WO2007045575A1 - Gleitmittel für lackdrähte - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a lubricant for paint wires, a process for their preparation and their use.
  • Lacquered copper wires are coated with a lubricant to improve their processability, i. H. while winding a coil, to improve.
  • Classic lubricants consist of a 0.5 to 2% solution of paraffins or waxes in a volatile solvent. When applied to the wire, the solvent evaporates leaving behind the paraffin or wax film.
  • EP 0 267 736 describes conventional paraffinic and conventional polymeric lubricants.
  • EP 0 103 307A describes conventionally applied lubricants, polymeric structures.
  • the improved technique relies on the substitution of the terminal hydrogen in a polypropylene glycol with an organic radical.
  • a lubricant which consists of an aliphatic hydrocarbon mixture as a solvent and of 1% paraffin wax and 1% hydrogenated triglyceride.
  • the paraffin wax has a melting point of 50-52 ° C.
  • the hydrogenated triglyceride is a commercial product having a melting point of 47 ° C to 50 ° C.
  • the triglyceride contains approximately 8% C14, 34% C16, 27% C18, 16% C20 and 15% C22 fatty acids.
  • This lubricant is applied to a wire coated with a polyamideimide.
  • an internal lubricant can also be used. This is added to the polyamideimide in a concentration of 1%.
  • the internal lubricant consists of tall oil fatty acid esters. It can be assumed that the internal lubricant alone does not produce the desired good lubricity.
  • the hydrogenated triglyceride must be applied together with a paraffin wax to achieve the low coefficient of friction.
  • Non-prepublished DE 10 2004 021 813 discloses polyimide-based lubricating varnishes. It is not apparent from this document whether they are suitable for enameled wires.
  • Object of the present invention is the formulation of a lubricant for enamel wires, which improves the coefficient of friction of the enamel wires, a storage-stable formulation, allows easy processing and is environmentally friendly.
  • the lubricant must not be oxidised when passing through the baking oven.
  • a lubricant for enamel wires which contains polytetrafluoroethylene, a water-soluble coating material and water.
  • polytetrafluoroethylene are conventional polymers of tetrafluoroethylene or tetrafluoroethylene with admixtures or co-polymerizations with other fluorine-containing co-monomers into consideration.
  • the fluoropolymer dispersions based on polytetrafluoroethylene known under the Teflon brand (product of Dupont) are preferably used.
  • Suitable water-soluble coating materials according to the invention are those which contain epoxide-containing compounds as binders. Particularly preferred are water-soluble epoxy resins according to the invention. An example of such resins which can be used according to the invention are the products known under the name Epikote (trademark of Resolution Performance Products).
  • Water-soluble phenolic resins may also be present in the coating material according to the invention.
  • compositions comprising epoxy resins and phenolic resins.
  • examples are combinations of water-soluble epoxy resins and water-soluble phenolic resins.
  • the lubricant according to the invention contains water as solvent.
  • co-solvents which can be used according to the invention are glycol chains, such as e.g. Ethyl glycol, methyl glycol, ethyl diglycol, methyl diglycol, phenyl glycol, butyl glycol, butyl diglycol. Very particular preference is given to butylglycol.
  • a lubricant composition is preferred which
  • the water-soluble coating material used according to the invention may preferably be
  • the lubricant according to the invention may contain from 0.1 to 10% by weight, preferably from 0.2 to 1% by weight, very particularly preferably from 0.3 to 0.4% by weight, of a cosolvent.
  • the lubricant according to the invention is preferably in the form of an emulsion. Its pH is 7.5 to 1 1, preferably 8.0 to 10, most preferably from 8.5 to 9.5.
  • the solids content of the emulsion is preferably from 1 to 5, more preferably from 2 to 3.5, most preferably from 2.5 to 3.
  • the particle size is 5 to 50, preferably 20 to 30, most preferably 15 to 25 microns.
  • the lubricant according to the invention is preferably obtained by mixing a polytetrafluoroethylene dispersion and a water-soluble coating material and water with subsequent adjustment of the pH.
  • water-soluble, low-volatility amines are used according to the invention. Particularly preferred is diethanolamine.
  • the lubricant according to the invention is used in the coating of copper enameled wires. Such coated enameled wires are preferably used in hermetic motors.
  • the use of the lubricant according to the invention ensures that stress on the workplace and the environment with evaporating solvents is ruled out. Despite the use of water as a solvent, the system can be used in a conventional wire painting line. The lubricant does not tend to oxidize when passing through the baking oven.
  • Example 1 Lubricant based on only your polytetrafluoroethylene dispersion.
  • 1.7 g of a commercially available 60% dispersion are diluted with 99.3 g of water and applied in a paint shop as the last layer. A smooth, well-gliding film is obtained. The dispersion is unstable and separates after some time.
  • Example 2 Lubricant Based on a Mixture of a Polytetrafluorethylenendispersion and an aqueous epoxy resin-containing paint.
  • An aqueous varnish which contains about 47% of water-soluble epoxy resin, about 18% of phenolic resin, about 12% of butylglycol and the remainder of water is used for the formulation according to the invention.
  • Diethanolamine adjusted to about 11.
  • the density of the formulation is about 1.010 g / ml.
  • the formulation is storage stable for months.
  • a copper enamel wire which has a bare wire diameter of 0.4 mm, is painted with 8 layers of a commercial polyesterimide wire enamel. This is followed by 2 layers of a commercially available polyamide-imide. As the last layer, the lubricant according to the invention is applied and baked. The painting oven has a temperature of 520 ° C.
  • the dynamic coefficient of friction is measured with a device from MAG, model MSLL20, following DIN 46453.
  • the coefficient of friction of the formulation according to the invention has a size which corresponds to the commercially available products.
  • the content of extractables is less than 0.1% in a range that allows the use of the enameled wires in hermetic motors.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitmittel für Lackdrähte enthaltend Polytetrafluorethylen und wenigstens einen wasserlöslichen Beschichtungsstoff sowie Wasser.

Description

Gleitmittel für Lackdrähte
Diese Anmeldung nimmt die Priorität der DE 10 2005 050 428.0-43 in Anspruch.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitmittel für Lackdrähte, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung.
Lackierte Kupferdrähte werden mit einem Gleitmittel überzogen, um ihre Verarbeitbarkeit, d. h. beim Wickeln einer Spule, zu verbessern. Klassische Gleitmittel bestehen aus einer 0,5 bis 2%igen Lösung von Paraffinen oder Wachsen in einem leicht flüchtigen Lösemittel. Bei der Applikation auf den Draht verdunstet das Lösemittel und zurück bleibt der Paraffin- oder Wachsfilm.
Beispielsweise werden in der EP 0 267 736 werden konventionelle paraffinische und konventionelle polymere Gleitmittel beschrieben.
In der EP 0 103 307A werden konventionell aufgebrachte Gleitmittel, polymeren Aufbaues, beschrieben. Die verbesserte Technik beruht auf der Substitution des terminalen Wasserstoffes in einem Polypropylenglycol durch einen organischen Rest.
In der DE 32 37 022A wird ein Gleitmittel beschrieben, das aus einem aliphatischen Kohlenwasserstoffgemisch als Lösemittel und aus 1 % Paraffinwachs sowie aus 1 % hydriertem Triglycerid besteht. Das Paraffinwachs hat einen Schmelzpunkt von 50- 52°C. Das hydrierte Triglycerid ist ein kommerzielles Produkt mit einem Schmelzpunkt von 47°C bis 50°C. In dem Triglycerid sind annähernd 8 % C14-, 34 % C16-, 27 % C18-, 16 % C20- und 15 % C22-Fettsäuren enthalten. Dieses Gleitmittel wird auf einen mit einem Polyamidimid beschichteten Draht aufgebracht. Zusätzlich kann auch ein internes Gleitmittel verwendet werden. Dieses wird in einer Konzentration von 1 % dem Polyamidimid zugesetzt. Das interne Gleitmittel besteht aus Tallölfettsäureestern. Es ist davon auszugehen, dass das interne Gleitmittel allein die gewünschte gute Gleitfähigkeit nicht bewirkt. Das hydrierte Triglycerid muss mit einem Paraffinwachs zusammen aufgebracht werden, um den niedrigen Reibungskoeffizienten zu erzielen.
Aus der US 5,554,308 sind Ziehmittel für Schweißdrähte beinhaltend Polytetrafluorethylen bekannt, jedoch nicht die Verwendung dieser Mittel für andere Zwecke. Aus der US 5,141 ,656 ist es bekannt, Polytetrafluorethylen in abriebbeständigen, harzgebundenen Schmiermittelbeschichtungen für Maschinenteile einzusetzen.
Aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2004 021 813 sind Gleitlacke auf Polyimidbasis bekannt. Es ist diesem Dokument nicht zu entnehmen, ob sie sich für Lackdrähte eignen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Formulierung eines Gleitmittels für Lackdrähte, das den Reibungskoeffizienten der Lackdrähte verbessert, eine lagerstabile Formulierung, eine einfache Verarbeitung ermöglicht und umweltfreundlich ist. Dabei darf das Gleitmittel beim Durchlaufen des Einbrennofens nicht oxidiert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Gleitmittel für Lackdrähte gelöst, welches Polytetrafluorethylen, einen wasserlöslichen Beschichtungsstoff und Wasser enthält.
Als Polytetrafluorethylenkomponente kommen übliche Polymere des Tetrafluorethylens oder auch Tetrafluorethylene mit Beimischungen oder auch Co-Polymerisationen mit anderen fluorhaltigen Co-Monomeren in Betracht. Vorzugsweise werden erfindungsgemäß die unter der Marke Teflon (Produkt der Firma Dupont) bekannten Fluorpolymerdispersionen auf Basis von Polytetrafluorethylen eingesetzt.
Als wasserlösliche Beschichtungsstoffe kommen erfindungsgemäß solche in Betracht, welche als Bindemittel epoxidgruppenhaltige Verbindungen enthalten. Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäß wasserlösliche Epoxidharze. Ein Beispiel für solche erfindungsgemäß einsetzbaren Harze sind die unter der Bezeichnung Epikote bekannten Produkte (Marke der Resolution Performance Products).
Erfindungsgemäß können auch wasserlösliche Phenolharze in dem Beschichtungsstoff vorliegen. Vorzugsweise können hier niedrigmolekulare, wasserlösliche Resole zum Einsatz kommen.
Erfindungsgemäß ist besonders bevorzugt der Einsatz von Zusammensetzungen enthaltend Epoxidharze und Phenolharze. Beispiele sind Kombinationen von wasserlöslichen Epoxidharzen und wasserlöslichen Phenolharzen.
Das erfindungsgemäße Gleitmittel enthält als Lösemittel Wasser. Daneben können aber auch weitere Co-Lösemittel enthalten sein. Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare Co-Lösemittel sind Glykolketten, wie z.B. Ethylglykol, Methylglykol, Ethyldiglykol, Methyldiglykol, Phenylglykol, Butylglykol, Butyldiglykol. Ganz besonders bevorzugt wird Butylglykol.
Erfindungsgemäß wird eine Gleitmittelzusammensetzung bevorzugt, welche
1. 0,1 bis 2,5 Gew.%, vorzugsweise 0,2 bis 2,0 Gew.%, besonders bevorzugt 0,9 bis 1 ,1 Gew.% Polytetrafluorethylen,
2. 0,5 bis 6,0 Gew.%, vorzugsweise 1 ,0 bis 4,0 Gew.%, ganz besonders bevorzugt 1 ,3 bis 3,3 Gew.% eines wasserlöslichen Beschichtungsstoffs und 3. Wasser enthält,
wobei die Summe der Komponenten 100 Gew.% ergibt.
Der erfindungsgemäß eingesetzte wasserlösliche Beschichtungsstoff kann vorzugsweise
30 bis 70 Gew-.%, bevorzugt 40 bis 60 Gew.-%, besonders bevorzugt 44 bis 50 Gew.-
% eines epoxidgruppenhaltigen Bindemittels,
25 bis 35 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 15 bis 25 Gew.-
% eines wasserlöslichen Phenolharzes enthalten, wobei die Summe der Komponenten 100 Gew.-% ergibt.
Ferner kann das erfindungsgemäße Gleitmittel 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 1 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,3 bis 0,4 Gew.-% eines Co-Lösemittels enthalten.
Das erfindungsgemäße Gleitmittel liegt vorzugsweise in Form einer Emulsion vor. Deren pH-Wert liegt bei 7,5 bis 1 1 , vorzugsweise 8,0 bis 10, ganz besonders bevorzugt von 8,5 bis 9,5.
Der Feststoffgehalt der Emulsion liegt vorzugsweise bei 1 bis 5, besonders bevorzugt bei 2 bis 3,5, ganz besonders bevorzugt von 2,5 bis 3. Die Partikelgröße beträgt 5 bis 50, vorzugsweise 20 bis 30, ganz besonders bevorzugt 15 bis 25 Mikrometer.
Das erfindungsgemäße Gleitmittel wird vorzugsweise durch Mischen einer Polytetrafluorethylendispersion und eines wasserlöslichen Beschichtungsstoffs und Wasser mit anschließender Einstellung des pH-Wertes erhalten. Zur Einstellung des pH-Wertes werden erfindungsgemäß wasserlösliche, schwerflüchtige Amine eingesetzt. Besonders bevorzugt ist Diethanolamin.
Das erfindungsgemäße Gleitmittel findet Verwendung bei der Beschichtung von Kupferlackdrähten. Derartige beschichtete Lackdrähte werden vorzugsweise in hermetischen Motoren eingesetzt. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Gleitmittels wird erreicht, dass eine Belastung von Arbeitsplatz und Umwelt mit verdampfenden Lösemitteln ausgeschlossen ist. Trotz des Einsatzes von Wasser als Lösemittel kann das System in einer konventionellen Drahtlackieranlage verwendet werden. Das Gleitmittel neigt beim Durchlaufen des Einbrennofens nicht zu einer Oxidation. Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Beispiele näher erläutert:
Beispiel 1 : Gleitmittel auf Basis von nur deiner Polytetrafluorethylendispersion.
1 ,7 g einer kommerziell erhältlichen 60 %-igen Dispersion wird mit 99,3 g Wasser verdünnt und in einer Lackieranlage als letzte Schicht aufgetragen. Es wird ein glatter, gut gleitender Film erhalten. Die Dispersion ist instabil und separiert nach einiger Zeit.
Beispiel 2: Gleitmittel auf Basis von einer Mischung einer Polytetrafluorethylendispersion und einem wässrigen epoxydharzhaltigen Lack.
Ein wässriger Lack der ca. 47 % wasserlösliches Epoxydharz, ca. 18 % Phenolharz, ca. 12 % Butylglykol und als Rest Wasser enthält wird für die erfindungsgemäße Formulierung verwendet.
1 ,6 g der 60 %-igen Polytetrafluorethylendispersion, 2,8 g des wässrigen epoxydhaltigen Lackes werden auf 100 g mit Wasser aufgefüllt. Der pH wird mit
Diethanolamin auf ca. 11 eingestellt. Die Dichte der Formulierung beträgt ca. 1 ,010 g/ml.
Die Formulierung ist über Monate lagerstabil.
Ausprüfung
Ein Kupferlackdraht der einen Blankdrahtdurchmesser von 0,4 mm hat wird mit 8 Schichten eines handelsüblichen Polyesterimiddrahtlackes lackiert. Danach folgen 2 Schichten eines handelsüblichen Polyamidimides. Als letzte Schicht wird das erfindungsgemäße Gleitmittel aufgebracht und eingebrannt. Der Lackierofen hat eine Temperatur von 520°C.
Der dynamische Reibungskoeffizient wird mit einem Gerät der Firma MAG, Modell MSLL20 gemessen in Anlehnung an DIN 46453.
Die Extraktionswerte wurden mit Freon R 22 in Anlehnung an die Norm NEMA MW 1000 bestimmt.
Ergebnisse:
Figure imgf000006_0001
Der Reibungskoeffizient der erfindungsgemäßen Formulierung hat eine Größe die den marktüblichen Produkten entsprechen.
Der Gehalt an extrahierbaren Anteilen liegt mit kleiner 0,1 % in einem Bereich der den Einsatz der Lackdrähte in hermetischen Motoren ermöglich.

Claims

Patentansprüche:
1. Gleitmittel für Lackdrähte enthaltend Polytetrafluorethylen und wenigstens einen wasserlöslichen Beschichtungsstoff sowie Wasser.
2. Gleitmittel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der wasserlösliche Beschichtungsstoff wenigstens ein epoxidharzgruppenhaltiges Bindemittel enthält.
3. Gleitmittel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Beschichtungsstoff ein wasserlösliches Epoxidharz enthält.
4. Gleitmittel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass er ein wasserlösliches Phenolharz enthält.
5. Gleitmittel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Beschichtungsstoff als Bindemittel epoxidharzhaltige Verbindungen und Phenolharze enthält.
6. Gleitmittel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es als Lösemittel Wasser und ein Co-Lösemittel enthält.
7. Gleitmittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es als Co- Lösemittel Glykolether enthält.
8. Gleitmittel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es 0,1 bis 2,5 Gew.-% Tretrafluorethylen, 0,5 bis 6,0 Gew.-% eines wasserlöslichen Beschichtungsstoffs und Wasser enthält, wobei die Summe der Komponenten
100 Gew. % ergibt.
9. Gleitmittel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Beschichtungsstoff 30 bis 70 Gew.-% eines epoxidgruppenhaltigen Bindemittels, 25 bis 35 Gew.-% eines wasserlöslichen Phenolharzes und
Wasser enthält, wobei die Summe der Komponenten 100 Gew.-% ergibt.
10. Gleitmittel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es in Form einer Emulsion vorliegt.
1 1. Gleitmittel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es einen pH-Wert von 7,5 bis 1 1 aufweist.
12. Gleitmittel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es einen Feststoffgehalt von 2 bis 3,5 Gew.-% aufweist.
13. Gleitmittel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Partikelgröße 5 bis 50 Mikrometer beträgt.
14. Verfahren zur Herstellung eines Gleitmittels nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Polytetrafluorethylen, ein wasserlöslicher Beschichtungsstoff und Wasser zu einer Dispersion verarbeitet und anschließend deren pH-Wert eingestellt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung des pH-Werts Diethanolamin eingesetzt wird.
16. Verwendung des Gleitmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 13 für die Beschichtung von lackierten Kupferdrähten.
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