EP0384505A1 - Verfahren zum kontinuierlichen Beschichten von Drähten sowie die Verwendung der so hergestellten Drähte - Google Patents

Verfahren zum kontinuierlichen Beschichten von Drähten sowie die Verwendung der so hergestellten Drähte Download PDF

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EP0384505A1
EP0384505A1 EP19900200246 EP90200246A EP0384505A1 EP 0384505 A1 EP0384505 A1 EP 0384505A1 EP 19900200246 EP19900200246 EP 19900200246 EP 90200246 A EP90200246 A EP 90200246A EP 0384505 A1 EP0384505 A1 EP 0384505A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
weight
parts
wire
electrically conductive
graphite
Prior art date
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Granted
Application number
EP19900200246
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0384505B1 (de
Inventor
Klaus-Wilhelm Lienert
Knut Von Loh
Hans-Joachim Reiser
Paul Mertens
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF Farben und Fasern AG
Lacroix und Kress GmbH
Original Assignee
Lackdraht Union GmbH
BASF Lacke und Farben AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Lackdraht Union GmbH, BASF Lacke und Farben AG filed Critical Lackdraht Union GmbH
Publication of EP0384505A1 publication Critical patent/EP0384505A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0384505B1 publication Critical patent/EP0384505B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00—Coils

Definitions

  • the present invention also relates to wires produced by this method and the use of these wires as an energy-storing inductive winding.
  • the metallic layer is problematic when processing the winding wire, since it tears when the wire is stretched in the winding machine.
  • the present invention was therefore based on the object of providing a method according to the preamble of the first claim, in which both the insulating varnish and the conductive varnish are applied to the most varied wire diameters, in particular also to thin wires (wire diameter ⁇ 0, 35 mm) can be applied and hardened.
  • the wires produced by this process should be used as winding wires for the production of e.g. B. coils, relays, contactors, motors and other electronic devices in which inductors and capacitors can be used.
  • winding wires should also be able to be further processed in the usual way.
  • both the insulating and the electrically conductive coating have a sufficiently high elasticity so that the coating does not break when the wires are wound.
  • the coating must also be sufficiently hard to withstand the mechanical stresses in the manufacture of coils and the like. Like. Without resisting damage.
  • polyesterimide resins used as component Aa are known and are described, for example, in DE-OS 14 45 263 and DE-OS 14 95 100.
  • the polyesterimides are prepared in a known manner by esterifying the polyhydric carboxylic acids with the polyhydric alcohols, optionally with the addition of oxycarboxylic acids , and using starting materials containing imide groups. Instead of the free acids and / or alcohols, their reactive derivatives can also be used.
  • Terephthalic acid is preferably used as the carboxylic acid component, and ethylene glycol, glycerol and tris-2-hydroxyethyl isocyanurate are preferably used as polyhydric alcohols, the latter being particularly preferred. The use of tris-2-hydroxyethyl isocyanurate leads to an increase in the softening temperature of the paint film obtained.
  • the starting materials containing imide groups can be obtained, for example, by reaction between compounds, one of which must have a five-membered, cyclic carboxylic anhydride group and at least one further functional group, while the other contains at least one further functional group in addition to a primary amino group.
  • These other functional groups are primarily carboxyl groups or hydroxyl groups, but they can also be other primary amino groups or carboxylic anhydride groups.
  • Examples of compounds with a cyclic carboxylic acid anhydride grouping with a further functional group are, in particular, pyromellitic dianhydride and trimellitic anhydride.
  • aromatic carboxylic anhydrides for example the naphthalenetetracarboxylic dianhydrides or dianhydrides of tetracarboxylic acids with two benzene nuclei in the molecule, in which the carboxyl groups are in the 3,3 ', 4- and 4'-positions.
  • Examples of compounds with a primary amino group and a further functional group are in particular diprimary diamines, e.g. B. ethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, nonamethylenediamine and other aliphatic diprimary diamines.
  • diprimary diamines e.g. B. ethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, nonamethylenediamine and other aliphatic diprimary diamines.
  • aromatic diprimary diamines such as benzidine, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenyl ketone, sulfone, sulfoxide, ether and thioether, phenylenediamines, toluenediamines, xylylenediamines and also diamines with three benzene nuclei in the molecule, such as bis- (4) aminophenophenyl ⁇ , ⁇ '-p-xylene or bis (4-aminophenoxy) - 1,4-benzene, and finally cycloaliphatic diamines, such as 4,4'-dicyclohexylmethane diamine.
  • aromatic diprimary diamines such as benzidine, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenyl ketone, sulfone, sulfoxide, ether and thioether, phenylenediamines, toluenediamines, x
  • Amino alcohol-containing compounds with a further functional group can also be used, for.
  • monoethanolamine or monopropanolamines furthermore amino carboxylic acids such as glycine, aminopropionic acids, aminocaproic acids or aminobenzoic acids.
  • Known transesterification catalysts are used to prepare the polyesterimide resins, for example heavy metal salts such as lead acetate, zinc acetate, organic titanates, cerium compounds and organic acids, such as, for. B. para-toluenesulfonic acid.
  • the same transesterification catalysts can be used as crosslinking catalysts in the curing of the polyesterimides - advantageously in a proportion of up to 3% by weight, based on the binder.
  • Solvents suitable for the production of the polyesterimide wire enamels are cresolic and non-cresolic organic solvents such as, for example, cresol, phenol, glycol ethers such as, for. B. methyl glycol, ethyl glycol, isopropyl glycol, butyl glycol, methyl diglycol, ethyl diglycol, butyl diglycol; Glycol ether esters, e.g. B. methyl glycol acetate, ethyl glycol acetate, butyl glycol acetate and 3-methoxy-n-butyl acetate; cyclic carbonates, such as B. propylene carbonate; cyclic esters such as B.
  • Aromatic solvents can also be used, if appropriate in combination with the solvents mentioned. Examples of such solvents are xylene, solvent naphtha®, toluene, ethylbenzene, cumene, heavy benzene, various Solvesso® and Shellsol® types and Deasol®.
  • aqueous polyesterimide solutions or dispersions in the process according to the invention.
  • the water solubility or water dispersibility of the polyester imides is such. B. described in DE-PS 17 20 321, by introducing a sufficiently high number of carboxyl groups into the polyesterimide resin and neutralizing the carboxyl groups with an amine.
  • the viscosities of 20 to 60 wt .-% solvent solutions of the polyester imides are at 23 o C in the range of 80 to 15000 mPas.
  • polyester resins used as component Ab are also known and are described, for example, in US Pat. Nos. 3,342,780 and EP-B-144 281.
  • the polyesters are prepared in a known manner by esterifying polybasic carboxylic acids with polyhydric alcohols in the presence suitable catalysts.
  • Alcohols suitable for the production of the polyesters are, for example, ethylene glycol, propylene glycol 1,2 and 1,3, butanediol 1,2, 1,3 and 1,4, pentanediol 1,5, neopentyl glycol, diethylene glycol, triethylene glycol and Triplet like e.g. B. glycerol, trimethylolethane, trimethylolpropane and tris-2-hydroxyethyl isocyanurate. Mixtures of ethylene glycol and tris-2-hydroxyethyl isocyanurate are preferably used. The use of tris-2-hydroxyethyl isocyanurate leads to high softening temperatures of the lacquer layer.
  • Suitable carboxylic acids are for example phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid and their esterifiable derivatives such as.
  • Both the half esters, the dialkyl esters and mixtures of these compounds can be used.
  • the corresponding acid halides of these compounds can also be used.
  • polyesters have a ratio of hydroxyl to carboxyl groups from 1.1: 1 to 2.0: 1, preferably from 1.15: 1 to 1.60: 1.
  • Catalysts suitable for the production of the polyesters which are used in amounts of 0.01 to 5% by weight, based on the feed mixture, are conventional esterification catalysts. Examples of suitable compounds have already been given in the description of the polyesterimides Aa.
  • Suitable solvents for the polyester Ab are also the solvents listed in the description of the polyester imides. At this point, reference is therefore made to pages 6 to 7 of this description for further details.
  • the viscosities of the 20 to 60% by weight solvent solutions of the polyesters are at 23 ° C. in the range from 40 to 12000 mPas.
  • the polyurethane-based Ac wire enamels used in the process according to the invention are also already known and are described, for example, in DE-OS 28 40 352 and DE-OS 25 45 912 described.
  • the wire enamels are produced in a known manner by dissolving a hydroxyl-containing polyester with an OH number of 100 to 450 mg KOH / g, preferably from 150 to 400 mg KOH / g and a blocked isocyanate adduct in a cresolic or non-cresolic solvent or solvent mixture.
  • polyester wire enamels Ab The same structural components (polyol and polycarboxylic acid) and the same reaction conditions as in the production of the polyester wire enamels Ab can be used for the production of the hydroxyl-containing polyesters. For details, please refer to pages 7 to 8 of this description.
  • the isocyanate adducts are prepared by reacting a diisocyanate with a polyol, the amounts of these compounds being chosen so that the NCO: OH equivalent ratio is between 1: 2 and 9: 1. The remaining free isocyanate groups of this adduct are reacted with a blocking agent.
  • the structure of the isocyanate adduct is advantageously carried out in a solvent which is inert to isocyanant groups and which readily dissolves the resulting polyurethane in the presence of a catalyst at from 30 to 120 ° C.
  • diisocyanates examples include trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, propylene diisocyanate, ethylethylene diisocyanate, 2,3-dimethylethylene diisocyanate, 1-methyltrimethylene diisocyanate, 1,3-cyclopentylene diisocyanate, 1,4-cyclohexylene diisocyanate diisocyanate, 1,2-diisocyanate diisocyanate, 1,2-diisocyanate diisocyanate, 1,2-diisocyanate diisocyanate, 1,2-cyclohexylene diisocyanate, 1,2-diisocyanate, 1,2-diisocyanate, 1,2-diisocyanate , 1,4-phenylene diisocyanate, 2,5-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4'-bi
  • Toluene diisocyanate and bis (4-isocyanatophenyl) methane are preferably used.
  • Suitable polyols for adduct formation are trimethylolpropane, neopentyl glycol, glycerin, hexanetriol, pentaerythritol and glycols such as, for. B. ethylene glycol and propylene glycol. Trimethylolpropane is preferably used. An adduct of 1 mol of trimethylolpropane and 3 mol of tolylene diisocyanate and / or bis (4-isocyanatophenyl) methane is very particularly preferably used.
  • blocking agents are suitable for blocking the free isocyanate groups, but it must be ensured that deblocking only occurs at temperatures above 120 ° C.
  • suitable compounds are aliphatic, cycloaliphatic or aromatic alcohols such as. B. butanol, isobutanol, 2-ethylhexanol, cyclohexanol, cyclopentanol, benzyl alcohol, phenols, cresols; ⁇ -Hydroxykylether such as. B. methyl, ethyl, butyl glycol; Amines such as B. di-n-butylamine, di-n-hexylamine; Oximes such as B.
  • Phenol and / or cresol are used as the preferred blocking agent.
  • Suitable inert solvents are for example heterocyclic, aliphatic or aromatic hydrocarbons, ethers, esters and ketones such as.
  • the content of blocked isocyanate adduct in the wire enamel Ac is between 30 and 90% by weight, based on the sum of the blocked isocyanate adduct and the hydroxyl-containing polyester.
  • Wire enamels based on polyurethane are preferably used both as an insulating enamel and particularly as an electrically conductive enamel, especially when thin wires ( ⁇ ⁇ 0.35 mm) are to be coated.
  • Wire enamels based on polyurethane have the advantage that they are directly solderable / tinnable and that they have low viscosities with a high solids content. This is particularly advantageous with regard to high application speeds and with regard to the maximum amount of soot that can be incorporated.
  • Polyurethanes as conductive lacquers also have the advantage that, when they are coated on polyester or polyesterimide insulating lacquers, they can be removed simply by melting on part of the wire. This is e.g. B. then of importance if the Cu wire conductor is contacted without the conductive lacquer layer being connected.
  • the viscosities of 15 to 50% by weight solutions of the polyurethanes are at 23 ° C. in the range from 50 to 10,000 mPas.
  • the wire enamels Ad based on polyamideimide are also known and described, for example, in US Pat. No. 3,554,984, DE-OS 24 41 020, DE-OS 25 56 523, DE-AS 12 66 427 and DE-OS 19 56 512.
  • the polyamideimides are prepared in a known manner from polycarboxylic acids or their anhydrides, in which 2 carboxyl groups are in the vicinal position and which must have at least one further functional group, and from polyamines with at least one primary amino group capable of imide ring formation or from compounds with at least 2 Isocyanate groups.
  • the polyamideimides can also be obtained by reacting polyamides, polyisocyanates which contain at least 2 NCO groups and cyclic dicarboxylic anhydrides which contain at least one further group capable of condensation or addition.
  • the polyamideimides from diisocyanates or diamines and dicarboxylic acids if one of the components already contains the imide group.
  • a tricarboxylic anhydride can first be reacted with a diprimary diamine to give the corresponding diimidocarboxylic acid, which then reacts with a diisocyanate to give the polyamideimide.
  • Tricarboxylic acids or their anhydrides are preferably used for the preparation of the polyamideimides.
  • the corresponding aromatic tricarboxylic anhydrides such as. B. trimellitic anhydride, naphthalene tricarboxylic anhydrides, bisphenyltricarboxylic anhydrides and other tricarboxylic acids with 2 benzene nuclei in the molecule and 2 vicinal carboxyl groups, such as the examples listed in DE-OS 19 56 512.
  • Trimellitic anhydride is very particularly preferably used.
  • the diprimary diamines already described for the polyamidocarboxylic acids can be used as the amine component.
  • aromatic diamines which contain a thiadiazole ring such as, for. B. 2,5-bis (4-aminophenyl) -1,3,4-thiadiazole, 2,5-bis (3-aminophenyl) -1,3,4-thiadiazole, 2- (4-aminophenyl) - 5- (3-aminophenyl) -1,3,4-thiadiazole and mixtures of the different isomers.
  • Suitable diisocyanates for the preparation of the polyamideimides are aliphatic diisocyanates such as. B. tetramethylene, hexamethylene, heptamethylene and trimethylhexamethylene diisocyanates; cycloaliphatic diisocyanates such as B. isophorone diisocyanate, ⁇ , ⁇ '-diisocyanate-1,4-dimethylcyclohexane, cyclohexane-1,3-, cyclohexane-1,4-, 1-methylcyclohexane-2,4- and dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate; aromatic diisocy anate such as B.
  • aliphatic diisocyanates such as. B. tetramethylene, hexamethylene, heptamethylene and trimethylhexamethylene diisocyanates
  • cycloaliphatic diisocyanates such as B. isophorone diis
  • phenylene, tolylene, naphthalene and xylylene diisocyanate and substituted aromatic systems such as.
  • Suitable polyamides are those polyamides which by polycondensation of dicarboxylic acids or their derivatives with diamines or of aminocarboxylic acids and their derivatives, such as. B. lactams have been obtained.
  • polyamides may be mentioned as examples: dimethylene succinic amide, pentamethylene pimelic acid amide, undecane methylene tridecanedicarboxylic acid amide, hexamethylene adipic acid amide, hexamethylene sebacic acid amide, polycaproic acid amide. Hexamethylene adipic acid amide and polycaproic acid amide are particularly preferred.
  • Suitable solvents are - as in the case of polyamidocarboxylic acids - those organic compounds whose functional groups do not react to a large extent with the starting materials and which dissolve at least 1 component, preferably both starting materials and the polyamideimide.
  • Examples are N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylformamide, N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylmethoxyacetamide, N-methylcaprolactam, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, tetramethylurea, pyridine, formamide, N- Methylformamide, N-acetylpyrrolidone, dimethyl sulfone, tetramethylene sulfone and hexamethyl phosphoramide.
  • soluble heavy metal salts such as. B. zinc octoate, cadmium octoate, tetraisopropyl titanate or tetrabu tyltitanat in an amount of up to 3 wt .-%, based on the binder, are used.
  • the viscosities of 20 to 40% by weight solutions of the polyamideimides are at 23 ° C. in the range from 800 to 3000 mPas.
  • the wire enamels Aa to Ad optionally contain customary auxiliaries and additives and leveling agents in customary amounts, preferably 0 to 10% by weight, based on the binder or based on the Sum of binder and hardener.
  • the solvent content of the wire enamels Aa to Ad is generally between 40 and 80% by weight, based on the overall formulation, but the solvent content depends on the lacquer viscosity to be set in each case.
  • the electrically conductive lacquers used in the second step of the process according to the invention likewise consist of the known wire enamels based on polyesterimide (wire enamel Aa), polyester (wire enamel Ab), polyurethane-based (wire enamel Ac) and polyamideimide-based (wire enamel ad) described above. .
  • electrically conductive carbon black and / or graphite is additionally added to these coatings. The amount of carbon black and / or graphite added depends on the binder base of the wire enamel. It also depends on whether carbon black or graphite is added as the sole component, or whether a combination of electrically conductive carbon black and graphite is used.
  • any electrically conductive carbon black that can be wetted by the wire enamels Aa to Ad can be used.
  • the average particle size of the carbon black used should be such that smooth paint surfaces result. This means that the maximum average particle size of the carbon black used must be smaller than the dry film thickness of the conductive lacquer layer after a single application.
  • the graphite which can be used must also be wettable by the wire enamels Aa to Ad. In addition, a smooth paint film must result.
  • This process has the advantage of a varnish with a high carbon black / graphite content, which can be varnished with a high application speed.
  • the wires obtained can be soldered directly. If the conductive varnishes based on polyurethane are coated on polyester or polyesterimide insulating varnishes, there is also the further advantage that the conductive varnish and the insulating varnish can be removed separately by selective melting.
  • a further preferred embodiment of the method according to the invention is a method in which an insulating varnish is also applied to the electrically conductive layer and isolates the conductive layer from the outside.
  • the wire enamels based on polyesterimide, polyester, polyurethane and polyamideimide already described on pages 5 to 14 are suitable for this. For details, reference is therefore made to the description on this page.
  • Both the insulating and the electrically conductive lacquer are applied and hardened using conventional painting machines.
  • the required paint film thickness is built up by at least 1 to 10 individual orders, whereby each individual coat of paint is cured without bubbles before the next coat of paint is applied.
  • the wires according to the invention also have capacitive properties due to their construction (series capacitor), they are particularly well suited for the production of capacitively energy-storing windings, such as those e.g. B. are described in DE-OS 36 04 579. In many cases, such windings can replace the capacitor and coil where they interact.
  • the wires produced by the method according to the invention can, for example due to the high elasticity of the conductive lacquer layer. B. stretched in the winding machine without the conductive layer tearing.
  • Another important advantage of the method according to the invention is that the conductivity of the conductive lacquer layer can be controlled within wide ranges via the content of electrically conductive carbon black and / or graphite, whereas this is not possible with a metallic layer.
  • polyester imide By reacting 3.9 parts of ethylene glycol, 8.7 parts of dimethyl terephthalate, 10.2 parts of trishydroxyethyl isocyanurate (THEIC), 11.5 parts of trimellitic anhydride and 5.9 parts of 4,4'-diaminodiphenylmethane in the presence of 0.04 part of tetra- n-butyl titanate is a polyester imide.
  • This polyester imide is 56 parts Mixture of Kresol / Solventnaphtha® dissolved in a ratio of 2: 1 and mixed with 0.7%, based on the total recipe, of a commercially available titanium catalyst.
  • the resultant wire enamel has 2 with a viscosity of 800 mPas (23 ° C) a solids content of 39% (1h / 180 ° C).
  • the polyamideimide is prepared by the method described in DE-AS 12 66 427 from 38.5 parts of trimellitic anhydride and 60.0 parts of diphenylmethane diisocyanate.
  • a 33% solution in N-methylpyrrolidone has a viscosity of 1500 mPas at 23 o C.
  • a copper wire (diameter 0.14 mm) is coated on a tandem coating machine at 80 m / min. First, the wire material 1 is painted with rim holes 8 and baked at 400 ° C. Then the conductive varnish 1 is painted with 3 swipes and baked at 250 o to 350 o C. The capacitance and resistance of the conductive lacquer layer were then measured from a 1 m long wire coated in this way. The results of these tests are shown in Table 1.
  • a copper wire (diameter 0.71 mm) is coated with the wire lacquer 2 at a take-off speed of 28 m / min on a commercially available coating machine with 8 passes and baked at 500 to 520 ° C.
  • Example 2 It is made with a coated insulating and conducting varnish wire similarly to Example 2, wherein in contrast to Example 2, the oven temperature is in both the curing of the Isolierlacktik as well as during curing of the conductive lacquer 420-460 o C.
  • a coated wire with the resistance and capacitance values given in Table 1 is obtained at a coating speed of 26 m / min.
  • Example 2 920 parts of the wire enamel 1 based on polyurethane and 80 parts of the carbon black used in Example 1 are finely dispersed for 30 min at 2330 revolutions / min.
  • the conductive lacquer 2 thus produced has a solids content of 32.8% (1 h / 180 ° C.).
  • a copper wire ( ⁇ 0.71 mm) is coated with wire enamel 2 at a take-off speed of 28 m / min on a commercially available coating machine with 8 passages and baked at 500 to 520 ° C.
  • the conductive varnish 2 described above is then applied to this wire enamel layer and baked (dry layer thickness 42 ⁇ m).
  • the capacitance and the resistance of the conductive lacquer layer were measured from a 1 m long wire coated in this way. The results are shown in Table 1.
  • a copper wire ( ⁇ 1 mm) is coated with the wire enamel 2 (dry layer thickness 50 ⁇ m).
  • the conductive varnish described above is cured onto this wire enamel layer (dry layer thickness 45 ⁇ m).
  • a copper wire (diameter 1 mm) is coated with the wire enamel 2 on a conventional coating machine (oven length 3 m, 7 coats, oven temperature 520/540 o C) at a take-off speed of 28 m / min.
  • the above-described conductive lacquer 4 with 6 passes is then applied to this wire enamel layer in the same coating machine at a stripping speed of 8.5 m / min and baked at 520 to 540 ° C.
  • the capacitance and the resistance of the conductive lacquer layer are measured from a 1 m long wire coated in this way.
  • the conductive lacquer 5 produced in this way has a solids content of 55% (1 h 180 ° C.).
  • the conductive varnish 5 is applied in a layer thickness of 35 ⁇ m to a 1 mm copper wire, coated with wire enamel 2 (dry film thickness 50 ⁇ m).
  • the conductive lacquer layer has a resistance of 960 k ⁇ / m (see also Table 1).
  • the conductive lacquer 6 is applied in a layer thickness of 45 ⁇ m on a 1 mm Cu wire that is insulated with the wire enamel 2 (dry film thickness 50 ⁇ m).
  • the conductive lacquer layer has a resistance of 970 k ⁇ / m (see also Table 1).

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Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Beschichten von Drähten, bei dem mit einem isolierenden Lack auf Polyesterimid-, Polyester- oder Polyurethan-Basis beschichtete Drähte, entweder mit 1) einem Polyesterimid- oder Polyester-Drahtlack, der a) 2 bis 20 Gewichtsteile elektrisch leitfähigem Ruß oder b) 50 bis 110 Gewichtsteile Graphit oder c) 1 bis 12 Gewichtsteile Ruß und 50 bis 110 Gewichtsteile Graphit enthält, oder, 2) einem Polyurethan-Drahtlack, der a) 5 bis 50 Gewichtsteile elektrisch leitfähigen Ruß oder b) 2 bis 40 Gewichtsteile Graphit oder c) 1 bis 35 Gewichtsteile Ruß und 2 bis 115 Gewichtsteile Graphit enthält, oder, 3) einem Polyamidimid-Drahtlack, der a) 1 bis 10 Gewichtsteile elektrisch leitfähigen Ruß oder, b) 60 bis 110 Gewichtsteile Graphit oder, c) 1 bis 10 Gewichtsteile Ruß und 60 bis 110 Gewichtsteile Graphit enthält, beschichtet werden, wobei sich alle Mengenangaben jeweils auf 100 Gewichtsteile Bindemittel beziehen.

Description

  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum kontinuierlichen Beschichten von Drähten, bei dem
    • I) eine kontinuierliche, lückenfrei anliegende Isolierschicht auf der Drahtoberfläche erzeugt wird, indem der Draht zu­nächst mit einem isolierenden Lack beschichtet wird und
    • II) auf die Isolierschicht eine weitere, elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht wird, indem der im Verfahrensschritt (I) hergestellte isolierte Draht mit einem elektrisch leitfähigen Lack beschichtet wird.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem nach diesem Ver­fahren hergestellte Drähte sowie die Verwendung dieser Drähte als energiespeichernde induktive Wicklung.
  • Energiespeichernde induktive Wicklungen, die aus einem Rund­draht aus einem elektrisch leitenden Material, wie z. B. Kup­fer, Aluminium usw. mit einer gleichmäßigen und lückenlosen, konzentrischen Lackisolierschicht auf der Drahtoberfläche und einer auf dieser dielektrischen Schicht angeordneten elek­trisch leitfähigen Schicht aufgebaut sind, sind bereits aus der DE-OS 36 04 579 bekannt. Gemäß der Lehre der DE-OS 36 04 579 wird diese leitfähige Schicht aber durch Auf­bringen einer dünnen Metallschicht hergestellt. Dies hat den Nachteil, daß hierzu apparativ sowie kosten- und zeitaufwen­dige Verfahren, beispielsweise Aufdampfen dieser Metallschicht im Vakuum, erforderlich sind. So kann insbesondere diese Me­tallschicht nicht mit Hilfe üblicher Drahtlackiermaschinen appliziert werden, so daß für den Drahtlackierer zur Herstellung derartiger Wickeldrähte zusätzliche Investitionen erforderlich sind.
  • Außerdem ist die metallische Schicht bei der Verarbeitung des Wickeldrahtes problematisch, da sie reißt, wenn der Draht in der Wickelmaschine gedehnt wird.
  • Weiterhin ist aus der US-PS 3, 660, 592 ein Verfahren gemäß Oberbegriff des ersten Patentanspruchs bekannt. Bei diesem Verfahren wird direkt auf die Drahtoberfläche ein isolieren­der Lack auf Polyimid-Basis aufgebracht. Auf dieser Isolier­schicht wird entweder eine Graphitdispersion oder ein Lack auf Basis von Fluorkohlenstoffharzen als Bindemittel, der 0,5 bis 75 Gew.-%, bezogen auf das Fluorkohlenstoffharz, Graphit enthält, aufgebracht.
  • Nachteilig bei diesem Verfahren der US-PS 3, 660, 592 ist wie­derum, daß die graphithaltigen Lacke auf Basis von Fluorkoh­lenstoffharz nicht mit den bei der Drahtlackierung üblicher­weise eingesetzten Lackiermaschinen applizierbar sind. Weiter­hin treten Probleme bei der Weiterverarbeitung des beschichte­ten Drahtes auf. So müssen beispielsweise die Wickelmaschinen an den Lackdraht angepaßt werden. Probleme treten insbesondere bei dünnen Drähten (Drahtdurchmesser < 0,35 mm) auch dadurch auf, daß diese Lacke auf Fluorkohlenstoff-Basis nicht verzinn­bar sind. Dies bedeutet, daß vor dem Löten des Drahtes die Lackschicht entfernt werden muß, was gerade bei dünnen Drähten erhebliche Probleme verursacht. Schließlich stellt auch der hohe Preis von Fluorkohlenstoffharzen einen erheblichen wirt­schaftlichen Nachteil dar.
  • Der vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß Oberbegriff des ersten Anspruchs zur Verfügung zu stellen, bei dem sowohl der isolierende Lack als auch der leitfähige Lack mit den üblichen Drahtlackiermaschinen auf un­terschiedlichste Drahtdurchmesser, insbesondere auch auf dünne Drähte (Drahtdurchmesser < 0,35 mm) applizierbar und härtbar sind. Die nach diesem Verfahren hergestellten Drähte sollten für die Verwendung als Wickeldrähte zur Herstellung von z. B. Spulen, Relais, Schützen, Motoren und anderer elektronischer Geräte, in denen Induktivitäten und Kapazitäten zum Einsatz kommen können, geeignet sein.
  • Auch diese Wickeldrähte sollten in üblicher Weise weiterverar­beitbar sein.
  • Für die Eignung der nach diesem Verfahren hergestellten Drähte als Wickeldrähte ist es insbesondere erforderlich, daß sowohl die isolierende als auch die elektrisch leitfähige Beschich­tung eine genügend hohe Elastizität aufweisen, so daß die Be­schichtung beim Wickeln der Drähte nicht bricht. Andererseits muß aber die Beschichtung auch eine genügend hohe Härte auf­weisen, um den mechanischen Beanspruchungen bei der Herstel­lung von Spulen u. dgl. ohne Schaden zu widerstehen.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird überraschen­derweise durch ein Verfahren der eingangs genannten Art ge­löst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
    • A) der direkt auf die Drahtoberfläche aufgebrachte isolieren­de Lack ausgewählt ist aus der Gruppe der
      • a) Polyesterimid-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungs­mittellösung oder einer wäßrigen Lösung oder einer wäßrigen Dispersion eines Polyesterimidharzes, wobei die Hydroxylzahlen der Polyesterimide im Bereich von 50 bis 200 mg KOH/g liegen und 20 bis 60 gew.-%ige Lösungen der Polyesterimide in organischen Lösungsmitteln bei 23 oC Viskositäten im Bereich von 80 bis 15000 mPas aufweisen,
        oder
      • b) Polyester-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungsmittel­lösung oder einer wäßrigen Dispersion eines Polyester­harzes, wobei die Polyester ein Verhältnis von Hydroxyl- zu Carboxylgruppen von 1,1 : 1 bis 2,0 : 1 aufweisen und 20 bis 60 gew.-%ige Lösungen der Polyester in organi­schen Lösungsmitteln bei 23 oC Viskositäten im Bereich von 40 bis 12000 mPas aufweisen,
        oder
      • c) Polyurethan-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungsmit­tellösung eines hydroxylgruppenhaltigen Polyester mit einer OH-Zahl von 100 bis 450 mg KOH/g und einem im NCO/OH-Aquivalentverhältnis von 1:2 bis 9:1 hergestell­ten Adduktes aus Diisocyanat und Polyol, dessen freie Isocyanatgruppen vollständig blockiert sind,
        oder
      • d) Polyamidimid-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungsmit­tellösung eines Polyamidimids, wobei 20 bis 40 gew.%ige Lösungen der Polyamidimide bei 23 oC Viskositäten im Be­reich von 800 bis 3000 mPas aufweisen,
    • B) der auf den isolierten Draht aufgebrachte leitfähige Lack ebenfalls ausgewählt ist aus der Gruppe der
      • e) Polyesterimid-Drahtlacke Aa oder der Polyester-Draht­lacke Ab, wobei die elektrische Leitfähigkeit dieser Drahtlacke erzeugt wird durch Zusatz von
        1) 2 bis 20 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß pro 100 Gewichtsteilen Polyesterimid-bzw. Polyester­harz
        oder
        2) 50 bis 110 Gewichtsteilen Graphit pro 100 Gewichts­teilen Polyesterimid- bzw. Polyesterharz
        oder
        3) einer Kombination aus 1 bis 12 Gewichtsteilen elek­trisch leitfähigem Ruß und 50 bis 110 Gewichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Poly­esterimid- bzw. Polyesterharz
        oder
      • f) Polyurethan-Drahtlacke Ac, wobei die elektrische Leit­fähigkeit dieser Drahtlacke erzeugt wird durch Zusatz von
        1) 5 bis 50 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß pro 100 Gewichtsteilen Polyurethanharz
        oder
        2) 2 bis 40 Gewichtsteilen Graphit pro 100 Gewichtstei­len Polyurethanharz
        oder
        3) einer Kombination aus 1 bis 35 Gewichtsteilen elek­trisch leitfähigem Ruß und 2 bis 115 Gewichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Po­lyurethanharz,
        oder
      • g) Polyamidimid-Drahtlack Ad, wobei die elektrische Leit­fähigkeit dieser Drahtlacke erzeugt wird durch Zusatz von
        • 1) 1 bis 10 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß pro 100 Gewichtsteilen Polyamidimidharz
          oder
        • 2) 60 bis 110 Gewichtsteilen Graphit pro 100 Gewichts­teilen Polyamidimidharz
          oder
        • 3) einer Kombination aus 1 bis 10 Gewichtsteilen elek­trisch leitfähigem Ruß und 60 bis 110 Gewichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Poly­amidimidharz.
  • Die als Komponente Aa verwendeten Polyesterimidharze sind be­kannt und sind beispielsweise beschrieben in DE-OS 14 45 263 und DE-OS 14 95 100. Die Herstellung der Polyesterimide er­folgt in bekannter Weise durch Veresterung der mehrwertigen Carbonsäuren mit den mehrwertigen Alkoholen, gegebenenfalls unter Zusatz von Oxycarbonsäuren, und unter Verwendung von imidgruppenhaltigen Ausgangsstoffen. Anstelle der freien Säu­ren und/oder Alkohole können auch deren rekationsfähige Deri­vate eingesetzt werden. Als Carbonsäurekomponente wird vor­zugsweise Terephthalsäure eingesetzt, und als mehrwertige Al­kohole werden bevorzugt Ethylenglykol, Glycerin und Tris-2-hy­droxiethylisocyanurat, wobei letzteres besonders bevorzugt ist, eingesetzt. Die Verwendung von Tris-2-hydroxiethylisocyanu­rat führt zu einer Erhöhung der Erweichungstemperatur des erhaltenen Lackfilms.
  • Die imidgruppenhaltigen Ausgangsstoffe können beispielsweise durch Reaktion zwischen Verbindungen erhalten werden, von denen die eine eine fünfgliedrige, cyclische Carbonsäureanhy­dridgruppierung sowie mindestens noch eine weitere funktio­nelle Gruppe besitzen muß, während die andere außer einer pri­mären Aminogruppe noch mindestens eine weitere funktionelle Gruppe enthält. Diese weiteren funktionellen Gruppen sind vor allem Carboxylgruppen oder Hydroxylgruppen, es können jedoch auch weitere primäre Aminogruppen oder Carbonsäureanhydrid­gruppen sein.
  • Beispiele für Verbindungen mit einer cyclischen Carbonsäure­anhydridgruppierung mit einer weiteren funktionellen Gruppe sind vor allem Pyromellithsäuredianhydrid und Trimellithsäure­anhydrid. Es kommen jedoch auch andere aromatische Carbon­säureanhydride in Frage, beispielsweise die Naphthalintetra­carbonsäuredianhydride oder Dianhydride von Tetracarbonsäuren mit zwei Benzolkernen im Molekül, bei denen die Carboxylgrup­pen in 3,3′, 4- und 4′-Stellung stehen.
  • Beispiele für Verbindungen mit einer primären Aminogruppe sowie einer weiteren funktionellen Gruppe sind insbesondere diprimäre Diamine, z. B. Ethylendiamin, Tetramethylendiamin, Hexamethylendiamin, Nonamethylendiamin und andere alipha­tische diprimäre Diamine. Ferner kommen in Betracht aroma­tische diprimäre Diamine, wie Benzidin, Diaminodiphenylme­than, Diaminodiphenylketon, -sulfon, -sulfoxyd, -ether und -thioether, Phenylendiamine, Toluylendiamine, Xylylendiamine sowie auch Diamine mit drei Benzolkernen im Molekül, wie Bis-­(4-aminophenyl)-α,α′-p-xylol oder Bis(4-aminophenoxy)- 1,4-­benzol, und schließlich cycloaliphatische Diamine, wie das 4,4′-Dicyclohexylmethandiamin. Als aminogruppenhaltige Verbin­dungen mit einer weiteren funktionellen Gruppe sind ferner auch Aminoalkohole verwendbar, z. B. Monoethanolamin oder Monopropanolamine, weiterhin Aminocarbonsäuren, wie Glycin, Aminopropionsäuren, Aminocapronsäuren oder Aminobenzoesäuren. Zur Herstellung der Polyesterimidharze werden bekannte Um­esterungskatalysatoren verwendet, beispielsweise Schwermetall­salze, wie Bleiacetat, Zinkacetat, weiterhin organische Ti­tanate, Cerverbindungen sowie organische Säuren, wie z. B. para-Toluolsulfonsäure. Als Vernetzungskatalysatoren bei der Aushärtung der Polyesterimide können die gleichen Umesterungs­katalysatoren - zweckmäßigerweise in einem Anteil bis zu 3 Gew.-%, bezogen auf das Bindemittel, - verwendet werden.
  • Für die Herstellung der Polyesterimid-Drahtlacke geeignete Lösungsmittel sind kresolische und nicht-kresolische orga­nische Lösungsmittel wie beispielsweise Kresol, Phenol, Gly­kolether wie z. B. Methylglykol, Ethylglykol, Isopropylgly­kol, Butylglykol, Methyldiglykol, Ethyldiglykol, Butyldigly­kol; Glykoletherester, wie z. B. Methylglykolacetat, Ethylgly­kolacetat, Butylglykolacetat und 3-Methoxi-n-butylacetat; cyc­lische Carbonate, wie z. B. Propylencarbonat; cyclische Ester wie z. B. γ-Butyrolacton sowie beispielsweise Dimethylform­amid und N-Methylpyrrolidon. Weiterhin können noch aroma­tische Lösungsmittel, ggf. in Kombination mit den genannten Lösungsmitteln eingesetzt werden. Beispiele für derartige Lösungsmittel sind Xylol, Solventnaphtha®, Toluol, Ethylben­zol, Cumol, Schwerbenzol, verschiedene Solvesso® - und Shellsol® - Typen sowie Deasol®.
  • Weiterhin ist es auch möglich, in dem erfindungsgemäßen Ver­fahren wäßrige Polyesterimidlösungen oder -dispersionen ein­zusetzen. Die Wasserlöslichkeit oder Wasserdispergierbarkeit der Polyesterimide wird dabei, wie z. B. in DE-PS 17 20 321 beschrieben, durch Einführen einer genügend hohen Anzahl von Carboxylgruppen in das Polyesterimidharz und Neutralisieren der Carboxylgruppen mit einem Amin erzeugt.
  • Die Viskositäten 20 bis 60 gew.-%iger Lösemittellösungen der Polyesterimide liegen bei 23 oC im Bereich von 80 bis 15000 mPas.
  • Die als Komponente Ab verwendeten Polyesterharze sind eben­falls bekannt und beispielsweise beschrieben in der US-PS 3, 342, 780 und in der EP-B-144 281. Die Herstellung der Poly­ester erfolgt in bekannter Weise durch Veresterung von mehr­wertigen Carbonsäuren mit mehrwertigen Alkoholen in Gegen­wart geeigneter Katalysatoren.
  • Anstelle der freien Säure können auch deren esterbildende Derivate eingesetzt werden.
  • Für die Herstellung der Polyester geeignete Alkohole sind beispielsweise Ethylenglykol, Propylenglykol-1,2 und -1,3, Butandiol-1,2, - 1,3 und - 1,4, Pentandiol-1,5, Neopentylgly­kol, Diethylenglykol, Triethylenglykol sowie Triole wie z. B. Glycerin, Trimethylolethan, Trimethylolpropan und Tris-­2-hydroxiethylisocyanurat. Bevorzugt eingesetzt werden Misch­ungen von Ethylenglykol und Tris-2-hydroxiethylisocyanurat. Die Verwendung von Tris-2-hydroxiethylisocyanurat führt zu hohen Erweichungstemperaturen der Lackschicht.
  • Geeignete Carbonsäuren sind beispielsweise Phthalsäure, Iso­phthalsäure, Terephthalsäure sowie deren veresterbaren Deri­vate wie z. B. die Anhydride, soweit sie existieren und die niederen Alkylester der genannten Säuren wie z. B. Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-, Amyl-, Hexyl- und Octylphthalate, -terephthalate und -isophthalate. Einsetzbar sind sowohl die Halbester, die Dialkylester als auch Mischungen dieser Ver­bindungen. Einsetzbar sind auch die entsprechenden Säureha­logenide dieser Verbindungen.
  • Die Mengen der einzelnen Komponenten werden so gewählt, daß die Polyester ein Verhältnis von Hydroxyl- zu Carboxylgrup­pen von 1,1 : 1 bis 2,0 : 1, bevorzugt von 1,15 : 1 bis 1,60 : 1, aufweisen.
  • Für die Herstellung der Polyester geeignete Katalysatoren, die in Mengen von 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Einsatz­gemisch, eingesetzt werden, sind übliche Veresterungskataly­satoren. Beispiele für geeignete Verbindungen sind bereits bei der Beschreibung der Polyesterimide Aa aufgeführt.
  • Als Lösungsmittel für die Polyester Ab geeignet sind die ebenfalls bei der Beschreibung der Polyesterimide aufgeführ­ten Lösungsmittel. An dieser Stelle wird daher für nähere Einzelheiten auf die Seiten 6 bis 7 dieser Beschreibung ver­weisen. Die Viskositäten der 20 bis 60 gew.-%igen Lösemittel­lösungen der Polyester liegen bei 23 oC im Bereich von 40 bis 12000 mPas.
  • Auch die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Drahtlacke auf Polyurethan-Basis Ac sind bereits bekannt und beispielsweise in der DE-OS 28 40 352 und der DE-OS 25 45 912 beschrieben. Die Herstellung der Drahtlacke erfolgt in bekannter Weise durch Lösen eines hydroxylgruppen­haltigen Polyesters mit einer OH-Zahl von 100 bis 450 mg KOH/g, bevorzugt von 150 bis 400 mg KOH/g und eines blockier­ten Isocyanatadduktes in einem kresolischen oder nicht kre­solischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch.
  • Für die Herstellung der hydroxylgruppenhaltigen Polyester können die gleichen Aufbaukomponenten (Polyol und Polycar­bonsäure) und die gleichen Reaktionsbedingungen wie bei der Herstellung der Polyester-Drahtlacke Ab angewandt werden. Für Einzelheiten sei daher auf die Seiten 7 bis 8 dieser Beschreibung verwiesen.
  • Die Isocyanataddukte werden hergestellt durch Umsetzung eines Diisocyanates mit einem Polyol, wobei die Mengen die­ser Verbindungen so gewählt werden, daß das NCO: OH-Äqui­valentverhältnis zwischen 1:2 und 9:1 beträgt. Die restlich­en freien Isoyanatgruppen dieses Adduktes werden mit einem Blockierungsmittel umgesetzt.
  • Es ist aber selbstverständlich auch möglich, die Isocyana­te zunächst mit dem Blockierungsmittel und die restlichen, freien Isocyanatgruppen mit dem Polyol umzusetzten.
  • Der Aufbau des Isocyanatadduktes wird vorteilhafterweise in einem gegenüber Isocyanantgruppen inerten, das entstehen­de Polyurethan gut lösenden Lösungsmittel in Gegenwart eines Katalysators bei Temperaturen von 30 bis 120 oC durch­geführt.
  • Beispiele von geeigneten Diisocyanaten sind Trimethylendi­isocyanat, Tetramethylendiisocyanat, Pentamethylendiiso­cyanat, Hexamethylendiisocyanat, Propylendiisocyanat, Ethyl­ethylendiisocyanat, 2,3-Dimethylethylendiisocyanat, 1-Methyl­trimethylendiisocyanat, 1,3-Cyclopentylendiisocyanat, 1,4-­Cyclohexylendiisocyanat, 1,2-Cyclohexylendiisocyanat, 1,3-­Phenylendiisocyanat, 1,4-Phenylendiisocyanat, 2,5-Toluylendiisocyanat, 2,6-Toluylendiisocyanat, 4,4′-Bi­phenylendiisocyanat, 1,5-Naphthylendiisocyanat, 1,4-Naph­thylendiisocyanat, 1-Isocyanatomethyl-5-isocyanato-1,3,3-­trimethylcyclohexan, Bis-(4-isocyanatocyclohexyl)methan, Bis-(4-isocyanatophenyl)-methan, 4,4′-Diisocyanatodiphenyl­ether und 2,3-Bis-(8-isocyanatooctyl)-4-octyl-5-hexyl-cyclo­hexen.
  • Bevorzugt eingesetzt werden Toluylendiisocyanat und Bis-(4-­isocyanatophenyl)-methan.
  • Beispiele von geeigneten Polyolen für die Adduktbildung sind Trimethylolpropan, Neopentylglykol, Glycerin, Hexantriol, Pentaerythrit und Glykole wie z. B. Ethylenglykol und Pro­pylenglykol. Bevorzugt eingesetzt wird Trimethylolpropan. Ganz besonders bevorzugt eingesetzt wird ein Addukt aus 1 mol Trimethylolpropan und 3 mol Toluylendiisocyanat und/oder Bis-(4-isocyanatophenyl)-methan.
  • Für die Blockierung der freien Isocyanatgruppen geeignet sind alle bekannten Blockierungsmittel, wobei aber gewährlei­stet sein muß, daß eine Deblockierung erst bei Temperaturen oberhalb von 120 oC eintritt. Beispiele für geeignete Ver­bindungen sind aliphatische, cycloaliphatische oder aroma­tische Alkohole wie z. B. Butanol, Isobutanol, 2-Ethylhexa­nol, Cyclohexanol, Cyclopentanol, Benzylalkohol, Phenole, Kresole; β- Hydroxialkylether wie z. B. Methyl-, Ethyl-, Butylglykol; Amine wie z. B. Di-n-butylamin, Di-n-hexylamin; Oxime wie z. B. Methylethylketoxim, Diethylketoxim; Hydroxyl­amine und Lactame wie z. B. ε -Caprolactam sowie andere Ver­bindungen, die ein Wasserstoffatom enthalten, das durch sei­ne Reaktivität eine Umsetzung des Blockierungsmittels mit dem Isocyanat ermöglicht.
  • Als bevorzugtes Blockierungmittel werden Phenol und/oder Kresol eingesetzt.
  • Geeignete inerte Lösungsmittel sind beispielsweise hetero­cyclische, aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe, Ether, Ester und Ketone wie z. B. N-Methylpyrrolidon, To­luol, Xylol, Kresol, Ethylbenzol, Solventnaphtha®, Schwer­benzol, verschiedene Solvesso® - und Shellsol® - Typen, De­asol®, Methyldiglykol, Ethyldiglykol, Butyldiglykol, Ethylen­glykoldibutylether, Ethylenglykoldiethylether, Diethylengly­koldimethylether, Cyclohexanon, Methylethylketon, Isophoron, Methylglykolacetat, Ethylglykolacetat, Butylglykolacetat und deren Mischungen.
  • Der Gehalt an blockiertem Isocyanataddukt in dem Drahtlack Ac liegt zwischen 30 und 90 Gew.-%, bezogen auf die Summe aus dem blockierten Isocyanataddukt und dem hydroxylgruppen­haltigen Polyester.
  • Drahtlacke auf Polyurethan-Basis werden sowohl als isolieren­der Lack sowie besonders auch als elektrisch leitfähiger Lack bevorzugt eingesetzt, insbesondere dann, wenn dünne Drähte (⌀< 0,35 mm) beschichtet werden sollen. Drahtlacke auf Polyurethan-Basis weisen nämlich den Vorteil auf, daß sie direkt lötbar/verzinnbar sind und daß sie niedrige Vis­kositäten bei hohem Festkörpergehalt aufweisen. Dies ist insbesondere im Hinblick auf hohe Applikationsgeschwindig­keiten und im Hinblick auf die maximale Menge an einarbeit­baren Ruß von Vorteil.
  • Polyurethane als Leitlack haben außerdem den Vorteil, daß sie, wenn sie auf Polyester- oder Polyesterimid-Isolierlacke auflackiert sind, einfach durch Abschmelzen auf einem Teil des Drahtes entfernt werden können. Dies ist z. B. dann von Bedeutung, wenn der Cu-Drahtleiter kontaktiert wird, ohne daß dabei die Leitlackschicht mit angeschlossen werden soll.
  • Die Viskositäten von 15 bis 50 gew.-%igen Lösungen der Poly­urethane liegen bei 23 oC im Bereich von 50 bis 10.000 mPas.
  • Die Drahtlacke Ad auf Polyamidimid-Basis sind ebenfalls bekannt und beispielsweise in US-PS 3 554 984, DE-OS 24 41 020, DE-OS 25 56 523, DE-AS 12 66 427 und DE-OS 19 56 512 beschrieben. Die Herstellung der Polyamidimide erfolgt in bekannter Weise aus Polycarbonsäuren oder deren Anhydriden, bei denen 2 Carboxylgruppen in vicinaler Stellung stehen und die mindestens noch eine weitere funktionelle Gruppe besitzen müssen und aus Polyaminen mit wenigstens einer primären, zur Imidringbildung fähigen Aminogruppe oder aus Verbindungen mit wenigstens 2 Isocyanatgruppen.
  • Die Polyamidimide können auch durch Umsetzung von Polyami­den, Polyisocyanaten, die mindestens 2 NCO-Gruppen enthal­ten, und cyclischen Dicarbonsäureanhydriden, die mindestens eine weitere kondensations- oder additionsfähige Gruppe enthalten, gewonnen werden.
  • Weiterhin ist es auch möglich, die Polyamidimide aus Diiso­cyanaten oder Diaminen und Dicarbonsäuren herzustellen, wenn eine der Komponenten bereits die Imidgruppe enthält. So kann insbesondere zuerst ein Tricarbonsäureanhydrid mit einem diprimären Diamin zu der entsprechenden Diimidocar­bonsäure umgesetzt werden, die dann mit einem Diisocyanat zu dem Polyamidimid reagiert.
  • Für die Herstellung der Polyamidimide werden bevorzugt Tri­carbonsäuren bzw. ihre Anhydride eingesetzt, bei denen 2 Carboxylgruppen in vicinaler Stellung stehen. Bevorzugt sind die entsprechenden aromatischen Tricarbonsäureanhydri­de, wie z. B. Trimellithsäureanhydrid, Naphthalintricarbon­säureanhydride, Bisphenyltricarbonsäureanhydride sowie wei­tere Tricarbonsäuren mit 2 Benzolkernen im Molekül und 2 vicinalen Carboxylgruppen, wie die in DE-OS 19 56 512 aufgeführten Beispiele. Ganz besonders bevorzugt wird Tri­mellithsäureanhydrid eingesetzt. Als Aminkomponente können die bei den Polyamidocarbonsäuren bereits beschriebenen diprimären Diamine eingesetzt werden. Weiterhin können auch aromatische Diamine eingesetzt werden, die einen Thiadia­zolring enthalten, wie z. B. 2,5-Bis-(4-aminophenyl)-1,3,­4-thiadiazol, 2,5-Bis-(3-aminophenyl)-1,3,4-thiadiazol, 2-(4-aminophenyl)-5-(3-aminophenyl)-1,3,4-thiadiazol sowie Gemische der verschiedenen Isomeren.
  • Geeignete Diisocyanate für die Herstellung der Polyamidimi­de sind aliphatische Diisocyanate wie z. B. Tetramethylen-, Hexamethylen-, Heptamethylen- und Trimethylhexamethylendiiso­cyanate; cycloaliphatische Diisocyanate wie z. B. Isophoron­diisocyanat, ω,ω′-Diisocyanat-1,4-dimethylcyclohexan, Cyclohexan-1,3-, Cyclohexan-1,4-, 1-Methylcyclohexan-2,4- und Dicyclohexylmethan-4,4′-diisocyanat; aromatische Diisocy­ anate wie z. B. Phenylen-, Toluylen-, Naphthalin- und Xy­lylendiisocyante sowie substituierte aromatische Systeme wie z. B. Diphenylether-, Diphenylsulfid-, Diphenylsulfon- und Diphenylmethan-diisocyanate; gemischt aromatisch-ali­phatische und aromatisch-hydroaromatische Diisocyanate wie z. B. 4-Phenylisocyanatmethylisocyanat, Tetrahydronaphthy­len-1,5-, Hexahydrobenzidin-4,4′- und Hexahydrodiphenylme­than-4,4′-diisocyanat. Vorzugsweise werden 4,4′-Diphenylme­thandiisocyanat, 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat sowie Hexamethylendiisocyanat eingesetzt.
  • Als Polyamide eignen sich diejenigen Polyamide, die durch Polykondensation von Dicarbonsäuren oder deren Derivaten mit Diaminen oder von Aminocarbonsäuren und ihren Derivaten, wie z. B. Lactamen, erhalten worden sind.
  • Beispielhaft seien folgende Polyamide genannt: Dimethylen­bernsteinsäureamid, Pentamethylenpimelinsäureamid, Undecan­methylentridecandicarbonsäureamid, Hexamethylenadipinsäure­amid, Hexamethylensebacinsäureamid, Polycapronsäureamid. Besonders bevorzugt sind Hexamethylenadipinsäureamid und Polycapronsäureamid.
  • Geeignete Lösemittel sind - wie im Falle der Polyamidocarbon­säuren - solche organischen Verbindungen, deren funktionel­len Gruppen nicht in größerem Ausmaß mit den Ausgangsstoffen reagieren und die mindestens 1 Komponente, bevorzugt sowohl Ausgangsstoffe als auch das Polyamidimid lösen. Beispiele sind N,N-Dimethylformamid,N,N-Dimethylacetamid, N,N-Diethyl­formamid, N,N-Diethylacetamid, N,N-Dimethylmethoxyacetamid, N-Methylcaprolactam, Dimethylsulfoxid, N-Methylpyrrolidon, Tetramethylharnstoff, Pyridin, Formamid, N-Methylformamid, N-Acetylpyrrolidon, Dimethylsulfon, Tetramethylensulfon und Hexamethylphosphoramid.
  • Als Vernetzungskatalysatoren bei der Aushärtung der Poly­amidimide können lösliche Schwermetallsalze wie z. B. Zink­oktoat, Cadmiumoktoat, Tetraisopropyltitanat oder Tetrabu­ tyltitanat in einer Menge von bis zu 3 Gew.-%, bezogen auf das Bindemittel, eingesetzt werden.
  • Die Viskositäten von 20 bis 40 gew.-%igen Lösungen der Poly­amidimide liegen bei 23 oC im Bereich von 800 bis 3000 mPas.
  • Neben den beschriebenen Bindemitteln und Härtern im Falle der Drahtlacke auf Polyurethan-Basis enthalten die Draht­lacke Aa bis Ad gegebenenfalls übliche Hilfs- und Zusatz­stoffe und Verlaufsmittel in üblichen Mengen, bevorzugt 0 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Bindemittel bzw. bezogen auf die Summe aus Bindemittel und Härter.
  • Der Lösemittelgehalt der Drahtlacke Aa bis Ad liegt im all­gemeinen zwischen 40 und 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamt­rezeptur, wobei aber der Lösemittelgehalt von der jeweils einzustellenden Lackierviskosität abhängt.
  • Die in dem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten elektrisch leitfähigen Lacke bestehen eben­falls aus den oben beschriebenen bekannten Drahtlacken auf Polyesterimid-(Drahtlack Aa), Polyester-(Drahtlack Ab), Polyurethan-Basis (Drahtlack Ac) und Polyamidimid-Basis (Drahtlack ad). Zur Erzielung der elektrischen Leitfähig­keit wird diesen Lacken zusätzlich elektrisch leitfähiger Ruß und/oder Graphit zugesetzt. Die Menge an zugesetztem Ruß und/oder Graphit hängt dabei von der Bindemittelbasis des Drahtlackes ab. Weiterhin hängt sie davon ab, ob Ruß oder Graphit jeweils als alleinige Komponente zugesetzt werden, oder ob eine Kombination aus elektrisch leitfähigem Ruß und Graphit eingesetzt wird. Bedingt wird dies dadurch, daß der Zusatz von elektrisch leitfähigem Ruß die Sedimenta­tionsneigung des Graphits deutlich herabsetzt. Wird daher eine Kombination aus elektrisch leitfähigem Ruß oder Gra­phit eingesetzt, so kann, muß aber nicht, der Rußanteil niederiger sein, als wenn nur Ruß allein zugefügt wird, da die Hauptwirkung nun die Verringerung der Sedimentiernei­gung des Graphits darstellt.
  • Außerdem kann wegen der verringerten Sedimentierneigung der Graphitanteil deutlich erhöht werden. Selbstverständ­lich hängt außerdem die jeweils einzusetzende Menge an elek­trisch leitfähigem Ruß und/oder Graphit auch von der gewün­schten Leitfähigkeit der resultierenden Beschichtung ab. Im Falle der Drahtlacke auf Polyesterimid- und Polyester-­Basis haben sich folgende Zusatzmengen bewährt:
    • 1) 2 bis 20 Gewichtsteile, bevorzugt 8 bis 12 Gewichtstei­le, elektrisch leitfähiger Ruß pro 100 Gewichtsteilen Polyesterimid- bzw. Polyesterharz
      oder
    • 2) 50 bis 110 Gewichtsteile, bevorzugt 80 bis 105 Gewichts­teile, Graphit pro 100 Gewichtsteilen Polyesterimid-­bzw. Polyesterharz
      oder
    • 3) eine Kombination aus 1 bis 12 Gewichtsteilen, bevorzugt 2 bis 6 Gewichtsteilen, elektrisch leitfähigem Ruß und 50 bis 110 Gewichtsteilen, bevorzugt 80 bis 105 Gewichts­teilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Polyesterimid- bzw. Polyesterharz.
  • Im Falle der Drahtlacke auf Polyurethan-Basis (Ac) haben sich dagegen folgende Zusatzmengen bewährt:
    • 1) 5 bis 50 Gewichtsteile, bevorzugt 20 bis 40 Gewichtstei­le, elektrisch leitfähiger Ruß pro 100 Gewichtsteilen Polyurethanharz
      oder
    • 2) 2 bis 40 Gewichtsteilen, bevorzugt 8 bis 18 Gewichtstei­le, Graphit pro 100 Gewichtsteilen Polyurethanharz
      oder
    • 3) eine Kombination aus 1 bis 35 Gewichtsteilen, bevorzugt 5 bis 8 Gewichtsteilen, elektrisch leitfähigem Ruß und 2 bis 115 Gewichtsteilen, bevorzugt 70 bis 107 Gewichts­teilen, Graphit, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Polyurethanharz.
  • Im Falle der Drahtlacke auf Polyamidimid-Basis haben sich folgende Zusatzmengen bewährt:
    • 1) 1 bis 10 Gewichtsteile, bevorzugt 2 bis 8 Gewichtsteile, elektrisch leitfähiger Ruß pro 100 Gewichtsteilen Poly­amidimidharz
      oder
    • 2) 60 bis 110 Gewichtsteile, bevorzugt 70 bis 95 Gewichts­teile, Graphit pro 100 Gewichtsteilen Polyamidimidharz
      oder
    • 3) eine Kombination aus 1 bis 10 Gewichtsteilen, bevorzugt 2 bis 8 Gewichtsteilen, elektrisch leitfähigem Ruß und 60 bis 110 Gewichtsteilen, bevorzugt 70 bis 95 Gewichts­teilen, Graphit, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Polyurethanharz.
  • Einsetzbar ist im Prinzip jeder elektrisch leitfähige Ruß, der durch die Drahtlacke Aa bis Ad benetzbar ist. Die mitt­lere Teilchengröße des verwendeten Rußes sollte dabei der­art sein, daß glatte Lackoberflächen resultieren. Dies bedeutet, daß die maximale mittlere Teilchengröße des ver­wendeten Rußes kleiner sein muß als die Trockenfilmstärke der Leitlackschicht nach einmaligem Auftrag.
  • Auch der einsetzbare Graphit muß durch die Drahtlacke Aa bis Ad benetzbar sein. Außerdem muß ein glatter Lackfilm resultieren.
  • Sowohl der eingesetzte elektrisch leitfähige Ruß als auch der Graphit sind bekannt und stellen handelsübliche Produk­te dar.
  • Eine ganz besonders bevorzugte Ausführungsform des erfin­dungsgemäßen Verfahrens ist ein Verfahren, bei dem der elektrisch leitfähige Lack (=Leitlack) ein Polyurethandraht­lack ist, der eine Kombination aus Ruß und Graphit in den angegebenen Mengen enthält. Dieses Verfahren weist den Vorteil eines Lackes mit hohem Ruß/Graphit-Gehalt auf, der mit einer hohen Applikationsgeschwindigkeit lackierbar ist. Außerdem sind die erhaltenen Drähte direkt lötbar. Sind die Leitlacke auf Polyurethan-Basis auf Polyester- oder Polyesterimid-Isolierlacke lackiert, so ergibt sich außerdem der weitere Vorteil, daß durch selektives Ab­schmelzen der Leitlack und der Isolierlack getrennt ent­fernt werden können.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsge­mäßen Verfahrens ist ein Verfahren, bei dem auf die elek­trisch leitfähige Schicht noch ein Isolierlack aufgebracht wird, der die leitfähige Schicht nach außen isoliert. Hier­für geeignet sind die bereits auf den Seiten 5 bis 14 be­schriebenen Drahtlacke auf Polyesterimid-, Polyester-, Polyurethan und Polyamidimid-Basis. Wegen Details wird daher auf dieser Seiten der Beschreibung verwiesen. Sowohl der isolierende als auch der elektrisch leitfähige Lack werden mittels üblicher Lackiermaschinen aufgebracht und gehärtet. Dabei wird die jeweils erforderliche Lack­filmstärke durch mindestens 1 bis zu 10 Einzelaufträgen aufgebaut, wobei jeder einzelne Lackauftrag vor dem erneu­ten Lackauftrag blasenfrei ausgehärtet wird. Übliche Lak­kiermaschinen arbeiten mit Abzugsgeschwindigkeit von 5 bis zu 180 m/min, je nach Bindemittelbasis des Drahtlackes und je nach Dicke des zu beschichtetenden Drahtes. Ty­pische Ofentemperaturen betragen zwischen 300 oC und 550 oC. Derartige Drahtlackiermaschinen sind aber bekannt und brauchen daher hier nicht näher erläutert zu werden. Die Möglichkeit, sowohl den isolierenden als auch den elek­trisch leitfähigen Lack mittels üblicher Lackiermaschinen auf unterschiedliche Drähte, insbesondere auch auf dünne Drähte (Drahtdurchmesser < 0,35 mm), applizieren zu können, stellt einen wesentlichen Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Weiterhin eignen sich die nach dem erfin­dungsgemäßen Verfahren hergestellten Drähte hervorragend für die Verwendung als Wickeldrähte zur Herstellung ver­schiedener elektronischer Bauteile, wie z. B. Relais, Spu­len, Motoren usw. Da die erfindungsgemäßen Drähte aufgrund ihres Aufbaus auch kapazitive Eigenschaften aufweisen (Längskondensator), eignen sie sich besonders gut zur Her­stellung kapazitiv energiespeichernder Wicklungen, wie sie z. B. in der DE-OS 36 04 579 beschrieben sind. Derartige Wicklungen können in vielen Fällen Kondensator und Spule ersetzen, wo diese zusammenwirken.
  • Im Gegensatz zu Drähten, die als äußere leitfähige Schicht eine Metallschicht aufweisen, können die nach dem erfin­dungsgemäßen Verfahren hergestellten Drähte aufgrund der hohen Elastizität der Leitlackschicht z. B. in der Wickel­maschine gedehnt werden, ohne daß die leitfähige Schicht reißt.
  • Ein weiterer wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Ver­fahrens besteht darin, daß die Leitfähigkeit der Leitlack­schicht über den Gehalt an elektrisch leitfähigem Ruß und/oder Graphit innerhalb weiter Bereiche steuerbar ist, während dies bei einer metallischen Schicht nicht möglich ist.
  • Die Erfindung wird in den folgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert. Alle Angaben über Teile und Prozentsätze sind Gewichtsangaben, falls nicht ausdrücklich etwas an­deres festgestellt wird.
    • Herstellung eines Drahtlackes 1 auf Polyurethan (PUR)-Basis
  • Durch Lösen von 28 Teilen eines Adduktes aus 3 mol Tolu­ylendiisocyanat und 1 mol Trimethylolpropan, dessen freie Isocyanatgruppen mit Phenol blockiert sind und 6 Teilen eines Polyesters auf Basis Glycerin, Ethylenglykol und Isophthalsäure mit einem OH-Äquivalent von 80 zusammen mit 0,2 Teilen eines handelsüblichen Katalysators auf Aminbasis in einer Mischung aus 33 Teilen Kresol und 33 Teilen Xylol wird nach üblichen, bekannten Methoden (vgl. z. B. DE-OS 28 40 352) ein Drahtlack 1 hergestellt, der einen Festkör­per von 27 % (1h/180 oC) aufweist.
    • Herstellung eines Drahtlackes 2 auf Polyesterimid (PEI)-Ba­sis
  • Durch Reaktion von 3,9 Teilen Ethylenglykol, 8,7 Teilen Dimethylterephthalat, 10,2 Teilen Trishydroxiethylisocya­nurat (THEIC), 11,5 Teilen Trimellithsäureanhydrid und 5,9 Teilen 4,4′-Diaminodiphenylmethan wird in Gegenwart von 0,04 Teilen Tetra-n-butyltitanat ein Polyesterimid her­gestellt. Dieses Polyesterimid wird in 56 Teilen einer Mischung aus Kresol/Solventnaphtha® im Verhältnis 2:1 ge­löst und mit 0,7 %, bezogen auf die Gesamtrezeptur, eines handelsüblichen Titankatalysators versetzt.
  • Der so erhaltene Drahtlack 2 hat bei einer Viskosität von 800 mPas (23 oC) einen Festkörper von 39 % (1h/180 oC).
    • Herstellung eines Drahtlackes 3 auf Polyester (PE)-Basis
  • Aus 5,5 Teilen Ethylenglykol, 12,1 Teilen Tris-2-hydroxi­ethylisocyanurat, 20,5 Teilen Dimethylterephthalat und 0,1 Teilen eines üblichen Umesterungskatalysator auf Basis Tetra-n-butyltitanat wird ein Polyester mit einer OH-Zahl von 190 mg KOH/g hergestellt. Der Polyester wird zusammen mit 2,0 Teilen Phenolharz und 1,7 Teilen Katalysator in 41,5 Teilen Kresol und 8,6 Teilen Solventnaphtha® gelöst. Der Lack hat einen Festkörper von 40 % (1 h/180 oC).
    • Herstellung eines Drahtlackes 4 auf Polyamidimid (PAI)-Ba­sis)
  • Das Polyamidimid wird nach der in der DE-AS 12 66 427 be­schriebenen Methode aus 38,5 Teilen Trimellithsäureanhydrid und 60,0 Teilen Diphenylmethandiisocyanat hergestellt. Eine 33 %-ige Lösung in N-Methylpyrrolidon hat eine Viskosität von 1500 mPas bei 23 oC.
    • Beispiel 1
  • 1000 Teile des Drahtlackes 1 auf Polyurethan-Basis, 270 Teile handelsüblicher Graphit (Durchschnittsteilchengröße 3-4 µm;) und 19,05 Teile eines handelsüblichen, elektrisch leitfähigen Rußes mit einer Teilchengröße von 30 nm und einer Oberfläche (N₂-Absorption) von 254 m²/g werden 30 Minuten bei 1835 Umdrehungen/min dispergiert. Der so erhal­tene Leitlack 1 hat einen Festkörper von 43,4 % (1h/180 oC) und ist leicht thixotrop.
  • Ein Kupferdraht (Durchmesser 0,14 mm) wird auf einer Tandem­lackiermaschine mit 80 m/min lackiert. Zuerst wird der Drahtlack 1 mit 8 Durchzügen lackiert und bei 400 oC einge­brannt. Dann wird der Leitlack 1 mit 3 Durchzügen lackiert und bei 250 o bis 350 oC eingebrannt. Anschließend wurde von einem 1 m langen, derart beschichteten Draht die Kapazi­tät und der Widerstand der Leitlackschicht gemessen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in Tabelle 1 darge­stellt.
    • Beispiel 2
  • Ein Kupferdraht (Durchmesser 0,71 mm) wird mit einer Ab­zugsgeschwindigkeit 28 m/min auf einer handelsüblichen Lackiermaschine mit 8 Durchzügen mit dem Drahtlack 2 lackiert und bei 500 bis 520 oC eingebrannt.
  • Auf diesen Drahtlack wird nun mit einer Abzugsgeschwindig­keit von 24 m/min der Leitlack 1 (der auch im Beispiel 1 eingesetzt wurde) mit 6 Durchzügen aufgetragen und bei 460-480 oC eingebrannt. Von einem 1 m langen, derart beschichteten Draht wurde der Widerstand der Leitlackschicht und die Kapazität gemessen.
  • Weiterhin wurde die Leitlackschicht noch mit unterschied­lichen Geschwindigkeiten appliziert und der Einfluß auf den Widerstand der resultierenden Leitlackschicht sowie die Kapazität des Drahtes untersucht. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in Tabelle 1 dargestellt.
    • Beispiel 3
  • Es wird analog Beispiel 2 ein mit Isolierlack und Leitlack beschichteter Draht hergestellt, wobei im Unterschied zu Beispiel 2 die Ofentemperatur sowohl bei der Aushärtung der Isolierlackschicht als auch bei der Aushärtung der Leitlack­schicht 420-460 oC beträgt. Bei einer Lackiergeschwindigkeit von 26 m/min wird ein beschichteter Draht mit den in Tabelle 1 angegebenen Widerstands- und Kapazitätswerten erhalten.
    • Beispiel 4
  • 920 Teile des Drahtlackes 1 auf Polyurethanbasis und 80 Teile des in Beispiel 1 eingesetzten Rußes werden 30 min bei 2330 Umdrehungen/min fein dispergiert. Der so hergestellte Leitlack 2 weist einen Festkörper von 32,8 % (1h/180 oC) auf. Ein Kupferdraht (⌀ 0,71 mm) wird mit dem Drahtlack 2 mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 28 m/min auf einer handels­üblichen Lackiermaschine mit 8 Durchzügen lackiert und bei 500 bis 520 oC eingebrannt.
  • Auf diese Drahtlackschicht wird nun der oben beschriebene Leitlack 2 aufgetragen und eingebrannt (Schichtdicke trocken 42 µm). Von einem 1 m langen, derart beschichteten Draht wurde die Kapazität sowie der Widerstand der Leitlackschicht gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
    • Beispiel 5
  • 500 Teile des Drahtlacks 2 auf Polyesterimid-Basis, 10,4 Teile des in Beispiel 1 eingesetzten Rußes und 195 Teile des in Beipsiel 1 eingesetzten Graphits werden 30 min bei 1835 Umdrehungen/min dispergiert. Der so erhaltene Leitlack 3 weist einen Festkörper von 56,8 % auf (180 oC/1 h).
  • Ein Kupferdraht (⌀ 1 mm) wird mit dem Drahtlack 2 beschich­tet (Schichtstärke trocken 50 µm).
  • Auf diese Drahtlackschicht wird der oben beschriebene Leitlack aufgebracht ausgehärtet (Schichtdicke trocken 45 µm).
  • Von einem derart beschichteten Draht wurde die Kapazität sowie der Widerstand der Leitlackschicht gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
    • Beispiel 6
  • 1000 Teile des Drahtlackes 2 auf Polyesterimid-Basis und 40 Teile des in Beispiel 1 eingesetzten Rußes wer­ den 10 min bei 1835 Umdrehungen/min dispergiert. Die­ser Lack wird mit 30 Teilen Kresol und 30 Teilen Solvent­naphtha® auf eine Viskosität von 900 mPas (23 oC) ver­dünnt. Der so erhaltene Leitlack 4 hat einen Festkörper von 39,1 % (1h/180 oC).
  • Ein Kupferdraht (Durchmesser 1 mm) wird auf einer üb­lichen Lackiermaschine (Ofenlänge 3 m, 7 Lackaufträge, Ofentemperatur 520/540 oC) mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 28 m/min mit dem Drahtlack 2 beschichtet.
  • Auf diese Drahtlackschicht wird nun in derselben Lackier­maschine mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 8,5 m/min der oben beschriebene Leitlack 4 mit 6 Durchzügen aufgetragen und bei 520 bis 540 oC eingebrannt. Von einem 1 m langen derart beschichteten Draht wird die Kapazität sowie der Widerstand der Leitlackschicht gemessen.
    • Beispiel 7
  • 600 Teile des Drahtlackes 3 auf Polyesterbasis, 192 Teile des im Beispiel 1 eingesetzten Graphites und 9,5 Teile des in Beispiel 1 eingesetzten elektrisch leitfähigen Rußes werden 30 min bei 1835 Umdrehungen/min dispergiert. Der so hergestellte Leitlack 5 hat einen Festkörper von 55 % (1h 180 oC). Auf einen 1 mm Cu-Draht, lackiert mit Drahtlack 2 (Trockenfilmstärke 50 µm), wird der Leitlack 5 in einer Schichtstärke von 35 µm aufgetragen. Die Leitlackschicht hat einen Widerstand von 960 kΩ/m (siehe auch Tabelle 1).
    • Beispiel 8
  • 600 Teile des polyamidimidischen Drahtlackes 4, 180 Teile des im Beispiel 1 eingesetzten Graphites und 7,8 Teile des in Beispiel 1 eingesetzten elektrisch leitfähigen Rußes werden 30 min bei 1835 Umdrehungen dispergiert. Der Festkör­per des so hergestellten Leitlackes 6 beträgt 46.7 % (1h/­180 oC).
  • Auf einem 1 mm Cu-Draht, der mit dem Drahtlack 2 isoliert ist (Trockenfilmstärke 50 µm), wird der Leitlack 6 in einer Schichtstärke von 45 µm aufgebracht. Die Leitlack­schicht hat einen Widerstand von 970 kΩ/m (siehe auch Tabelle 1). Tabelle 1
    Beispiel Draht ⌀ (mm) DLa )-Typ LLb )-Typ Abzugsgeschw. (m/min) Kapazität (nF) Widerstand (kΩ)
    1 0,14 PUR PUR 80 0,25 1100
    2 0,71 PEI PUR 24 2,56 47
    2 0,71 PEI PUR 26 2,52 50
    2 0,71 PEI PUR 28 2,90 78
    3 0,71 PEI PUR 26 1,98 62
    4 0,71 PEI PUR 26 - 31
    5 1 PEI PEI 26 - 6300
    6 1 PEI PEI 26 0,71 810
    7 1 PEI PE 26 - 960
    8 1 PEI PAI 26 - 970
    a: Bindemittelbasis des isolierenden Drahtlackes
    b: Bindemittelbasis des Leitlackes

Claims (13)

1. Verfahren zum kontinuierlichen Beschichten von Drähten, bei dem
I) eine kontinuierliche, lückenfrei anliegende Isolier­schicht auf der Drahtoberfläche erzeugt wird, indem der Draht zunächst mit einem isolierenden Lack be­schichtet wird und
II) auf die Isolierschicht eine weitere, elektrisch leitfähige Schicht aufgebracht wird, indem der im Verfahrensschritt (I) hergestellte isolierte Draht mit einem elektrisch leitfähigen Lack beschichtet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
A) der direkt auf die Drahtoberfläche aufgebrachte isolie­rende Lack ausgewählt ist aus der Gruppe der
a) Polyesterimid-Drahtlacke, bestehend aus einer Lö­sungsmittellösung oder einer wäßrigen Lösung oder einer wäßrigen Dispersion eines Polyesterimidharzes, wobei die Hydroxylzahlen der Polyesterimide im Be­reich von 50 bis 200 mg KOH/g liegen und 20 bis 60 gew.-%ige Lösungen der Polyesterimide in organischen Lösemitteln bei 23°C Viskositäten im Bereich von 80 bis 15000 mPas aufweisen,
oder
b) Polyester-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungs­mittellösung oder einer wäßrigen Lösung oder einer wäßrigen Dispersion eines Polyesterharzes, wobei die Polyester ein Verhältnis von Hydroxyl- zu Carboxyl­gruppen von 1,1 : 2,0 : 1 aufweisen und 20 bis 60 gew.-%igen Lösungen der Polyester in organischen Lösungsmitteln bei 23°C Viskositäten im Bereich von 40 bis 12000 mPas aufweisen,
oder
c) Polyurethan-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungs­mittellösung eines hydroxylgruppenhaltigen Poly­esters mit einer OH-Zahl von 100 bis 450 mg KOH/g und einem im NCO/OH-Äquivalentverhältnis von 1 : 2 bis 9 : 1 hergestellten Adduktes aus Diisocyanat und Polyol, dessen freie Isocyanatgruppen vollständig blockiert sind,
oder
d) Polyamidimid-Drahtlacke, bestehend aus einer Lö­sungsmittellösung eines Polyamidimids, wobei 20 bis 40 gew.-%ige. Lösungen der Polyamidimide bei 23°C Viskositäten im Bereich von 800 bis 3000 mPas auf­weisen,
B) der auf den isolierten Draht aufgebrachte leitfähige Lack ebenfalls ausgewählt ist aus der Gruppe der
e) Polyesterimid-Drahtlacke Aa oder der Polyesterdraht­lacke Ab, wobei die elektrische Leitfähigkeit dieser Drahtlacke erzeugt wird durch Zusatz von
1) 2 bis 20 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß pro 100 Gewichtsteilen Polyesterimid- bzw. Polyesterharz
oder
2) 50 bis 110 Gewichtsteilen Graphit pro 100 Ge­wichtsteilen Polyesterimid- bzw. Polyesterharz oder
3) einer Kombination aus 1 bis 12 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 50 bis 110 Ge­wichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Ge­wichtsteile Polyesterimid- bzw. Polyesterharz
oder
f) Polyurethan-Drahtlacke Ac, wobei die elektrische Leitfähigkeit dieser Drahtlacke erzeugt wird durch Zusatz von
1) 5 bis 50 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß pro 100 Gewichtsteilen Polyurethanharz
oder
2) 2 bis 40 Gewichtsteilen Graphit pro 100 Gewichts­teilen Polyurethanharz
oder
3) einer Kombination aus 1 bis 35 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 2 bis 115 Ge­wichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Ge­wichtsteile Polyurethanharz.
oder
g) Polyamidimid-Drahtlacke Ad, wobei die elektrische Leitfähigkeit dieser Drahtlacke erzeugt wird durch Zusatz von
1) 1 bis 10 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß pro 100 Gewichtsteilen Polyamidimidharz oder
2) 60 bis 110 Gewichtsteilen Graphit pro 100 Ge­wichtsteilen Polyamidimidharz
oder
3) einer Kombination aus 1 bis 10 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 60 bis 110 Ge­wichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Ge­wichtsteile Polyamidimidharz.
2. Beschichteter Draht, bestehend aus einem metallischen Leiterkern, einer auf den Leiterkern aufgebrachten iso­lierenden Lackschicht und einer auf die isolierende Lackschicht aufgebrachten elektrisch leitfähigen Schicht,
dadurch gekennzeichnet, daß
A) der direkt auf die Drahtoberfläche aufgebrachte iso­lierende Lack ausgewählt ist aus der Gruppe der
a) Polyesterimid-Drahtlacke, bestehend aus einer Lö­sungsmittellösung oder einer wäßrigen Lösung oder einer wäßrigen Dispersion eines Polyesterimidhar­zes, wobei die Hydroxylzahlen der Polyesterimide im Bereich von 50 bis 200 mg KOH/g liegen und 20 bis 60 gew.-%ige Lösungen der Polyesterimide in organischen Lösungsmitteln bei 23°C Viskositäten im Bereich von 80 bis 15000 mPas aufweisen,
oder
b) Polyester-Drahtlacke, bestehend aus einer LÖsungs­mittellösung oder einer wäßrigen Lösung oder einer wäßrigen Dispersion eines Polyesterharzes, wobei die Polyester ein Verhältnis von Hydroxyl- zu Carboxyl­gruppen von 1,1 : bis 2,0 : 1 aufweisen und 20 bis 60 gew.-%ige Lösungen der Polyester in organischen Lösungsmitteln bei 23°C Viskositäten im Bereich von 40 bis 12000 mPas aufweisen,
oder
c) Polyurethan-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungs­mittellösung eines hydroxylgruppenhaltigen Poly­esters mit einer OH-Zahl von 100 bis 450 mg KOH/g und einem im NCO/OH-Äquivalentverhältnis von 1 : 2 bis 9 : 1 hergestellten Adduktes aus Diisocyanat und Polyol, dessen freie Isocyanatgruppen vollständig blockiert sind,
oder
d) Polyamidimid-Drahtlacke, bestehend aus einer Lö­sungsmittellösung eines Polyamidimids, wobei 20 bis 40 gew.-%igen Lösungen der Polyamidimide bei 23°C Viskositäten im Bereich von 800 bis 3000 mPas auf­weisen,
B) daß die elektrisch leitfähige Schicht aus einer Schicht eines elektrisch leitfähigen Lackes besteht, der eben­falls ausgewählt ist aus der Gruppe der
e) Polyesterimid-Drahtlacke Aa oder der Polyesterdraht­lacke Ab, wobei die elektrische Leitfähigkeit dieser Drahtlacke erzeugt wird durch Zusatz von
1) 2 bis 20 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß pro 100 Gewichtsteilen Polyesterimid- bzw. Polyesterharz
oder
2) 50 bis 110 Gewichtsteilen Graphit pro 100 Ge­wichtsteilen Polyesterimid- bzw. Polyesterharz
oder
3) einer Kombination aus 1 bis 12 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 50 bis 110 Ge­wichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Ge­ wichtsteile Polyesterimid- bzw. Polyesterharz
oder
3) einer Kombination aus 1 bis 12 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 50 bis 110 Ge­wichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Ge­wichtsteilen Polyesterimid- bzw. Polyesterharz
oder
f) Polyurethan-Drahtlacke Ac, wobei die elektrische Leitfähigkeit dieser Drahtlacke erzeugt wird durch Zusatz von
1) 5 bis 50 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß pro 100 Gewichtsteilen Polyurethanharz
oder
2) 2 bis 40 Gewichtsteilen Graphit pro 100 Gewichts­teilen Polyurethanharz
oder
3) einer Kombination aus 1 bis 35 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 2 bis 115 Ge­wichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Ge­wichtsteile Polyurethanharz.
oder
g) Polyamidimid-Drahtlacke Ad, wobei die elektrische Leitfähigkeit dieser Drahtlacke erzeugt wird durch Zusatz von
1) 1 bis 10 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß pro 100 Gewichtsteilen Polyamidimidharz oder
2) 60 bis 110 Gewichtsteilen Graphit pro 100 Ge­wichtsteilen Polyamidimidharz
oder
3) einer Kombination aus 1 bis 10 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 60 bis 110 Ge­wichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Ge­wichtsteile Polyamidimidharz.
3. Verfahren oder Draht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß der elektrisch leitfähige Lack ausge­wählt ist aus der Gruppe
e) Polyesterimid-Drahtlacke Aa oder der Poly­ester-Drahtlacke Ab, wobei die elektrische Leit­fähigkeit dieser Drahtlacke erzeugt wird durch Zu­satz von
1) 8 bis 12 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß pro 100 Gewichtsteilen Polyesterimid- bzw. Polyesterharz
oder
2) 80 bis 105 Gewichtsteilen Graphit pro 100 Ge­wichtsteilen Polyesterimid- bzw. Polyesterharz
oder
3) einer Kombination aus 2 bis 6 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 80 bis 105 Ge­wichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Ge­wichtsteile Polyesterimid- bzw. Polyesterharz
oder
f) Polyurethan-Drahtlacke Ac, wobei die elektrische Leitfähigkeit dieser Drahtlacke erzeugt wird durch Zusatz von
1) 20 bis 40 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß pro 100 Gewichtsteilen Polyurethanharz
oder
2) 8 bis 18 Gewichtsteilen Graphit pro 100 Gewichts­teilen Polyurethanharz
oder
3) einer Kombination aus 5 bis 8 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 70 bis 107 Ge­wichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Ge­wichtsteile Polyurethanharz.
oder
g) Polyamidimid-Drahtlacke Ad, wobei die elektrische Leitfähigkeit dieser Drahtlacke erzeugt wird durch Zusatz von
1) 2 bis 8 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß pro 100 Gewichtsteilen Polyamidimidharz oder
2) 70 bis 95 Gewichtsteilen Graphit pro 100 Ge­wichtsteilen Polyamidimidharz
oder
3) einer Kombination aus 2 bis 8 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 70 bis 95 Ge­wichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Ge­wichtsteile Polyamidimidharz.
4. Verfahren oder Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch leitfähiger Ruß eingesetzt wird, dessen mittlere Teilchengröße kleiner ist als die Trockenfilmstärke der elektrisch leitfähigen Schicht nach einmaligem Auftrag.
5. Verfahren oder Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der direkt auf die Draht­oberfläche aufgebrachte isolierende Lack und/oder der elektrisch leitfähige Lack ein Polyurethan-Decklack Ac ist, bestehend aus einer Lösemittellösung eines hy­droxylgruppenhaltigen Polyesters mit einer OH-Zahl von 150 bis 500 mg KOH/g und einem im NCO/OH-Verhältnis von 1 : 2 bis 9 : 1 hergestellten Adduktes aus Diisocyanat und Trimethylolpropan, dessen freie Isocyanatgruppen vollständig blockiert sind.
6. Verfahren oder Draht nach Anspruch 5, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Polyurethan-Decklack Ac ein im NCO/OH-Verhältnis von 2 : 1 hergestelltes Addukt aus Di­isocyanat und Trimethylolpropan enthält, dessen freie Isocyanatgruppen vollständig blockiert sind.
7. Verfahren oder Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Polyurethan-Drahtlacke Ac eingesetzt werden, bei denen die freien Isocyanatgruppen mit Phenol und/oder Kresol blockiert sind.
8. Verfahren oder Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Polyurethan-Drahtlacke Ac eingesetzt werden, bei denen als Diisocyanatkomponente Toluylendiisocyanat oder Bis(4-isocyanatophenyl)methan eingesetzt wird.
9. Verfahren oder Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Trishydroxiethylisocyanurat-­haltige Polyester als Polyester-Drahtlacke Ab für die isolierenden Lacke und/oder elektrisch leitfähigen Lacke eingesetzt werden.
10. Verfahren oder Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyester-Drahtlacke Ab für die isolierenden Lacke und/oder elektrisch leit­fähigen Lacke Lösungen von Polyestern, die ein Verhält­nis von Hydroxyl- zu Carboxylgruppen von 1,15 : 1 bis 1,60 : 1 aufweisen, eingesetzt werden.
11. Verfahren oder Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Trishydroxiethylisocanu­rat-haltige Polyesterimide als Polyesterimide als Poly­esterimid-Drahtlack Aa für die isolierenden Lacke und/oder elektrisch leitfähigen Lacke eingesetzt werden.
12. Verfahren oder Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf die elektrisch leit­fähige Schicht nochmals ein Isolierlack, ausgewählt aus der Gruppe der Polyesterimid-Drahtlacke Aa, Polyester-­Drahtlacke Ab, Polyurethan-Drahtlacke Ac oder Polyamid­imid-Drahtlacke Ad, aufgebracht wird, der die leitfähige Schicht nach außen isoliert.
13. Verwendung der Drähte nach einem der Ansprüche 2 bis 12 zur Herstellung kapazitiv energiespeichernder induktiver Wicklungen.
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