DE3227933C2

DE3227933C2 -

Info

Publication number: DE3227933C2
Application number: DE19823227933
Authority: DE
Inventors: Gerd Dr. 6719 Bobenheim De Blinne; Udo Dr. 6704 Mutterstadt De Reiter; Helmut 2057 Reinbek De Lehmann; Peter Dr. 6908 Wiesloch De Neumann
Original assignee: Dr Beck & Co Ag 2000 Hamburg De
Current assignee: Dr Beck & Co Ag 2000 Hamburg De
Priority date: 1982-07-27
Filing date: 1982-07-27
Publication date: 1990-05-23
Also published as: DE3227933A1; JPH0440805B2; JPS5942706A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von Metalldrähten nach dem Extrusionsverfahren unter Verwendung von amorphen Polyethersulfonen sowie auf diese Weise hergestellte Wickeldrähte, deren Isolation der DIN 46 453 entspricht.

Die Herstellung isolierter Wickeldrähte (sog. Lackdrähte) durch Extrusion von Thermoplasten wurde bereits in der EP 00 17 062 beschrieben. Nachteilig bei der Verwendung der dort genannten amorphen Polyethersulfone ist allerdings die mangelnde Oberflächenhärte und die zu geringe Schabekraft (= Abriebfestigkeit) der daraus hergestellten Wickeldrähte, so daß diese für das Wickeln (bzw. Einziehen) in Motoren nicht genügend geeignet sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Beschichtung von Metalldrähten aufzuzeigen, bei dem verbesserte isolierte Wickeldrähte erhalten werden, insbesondere hinsichtlich Oberflächenhärte und Abriebfestigkeit.

Diese Aufgabe ließ sich überraschenderweise durch die Verwendung nitrilgruppenhaltiger Polyethersulfone als thermoplastische Beschichtungsmittel beim Extrusionsverfahren sehr vorteilhaft lösen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Beschichtung von Metalldrähten nach dem Extrusionsverfahren unter Verwendung von amorphen Polyethersulfonen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß als amorphe Polyethersulfone solche verwendet werden, die Einheiten der allgemeinen Formeln

und/oder

worin n eine ganze Zahl von 50 bis 150 bedeutet, enthalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung isolierter Wickeldrähte, wobei die Schichtstärke der Isolation den Erfordernissen der DIN 46 453 entspricht.

Das Eigenschaftsniveau der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichteten Metalldrähte zeichnet sich sowohl in mechanischer und thermischer als auch in dielektrischer Hinsicht aus. Die erfindungsgemäß erhaltenen Drahtisolationen zeigen insbesondere ausgezeichnete Oberflächenhärte und Abriebfestigkeit (Schabekraft).

Die Herstellung von nitrilgruppenhaltigen Polyethersulfonen ist bekannt und beispielsweise analog J. of Polym. Sci. Polym. Chem. Ed., Vol. 18, S. 3069 bis 3080 (1980), möglich.

Die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Polymerisate kann z. B. auch aus Bis(4-oxyphenyl)-sulfon und 2,6-Dichlorbenzonitril durch Kondensation in polar aprotischen Lösungsmitteln unter Verwendung von Alkali und anschließender Isolierung der festen Polymeren durch Ausfällen oder Abdampfen des Lösungsmittels erfolgen.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Produkte weisen im allgemeinen reduzierte Viskositäten (gemessen bei 23°C in 1%iger Schwefelsäurelösung) von 0,4 bis 1,5, vorzugsweise von 0,6 bis 1,2 auf.

Die Polymerisate der allgemeinen Formel (I) und/oder (II) können sowohl als Homopolymerisate wie auch als Copolymerisate oder Polymermischungen zum Einsatz gelangen. Dabei haben sich auch Extrudate bewährt, die neben Einheiten der allgemeinen Formeln (I) und/oder (II) noch Einheiten der Formel (III) und/oder (IV) enthalten,

und/oder

in der n jeweils Werte zwischen 50 und 150 bedeutet. Dabei fällt allerdings im allgemeinen der mit den Polymerisaten der allgemeinen Formeln (I) und/oder (II) erhaltene ausgezeichnete Wert der Oberflächenhärte mit wachsendem Anteil von Einheiten der Formel (III) und/oder (IV) ab, so daß das erfindungsgemäße Verfahren im allgemeinen entweder nur mit Polymerisaten der allgemeinen Formel (I) und/oder (II), oder deren Gemischen mit 10 bis 90 Gew.-% von Polymerisaten der allgemeinen Formel (III) und/oder (IV) durchgeführt wird.

Zwecks Erzielung bestimmter Effekte kann es angebracht sein, den Polyethersulfonen geringe Mengen sonstiger Stoffe, vorzugsweise Hilfsstoffe, zuzumischen - beispielsweise Siliconharz zur Verlaufsverbesserung, Stabilisatoren und Flammschutzmittel.

Da in der Praxis gelegentlich farbige Wickeldrähte zum Einsatz kommen, kann auch die Mitverwendung von Farbstoffen bzw. Pigmenten angezeigt sein, wie z. B. Titandioxid oder Zinksulfid.

Auch Füllstoffe, wie z. B. Kaolin, Talkum, Kreide, Schwerspat, Gneis, Glimmer, Glasmehl, Glaskugeln oder kurzgeschnittene Glasfasern oder Gemische dieser Füllstoffe, u. a. in Mengen von ca. 1 bis 30%, können dem Polyethersulfon zugesetzt werden. Zwecks Erzielung besonderer Effekte können auch hoch- oder nichtschmelzende Polymere, wie z. B. Polytetrafluorethylen oder Polyimide als Füllstoffe zugesetzt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung qualitativ hochwertiger Wickeldrähte bei entscheidend verbesserter Oberflächenhärte und Abriebfestigkeit. Bezüglich beispielsweise verwendbarer Extrusionsvorrichtungen wird auf die Anmeldung "Extrusionsanlagen zum Fertigen von Wickeldrähten" (DE-OS 27 28 883) verwiesen. Die Beschichtung der Metalldrähte wird im allgemeinen bei Temperaturen zwischen 300 und 370°C, vorzugsweise 320 bis 350°C durchgeführt.

Eine Verstreckung gleichzeitig mit Beschichtung des Drahtes, wie sie für die Herstellung der bekannten starkwandigen Beschichtungen erforderlich ist, braucht gemäß vorliegender Erfindung nicht durchgeführt werden.

Als erfindungsgemäß zu beschichtende Metalldrähte kommen Metalldrähte verschiedener Dicken (z. B. 0,1 bis 2,0 mm Durchmesser) und verschiedener Metalle und Metall-Legierungen in Frage, beispielsweise Drähte aus Eisen, Aluminium, Nickel, Silber und Kupfer oder deren Legierungen wie z. B. Messing und Kupfer/Nickel-Legierungen, je nach beabsichtigtem Einsatzgebiet. Bevorzugt geeignet sind Drähte aus Kupfer und Kupferlegierungen.

Die Polyethersulfone können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in Schichtdicken, z. B. auf einem Metalldraht der Dicke 0,5 mm, von 20 bis 50, vorzugsweise 28 bis 42 µm aufgetragen werden.

Die Prüfung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Drahtlackierungen erfolgt im allgemeinen gemäß DIN 46 453, Teil 1, für lackisolierte Wickeldrähte, zumal die im Extrusionsverfahren isolierten Wickeldrähte für die gleichen Anwendungsgebiete wie erstere zum Einsatz kommen.

Beispiel

Ein Polyethersulfon der allgemeinen Formel (I) wurde wie folgt hergestellt: 150,2 Teile Bis-(4-oxyphenyl)-sulfon und 103,2 Teile 2,6-Dichlorbenzonitril wurden in 900 Teilen N-Methyl-pyrrolidon und 300 Teilen Chlorbenzol gelöst und mit 87,2 Teilen wasserfreiem Kaliumcarbonat versetzt. Das Reaktionsgemisch wird unter ständigem Abdestillieren eines Gemisches aus Wasser und Chlorbenzol innerhalb von zwei Stunden auf 150°C erhitzt. Anschließend wird die Temperatur auf 180°C gesteigert. Innerhalb weiterer zwei Stunden werden nochmals 300 Teile Chlorbenzol zugetropft, die sofort wieder azeotrop abdestillieren. Das Reaktionsgemisch wird dann 6 Stunden bei 180°C gehalten. Durch 30minütiges Einleiten eines Methylchlorid-Stromes wird die Polykondensation abgebrochen. Die anorganischen Bestandteile werden nach Zugabe von 600 Teilen Chlorbenzol abfiltriert, das Polymere in Wasser ausgefällt und 12 h bei 80°C im Vakuum getrocknet. Es besaß eine reduzierte Viskosität von η _red=0,60 und wurde anschließend in den Einfüllstutzen eines Extruders (wie in DE-OS 27 28 883 beschrieben) gegeben. Die Temperaturen vom Einlauf bis zur Düse betrugen in den einzelnen Temperaturmeßstellen: 320°C/340°C/340°C/350°C/340°C/350°C.

Zum Einsatz gelangte weichgeglühter Kupferdraht von 0,4 mm Durchmesser, der über eine Abspulvorrichtung zunächst eine Vorheizstrecke - in der der Draht auf 210°C bei einer Verweilzeit von ca. 0,5 sec erhitzt wurde - und nach Passieren der Beschichtungszone im Extruderkopf eine Abstreifdüse, die die Schichtstärke reguliert, durchlief.

Nach Passieren einer Kühlstrecke wurde der beschichtete Draht aufgespult; die Abzugsgeschwindigkeit betrug 100 m/min. Die aufgetragene Gesamtschichtstärke betrug 46 µm.

Eigenschaften des Wickeldrahtes gemäß DIN 46 453, Teil 1
Oberflächenhärte\|4H
Schabekraft	8,1/7,3 N
Resthärte nach Einwirkung (jeweils 30 min/60°C) von Ethanol	4H
H₂O	4H
Erweichungstemperatur	240°C
Haftung beim Reißen	i. O.
Haftung nach Dehnung	nach einer Dehnung von 25% und Wickeln um den eigenen Durchmesser: i. O.
Wärmeschock (nach Wickeln um Eigendurchmesser)	250°C i. O.
Steilanstieg des dielektrischen Verlustfaktors	195°C
Durchschlagsspannung bei Normaltemperatur	6,3 kV
Durchschlagsspannung bei 180°C	4,6 kV

Vergleichsbeispiel

Gemäß EP 00 17 062 wurde ein Polyethersulfon der Formel

in den Einfüllstutzen eines in der DE-OS 27 28 883 im Detail beschriebenen Extruders eingegeben.

Die Extrudertemperaturen vom Einlauf bis zur Düse betrugen an den einzelnen Temperaturmeßstellen 315°C/340°C/350°C/ 340°C/350°C/370°C.

Zum Einsatz gelangte weichgeglühter Kupferdraht von 0,6 mm Durchmesser, der über eine Abspulvorrichtung zunächst eine Vorheizstrecke - in der der Draht auf 240°C bei einer Verweilzeit von ca. 0,5 sec erhitzt wurde - und nach Passieren der Beschichtungszone im Extruderkopf eine Abstreifdüse, die die Schichtstärke reguliert, durchlief.

Nach Passieren einer Kühlstrecke wurde der beschichtete Draht aufgespult; die Abzugsgeschwindigkeit betrug 200 m/min.

Die aufgetragene Gesamtschichtstärke betrug 54 µm und entsprach somit Grad 2 nach DIN 46 453.

Eigenschaften des Wickeldrahtes

Sofern nichts anders vermerkt, wurden alle Werte gemäß DIN 46 453, Teil 1, bestimmt.

Oberflächenhärte
H
Schabekraft	5,7/5,3 N
Resthärte nach Einwirkung (jeweils 30 min/60°C) von Ethanol	H
Wasser	H
Erweichungstemperatur	245°C
Haftung beim Reißen	i. O.
Haftung nach Dehnung	nach linearer Dehnung von 15% und Wickeln um den eigenen Durchmesser: i. O.
Wärmeschock (nach Wickeln um den eigenen Durchmesser)	bei 250°C i. O.
Steilanstieg des dielektrischen Verlustfaktors	210°C
Durchschlagsspannung (Twist) bei Normaltemperatur	6,2 kV
Durchschlagsspannung bei 150°C	5,2 kV

Claims

1. Verfahren zur Beschichtung von Metalldrähten nach dem Extrusionsverfahren unter Verwendung von amorphen Polyethersulfonen, dadurch gekennzeichnet, daß als amorphe Polyethersulfone solche verwendet werden, die Einheiten der allgemeinen Formeln und/oder worin n eine ganze Zahl von 50 bis 150 bedeutet, enthalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gemische oder Copolymerisate der Polyethersulfone, enthaltend Einheiten der Formeln (I) und/oder (II) mit amorphen Polyethersulfonen, die Einheiten der allgemeinen Formeln und/oder enthalten, worin n die oben angegebene Bedeutung hat, verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß isolierte Wickeldrähte hergestellt werden, wobei die Schichtstärke der Isolation den Erfordernissen der DIN 46 453 entspricht.