DE3852879T2

DE3852879T2 - Isolierter Litzendraht und Methode zu dessen Herstellung.

Info

Publication number: DE3852879T2
Application number: DE3852879T
Authority: DE
Inventors: Sueji Chabata; Kazuo Hanaoka; Michio Koike; Takao Tsuboi
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1988-03-07
Filing date: 1988-03-07
Publication date: 1995-08-03
Anticipated expiration: 2008-03-08
Also published as: DE3852879D1; CA1307085C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen isolierten Litzendraht, worin eine Zusammenfügungsbeschichtung durch Auftragen eines Harzes auf einer Anordnung lackierter Litzen gebildet wird.
Wenn ein isolierter Litzendraht an einem Ende angelötet werden soll, ist es erforderlich, die Zusammenfügungsbeschichtung davon zu entfernen, um die lackierten Litzen voneinander zu trennen.
Die Entfernung der Zusammenfügungsbeschichtung des isolierten Litzendrahts erfolgt durch ein Verfahren, worin ein Endabschnitt des isolierten Litzendrahts in ein alkoholisches Lösungsmittel getaucht wird, um darin ein Harz aufzulösen, das die Zusammenfügungsbeschichtung bildet, oder durch ein Verfahren, worin die Zusammenfügungsbeschichtung mechanisch entfernt wird. Das Verfahren des Eintauchens eines Endabschnitts eines isolierten Litzendrahts in ein alkoholisches Lösungsmittel wird hauptsächlich aufgrund der Arbeitseffizienz und Vermeidung der Beschädigung der lsol ierschichten lackierter Litzen durchgeführt.
Als Harz der Zusammenfügungsbeschichtung des isolierten Litzendrahts wird beispielsweise Polyvinylbutyral; ein vernetztes Harz wie Epoxyharz, Polyester oder Polyurethan; oder Polyamid (Nylon) verwendet.
Die aus Polyvinylbutyral bestehende Zusammenfügungsbeschichtung ist leicht in einem alkoholischen Lösungsmittel löslich. Somit lassen sich die Litzen am Ende eines isolierten Litzendrahts problemlos voneinander trennen. Die Zusammenfügungsbeschichtung ist jedoch in einem Alkohol-Freon- Reinigungslösungsmittel quellbar oder löslich, das im Reinigungsschritt nach dem Einarbeiten z.B. als Spule in einem Magnetkopf eines Plattenlaufwerks verwendet wird, und verliert dadurch ihre Funktion.
Eine aus vernetztem Harz wie Epoxyharz bestehende Zusam menfügungsbesch ichtung ist in einem Alkohol-Freon-Reinigungslösungsmittel weder quellbar noch löslich und ist auch in einem alkoholischen Lösungsmittel unlöslich. Daher muß das Verfahren der mechanischen Entfernung der Zusammenfügungsbeschichtung angewendet werden, wodurch sich ein Problem der Bearbeitbarkeit ergibt.
Eine aus Polyamid wie Nylon 12 bestehende Zusammenfügungsbeschichtung ist in einem Alkohol-Freon-Reinigungslösungsmittel weder quellbar noch löslich und ist auch in einem alkoholischen Lösungsmittel unlöslich. Sie kann in einer Phenolverbindung aufgelöst und dadurch entfernt werden. Die Handhabung der Phenolverbindung ist jedoch aufgrund ihrer Toxizität schwierig.
GB1112186 beschreibt eine Beschichtungszusammensetzung zum Isolieren eines elektrischen Leiters, umfassend 100 Gew.-Teile Polyvinylacetal, von mehr als 0 bis 80 Gew.-Teile Phenolharz, von 0,3 bis 0,6 Gew.-Teile Melaminharz und bis zu 10 Gew.- Teile Polyisocyanat, wobei das Polyvinylacetat aus 25 bis 75 Gew.-% Polyvinylacetal mit einem Molekulargewicht von 16.000 bis 20.000 besteht, wobei der Rest des Polyvinylacetals ein Molekulargewicht von 24.000 bis 40.000 aufweist.
Die vorliegende Erfindung stellt einen isolierten Litzendraht bereit, umfassend: eine Anordnung lackierter Litzen, die eine Vielzahl lackierter Litzen enthält; und eine auf der Anordnung angebrachte Zusammenfügungsbeschichtung, wobei diese durch Auftragen eines Beschichtungsmaterials, das Polyvinylbutyral und ein stabilisiertes Polyisocyanat, wahlweise in einem Lösungsmittel aufgelöst, enthält, auf der Anordnung und durch Einbrennen des Beschichtungsmaterials zum Vernetzen hergestellt wird, wobei das Beschichtungsmaterial von etwa 1 bis etwa 1000 Gew.-Teilen des stabilisierten Polyisocyanats pro 100 Gew.-Teile des Polyvinylbutyrals enthält. Die Zusammenfügungsbeschichtung ist in einem alkoholischen Lösungsmittel löslich, wodurch man die Trennung der Litzen voneinander leicht und rasch vornehmen kann. Sie ist während des Reinigens des isolierten Litzendrahts nach dessen Einbau in ein elektronisches Gerät in Alkohol-Freon nicht quellbar, wodurch eine herkömmliche Reinigung möglich ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Fig.1 ist eine diagrammatische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen isolierten Litzendrahts; und
Fig.2 ist eine diagrammatische Schnittansicht einer modifizierten Form des isolierten Litzendrahts in Fig.1.
Bezugnehmend auf Fig.1 wird der isolierte Litzendraht 1A durch Bündeln von drei lackierten Litzen 2 parallel zueinander und in einer Reihe zur Bildung einer Anordnung 3 und durch Bedecken derselben mit einer Zusammenfügungsbeschichtung hergestellt.
Die oben erwähnte lackierte Litze 2 wird durch Beschichten der Oberfläche eines Leiters 5, z.B. eines geglühten Kupferdrahtes oder eines zinnplattierten geglühten Kupferdrahtes mit einem Durchmesser von etwa 0,01 bis 1 mm und einer Isolierbeschichtung aus Polyvinylformal, Polyester, Polyurethan, Silikon, Epoxy, Nylon, Phenoxy, Polyimid, Polyesterimid, Polyesteramidimid, Polyhydantoin oder Polyhydantoinesterimid, und durch Einbrennen der Beschichtung hergestellt, um eine lsolierschicht 6 mit einer Dicke von etwa 0,5 bis 10 um zu bilden.
Die oben angeführte Zusammenfügungsschicht 4 wird durch Beschichten der Anordnung 3 mit einem Beschichtungsmaterial, das Polyvinylbutyral und ein stabilisiertes Polyisocyanat enthält, und dessen Einbrennen hergestellt.
Polyvinylbutyral erhält man durch Kondensation von Polyvinylalkohol mit Butyraldehyd in folgender Weise:
Im Handel erhältliches Polyvinylbutyral mit einem Polymerisationsgrad von etwa 300 bis etwa 3000 und einem Butyralisationsgrad von etwa 70 bis etwa 90 Mol-% eignet sich für die vorliegende Erfindung, die jedoch nicht darauf beschränkt ist. Vorzugsweise besitzt das Polyvinylbutyral eine ausreichende Menge an Hydroxylgruppen in einer Molekularkette, die mit Isocyanatgruppen eines stabilisierten Polyisocyanats reagieren kann, wie dies später beschrieben wird.
Das stabilisierte Polyisocyanat ist ein Polyisocyanat, dessen Isocyanatgruppen vorübergehend mit einem Schutzmittel wie Phenol oder Amid maskiert werden, um dieses zu inaktivieren, und durch Entfernung der Schutzgruppe mit Hilfe von Hitze oder eines Katalysators je nach Bedarf regeneriert werden. Es kann z.B. eine Art von Verbindung verwendet werden, die durch die Zugabe von Tolylendiisocyanat zu Trimethylolpropan als Polyalkohol zur Bildung von Polyisocyanat und durch Schutz des Polyisocyanats mit Phenol hergestellt wird. Ein solches stabilisiertes Polyisocyanat wird unter der eingetragenen Warenbezeichnung "Desmodur AP Stable" durch Bayer, Deutschland oder der Handelsbezeichnung "Coronate AP Stable" durch Nippon Polyurethane Industry Co., Japan (nachstehend N.P.I.) verkauft. Das folgende stabilisierte Polyisocyanat, das mit Phenol blockiert und unter dem Markennamen "Coronate CT Stable" durch N.P.l. verkauft wird, kann auch in der vorliegenden Erfindung verwendet werden:
Ein alternatives stabilisiertes Polyisocyanat, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist das folgende, das durch Blocken von
mit Cresol hergestellt werden kann.
Ein solches stabilisiertes Polyisocyanat wird unter der Markenbezeichnung "Millionate MS-50" durch N.P.I. verkauft. Das in der vorliegende Erfindung verwendete Polyisocyanat ist nicht auf die oben angeführten Substanzen beschränkt.
In der vorliegenden Erfindung wird das stabilisierte Polyisocyanat im allgemeinen in einer Menge von etwa 1 bis etwa 1000 Gew.-Teilen, vorzugsweise von etwa 10 bis etwa 300 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Polyvinylbutyral verwendet. Wenn die Menge des stabilisierten Polyisocyanats weniger als etwa 1 Gew.-Teile beträgt, quillt die Zusammenfügungsbeschichtung aufgrund ihrer unzureichenden Vernetzungsdichte ungünstigerweise in einem Alkohol-Freon-Reinigungslösungsmittel auf. Bei mehr als 1000 Gew.-Teilen des stabilisierten Polyisocyanats kommt es beim Auflösen der Zusammenfügungsbeschichtung 4 in einem alkoholischen Lösungsmittel aufgrund ihrer recht hohen Vernetzungsdichte zu Schwierigkeiten. Innerhalb eines bevorzugten Bereichs von etwa 10 bis etwa 300 Gew.-Teilen des stabilisierten Polyisocyanats erzielt man ausgezeichnete Ergebnisse sowohl hinsichtlich der Beständigkeit gegenüber dem Alkohol-Freon-Reinigungslösungsmittels als auch der Löslichkeit in einem alkoholischen Lösungsmittel.
Polyvinylbutyral und das stabilisierte Polyisocyanat werden im oben angeführten Mischverhältnis vermischt und können in einem Lösungsmittel wie Ethanol, Butanol, Xylol oder Cyclohexanon oder einem Lösungsmittelgemisch zweier oder mehrerer Arten aufgelöst werden, um ein Beschichtungsmaterial zu bilden. Der Harzanteil des Beschichtungsmaterials beträgt typischerweise etwa 5 bis etwa 40 Gew.-%, kann aber auch außerhalb dieses Bereichs liegen.
Dieses Beschichtungsmaterial wird auf die Anordnung 3 aufgebracht und zur Bildung der Zusammenfügungsbeschichtung 4 eingebrannt. Die Aufbringung und das Einbrennen erfolgen unter Verwendung einer herkömmlichen Vorrichtung zum Aufbringen und Einbrennens einer Lackbeschichtung. In der vorliegenden Erfindung erfolgt das Einbrennen vorzugsweise bei einer Temperatur des Einbrennofens von etwa 200 bis etwa 300ºC und einer Einbrennzeit von etwa 2 bis etwa 30 Sekunden, doch es sind auch Werte außerhalb dieses Bereichs möglich.
Die Vernetzungsdichte der somit gebildeten Zusammenfügungsbeschichtung 4 beträgt vorzugsweise etwa 30 bis etwa 80% ausgedrückt als Gelfraktion oder Gelgehalt, obwohl sie nicht auf diesen Bereich beschränkt ist.
Obwohl die Beschichtungsdicke der Zusammenfügungsbeschichtung 4 je nach Position der Anordnung von Fig.1 variiert, liegt die Dicke ihres dünnsten Teils vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 bis 10 um, um eine ausgezeichnete Zusammenfügungsleistung und Löslichkeit in einem alkoholischen Lösungsmittel zu gewährleisten.
Da die Zusammenfügungsbeschichtung 4 des isolierten Litzendrahts 1 durch Aufbringen eines Beschichtungsmaterials, das Polyvinylbutyral und ein stabilisiertes Polyisocyanat enthält, auf die Anordnung von lackierten Litzen und Einbrennen desselben hergestellt wird, reagieren Hydroxylgruppen des Polyvinylbutyrals mit Isocyanatgruppen des stabilisierten Polyisocyanats, um eine vernetzte Struktur zu bilden. Da die Vernetzungsdichte innerhalb eines geeigneten Bereichs liegt, ist die Zusammenfügungsbeschichtung 4 in einem alkoholischen Lösungsmittel löslich. Somit kann die Zusammenfügungsbeschichtung 4 durch Eintauchen eines Endabschnitts des isolierten Litzendrahts 1A in das alkoholische Lösungsmittel entfernt werden, um dadurch die Trennung der lackierten Litzen 2 voneinander zu bewirken. Da die Zusammenfügungsbeschichtung 4 in einem Alkohol-Freon-Reinigungslösungsmittel unlöslich ist, quillt sie während eines normalen Reinigungsvorgangs mit dem Alkohol-Freon-Reinigungslösungsmittel weder auf noch löst sie sich darin auf.
Fig.2 zeigt eine modifizierte Form des isolierten Litzendrahts in Fig.1. Diesen modifizierten Draht 1B erhält man durch Anordnen einer Vielzahl lackierter Litzen 2... (sieben lackierte Litzen in diesem Fall) durch konzentrisches Legen, Bündelverseilen, Seilschlagen od.dgl. zur Bildung einer Anordnung 3 sowie durch das Bilden einer Zusammenfügungsbeschichtung 4 auf der Anordnung 3 in der gleichen Weise wie bei der vorangehenden Ausführungsform.
Es folgt eine Erklärung der Funktion und Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Beispiele.
In den folgenden Beispielen und im Vergleichsbeispiel wurden Polyurethan- Kupferdrähte mit einem Durchmesser eines Leiters von 0,05 mm und einer Dicke einer Polyurethan-lsolierschicht von 10 um als lackierte Litzen verwendet. Die Anordnungen, die aus drei lackierten und in einer Reihe positionierten Litzen bestanden, wurden jeweils mit Beschichtungsmaterialien mit verschiedenen Zusammmensetzungen überzogen. Das Einbrennen erfolgte unter einer Einbrennofentemperatur von 220ºC, bei einer Ofenlänge von 10 m und einer linearen Geschwindigkeit von 10 m/min, wodurch eine Zusammenfügungsbeschichtung mit einer Dicke von 4 um entstand. Dadurch stellte man isolierte Litzendrähte her. Jeder der gebildeten Drähte wurde bei Raumtemperatur in Ethanol (alkoholisches Lösungsmittel) getaucht, um die Zeit zur Trennung der Drähte in drei Litzen zu bestimmen. Die Drähte wurden auch in Freon TMS (ein Alkohol-Freon-Reinigungslösungsmittel) getaucht und mit Hilfe von Überschallwellen 3 Minuten lang gewaschen. Das äußere Erscheinungsbild der Zusammenfügungsbeschichtung wurde beobachtet, um die Beständigkeit gegenüber dem Alkohol-Freon-Reinigungslösungsmittel zu untersuchen. Die Ergebnisse sind in Tabellen 1A bis 1D veranschaulicht.

Beispiel 1

Das Beschichtungsmaterial wurde durch Auflösen von 100 Gew.-Teilen Polyvinylbutyral (Denka Butyral 600ºC von Denki Kagaku Kogyo K.K, Japan) und 80 Gew.-Teilen eines stabilisierten Polyisocyanats (Coronate AP Stable) in 2000 Gew.- Teilen eines 1:1 Lösungsmittelgemisches aus Ethanol und Xylol gebildet.

Beispiel 2

Ein isolierter Litzendraht wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß man Millonate MS-50 als stabilisiertes Polyisocyanat anstelle von Coronate AP Stable verwendete.

Beispiel 3

Der isolierte Litzendraht dieses Beispiels wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß als stabilisiertes Polyisocyanat trifunktionales MDI anstelle von Coronate AP Stable verwendet wurde.

Beispiel 4

Ein weiterer isolierter Litzendraht wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß als stabilisiertes Polyisocyanat Coronate CT Stable anstelle von Coronate AP Stable verwendet wurde.

Beispiel 5

Das Beschichtungsmaterial dieses Beispiels wurde durch Auflösen von sowohl 100 Gew.-Teilen Polyvinylbutyral (Denka Butyral 2000L von Denki Kagaku Kogyo K.K, Japan) als auch von 60 Gew.-Teilen eines stabilisierten Polyisocyanats (Coronate AP Stable) in 1000 Gew.-Teilen eines 1:1 Lösungsmittelgemisches aus n-Butanol und Xylol hergestellt.

Beispiel 6

Das Beschichtungsmaterial dieses Beispiels wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 5 hergestellt, mit der Ausnahme, daß als stabilisiertes Polyisocyanat Millonate MS-50 anstelle von Coronate AP Stable verwendet wurde.

Beispiel 7

Das Beschichtungsmaterial dieses Beispiels wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 5 hergestellt, mit der Ausnahme, daß als stabilisiertes Polyisocyanat trifunktionales MDI anstelle von Coronate AP Stable verwendet wurde.

Beispiel 8

Das Beschichtungsmaterial dieses Beispiels wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 5 hergestellt, mit der Ausnahme, daß als stabilisiertes Polyisocyanat Coronate CT Stable anstelle von Coronate AP Stable verwendet wurde.

Beispiel 9

Das Beschichtungsmaterial dieses Beispiels wurde durch Auflösen von sowohl 100 Gew.-Teilen Polyvinylbutyral (Denka Butyral 3000K von Denki Kagaku Kogyo K.K, Japan) als auch von 100 Gew.-Teilen eines stabilisierten Polyisocyanats (Coronate AP Stable) in 1000 Gew.-Teilen eines 1:1 Lösungsmittelgemisches aus Cyclohexanon und Xylol hergestellt.

Beispiel 10

Das Beschichtungsmaterial dieses Beispiels wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 9 hergestellt, mit der Ausnahme, daß als stabilisiertes Polyisocyanat Millonate MS-50 anstelle von Coronate AP Stable verwendet wurde.

Beispiel 11

Das Beschichtungsmaterial dieses Beispiels wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 9 hergestellt, mit der Ausnahme, daß als stabilisiertes Polyisocyanat trifunktionales MDI anstelle von Coronate AP Stable verwendet wurde.

Beispiel 12

Das Beschichtungsmaterial dieses Beispiels wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 9 hergestellt, mit der Ausnahme, daß als stabilisiertes Polyisocyanat Coronate CT Stable anstelle von Coronate AP Stable verwendet wurde.

Vergleichsbeispiel

Das Beschichtungsmaterial wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß kein stabilisiertes Polyisocyanat verwendet wurde.
Wie aus den Tabellen ersichtlich, wurde bestätigt, daß die Zusammenfügungsbeschichtungen von Drähten der Beispiele 1 bis 12 wenig aufquollen und sich auch nicht im Alkohol-Freon-Lösungsmittel auflösten. Tabelle 1A Beispiel Trennungszeit (sek) Äußeres Erscheinungsbild nach Reinigen mit Freon TMS gut Tabelle 1B Beispiel Trennungszeit (sek) Äußeres Erscheinungsbild nach Reinigen mit Freon TMS gut Tabelle 1C Beispiel Trennungszeit (sek) Äußeres Erscheinungsbild nach Reinigen mit Freon TMS gut Tabelle 1D Vergleichsbeispiel Trennungszeit (sek) Äußeres Erscheinungsbild nach Reinigen mit Freon TMS aufgequollen

Claims

1. Isolierter Litzendraht umfassend:

(a) eine Anordnung lackierter Litzen, die eine Vielzahl lackierter Litzen enthält; und

(b) eine auf der Anordnung angebrachte Zusammenfügungsbeschichtung, wobei die Zusammenfügungsbeschichtung durch Auftragen eines Beschichtungsmaterials, das aus 100 Gew.-Teilen Polyvinylbutyral und etwa 1 bis etwa 1000 Gew.-Teilen eines stabilisierten Polyisocyanats, wahlweise in einem Lösungsmittel aufgelöst, besteht, auf die Anordnung und durch anschließendes Einbrennen des Beschichtungsmaterials zum Vernetzen hergestellt wird.

2. Isolierter Litzendraht nach Anspruch 1, worin das Beschichtungsmaterial aus etwa 10 bis etwa 300 Gew.-Teilen des stabilisierten Polyisocyanats pro 100 Gew.-Teilen des Polyvinylbutyrals besteht.

3. Isolierter Litzendraht nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin die Zusammenfügungsbeschichtung eine Vernetzungsdichte von etwa 30 bis etwa 80%, bezogen auf eine Gelfraktion, aufweist.

4. Isolierter Litzendraht nach Anspruch 1, 2 oder 3, worin das Beschichtungsmaterial ein Lösungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Äthanol, Butanol, Xylol, Cyclohexanon, und einer Mischung davon enthält und etwa 5 bis etwa 40 Gew.-% Polyvinylbutyral und stabilisiertes Polyisocyanat zusammengenommen enthält.

5. Isolierter Litzendraht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Polyvinylbutyral einen Polymerisationsgrad von etwa 300 bis etwa 3000 und einen Butyralisationsgrad von etwa 70 bis etwa 90 Mol-% aufweist.

6. Isolierter Litzendraht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Zusammenfügungsbeschichtung eine Dicke von etwa 0,1 bis etwa 10um aufweist.

7. Verfahren zur Herstellung eines isolierten Litzendrahts nach Anspruch 1, umfassend die Schritte des:

(a) Strangbildens aus einer Vielzahl lackierter Litzen zum Bilden einer Anordnung;

(b) Auftragens eines Beschichtungsmaterials auf der Anordnung, wobei das Beschichtungsmaterial aus 100 Gew.-Teilen Polyvinylbutyral und etwa 1 bis etwa 1000 Gew.-Teilen eines in einem Lösungsmittel aufgelösten stabilisierten Polyisocyanats besteht; und

(c) Einbrennens des aufgetragenen Beschichtungsmaterials zum Vernetzen, um eine Zusammenfügungsschicht zu bilden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, worin das Beschichtungsmaterial aus etwa 10 bis etwa 300 Gew.-Teilen des stabilisierten Polyisocyanats pro 100 Gew.-Teile des Polyvinylbutyrals besteht.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, worin das Einbrennen bei etwa 200ºC über einen Zeitraum von etwa 2 bis etwa 30 Sekunden erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruche 7, 8 oder 9, worin das Beschichtungsmaterial ein Lösungsmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Äthanol, Butanol, Xylol, Cyclohexanon und einer Mischung davon, sowie etwa 5 bis 40 Gew.-% Polyvinylbutyral und stabilisiertes Polyisocanat zusammengenommen enthält.