hand, daß dadurch mehr Verbrennungswärme in der Zeiteinheit zur Verfugung steht, so daß der Bedarf an Fremdenergie zur Heizung des Ofens kleiner gehalten werden kann.
Ein ganz wesentlicher weiterer Vorteil des erfindungsgemäß verwendeten Lösungsmittels liegt darin. daß es sich beim Einbrennen praktisch vollkommen verflüchtigt und durch seinen hohen Siedepunkt den Verlauf des Lackes und damit die Gleichmäßigkeit des Überzuges begünstigt, so daß auf die Zugabe auch nur geringer Anteile an traditionellen, aber giftigen Lösungsmitteln wie Kresol und Dimethylformamid verzichtet werden kann, wie sie beispielsweise aus Verlaufsgründen bei Verwendung von Diacetonaikohol bzw. den Alkylglykoläthern noch zweckmäßig waren.
Mit dem Phthalsäiiredimethylester ist es so gelungen, ein geruchsarmes, umweltfreundliches, ungiftiges Lösungsmittel für die Polyesterimidharze und Polyesterurethane zu finden, das ohne Beschränkung auf bestimmte Harztypen dieser Stoffklasse breit geeignet ist und dazu noch wesentlich bessere verarbeitungstechnische Eigenschaften aufweist und das gleich gut für einen Elektroisolierlack, einen Lötlack zum direkten Verzinnen wie auch bei einem Schmelzharz geeignet ist
Um Verbesserungen im verarbeitungstechnischen Verhalten zu bringen, genügen bei Verwendung von Lösungsmittelgemischen bereits Anteile ab ca. 10 Gew.-% Phthalsäuredimethylester, vorzugsweise liegt aber der Anteil wesentlich höher und der Phthalsäuredimethylester kann vorteilhaft durchaus das einzige Lö- η sungsmittel überhaupt sein. Das gilt ganz besonders für Schmelzharze, bei denen zweckmäßig 15 bis 30 Gew.-Teile Phthalsäuredimethylester bezogen auf 100 Gew.-Teile Harz eingesetzt werden. Bei der Anwendung als Schrnclzharz wirkt sich der hohe Siedepunkt des er- w findungsgemäß verwendeten Phthalsäuredimethylesters besonders aus, weil er in der geheizten Auftragsvorrichtung nicht wie die anderen konventionellen Lösungsmittel wegdunstet, und dadurch Verluste und Störungen in der Oberfläche auftreten.
Bei Elektroisolierlacken wird zweckmäßig ein Lösungsmittelgemisch verwendet, das zu 40 bis 80 Gew.-°/o aus dem erfindungsgemäßen Phthalsäuredimethylester besteht, der Rest aus konventionellen Lösungsmitteln und Verschnittmitteln wie aliphatischen Kohlenwasserstoffen, Xylol oder Butanol.
Um zu gewährleisten, dab auch bei Verwendung von Lösungsmittelgemischen diese umweltfreundlich, ungiftig und geruchsarm bleiben, werden als konventionelle Harzlösungsmittel vorzugsweise Diaceton- π alkohol und/oder Monoalkyläther der allgemeinen Formel
CnH2n+,-(O-CH2-CH)„,-OH
und deren Ester mit aliphatischen Monocarbonsäuren einer Kettenlänge von nicht mehr als 4 C-Atomen eingesetzt, wobei η = die Zahl 1 bis 4 und m die Zahl 1 oder 2 bedeutet.
Diese Mitverwendung der an sich nicht unbedingt erforderlichen konventionellen Lösungsmittel bei Elektroisolierlacken und Lötlacken erfolgt zweckmäßig deshalb, weil sich damit die Viskosität herabsetzen und dadurch die Verarbcitungseigenschaften, insbesondere die Lackiergeschwindigkeit verbessern läßt. Der Zusatz von Verschnittmitteln in den angegebenen Grenzen erfolgt rein aus Einsparungs- und Verbilligungsgründen.
Wie bereits anfangs hervorgehoben, ist bei dem im Sinne der Erfindung eingesetzten Phthalsäuredimethylester keine Anpassung der Harztypen an dieses besondere Lösungsmittel erforderlich, sondern es ist in hervorragender Weise für alle in Betracht kämmenden Polyesterimidharze und Polyesterurethane getlgnet. Dazu nicht im Widerspruch steht, daß ein bevorzugter Elektroisolierlack darin besteht, daß in dem erfindungsgemäßen Lösungsmittel ein Polyesterimidharz aufgelöst wird, das zu 5 bis 40 Gew.-°/o bezogen auf den Gesamtharzanteil aus Tris-(hydroxyäthyl)-Isocyanurat ber'eht. Diese Harze zeichnen sich bekanntlich durch besonders gutes thermisches Verhalten aus.
Die Mitverwendung des erfindungsgemäß verwendeten Lösungsmittels Phthalsäuredimethylester bei Schmelzharzen, die in des Wortes reiner Bedeutung frei von Lösungsmitteln sind, hat den Vorzug, daß sich dadurch die Auftragstemperaturen erheblich senken lassen. Dabei liegt der ganz wesentliche Vorteil von Phthalsäuredimethylester darin, daß er nicht wie andere flüchtigere Lösungsmittel aus den warmen bis heißen Schmelzen in nennenswertem Umfang verdunstet.
Die unter Verwendung des erfindungsgemäß verwendeten Lösungsmii'els hergestellten tlektroisolierlacke sind für die gebräuchlichen Lackier- und Auftragsverfahren, wie Filz- oder Düsenlackierung, Düsenabstreifung und Schmelzharzvorrichtungen hervorragend geeignet.
Nachfolgend wird die Erfindung an einer Reihe von vorteilhaften Harz-Lösungsmittel-Zusammensetzungen beispielsweise näher erläutert.
Bei den Beispielen 1 bis 7 handelt es sich dabei um Auflösungen von Polyesterimidharzen in Phthalsäuredimethylester allein oder in diesen enthaltenden Lösungsmittelgemischen, wobei die Lacke der Beispiele 1 bis 6 für die Filz- oder Düsenlackierung bestimmt sind, der des Beispiels 7 für die Düsenabstreifung. Beispiel 8 beschreibt ein für Schmelzharz-Auftragsvorrichtungen geeignetes Schmelzharz auf Polyesterimidbasis.
Bei den Beispielen 9 bis 12 handelt es sich um Lötlacke auf der Basis von Polyesterurethanen für die Filzoder Düsenlackierung. Dabei kann, wie in den Beispielen 9, 10 und 12 ein Teil oder gemäß Beispiel 11 die gesamte Menge an Phthalsäuredimethylester bereits bei der Herstellung des stabilisierten Triisocyanat aus Toluylendiisocyanat und Trimethylolpropan eingesetzt werden.
I. Herstellung der Polyesterimidharze bzw. Polyesterharze A bis F:
Durch Kondensation nachfolgender Ausgangsstoffe in Gewichtsteilen bei Temperaturen bis zu etwa 2400C entstehen nachfolgende Harzzusammensetzungen
(THEIC = Tris-(hydroxyäthyl)-Isocyanurat)
Harz D C D E F
Λ 1200 600 250 200 640
Äthylenglykol 500 6 5 2 2 1
Zinkacetat 5 1000 1000 260
THEIC 1000 650 750 370 2550
Dimethylterephthalat 650 1550 1550 760 760
Trimellithsäureanhydrid 1550 800 800 340 340
Diaminodiphenylmethan 770 600 250 500
Diäthylenglykol 780
Glycerin
5 6
Π. Herstellung der Harzbestandteile K. und L (stabilisiertes Triisocyanat aus Toluylendiisocyanat und Trimethylolpropan):
Durch Kondensation nachfolgender Ausgangsstoffe in Gewichtsteilen bei Temperaturen bis zu etwa !400C entstehen nachfolgende stabilisierte Triisocyanatlösungen:
Harzbestandteil L
K 1006
Phthalsäuredimethylester 956 522
Toluylendiisocyanat 522 134
Trimethylolpropan 134
Phenol 300 350
ε-CaproIactam
III. Herstellung der Drahtlacklösungen bzw. Schmelzharze 1 bis 12 aus den Harzen bzw. Harzbestandteilen A bis L und Lösungsmiueln (sämtliche Anteile in Gewichtsteilen):
Beispiele 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1
Harz
A 100 100 100 100 100
B 100
C 100
D 100
E 100 100 100 100
F 400 400
K 400 400
L
Lösungsmittel 2 2 3 2 2 2 2 2
Acetylacetontitanat 2 100 100 60 120 150 100 20 400 200 200
Phthalsäuredimethyl 200
ester 30 20 10 100 100
Solvent· Naphtha 20 100 100
Butanol 50 40 10 50 100 100
Methyldiglykol 30
Methylglykolacetat

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verwendung eines Lösungsmittels bzw. Lösungsmittelgemischs, bestehend aus
10 bis 100 Gew.-% Phihalsäuredimethylester, 90 bis 0 Gew.-% konventionellen Lösungsmitteln und
0 bis 40 Gew.-% Verschnittmitteln
in Elektroisolierlacken zur Erzeugung von Oberzügen auf Drähten auf der Grundlage von Harzen aus Polyesteramiden oder aus Polyesterurethanen mit Terephthal- bzw. Isophthalsäure als Esterkomponente.
2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei Phthalsäuredimethylester das einzige Lösungsmittel ist und 15 bis 30 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile Harz, ausmacht.
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