BE653814A - - Google Patents

Description

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  Isolation à base de résine polyester pour conducteurs électriques, 
Les conducteurs destinés la fabrication de bobinages électriques sont composés d'une âme métallique (cuivre, aluminium, cuivre argenté, etc.)   recouverte   d'un matériau isolant. Celui-ci était autrefois constitué par une fibre textile imprégnée. Depuis longtemps déjà on a substitué à ces revêtements fragiles et hétérogènes, des revêtements homogènes constitués par des résines isolantes, doués des propriétés mécaniques nécessaires de dureté et de souplesse et présentant des avantages économiques sur les anoiens procédés.

   On utilisait donc initialement des résines naturelles, puis des résines de synthèse ; ces résines ont des caractéristiques   physico-chimiques   qui dépendent de leur 

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 nature et des procédés de mise en oeuvre. La plus utilisée des racines synthétiques était pendant longtemps celle à base acéto-formal-polyvinylque modifiée par une résine phénoplaste qui possédait des qualités satisfaisantes. 



   Dans la réalisation des équipements électriques poussés ayant des échauffements internes importants, l'uti   lisation   de cette résine qui ne supporte pas des températurea élevées s'est avérée impossible. En effet, on ne peut utiliser les   tirs   revêtus d'acéto-formal de   polyvinyle   que jusqu'à   115*Ce   On a donc recherché des résines supportant des températures plus élevées. La mise au point de polyesters à base de téréphtalate mixte diol-triol a donné des conducteurs émaillés supportant une température supérieure à   155*C   en régime continu.

   Ces résines et leur utilisation sont décrites dans le brevet français n  1 143 047 déposé le   13.9.1955   par la Compagnie demanderesse sous le titre :   "Résines   polyesters et leur ,   application à   l'isolement de conducteurs électriques 
Malgré leum qualités, ces résines présentent cependant les trois défauts suivants ; 
1*) adhérence médiocre sur les conducteurs métal- liques 
2  vitesse de polymérisation faible et, par conséquent prix du produit fabriqué élevé; 
3*) faible résistance au choc thermique, se tra duisant par le fait   qu'une   contrainte thermique succédant à une contrainte mécanique, provoque des fissures dans la résine recouvrant le   conduc-   teur.

   Ainsi par exemple, un fil de cuivre de 
0,80 mm ayant un diamètre total de 0,865 mm avec un isolant, présente des fissures s'il est placé, après avoir été enroulé sur un mandrin ayant deux fois le diamètre du fil, dans une étuve et s'il y est exposé, pendant une heure, à une température de   175 C.   

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   Pour déposer sur les conducteurs électriques des résines isolantes, celles-ci sont utilisées, soit en solu- tion dans des mélanges de composés phénoliques et de divers hydrocarbures, soit en dispersion dans un gaz (fluidisation) ou dans un liquide (dispersion aqueuse), Le conducteur métal- lique passe, en continu, dans un récipient contenant la résine et est conduit ensuite dans un dispositif de calibrage qui laisse sur le métal un revêtement liquide ayant une épaisseur pouvant aller, suivant les dimensions du conducteur, de quel- ques microns à plusieurs dizaines de microns.

   Le fil passe ensuite dans une enceinte chauffée où les solvants et diluants sont éliminés et,où les résines sont polymérisées, Une série de passages successifs permet de réaliser sur le conducteur le revêtement d'épaisseur désirée, 
Conformément au brevet français précité, la polymérisation de la résine lors du passage dane l'enceinte chauffée est accélérée par un catalyseur; celui-ai est généralement constitué par un sel organique de zinc, cadmium, etc,, ou par des composés organiques comme des polyisocyanates aromatiques. Malheureusement, ces produite présentent l'inconvénient de ne pas donner de façon régu.   lière   des revêtements lisses.

   C'est le cas qui se produit,   'par   exemple, lorsqu'on utilise de   l'ootoate   de zino à raison de 0,3% à   1,5 %   de la matière sèche, ou du   polyisooyanate   (sous le nom de "Desmodur CT", fabriqué par Bayer) à la dose de 0,3 à   1,5   %. La tenue au choc thermique de ces con. ducteurs est médiocre et les vitesses de polymérisation faibles.

   On le constate dans l'exemple A du tableau ci-dessous 

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 TABLEAU 
 EMI4.1 
 :0otoate: Tétra- 1 Isocyan&te: 2éme Vitesse de: Facilite Choc thermique : sde zinc ootyl : t couche p olymérisa. d'appli- Rapports des 
 EMI4.2 
 
<tb> ; <SEP> titanate: <SEP> : <SEP> thermo, <SEP> : <SEP> %ion <SEP> cation <SEP> diamètres <SEP> du <SEP> :
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<tb> ; <SEP> plastique: <SEP> : <SEP> :mandrin <SEP> et <SEP> du
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 : ; : : . : s A: 0..5 5: : : sans V ¯ . difficile 4 
 EMI4.4 
 
<tb> B <SEP> 3% <SEP> sans <SEP> V <SEP> :facile <SEP> 3
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<tb> C <SEP> 8 <SEP> % <SEP> sans <SEP> V <SEP> facile <SEP> 3 <SEP> :
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 D : : 3 % : sans V difficile 3 : 
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<tb> : <SEP> 17 <SEP> % <SEP> sans <SEP> 1,3x <SEP> V <SEP> difficile <SEP> 2
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   <SEP> :
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<tb> 
 
 EMI4.7 
 ai : 8 % 17 % avec s 1,,3x V : facile 20 % + 1 : : 1 : : : : :   Remarque !  La déformation préalable du fil étant occasionnée 
 EMI4.8 
 pour les exemples A,,G,D,E,F de ce tableau par l'enroulement du fil sur un mandrin de diamètre 
2, 3,   4   fois plus grand et pour   G   par une élonga, tion du fil de 20 % avant.cet enroulement, sur un mandrin de même diamètre, c'est-à-dire sur le   fil     lui-même;   on déclare que le fil est   "bon"   si après a un traitement de 100 heures dans une étuve à 175 c l'isolant est intact. Il ressort de ce tableau une supériorité manifeste du fil, objet de l'exemple G 
 EMI4.9 
 J¯ ."., .

    conforme à l'invention, L'utilisation.de composés organiques du titane, tels' que le tétrabuty1titanate'ou le tétraoctyltitanato, .par :exempae, entre 5 et 10 % du poids de résine, facilite beaucoup l'application et améliore quelque peu la   tene   au choc thermique exemples B et C   du tableau),   mais la vitesse de polymérisation n'est pas améliorée. Il est nécessaire,, pour accélérer la polymérisation, d'utiliser des doses      importantes de polyisocyanate de l'ordre de   10   à 20 % Le taux de   17 %   par rapport à la matière sèche permet une      

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 amélioration sensible de la vitesse; il a aussi un effet bénéfique sur le choc thermique (exemples E   et 7   du tableau). 



   Malgré ces additions la tenue au choc   thermique   des fils isolés par ce procédé laisse encore à désirer. 



   C'est pourquoi on a eu   l'idée   et c'est là l'objet de l'invention, d'utiliser, en outre, un revêtement superficiel remédiant aux inconvénients   signales   ci-dessus.. 



   Pour mieux faire comprendre les caractéristiques techniques de l'invention et ses avantages, on va en décrire' un certain nombre d'exemples de réalisation, étant bien en tendu que ceux-ci n'ont aucun caractère limitatif quant au mode de mise en oeuvre de l'invention ou à ses applications, 
L'invention permet de réaliser un fil isolé caractérisé aussi bien par une bonne résistance au choc ther-   mique,   que par une grande vitesse de polymérisation de son isolant et par un état de surface excellent. 



   On a trouvé, en effet, que l'utilisation simultanée de quantités importantes de polyisooyanate et de tétracotylti- tanate donne des vernis d'application facile, utilisables aussi bien sur des fils de section droite circulaire (de diamètre pouvant aller de 0,05 mm jusqu'à plusieurs millimètres) que sur des fils de section rectangulaire (exemple F du tableau). 



   Les conducteurs conformes à la présente invention ont des caractéristiques améliorées. Sur la figure unique, le conducteur 1 est recouvert d'une résine 2 dont la   caracté-   ristique principale est de se polymériser rapidement sans provoquer de difficultés de mise en oeuvre et d'une résine thermoplastique 3 qui donne une bonne résistance au choc thermique. La dernière résine est beaucoup moins épaisse que 

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 la résine téréphtallique elle peut constituer moins de 30 % de l'épaisseur totale de la couche isolante. 



   On utilise avantageusement   à   cet effet une résine thermoplastique ne comportant pas de noyau aromatique comme celle appartenant au groupe des superpolyamides et notamment des   superpolyamides     6-il,  ou mieux, des superpolyamides 6-6 couramment désistes sous le nom de nylon (exemple 0 du tableau). 



  L'épaisseur du revêtement thermoplastique ne doit pas être trop importante afin de ne pas diminuer la stabilité thermique de l'isolation fabriquée. Dans la pratique, la résine   téréphta-   lique doit constituer plus de   70   % de l'isolation. Les épais- seurs variables de résine téréphtalique et thermoplastique sont obtenues en faisant varier le nombre de couches de chaque résine, la   concentration   et la viscosité de celle-ci et le calibre du versi déposé. 



   Pour illustrer l'application pratique de la pré- sente invention, on donne ici trois exemples concernant la fabrication   de   conducteurs émaillés avec âme   déboutes   formes en cuivre ou en métaux autres que le cuivre. 



   Exemple n  1, 
On réalise un conducteur émaillé en faisant passer un fil de ouivre de diamètre 0,80 mm sur une maohine à émailler. 



   On applique successivement deux vernis constitués par résine téréphtalate et résine thermoplastique qui ont respectivement des caractéristiques suivantes : 
Résine téréphtalate : - résine à base de téréphtalate mixée diol-triol; modifiée par 8 % de   tétraoctyltitanate   et par   17 %   de "Desmodur CT   précité;   

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   3 concentration 32% de résine dans un mélange' t   
1 xylénol, solvesso   100;   - viscosité 20   poises à   20 c Résine   thermoplastique :     -   résine polyamide ;nylon 66; concentration : 15 % de résine dans un mélange 
 EMI7.1 
 2 ; 1 ; 0 phénol, métaparaordsol, solveano 100; - viscosité ;

   11 poises à 20 c     
Le fil 0,80 mm reçoit quatre couches de résine téréphtalate, ce qui donne un diamètre extérieur de 0,845 mm, puis deux couches de résine thermoplastique, ce qui donne un diamètre final de 0,868. Après chaque couche, le fil passe, à la vitesse de 28 m/minute, dans un four de 8 mètres de hauteur où les résines sont polymérisées à la température de 380 c Le fil émaillé obtenu, allongé de 25 % et enroulé sur un mandrin ayant son diamètre, est porté à 175 c pendant une heure; l'iso lation ne présente ni fissure, ni craquelure. 



   Exemple n  2. 



   Un conducteur de cuivre, diamètre 0,35 mm est émaillé avec les vernis suivants Résine téréphtalate (quatre couches) résine de base comme dans l'exemple n  1, modifiée avec 6 % de   tétraootyltitanate   et par 20 % de "Desmodur CT"; - concentration :  30 %   de résine dans un mélange   3   
1   xylénol,   solvesso 100; - viscosité : 10 poises à 20 c Résine thermoplastique (deux couches) - résine polyamide :nylon   6.11;   - concentration : 12 % de résine dans un mélange 
2:1:1 phénol, xylénol, solvesso   100j   - viscosité : 3 poises 20 c 

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Après le revêtement! téréphtalique, le diamètre du fil était de 0,380 mm et le diamètre final était de   0,394   mm Le four mesurait 7 mètres de haut;

   la tempé- rature repère étant de   380.C,   la vitesse du fil atteignait 57 mètres/minute. 



   Le fil supporte sans craquelure un séjour de une heure à 1750 C avec allongement préalable de 25 % et enroulement sur un mandrin de 0,40 mm. 



   Exemple n  3, 
Un conducteur en cuivre de diamètre 1 18 mm est émaillé dans un four de 8 mètres de haut; la température repère est de   380*C   et la vitesse d'émaillage de 20 m/minute On dépose sur le fil quatre couches de résine téréphtalique et deux couches de résine thermoplastique. 



  Résine téréphtalique - résine de base identique aux exemples précédents, modifiée par 10 % de tétraoctyltitanate et par 
15 % de "Desmodur CT";   concentration ;   25 % de résine dans un mélange 2 ; 
1 xylénol solvesso 100 - viscosité : 5 poises à 20 c Résine thermoplastique - résine polyamide nylon 66 ; - concentration ;  15 %   de résine dans un mélange 
2 : 1 : 1 phénol, xylénol, solvesso 100; - viscosité : 11 poises à 20 c 
Le diamètre du fil revêtu de résine téréphtalique est de 1,235 mm. Le diamètre total est de 1,258 mm, 
Ce fil supporte le choc thermique avec allongement préalable de   25 %   et enroulement sur un   mandri'.   ayant son diamètre. 

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   La description qui   précède   a été donnée surtout à titre   d'exemple. non   limitatif mais l'invention en englobe       toutes les variantes. 



   REVEND I C A T I O N 
Isolant pour fils émaillés possédant une grande vitesse de polymérisation, un parfait état de surface et une résistanoe élevée au choc thermique,   caractérise   en ce   qu'il   est obtenu en recouvrant le fil métallique nu, suces   sivement   de couches :1 d'une résine polyester : base de téréphtalate de dialcool et de trialoool,   modifiée   par un sel organique de titane à raison de 5% à   10%   en poids de la résine et par un isocyanate à raison de   10%   et 20% en poids de la résine, et 2) d'une résine thermoplastique linéaire, non aromatique,