DE2844779C3 - Verfahren zur Entisolierung von Lackdrähten - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Enüsolierung von Lackdrähten, bei dem die abzuisolierenden Lackdrähte in eine Alkalisalze enthaltende Schmelze bei einer Temperatur unter 700⁰C eingetaucht werden.

Bei allen Lackdrähten muß beim Lötvorgang vor der eigentlichen Verzinnung eine Entfernung des isolierenden Lacküberzuges erfolgen. In Sonderfällen kann diese Entisolierung in einem Arbeitsgang mit der Verzinnung erfolgen, nämlich dann, wenn durch das Eintauchen des Lackdrahtes in das Verzinnungsbad eine pyrolytische Zerstörung des Lacküberzuges und damit Entisolierung erfolgt und die Pyrolyseprodukte keine Beeinträchtigung der Verzinnung zur Folge haben. Drahtlacke, die für diese Methode der Tauchverzinnung ohne vorherige Entisolierup.g geeignet sind, werden in der Praxis als lötbare Drahtlacke bezeichnet Es handelt sich hierbei überwiegend um Polyurethanlacke.

Im Gegensatz zu den lötbaren Polyurethan-Drahtlakken sind jedoch die meisten anderen Drahtlacke nicht der Lötung durch einfaches Eintauchen des Lackdrahtes in das Verzinnungsbad zugänglich, sondern es muß zuvor eine Entfernung des Lacküberzuges, d. h. eine Eniisolierung erfolgen.

Im Verlauf der Jahre sind nun die Anforderungen gegenüber lackisolierten Drähten auf Kupfer und Kupferlegierungen, auch im Bereich der Elektronik in sehr hohem Maße gestiegen. Dies hatte die Entwicklung von Elektroisolierlacken mit erheblich größeren Werten bezüglich Durchschlagfestigkeit, Kriechstromfestigkeit sowie Temperatur- und Temperaturwechselbeständigkeit zur Folge. Diese Steigerungen der technischen Qualität sind jedoch in aller Regel mit einer Erschwerung der Entisolierung verbunden. Dies mag bei Einzelanschlüssen nicht sehr ins Gewicht fallen, da man in diesen Fällen die Isolierung mechanisch entfernen kann. Bei Massenlötungen ist jedoch eine mechanische Entisolierung aus wirtschaftlichen Gründen problematisch. Eine Temperaturerhöhung des Verzinnungsbades ist nur in begrenztem Umfang möglich. Diese Verzinnungsbäder bestehen üblicherweise aus einem binären Sn/Pb-System, wobei durch das in der Metallschmelze enthaltene Zinn eine Ablegierung des zu entisolierenden Kupferdrahtes erfolgt, die bei dünnen Drähten bis zur vollständigen Auflösung des Kupferleiters führen kann. Die von der chemischen Industrie angebotenen Lösungsmittel ermöglichen zwar in manchen Fällen eine chemische Entisolierung. Der hierzu erforderliche Zeitaufwand ist jedoch derart erheblich, daß auch diese Methode für Massenlötungen nicht in Frage kommt. Schließlich kann man die Lackisolierung auch abbrennen. Die dann erforderlichen Arbeitsgänge zur Reinigung bringen jedoch so erhebliche Zeitverluste mit sich, daß diese Methode in der Praxis nicht zufriedenstellend ist
Es wurde schon seit längerem versucht, das Problem der Entisolierung von Lackdrähten zu lösen. Der Stand der Technik stellt sich wie folgt dar:
US-PS 17 26 623 vom 3.9.1929.
Man kann zwar nach dem dort angeführten Verfahren Drähte entlacken. Obwohl in sehr geringem

ίο Umfang (6%) auch Alkalisalze verwendet werden, ist das Ergebnis jedoch äußerst unbefriedigend Es ergibt sich keine abgegrenzte Entlackungszone. Die schmelzflüssige Beize kriecht am Draht hoch und führt außerhalb des Beizbades zu einer Verkohlung. Die anschließende Verzinnung liefert ebenfalls nur unbefriedigende Ergebnisse.

Selbst bei Verwendung sehr aggressiver, hochhalogenhaltiger Flußmittel ist keine brauchbare Verzinnung zu erzielen, da auch in der eigentlichen Entlackungszone der Lack nur unvollkommen entfernt ist Diese Schmelze hat weiter den großen Nachteil, daß sie schon nach kurzer Zeit unbrauchbar wird und gegen eine Neufüllung ausgetauscht werden muß. Die Schmelze nach diesem Patent zerstört außerdem in verhältnismäßig kurzer Zeit jede Art von Schmelztiegel (auch solche aus Cr-Ni-Stählen).

DD-PS 18 298 vom 16.4.1957
Das Verfahren ist umständlich und zeitraubend. Der Verbrauch an Wasserstoffsuperoxid ist unverhältnismäßig hoch, was zu erheblichen Kostensteigerungen führt Moderne Lacke, wie sie heute verwendet werden, lassen sich nicht entfernen. Die Bäder sind nach kürzester Zeit verbraucht, da das Wasserstoffsuperoxid sich sehr schnell zersetzt Die in der Patentschrift angeführten Zeiten sind für eine wirtschaftliche Fertigung untragbar.

DD-PS 21 600 vom 9.11.1957

Diese Erweiterung des Verfahrens nach DD-PS

18 298 bringt keine wesentliche Verbesserung. Die Schmelze ist unbeständig und nach kurzer Zeit unbrauchbar. Eine definierte Abisolierung ist nicht möglich. Die Schmelze kriecht am Draht hoch und führt oberhalb der Schmelze zu Verkohlungen. Eine einwandfreie Verzinnung ist auch hier nicht möglich.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren zur Entisolierung von Lackdrähten zur Verfügung zu stellen, das eine bequeme Entisolierung, auch von Lackdrähten mit höherer Wärmebeständigkeit, gestattet, wobei die Schmelze über längere Zeit brauchbar ist und damit einen kontinuierlichen Betrieb beim Abisolieren ermöglicht Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß die Schmelze aus Natrium- und/oder Kaliumnitrat oder -nitrit besteht.

Es hat sich gezeigt, daß durch Eintauchen der Lackdrähte in die genannte Salzschmelze eine Entfernung des Isolierlacküberzugs innerhalb von wenigen Sekunden erfolgt. Es genügt dann z. B. ein Eintauchen des entisolierenden Drahtleiters in kaltes Wasser und dann in ein übliches Flußmittel, um das entisolierte Drahtende verzinnbar bzw. lötbar zu machen. Selbstverständlich hängt die für die Entisolierung erforderliche Eintauchzeit bei der Salzschmelze auch von der Dicke bzw. der Anzahl der Lackschichtcn ab.

Andere Alkalinitrate und -nitrite, wie z. B. Lithium-, Rubidium- und Caesiumsaize haben sich als ungeeignet gezeigt und kommen auch aus wirtschaftlichen Gründen nicht in Frage.

Die Temperatur der Salzschmelze liegt im allgemeinen zwischen 150 und 700°C, vorzugsweise 200 bis

600° C, und insbesondere 300 bis 600° C, In der Praxis erhält man in den meisten Fallen bei Temperaturen von 450 bis 550° C die besten Ergebnisse, Der Schmelzpunkt der reinen Alkalinitrate und Alkalinitrite steigt in der nachfolgenden Reihe an, wobei jeweils in Klammern der dazugehörige Schmelzpunktbereich in °C angegeben ist:

NaNO₂ (271 bis 284) - NaNO₃ (307 bis 312) - KNO₃ (334 bis 336) — KNO₂ (etwa 400). Durch Verwendung von Salzgemischen lassen sich jedoch Salzschmelzen mit Schmelzpunkten bis herab zu 140° C herstellen.

Salzgemische mit besonders niedrigem Schmelzpunkt sind z. B. das ternäre Gemisch aus 40 Gewichtsprozent Natriumnitrit, 7 Gewichtsprozent Natriumnitrat und 53 Gewichtsprozent Kaliumnitrat, das einen Schmelzpunkt von 142° C besitzt, und das binäre Gemisch aus 45 Gewichtsprozent Natriumnitrit und 55 Gewichtsprozent Kalium.iitrat, das einen Schmelzpunkt von etwa 140° C besitzt

Die Temperatur der Salzschmelze wird von verschiedenen Gesichtspunkten bestimmt.

Zum einen soll die Temperatur der Salzschmelze nur so groß sein, daß das erwünschte Ergebnis bezüglich der Entisolierung erreicht wird. Bei zu hohen Temperaturen kann es zu einem Angriff auf den Kupferleiter kommen. Weiterhin kann bei sehr hohen Temperaturen die Zersetzung der Salzschmelze eine Rolle spielen.

Andererseits muß bei der gewünschten Temperatur das Salz oder Salzgemisch selbstverständlich als Schmelze vorliegen. Es kann deshalb in manchen Fällen unzweckmäßig s?in, mit reinem Kaliumnitrit zu arbeiten, da Kaliumnitrit mit etwa 440° C den höchsten Schmelzpunkt besitzt. Allerdings wkU dieser hohe Wert in der Praxis nicht erreicht, da offenbar bereits geringe Verunreinigungen und/oder die Hygroskopizität des Salzes den Schmelzpunkt stark erniedrigen. Für reines Kaliumnitrif. (krist, p. a.) wurde z. B. unter Betriebsbedingungen ein Schmelzpunkt Von wenig über 300° C gemessen.

Schließlich soll die Salzschmelze genügend Spielraum auch zu tieferen Temperaturen hin besitzen, so daß auch bei wechselnden Lackdrähten die Badzusammensetzung nicht zu oft geändert werden muß.

Weiterhin kann zu beachten sein, daß bei den einzelnen Salzen die Zersetzung bei unterschiedlichen Temperaturen einsetzt. Die Zersetzungstemperatur steigt in der Reihe Natriumnitrit — Kaliumnitrit — Natriumnitrat — Kaliumnitrat an.

Hierbei ist zu beachten, daß die Reihenfolge der Temperaturen der beginnenden Zersetzung keineswegs mit der Reihenfolge der Schmelztemperaturen übereinstimmt. Allerdings läßt sich der Schmelzpunkt wesentlich genauer feststellen als die Temperatur der beginnenden Zersetzung, die in der Praxis auch noch von anderen Faktoren, z. B. der umgebenden Gasatmosphäre und den Drahtlack-Pyrolyseprodukten, beeinflußt werden kann. Man ist deshalb im Fall relativ hoher Temperaturen darauf angewiesen, die Tauglichkeit der betreffenden Salzschmelze unter dem Gesichtspunkt der Zersetzung auszuprobieren.

Die Zersetzung spielt jedoch bei normalem Betrieb in der Praxis im allgemeinen keine große Rolle, Zum Beispiel konnte bei Verwendung einer reinen Natriumnitritschmelze auch bei 500" C über einen längeren Zeitraum keine merkliche Veränderung beobachtet werden. Immerhin kann für den Fall, daß sehr hohe Arbeitstemparaturen der Salzschmelze gefordert werden, eine Verschiebung in der vorgenannten Reiht nach

ι ο rechts eine Verbesserung bewirken.

Weiterhin ist zu beachten, daß das Natriumnitrit ab etwa 320° C einer Oxidation durch Luftsauerstoff unterliegt und hierbei zu Nitrat umgewandelt wird. Bei vollständiger Oxidation des vorgenannten Gemisches ai'S 45 Prozent Natriumnitrit und 55 Prozent Kaliumnitrat besteht dieses dann zu etwa gleichen Gewichtsteilen aus Natriumnitrat und Kaliumnitrat, und mit dieser Veränderung geht gleichzeitig eine Schmelzpunkterhöhung von 140°Caufetwa220°Ceinher.

Umgekehrt Findet bei Temperaturen über 500° C unter Sauerstoffabgabe eine Zersetzung des Natriumnitrats zu Natriumnitrit statt. Beim Kaliumnitrat setzt die Zersetzung bereits bei tieferer Temperatur ein.

Darüber hinaus kann es bisweilen zur Ausscheidung eines feinteiligen weißen Niederschlags in der Salzschmelze kommen. Bei diesem Niederschlag handelt es sich um Carbonat, dessen Bildung vermutlich so zustande kommt, daß durch eine Redox-Reaktion zwischen dem Nitrit und aus der Luft absorbiertem

JO Wasser zunächst die Bildung von Hydroxylionen stattfindet, die dann wiederum eine Absorption von Kohlendioxid aus der Luft unter Bildung von Carbonat bewirken, das in der Salzschmelze nicht oder nur sehr wenig löslich ist Dieser Niederschlag hat jedoch keinen Einfluß auf die Funktionstüchtigkeit der Salzschmelze.

Ein besonderer Vorteil unter dem Gesichtspunkt der Gewerbetoxikologie besteht darin, daß Natriumnitrat und Natriumnitrit ungefährlich sind. Natriumnitrat ist völlig ungiftig. Natriumnitrit kann erst, in sehr großen Mengen gefährlich werden, wie seine Verwendung als Schnellpökelsalz in der Lebensmittelindustrie zeigt.

Im allgemeinen erzielt man die günstigsten Ergebnisse, wenn man von reinem Natriumnitrit ausgeht. Bei Badtemperaturen von z.B. 480°C, einer üblichen Arbeitstemperatur, ist dann auf jeden Fall ein gewisser Anteil an Nitrat enthalten.

Das Verfahren der Erfindung eignet sich zur Entisolierung sämtlicher auf dem Markt befindlicher Lackdrähte. Als Drahtlack seien hier Polyvinylformal-, Polyäthylenglykolterephlhalat-, Polyamid-, Polyesteramid-, Polyamidimid- und Polyimidlacke genannt. Selbst mit Siliconlack isolierte Drähte können entisoliert werden. Hierbei ist allerdings zu beachten, daß diese Drähte oft zusätzlich mit Gasseide umsponnen sind, die durch die Salzschmelze selbstverständlich nicht entfernt werden kann. Gleichwohl ist durch Eintauchen des noch mit der Glasseide behafteten Drahtes in ein Verzinnungsbad eine gewisse Verzinnung möglich.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entisolierung von Lackdrähten, bei dem die abzuisolierenden Bereiche der Lackdrähte in eine Alkalisalze enthaltende Schmelze bei einer Temperatur unter 700° C eingetaucht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze aus Natrium- und/oder Kaliumnitrat oder -nitrit besteht

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Natriumnitrit verwendet