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PROCEDE D'EMAILLAGE DE FILS METALLIQUES.
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L'Invention a pour objet de revêtir des saoce8 Métalliques avec des compositions à base do superpolyamides, par exemple d'entailler les fila de cuivre utilises en appareillage électrique, notamment dans les êleotro-
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aimante. Les superpolyamides sont prépares par réaction de polyamines ayant la
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formule générale 1 2 sur des acides dicarboxylée ou leurs dérivés susceptibles de former des amidea, acides ayant pour formule générale k00tR000H,, Les symboles R et R' déaignenflea radicaux bvdrocarbonéi3 bi-
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valents, R étant une chaîne possédant au moins deux atomes de carbone.
Les
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,superpolyamides les plus intéressante de cette catégorie sont obtenus à partir des diamines ayant pour formule générale 1#2<QSa);;NH et d'acides àioarboxyli- -
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-quel!! ayant pour formule :±B)O(CH2)yOOOff; et l. étant des nombres entier* rets. peettvement supérieurs ou égaux à 4 et à 3, Le superpolyamide préféré est obte- nu par la réaction de lthexamdthylène diamine et de l'a.ide adipique.
A cause de leur ténacité, de leur résistance à l'abrasion, de leur insolubilité et de leur point de fusion élevé, ces superpolyamides ont été
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utilisas de façon restreinte pour l'isole!Dent des fils dtéleotroaimmte et ana- logues.
Malheureusement, l'application de ces 8uperpo11'e8 A un fil métalll- que par les procédés usuels ne laisse pas à l'ensemble toute la souplesse sou- haitable, D'autre part, l'adhérence du revêtement au fil ne satisfait pas aux effets usuels ayant pour objet de la vérifier.
Le procédé classique d'isolement des fils pour aimants utilise des solutions de matières organiques Isolantes, dans lesquelles le fil passe de façon contitue; on régularise l'épaisseur de l'enduit par passage dans une filière convenable, de façon à réaliser une couche mince et uniforme de cette
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matière. En quittant la filière, le fil traverse une étuve à@température de 3OD-35M, de façon à évaporer le solvant et à cuire la substance isolante sur le fil. On répète le cycle des opérations jusqu'à ce que l'on ait obtenu un isolement d'épaisseur voulue, chaque couche étant cuite ou séchée avant dtap- pliquer la couche suivante.
Pour déterminer la température d'étuvage et la vitesse de passage du fil, réalisant l'optimum d'adhérence et de flexibilité,
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on effectue certains essais rapides dont les plus courants sont appelés #essai de nouage" et "essai d'extension rapide". Dans l'essai de nouage, l'émaillé est arqué suivant un rayon de oourbure Inférieur son diamètre. Cet essai in- dique la flexibilité de l'enduit. Dans l'essai d'extension rapide, un fil d'en- viron 90 cm. de longueur fixé à demeure par une extrémité est étiré à l'autre
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bout de taxon ! l'allonger d'environ 30%. Cet essai met en jeu à la fois la flexibilité et l'adhérence du revêtement sur le fil de cuivre.
Lorsque l'un de ces essais fissure l'enduit, on admet que le pro- duit de cuisson est trop dur et qu'il faut abaisser la température de l'étuve ou accroître la vitesse d'étirage, de faqon à laisser le revêtement plus mou, plus flexible et plus adhérent. Par exemple quand on revêt des fils pour élec-
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tro-aimants avec des résines polyvinylal passant ensuite à l'étuve à 3000# si le revêtement se craquelé aux essais précités, on augmente la vitesse du fil,
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par exemple de ?s,80 à 9m, par minute. La durée de cuisson est réduite en con- séquence, mais on obtient alors un revêtement suffisamment flexible pour ha%1e* faire aux essais de nouage et d'extension rapide.
D'autres revêtements, not54
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-ment ceux d'acétate de cellulose, d'huiles siccatives, etc,, éprouvés par cette méthode, manifestent une flexibilité et une adhérence croissantes quand on abais- se la durée et/ou la température d'étuvage.
Lorsqu'on utilise des émaux ou revêtements à base de superpolya- mides, on a constaté que les épreuves définies ci-dessus ne permettent pas de déterminer les meilleures conditions d'étuvage. Si le fil revêtu de superpolya- mide est cuit à une température et pendent un temps tels que les solvants utili- sés du vernis se soient évaporés, le revêtement garde assez de flexibilité pour satisfaire à l'épreuve de nouage, mais son adhérence est insuffisante pour qu'il résiste à l'essai d'extension rapide. En abaissant la durée ou la température de ouïssent, on n'améliore pas lea propriétés physiques, contrairement aux observa- tions faites avec d'autres revêtements, mais l'enduit devient plutôt moins flexi- ble et adhérent.
Suivant l'invention, on a constaté que les émaux du type décrit deviennent au contraire plus flexibles et plus adhérents en cuisant les super- polyamides constitutifs à température plus élevée donc en ralentissant le passage du fil dans l'étuve, et (ou) élevant la température de l'étuve. Il faut réaliser des conditions telles que l'enduit ne reste plus clair et transparent, mais de- vienne très foncé ou noir. On en indiquera des exemples par diverses composi- tions données en poids.
. EXEMPLE 1.- On prépare une solution d'émaillage en chauffant à
180 jusqu'à dissolution un mélange de 20% de superpolyamide, 72% de crésol et 8% de goudron de houille, On refroidit à la température ambiante et on enduit le fil au moyen d'une machine à émailler suivant les principes ci-dessus. Pour une température d'étuve de 320 et une vitesse de 8m50 par minute, le fil émail- lé ne résiste pas à l'essai d'extension rapide. Si par contre, on abaisse cette vitesse à 5m50 par minute, le fil émaillé a gourde sa flexibilité et le revête- ment ne se craquelé plus par extension,,
Les compositions des exemples 2 et 3 sont préparés de même.
EXEMPLE 2.- La composition comporte 15% de superpolyamide, 5% de gomme laque de couleur orangée, privée de matières cireuses. 64% de crésol et 16% d'huile de goudron de houille. L'étuve étant réglée à 330 pour une vitesse de passage de 5m50 par minute, l'enduit se fissure à l'essai d'allongement à 30% mais il tient si la vitesse est réduite à 4m90 par minute. On reviendra plus loin sur cette composition.
EXEMPLE 3.- La composition d'émaillage renferme 14% de super-
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polyamide, 14, de racine orésol-rormaldéhyde, 47 de crésol et 2t d'huile de goudron de houille. L'étuve étant maintenue à 28040, on observe de vilaines fissures dans le revêtement pour une vitesse de 9mlb par minute, lorsque l'on bobine le fil suivant un diamètre de 13rme Marne résultat à 18m par minute; par contre, l'essai de nouage devient satisfaisant pour des vitesses de 7d0, 6mlO et bts30 par minute. Pour cette dernière vitesse, le revêtement était devenu noir et possédait une excellente flexibilité. Les échantillons préparés aux vi- tesses de 9 et 12 mitres laissent voir la teinte du cuivre.
En dehors des propriétés physiques meilleures obtenues pour l'en- duit en allongeant l'étuvage, on a observé aussi des améliorations dans les pro-
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priétés électriques. La plus importante est une augmentation de rigidité 4i41eo. trique, augmentation qui semble proportionnelle aux accroissements de temperattt- re et de durée dtétuvfflo Ainsi, le film obtenu suivant l'exemple 3, étuvé à 7m60 par minute avait une rigidité diélectrique de 56 volts par millième de ail- limètre et celui préparé à 5m30 par minute avec une rigidité diélectrique beau- coup plus grande -lOOvolte. Ces améliorations ont été confirmées par une série d'essais exécutés avec diverses vitesses de cuisson sur un fil de cuivre de
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0mtX environ recouvert d'une couche de 0,07 mm(,, suivant la composition de l'exemple 1.
Cette série d'essais a été faite en ouisant le fil dans une étuve
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verticale à une température de 856 vers le bas et de 3000 vers le haut. Le ta- bleau ci-dessous Indique la couleur et la rigidité diélectrique des films cuite à des vitesses variées
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<tb> vitesse <SEP> Coloration <SEP> @ <SEP> Rigidité <SEP> diélectrique <SEP> moyenne <SEP> en <SEP> volts
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<tb> du <SEP> fil <SEP> ¯¯¯¯¯par <SEP> millième <SEP> de <SEP> mm.
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i Avant lmmrsion i Après 16 heures t dans lteau 1 d'immeralon dans
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<tb> : <SEP> l'eau.
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6m14 noir t 124 47,5
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7!DISO brun 110 s 38
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<tb> 8m50 <SEP> brun <SEP> : <SEP> 106 <SEP> 35
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<tb> 9m40 <SEP> légèrement <SEP> brun <SEP> t <SEP> 95 <SEP> 36,5
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<tb> 10m60 <SEP> légèrement <SEP> brun <SEP> : <SEP> 84 <SEP> 14
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l2lII2O t légèrement brun s 59 17
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On doit noter que les perfectionnements dans les filme de super- polyamidea sont réalisables en élevant soit la température, soit la durée de cuisson du fil, pourvu que dans ce dernier cas la température soit assez haute
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pour éliminer les solvants, Les résultats avantageux observes paraissent dus à certaine changements dans les compositions de revêtement et à 1'élimination plus complète des solvants.
On en a une indication par la couleur plus foncée du re- vêtement qui s'est trouvé soumis à des conditions de cuisson plus sévères, tandis qu'on obtient ua revêtement peu coloré par cuisson à des températures assez bas- ses, le film étant alors peu flexible et peu adhérent. Le produit plus foncé, et souvent noir, obtenu par cuisson plus poussée, est plus flexible et plus adhérent
Que la transformation subie et manifestée par le changement de couleur soit une décomposition partielle ou une oxydation du revêtement, les ré- suhats expérimentaux obtenue restent indépendants des suppositions faites à ce sujet.
En dehors des modificateurs tels que la gomme laque ou les résines crésol-aldéhyde, indiqués aux exemples 9 et 3, on peut utiliser d'autres mcdifi- cateurs : résines naturelles,, matières synthétiques diverses dont les résines alkyd, suivant la description donnée plus loin. Quelle que soit la composition choisie, les fils émaillés conformes à l'invention sont particulièrement avanta- geux pour la fabrication des bobines électriques, destinées aux dynamos et mo- teurs électriques, notamment les moteurs de frigorifiques, travaillant dans une atmosphère de certains fluides réfrigérants, tels que le dichlorotétrafluore- éthane.
On va décrire maintenant plus en détail la préparation des revê- tements conformes à l'exemple 2 ci-dessus*
Les superpolyamides sont des substances cristallines à points de fasion définis, différant donc des résines usuelles d'émaillage, Le caractère cristallin de ces matières N'affirme lorsqu'on les refroidit après liquéfaction par la chaleur ou dissolution dans un solvant* Un superpolyamide solide appliqué à l'état fondu sur un conducteur par le procédé d'extrusion constitue un revé- tement incolore, peu adhérent au fil, car une déformation légère suffit pour en faire sauter le revêtement sous forme tubulaire.
Si le polyamide est dissous dans un solvant à base de créscl, puis appliqué au fil par immersion et étuvage, le revêtement final après cuisson est noir et adhérent, cependant son aspect terne le rend peu attrayant, quels que soient la vitesse du fil, la concentra- tion de la solution, la température de l'étuve et le nombre des immeraions. On a vu ci-dessous oomayont on peut améliorer les propriétés, et notamment l'adhé- rence et la flexibilité, par un réglage convenable des conditions de cuisson.
Parmi les différents modificateurs essayés, la gomme laque qui, n
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prise seule, ne convient pas à l'isolement du fil, s'associe bien aux super- polyamides dont elle change les caractéristiques dans un sens favorable, Si l'en applique une composition de ce genre par trempage et étuvage, le revêtement con- serve les propriétés avantageuses des superpolya@ mides non modifies;
mais son adhérence est fortement accrue, tandis que la surface noire devient très bril- lante et d'aspect agréable, Ce résultat, qui parait caractérirtique des oompo- si%ions de superpolyamides et de gomme laque, s'observe surtout lorsque cette dernière représente de 10 à 40% du poids du superpolyamide. Parmi les avantagea de ces compositions, le pouvoir réfléchissant exceptionnellement élevé permet de déceler par inspection visuelle rapide toute discontinuité du revêtement.
Le contraste si grand entre le revêtement brillant noir et le guivre également bril- lant, rend les discontinuités bien plus visibles que si le revêtement est mat, La surface lisse et glissante facilite l'enroulement du fil émaillé en bobine., L'usure des pièces frottantes de la machine à bobiner se trouve également rédui- te, l'adhérence est excellente entre le revêtement et le fil, de sorte que celui- ci peut être déformé pendant le bobinage, sans qu'il y ait séparation de l'enduit et du fil.
On peut laminer le fil émaillé, en modifier mécaniquement la section droite par tous les moyens mécaniques sans perte d'adhérence, Les fils émaillée de cette catégorie sont donc Importants au point de vue co,,e@cial, et comme la gomme laque est relativement coûteuse, on peut réaliser des revêtements à plus forte teneur en matière solide, tout en abaissant le prix du fil terminé.
On a indiqua à l'exemple 2 ci-dessus une formule préférée, que l'on applique de façon continue à un fil de cuivre, la cmisson étant effectuée dans une étuve entre 300 et 350 . Pour un fil de 0,8mm. ayant subit six trempes successives, l'accroissement de diamètre est seulement de 0,009 mm. environ. La composition de l'exemple 2 comporte environ 33% de gomme laque par rapport au poids du superpolyamide, On a constate des résultats très satisfaisants lorsque la quantité de gomme laque est comprise entre 10 et 40% environ du poids du su- perpolya mide. On a Indiqué également un mélange de crésol et d'huile de goudron, mais on peut utiliser d'autres mélangea de solvants, ceux renfermant du orésol étant préférés.
En ce qui concerne les gommes laques, on choisit de préférence celles qui ont été privées de matières cireuses, et notamment la variété ergngêe.
Les revêtements préparés ainsi sont caractérisés à la fois par leur bonne flexibilité, leur résistance aux chocs thermiques et à l'abrasion, leur rigidité électrique Voisine d'environ 120 volts par millième de mm. Les fils ainsi préparés sont particulièrement avantageux pour la fabrication de bobines
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électriques.
Voici maintenant des indications sur les mélangea de supeppoly- amides et de résines alkyd, celles-41 étant & réaction acide et au taux maxi- mum d'environ 40% du poids du superpolyamide. Ces compositions ont, entre autres, l'avantage d'un prix de revient plus bas par comparaison avec celles
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renfermant seulement des superpolyam1des.!cdonnent un émaillage de qualité meil- leure. De préférence, les résines alkyd employées ont un indice d'acide eupé- rieur ou égal à 50. les avantages sont particulièrement marqués lorsque les ré- sines alkyd ont des Indices d'acide dépassant 100.
On a préparé notamment des émaux constituée par 15% de super
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polyamide, 5$ d'une résine ad définie ci-après, 641{0 de crésol et lE d'hui- le de goudron de houille. Comme résine alk1d, on peut employer par exemple le maliate de diétbvlène glycol (indice d'acide environ 5,1 1e phtalate de glycérine, (indice d'acide égal à 168).
Dans les deux cas, le mélange de tous les constituants est porte
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à 180*0. et agité jusqu'à dissolution complète du auperpolyamide et de la ré- sine. L'émail obtenu, reftoiài à température ambiante, est appliqué au fil par toute méthode convenable, puis cuit à l'étuve, conformément à la description ci-dessus*
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Pour la cuisson de ces émaux, on règle généralement la trempé- rature de l'étuve vers 300 C. ou au-dessus, puis on agit sur la vitesse de circulation du fil, ou bien on fait varier à la fois ces deux grandeurs* On détermine ces deux variables d'après les essais de nouage et d'extension ra- pide.
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En ce qui concerne les compositions aux superpolyamides et résines a7.kyd, non seulement la flexibilité et l'adhérence aux nueacen m4t&- liquea sont satisfaisantes, mais en outre, les filma :résistent à ltabraaion, aux'solvants et conservent une grande rigidité diélectrique, aussi bien à sec qu'après immersion dans l'eau. Ainsi, la rigidité diélectrique d'un revêtement de superpolyamide et de phtalate de glycérine atteint 100 volts par millième
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de mn, avant immersion dans l'eau et 50 volts après 16 heures d'immersiont L'aspect du fil est noir et semi-brillant, tandis que les compositions de auperpolyamides non modifiés sont plutôt mates.
Comme indique plus haut, pour une température déterminée de l'étuve, il existe une vitesse critique de pas- sage pour le fil, vitesse communiquant à l'émail sa coloration noire, sa flexi-
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bilit4 et son adhérence. Cette vitesse critique roi% avec l'indice d'acide de
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la résine alkyd modificatrice, de telle sorte qu'avec un taux suffisant de
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résine alkyd z indice d'acide raisonnablement élevé, il est possible deaccroi- tre la production horaire de fil émaillé sans perdre quoi que ce soit dans les propriétés mécaniques et électriques du revêtement.
Le tableau suivant rassem-
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ble les résultats obtenus avec un certain nombre de mélangea de superpolJamides et de résines allcyd à indice d'acide croissant, chaque mélange 1, B, .....vJ renfermant environ 33 parties en poids de phtalate de glycérine résiniti4 et 100 parties de superpolyemide. Ces compositions ont été appliquées aux fils à émailler en se servant des Bontés appareils à'émaillage et se bornant à ajuster la vitesse critique de cuisson, de façon à faire noircir le revêtement*
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empositiole Indice diacide Vitesee critique en mètres de la résine t par minute 81kWi.
Minimum t llaxtmm a.....w..........................t.....r............ ., ....... ., .............,... .. ......... .........v S'aperpolyamide non nodifié Au plus Sm.lO
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<tb> A <SEP> 12 <SEP> résines <SEP> non <SEP> compatibles)
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8 38 6m.10 t '7!a.
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C <SEP> 54 <SEP> 6mlO <SEP> 6m70
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y 146 6m'iO 7n65 t G t M4 1 7m65 8m!!O
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H 243 7n&! t e e0
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1 2M 8ml30 9!MO
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J 328 8m15O 1 9n4O
D'habitude la vitesse du fil peut être choisie dans un certain intervalle et donner des caissons satisfaisantes.
On notera aussi que pour la composition H la vitesse maximum a donné une coloration plus foncée que la vitesse minimum pour la composition G. C'est 1à un exemple de l'effet des ré-
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aines alkyd très acides* Cela signifie que les compositions de superpolyamid o et de résines a1%yà à forte acidité cuisent plus vite que celles avec les ri- sines alkyd moins acides, ainsi qu'on observe d'après la 00ohati0n plus foncée des premières. Pour la composition .1, la résine alk7d, trop faiblement aci48, n'était pas compatible avec le superpolyamide et le film cuit se fissurait ea déformant le fil. En dléfiniti-vep l'emploi d'une résine alleyd à indice d'acide supérieur ou égal à 200 permet d'accroître d'à. peu près bofi la production de
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