DE3905287A1 - Verfahren zum kontinuierlichen beschichten von draehten sowie die verwendung der so hergestellten draehte - Google Patents
Verfahren zum kontinuierlichen beschichten von draehten sowie die verwendung der so hergestellten draehteInfo
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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 Ver
fahren hergestellte Drähte sowie die Verwendung dieser Drähte
als energiespeichernde induktive Wicklung.
Energiespeichernde induktive Wicklungen, die aus einem Rund
draht aus einem elektrisch leitenden Material, wie z.B. Kup
fer, Aluminium usw. mit einer gleichmäßigen und lückenlosen,
konzentrischen Lackisolierschicht auf der Drahtoberfläche und
einer auf dieser dielektrischen Schicht angeordneten elek
trisch 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 Auf
bringen einer dünnen Metallschicht hergestellt. Dies hat den
Nachteil, daß hierzu apparativ sowie kosten- und zeitaufwen
dige Verfahren, beispielsweise Aufdampfen dieser Metallschicht
im Vakuum, erforderlich sind. So kann insbesondere diese Me
tallschicht 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 36 60 592 ein Verfahren gemäß
Oberbegriff des ersten Patentanspruchs bekannt. Bei diesem
Verfahren wird direkt auf die Drahtoberfläche ein isolieren
der Lack auf Polyimid-Basis aufgebracht. Auf dieser Isolier
schicht 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 36 60 592 ist wie
derum, daß die graphithaltigen Lacke auf Basis von Fluorkoh
lenstoffharz nicht mit den bei der Drahtlackierung üblicher
weise eingesetzten Lackiermaschinen applizierbar sind. Weiter
hin treten Probleme bei der Weiterverarbeitung des beschichte
ten 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 verzinn
bar 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 wirt
schaftlichen 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 un
terschiedlichste 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 weiterverar
beitbar 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 Beschich
tung eine genügend hohe Elastizität aufweisen, so daß die Be
schichtung beim Wickeln der Drähte nicht bricht. Andererseits
muß aber die Beschichtung auch eine genügend hohe Härte auf
weisen, um den mechanischen Beanspruchungen bei der Herstel
lung von Spulen u. dgl. ohne Schaden zu widerstehen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird überraschen
derweise durch ein Verfahren der eingangs genannten Art ge
löst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
- A) der direkt auf die Drahtoberfläche aufgebrachte isolieren
de Lack ausgewählt ist aus der Gruppe der
- a) Polyesterimid-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungs mittellösung 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 15 000 mPas aufweisen, oder
- b) Polyester-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungsmittel lösung oder einer wäßrigen Dispersion eines Polyester harzes, 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 organi schen Lösungsmitteln bei 23°C Viskositäten im Bereich von 40 bis 12 000 mPas aufweisen, oder
- c) Polyurethan-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungsmit tellösung eines hydroxylgruppenhaltigen Polyester mit einer OH-Zahl von 100 bis 450 mg KOH/g und einem im NCO/OH-Äquivalentverhältnis von 1 : 2 bis 9 : 1 hergestell ten Adduktes aus Diisocyanat und Poyol, dessen freie Isocyanatgruppen vollständig blockiert sind, oder
- d) Polyamidimid-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungsmit tellösung eines Polyamidimids, wobei 20 bis 40 gew.%ige Lösungen der Polyamidimide bei 23°C Viskositäten im Be reich 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-Draht
lacke 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. Polyester harz oder
- 2) 50 bis 110 Gewichtsteilen Graphit pro 100 Gewichts teilen Polyesterimid- bzw. Polyesterharz oder
- 3) einer Kombination aus 1 bis 12 Gewichtsteilen elek trisch leitfähigem Ruß und 50 bis 110 Gewichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Poly esterimid- bzw. Polyesterharz oder
- f) Polyurethan-Drahtlacke Ac, wobei die elektrische Leit
fähigkeit 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 Gewichtstei len Polyurethanharz oder
- 3) einer Kombination aus 1 bis 35 Gewichtsteilen elek trisch leitfähigem Ruß und 2 bis 115 Gewichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Po lyurethanharz, oder
- g) Polyamidimid-Drahtlack Ad, wobei die elektrische Leit
fähigkeit 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 Gewichts teilen Polyamidimidharz oder
- 3) einer Kombination aus 1 bis 10 Gewichtsteilen elek trisch leitfähigem Ruß und 60 bis 110 Gewichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Poly amidimidharz.
- e) Polyesterimid-Drahtlacke Aa oder der Polyester-Draht
lacke Ab, wobei die elektrische Leitfähigkeit dieser
Drahtlacke erzeugt wird durch Zusatz von
Die als Komponente Aa verwendeten Polyesterimidharze sind be
kannt und sind beispielsweise beschrieben in DE-OS 14 45 263
und DE-OS 14 95 100. Die Herstellung der Polyesterimide er
folgt 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 Säu
ren und/oder Alkohole können auch deren rekationsfähige Deri
vate eingesetzt werden. Als Carbonsäurekomponente wird vor
zugsweise Terephthalsäure eingesetzt, und als mehrwertige Al
kohole werden bevorzugt Ethylenglykol, Glycerin und Tris-2-hy
droxiethylisocyanurat, wobei letzteres besonders bevorzugt ist,
eingesetzt. Die Verwendung von Tris-2-hydroxiethylisocyanu
rat 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 Carbonsäureanhy
dridgruppierung sowie mindestens noch eine weitere funktio
nelle Gruppe besitzen muß, während die andere außer einer pri
mären 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 Carbonsäureanhydrid
gruppen sein.
Beispiele für Verbindungen mit einer cyclischen Carbonsäure
anhydridgruppierung mit einer weiteren funktionellen Gruppe
sind vor allem Pyromellithsäuredianhydrid und Trimellithsäure
anhydrid. Es kommen jedoch auch andere aromatische Carbon
säureanhydride in Frage, beispielsweise die Naphthalintetra
carbonsäuredianhydride oder Dianhydride von Tetracarbonsäuren
mit zwei Benzolkernen im Molekül, bei denen die Carboxylgrup
pen 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 alipha
tische diprimäre Diamine. Ferner kommen in Betracht aroma
tische diprimäre Diamine, wie Benzidin, Diaminodiphenylme
than, 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 Verbin
dungen 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 Um
esterungskatalysatoren verwendet, beispielsweise Schwermetall
salze, wie Bleiacetat, Zinkacetat, weiterhin organische Ti
tanate, Cerverbindungen sowie organische Säuren, wie z.B.
para-Toluolsulfonsäure. Als Vernetzungskatalysatoren bei der
Aushärtung der Polyesterimide können die gleichen Umesterungs
katalysatoren - 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 orga
nische Lösungsmittel wie beispielsweise Kresol, Phenol, Gly
kolether wie z.B. Methylglykol, Ethylglykol, Isopropylgly
kol, Butylglykol, Methyldiglykol, Ethyldiglykol, Butyldigly
kol; Glykoletherester, wie z.B. Methylglykolacetat, Ethylgly
kolacetat, Butylglykolacetat und 3-Methoxi-n-butylacetat; cyc
lische Carbonate, wie z.B. Propylencarbonat; cyclische Ester
wie z.B. γ-Butyrolacton sowie beispielsweise Dimethylform
amid und N-Methylpyrrolidon. Weiterhin können noch aroma
tische Lösungsmittel, ggf. in Kombination mit den genannten
Lösungsmitteln eingesetzt werden. Beispiele für derartige
Lösungsmittel sind Xylol, Solventnaphtha®, Toluol, Ethylben
zol, Cumol, Schwerbenzol, verschiedene Solvesso® - und
Shellso® - Typen sowie Deasol®.
Weiterhin ist es auch möglich, in dem erfindungsgemäßen Ver
fahren wäßrige Polyesterimidlösungen oder -dispersionen ein
zusetzen. 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 60gew.-%iger Lösemittellösungen der
Polyesterimide liegen bei 23°C im Bereich von 80 bis
15 000 mPas.
Die als Komponente Ab verwendeten Polyesterharze sind eben
falls bekannt und beispielsweise beschrieben in der US-PS
3 42 780 und in der EP-B-1 44 281. Die Herstellung der Poly
ester erfolgt in bekannter Weise durch Veresterung von mehr
wertigen Carbonsäuren mit mehrwertigen Alkoholen in Gegen
wart 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, Neopentylgly
kol, Diethylenglykol, Triethylenglykol sowie Triole wie
z.B. Glycerin, Trimethylolethan, Trimethylolpropan und Tris
2-hydroxiethylisocyanurat. Bevorzugt eingesetzt werden Misch
ungen von Ethylenglykol und Tris-2-hydroxiethylisocyanurat.
Die Verwendung von Tris-2-hydroxiethylisocyanurat führt zu
hohen Erweichungstemperaturen der Lackschicht.
Geeignete Carbonsäuren sind beispielsweise Phthalsäure, Iso
phthalsäure, Terephthalsäure sowie deren veresterbaren Deri
vate 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 Ver
bindungen. Einsetzbar sind auch die entsprechenden Säureha
logenide dieser Verbindungen.
Die Mengen der einzelnen Komponenten werden so gewählt, daß
die Polyester ein Verhältnis von Hydroxyl- zu Carboxylgrup
pen 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 Einsatz
gemisch, eingesetzt werden, sind übliche Veresterungskataly
satoren. 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 aufgeführ
ten Lösungsmittel. An dieser Stelle wird daher für nähere
Einzelheiten auf die Seiten 6 bis 7 dieser Beschreibung ver
wiesen. Die Viskositäten der 20 bis 60 gew.-%igen Lösemittel
lösungen der Polyester liegen bei 23°C im Bereich von 40
bis 12 000mPas.
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 hydroxylgruppen
haltigen Polyesters mit einer OH-Zahl von 100 bis 450 mg
KOH/g, bevorzugt von 150 bis 400 mg KOH/g und eines blockier
ten Isocyanatadduktes in einem kresolischen oder nicht kre
solischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch.
Für die Herstellung der hydroxylgruppenhaltigen Polyester
können die gleichen Aufbaukomponenten (Polyol und Polycar
bonsäure) 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 die
ser Verbindungen so gewählt werden, daß das NCO : OH-Äqui
valentverhältnis zwischen 1 : 2 und 9 : 1 beträgt. Die restlich
en freien Isoyanatgruppen dieses Adduktes werden mit einem
Blockierungsmittel umgesetzt.
Es ist aber selbstverständlich auch möglich, die Isocyana
te zunächst mit dem Blockierungsmittel und die restlichen,
freien Isocyanatgruppen mit dem Polyol umzusetzen.
Der Aufbau des Isocyanatadduktes wird vorteilhafterweise
in einem gegenüber Isocyanantgruppen inerten, das entstehen
de Polyurethan gut lösenden Lösungsmittel in Gegenwart
eines Katalysators bei Temperaturen von 30 bis 120°C durch
geführt.
Beispiele von geeigneten Diisocyanaten sind Trimethylendi
isocyanat, Tetramethylendiisocyanat, Pentamethylendiiso
cyanat, Hexamethylendiisocyanat, Propylendiisocyanat, Ethyl
ethylendiisocyanat, 2,3-Dimethylethylendiisocyanat, 1-Methyl
trimethylendiisocyanat, 1,3-Cyclopentylendiisocyanat, 1,4-
Cyclohexylendiisocyanat, 1,2-Cyclohexylendiisocyanat, 1,3-
Phenylendiisocyanat, 1,4-Phenylendiisocyanat,
2,5-Toluylendiisocyanat, 2,6-Toluylendiisocyanat, 4,4′-Bi
phenylendiisocyanat, 1,5-Naphthylendiisocyanat, 1,4-Naph
thylendiisocyanat, 1-Isocyanatomethyl-5-isocyanato-1,3,3
trimethylcyclohexan, Bis-(4-isocyanatocyclohexyl)methan,
Bis-(4-isocyanatophenyl)-methan, 4,4′-Diisocyanatodiphenyl
ether und 2,3-Bis-(8-isocyanatooctyl)-4-octyl-5-hexyl-cyclo
hexen.
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 Pro
pylenglykol. 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 gewährlei
stet sein muß, daß eine Deblockierung erst bei Temperaturen
oberhalb von 120°C eintritt. Beispiele für geeignete Ver
bindungen sind aliphatische, cycloaliphatische oder aroma
tische Alkohole wie z.B. Butanol, Isobutanol, 2-Ethylhexa
nol, 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; Hydroxyl
amine und Lactame wie z.B. ε-Caprolactam sowie andere Ver
bindungen, die ein Wasserstoffatom enthalten, das durch sei
ne Reaktivität eine Umsetzung des Blockierungsmittels mit
dem Isocyanat ermöglicht.
Als bevorzugtes Blockierungmittel werden Phenol und/oder
Kresol eingesetzt.
Geeignete inerte Lösungsmittel sind beispielsweise hetero
cyclische, aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe,
Ether, Ester und Ketone wie z.B. N-Methylpyrrolidon, To
luol, Xylol, Kresol, Ethylbenzol, Solventnaphtha®, Schwer
benzol, verschiedene Solvesso® - und Shellsol®-Typen, De
asol®, Methyldiglykol, Ethyldiglykol, Butyldiglykol, Ethylen
glykoldibutylether, Ethylenglykoldiethylether, Diethylengly
koldimethylether, 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 hydroxylgruppen
haltigen Polyester.
Drahtlacke auf Polyurethan-Basis werden sowohl als isolieren
der 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 Vis
kositäten bei hohem Festkörpergehalt aufweisen. Dies ist
insbesondere im Hinblick auf hohe Applikationsgeschwindig
keiten und im Hinblick auf die maximale Menge an einarbeit
baren 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 Poly
urethane liegen bei 23°C im Bereich von 50 bis 10 000 mPas.
Die Drahtlacke Ad auf Polyamidimid-Basis sind ebenfalls
bekannt und beispielsweise in US-PS 35 54 984, 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 Polyami
den, Polyisocyanaten, die mindestens 2 NCO-Gruppen enthal
ten, und cyclischen Dicarbonsäureanhydriden, die mindestens
eine weitere kondensations- oder additionsfähige Gruppe
enthalten, gewonnen werden.
Weiterhin ist es auch möglich, die Polyamidimide aus Diiso
cyanaten 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 Diimidocar
bonsäure umgesetzt werden, die dann mit einem Diisocyanat
zu dem Polyamidimid reagiert.
Für die Herstellung der Polyamidimide werden bevorzugt Tri
carbonsäuren bzw. ihre Anhydride eingesetzt, bei denen 2
Carboxylgruppen in vicinaler Stellung stehen. Bevorzugt
sind die entsprechenden aromatischen Tricarbonsäureanhydri
de, wie z.B. Trimellithsäureanhydrid, Naphthalintricarbon
säureanhydride, Bisphenyltricarbonsäureanhydride sowie wei
tere Tricarbonsäuren mit 2 Benzolkernen im Molekül und
2 vicinalen Carboxylgruppen, wie die in DE-OS 19 56 512
aufgeführten Beispiele. Ganz besonders bevorzugt wird Tri
mellithsäureanhydrid eingesetzt. Als Aminkomponente können
die bei den Polyamidocarbonsäuren bereits beschriebenen
diprimären Diamine eingesetzt werden. Weiterhin können auch
aromatische Diamine eingesetzt werden, die einen Thiadia
zolring 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) -S-(3-aminophenyl)-1,3,4-thiadiazol sowie
Gemische der verschiedenen Isomeren.
Geeignete Diisocyanate für die Herstellung der Polyamidimi
de sind aliphatische Diisocyanate wie z.B. Tetramethylen-,
Hexamethylen-, Heptamethylen- und Trimethylhexamethylendiiso
cyanate; cycloaliphatische Diisocyanate wie z. B. Isophoron
diisocyanat, 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 Xy
lylendiisocyante sowie substituierte aromatische Systeme
wie z. B. Diphenylether-, Diphenylsulfid-, Diphenylsulfon
und Diphenylmethan-diisocyanate; gemischt aromatisch-ali
phatische und aromatisch-hydroaromatische Diisocyanate wie
z.B. 4-Phenylisocyanatmethylisocyanat, Tetrahydronaphthy
len-1,5-, Hexahydrobenzidin-4,4′- und Hexahydrodiphenylme
than-4,4′-diisocyanat. Vorzugsweise werden 4,4′-Diphenylme
thandiisocyanat, 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: Dimethylen
bernsteinsäureamid, Pentamethylenpimelinsäureamid, Undecan
methylentridecandicarbonsäureamid, Hexamethylenadipinsäure
amid, Hexamethylensebacinsäureamid, Polycapronsäureamid.
Besonders bevorzugt sind Hexamethylenadipinsäureamid und
Polycapronsäureamid.
Geeignete Lösemittel sind - wie im Falle der Polyamidocarbon
säuren - solche organischen Verbindungen, deren funktionel
len 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-Diethyl
formamid, 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 Poly
amidimide können lösliche Schwermetallsalze wie z.B. Zink
oktoat, 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 Poly
amidimide liegen bei 23°C im Bereich von 800 bis 3000 mPas.
Neben den beschriebenen Bindemitteln und Härtern im Falle
der Drahtlacke auf Polyurethan-Basis enthalten die Draht
lacke Aa bis Ad gegebenenfalls übliche Hilfs- und Zusatz
stoffe 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 all
gemeinen zwischen 40 und 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamt
rezeptur, wobei aber der Lösemittelgehalt von der jeweils
einzustellenden Lackierviskosität abhängt.
Die in dem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens
eingesetzten elektrisch leitfähigen Lacke bestehen eben
falls 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 Leitfähig
keit 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 Sedimenta
tionsneigung des Graphits deutlich herabsetzt. Wird daher
eine Kombination aus elektrisch leitfähigem Ruß oder Gra
phit eingesetzt, so kann, muß aber nicht, der Rußanteil
niedriger sein, als wenn nur Ruß allein zugefügt wird, da
die Hauptwirkung nun die Verringerung der Sedimentiernei
gung des Graphits darstellt.
Außerdem kann wegen der verringerten Sedimentierneigung
der Graphitanteil deutlich erhöht werden. Selbstverständ
lich hängt außerdem die jeweils einzusetzende Menge an elek
trisch leitfähigem Ruß und/oder Graphit auch von der gewün
schten 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 Gewichtstei le, elektrisch leitfähiger Ruß pro 100 Gewichtsteilen Polyesterimid- bzw. Polyesterharz oder
- 2) 50 bis 110 Gewichtsteile, bevorzugt 80 bis 105 Gewichts teile, 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 Gewichts teilen 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 Gewichtstei le, elektrisch leitfähiger Ruß pro 100 Gewichtsteilen Polyurethanharz oder
- 2) 2 bis 40 Gewichtsteilen, bevorzugt 8 bis 18 Gewichtstei le, 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 Gewichts teilen, 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 Poly amidimidharz oder
- 2) 60 bis 110 Gewichtsteile, bevorzugt 70 bis 95 Gewichts teile, 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 Gewichts teilen, 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 mitt
lere Teilchengröße des verwendeten Rußes sollte dabei der
art sein, daß glatte Lackoberflächen resultieren. Dies
bedeutet, daß die maximale mittlere Teilchengröße des ver
wendeten 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 Produk
te dar.
Eine ganz besonders bevorzugte Ausführungsform des erfin
dungsgemäßen Verfahrens ist ein Verfahren, bei dem der
elektrisch leitfähige Lack (=Leitlack) ein Polyurethandraht
lack 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 Ab
schmelzen der Leitlack und der Isolierlack getrennt ent
fernt werden können.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsge
mäßen Verfahrens ist ein Verfahren, bei dem auf die elek
trisch leitfähige Schicht noch ein Isolierlack aufgebracht
wird, der die leitfähige Schicht nach außen isoliert. Hier
für geeignet sind die bereits auf den Seiten 5 bis 14 be
schriebenen Drahtlacke auf Polyesterimid-, Polyester-,
Polyurethan und Polyamidimid-Basis. Wegen Details wird
daher auf diese 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 Lack
filmstärke durch mindestens 1 bis zu 10 Einzelaufträgen
aufgebaut, wobei jeder einzelne Lackauftrag vor dem erneu
ten Lackauftrag blasenfrei ausgehärtet wird. Übliche Lak
kiermaschinen arbeiten mit Abzugsgeschwindigkeit von 5
bis zu 180 m/min, je nach Bindemittelbasis des Drahtlackes
und je nach Dicke des zu beschichtetenden Drahtes. Ty
pische Ofentemperaturen betragen zwischen 300°C und
550°C. Derartige Drahtlackiermaschinen sind aber bekannt
und brauchen daher hier nicht näher erläutert zu werden.
Die Möglichkeit, sowohl den isolierenden als auch den elek
trisch 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 erfin
dungsgemäßen Verfahren hergestellten Drähte hervorragend
für die Verwendung als Wickeldrähte zur Herstellung ver
schiedener elektronischer Bauteile, wie z.B. Relais, Spu
len, Motoren usw. Da die erfindungsgemäßen Drähte aufgrund
ihres Aufbaus auch kapazitive Eigenschaften aufweisen
(Längskondensator), eignen sie sich besonders gut zur Her
stellung 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 erfin
dungsgemäßen Verfahren hergestellten Drähte aufgrund der
hohen Elastizität der Leitlackschicht z. B. in der Wickel
maschine gedehnt werden, ohne daß die leitfähige Schicht
reißt.
Ein weiterer wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Ver
fahrens besteht darin, daß die Leitfähigkeit der Leitlack
schicht 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 an
deres festgestellt wird.
Durch Lösen von 28 Teilen eines Adduktes aus 3 mol Tolu
ylendiisocyanat 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 Festkör
per von 27% (1h/180°C) aufweist.
Durch Reaktion von 3,9 Teilen Ethylenglykol, 8,7 Teilen
Dimethylterephthalat, 10,2 Teilen Trishydroxiethylisocya
nurat (THEIC), 11,5 Teilen Trimellithsäureanhydrid und
5,9 Teilen 4,4′-Diaminodiphenylmethan wird in Gegenwart
von 0,04 Teilen Tetra-n-butyltitanat ein Polyesterimid her
gestellt. Dieses Polyesterimid wird in 56 Teilen einer
Mischung aus Kresol/Solventnaphtha® im Verhältnis 2 : 1 ge
löst 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°C) einen Festkörper von 39% (1h/180°C).
Aus 5,5 Teilen Ethylenglykol, 12,1 Teilen Tris-2-hydroxi
ethylisocyanurat, 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°C).
Das Polyamidimid wird nach der in der DE-AS 12 66 427 be
schriebenen 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°C.
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 erhal
tene Leitlack 1 hat einen Festkörper von 43,4% (1h/180°C)
und ist leicht thixotrop.
Ein Kupferdraht (Durchmesser 0,14 mm) wird auf einer Tandem
lackiermaschine mit 80 m/min lackiert. Zuerst wird der
Drahtlack 1 mit 8 Durchzügen lackiert und bei 400 °C einge
brannt. Dann wird der Leitlack 1 mit 3 Durchzügen lackiert
und bei 250° bis 350°C eingebrannt. Anschließend wurde
von einem 1 m langen, derart beschichteten Draht die Kapazi
tät und der Widerstand der Leitlackschicht gemessen. Die
Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in Tabelle 1 darge
stellt.
Ein Kupferdraht (Durchmesser 0,71 mm) wird mit einer Ab
zugsgeschwindigkeit 28 m/min auf einer handelsüblichen
Lackiermaschine mit 8 Durchzügen mit dem Drahtlack 2
lackiert und bei 500 bis 520°C eingebrannt.
Auf diesen Drahtlack wird nun mit einer Abzugsgeschwindig
keit von 24 m/min der Leitlack 1 (der auch im Beispiel 1
eingesetzt wurde) mit 6 Durchzügen aufgetragen und bei
460-480°C eingebrannt. Von einem 1 m langen, derart
beschichteten Draht wurde der Widerstand der Leitlackschicht
und die Kapazität gemessen.
Weiterhin wurde die Leitlackschicht noch mit unterschied
lichen 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.
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 Leitlack
schicht 420-460°C beträgt. Bei einer Lackiergeschwindigkeit
von 26 m/min wird ein beschichteter Draht mit den in Tabelle
1 angegebenen Widerstands- und Kapazitätswerten erhalten.
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% (1 h/180°C) auf.
Ein Kupferdraht (⌀0,71 mm) wird mit dem Drahtlack 2 mit
einer Abzugsgeschwindigkeit von 28 m/min auf einer handels
üblichen Lackiermaschine mit 8 Durchzügen lackiert und bei
500 bis 520°C 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.
500 Teile des Drahtlacks 2 auf Polyesterimid-Basis, 10,4
Teile des in Beispiel 1 eingesetzten Rußes und 195 Teile des
in Beispiel 1 eingesetzten Graphits werden 30 min bei 1835
Umdrehungen/min dispergiert. Der so erhaltene Leitlack 3
weist einen Festkörper von 56,8% auf (180°C/1 h).
Ein Kupferdraht (⌀1 mm) wird mit dem Drahtlack 2 beschich
tet (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.
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. Die
ser Lack wird mit 30 Teilen Kresol und 30 Teilen Solvent
naphtha® auf eine Viskosität von 900 mPas (23°C) ver
dünnt. Der so erhaltene Leitlack 4 hat einen Festkörper
von 39,1% (1 h/180°C).
Ein Kupferdraht (Durchmesser 1 mm) wird auf einer üb
lichen Lackiermaschine (Ofenlänge 3 m, 7 Lackaufträge,
Ofentemperatur 520/540 °C) mit einer Abzugsgeschwindigkeit
von 28 m/min mit dem Drahtlack 2 beschichtet.
Auf diese Drahtlackschicht wird nun in derselben Lackier
maschine mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 8,5 m/min der
oben beschriebene Leitlack 4 mit 6 Durchzügen aufgetragen
und bei 520 bis 540°C eingebrannt. Von einem 1 m langen
derart beschichteten Draht wird die Kapazität sowie der
Widerstand der Leitlackschicht gemessen.
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% (1 h 180°C). 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).
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 Festkör
per des so hergestellten Leitlackes 6 beträgt 46.7% (1 h/180°C).
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 Leitlack
schicht hat einen Widerstand von 970 kΩ/m (siehe auch
Tabelle 1).
Claims (14)
1. Verfahren zum kontinuierlichen Beschichten von Drähten,
bei dem
- I) eine kontinuierliche, lückenfrei anliegende Isolier schicht auf der Drahtoberfläche erzeugt wird, indem der Draht zunächst mit einem isolierenden Lack be schichtet 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 isolie
rende Lack ausgewählt ist aus der Gruppe der
- a) Polyesterimid-Drahtlacke, bestehend aus einer Lö sungsmittellösung oder einer wäßrigen Lösung oder einer wäßrigen Dispersion eines Polyesterimidharzes, wobei die Hydroxylzahlen der Polyesterimide im Be reich 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 15 000 mPas aufweisen, oder
- b) Polyester-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungs mittellösung oder einer wäßrigen Lösung oder einer wäßrigen Dispersion eines Polyesterharzes, wobei die Polyester ein Verhältnis von Hydroxyl- zu Carboxyl gruppen von 1,1 : 2,0 : 1 aufweisen und 20- bis 60gew.-%igen Lösungen der Polyester in organischen Lösungsmitteln bei 23°C Viskositäten im Bereich von 40 bis 12 000 mPas aufweisen, oder
- c) Polyurethan-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungs mittellösung eines hydroxylgruppenhaltigen Poly esters 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 Lö sungsmittellösung eines Polyamidimids, wobei 20 bis 40 gew.-%ige Lösungen der Polyamidimide bei 23°C Viskositäten im Bereich von 800 bis 3000 mPas auf weisen,
- B) der auf den isolierten Draht aufgebrachte leitfähige
Lack ebenfalls ausgewählt ist aus der Gruppe der
- e) Polyesterimid-Drahtlacke Aa oder der Polyesterdraht
lacke 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 Gewichtstellen Graphit pro 100 Ge wichtsteilen Polyesterimid- bzw. Polyesterharz oder
- 3) einer Kombination aus 1 bis 12 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 50 bis 110 Ge wichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Ge wichtsteile 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 Gewichts teilen Polyurethanharz oder
- 3) einer Kombination aus 1 bis 35 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 2 bis 115 Ge wichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Ge wichtsteile 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 Ge wichtsteilen Polyamidimidharz oder
- 3) einer Kombination aus 1 bis 10 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 60 bis 110 Ge wichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Ge wichtsteile Polyamidimidharz.
- e) Polyesterimid-Drahtlacke Aa oder der Polyesterdraht
lacke Ab, wobei die elektrische Leitfähigkeit dieser
Drahtlacke erzeugt wird durch Zusatz von
2. Beschichteter Draht, bestehend aus einem metallischen
Leiterkern, einer auf den Leiterkern aufgebrachten iso
lierenden Lackschicht und einer auf die isolierende
Lackschicht aufgebrachten elektrisch leitfähigen
Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß
- A) der direkt auf die Drahtoberfläche aufgebrachte iso
lierende Lack ausgewählt ist aus der Gruppe der
- a) Polyesterimid-Drahtlacke, bestehend aus einer Lö sungsmittellösung oder einer wäßrigen Lösung oder einer wäßrigen Dispersion eines Polyesterimidhar zes, 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 15 000 mPas aufweisen, oder
- b) Polyester-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungs mittellösung oder einer wäßrigen Lösung oder einer wäßrigen Dispersion eines Polyesterharzes, wobei die Polyester ein Verhältnis von Hydroxyl- zu Carboxyl gruppen 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 12 000 mPas aufweisen, oder
- c) Polyurethan-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungs mittellösung eines hydroxylgruppenhaltigen Poly esters 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 Lö sungsmittellösung eines Polyamidimids, wobei 20 bis 40 gew.-%igen Lösungen der Polyamidimide bei 23°C Viskositäten im Bereich von 800 bis 3000 mPas auf weisen,
- B) daß die elektrisch leitfähige Schicht aus einer Schicht
eines elektrisch leitfähigen Lackes besteht, der eben
falls ausgewählt ist aus der Gruppe der
- e) Polyesterimid-Drahtlacke Aa oder der Polyesterdraht
lacke 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 Ge wichtsteilen Polyesterimid- bzw. Polyesterharz oder
- 3) einer Kombination aus 1 bis 12 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 50 bis 110 Ge wichtsteilen 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 Ge wichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Ge wichtsteilen 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 Gewichts teilen Polyurethanharz oder
- 3) einer Kombination aus 1 bis 35 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 2 bis 115 Ge wichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Ge wichtsteile 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 Ge wichtsteilen Polyamidimidharz oder
- 3) einer Kombination aus 1 bis 10 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 60 bis 110 Ge wichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Ge wichtsteile Polyamidimidharz.
- e) Polyesterimid-Drahtlacke Aa oder der Polyesterdraht
lacke Ab, wobei die elektrische Leitfähigkeit dieser
Drahtlacke erzeugt wird durch Zusatz von
3. Verfahren oder Draht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der elektrisch leitfähige Lack ausge
wählt ist aus der Gruppe
- e) Polyesterimid-Drahtlacke Aa oder der Poly
ester-Drahtlacke Ab, wobei die elektrische Leit
fähigkeit dieser Drahtlacke erzeugt wird durch Zu
satz von
- 1) 8 bis 12 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß pro 100 Gewichtsteilen Polyesterimid- bzw. Polyesterharz oder
- 2) 80 bis 105 Gewichtsteilen Graphit pro 100 Ge wichtsteilen Polyesterimid- bzw. Polyesterharz oder
- 3) einer Kombination aus 2 bis 6 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 80 bis 105 Ge wichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Ge wichtsteile 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) bis 18 Gewichtsteilen Graphit pro 100 Gewichts teilen Polyurethanharz oder
- 3) einer Kombination aus 5 bis 8 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 70 bis 107 Ge wichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Ge wichtsteile 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 Ge wichtsteilen Polyamidimidharz oder
- 3) einer Kombination aus 2 bis 8 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 70 bis 95 Ge wichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Ge wichtsteile 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 Draht
oberfläche aufgebrachte isolierende Lack und/oder der
elektrisch leitfähige Lack ein Polyurethan-Decklack Ac
ist, bestehend aus einer Lösemittellösung eines hy
droxylgruppenhaltigen 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 gekenn
zeichnet, daß der Polyurethan-Decklack Ac ein im
NCO/OH-Verhältnis von 2 : 1 hergestelltes Addukt aus Di
isocyanat 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 leit
fähigen Lacke Lösungen von Polyestern, die ein Verhält
nis 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, Trishydroxiethylisocanu
rat-haltige Polyesterimide als Polyesterimide als Poly
esterimid-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 leit
fähige Schicht nochmals ein Isolierlack, ausgewählt aus
der Gruppe der Polyesterimid-Drahtlacke Aa, Polyester-
Drahtlacke Ab, Polyurethan-Drahtlacke Ac oder Polyamid
imid-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.
Priority Applications (11)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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