DE69734235T2

DE69734235T2 - Selbstsbindender isolierter draht

Info

Publication number: DE69734235T2
Application number: DE69734235T
Authority: DE
Inventors: Seiichi Nagamine; Shigeo Nishita; Takeshi Ukawa; Kazushige Tamura
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 1996-11-22
Filing date: 1997-10-23
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2017-10-24
Also published as: DE69734235D1; WO1998022955A1; EP0881646A4; MY124125A; EP0881646B1; US6231979B1; KR19990077131A; TW355794B; EP0881646A1

Description

Stand der Technik
Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung betrifft einen zur Herstellung einer Spule, wie beispielsweise eines Ablenkspulenjochs für einen Fernseh- oder Rechner-Bildschirm, geeigneten isolierten Draht und insbesondere einen selbstbindenden isolierten Draht mit einer selbstbindenden Schicht als Außenschicht.
Beschreibung des Stands der Technik:
Ein selbstbindender isolierter Draht weist eine auf einem Leiter oder auf einer Isolierschicht eines Leiters ausgebildete bindende Außenschicht auf. Aus diesem lässt sich auf einfache Weise eine selbsttragende Spule herstellen, wenn nach dem Wickeln seine bindende Außenschicht durch z.B. elektrisches Erwärmen, Heißluftblasen oder Lösungsmittelbehandlung zum Verschmelzen von jeweils zwei benachbarten Drahtwindungen geschmolzen oder aufgetrieben wird. Damit ist für diese Art isolierten Drahtes keinerlei Imprägnierungsbehandlung mit Isolierlack oder dergleichen erforderlich, sondern wird eine verbesserte Produktivität bei der Herstellung einer Spule für eine elektrische Vorrichtung und eine Reduzierung der Kosten ermöglicht und eine weitgehende Verwendung als Magnetdraht für Elektro-Haushaltgeräte, Vorrichtungen für Büroautomatisierung oder sonstige elektrische Einrichtungen erreicht. Der selbstbindende isolierte Draht weist in aller Regel einen Leiter, eine auf diesem durch mehrmaliges Auftragen und Trocknen eines Isolierlacks, wie eines Polyurethan- oder Polyesterimidlacks, ausgebildete Isolierschicht und eine durch Aufbringen und Trocknen eines Bindelacks auf dieser ausgebildete bindende Au ßenschicht auf. Nach gängiger Praxis wird beispielsweise ein Epoxyd- oder Copolyamidharz als bindender Lack eingesetzt. Ein unter Verwendung eines Polyamidharzlacks als Bindelack hergestellter selbstbindender isolierter Draht findet aufgrund guter Bindefestigkeit einer daraus durch Wickeln, Binden und Pressen hergestellten Spule besonders weitgehende Anwendung.
Es besteht Bedarf für einen selbstbindenden isolierten Draht mit hoher Temperaturformbeständigkeit selbst bei hoher Temperatur, aus dem eine kleine hochwärmefeste Hochspannungs- und Hochfrequenzspule mit verbessertem Füllfaktor für elektrische Vorrichtungen gebildet werden kann. Ein Ablenkspulenjoch für einen Fernseh- oder Rechner-Bildschirm erfordert unter anderem als HD- und HF-Teil eine Spule, die ohne dimensionsmäßige Veränderungen gegen Wärme (zur Zeit eine Temperatur von mindestens 105°C, künftig jedoch mindestens 120°C) beständig ist, oder eine Spule, die kaum eine Veränderung ihrer fertigungsmäßigen Abmessungen erfährt, sondern vielmehr eng bei den durch die Wickelform vorgegebenen Abmessungen verbleibt. Damit besteht eine starke Nachfrage nach einem selbstbindenden isolierten Draht mit hoher Temperaturformbeständigkeit und guter Bindefestigkeit bei hoher Temperatur, und der eine im Wesentlichen verformungsfreie Spule bilden kann.
Ein konventioneller selbstbindender isolierter Draht mit einer Bindeschicht aus Epoxydharzlack kann eine Spule bilden, die kaum verformt wird, sondern in ihren Abmessungen den von der Wickelform vorgegebenen angepasst bleiben. Diese Spule hat jedoch eine unerwünscht geringe Bindefestigkeit und eine Wärmefestigkeit, die nur 90°C beträgt.
Ein konventioneller selbstbindender isolierter Draht mit einer Bindeschicht aus Copolyamidharzlack kann eine Spule mit guter Bindefestigkeit und einer Wärmebeständigkeit von bis zu 120°C bilden. Beim Abkühlen auf Raumtemperatur jedoch wird die Spule verformt und über die von der Wickelform vorgegebenen Abmessungen hinaus vergrößert, wobei die Verformung zu Verzer rungen der Spule führt. Beim Einsatz einer derartigen Spule als Teil eines Ablenkspulenjochs in einem hochauflösenden Bildschirm oder dergleichen findet mit aller Wahrscheinlichkeit eine Rückbildung aus ihrer verzerrten Form mit daraus resultierender Misskonvergenz auf dem Bildschirm statt.
Ein durch Aufbringen und Trocknen eines Polyamidharzlacks hergestellter konventioneller selbstbindender isolierter Draht erfordert einen sehr genau kontrollierten Trocknungsprozess, da seine Eigenschaften stark von den Trocknungsbedingungen abhängig sind und da seine Bindeschicht bildende Harz sich leicht zersetzt, wenn die Trocknungstemperatur höher als üblich ist. Eine aus einem selbstbindenden isolierten Draht mit teilweise zersetzter Harzschicht gebildete Spule wird durch Rückfederung direkt nach erfolgter Ausbildung stark verformt im Vergleich zu einer normalen. Eine verformte Ablenkspule ist nur sehr schwer in beispielsweise einen Fernseh- oder Rechner-Bildschirm einzubringen. Weiter verursacht die Verformung der Spule durch die aus dem Betrieb beispielsweise eines Bildschirms resultierende Wärme eine Misskonvergenz auf dem Bildschirm.
Zur Ausschaltung der vorbeschriebenen Probleme wurde der Einsatz eines selbstbindenden Harzes mit höherer Wärmebeständigkeit (oder höherer Erweichungstemperatur) vorgeschlagen, doch bedingt die höhere Wärmebeständigkeit eine höhere Schmelztemperatur für ein ausreichendes Binden, was sich in einer Steigerung des Energieverbrauchs und der thermischen Zersetzung der Isolierschicht niederschlägt. So beschreibt beispielsweise die japanische Offenlegungsschrift Nr. Hei 7-182929 einen Bindelack, umfassend 100 Gewichtsteile eines Copolyamidharzes und 5 bis 50 Gewichtsteile Nylon 12 mit einer spezifischen relativen Viskosität. Das Vorhandensein von mindestens 5 Gewichtsteilen Nylon 12 hat jedoch einen nachteiligen Einfluss auf das Copolyamidharz und ist insbesondere unerwünscht, weil es zu einer geringeren Bindefestigkeit führt. Auch konnte festgestellt werden, dass eine aus einem selbstbindenden isolierten Draht mit einer Bindeschicht aus dem vorgeschlagenen Lack hergestellte Spule weniger maßhaltig ist (oder weniger eng bei den von der eingesetzten Wickelform vorgegebenen Abmessungen liegt) und eine geringere Verzerrungsfestigkeit aufweist, als dies bei einer Spule aus Draht mit einer Bindeschicht aus einem Epoxydharz der Fall ist.
Die US-A-3,975,571 betrifft einen selbstbindenden Magnetdraht, umfassend einen Leiter und ein getrocknetes Gemisch aus Nyloncopolymer (A) und Nyloncopolymer (B), bei dem die Anteile an Nyloncopolymer (A) und (B) bei 50–95 Gewichtsteilen (A) und 50–5 Gewichtsteilen (B) liegen. Das Nyloncopolymer (A) ist bei Raumtemperatur in Alkohol unlöslich und durch Alkohol nicht auftreibbar und enthält Nylon 12, und das Nyloncopolymer (B) weist einen niedrigeren Schmelzpunkt als den des Nyloncopolymers (A) auf.
Zusammenfassung der Erfindung
Unter diesen Umständen besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines selbstbindenden isolierten Drahtes, der durch Wickeln, Binden und Pressen zu einer Spule geformt werden kann, deren Abmessungen eng bei den durch die zum Wickeln eingesetzte Wickelform vorgegebenen Abmessungen verbleiben und die eine große Temperaturformbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen sowie eine hohe Bindefestigkeit aufweist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Bereitstellung eines selbstbindenden isolierten Drahtes mit einer Bindeschicht, die durch Aufbringen und Trocknen eines hauptsächlich aus einem Polyamidharz bestehenden Lacks ohne Zersetzen des Polyamidlacks hergestellt wird, so dass eine aus diesem Draht hergestellte Spule bei Einwirkung hoher Temperatur keinerlei Wärmeverformung ausgesetzt ist.
Diese Aufgaben werden gelöst durch einen selbstbindenden isolierten Draht mit einer äußeren Bindeschicht aus einer Harzzusammensetzung, umfassend 100 Gewichtsteile eines Copolyamidharzes mit einem Schmelzpunkt von 105°C bis 150°C oder ein Gemisch aus zwei oder mehr dieser Harze und mindestens zwei, jedoch weniger als 10 Gewichtsteile eines hochschmelzenden Nylonharzes mit einem Schmelzpunkt von 200°C bis 300°C. Der erfindungsgemäße selbstbindende isolierte Draht besitzt aufgrund des die Bindeschicht bildenden Copolyamidharzes eine hohe Bindefestigkeit und eine große Temperaturformbeständigkeit und kann zu einer nicht merklich verformten, sondern in ihren Abmessungen eng bei den von der zum Wickeln eingesetzten Wickelform vorgegebenen Abmessungen verbleibenden Spule verarbeitet werden, wie dies mit Draht mit einer Bindeschicht aus Epoxydharz möglich ist. Die Schmelzpunkte der Polyamid- und Nylonharze entsprechen den durch die DSK-Methode (Differentialscanningkalometrie) bestimmten Werten.
Das Copolyamidharz wird durch Copolymerisation von zwei oder mehr Arten von Nylon-Homopolymeren erhalten.
Das zum Zwecke der vorliegenden Erfindung eingesetzte Copolyamidharz weist einen Schmelzpunkt von 105°C bis 150° auf. Die untere Grenze von 105°C ist wesentlich, da dieser Drahttyp bereits eine gegen eine Temperatur von wenigstens 105°C ausreichende hohe Wärmefestigkeit aufweisen muss, und die obere Grenze von 150°C ist deshalb wesentlich, weil die Isolierschicht des Drahtes durch Wärme zersetzt wird, wenn zum Schmelzen des Harzes eine Erwärmung auf eine Temperatur über 150°C erfolgt. Als spezielle Beispiele für handelsübliche Copolyamidharze sind die Typen X7079, T-170, T-250, T-350, T-430, T-450, T-470 und T-550 der Daicel-Hüls Ltd. und die Typen H-005, H-104, H-105, H-106. M-1186, M-1259 und M-1425 der Nippon Rilsan Co., Ltd., zu nennen.
Es kann eines oder eine entsprechende Kombination dieser Harze eingesetzt werden.
Nylon 66 und Nylon 46 sind spezielle Beispiele für hochschmelzende Nylonharze mit einem Schmelzpunkt von 200°C bis 300°C. Nylon 6 ist ein weiteres hochschmelzendes Nylonharz, doch ist Nylon 66 oder 46 der Vorzug zu geben, da Nylon 6 für einen Draht für eine verformungsfreie Spule weniger geeignet ist.
Das hochschmelzende Nylonharz mit einem Schmelzpunkt von 200°C bis 300°C wird in Mengen von mindestens zwei, jedoch weniger als 10 Gewichtsteilen mit 100 Gewichtsteilen Copolyamidharz eingesetzt, um jede nachteilige Einwirkung auf das Copolyamidharz auszuschließen. Durch Zugabe des hochschmelzenden Harzes in einer Menge von 10 oder mehr Gewichtsteilen wird die Bindefestigkeit des Copolyamidharzes ernstlich reduziert, und in diesem Zusammenhang beträgt die bevorzugte Menge hochschmelzenden Harzes nicht mehr als 5. Bei dieser Mengenbegrenzung ist das Harz mit einem Schmelzpunkt von mindestens 200°C am wirksamsten. Andererseits ist Harz mit einem Schmelzpunkt über 300°C im Sinne einer einfachen und wirksamen Herstellung eines Lacks zu schwach löslich in einem organischen Lösungsmittel.
Das Copolyamidharz ist vorzugsweise so beschaffen, dass es einen geringeren molaren Anteil an Carboxyl-Endgruppen als an Amino-Endgruppen aufweist, so dass bei der Bildung der Bindeschicht keine Zersetzung des Polyamidharzes erfolgen kann und eine aus dem Draht hergestellte Spule unter der Einwirkung hoher Temperatur keine Verformung erfährt. Das bevorzugte Molverhältnis seiner Carboxyl- zu seinen Amino-Endgruppen beträgt 20:80 bis 0:100. Das bisher als Formmasse eingesetzte Polyamidharz ist so beschaffen, dass es einen höheren Anteil an Carboxyl-Endgruppen als an Amino-Endgruppen besitzt, so dass das Harz nicht leicht verfärbt und einfach herstellbar ist. Diese Harzart zersetzt sich jedoch leicht bei hoher Temperatur und bei Verwendung zum Ausbilden einer Bindeschicht auf einem selbstbindenden isolierten Draht beim Trocknen. Verfärbung stellt für ein Harz zur Herstellung einer Bindeschicht auf einem selbstbindenden isolierten Draht anders als bei einem als Formmasse verwendeten Harz keinerlei Problem dar. Wird ein Polyamidharz, das einen kleineren molaren Anteil an Carboxyl-Endgruppen als an Amino-Endgruppen aufweist, für einen Lack zum Ausbilden einer Bindeschicht eingesetzt, so ist die Schicht einfacher herstellbar, da mit einer höheren Temperatur beim Trocknen des Harzes ohne Zersetzung desselben gearbeitet werden kann, wodurch sich eine höhere Produktivität erreichen lässt. Draht mit einer solchen Bindeschicht kann eine Spule mit guter Temperaturformbeständigkeit bei hoher Temperatur bilden. Dieses Ergebnis ist nicht erzielbar, wenn das Polyamidharzes einen größeren molaren Anteil an Carboxyl-Endgruppen als an Amino-Endgruppen aufweist. Die Carboxyl-Endgruppen im Polyamidharz machen auf die Summe der Carboxyl- und Amino-Endgruppen bezogen einen molaren Anteil von 20% oder weniger aus. Das Polyamidharz mit einem niedrigeren Anteil an Carboxyl- als an Amino-Endgruppen bietet eine hohe Wärmefestigkeit, wobei der Grund hierfür nicht eindeutig, wahrscheinlich aber darin zu sehen ist, dass der niedrigere molare Anteil an Carboxyl-Endgruppen einer Zersetzung des Harzes durch Säure bei Raumtemperatur oder höheren Temperaturen weniger wahrscheinlich macht.
Das Polyamidharz ist ein Produkt, das beispielsweise durch Polymerisation von Lactamen oder durch Polymerisation von zweibasiger Säure und Diamin gebildet wird. Eine Kombination von zwei oder mehr dieser Harze kann als Copolyamidharz verwendet werden.
Als Beispiele für Polyamidharze wären zu nennen- ein Copolyamidharz aus aliphatischen Polyamid-Homopolymeren oder Monomereinheiten, ein Copolyamidharz aus aliphatischen und alicyclischen Polyamid-Monomereinheiten, und ein Copolyamidharz umfassend aromatische Polyamid-Homopolymere oder Monomereinheiten. Spezifische Beispiele aliphatischer Polyamide sind die Produkte Daiamid 450 und Daiamid 470 der Daicel-Hüls Ltd. sowie die Produkte M-1186 und H-105 der NIHON RILSAN K. K.
Die Produkte H-104, M-1422 und M-1425 der NIHON RILSAN K. K. stehen als Beispiele für Copolyamidharze aus aliphatischen und alicyclischen Polyamid-Monomereinheiten, die Produkte T-3000 und T-5000 der Daicel-Hüls Ltd. als Beispiele für Copolyamidharze, umfassend aromatische Polyamid-Monomereinheiten. Zwar sollen diese Beispiele keinerlei Beschränkung hinsichtlich des zur Herstellung eines erfindungsgemäßen selbstbindenden isolierten Drahtes eingesetzten Harzes darstellen, doch erscheint es ratsam, ein für den geplanten Verwendungszweck des Drahtes oder der aus diesem hergestellten Spule passendes Harz auszuwählen. Eine 0.5%ige m-Cresollösung des Polyamidharzes hat vorzugsweise eine relative Viskosität von 1,4 bis 2,0 bei 25°C. Ein Polyamidharz mit einer relativen Viskosität von weniger als 1,4 hat ein zu geringes Molekulargewicht, als dass ein besseres Ergebnis bezüglich der Ausschaltung einer Verformung bei Raumtemperatur oder höheren Temperaturen wie vorbeschrieben erreicht werden könnte. Mit einem Polyamidharz, dessen relative Viskosität über 2,0 liegt, lässt sich zwar eine verbesserte Temperaturformbeständigkeit erzielen, doch hat dieses Harz ein so hohes Molekulargewicht, dass ein aus ihm hergestellter Lack zu viskos ist, um einfach und wirksam auf einen Leiter aufgebracht werden zu können.
Der zum Bilden der Bindeschicht des erfindungsgemäßen selbstbindenden isolierten Drahtes eingesetzte Lack wird dadurch hergestellt, dass des Polyamidharz in einem organischen Lösungsmittel gelöst wird. Verwendbar ist jedes organische Lösungsmittel, das ein gutes Lösungsmittel für das Polyamidharz ist. Vorzugsweise sollte jedoch ein Lösungsmittel mit einer phenolischen Hydroxylgruppe oder -gruppen benutzt werden, wie beispielsweise Phenol, o-Creosol, m-Creosol, p-Creosol, 2,3-Xylenol, 2,4-Xylenol, 2,5-Xylenol, 2,6-Xylenol, 3,4-Xylenol, 3,5-Xylenol, o-n-Propylphenol, 2,4,6-Trimethalphenol, 2,3,5- Trimethylphenol, 2,4,5-Trimethylphenol, 4-Ethyl-2-Methylphenol, 5-Ethyl-2-Methylphenol oder Kresolsäure als Gemisch davon. Als Verdünnungsmittel können beispielsweise beliebige aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe, Ether, Acetale, Ketone und Ester eingesetzt werden. Als Beispiele für die aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffe sind zu nennen: n-Heptan, n-Octan, Cyclohexan, Decalin, Dipenten, Pinen, Dodecan, Tetradecan, Benzol, Toluol, Xylol, Ethylbenzol, Diethylbenzol, Isopropylbenzol, Acylbenzol, p-Cymol und Tetralin und deren Gemische sowie Petrol, Kohlenteer oder Petrolether.
Der Lack kann jede beliebige Konzentration aufweisen, sofern ein ordnungsgemäßer Auftrag auf einen Leiter gewährleistet ist, doch ist der Verwendung eines Lacks mit niedrigerer Konzentration für einen Leiter von geringerer Dicke der Vorzug zu geben, damit beim Auftragen des Lacks Bruchbildungen vermieden werden.
Der Lack kann weiterhin ein geeignetes Schmiermittel aufweisen, um der Drahtoberfläche gewisse Schmiereigenschaften zu verleihen. Das Schmiermittel ist beispielsweise wählbar aus Polyolefinen wie Polyethylenen geringer, hoher und mittlerer Dichte, Polypropylen, Polybutylen, Polymethylpenten sowie einem Ethylen-Propylen-Copolymer; Fluorharzen wie Polytetrafluorethylen, einem Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer, einem Tetraflurethylen-Ethylen-Copolymer und Polyvinylidenfluorid; sowie Wachsen wie Festparaffin, microkristallines Wachs, Carnaubawachs, Bienenwachs, Montanwachs, Ozokerit, Ceresin, Japanwachs, Candellawachs, Schellackwachs, Spermazet und Enolin sowie Gemischen davon.
Die äußerste Bindeschicht des selbstbindenden isolierten Drahtes wird durch Aufbringen und Trocknen des vorbeschriebenen Lacks direkt auf diesen oder nach dem Bilden einer Isolierschicht auf demselben hergestellt. Der Lack wird kontinuierlich, beispielsweise durch Auspressen über eine Düse, auf getragen und in einem Emaillierofen mit einer Temperatur von 250°C bis 500°C getrocknet, wobei eine Bindeschicht mit einer Dicke von 0,005 bis 0,015 mm gebildet wird.
Eine aus dem erfindungsgemäßen selbstbindenden isolierten Draht hergestellte Spule ist frei von jeglicher nachteiliger Verbiegung, die zu Lockerung führt, kann der Raumtemperatur ausgesetzt werden, ohne dass unerwünschte Verzerrungen oder Verformungen gegenüber der von der Wickelform vorgegebenen Abmessungen und Form auftreten, und besitzt außerdem eine hohe Temperaturformbeständigkeit bei höheren Temperaturen. Die Spule ist somit besonders geeignet zur Verwendung beispielsweise als Ablenkjoch für ein Fernsehgerät, da sie einfach in das Fernsehgerät eingebracht werden kann und nicht so durch Wärme beeinträchtigt wird, dass Misskonvergenz auf dem Schirm verursacht wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 eine schematische Perspektivansicht einer aus einem durch Wickeln, Binden und Pressen eines selbstbindenden isolierten Drahtes hergestellten Spule;
2 eine schematische Vorderansicht der Spule, aus welcher die Abmessungen der Spule einschließlich ihres Halsdurchmessers ersichtlich sind;
3 eine schematische Ansicht der Spule, welche die Verfahrensweise zur Bestimmung ihrer Verzerrung veranschaulicht; und
4(a) und 4(b) schematische Ansichten der Spule zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Messen der Bindefestigkeit an ihrem Ende, an dem mit dem Wickeln begonnen wurde.
Beste Art und Weise der Ausführung der Erfindung:
Es folgt eine detailliertere Beschreibung der Erfindung anhand von die Erfindungsmerkmale beinhaltenden Beispielen so wie von den Stand der Technik darstellenden Vergleichsbeispielen. Es versteht sich jedoch, dass diese Beispiele einen lediglich veranschaulichenden Charakter haben und keinerlei Einschränkung des Erfindungsumfangs darstellen. Soweit nicht ausdrücklich anders erwähnt, sind in der nachfolgenden Beschreibung die Begriffe "%" und "Teile" gewichtsbezogen.
Beispiel 1:
Ein Bindelack mit einem Harzgehalt von 18% wurde durch Lösen von 100 Teilen X7079 der Daicel-Hüls Ltd. mit einem Schmelzpunkt von 130°C als Copolyamidharz und 5 Teilen A-100 der Unitica, d.h. Nylon 66 mit einem Schmelzpunkt von 260°C, als hochschmelzendes Nylonharz in einem gemischten Lösungsmittel auf Cresol und Xylol im Gewichtsverhältnis 70:30 hergestellt. Der Lack wurde auf einen isolierten Polyesterimiddraht mit einem Leiterdurchmesser von 0,250 mm und einem Endaußendurchmesser von 0,290 mm aufgebracht und in einem Emaillierofen mit einer Länge von 3 m und einer Temperatur von 300°C bei einer Durchsetzgeschwindigkeit von 36 m/min getrocknet. Das Aufbringen und Trocknen wurden dreimal wiederholt mit dem Ergebnis einer 0,010 mm dicken Bindeschicht auf dem Draht, so dass sich der erfindungsgemäße selbstbindende isolierte Draht ergab.
Beispiel 2:
Es wurde ein die vorliegende Erfindung beinhaltender selbstbindender isolierter Draht unter Verwendung von 2 Teilen Nylon 66 und mit ansonsten den gleichen Schritten wie für Beispiel 1 beschrieben hergestellt.
Beispiel 3
Ein die vorliegende Erfindung beinhaltender selbstbindender isolierter Draht wurde unter Verwendung von 9 Teilen Nylon 66 und mit ansonsten den gleichen Schritten wie für Beispiel 1 beschrieben hergestellt.
Beispiel 4:
Unter Verwendung von 5 Teilen F5000 der Unitica, d.h. Nylon 46 mit einem Schmelzpunkt von 290°C, als hochschmelzendes Nylonharz und mit der ansonsten gleichen Verfahrensweise wie für Beispiel 1 beschrieben wurde ein die vorliegende Erfindung beinhaltender selbstbindender isolierter Draht hergestellt.
Beispiel 5:
Mit 5 Teilen A1030JR der Unitica, d.h. Nylon 6 mit einem Schmelzpunkt von 210°C, als hochschmelzendes Nylonharz, und nach dem ansonsten gleichen Verfahren wie für Beispiel 1 beschrieben wurde ein die vorliegende Erfindung beinhaltender selbstbindender isolierter Draht hergestellt.
Vergleichsbeispiel 1:
Ein Bindelack mit einem Harzgehalt von 18% wurde durch Lösen von X7079 der Daicel-Hüls Ltd. mit einem Schmelzpunkt von 130°C als Copolyamidharz in einem gemischten Lösungsmittel aus Cresol und Xylol im Gewichtsverhältnis 70:30 bereitgestellt. Unter Verwendung dieses Lacks und mit den ansonsten gleichen Schritten wie für Beispiel 1 beschrieben wurde ein selbstbindender isolierter Draht nach dem Stand der Technik hergestellt.
Vergleichsbeispiel 2:
Unter Verwendung von 15 Teilen A-100 der Unitica als hochschmelzendes Nylonharz und mit der ansonsten gleichen Verfahrensweise wie für Beispiel 1 beschrieben wurde ein selbstbindender isolierter Draht nach dem Stand der Technik hergestellt.
Vergleichsbeispiel 3:
Unter Einsatz von PKHH, eines Epoxydharzes der Union Carbide, anstelle des Copolyamidharzes und mit den ansonsten gleichen Schritten wie für Vergleichsbeispiel 1 beschrieben wurde ein selbstbindender isolierter Draht nach dem Stand der Technik hergestellt.
Vergleichsbeispiel 4:
Ein selbstbindender isolierter Draht nach dem Stand der Technik wurde mit 5 Teilen L1500 der Daicel-Hüls Ltd., d.h. Nylon 12 mit einem Schmelzpunkt von 180°C, als das hochschmelzende Nylonharz und mit den ansonsten gleichen Verfahrensweise wie für Beispiel 1 beschrieben hergestellt.
Vergleichsbeispiel 5:
Unter Verwendung von 20 Teilen Nylon 12 und mit den ansonsten gleichen Schritten wie für Vergleichsbeispiel 4 beschrieben wurde ein selbstbindender isolierter Draht nach dem Stand der Technik hergestellt.
1 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Spule, die durch Wickeln, Binden und Pressen eines selbstbindenden isolierten Drahtes hergestellt wurde. Die Bezugsziffer 1 bezeichnet die Wicklung, die Bezugsziffer 2 den oberen Flansch und die Bezugsziffer 3 den unteren Flansch. Der Endabschnitt des Drahtes am Wicklungsanfang trägt die Bezugsziffer 11 und der Endabschnitt am Wicklungsende die Bezugsziffer 12.
2 zeigt eine schematische Vorderansicht der Spule mit eingetragenen Spulenabmessungen. Der obere Flansch 2 hat einen oberen Flanschdurchmesser d_u. Der Hals 6 der Wicklung 1 besitzt den Durchmesser d_n. Der untere Flansch weist einen unteren Flanschdurchmesser d_l auf. Die Spule hat eine Höhe h. 3 zeigt eine schematische Ansicht der Spule, welche die Verfahrensweise zur Bestimmung ihrer Verzerrung veranschaulicht. Mit Bezug auf eine horizontale Ebene 4 ist der Grad der Verdrallung a_twist dargestellt. 4(a) und 4(b) zeigen schematische Ansichten der Spule, welche ein Verfahren zur Messung der Bindefestigkeit an ihrem Ende, an dem mit der Wicklung begonnen wurde, darstellen. Im Einzelnen zeigt die 4(a) das Drahtende 11 am Wicklungsanfang sowie das Drahtende 12 am Wicklungsende. 4(b) zeigt das Drahtende 11 am Wicklungsanfang und mit der Bezugsziffer 5 einen Zugmesser.
Jeder der wie in den Beispielen 1 bis 5 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 beschrieben hergestellten Drähte wurde zur Bereitstellung einer wie in 1 und 2 dargestellt geformten Spule mit einem unteren Flanschdurchmesser von 122 mm, einer Höhe von 70 mm und einem Halsdurchmesser von 40,5 bis 41,0 mm benutzt. Es wurden drei Wickelspulen in eine Wickelmaschine eingesetzt. Eine Ablenkspule wurde dadurch hergestellt, dass jeder Draht mit einem Durchmesser von 0,25 mm in 220 Windungen gewickelt und dass dessen Bindeschicht geschmolzen und in einer Wickelmaschine verpresst wurde, die für eine drei Sekunden lange Beaufschlagung eines elektrischen Stroms mit einer Spannung von 190 V und eine 15 Sekunden lange Anpressung zwecks Kühlung sowie auf eine Düsentemperatur von 40°C eingestellt war. Die der Form entnommene Spule wurde 24 Stunden bei Raumtemperatur stehen gelassen und es wurde ihr Halsdurchmesser, ihr Verzerrungsgrad sowie die Bindefestigkeit des Drahtes am Wicklungsanfang wie in 2 bis 4(b) dargestellt bestimmt. Sodann wurde die Spule 24 Stunden lang in einen Ofen mit der konstanten Temperatur von 120°C eingesetzt und nach Rückführung auf Raumtemperatur auf Änderungen ihres Halsdurchmessers überprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, wies die Spule aus Draht gemäß Vergleichsbeispiel 1 ohne hochschmelzendes Nylon in der Bindeschicht einen größeren Halsdurchmesser als die Form und eine hochgradige Verzerrung auf, obwohl der Draht eine hohe Bindefestigkeit besaß und die Spule keinerlei wesentliche Wärmeverformung zeigte. Bei der Spule aus Draht gemäß dem Vergleichsbeispiel 2 mit 15 Teilen hochschmelzenden Nylons im Bindelack wurde aufgrund der geringen Bindefestigkeit des Drahtes Lockerungen festgestellt, wenngleich diese einen zufriedenstellend geringen Verformungs- und Verzerrunggrad wie auch eine zufriedenstellend geringe Wärmeverformung aufwies. Die Spule aus Draht gemäß Vergleichsbeispiel 3 wurde unter Verwendung eines Epoxydlacks als Bindelack hergestellt, wobei aufgrund mangelnder Bindefestigkeit des Lacks Lockerungen sowie eine beträchtliche Wärmeverformung festgestellt wurden, obwohl die Spule eine zufriedenstellend geringe Verformung und Verzerrung zeigte. Die Spule aus Drahtmaterial nach Vergleichsbeispiel 4, die unter Verwendung eines hochschmelzenden Nylonharzes mit einem Schmelzpunkt unter 200°C hergestellt wurde, wies zwar gewisse Verbesserungen hinsichtlich ihres Halsdurchmessers und ihrer Verzerrung auf, erreichte jedoch die Zielmarken noch nicht. Bei der Spule aus Draht nach Vergleichsbeispiel 5 wurde aufgrund von mangelnder Bindefestigkeit des Drahtes Lockerungen festgestellt trotz Verwendung einer größeren Menge hochschmelzenden Nylonharzes mit einem Schmelzpunkt von weniger als 200°C. Andererseits waren die aus erfindungsgemäßen selbstbindenden isolierten Drähten hergestellten Spulen gemäß den Beispielen 1 bis 5 frei von nennenswerten Lockerungen infolge unvollkommener Bindung und wiesen nach dem Auslagern bei Raumtemperatur eng bei den Abmessungen der Wickelform liegende Abmessungen sowie eine hohe Temperaturformbeständigkeit bei einer erhöhten Temperatur von 120°C auf.
Beispiel 6:
Ein Bindelack mit einem Harzanteil von 18% wurde durch Lösen eines Polyamidharzes A mit einem Molverhältnis der Carboxyl- zu den Amino-Endgruppen von 20:80, einer in einer 0,5%igen m-Cresol-Lösung bei 25°C bestimmten relativen Viskosität von 1,7 und einem über DSK (Daiamid 470-1 der Daicel-Hüls Ltd.) in einem gemischten Lösungsmittel aus Cresol und Xylen im Gewichtsverhältnis von 70:30 bestimmten Schmelzpunkt von 110°C hergestellt. Der Lack wurde auf einen isolierten Polyesterimid-draht mit einem Leiterdurchmesser von 0,250 mm und einem Endaußendurchmesser von 0,290 mm aufgebracht und in einem Emaillierofen von 3 m Länge und einer Temperatur von 300°C im Durchlauf mit einer Geschwindigkeit von 36 m/min getrocknet. Das Auftragen und Trocknen wurde zur Ausbildung einer Bindeschicht mit einer Dicke von 0,010 mm auf dem Draht dreimal wiederholt, wodurch der erfindungsgemäße selbstbindende isolierte Draht anfiel.
Der molare Anteil an Carboxyl- und Amino-Endgruppen im Polyamidharz wurde aufgrund ihrer Konzentrationen errechnet, die wie folgt bestimmt wurden: Die Bestimmung der Konzentration der Amino-Endgruppen erfolgte dadurch, dass eine Probe von 0,1 bis 0,5 g in 50 ml eines gemischten Lösungsmittels aus Phenol und Methanol in einem Volumenverhältnis von 10:1 eingetaucht, 12 Stunden lang stehen gelassen und zwecks Lösung bei Raumtemperatur mehrere Stunden lang gerührt wurde und die Probenlösung einer automatischen Titration unterzogen wurde, um sie mit einer 0,01 N-Methanollösung von HCl zur Reaktion zu bringen und damit die Konzentration der NH₂-Gruppen in der Probenlösung zu bestimmen. Die Konzentration der Carboxyl-Endgruppen wurde durch Herstellen einer Probenlösung in der gleichen Weise wie vorbeschrieben und automatisches Titrieren, um sie mit einer 0,01 N-Methanollösung von NaOH zu reagieren, bestimmt.
Beispiel 7:
Ein erfindungsgemäßer selbstbindender isolierter Draht wurde mit einer Emaillierofentemperatur von 330°C und den ansonsten gleichen Schritten wie für Beispiel 6 beschrieben hergestellt.
Beispiel 8:
Ein erfindungsgemäßer selbstbindender isolierter Draht wurde mit einer Emaillierofentemperatur von 360°C und den ansonsten gleichen Schritten wie für Beispiel 6 beschrieben hergestellt.
Beispiel 9:
Ein erfindungsgemäßer selbstbindender isolierter Draht wurde unter Einsatz von Polyamidharz B mit einem Molverhältnis der Carboxyl- zu den Amino-Endgruppen von 20:80, einer in einer. 0,5%-igen m-Cresol-Lösung bei 25°C bestimmten relativen Viskosität von 1,7 und einem über DSK (M-1422-1 der NIHON RILSAN K. K.) bestimmten Schmelzpunkt von 125°C und mit den ansonsten gleichen Schritten wie für Beispiel 6 beschrieben hergestellt.
Beispiel 10:
Ein erfindungsgemäßer selbstbindender isolierter Draht wurde unter Verwendung von Polyamidharz B wie vorbeschrieben und mit den ansonsten gleichen Schritten wie in Beispiel 7 hergestellt.
Beispiel 11:
Ein erfindungsgemäßer selbstbindender isolierter Draht wurde unter Einsatz von Polyamidharz B wie vorbeschrieben und mit den ansonsten gleichen Schritten wie in Beispiel 8 hergestellt.
Vergleichsbeispiel 6:
Ein selbstbindender isolierter Draht nach dem Stand der Technik wurde unter Einsatz von Polyamidharz C mit einem Molverhältnis der Carboxyl- zu den Amino-Endgruppen von 80:20, einer in einer 0,5%igen m-Cresollösung bei 25°C bestimmten re lativen Viskosität von 1,7 und einem über DSK (Daiamid 470-2 der Daicel-Hüls Ltd.) bestimmten Schmelzpunkt von 110°C und mit den ansonsten gleichen Schritten wie für Beispiel 6 beschrieben hergestellt.
Vergleichsbeispiel 7:
Ein selbstbindender isolierter Draht nach dem Stand der Technik wurde unter Einsatz des vorbeschriebenen Polyamidharzes C und mit den ansonsten gleichen Schritten wie in Beispiel 7 hergestellt.
Vergleichsbeispiel 8:
Ein selbstbindender isolierter Draht nach dem Stand der Technik wurde unter Einsatz des vorbeschriebenen Polyamidharzes C und mit den ansonsten gleichen Schritten wie in Beispiel 8 hergestellt.
Vergleichsbeispiel 9:
Ein selbstbindender isolierter Draht nach dem Stand der Technik wurde unter Einsatz von Polyamidharz D mit einem Molverhältnis der Carboxyl- zu den Amino-Endgruppen von 80:20, einer in einer 0,5%igen m-Cresollösung bei 25°C bestimmten relativen Viskosität von 1,7 und einem über DSK (M-1442-2 der NIHON RILSAN K. K.) bestimmten Schmelzpunkt von 125°C und mit den ansonsten gleichen Schritten wie für Beispiel 9 beschrieben hergestellt.
Vergleichsbeispiel 10:
Ein selbstbindender isolierter Draht nach dem Stand der Technik wurde unter Einsatz des vorbeschriebenen Polyamidharzes D und mit den ansonsten gleichen Schritten wie in Beispiel 10 hergestellt.
Vergleichsbeispiel 11:
Ein selbstbindender isolierter Draht nach dem Stand der Technik wurde unter Einsatz des vorbeschriebenen Polyamidharzes D und mit den ansonsten gleichen Schritten wie in Beispiel 11 hergestellt.
Vergleichsbeispiel 12:
Ein selbstbindender isolierter Draht nach dem Stand der Technik wurde unter Einsatz von Polyamidharz E mit einem Molverhältnis der Carboxyl-zu den Amino-Endgruppen von 20:80, einer in einer 0,5%igen m-Cresollösung bei 25°C bestimmten relativen Viskosität von 1,3 und einem über DSK (Daiamid 431 der Daicel-Hüls Ltd.) bestimmten Schmelzpunkt von 110°C und mit den ansonsten gleichen Schritten wie für Beispiel 6 beschrieben hergestellt.
Jeder der wie in den Beispielen 6 bis 11 und den Vergleichsbeispielen 6 bis 12 beschrieben hergestellten Drähte wurde zur Bereitstellung einer wie in 1 und 2 dargestellt geformten Spule mit einem oberen Flanschdurchmesser von 51 mm, einem unteren Flanschdurchmesser von 122 mm, einer Höhe von 70 mm und einem Halsdurchmesser von 40,5 bis 41,0 mm benutzt. Es wurden drei Wickelspulen in eine Wickelmaschine eingesetzt. Eine Ablenkspule wurde dadurch hergestellt, dass jeder Draht mit einem Durchmesser von 0,25 mm in 220 Windungen gewickelt und dass seine Schmelzschicht geschmolzen und in der Wickelmaschine verpresst wurde, die für eine drei Sekunden lange Beaufschlagung eines elektrischen Stroms mit einer Spannung von 190 V und eine 15 Sekunden lange Anpressung zwecks Kühlung sowie auf eine Formtemperatur von 40°C eingestellt war. Die der Form entnommene Spule wurde 24 Stunden bei Raumtemperatur stehen gelassen und es wurde ihr Halsdurchmesser, ihr Verzerrungsgrad sowie die Bindefestigkeit des Drahtes am Wicklungsanfang wie in 2 bis 4(b) dargestellt bestimmt. Sodann wurde jede Spule 24 Stunden lang in einen Ofen mit einer konstanten Temperatur von 110°C, 120°C oder 130°C eingesetzt und nach Entnahme und Rückführung auf Raumtemperatur auf Änderungen ihres Halsdurchmessers überprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst.
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, zeigten die Spulen aus Drähten gemäß den Vergleichsbeispielen 6 bis 8 und 9 bis 11 mit jeweils einer Bindeschicht aus einem Polyamidharzlack mit einem geringeren molaren Anteil an Amino-Endgruppen bei höher werdender Emaillierofentemperatur eine stärkere Wärmeverformung. Eine große Zunahme des Halsdurchmessers wurde bei der Spule aus Draht gemäß Vergleichsbeispiel 12 festgestellt, der unter Verwendung eines Polyamidharzlacks mit niedriger relativer Viskosität hergestellt war. Andererseits ließen die Spulen aus Drähten gemäß den Beispielen 6 bis 11 mit jeweils einer Bindeschicht aus einem Polyamidharzlack mit einem höheren molaren Anteil an Amino-Endgruppen und einer ausreichenden relativen Viskosität keinerlei wesentliche Änderung des Halsdurchmessers erkennen noch zeigten sie unabhängig von der Änderung der Emaillierofentemperatur im Bereich 300°C bis 360°C irgendeine nennenswerte Veränderung ihrer guten Temperaturformbeständigkeit.
Beispiel 12:
Ein erfindungsgemäßer selbstbindender isolierter Draht wurde unter Verwendung von 100 Teilen Polyamidharz B und 5 Teilen A-100 der Unitica, d.h. Nylon 66 mit einem Schmelzpunkt von 260°C, als hochschmelzendes Nylonharz für die Bereitstellung eines Bindelacks und mit ansonsten den gleichen Schritten wie in Beispiel 9 hergestellt.
Beispiel 13:
Es wurde ein erfindungsgemäßer selbstbindender isolierter Draht mit einer Emaillierofentemperatur von 330°C und ansonsten den gleichen Schritten wie bei Beispiel 12 hergestellt.
Beispiel 14:
Ein erfindungsgemäßer selbstbindender isolierter Draht wurde mit einer Emaillierofentemperatur von 360°C und ansonsten den gleichen Schritten wie bei Beispiel 12 hergestellt.
Beispiel 15:
Ein erfindungsgemäßer selbstbindender isolierter Draht wurde unter Verwendung von 100 Teilen Polyamidharz D und 5 Teilen A-100 der Unitica, d.h. Nylon 66 mit einem Schmelzpunkt von 260°C, als hochschmelzendes Nylonharz zur Bereitstellung eines Bindelacks und mit ansonsten den gleichen Schritten wie für das Vergleichsbeispiel 9 beschrieben hergestellt.
Beispiel 16:
Es wurde ein erfindungsgemäßer selbstbindender isolierter Draht mit einer Emaillierofentemperatur von 330°C und ansonsten den gleichen Schritten wie in Beispiel 15 hergestellt.
Beispiel 17:
Ein erfindungsgemäßer selbstbindender isolierter Draht wurde mit einer Emaillierofentemperatur von 360°C und ansonsten den gleichen Schritten wie bei Beispiel 15 hergestellt.
Jeder der wie in den Beispielen 12 bis 17 beschrieben hergestellten Drähte wurde zur Bereitstellung einer wie in 1 und 2 dargestellt geformten Spule mit einem oberen Flanschdurchmesser von 51 mm, einem unteren Flanschdurchmesser von 122 mm, einer Höhe von 70 mm und einem Halsdurchmesser von 40,5 bis 41,0 mm benutzt. Es wurden drei Wickelspulen in eine Wickelmaschine eingesetzt. Eine Ablenkspule wurde dadurch hergestellt, dass jeder Draht mit einem Durchmesser von 0,25 mm in 220 Windungen gewickelt und seine Bindeschicht geschmolzen sowie in der Wickelmaschine verpresst wurde, die für eine drei Sekunden lange Beaufschlagung eines elektrischen Stroms mit einer Spannung von 190 V und eine 15 Sekunden lange Anpressung zwecks Kühlung sowie auf eine Formtemperatur von 40°C eingestellt war. Die der Form entnommene Spule wurde 24 Stunden bei Raumtemperatur stehen gelassen und es wurde ihr Halsdurchmesser, ihr Verzerrungsgrad sowie die Haftfestigkeit des Drahtes am Wicklungsanfang wie in 2 bis 4(b) dargestellt bestimmt. Sodann wurde jede Spule 24 Stunden lang in einen Ofen mit einer konstanten Temperatur von 110°C, 120°C oder 130°C eingesetzt und nach erfolgter Entnahme und Rückführung auf Raumtemperatur auf Änderungen ihres Halsdurchmessers überprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefasst.
Wie aus Tabelle 3 ersichtlich zeigten die Spulen aus den Drähten mit jeweils einer Bindeschicht aus Lack, der durch Zugabe eines hochschmelzenden Nylonharzes zu einem Polyamidharz mit einem höheren molaren Anteil an Amino-Endgruppen und einer angemessenen relativen Viskosität hergestellt wurde (Beispiele 12 bis 14), eine noch geringere Veränderung des Halsdurchmessers und eine noch bessere Temperaturformbeständigkeit als die Spulen aus Drähten, deren Bindeschichten aus Lacken ohne jedes hochschmelzende Nylonharz hergestellt waren. Das in den Beispielen 15 bis 17 eingesetzte Polyamidharz hatte zwar einen niedrigeren molaren Anteil an Amino-Endgruppen, doch wurde durch Zugabe eines hochschmelzenden Nylonharzes die Herstellung einer den Anforderungen genügenden Bindeschicht auf jedem der Drähte gemäß Beispiel 15 bis 17 ermöglicht. Die aus diesen Drähten hergestellten Spulen wiesen eine geringere Veränderung des Halsdurchmessers und eine bessere Temperaturformbeständigkeit auf als die Spulen aus Drähten, deren Bindeschichten aus Lacken ohne jedes hochschmelzende Nylonharz hergestellt waren.

Claims

Selbstbindender isolierter Draht mit einer bindenden Außenschicht aus einer Harzzusammensetzung umfassend 100 Gewichtsteile eines Copolyamidharzes mit einem Schmelzpunkt von 105°C bis 150°C oder eines Gemisches aus zwei oder mehr dieser Harze sowie wenigstens zwei, jedoch weniger als 10 Gewichtsteilen eines hochschmelzenden Nylonharzes mit einem Schmelzpunkt von 200°C bis 300°C.
Selbstbindender isolierter Draht nach Anspruch 1, wobei das hochschmelzende Nylonharz ein Nylonharz mit einem Schmelzpunkt von wenigstens 230°C ist.
Selbstbindender isolierter Draht nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem hochschmelzenden Nylonharz um Nylon 66 handelt.
Selbstbindender isolierter Draht nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem hochschmelzenden Nylonharz um Nylon 46 handelt.
Selbstbindender isolierter Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Copolyamidharz ein Polyamidharz mit einem geringeren molaren Anteil an Carboxyl- als an Amino-Endgruppen ist.
Selbstbindender isolierter Draht nach Anspruch 5, wobei das Verhältnis zwischen den Carboxyl- zu Amino-Gruppen zwischen 20:80 und 0:100 liegt.