DE60314528T2

DE60314528T2 - Verfahren zur herstellung eines modifizierten diisocyanats, verfahren zur herstellung eines selbstschmierenden emaillelackes, verfahren zur herstellung eines lackisolierten elektrischen leiters

Info

Publication number: DE60314528T2
Application number: DE60314528T
Authority: DE
Inventors: Virgine Studer; Laurent Schildknecht; Arnaud Piechaczyk
Original assignee: Essex Nexans Europe SAS
Current assignee: Essex Europe SAS
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2023-09-20
Also published as: ES2289341T3; EP1546270B1; FR2844801A1; WO2004026974B1; DE60314528D1; CN1688662A; WO2004026974A3; EP1546270A2; ATE365192T1; US20060122353A1; JP2005539123A; CN100363439C; WO2004026974A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines modifizierten Diisocyanats, ein Verfahren zur Herstellung eines selbstschmierenden Emaillacks und ein Verfahren zur Herstellung eines emaillierten elektrischen Leiters.
Bei der Herstellung von Elektromotoren sind die Motorleistungen um so besser, je größer die Menge an Wicklungsdraht ist, die in den Kern des Stators aufgenommen werden kann. Des Weiteren streben die Motorenhersteller auch eine Erhöhung der Herstellungsleistung an. Daher werden diese Spulen in bekannter Weise automatisch in die Statoren eingefügt.
Die in diesen Elektromotoren verwendeten Drähte bestehen typischerweise aus einem elektrischen Leiter, der mit einer oder mehreren Isolierungsschichten auf Basis von Emaillack versehen ist.
Diese emaillierten Drähte werden bei sehr hohen Geschwindigkeiten aufgespult und werden daher Reibungen und hohen mechanischen Beanspruchungen unterzogen, die ihre Isolierung beschädigen und zu einer unregelmäßigen Wicklung führen können.
Um dieses Problem zu beheben, ist gemäß dem Dokument EP 0072178 die Ausführung der äußeren Isolierung dieser Wicklungsdrähte mittels eines Emaillacks bekannt, der einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist, der die gewünschten Gleiteigenschaften sicherstellt.
Dieser Lack, der mit dem Begriff selbstschmierender Lack bezeichnet werden kann, setzt sich den Beispielen zufolge aus einem Polymer des Typs Polyamidimid-Polyester oder Polyesterimid zusammen, einem insofern modifizierten Polymer, als es den Beispielen zufolge als Abschluss eine Alkylgruppe umfasst, die eine gerade Kette von 21 bis 31 Kohlenstoffatomen aufweist.
Das modifizierte Polymer wird durch Mischen von aliphatischer Säure, wie beispielsweise Docosansäure oder beispielsweise Montanwachs oder Alkylester, mit den Monomeren, die zur Bildung von Polymeren verwendet werden, wie beispielsweise Trimellithanhydrid und Diisocyanat, in einer Lösungsmittelumgebung des Typs N-Methylpyrrolion (NMP) erhalten.
Das modifizierte Polymer wird gleichermaßen durch Mischen von Alkylester, wie beispielsweise Methylbehenat, mit den Monomeren, die zur Bildung von Polymeren verwendet werden, wie beispielsweise Dimethylterephthalat, Ethylenglykol und Glycerol, in Lösungsmittelumgebung des Typs Xylen erhalten.
Nach den vorgelegten Abrasionstests ist dieser selbstschmierende, auf einen Leitungsdraht aufgebrachte Lack jedoch nur schlecht beschichtbar. Aufgrund dieses Anhaftungsproblems kann der Lack nicht in mehreren Durchgängen aufgebracht werden, wenn sich die mechanischen Eigenschaften des emaillierten Leitungsdrahts nicht verschlechtern sollen.
Außerdem ist die Lösungsmittelfestigkeit oder die Beständigkeit des emaillierten Drahts, der mit einem solchen Lack beschichtet ist, gegenüber einem Kühlmittel, wie beispielsweise Freon, oder anders ausgedrückt, seine chemische Kompatibilität, nicht getestet. Desgleichen sind die Wärmeeigenschaften (Thermoplastizität ...), die Isolierungseigenschaften (Tangente des Verlustwinkels) und die Stabilität nicht gewährleistet.
Im Übrigen schlägt das Dokument JP5101713 einen selbstschmierenden Emaillack vor, der ein modifiziertes Polyamidimid enthält, an das eine aliphatische hängende Kette gebunden ist, die mehr als 17 Kohlenstoffatome aufweist.
Die Kette ist hängend, da sie nur an einem ihrer Enden an das Polyamidimid gebunden ist, um eine Verzweigung zu bilden.
Die hängende bzw. hängenden Ketten verleihen dem Emaillack die gewünschten Gleiteigenschaften. Die mechanischen, thermischen und elektrischen Isolierungs-Eigenschaften der erhaltenen Lacke sind jedoch nicht dargestellt.
Das Herstellungsverfahren dieses Lacks umfasst die Synthese eines schmierenden reaktiven Derivats und anschließend die Synthese des Polyamidimids.
Die Synthese eines schmierenden reaktiven Derivats wird erhalten durch die Reaktion einer Verbindung, die wenigstens drei reaktive Hydroxyl- und/oder Carboxylgruppen aufweist, mit einer anderen Verbindung, die eine Schmiermittelgruppe und eine Gruppe umfasst, die mit einer dieser reaktiven Gruppen reagiert.
Dieses Dokument beschreibt in den ausführlichen Beispielen diese anderen Verbindungen genauer, die eine Schmiermittelgruppe und auch eine reaktive Isocyanat-Gruppe aufweisen. Diese anderen Verbindungen werden nach einer Reaktion zwischen einem Diisocyanat und einer Montan- oder Stearinsäure erhalten.
Das Erhalten des reaktiven schmierenden Derivats erfolgt daher zuerst durch Bildung dieser anderen Verbindungen und erfordert des Weiteren Filtrier- und Kristallisierungsvorgänge, wodurch sich ein langsames und kompliziertes Herstellungsverfahren für das Polyamidimid und somit für den Lack ergibt.
Das Dokument WO 97/310046 schlägt ein Triisocyanat vor, das in einem Verfahren ohne Lösungsmittel durch eine Verbindung modifiziert wird, die eine hängende aliphatische Kette aufweist, die mehr als 15 Kohlenstoffatome umfasst.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend von einem mit den industriellen Anforderungen kompatiblen Herstellungsverfahren, einen selbstschmierenden, stabilen Emaillack zu entwickeln, der als Umhüllung leicht aufgebracht und geschichtet werden kann, der somit die mechanischen, thermischen und elektrischen Isolierungs-Eigenschaften, die mit den herkömmlichen, nicht schmierenden Lacken vergleichbar sind, sowie einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist.
Die vorliegende Erfindung schlägt zu diesem Zweck ein Herstellungsverfahren für ein modifiziertes Diisocyanat vor, an das eine hängende aliphatische Kette gebunden ist, die wenigstens 15 Kohlenstoffatome aufweist, wobei das modifizierte Diisocyanat durch die Reaktion zwischen einer funktionellen Isocyanatgruppe eines Triisocyanats und einer terminalen funktionellen Gruppe einer aliphatischen Kette erhalten wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, ein modifiziertes Diisocyanat in einem einzigen und einfachen Schritt zu erhalten.
Das Triisocyanat gemäß der Erfindung ist besonders reaktiv und gestattet somit eine vollständige Reaktion, die die vorgenannten gewünschten Eigenschaften für das endgültige Polymer gewährleistet.
Selbstverständlich tritt die Reaktion in Abwesenheit eines difunktionellen Monomers (bzw. mit vernachlässigbarer Menge) ein.
Vorteilhafterweise kann die Herstellung des modifizierten Diisocyanats in einer bewegten und erhitzten Lösungsmittelumgebung verwirklicht werden (zum Beispiel mit einem Lösungsmittel, das geeignet ist, zwei der drei Isocyanatfunktionen zu blockieren).
Gemäß einem Merkmal wird die terminale funktionelle Gruppe aus den Alkoholen, den Anhydriden, den Carboxylsäuren und den Aminen ausgewählt.
Die vorliegende Erfindung schlägt ferner ein Herstellungsverfahren für einen selbstschmierenden Emaillack vor, der ein modifiziertes Polymer umfasst, das ein so genanntes Basispolymer aufweist, an das eine hängende aliphatische Kette gebunden ist, die wenigstens 15 Kohlenstoffatome umfasst, und das dadurch gekennzeichnet ist, dass es die folgenden Schritte umfasst:

– die Herstellung eines modifizierten Diisocyanats, wie es vorher definiert wurde,
– das Mischen des modifizierten Diisocyanats mit wenigstens einem difunktionalisierten Monomer, das zwei mit den funktionellen Isocyanat-Gruppen des modifizierten Diisocyanats reaktive funktionelle Gruppen umfasst, um die Synthese des modifizierten Polymers zu verwirklichen.

Somit wird die Herstellung eines selbstschmierenden Emaillacks dank dem erfindungsgemäßen Verfahren vereinfacht.
Das erfindungsgemäße modifizierte Diisocyanat läuft keine Gefahr, die Bildung einer langen Polymer-Hauptkette durch Polykondensation zu verhindern und damit die Leistungsfähigkeiten des selbstschmierenden Emaillacks zu begrenzen.
Außerdem ermöglicht das Triisocyanat die Herstellung einer großen Bandbreite von Polymeren.
Somit kann das Basispolymer ein Polyamidimid sein oder aus den Polyurethanen, den Polyamiden, den Polyestern, den Polyesterimiden, den verzinnbaren Polyesterimiden, den Polyesteramidimiden, den Polyimiden, den Polyepoxidverbindungen und den Polyphenoxidverbindungen ausgewählt werden.
Das Basispolymer kann des Weiteren ein halbaromatisches Polyamid sein und die als Bindungsgruppe bezeichnete Gruppe, die das Basispolymer und die hängende aliphatische Kette bindet, kann ein Urethan oder ein Amid sein, so dass der selbstschmierende Emaillack thermohaftend ist.
Ein solcher Lack kann für die Anwendungsmöglichkeiten mit hohem Widerstand gegenüber Teilentladungen verwendet werden.
Wenn das Basispolymer ein Polyurethan ist, kann das Verfahren vorteilhafterweise außerdem einen Schritt zum Mischen des modifizierten Polyurethans mit einem Polymer umfassen, das aus einem verzinnbaren Polyesterimid und einem modifizierten verzinnbaren Polyesterimid ausgewählt wird.
Ein difunktionalisiertes Monomer, das zwei funktionelle Gruppen umfasst, die den funktionellen Isocyanat-Gruppen des modifizierten Diisocyanats ähnlich sind, kann mit dem modifizierten Diisocyanat gemischt werden.
Die Erfindung schlägt schließlich ein Verfahren zum Herstellen eines emaillierten elektrischen Leiters vor, dass dadurch gekennzeichnet ist, dass es die folgenden Schritte umfasst:

– einen Schritt zum Herstellen des selbstschmierenden Emaillacks, wie er vorher definiert wurde,
– einen Schritt zum Beschichten eines elektrischen Leiters mit einer Schicht des selbstschmierenden Emaillacks.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von mehreren Beispielen für den erfindungsgemäßen Emaillack für einen elektrischen Leiter, der mit einer Schicht des erfindungsgemäßen selbstschmierenden Emaillacks überzogen ist, und des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens des selbstschmierenden Emaillacks, einschließlich der Herstellung des modifizierten Diisocyanats, die als Beispiele angeführt werden und keinesfalls einschränkend sind.
1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Leiters, der vom erfindungsgemäßen Verfahren ausgehend hergestellt wurde.
Der Leiter 1 umfasst einen elektrisch leitenden Kern 2, zum Beispiel aus Kupfer, der mit einer Lackschicht 3 aus einem herkömmlichen Emaillack überzogen ist, die selbst mit einer in zwei Durchgängen verwirklichten Schicht von erfindungsgemäßem selbstschmierendem Emaillack 4, der gemäß einem der folgenden Beispiele 1–8 erhalten wurde, überzogen ist. Die Anzahl der Durchgänge ist nicht begrenzt und hängt von der endgültigen Verwendung des Drahts und den gewünschten Merkmalen ab. Die erfindungsgemäße Lackschicht 4 ist immer eine äußere Beschichtungsschicht des Leiters 2, da sie die Gleiteigenschaften sicherstellt.
Der Leiter 1 kann selbstverständlich eine oder mehrere andere (nicht dargestellte) Lackschichten als die Schicht 3 unter der erfindungsgemäßen Lackschicht 4 umfassen und selbstverständlich auch direkt mit der einzigen erfindungsgemäßen Lackschicht 4 überzogen werden.
Beispiel 1
In diesem Beispiel 1 wird das Herstellungsverfahren eines selbstschmierenden Emaillacks des Typs modifiziertes Polyamidimid beschrieben, der das Polyamidimid-Basispolymer umfasst, an das die hängenden aliphatischen Ketten gebunden sind, die jeweils 18 Kohlenstoffatome umfassen. Die als Bindungsgruppe bezeichnete Gruppe dieses Basispolymers und jeder hängenden aliphatischen Kette ist ein Urethan.
696 g N-Methylpyrrolion (NMP), 204 g Isocyanurat von HDI (Lyondell Luxate HT2000 oder Bayer Desmodur N3300) und anschließend 95 g Octadecanol werden unter Rühren in ein erwärmtes Reaktionsgefäß eingeführt, über dem ein Kühler angebracht ist. Das Gemisch wird eine Stunde lang auf 100 °C erwärmt und gerührt. Die Alkoholfunktion des Octadecanols reagiert mit einer der Isocyanatfunktionen des Triisocyanats, um ein modifiziertes Diisocyanat zu bilden, an das die aliphatische Kette durch die Urethan-Bindungsgruppe gebunden ist.
Das so gebildete modifizierte Diisocyanat wird anschließend in ein Reaktionsgefäß für die Synthese des Polyamidimids eingeführt, wobei ein variabler Teil der Diisocyanate (MDI, TDI, ...) ersetzt wird, und reagiert auf die gleiche Weise mit den in der Umgebung vorhandenen zweibasigen Säuren und Anhydriden. Diese Synthese ist vollkommen herkömmlicher Natur und dem Fachmann bekannt. Sie wird daher an dieser Stelle nicht ausführlicher beschrieben.
Die Anzahl der Isocyanatfunktionen in der Umgebung ist im Wesentlichen gleich der Anzahl der Carboxylsäurefunktionen. In diesem Beispiel 1 ersetzt das modifizierte Diisocyanat einen Teil des MDI, um einen durchsichtigen und stabilen selbstschmierenden Emaillack mit 31% Trockenextrakt zu erhalten, der bei 20 °C eine Viskosität von 1700 mPa·s aufweist.
Beispiel 2
In diesem Beispiel 2 wird das Herstellungsverfahren eines selbstschmierenden Emaillacks des Typs modifiziertes Polyamidimid beschrieben, der das Polyamidimid-Basispolymer umfasst, an das die hängenden aliphatischen Ketten gebunden sind, die jeweils 18 Kohlenstoffatome umfassen. Die als Bindungsgruppe bezeichnete Gruppe dieses Basispolymers und jeder hängenden aliphatischen Kette ist ein Amid.
349 g N-Methylpyrrolion (NMP), 110 g Isocyanurat von HDI (Lyondell Luxate HT2000 oder Bayer Desmodur N3300) und anschließend 54 g Stearinsäure (zum Beispiel Akzo Nobel Koracid) werden werden unter Rühren in ein erwärmtes Reaktionsgefäß eingeführt, über dem ein Kühler angebracht ist. Das Gemisch wird eine Stunde lang auf 150 °C erwärmt und gerührt. Die Carboxylsäurefunktion reagiert mit einer der Isocyanatfunktionen des Triisocyanats, um ein modifiziertes Diisocyanat zu bilden, an das die aliphatische Kette durch die Amid-Bindungsgruppe gebunden ist.
Dieses so gebildete modifizierte Diisocyanat wird anschließend in die Synthese des Polyamidimids eingeführt, wobei ein variabler Teil der Diisocyanate (MDI, TDI, ...) ersetzt wird, und reagiert auf die gleiche Weise mit den in der Umgebung vorhandenen zweibasigen Säuren und Anhydriden. Diese Synthese ist vollkommen herkömmlicher Natur und dem Fachmann bekannt. Sie wird daher an dieser Stelle nicht ausführlicher beschrieben.
Die Anzahl der Isocyanatfunktionen in der Umgebung ist im Wesentlichen gleich der Anzahl der Carboxylsäurefunktionen. In diesem Beispiel 2 ersetzt das modifizierte Diisocyanat einen Teil des MDI, um einen durchsichtigen und stabilen selbstschmierenden Emaillack mit 30% Trockenextrakt zu erhalten, der bei 20 °C eine Viskosität von 1400 mPa·s aufweist.
Beispiel 3
In diesem Beispiel 3 wird das Herstellungsverfahren eines selbstschmierenden und thermohaftenden Emaillacks des Typs modifiziertes halbaromatisches Polyamid beschrieben, der das halbaromatische Polyamid-Basispolymer umfasst, an das die hängenden aliphatischen Ketten gebunden sind, die jeweils 18 Kohlenstoffatome umfassen.
Die als Bindungsgruppe bezeichnete Gruppe dieses Basispolymers und jeder hängenden aliphatischen Kette ist ein Urethan.
430 g N-Methylpyrrolion (NMP), 125 g Isocyanurat von HDI (Lyondell Luxate HT2000 oder Bayer Desmodur N3300) und anschließend 59 g Octadecanol werden werden unter Rühren in ein erwärmtes Reaktionsgefäß eingeführt, über dem ein Kühler angebracht ist. Das Gemisch wird eine Stunde lang auf 100 °C erwärmt und gerührt. Die Alkoholfunktion reagiert mit einer der Isocyanatfunktionen des Triisocyanats, um ein Diisocyanat zu bilden, an das die aliphatische Kette durch die Urethan-Bindungsgruppe gebunden ist. Dieses so gebildete Diisocyanat wird anschließend in die Synthese des Polyamids eingeführt, wobei ein variabler Teil der Diisocyanate (MDI, TDI, ...) ersetzt wird, und reagiert auf die gleiche Weise mit den in der Umgebung vorhandenen zweibasigen Carboxylsäuren. Diese Synthese ist vollkommen herkömmlicher Natur und dem Fachmann bekannt. Sie wird daher an dieser Stelle nicht ausführlicher beschrieben. Dazu kann zum Beispiel auf das Dokument US 4505978 Bezug genommen werden.
Die Anzahl der Isocyanatfunktionen in der Umgebung ist im Wesentlichen gleich der Anzahl der Carboxylsäurefunktionen.
In diesem Beispiel 3 ersetzt das modifizierte Diisocyanat einen Teil des MDI, um einen durchsichtigen und stabilen selbstschmierenden und thermohaftenden Emaillack mit 25% Trockenextrakt zu erhalten, der bei 20 °C eine Viskosität von 2000 mPa·s aufweist. Das Verhältnis (Masse aliphatische Kette)/(Masse Basispolymer) ist gleich 6,7%.
Beispiel 4
In diesem Beispiel 4 wird das Herstellungsverfahren eines selbstschmierenden Emaillacks des Typs verzinnbares modifiziertes Polyesterimid beschrieben, der als Basispolymer das verzinnbare Polyesterimid, also ohne THEIC (Tris-Hydroxyethylisocyanurat) umfasst, an das die hängenden aliphatischen Ketten gebunden sind, die jeweils 28 Kohlenstoffatome umfassen. Die als Bindungsgruppe bezeichnete Gruppe dieses Basispolymers und jeder hängenden aliphatischen Kette ist ein Amid.
900 g N-Methylpyrrolion (NMP), 229,4 g Isocyanurat von HDI (Lyondell Luxate HT2000 oder Bayer Desmodur N3300) und anschließend 177 g Montansäure werden werden unter Rühren in ein erwärmtes Reaktionsgefäß eingeführt, über dem ein Kühler angebracht ist. Das Gemisch wird eine Stunde lang auf 150 °C erwärmt und gerührt. Die Carboxylsäurefunktion reagiert mit einer der Isocyanatfunktionen des Triisocyanats, um ein modifiziertes Diisocyanat zu bilden, an das die aliphatische Kette durch die Amid-Bindungsgruppe gebunden ist.
Dieses so gebildete modifizierte Diisocyanat wird anschließend ab der ersten Phase der absolut herkömmlichen Synthese des Polyesterimids eingeführt, wobei ein variabler Teil der Diisocyanate (MDI) ersetzt wird, und reagiert auf die gleiche Weise mit den in der Umgebung vorhandenen Anhydriden (Bildung der Imid-Gruppen). Die zweite Phase dieser Synthese ist vollkommen herkömmlicher Natur und dem Fachmann bekannt. Sie wird daher an dieser Stelle nicht ausführlicher beschrieben.
Die Anzahl der Isocyanatfunktionen in der Umgebung ist im Wesentlichen gleich der Anzahl der Anhydridfunktionen. In diesem Beispiel 4 ersetzt das modifizierte Diisocyanat einen Teil des MDI, um einen durchsichtigen und stabilen selbstschmierenden Emaillack mit 44% Trockenextrakt zu erhalten, der bei 20 °C eine Viskosität von 2300 mPa·s aufweist.
Beispiel 5
In diesem Beispiel 5 wird das Herstellungsverfahren eines selbstschmierenden Emaillacks des Typs verzinnbares modifiziertes Polyesterimid beschrieben, der als Basispolymer das Polyesterimid ohne THEIC umfasst, an das die hängenden aliphatischen Ketten gebunden sind, die jeweils 28 Kohlenstoffatome umfassen. Die als Bindungsgruppe bezeichnete Gruppe dieses Basispolymers und jeder hängenden aliphatischen Kette ist ein Amid.
700 g Cresol, 229,4 g Isocyanurat von HDI (Lyondell Luxate HT2000 oder Bayer Desmodur N3300) und anschließend 177 g Montansäure werden in ein erhitztes und bewegtes Reaktionsgefäß eingeführt, über dem eine Kühleinrichtung angebracht ist. Das Gemisch wird eine Stunde lang auf 200 °C erhitzt und bewegt. Die Carboxylsäurefunktion reagiert mit einer der Isocyanatfunktionen des Triisocyanats, um ein modifiziertes Diisocyanat zu bilden, an das die aliphatische Kette durch die Amid-Bindungsgruppe gebunden ist.
Dieses so gebildete modifizierte Diisocyanat wird anschließend ab der ersten Phase der absolut herkömmlichen Synthese des Polyesterimids eingeführt, wobei ein variabler Teil der Diisocyanate (MDI) ersetzt wird, und reagiert auf die gleiche Weise mit den in der Umgebung vorhandenen Anhydriden (Bildung der Imid-Gruppen). Die zweite Phase dieser Synthese ist vollkommen herkömmlicher Natur und dem Fachmann bekannt. Sie wird daher an dieser Stelle nicht ausführlicher beschrieben.
Die Anzahl der Isocyanatfunktionen in der Umgebung ist im Wesentlichen gleich der Anzahl der Anhydridfunktionen. In diesem Beispiel 5 ersetzt das modifizierte Diisocyanat einen Teil des MDI, um einen durchsichtigen und stabilen selbstschmierenden Emaillack mit 44% Trockenextrakt zu erhalten, der bei 20 °C eine Viskosität von 1850 mPa·s aufweist.
Beispiel 6
In diesem Beispiel 6 wird das Herstellungsverfahren eines selbstschmierenden Emaillacks des Typs modifiziertes THEIC-Polyesterimid beschrieben, der als Basispolymer das THEIC enthaltende Polyesterimid umfasst, an das die hängenden aliphatischen Ketten gebunden sind, die jeweils 28 Kohlenstoffatome umfassen. Die als Bindungsgruppe bezeichnete Gruppe dieses Basispolymers und jeder hängenden aliphatischen Kette ist ein Amid.
700 g Cresol, 229,4 g Isocyanurat von HDI (Lyondell Luxate HT2000 oder Bayer Desmodur N3300) und anschließend 177 g Montansäure werden werden unter Rühren in ein erwärmtes Reaktionsgefäß eingeführt, über dem ein Kühler angebracht ist. Das Gemisch wird eine Stunde lang auf 200 °C erwärmt und gerührt. Die Carboxylsäurefunktion reagiert mit einer der Isocyanatfunktionen des Triisocyanats, um ein modifiziertes Diisocyanat zu bilden, an das die aliphatische Kette durch die Amid-Bindungsgruppe gebunden ist.
Dieses so gebildete modifizierte Diisocyanat wird anschließend ab der ersten Phase der absolut herkömmlichen Synthese des Polyesterimids eingeführt, wobei ein variabler Teil der Diisocyanate (MDI) ersetzt wird, und reagiert auf die gleiche Weise mit den in der Umgebung vorhandenen Anhydriden (Bildung der Imid-Gruppen). Die zweite Phase dieser Synthese ist vollkommen herkömmlicher Natur und dem Fachmann bekannt. Sie wird daher an dieser Stelle nicht ausführlicher beschrieben.
Die Anzahl der Isocyanatfunktionen in der Umgebung ist im Wesentlichen gleich der Anzahl der Anhydridfunktionen. In diesem Beispiel 6 ersetzt das modifizierte Diisocyanat einen Teil des MDI, um einen durchsichtigen und stabilen selbstschmierenden Emaillack mit 43% Trockenextrakt zu erhalten, der bei 20 °C eine Viskosität von 2050 mPa·s aufweist.
Beispiel 7
In diesem Beispiel 7 wird das Herstellungsverfahren eines selbstschmierenden Emaillacks des Typs modifiziertes Polyurethan beschrieben, der das Polyurethan-Basispolymer umfasst, an das die hängenden aliphatischen Ketten gebunden sind, die jeweils 28 Kohlenstoffatome umfassen, und mit einen Polyesterimid gemischt ist, das kein THEIC enthält. Die als Bindungsgruppe bezeichnete Gruppe dieses Basispolymers und jeder hängenden aliphatischen Kette ist ein Amid.
264 g Cresol, 67,4 g Isocyanurat von HDI (Lyondell Luxate HT2000 oder Bayer Desmodur N3300) und anschließend 52 g Montansäure werden unter Rühren in ein erwärmtes Reaktionsgefäß eingeführt, über dem ein Kühler angebracht ist. Das Gemisch wird eine Stunde lang auf 200 °C erwärmt und gerührt. Die Carboxylsäurefunktion reagiert mit einer der Isocyanatfunktionen des Triisocyanats, um ein modifiziertes Diisocyanat zu bilden, an das die aliphatische Kette durch die Amid-Bindungsgruppe gebunden ist.
Dieses so gebildete modifizierte Diisocyanat wird anschließend in die Synthese des Polyurethans eingeführt – genauer gesagt, des blockierten Polyurethan-Polyisocyanats – wobei ein variabler Teil der Diisocyanate (MDI) ersetzt wird, und reagiert auf die gleiche Weise mit den in der Umgebung vorhandenen Polyolen (Bildung der Urethan-Gruppen). Diese Synthese ist vollkommen herkömmlicher Natur und dem Fachmann bekannt. Sie wird daher an dieser Stelle nicht ausführlicher beschrieben.
Die Anzahl der Isocyanatfunktionen in der Umgebung ist im Wesentlichen gleich der Anzahl der Hydroxylfunktionen der Polyole, wobei die freien Isocyanatfunktionen durch Cresolpolyurethan blockiert werden.
Das blockierte Polyurethan-Polyisocyanat wird in einem Basis/Basis-Verhältnis von 60/40 mit einem Polyesterimid gemischt, das kein THEIC enthält und anschließend formuliert. Der erhaltene selbstschmierende Emaillack ist ein Polyurethan der Klasse H mit 40% Trockenextrakt und weist bei 20 °C eine Viskosität von 1800 mPa·s auf.
Beispiel 8
In diesem Beispiel 8 wird das Herstellungsverfahren eines selbstschmierenden Emaillacks des Typs modifiziertes Polyurethan beschrieben, der das Polyurethan-Basispolymer umfasst, an das die hängenden aliphatischen Ketten gebunden sind, die jeweils 28 Kohlenstoffatome umfassen, und das mit dem Polymer des Beispiels 5 gemischt ist. Die als Bindungsgruppe bezeichnete Gruppe dieses Basispolymers und jeder hängenden aliphatischen Kette ist ein Amid.
Ein blockiertes Polyurethan-Polyisocyanat, das wie in Beispiel 7 erhalten wird, wird in einem Basis/Basis-Verhältnis von 60/40 mit dem Polyesterimid gemischt, das in Beispiel 5 beschrieben wurde, und anschließend formuliert. Der erhaltene selbstschmierende Emaillack ist ein Polyurethan der Klasse H mit 44% Trockenextrakt und weist bei 20 °C eine Viskosität von 4500 mPa·s auf.
Die folgende Tabelle 1 gibt die Eigenschaften und Ergebnisse der Tests von Kupferdrähten mit einem Durchmesser von ungefähr 0,56 mm an, die ohne Beigabe von externem Schmiermittel unter folgenden Bedingungen emailliert wurden:

– Emaillierungsgeschwindigkeit: 100 m/min,
– 12 Durchgänge mit herkömmlichem THEIC-Polyesterimid-Lack (19960 Nexans IVA), der als Zwischenschicht verwendet wird,
– 12 Durchgänge mit selbstschmierenden Lacken, die in den vorhergehenden Beispielen 1 und 2 definiert wurden.

Zu Vergleichszwecken werden die Ergebnisse, die mit einem herkömmlichen, nicht schmierenden Lack des Typs Polyamidimid erhalten wurden, ebenfalls aufgeführt.
Wie untersucht, sind die mechanischen, thermischen und Isolierungs-Eigenschaften der selbstschmierenden Lacke der Beispiele 1 und 2 analog zu denen des herkömmlichen, nicht schmierenden Lacks. Insbesondere die Abrasionsfestigkeit ist zufriedenstellend und die Gleiteigenschaften sind verbessert.
Die folgende Tabelle 2 gibt die Eigenschaften und Ergebnisse der Tests von Kupferdrähten mit einem Durchmesser von ungefähr 0,50 mm an, die ohne Beigabe von externem Schmiermittel unter folgenden Bedingungen emailliert wurden:

– Emaillierungsgeschwindigkeit: 50 m/min,
– 6 Durchgänge mit herkömmlichem THEIC-Polyesterimid-Lack (19960 Nexans IVA), der als Zwischenschicht verwendet wird, in einem ersten Ofen bei 540 °C,
– 2 Durchgänge mit selbstschmierendem, thermohaftendem Lack als Zwischenschicht, der im Beispiel 3 definiert wurde, in einem zweiten Ofen bei 360 °C.

Zu Vergleichszwecken werden die Ergebnisse, die mit einem herkömmlichen, thermohaftenden, nicht-schmierenden Lack des Typs halbaromatisches Polyamidimid erhalten wurden, ebenfalls in der Tabelle 2 aufgeführt.
Die folgende Tabelle 3 gibt die Eigenschaften und Ergebnisse der Tests von Kupferdrähten mit einem Durchmesser von ungefähr 0,56 mm an, die ohne Beigabe von externem Schmiermittel unter folgenden Bedingungen emailliert wurden:

– Emaillierungsgeschwindigkeit: 100 m/min,
– 12 Durchgänge mit selbstschmierenden Lacken, die in den vorhergehenden Beispielen 4 bis 6 definiert wurden.

Zu Vergleichszwecken werden die Ergebnisse, die mit einem herkömmlichen, nicht-schmierenden Lack des Typs verzinnbares Polyesterimid (19828 Nexans), der mit A bezeichnet ist, und mit einem herkömmlichen, nicht-schmierenden THEIC-Polyesterimid-Lack, der mit B bezeichnet ist, erhalten wurden, ebenfalls aufgeführt.
Wie untersucht, sind die mechanischen, thermischen und Isolierungs-Eigenschaften der selbstschmierenden Lacke der Beispiele 4 bis 6 analog zu denen der herkömmlichen, nicht-schmierenden Lacke A, B. Insbesondere die Abrasionsfestigkeit ist zufriedenstellend und die Gleiteigenschaften sind verbessert.
Die folgende Tabelle 4 gibt die Eigenschaften und Ergebnisse der Tests von Kupferdrähten mit einem Durchmesser von ungefähr 0,56 mm an, die ohne Beigabe von externem Schmiermittel unter folgenden Bedingungen emailliert wurden:

– Emaillierungsgeschwindigkeit: 134 m/min,
– 12 Durchgänge mit selbstschmierenden Lacken, die in den vorhergehenden Beispielen 7 und 8 definiert wurden.

Zu Vergleichszwecken werden die Ergebnisse, die mit einem herkömmlichen, nicht-schmierenden Lack, der mit C bezeichnet und ein Polyurethan der Klasse H ist (13090 Nexans), erhalten wurden, ebenfalls in der Tabelle 4 aufgeführt. Wie untersucht, sind die mechanischen, thermischen und Isolierungs-Eigenschaften der selbstschmierenden Lacke der Beispiele analog zu denen des herkömmlichen Lacks C. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorher beschriebenen Ausführungsmodi begrenzt.

Schließlich kann jedes Mittel durch ein gleichwertiges Mittel ersetzt werden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Tabelle 1

	Beispiel 1	Beispiel 2	Standardlack
Anzahl Kohlenstoffatome pro aliphatischer Kette	18	18	–
Email-Überdicke (μm)	49	48	49
Abrasionsfestigkeit	550	530	620
Thermoplastizität	475 °C	470 °C	470 °C
Verdrilltes Gleiten (CEI60851-3-B5)	10 N	12 N	65 N (Längung des Drahts
Freon-Festigkeit R22 72 h, 70 °C, 30 bar	JA	JA	JA

Tabelle 2

	Beispiel 3	Standardlack
Anzahl Kohlenstoffatome pro aliphatischer Kette	18	–
Email-Überdicke (μm)	19	20
Klebekraft bei 20 °C (Klebeverbindung 30 Min. bei 200 °C CEI851-7)	2,13 N	2,2 N
Erweichungstemperatur (Klebeverbindung 30 Min. bei 200 °C CEI851-7)	160 °C	170 °C
Verdrilltes Gleiten (CEI60851-3-B5)	21 N	50 N

Tabelle 3

	Beispiel 4	Beispiel 5	Standardlack A	Beispiel 6	Standardlack B
Anzahl pro aliphatischer Kette	28	28	–	28	–
Email-Überdicke (μm)	60	61	59	60	59
Flexibilität 1 xD	20%	20%	20%	25%	25%
Thermoschock bei 200 °C, 30 Min.	15%	15%	15%	15%	15%
Abrasionsfestigkeit	450	480	500	520	550
Schweißbarkeit bei 475 °C	4s	3,5	4 s	–	–
Tangente Delta (Dansk TD300)	181 °C	179 °C	182 °C	192 °C	195 °C
Verdrilltes Gleiten (CEI60851-3-B5)	10 N	11 N	> 60 N	11 N	> 60 N

Tabelle 4

	Beispiel 7	Beispiel 8	Standardlack C
Anzahl Kohlenstoffatome pro aliphatischer Kette	28	28	–
Email-Überdicke (μm)	50	52	52
Flexibilität 1 xD	20%	20%	20%
Thermoschock bei 175 °C, 30 Min.	15%	15%	15%
Abrasionsfestigkeit	380	350	415
Schweißbarkeit bei 390 °C	2 s	2 s	2,5 s
Tangente Delta (Dansk TD300)	162 °C	164 °C	165 °C
Verdrilltes Gleiten (CEI60851-3-B5)	9 N	7 N	> 60 N > 80 N (Drahtbruch)

Claims

Verfahren zur Herstellung eines modifizierten Diisocyanats, auf dem eine aliphatische hängende Kette gebunden ist, mindestens 15 Kohlenstoffatome umfassend, wobei das besagte modifizierte Diisocyanat durch die Reaktion zwischen einer funktionellen Isocyanatgruppe eines Triisocyanats und einer terminalen funktionellen Gruppe einer aliphatischen Kette dargestellt wird, und wobei die besagte Herstellung des modifizierten Diisocyanats in einem bewegten und erhitzten Lösungsmittel durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines modifizierten Diisocyanats nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte terminale funktionelle Gruppe ausgewählt ist aus den Alkoholen, den Anhydriden, den Carboxylsäuren und den Aminen.
Verfahren zur Herstellung eines selbstschmierenden Emaillacks, ein modifiziertes Polymer umfassend, ein so genanntes Basispolymer aufweisend, auf dem eine hängende aliphatische Kette gebunden ist, mindestens 15 Kohlenstoffatome umfassend, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: – die Herstellung eines modifizierten Diisocyanats nach einem der Ansprüche 1 oder 2, – das Mischen des besagten modifizierten Diisocyanats mit mindestens einem difunktionalisiertem Monomer, zwei mit den ersten funktionellen Isocyanatgruppen des modifizierten Diisocyanats reaktive zweite funktionelle Gruppen umfassend, um die Synthese des besagten modifizierten Polymers durchzuführen.
Verfahren zur Herstellung eines selbstschmierenden Emaillacks nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Basispolymer ein Polyamidimid ist.
Verfahren zur Herstellung eines selbstschmierenden Emaillacks nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Basispolymer ausgewählt ist aus den Polyurethanen, den Polyamiden, den Polyestern, den Polyesterimiden, den verzinnbaren Polyesterimiden, den Polyesteramidimiden, den Polyimiden, den Polyepoxid- und den Polyphenoxidverbindungen.
Verfahren zur Herstellung eines selbstschmierenden Emaillacks nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Basispolymer ein halbaromatisches Polyamid ist und dadurch, dass die Bindungsgruppe genannte Gruppe, die das Basispolymer und die besagte hängende aliphatische Kette bindet, ein Urethan oder ein Amid ist, so dass der besagte selbstschmierende Emaillack thermohaftend ist.
Verfahren zur Herstellung eines selbstschmierenden Emaillacks nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass, wobei das besagte Basispolymer ein Polyurethan ist, das Verfahren weiterhin einen Schritt des Mischens des modifizierten Polyurethans mit einem Polymer umfasst, das ausgewählt ist aus einem verzinnbaren Polyesterimid und einem modifizierten verzinnbaren Polyesterimid.
Verfahren zur Herstellung eines selbstschmierenden Emaillacks nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein difunktionalisiertes Monomer, das zwei funktionelle Gruppen umfasst, die den funktionellen Isocyanatgruppen des modifizierten Diisocyanats ähnlich sind, mit dem besagten modifizierten Diisocyanat gemischt wird.
Verfahren zur Herstellung eines emaillierten elektrischen Leiters (1), dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: – einen Schritt der Herstellung des selbstschmierenden Emaillacks (4) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, – einen Schritt der Beschichtung eines elektrischen Leiters mit einer Schicht des selbstschmierenden Emaillacks.