EP0024674A1 - Verfahren zur Herstellung isolierter Wickeldrähte durch Aufextrudieren von Polyethylenterephtalat - Google Patents
Verfahren zur Herstellung isolierter Wickeldrähte durch Aufextrudieren von Polyethylenterephtalat Download PDFInfo
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Definitions
- the present invention relates to an improved process for the production of insulated Vickel wires by extrusion of thermoplastics.
- Enamel-insulated winding wires so-called “enamelled wires” are precisely characterized in the German standard DIN 46 435 from April 1977. They are used on a large scale in electrical engineering, transformer construction and electronics.
- the conductor metal preferably copper or aluminum, is insulated with a thin, but mechanically and thermally extremely resistant synthetic resin lacquer layer.
- Such enamelled wires are produced on wire enamelling machines by repeatedly applying an enamelled wire enamel to the metal wire.
- wire enamel dispersions and aqueous solutions of wire enamel resins as well as resin melts are already used for wire enamelling.
- thermoplastics for thick-walled sheathing of electrical conductor bundles and for the production of conductor wires has long been known from the cable industry.
- thermoplastic polycondensates with crystallite melting points above 170 ° C., preferably above 250 ° C., are used as thermoplastics for the extrusion coating of Vickel wires.
- the present invention relates to a process for the production of enamel-insulated winding wires by extrusion of partially crystalline thermoplastic polycondensates with crystallite melting points above 170 ° C., preferably above 250 ° C., which is characterized in that polyethylene terephthalate filled with 5-15% by weight of titanium dioxide is used.
- wires coated with polyethylene terephthalate with a titanium dioxide content of 4% by weight and 5% by weight were still in order after an observation period of 10 days, with renewed assessment after a further 65 days, however, the coating showed slightly pronounced fine hairline cracks.
- titanium dioxide From the above, there is therefore the need for a minimum addition of 5% by weight of titanium dioxide. From the standpoint of cracking, an upper limit on the titanium dioxide content is not apparent. However, since film homogeneities occur when the titanium dioxide content is too high. lead to a drop in the breakdown voltage, the titanium dioxide content should be max. 15% by weight can be limited.
- Polyethylene terephthalate can be used for practically all types produced in the fiber and plastics industry from terephthalic acid or dimethyl terephthalate and ethylene glycol.
- the titanium dioxide is expediently incorporated into polyethylene terephthalate on mixing extruders.
- Polyethylene terephthalate (relative viscosity 1.33, K value according to Fikentscher 52, melting point according to DTA 255 ° C + ) with 8% titanium dioxide (anatase type, Kronos AV from Kronos Titan GmbH) was placed in the filler neck of one in the DT-OS 27 28 883 entered extruder described in detail.
- the extruder temperatures from the inlet to the nozzle were 240 ° C / 250 ° C / 260 ° C / 270 ° C / 270 ° C / 270 ° C / 280 ° C at the individual temperature measuring points.
- Soft-annealed copper wire with a diameter of 0.4 mm was used, which first passed a preheating section via a unwinding device and, after passing through the coating zone in the extruder head, a stripper nozzle which regulates the layer thickness.
- the coated wire After passing through a cooling section, the coated wire was wound up; the take-off speed was 200 m / min.
- the applied total layer thickness was 31 ⁇ and thus corresponded to grade 1 according to DIN 46 435 from April 1977.
- the coating was smooth and showed no cracks - even after rewinding (observation period 210 days).
- polyethylene terephthalate with 4% by weight, 5% by weight, 6% by weight, 7% by weight, 10% by weight and 15% by weight of titanium dioxide was used.
- the insulated winding wires were produced under the same conditions as described above.
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von isolierten Vickeldrähten durch Extrusion von Thermoplasten.
- Lackisolierte Wickeldrähte, sogenannte "Lackdrähte", sind in der Deutschen Norm DIN 46 435 von April 1977 genau charakterisiert. Sie kommen in großem Umfang im Elektromaschinenbau, Transformatorenbau und in der Elektronik zum Einsatz.
- Das Leitermetall, vorzugsweise Kupfer oder Aluminium, ist mit einer dünnen, jedoch mechanisch und thermisch äusserst widerstandsfähigen Kunstharzlackschicht isoliert.
- Die Herstellung derartiger Lackdrähte erfolgt auf Drahtlackiermaschinen durch mehrfaches kontinuierliches Auftragen eines Drahtlackes auf den Metalldraht. Im Hinblick auf die Schädlichkeit der in dem DraHtlack enthaltenen Lösungsmittel und auf die sich daraus ergebenden Umweltprobleme werden zur Drahtlackierung auch schon Drahtlack-Dispersionen und wässrige Lösungen von Drahtlackharzen sowie auch Harzschmelzen eingesetzt.
- Alle diese bekannten Verfahren sind durch die damit erreichbaren verhältnismäßig niedrigen Abzugsgeschwindigkeiten jedoch recht arbeits- und zeitaufwendig.
- Aus der Kabelindustrie ist seit langem die Extrusion von Thermoplasten zur dickwandigen Ummantelung elektrischer Leiterbündel sowie zur Herstellung von Leitungsdrähten bekannt.
- In einer älteren Anmeldung (vergl. z.B. DT.OS 26 38 763) wird bereits ein Verfahren zur Herstellung von lackisolierten Wickeldrähten durch Extrusion von Thermoplasten beschrieben.
- Diese unter Mitwirkung der Anmelderin getätigte. ältere Anmeldung leistet damit einen entscheidenden Beitrag zur Überwindung des Vorurteils, die Erzielung derart dünner Isolierschichten, wie sie laut DIN 46 435 gefordert werden, sei im Extrusionsverfahren nicht möglich. Nach DT-OS 26 38 763 werden als Thermoplaste für die Extrusionsbeschichtung von Vickeldrähten teilkristalline thermoplastische Polykondensate mit Kristallitschmelzpunkten oberhalb 170°C , vorzugsweise oberhalb 250°C, eingesetzt.
- Nachteilig bei den teilkristallinen Polykondensaten gemäß DT-OS 26 38 763, insbesondere bei Polyäthylenterephthalat gemäss Beispiel 1 ist - wie erst neuerdings festgestellt wurde - die Neigung der Thermoplastbeschichtung zur Rissbildung.
- Nach einer Lagerzeit von wenigen Tagen bis zu mehreren Wochen bilden sich vorzugsweise nach dem Umspulen der beschichteten Drähte oberflächlich feine, konzentrisch verlaufende Risse aus, die offenbar auf nachträgliche Kristallisations- und damit Schrumpfungsprozesse des Polymeren zurückzuführen sind.
- Es liegt auf der Hand, daß diese Risse, auch wenn sie nicht bis auf die Metalloberfläche durchgehen, eine gewisse Beeinträchtigung einiger Eigenschaften der Wickeldrähte darstellen.
- Es wurde nun überraschenderweise ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Wickeldrähten durch Extrusion von Thermoplasten gefunden, das die geschilderten Nachteile überwindet.
- Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von lackisolierten Wickeldrähten durch Extrusion von teilkristallinen thermoplastischen Polykondensaten mit Kristallitschmelzpunkten oberhalb 170°C, vorzugsweise oberhalb 250°C, das dadurch gekennzeichnet ist, daß mit 5 - 15 Gew.% Titandioxid gefülltes Polyäthylenterephthalat eingesetzt wird.
- Es konnte in keiner Weise vorausgesehen werden, daß durch Einarbeitung von Titandioxid in Polyäthylenterephthalat die Tendenz der damit beschichteten Drähte zur Rissbildung merklich verringert und mit Titandioxidgehalten oberhalb von 5 Gew.% über einen längeren Beobachtungszeitraum völlig verhindert wird.
- Dieser Befund ist umso überraschender, da andere Zusätze, wie z.B. Talkum, Kaolin, Bariumsulfat, keinen diesbezüglichen Effekt erkennen liessen.
- So waren beispielsweise mit Polyäthylenterephthalat beschichtete Drähte mit einem Titandioxid-Gehalt von 4 Gew.% und 5 Gew.% nach einem Beobachtungszeitraum von 10 Tagen noch in Ordnung, bei erneuter Begutachtung nach weiteren 65 Tagen zeigte die Beschichtung jedoch schwach ausgeprägte feine Haarrisse.
- Mit 6 Gew.% und 7 Gew.% Titandioxid war die Beschichtung im gleichen Beobachtungszeitraum noch völlig in Ordnung, mit 8 Gew.%, 10 Gew.%, 15. Gew.% und 30 Gew.% Titantioxid darüber hinaus auch nach einem Beobachtungszeitraum von über 200 Tagen.
- Aus dem Vorgenannten ergibt sich also die Notwendigkeit eines Mindestzusatzes von 5 Gew.% Titandioxid. Vom Standpunkt der Rissbildung aus gesehen ist eine obere Grenze des Titandioxid-Gehaltes nicht ersichtlich. Da jedoch bei zu hohen Titandioxid-Gehalten Filminhomogenitäten auftreten, die u.a. zum Abfall der Durchschlagspannung führen, sollte der Titandioxid-Gehalt auf max. 15 Gew.% begrenzt werden.
- Als Polyäthylenterephthalat können praktisch alle in der Faser- und Kunststoffindustrie üblichen aus Terephthalsäure bzw. Dimethylterephthalat und Äthylenglykol hergestellten Typen Verwendung finden. Weiterhin kommen als Titandioxid die handelsüblichen Rutil-und Anatas-Typen, wie sie zur Einfärbung von Kunststoffen und Lacken verwendet werden, zum Einsatz.
- Die Einarbeitung des Titandioxids in Polyäthylenterephthalat erfolgt zweckmässigerweise auf Mischextrudern.
- Polyäthylenterephthalat (relative Viskosität 1,33, K-Wert nach Fikentscher 52, Schmelzpunkt nach DTA 255°C +) mit 8 % Titandioxid (Anatas-Typ, Kronos AV der Firma Kronos Titan GmbH) wurde in den Einfüllstutzen eines in der DT-OS 27 28 883 im Detail beschriebenen Extruders eingegeben.
- Die Extrudertemperaturen vom Einlauf bis zur Düse betrugen an den einzelnen Temperaturmeßstellen 240°C/ 250°C/ 260°C/ 270°C/ 270°C/ 270°C/ 280°C.
- Zum Einsatz gelangte weichgeglühter Kupferdraht von 0,4 mm Durchmesser, der über eine Abspulvorrichtung zunächst eine Vorheizstrecke und nach Passieren der Beschichtungszone im Extruderkopf eine Abstreiferdüse, die die Schichtdicke reguliert, durchlief.
- Nach Passieren einer Kühlstrecke wurde der beschichtete Draht aufgespult; die Abzugsgeschwindigkeit betrug 200 m/min. Die aufgetragene Gesamtschichtdicke betrug 31 µ und entsprach somit Grad 1 nach DIN 46 435 vom April 1977.
- + Bestimmung der relativen Viskosität einer Lösung des Polyäthylenterephthalats (0,5 g) in 100 ml eines Lösungsmittels bestehend aus 3 Teilen Phenol und 2 Teilen o-Dichlorbenzol bei 25°C mit Hilfe eines Ubbelohde Viskosimeters Ia. Der sogenannte K-Vert wird nach Fikentscher aus der relativen Viskosität berechnet.
-
- Die Beschichtung war glatt und wies - auch nach erfolgtem Umspulen - keine Risse auf (Beobachtungszeitraum 210 Tage).
- In weiteren Versuchen kam Polyäthylenterephthalat mit 4 Gew.%, 5 Gew.%, 6 Gew.%, 7 Gew.%, 10 Gew.% und 15 Gew.% Titandioxid zum Einsatz.
- Die Herstellung der isolierten Wickeldrähte erfolgte unter den gleichen Bedingungen wie oben beschrieben.
- Die Abhängigkeit der Rissbildungstendenz vom Titandioxid-Gehalt ist aus der Textbeschreibung zu entnehmen.
Claims (1)
- Verfahren zur Herstellung von lackisolierten Wickeldrähten durch Extrusion von teilkristallinen thermoplastischen Polykondensaten mit Kristallitschmelzpunkten oberhalb 170°C, vorzugsweise oberhalb 250°C, dadurch gekennzeichnet, dass mit 5 - 15 Gew.% Titandioxid gefüllte Poly- äthylenterephthalate eingesetzt werden.
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