DE2822610A1 - Lack auf polyester- oder polyesterimidharzbasis - Google Patents

Lack auf polyester- oder polyesterimidharzbasis

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DE2822610A1
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polyester
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DE19782822610
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Richard Wagner
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Alsthom Atlantique SA
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08G73/00—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 C08G12/00 - C08G71/00
    • C08G73/06—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain of the macromolecule
    • C08G73/10—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08G73/16—Polyester-imides
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Description

ALSTHOM-ATLANTIQUE S.A.
38, avenue Kleber, 75784 PARIS CEDEX 16 Frankreich
LACK AUF POLYESTER- ODER POLYESTERIMID-HARZBASIS
Die Erfindung betrifft einen Lack aus Polyesteroder Polyesterimidharz, das durch Polyesterbildung mindestens einer Polykarbonsäure, die mindestens einen Laktam-Fünferring enthält, bzw. einer Verbindung, die eine derartige Säure ergeben kann, mit mindestens einem Polyalkohol erhalten wird.
Es sind Lacke dieser Art bekannt, die gut zur Beschichtung von elektrischen Drähten geeignet sind. Sie sind in organischen Lösungsmitteln auf Kresol- oder Phenolbasis gelöst, eventuell mit einem Kohlenwasserstofflöser verdünnt. Kresole und Phenole gehören jedoch zu den die Umwelt am stärksten belastenden Lösungsmitteln und werden gemäß den deutschen Umweltverschmutzungsbestimmungen der Klasse I zugeordnet, die eine Restkonzentration solcher Stoffe von höchstens 20 mg/m in den aus Emailleöfen austretenden Gasen zuläßt. Außerdem sind Kresole als Lösungsmittel teuer, und wegen ihrer Aggressivität erfordert ihre Handhabung bestimmte Vorsichtsmaßnahmen wie beispielsweise das Tragen von Handschuhen, Schutzbrillen usw.
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Es wäre daher vorteilhaft, wenn für solche Lacke Lösungsmittel verwendbar wären, die wenig oder gar nicht umweltbelastend sind, wie beispielsweise Wasser oder wässrige Lösungen.
Es wurden bereits wasserlösliche Polyesterharze oder Polyesterimide durch Polykondensationen von Polykarbonsäure mit Polyalkoholen wie beispielsweise zwei- oder dreiwertigen Alkoholen hergestellt, indem in der Reaktionsmischung ein Überschuß an !Carboxylgruppen gelassen oder ein derartiger Überschuß nach Reaktionsende der Lösung zugegeben wurde, wobei diese !Carboxylgruppen anschließend mit Ammoniak oder einem Amin in ein Salz umgewandelt wurden, wodurch das Harz zumindest teilweise in Wasser löslich wird. Jedoch weisen diese Harze hohe Säurezahlen von etwa 40 bis lOO auf. Das Vorhandensein von Karboxylresten beeinflußt die Haftung auf einem Metallsubstrat beim Einsatz als Beschichtung von Metalldrähten oder Blechen ungünstig. Außerdem ist die zur Salzbildung mit den !Carboxylgruppen notwendige Aminmenge verhältnis^ mäßig groß; die im allgemeinen insbesondere bei der Herstellung von Polyesterimidharzen verwendeten Amine stellen einen teuren Rohstoff dar.
Die Erfindung zielt darauf ab, die oben angefahrten Nachteile zu beheben und Lacke auf Polyester- und/oder PoIyesterimidharzbasis mit niedriger Säurezahl gelöst in umweltfreundlichen Lösungsmitteln, vorzugsweise in teilweise wässrigen Lösungsmitteln herzustellen, die nur eine geringe Menge Amin zu ihrer Salzbildung verwenden und daher sehr gut auf Metall-
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Substraten haftende Beschichtungen ergeben, und die darüber hinaus physikalische und elektrische Eigenschaften aufweisen, die mindestens gleichwertig mit denen von bekannten in Wasser * unlöslichen Polyester- und/oder Polyesterimidharzen sind. Dieses Ziel wird bei dem Lack der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß die Polykarbonsäure durch Kondensation von Itakonsäure oder einem ihrer Substitütionsderivaten oder ihres Esters mit einem primären Amin erhalten wird, das zudem am Kettenende eine weitere primäre Amingruppe oder eine Karboxylgruppe aufweist.
Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche hingewiesen.
Es wurde festgestellt, daß im Gegensatz zu Polyester- und Polyesterimidharzen, bei denen die Polykarbonsäure mindestens teilweise Terephtal- oder Isophtalsäure ist, Polyester- und Polyesterimidharze, bei denen die Polykarbonsäure mindestens einen Laktam-Fünferring enthält, wesentlich besser in Wasser und in mit Wasser mischbaren Lösungsmitteln löslich sind.
Nachfolgend werden an Hand von Beispielen Herstellungsverfahren für Polyester- oder Polyesterimidharze sowie Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäßen Lacken sowie zur Beschichtung von elektrischen Drähten mithilfe derartiger Lacke sowie die physikalischen, mechanischen, chemischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften der auf den Drähten erhaltenen Isolierschichten beschrieben.
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Beispiel 1
Man gibt in ein mit einem Rührer, einem Kühler,
beispielsweise Kugelkühler, und einem Thermometer versehenes unter Stickstoffatmosphäre gehaltenes Reaktionsgefäß 220,6
Gewichtsteile N-Methylpyrrolidon (nachfolgend mit der Abkürzung NMP bezeichnet), dann unter Rühren 138,8 Gewichtsteile
Methylen-Dianilin (MDA), 48,85 Gewichtsteile Monoäthylenglykol und 205,6 Gewichtsteile Trihydroxyäthyl-Isozyanurat (THEIC). Sämtliche Anteile werden auch im weiteren Verlauf der Beschreibung als Gewichtsanteile angegeben. Zur Auflösung dieser Bestandteile wird auf lOO C erhitzt. Anschließend werden 182,15 Anteile Itakonsäure, 138,8 Anteile MDA, 269 Anteile Anhydrid der Trimellithsäure (TMA) und 21 Teile Tetrabutyltitanat (TET, wirkt als Vernetzungsmittel) in 20 Anteilen Xylol zugegeben. Danach fährt man mit dem Erwärmen fort und erhöht die Temperatur um 20° pro Stunde bis auf 22O°C. Die Wasserdestillation beginnt bei etwa 130 C. Insgesamt läßt man 100,8 Anteile
Wasser entweichen.
Die Kondensation der Itakonsäure mit dem Methylen-Dianilin erfolgt gemäß der folgenden Reaktionsformel :
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Das so erhaltene Harz kann gegossen werden, so daß sich ein hartbrüchiger Feststoff mit einer NMP-Konzentration von 80 Gewichtsprozenten ergibt. Die Säurezahl des Harzes beträgt 12 und sein Ubbelohdescher Tropfpunkt liegt bei 120 C.
Dieses Harz kann folgendermaßen gelöst werden. Man nimmt
250 Teile des Harzes,
45 Teile von Dimethyl-Formamid (DMF) 30 Teile 2-Dimethylaminoäthanol (DMAE) 45 Teile Methyl-Glykol (MG) 130 Teile Wasser
2 Teile Vernetzungsmittel Ammonium-Laktat-Titanat 10 Teile eines oberflächenaktiven Stoffes (zur Erzielung eines perfekten Oberflächenzustands bei der Verwendung als Isolierlack)·
Man erhält 512 Teile Lack mit 40% Feststoffgehalt. Seine Viskosität beträgt 550 Centipoise bei 20° C (0,55 Pavs).
Ähnliche Harze können erhalten werden, indem als mit der Itakonsäure zu kondensierendes Diamin ein anderes als Methylen-Dianilin verwendet wird, vorzugsweise ein aromatisches Diamin wie beispielsweise Diaminodiphenylketon, Diamonidiphenylsulfon, Diaminodiphenylather, Benzidin usw. Außerdem können andere Diole oder Triole eingesetzt werden, wie beispielsweise Propylen-Glykol, Glyzerin oder Pentaerythrit usw. sowie andere Polykarbonsäuren wie beispielsweise das Pyromellitsäureanhydrid.
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Beispiel 2
In ein mit einem Rührer, einem Kühler und einem Thermometer ausgestattetes und unter Stickstoffatmosphäre gehaltenes Reaktionsgefäß werden 20 Teile NMP und 48,85 Teile Mono-Äthylen-Glykol gegeben. Unter Rühren wird auf 1OO°C erhitzt. Dann werden 138,8 Teile MDA, 182,15 Teile Itakonsäure, 205,8 Teile THEIC und 17,65 Teile TBT in 20 Teilen Xylol zugegeben. Die Temperatur wird allmählich um 20 pro Stunde auf 210 C angehoben. Die Wasserdestillation beginnt bei etwa 130 C. Die verdampfte Wassermenge beträgt 50,4 Teile. Dann wird auf 180°C abgekühlt und es werden 86,9 Teile Monoäthylenglykol zugegeben. Die Temperatur wird auf 115 C zurückgenommen. Dann fügt man 269 Teile TMA und 20 Teile Xylol zu. Nun wird wieder erwärmt mit 20 pro Stunde bis auf etwa 185 C. Die dabei verdampfte Wassermenge beträgt etwa 17 Teile. Nach Abkühlung auf 130°C werden 138,2 Teile MDA und 20 Teile Xylol zugegeben, bevor wieder auf etwa 210 bis 22O°C erwärmt wird, wobei die Temperaturerhöhung mit 20 pro Stunde erfolgt. Die verdampfte Wassermenge beträgt 33,6 Teile.
Das so erhaltene Harz kann gegossen werden, so daß ein hartbrüchiger Feststoff mit 89% Konzentration entsteht, dessen Säurezahl 10 beträgt und dessen Ubbelohdescher Tropfpunkt bei 145°C liegt.
Dieses Harz kann ebenfalls gelöst werden, indem man 134,5 Teile des oben beschriebenen Harzes in 25,1 Teile DMF, 12 Teile DMAE sowie in 68,4 Teile Wasser bringt.
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Man erhält also 240 Teile Lack mit 50% Feststoffgehalt. Die Viskosität beträgt 800 Centipoise (0,8 Pa.s) bei 20°C.
Beispiel 3
In ein mit Rührer, Kühler und Thermometer ausgestattetes und unter Stickstoffatmosphäre gehaltenes Gefäß gibt man 116,3 Teile NMP und unter Rühren 43,95 Teile Monoäthylenglykol. Man erwärmt auf 1OO°C und fügt 138,80 Teile MDA, 182,15 Teile Itakonsäure, 205,60 Teile THEIC, 8 Teile TBT in 20 Teilen Xylol hinzu. Man erhöht die Temperatur auf 195 C mit einer Geschwindigkeit von 20 pro Stunde. Wasser beginnt bei etwa 130 C abzudestillieren. Die gesamte abdestillierte Wassermenge beträgt 50,4 Teile. Man kühlt die Mischung auf 180 C ab und fügt 4,90 Teile Monoäthylenglykol und 104,3 Teile NMP zu. Wenn die Temperatur auf 110 C gesunken ist, fügt man 138,80 Teile MDA und 269 Teile TMA zu. Man erhöht von neuem die Temperatur mit 20 pro Stunde bis auf 220 C. Das Abdestillieren beginnt bei etwa 140 C. Die gesamte abdestillierte Wassermenge beträgt 50,4 Teile.
Das so erhaltene Harz kann gegossen werden, so daß sich ein hartbrüchiger Feststoff mit 80% Konzentration ergibt, dessen Säurezahl 12 beträgt und dessen übbelohdescher Tropfpunkt bei 117°C liegt.
Dieses Harz kann ebenfalls gelöst werden, indem man 112,5 Teile des oben genannten Harzes inj31,5 Teile DMAE und 156 Teile Wasser bringt, wodurch 300 Teile Lack mit 30% Feststoff gehalt erhalten werden. Seine Viskosität beträgt etwa 150 cps bei 20°C (0,15 Pa.s).
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Beispiel 4
In ein mit Rührer, Kühler und Thermometer ausgestattetes und unter Stickstoffatmosphäre gehaltenes Gefäß werden 220,6 Teile NMP und 48,85 Teile Monoathylenglykol gegeben. Unter Umrühren wird die Temperatur auf 1OO°C erhöht. Dann werden 138,8 Teile MDA, 182,15 Teile Itakonsäure, 205,60 Teile THEIC, 3 Teile TBT in 20 Teilen Xylol, 3 Teile Zer-Oktoat, 0,15 Teile Zinkazetat, 138,8 Teile MDA und 269 Teile TMA zugefügt. Die Temperatur wird auf 22O°C mit 20° pro Stunde erhöht. Das Abdestillieren beginnt gegen 130 C. Die gesamte abdestillierte Wassermenge beträgt 100,8 Teile.
Das so erhaltene Harz kann gegossen werden und ergibt eine hartbrüchige Masse mit 80% Konzentration, deren Säurezahl 16 beträgt und deren Ubbelohdescher Tropfpunkt bei 111 C liegt.
Dieses Harz kann ebenfalls gelöst werden, indem 180 Teile des oben beschriebenen Harzes in 32,25 Teile DMF, 54 Teile DMAE, 21,60 Teile Monoathylenglykol, 72,15 Teile Wasser und in 7,20 Teile oberflächenaktives Mittel gebracht werden. Man erhält dann 367,2 Teile eines Lacks mit 40% Feststoffgehalt. Seine Viskosität beträgt etwa 800 cps (0,8 Pa.s) bei 20°C.
In einer Variante kann man 180 Teile des Harzes aus Beispiel 4 in einer Mischung aus 32,40 Teilen DMF, 21,60 Teilen DMAE, 32,40 Teilen Methyl-Glykol, 93,60 Teilen Wasser, 1,44 Teilen Vernetzungsmittel und aus 7,20 Teilen eines oberflächenaktiven Mittels auflösen, wobei 368,84 Teile eines Lacks mit 40% Feststoffgehalt und einer Viskosität von 550 cps (0,55 Pa.s)
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bei 20 C entstehen.
Beispiel 5
In ein mit Kühler, Rührer und Thermometer ausgestattetes und unter Stickstoffatmosphäre gehaltenes Gefäß werden 220,6 Teile NMP und 48,85 Teile (0,787 Mol) Monoäthylenglykol gegeben. Unter Umrühren wird auf 100 C erhitzt. Dann werden 138,8 Teile (0,7 Mol) MDA, 182,15 Teile (1,4 Mol) Itakonsäure, 205,60 Teile (0,787 Mol) THEIC, 3 Teile TBT in 20 Teilen Xylol, 3 Teile Zer-Oktoat, 0,15 Teile Zinkazetat, 138,8 Teile (0,7 Mol) MDA, 269 Teile (1,4 Mol) TMA zugegeben. Die Temperatur wird mit 20 pro Stunde auf 220°C erhöht. Das Abdestillieren beginnt bei etwa 130 C. Die gesamte abdestillierte Wassermenge beträgt 100,8 Teile. Die Reaktion wird abgebrochen, wenn der Ubbelohdesche Tropfpunkt bei 120 C liegt, Dann wird die Reaktionsmischung abgekühlt und ihr bei 170°C 195,85 Teile DMF, bei 150°C 195,85 Teile Methyl-Glykol, bei 13O°C 130,55 Teile DMAE, bei 115°C 565,75 Teile Wasser, bei 60°C 8,7 Teile Ammonium-Laktat-Titanat und 43,5 Teile oberflächenaktives Mittel zugegeben.
Es ergibt sich ein Lack mit 40% Feststoffgehalt und einer Viskosität von 520 cps (0,52 Pa.s) bei 20 C.
Beispiel 6
In ein mit Rührer, Kühler und Thermometer ausgestattetes und unter Stickstoffatmosphäre gehaltenes Gefäß werden 212,75 Teile NMP und 58,60 Teile (0,944 Mol) Monoäthylenglykol gegeben. Unter Umrühren wird auf 1OO°C erhitzt.
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Dann fügt man 138,80 Teile (0,7 Mol) MDA, 182,15 Teile (1,4 Mol) Itakonsäure, 164,50 Teile (0,63 Mol) THEIC, 3 Teile TBT in 20 Teilen Xylol, 3 Teile Zer-Otkoat, 0,15 Teile Zinkazetat, 138,80 Teile (0,7 Mol) MDA und 269 Teile (1,4 Mol) TMA hinzu. Die Temperatur wird mit 20° pro Stunde auf 22O°C erhöht. Das Abdestillieren beginnt bei etwa 13O°C. Die gesamte abdestillierte Wassermenge beträgt 1OO,8 Teile.
Das erhaltene Harz kann gegossen werden und ergibt eine hartbrüchige Masse mit 80% Konzentration, die eine Säurezahl von 15 aufweist und einen Ubbelohdeschen Tropfpunkt bei 11O°C besitzt.
Dieses Harz kann wie im Beispiel Nr. 1 gelöst werden, so daß sich ein Lack mit 40% Feststoffgehalt und einer Viskosität von 530 cps (0,53 Pa.s) bei 20°C ergibt.
Beispiel 7
In ein mit Rührer, Kühler und Thermometer ausgestattetes und unter Stickstoffatmosphäre gehaltenes Gefäß werden 225,7 Teile NMP und 52,75 Teile (0,85 Mol) Monoäthylenglykol gegeben. Unter umrühren wird auf 100 C erhitzt. Man fügt dann 138,8 Teile (0,7 Mol) MDA, 182,15 Teile (1,4 Mol) Itakonsäure, 222,05 Teile (0,85 Mol) THEIC, 3 Teile TBT in 20 Teilen Xylol, 3 Teile Zer-Oktoat, 0,15 Teile Zinkazetat, 138,8 Teile (0,7 Mol) MDA und 269 Teile (1,4 Mol) TMA hinzu. Die Temperatur wird mit 20° pro Stunde auf 22O°C erhöht. Das Abdestillieren beginnt bei etwa 130°C. Die gesamte abdestillierte Wassermenge beträgt 1OO,8 Teile.
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Der so erhaltene Lack kann gegossen werden und ergibt einen hartbrüchigen Feststoff mit 80% Konzentration und einer Säurezahl von 12 und einem Ubbelohdeschen Tropfpunkt von 118°C. Dieses Harz kann ebenfalls wie im Beispiel 1 gelöst werden und ergibt einen Lack mit 40% Feststoffgehalt und einer Viskosität von 560 cps (0,56 Pa.s) bei 20°C.
Beispiel 8
In ein mit Rührer, Kühler und Thermometer ausgestattetes und unter Stickstoffatmosphäre gehaltenes Gefäß werden 80 Teile NMP und 48,8 Teile (0,787 Mol) Monoäthylenglykol gegeben. Unter Umrühren wird auf 90 C erhitzt. Dann fügt man 91 Teile (0,7 Mol) Itakonsäure und dann 52,5 Teile (0,7 Mol) Glykokoll zu. Dann erwärmt man wieder bis auf 110 C und gibt 205,6 Teile (0,787 Mol) THEIC hinzu. Man erwärmt auf etwa 140 C bis zur Abdestillation von 15 Teilen Wasser. Als Katalysator fügt man 3 Teile einer komplexen Verbindung· aus Bleiphenat und Hexamethylendiamin und anschließend in kleinen Portionen über einen Zeitraum von 1 1/2 Stunden verteilt eine Mischung aus 138,8 Teilen (0,7 Mol) MDA und 269 Teilen (1,4 Mol) TMA hinzu. Danach wird auf 160 C erwärmt, wobei weiter umgerührt wird. Anschließend wird mit 20° pro Stunde auf 22O°C erwärmt. Die abdestillierte Wassermenge beträgt 88,2 Teile. Die Reaktion wird abgebrochen, wenn das Harz einen Ubbelohdeschen Tropfpunkt von 139°C aufweist; die Säurezahl beträgt dann 29. Das so hergestellte Harz liegt in Form eines harten und spröden Feststoffs mit 90% Konzentration in NMP vor.
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Die Kondensation der Itakonsäure mit Glykokoll erfolgt nach folgender Reaktionsgleichung :
COoH CU,- ClA
co
Das Harz kann gelöst werden, indem 42,1 Teile des beschriebenen Harzes in eine Mischung aus 20 Teilen NMP, 10 Teilen DMF, 6 Teilen DMAE, lO Teilen MG und 45 Teilen Wasser gebracht wird, so daß 135,1 Teile Lack mit 30% Feststoff gehalt entstehen.
Ähnliche Lacke können hergestellt werden, indem man als mit dem Glykokdü. zu kondensierende Aminosäure eine andere vorzugsweise aliphatische nimmt;wie beispielsweise Aminopropionsäure, Aminokapronsäure usw.
Beispiel 9
In ein mit Rührer, Kühler und Thermometer ausgestattetes und unter Stickstoffatmosphäre gehaltenes Gefäß gibt man 241,13 Teile NMP, 78,21 Teile (1,26 Mol) Monoäthylenglykol, 92,09 Teile (1 Mol) Glyzerin, dann unter Umrühren und bei 60°C 407,42 Teile (2,055 Mol) MDA, 534,71 Teile (4,11 Mol) Itakonsäure und 1,1 Teile TBT in 20 Teilen Xylol. Man erwärmt
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dann mit 20° pro stunde auf 22O°C. Das Abdestillieren beginnt bei etwa 120 C. Die gesamte abdestillierte Wassermenge beträgt 147,96 Teile.
Man erhält dann ein 80%iges Harz in NMP mit einem Ubbelohdeschen Tropfpunkt bei 78°C.
Dieses Harz kann wie im Beispiel 1 beschrieben gelöst werden.
Beispiel 10
In ein mit Rührer, Kühler und Thermometer ausgestattetes und unter Stickstoffatmosphäre gehaltenes Gefäß gibt man 283,4 Teile NMP, 78,21 Teile (1,26 Mol) Monoäthylenglykol, dann unter Umrühren und bei 600C 261,24 Teile (1 Mol) THEIC, 407,42 Teile (2,055 Mol) MDA, 534,71 Teile (4,11 Mol) Itakonsäure und 1,3 Teile TBT in 20 Teilen Xylol. Man erwärmt mit 20 pro Stunde auf 220 C. Das Abdestillieren beginnt bei 120 C. Die gesamte abdestillierte Wassermenge beträgt 147,96 Teile.
Man erhält dann ein 80%iges Harz in NMP mit einem Ubbelohdeschen Tropfpunkt bei 91°C.
Dieses Harz kann wie im Beispiel 1 gelöst werden.
Beispiel 11
In ein mit Rührer, Kühler und Thermometer ausgestattetes und unter Stickstoffatmosphäre gehaltenes Gefäß werden 27,9 Teile (0,45 Mol) Monoäthylenglykol, 20 Teile Xylol, dann unter Umrühren bei 80°C 183 Teile (0,7 Mol) THEIC, 75 Teile (1 Mol) GlykokcOl, 130 Teile ( 1 Mol) Itakonsäure und
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1 Teil Katalysator (Komplexverbindung Bleiphenat-Hexamethylendiamin in 25% Konzentration in Kresol) hinzugegeben; es wird mit 20° pro Stunde auf 2OO°C erwärmt. Das Abdestillieren beginnt bei 130°C. Die gesamte abdestillierte Wassermenge beträgt 54 Teile.
Das so erhaltene Harz besitzt einen Tropfpunkt von 129 C, Dieses Harz kann gelöst werden, indem 40 Teile Harz mit einer Mischung aus 9 Teilen DMF, 9 Teilen Methylglykol, 6 Teilen DMAE, 36 Teilen Wasser, 1 Teil Vernetzungsmittel und 5 Teilen oberflächenaktiven Mittels versetzt werden, so daß 106 Teile Lack mit 40% Feststoffgehalt entstehen.
Ein 0,8 mm dicker Kupferdraht wird in einem 3,6 m langen Drahtemaillierturm mit 4 Heizbereichen mit 210 , 330 , 460 und 360 C in 6 aufeinanderfolgenden Gängen mit den in den Beispielen 1 bis 11 beschriebenen Lösungen lackiert.
Dann werden folgende Versuche mit dem emaillierten Draht durchgeführt :
Versuch 1 ι Dickenmessung (CEI-Norm Art. 4).
Sie erfolgt anhand von fünf Mustern mit einer Präzisionsmikrometerschraube. Zunächst wird der Durchmesser des isolierten Drahts gemessen und dann der des Drahts nach Entfernen der Emailleschicht. Es wird der Durchschnittswert der fünf Ergebnisse errechnet.
Versuch 2 : Biegsamkeit des emaillierten Drahts (CEI-Norm Art. 8-1).
Hierzu wird der Draht vor und nach Dehnung um 10, 20 und 30% auf Dorne gewickelt, deren Durchmesser gleich einem
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ganzen Vielfachen des normalen Durchmessers des Drahts ist. Im Fall der 30% Dehnung bedeutet das Umwickeln auf einen Durchmesser eine ausgezeichnete Biegsamkeit.
Versuch 3 : Haftung (CEI-Norm Art. 8-2).
Hierbei wird der emaillierte Draht plötzlich bis zum Zerreissen gedehnt. Dabei dürfen keine Risse auftreten.
Versuch 4 : Verwindungshaftung (Norm VSM 23713, Nov.1956)
Dieser Versuch wird entsprechend der Norm V3M 23713, Nov. 1956 durchgeführt. Er besteht darin, einen 1 m langen beschichteten Draht nach dem Einritzen einer Mantellinie um sich selbst zu verwinden. Man zählt die Anzahl der Verwindungsgänge, die bis zur Ablösung der Lackschicht durchgeführt wurden.
Versuch 5 : Abriebfestigkeit.
Hierzu gibt es zwei Meßmethoden, deren Ergebnisse nicht untereinander verglichen werden können.
1. Methode mit hin- und hergeführtem Stahlzylinder (CEI-Norm 251-1 Art. 11) .
Die Abriebfestigkeit wird durch die Anzahl von Hin- und Herbewegungen gekennzeichnet, die ein kleiner polierter, mit einer vom Durchmesser des Drahts abhängigen Belastung auf den Draht gedrückter Zylinder von 0,4 mm Durchmesser benötigt, um die Emailleschicht abzunutzen.
2. Einrichtungsmethode (Norm NEMA NW 1000 Teil 3 Abschnitt 3-2 und 22-4-2).
Hierbei wird die Abriebfestigkeit durch die Belastung in Gramm gegeben, die zur Abnutzung der Emaille bei einem Kratzvorgang mit einer Stahlnadel von 0,23 mm Durchmesser notwendig
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ist, die mit einer während der Kratzbewegung anwachsenden Kraft auf den Draht gedrückt wird. Es wird der Durchschnittswert von sechs Versuchen mit zwei jeweils auf drei 120 voneinander liegenden Mantellinien gekratzten Mustern genommen .
Versuch 6 : Lösemittel-Beständigkeit (CEI-Norm 251-1 Art Art. 12) .
Es wird die Bleistifthärte der Schicht nach Eintauchen über 30 mm in eine auf 60 C erwärmte Mischung aus 30% Xylol, 10% Butanol und 60% Testbenzin bestimmt.
Versuch 7 : Thermoplastizitätsversuch (CEI-Norm 251-1 Art. 10) .
Zwei Drähte werden über Kreuz auf einen auf eine gegebene und mit einer Genauigkeit von + 2 C geregelten Temperatur erhitzten Heizblock gelegt.
Nach einminütigem Erwärmen wird der Kreuzungspunkt der Drähte belastet.
Die Erweichungstemperatur der Lackschicht ist größer oder gleich der Temperatur des Heizblocks, wenn die Isolierung nach 2 Minuten nicht zerstört ist. Der elektrische Kurzschluß wird durch eine dauernd zwischen den beiden Drähten angelegte Spannung von 100 V festgestellt.
Man verändert die Temperatur des Heizblocks, bis die Lackschicht unter Belastung keine 2 Minuten hält.
Versuch 8 : Hitzeschock.
Der beschichtete Draht wird auf Dorne gewickelt, deren Durchmesser vom Einfachen zum Sechsfachen des normalen
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Durchmessers des Drahts zunimmt, und eine halbe oder eine Stunde auf eine je nach Wärmeklasse gewählte Temperatur gebracht. In bestimmten Fällen kann der Draht zuvor gedehnt worden sein. Man notiert den kleinsten Durchmesser, auf den nach Untersuchung mit Hilfe einer Lupe mit achtfacher Vergrößerung keine Risse erscheinen.
Versuch 9 : Dielektrische Festigkeit (CEI-xsTorm 251-1 Art. 13) .
Sie wird auf gemäß CEI-Norm hergestellten verdrallten Drahtstücken gemessen. Die angegebenen Werte werden erhalten, indem der Durchschnittswert aus fünf Versuchen gebildet wird. Für die Durchmesser 0,315 und 0,800 mm ist das Verdrallungsstück 125 mm lang und besteht aus 23 Windungen, die mit einer Kraft von 1,70 N, und 8 Windungen, die mit einer Kraft von 13,50 N aufgebracht wurden.
Versuch 10 t Verlustwinkelmessung (CEI-Norm 251-1 Art. 19) .
Es wird der tg 0 entsprechend der in der CEI-Norm beschriebenen Methode bei einer Frequenz von 1 kHz auf einem U-förmigen beschichteten Draht in einem quecksilbergefüllten Behälter gemessen. Einige Messungen werden bei 50 Hz durchgeführt. Man mißt den Verlustwinkel in Abhängigkeit von der Temperatur und ermittelt die Temperatur in C, bei der sich die Steigung der Kurve tg <J = f (T) plötzlich verändert.
Nachfolgend die Tabelle der Versuchsergebnisse :
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Physikalische Eigenschaften
1) Aussehen des Drahts
2) Farbe des Drahts
3) Durchmesser in mm
Stärke der Lackschicht
4) in Mikron Versuch
Mechanische Eigenschaften
Biegsamkeit Versuch
Beisp.l Beisp.2 Beisp.3
glänzend körnig körnig braun braun braun 0,80 0,80 0,80
69
Versuch 8 Hitzeschock
16) 1/2 h bei 200°C
Elektrische Eigenschaften
Versuch 9
dielektrische Festigkeit
17) (v pro 1/100 mm) 130OV
Verlustwinkel Versuch
18) (4 V bei lOOO Hz)
68
20
125OV
167°
68
5)
6)		 Dehnung 10%
20%		 10
20		 20
30		 20
30
7)
8)		 Haftung : Versuch 3
(plötzliches Brechen)
und Versuch 4 (Verwindung)		 gut
430t		 gut
400t		 gut
405t
9)
10)		 Abriebfestigkeit
Versuch 5
hin- und herbewegter
Zylinder
Ein-Richtungsversuch		 45
1250		 40
1200		 40
1300
11) Bleistifthärte 4H 3H-4H 3H-4H
Chemische Eigenschaften
12)
13)		 Versuch 6 Bleistifthärte
nach 30 mm bei 60°C in
- Butanol
- CEI-Lösungsmittel		 3H
4H		 3H
3H		 3H
3H
14) Festigkeit gegenüber Mono-
chlorodifluoro-Methan
(Freon 22)		 gut gut gut
Thermische Eigenschaften
15) Versuch 7
Thermoplastizität		 31O°C 310°C 31O°C
20
1300V 168°
Fortsetzung der Tabelle nächste Seite
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Beisp.4 Beisp.5 Beisp.6 Beisp.7 Beisp.8
1) glänzend glänzend glänzend glänzend glänzend
2) hellbraun hellbraun hellbraun hellbraun hell
3) 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80
4) 69
69
68
68
69
5)
6)		 10
20		 10
20		 10
20		 10
20		 10
20
7)
8)		 gut
42Ot		 gut
430t		 gut
420t		 gut
430t		 gut
45Ot
9) 50
50
40
50
50
10) 1300 1300 1200 1300 1200
H) 4H 4H 4H 4H 4H
12) 3H
13) 4H
14) gut
3H 4H
gut
3H
4H
gut
3H 4H
gut
3H 3H
gut
15) 32O°C 33O°C O
330 C		 35O°C 365°C
16) 20 20 20 20 20
17) 1300V
18) 170
130OV 170°
1300V
160
1400V 175°
135OV ,ο
Ende der Tabelle nächste Seite
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Beisp.9 Beisp.lO Beisp.ll
1) glänzend glänzend glänzend
2) hell hell hell
3) 0,80 0,80 0,80
4) 68
68
5)
6)		 10
10		 10
20		 10
20
7)
8)		 gut
43Ot		 gut
45Ot		 gut
45Ot
9) 50 40 50
10) 12OO 12OO 13OO
ID 3H-4H 4H 4H
12)
13)		 3H
3H		 3H
3H		 3H
3H
14) gut gut gut
15) 3OOUC
16) 30
34O°C
30
33O°C
17) 130OV
18) 155°
13OOV
155°
12OOV 15O1
Ende der Tabelle
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Bemerkenswert ist der ausgezeichnete Gleitwert der
mit diesen Lacken beschichteten Drähte.
sie Die große Löslichkeit dieser Harze gestattet es,/ohne
Zuhilfenahme von Aminen in Lösungen zu überführen. Als umweltfreundliche Lösungsmittel kommen Ester- und/oder Glykoläther in Frage.
Hieraus ergibt sich eine Reduzierung der atmosphärischen Umweltverschmutzung beim Ablassen der verbrannten Lösungsmittel in die Atmosphäre.
Als weitere Lösungsmittel kommen in Frage : Methyl-Benzoat, Methyl-Adipat, 2-Nitro-Propan, Propylen- und Äthylenkarbonat, DMF, NMP usw.
Beispiel für Verdünnung :
250 Teile des im Beispiel 1 beschriebenen Harzes 113 Teile Methyl-Benzoat
37 Teile Xylol.
Daraus ergeben sich 400 Teile Lack mit 50% Feststoffgehalt und einer Viskosität von 1100 cps (1,1 Pa.s) bei 20°C.
Dieser Lack bietet den doppelten Vorteil einer sehr geringen Umweltverschmutzung (als nichtumweltbelastend eingestufte Lösungsmittel) sowie eines sehr konzentrierten Lacks, der ohne weiteres gebrannt werden kann (wirtschaftlicher Vorteil) .
Selbstverständlich können im Rahmen der Erfindung gewisse Änderungen vorgenommen werden. Insbesondere kann die in den beschriebenen Beispielen verwendete Itakonsäure durch einen ihrer Ester ersetzt werden.
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Die oben bestimmten Harze sind besonders gut für die Herstellung von Isolierlacken für elektrische Drähte geeignet, können jedoch auch bei der Herstellung von Isolierfilmen, von Folien oder Glasmassen, vor allem zur Anwendung in der Elektrotechnik, verwendet werden.
χ x
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Claims (1)

  1. ?0 10 73° D 2 4. Mai 1978
    AL3TH0M-ÄTLAlTTIQUE S.A.
    38, avenue Kleber, 75784 PARIS 9 Q 0OC 1 Λ CEDEX 16, Frankreich ί-ΟΙΔΌ IU
    LACK AUF POLYESTER- ODER POLYESTER
    PATENTANSPRÜCHE
    1 - Lack aus Polyester- oder Polyesterimidharz, das durch Polyesterbildung mindestens einer Polykarbonsäure, die mindestens einen Laktam-Fünferring enthält, bzw. einer Verbindung, die eine derartige Säure ergeben kann, mit mindestens einem Polyalkohol erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Polykarbonsäure durch Kondensation von Itakonsäure oder einem ihrer Substitutionsderivate oder Ester mit einem primären Amin erhalten wird, das darüber hinaus eine weitere primäre Amingruppe oder eine Karboxylgruppe am Kettenende aufweist.
    2 - Lack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polykarbonsäure mit mindestens einem Laktam-Fünferring eine durch Kondensation von etwa zwei Mol Itakonsäure, einem ihrer Substitutionsderivate oder ihrer Ester, mit einem Mol eines Diamins, das an jedem Ende seiner Kette eine primäre Amingruppe aufweist, erhaltene Dilaktamsäure ist und der Gewichtsanteil der Dilaktamsäure in der zur Polyesterbildung dienenden Reaktionsmischung zwischen 30 und 90 Gewichtsprozent liegt, vorzugsweise bei 3twa 70 Gewichtsprozenten. RHQR^ Ü/071Ö >"~
    3 - Lack nach Anspruch 1, dadurch gekonnseichnet, daß die mindestens einen Laktam-Fünferring enthaltende Polykarbonsäure eine zweiwertige Säure ist, die durch Kondensation in ungefähr äquimolaren Anteilen von Itakonsäure oder einem ihrer Gubstitutionsderivate oder Ester mit einer Aminosäure, vorzugsweise mit Glykokoll erhalten wird.
    4 - Lack nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem ein Polyesterimidharz enthält, das durch Polyesterbildung aus einer zweiwertigen Diimidsäure entsteht, die durch Kondensation von etwa 2 Mol einer aromatischen Polysäure mit mindestens drei Karboxylgruppen, von denen zwei in Orthostellung sind, oder einer eine derartige Säure erzeugenden Verbindung, mit einem Mol eines Diamins erhalten wird, das an beiden Enden seiner Kette eine primäre Aminogruppe aufweist.
    5 - Lack nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Dilaktamsäure in der zur Polyesterbildung dienenden Reaktionsmischung zwischen 10 und 40% liegt, vorzugsweise bei etwa 30 Gewichtsprozenten, und der Anteil an zweiwertigen Diimidsäure zwischen 20 und 80 Gewichtsprozenten, vorzugsweise bei etwa 40 Gewichtsprozenten liegt.
    6 - Lack nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Polyesterbildung mit einer Mischung bestehend aus mindestens einem Diol
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    und mindestens einem Triol erfolgt, wobei die Menge des Diols in der Reaktxonsmxschung zwischen 5 und 20 Gewichtsprozenten und vorzugsweise bei 10 Gewichtsprozenten liegt, während der Anteil an Triol zwischen 10 und 40 Gewichtsprozenten und vorzugsweise bei etwa 20 Gewichtsprozenten liegt.
    7 - Lack nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der PoIyalkohol mindestens teilweise aus Trihydroxyäthylisocyanorat besteht.
    8 - Lack nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel ein wenig oder gar nicht umweltbelastender organischer Löser Verwendung findet, vorzugsweise gemischt mit Wasser, wenn dieses Lösungsmittel sich mit Wasser mischen läßt.
    9 - Lack nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel eine Mischung aus Wasser mit einem organischen Löser ist, der mindestens teilweise aus Dimethylaminoäthanol besteht.
    10 - Lack nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel außerdem
    Dimethylformamid und/oder Methylglykol und/oder N-Methylpyrolidon enthält.
    11 - Lack nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel ein
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    wasserfreies Lösungsmittel aus der Gruppe von Stoffen ist, die Alkylester, Glykolester und Glykoläther umfaßt.
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ES (1) ES470317A1 (de)
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GB (1) GB1604119A (de)
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NL (1) NL7805917A (de)
SE (1) SE438320B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2672607A1 (fr) * 1991-02-07 1992-08-14 Alsthom Gec Procede de synthese de polyester imide lactame electrodeposable et utilisation de ce polyester pour la constitution d'un bain electrophorese.

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3793250A (en) * 1968-07-02 1974-02-19 Beck & Co Ag Process of making a modified polyester imide wire insulation and product obtained thereby

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FR2393041A1 (fr) 1978-12-29
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FR2393041B1 (de) 1980-03-14
DK239778A (da) 1978-12-01
SE438320B (sv) 1985-04-15
FI781625A (fi) 1978-12-01
ATA350678A (de) 1984-06-15
AT376990B (de) 1985-01-25
GB1604119A (en) 1981-12-02
FI70917C (fi) 1986-10-27
IT7823308A0 (it) 1978-05-11

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