EP0459994A1 - Verfahren zum kontinuierlichen beschichten von drähten sowie die verwendung der so hergestellten drähte - Google Patents

Verfahren zum kontinuierlichen beschichten von drähten sowie die verwendung der so hergestellten drähte

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Publication number
EP0459994A1
EP0459994A1 EP90902181A EP90902181A EP0459994A1 EP 0459994 A1 EP0459994 A1 EP 0459994A1 EP 90902181 A EP90902181 A EP 90902181A EP 90902181 A EP90902181 A EP 90902181A EP 0459994 A1 EP0459994 A1 EP 0459994A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
weight
parts
wire
electrically conductive
polyester
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP90902181A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus-Wilhelm Lienert
Knut Von Loh
Hans Joachim Reiser
Paul Mertens
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF Farben und Fasern AG
Lacroix und Kress GmbH
Original Assignee
Lackdraht Union GmbH
BASF Lacke und Farben AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lackdraht Union GmbH, BASF Lacke und Farben AG filed Critical Lackdraht Union GmbH
Publication of EP0459994A1 publication Critical patent/EP0459994A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F5/00—Coils

Definitions

  • the present invention relates to a process for the continuous layering of wires, in which
  • a further, electrically conductive layer is applied to the insulating layer by the electrically insulated wire produced in process step (I).
  • conductive paint is coated.
  • the present invention also relates to wires produced by this method and the use of these wires as an energy-storing inductive winding.
  • this conductive layer is produced by applying a thin metal layer.
  • this metal layer cannot be applied with the aid of conventional wire coating machines, so that the wire coating machine is used for Manufacture of such winding wires requires additional investment.
  • the metallic layer is problematic when processing the winding wire because it tears when the wire is stretched in the winding machine.
  • the present invention was therefore based on the object of providing a method according to the preamble of the first claim, in which both the insulating lacquer and the conductive lacquer are applied to the most varied wire diameters, in particular also to thin wires (wire diameter ⁇ 0, 35 mm) can be applied and hardened.
  • the wires produced by this method should be used as winding wires for the production of e.g. B. coils, relays, contactors, motors and other electronic devices in which inductors and capacitors can be used. These winding wires should also be able to be further processed in the usual way.
  • both the insulating and the electrically conductive coating have a sufficiently high elasticity so that the coating does not break when the wires are wound.
  • the coating must also have a sufficiently high hardness to withstand the mechanical stresses in the manufacture of coils and Like. Without resisting damage.
  • the object on which the invention is based is surprisingly achieved by a process of the type mentioned at the outset, which is characterized in that A) the insulating lacquer applied directly to the wire surface is selected from the group consisting of a) polyesterimide wire enamels, consisting of a solvent solution or an aqueous solution or an aqueous dispersion of a polyesterimide resin, the hydroxyl numbers of the polyesterimides being in the range from 50 to 200 mg KOH / g and 20 to 60% by weight solutions of the polyesterimides in organic solvents at 23 ° C. viscosities in the range from 80 to Have 15000 mPas, or
  • polyester wire enamels consisting of a solvent solution or an aqueous dispersion of a polyester resin, the polyesters having a ratio of hydroxyl to carboxyl groups of 1.1: 1 to 2.0: 1 and 20 to 60% by weight solutions of the polyesters have viscosities in the range of 40 to 12000 mPas in organic solvents at 23 oC,
  • polyamideimide wire enamels consisting of a solvent solution of a polyamideimide, 20 to 40% by weight solutions of the polyamideimides at 23 ° C. having viscosities in the range from 800 to 3000 mPas,
  • the conductive lacquer applied to the insulated wire is also selected from the group of
  • polyesterimide wire enamels Aa or the polyester wire enamels Ab the electrical conductivity of these wire enamels being produced by adding
  • Polyester resin 1) 2 to 20 parts by weight of electrically conductive carbon black per 100 parts by weight of polyesterimide or.
  • polyesterimide resins used as component Aa are known and are described, for example, in DE-OS 14 45 263 and DE-OS 14 95 100.
  • the polyesterimides are prepared in a known manner by esterifying the polyhydric carboxylic acids with the polyhydric alcohols, optionally with the addition of oxycarboxylic acids , and using starting materials containing imide groups. Instead of the free acids and / or alcohols, their reactive derivatives can also be used.
  • Terephthalic acid is preferably used as the carboxylic acid component, and ethylene glycol, glycerol and tris-2-hydroxyethyl isocyanurate are preferably used as polyhydric alcohols, the latter being particularly preferred. The use of tris-2-hydroxyethyl isocyanurate leads to an increase in the softening temperature of the paint film obtained.
  • the starting materials containing imide groups can be obtained, for example, by reaction between compounds, one of which must have a five-membered, cyclic carboxylic acid anhydride group and at least one further functional group, while the other contains at least one further functional group in addition to a primary amino group.
  • These other functional groups are primarily carboxyl groups or hydroxyl groups, but they can also be other primary amino groups or carboxylic anhydride groups.
  • Examples of compounds having a cyclic carboxylic acid anhydride grouping with a further functional group are, above all, pyromellitic dianhydride and trimellitic anhydride.
  • aromatic carboxylic acid anhydrides are also possible, for example the naphthalene tetracarboxylic acid dianhydrides or dianhydrides of tetracarboxylic acids with two benzene nuclei in the molecule, in which the carboxyl groups are in the 3,3 ', 4- and 4'-positions.
  • Examples of compounds with a primary amino group and a further functional group are in particular diprimary diamines, e.g. B. ethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, nonamethylenediamine and other aliphatic diprimary diamines.
  • diprimary diamines e.g. B. ethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, nonamethylenediamine and other aliphatic diprimary diamines.
  • aromatic diprimary diamines such as benzidine, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenyl ketone, sulfone, sulfoxide, ether and thioether, phenylenediamines, toluenediamines, xylylenediamine and also diamines with three benzene nuclei in the molecule, such as bis (4-aminophenyl) , ⁇ '-p-xylene or bis (4-aminophenoxy) - 1,4-benzene, and finally cycloaliphatic diamines such as 4,4'-dicyclohexylmethane diamine.
  • aromatic diprimary diamines such as benzidine, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenyl ketone, sulfone, sulfoxide, ether and thioether, phenylenediamines, toluenediamines, xylyl
  • Amino alcohol-containing compounds with a further functional group are also amino alcohols, z.
  • monoethanolamine or monopropanolamines furthermore aminocarboxylic acids such as glycine, aminopropionic acids, aminocaproic acids or aminobenzoic acid.
  • Known transesterification catalysts are used to produce the polyesterimide resins, for example heavy metal salts such as lead acetate, zinc acetate, furthermore organic titanates, cerium compounds and organic acids, such as, B. para-toluenesulfonic acid.
  • the same transesterification catalysts can be used as crosslinking catalysts in the curing of the polyesterimides - advantageously in a proportion of up to
  • Solvents suitable for the production of the polyesterimide wire enamels are cresolic and non-cresolic organic solvents such as, for example, cresol, phenol, glycol ethers such as, for. B. methyl glycol, ethyl glycol, isopropyl glycol, butyl glycol, methyl diglycol, ethyl diglycol, butyl diglycol; Glycol ether esters, e.g. B. methyl glycol acetate, ethyl glycol acetate, butyl glycol acetate and 3-methoxy-n-butyl acetate; cyclic carbonates, such as B.
  • Aromatic solvents can also be used, if appropriate in combination with the solvents mentioned. Examples of such solvents are xylene, Solventnaphtha ® , toluene, ethylbenzene, cumene, heavy benzene, various Solvesso ® - and
  • Shellsol ® types and Deasol ® Shellsol ® types and Deasol ® .
  • aqueous polyesterimide solutions or dispersions in the process according to the invention.
  • the water solubility or water dispersibility of the polyester imides is such. B. described in DE-PS 17 20 321, by introducing a sufficiently high number of carboxyl groups into the polyesterimide resin and neutralizing the carboxyl groups with an amine.
  • the viscosities of 20 to 60% by weight solvent solutions of the polyesterimides at 23 ° C. are in the range from 80 to
  • polyester resins used as component Ab are also known and are described, for example, in US Pat. Nos. 3,342,780 and EP-B-144 281.
  • the polyester is prepared in a known manner by esterifying polyvalent carboxylic acids with polyhydric alcohols in the presence of suitable catalysts.
  • Alcohols suitable for the production of the polyesters are, for example, ethylene glycol, propylene glycol 1,2 and 1,3,
  • Mixtures of ethylene glycol and tris-2-hydroxyethyl isocyanurate are preferably used.
  • the use of tris-2-hydroxyethyl isocyanurate leads to high softening temperatures of the lacquer layer.
  • Suitable carboxylic acids are for example phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid and their esterifiable derivatives such as.
  • Both the half esters, the dialkyl esters and mixtures of these compounds can be used.
  • the corresponding acid halides of these compounds can also be used.
  • polyesters have a ratio of hydroxyl to carboxyl groups from 1.1: 1 to 2.0: 1, preferably from 1.15: 1 to 1.60: 1.
  • Suitable catalysts for the production of the polyester which are used in amounts of 0.01 to 5% by weight, based on the mixture, are conventional esterification catalysts. Examples of suitable compounds have already been given in the description of the polyesterimides Aa.
  • Suitable solvents for the polyester Ab are the solvents also listed in the description of the polyesterimides. At this point, therefore, for more details
  • the viscosities of the 20 to 60 wt .-% solvent solutions of the polyester are at 23 ° C in the range of 40 to 12000 mPas.
  • the polyurethane-based Ac wire enamels used in the process according to the invention are already known and are described, for example, in DE-OS 28 40 352 and DE-OS 25 45 912 described.
  • the wire enamels are produced in a known manner by dissolving a hydroxyl-containing polyester with an OH number of 100 to 450 mg KOH / g, preferably from 150 to 400 mg KOH / g and a blocked isocyanate adduct in a cresolic or non-cresolic solvent or solvent mixture.
  • polyester wire enamels Ab The same structural components (polyol and polycarboxylic acid) and the same reaction conditions as in the production of the polyester wire enamels Ab can be used for the production of the hydroxyl-containing polyesters.
  • the isocyanate adducts are prepared by reacting a diisocyanate with a polyol, the amounts of these compounds being chosen so that the NCO: OH equivalent ratio is between 1: 2 and 9: 1. The remaining free isocyanate groups of this adduct are reacted with a blocking agent.
  • the structure of the isocyanate adduct is advantageously carried out in a solvent which is inert to isocyanant groups and the polyurethane which readily dissolves, in the presence of a catalyst, at from 30 to 120 ° C.
  • diisocyanates examples include trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, propylene diisocyanate, ethylethylene diisocyanate, 2,3-dimethylethylene diisocyanate, 1-methyltrimethylene diisocyanate, 1,3-cyclopentylene diisocyanate, 1,4-cyclohexylene diisocyanate diisocyanate, 1,2-diisocyanate diisocyanate, 1,2-diisocyanate diisocyanate, 1,2-diisocyanate diisocyanate, 1,2-cyclohexylene diisocyanate, 1,2-diisocyanate, 1,2-diisocyanate, 1,2-diisocyanate , 1,4-phenylene diisocyanate,
  • Suitable polyols for adduct formation are trimethylolpropane, neopentyl glycol, glycerin, hexanetriol, pentaerythritol and glycols such as, for. B. ethylene glycol and propylene glycol. Trimethylolpropane is preferably used. An adduct of 1 mol of trimethylolpropane and 3 mol of tolylene diisocyanate and / or bis (4-isocyanatophenyl) methane is very particularly preferably used.
  • blocking agents are suitable for blocking the free isocyanate groups, but it must be ensured that deblocking only occurs at temperatures above 120 ° C.
  • suitable compounds are aliphatic, cycloaliphatic or aromatic alcohols such as. B. butanol, isobutanol, 2-ethylhexanol, cyclohexanol, cyclopentanol, benzyl alcohol, phenols, cresols; ⁇ -Hydroxykylether such as. B. methyl, ethyl, butyl glycol; Amines such as B. di-n-butylamine, di-n-hexylamine; Oximes such as B.
  • Phenol and / or cresol are used as the preferred blocking agent.
  • Suitable inert solvents are for example heterocyclic, aliphatic or aromatic hydrocarbons, ethers, esters and ketones such as.
  • the content of blocked isocyanate adduct in the wire enamel Ac is between 30 and 90% by weight, based on the sum of the blocked isocyanate adduct and the hydroxyl-containing polyester.
  • Wire enamels based on polyurethane are preferably used both as an insulating enamel and particularly as an electrically conductive enamel, especially when thin wires ( ⁇ ⁇ 0.35 mm) are to be coated.
  • Wire enamels based on polyurethane have the advantage that they are directly solderable / tinnable and that they have low viscosities with a high solids content. This is particularly advantageous with regard to high application speeds and with regard to the maximum amount of soot that can be incorporated.
  • Polyurethanes as conductive lacquers also have the advantage that, when they are coated on polyester or polyesterimide insulating lacquers, they can be removed simply by melting on part of the wire. This is e.g. B. then of importance if the Cu wire conductor is contacted without the conductive lacquer layer being connected.
  • the viscosities of 15 to 50% by weight solutions of the polyurethanes at 23 ° C. are in the range from 50 to 10,000 mPas.
  • the wire enamels Ad based on polyamideimide are also known and are described, for example, in US Pat. No. 3,554,984, DE-OS 24 41 020, DE-OS 25 56 523, DE-AS 12 66 427 and DE-OS 19 56 512.
  • the polyamideimides are prepared in a known manner from polycarboxylic acids or their anhydrides, in which 2 carboxyl groups are in the vicinal position and which must have at least one further functional group, and from polyamines with at least one primary amino group capable of imid ring formation or from compounds with at least 2 Isocyanate groups.
  • the polyamideimides can also be obtained by reacting polyamides, polyisocyanates which contain at least 2 NCO groups and cyclic dicarboxylic anhydrides which contain at least one further group capable of condensation or addition.
  • polyamideimides from diisocyanates or diamines and dicarboxylic acids if one of the components already contains the imide group.
  • a tricarboxylic anhydride can first be reacted with a diprimary diamine to give the corresponding diimidocarboxylic acid, which then reacts with a diisocyanate to give the polyamideimide.
  • Tricarboxylic acids or their anhydrides in which 2 carboxyl groups are in the vicinal position are preferably used for the production of the polyamideimides.
  • the corresponding aromatic tricarboxylic anhydrides such as. B. trimellitic anhydride, naphthalene tricarboxylic acid anhydrides, bisphenyltricarboxylic acid anhydrides and other tricarboxylic acids with 2 benzene nuclei in the molecule and
  • 2 vicinal carboxyl groups such as the examples listed in DE-OS 19 56 512.
  • Trimellitic anhydride is very particularly preferably used.
  • the diprimary diamines already described for the polyamidocarboxylic acids can be used as the amine component.
  • aromatic diamines containing a thiadiazole ring such as. B. 2,5-bis- (4-aminophenyl) -1,3,4-thiadiazole, 2,5-bis- (3-aminophenyl) -1,3,4-thiadiazole, 2- (4-aminophenyl) - 5- (3-aminophenyl) -1,3,4-thiadiazole and mixtures of the different isomers.
  • Suitable diisocyanates for the preparation of the polyamideimides are aliphatic diisocyanates such as. B. tetramethylene, hexamethylene, heptamethylene and trimethylhexamethylene diisocyanates; cycloaliphatic diisocyanates such as B. isophorone diisocyanate, ⁇ , ⁇ '-diisocyanate-1,4-dimethylcyclohexane,
  • Suitable polyamides are those polyamides which are obtained by polycondensation of dicarboxylic acids or their derivatives with diamines or of aminocarboxylic acids and their derivatives such as, for. B. lactamnen have been obtained.
  • polyamides may be mentioned by way of example: dimethylene succinic amide, pentamethylene pimelic acid amide, undecane methylene tridecanedicarboxylic acid amide, hexamethylene adipic acid amide, hexamethylene sebacic acid amide, polycaproic acid amide.
  • Hexamethylene adipic acid amide and polycaproic acid amide are particularly preferred.
  • Suitable solvents are - as in the case of polyamidocarboxylic acids - those organic compounds whose functional groups do not react to a large extent with the starting materials and which dissolve at least 1 component, preferably both starting materials and the polyamideimide.
  • Examples are N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethyl formamide, N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylmethoxyacetamide, N-methylcaprolactam, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, tetramethylurea, pyridine, formamide, N -Methylformamide, N-acetylpyrrolidone, dimethyl sulfone, tetramethylene sulfone and hexamethyl phosphoramide.
  • soluble heavy metal salts such as. B. zinc octoate, cadmium octoate, tetraisopropyl titanate or tetrabu tyltitanat in an amount of up to 3 wt .-%, based on the binder, are used.
  • the viscosities of 20 to 40% by weight solutions of the polyamideimides at 23 ° C. are in the range from 800 to 3000 mPas.
  • the wire enamels Aa to Ad optionally contain conventional auxiliaries and additives and leveling agents in conventional amounts, preferably
  • the solvent content of the wire enamels Aa to Ad is generally between 40 and 80% by weight, based on the overall formulation, but the solvent content depends on the coating viscosity to be set in each case.
  • the electrically conductive lacquers used in the second step of the process according to the invention also consist of the known wire lacquers based on polyesterimide (wire lacquer Aa), polyester (wire lacquer Ab), polyurethane-based (wire lacquer Ac) and polyamide-imide-based (wire lacquer ad) described above. .
  • electrically conductive carbon black and / or graphite is additionally added to these coatings. The amount of carbon black and / or graphite added depends on the binder base of the wire enamel. It also depends on whether carbon black or graphite is added as the sole component, or whether a combination of electrically conductive carbon black and graphite is used.
  • any electrically conductive carbon black that can be wetted by the wire enamels Aa to Ad can be used.
  • the average particle size of the carbon black used should be such that smooth paint surfaces result. This means that the maximum average particle size of the carbon black used must be smaller than the dry film thickness of the conductive lacquer layer after a single application.
  • the graphite which can be used must also be wettable by the wire enamels Aa to Ad. In addition, a smooth paint film must result.
  • a varnish with a high soot / graphite content which can be painted with a high application speed.
  • the wires obtained can be soldered directly. If the conductive varnishes based on polyurethane are coated on polyester or polyesterimide insulating varnishes, there is the further advantage that the conductive varnish and the insulating varnish can be removed separately by selective melting.
  • a further preferred embodiment of the method according to the invention is a method in which an insulating varnish is also applied to the electrically conductive layer and isolates the conductive layer from the outside.
  • the wire enamels based on polyesterimide, polyester, polyurethane and polyamideimide already described on pages 5 to 14 are suitable for this. For details, reference is therefore made to these pages of the description.
  • Both the insulating and the electrically conductive lacquer are applied and hardened using conventional painting machines.
  • the required paint film thickness is built up by at least 1 to 10 individual orders, whereby each individual coat of paint is cured without bubbles before the next coat of paint is applied.
  • Conventional painting machines operate at a take-off speed of 5 to 180 m / min, depending on the binder base of the wire enamel and the thickness of the wire to be coated. Typical oven temperatures are between 300 oC and
  • the wires produced by the method according to the invention are outstandingly suitable for use as winding wires for the production of various electronic components, such as, for. As relays, coils, motors, etc. Since the wires according to the invention also have capacitive properties due to their structure (series capacitor), they are particularly well suited for the production of capacitively energy-storing windings such as these z. B. are described in DE-OS 36 04 579. In many cases, such windings can replace the capacitor and coil where they interact.
  • the wires produced by the method according to the invention can, for example, due to the high elasticity of the conductive lacquer layer. B. stretched in the winding machine without the conductive layer tearing.
  • Another important advantage of the method according to the invention is that the conductivity of the conductive lacquer layer can be controlled within wide ranges via the content of electrically conductive carbon black and / or graphite, whereas this is not possible with a metallic layer.
  • a dimethyl terephthalate, 10.2 parts of trishydroxyethyl isocyanurate (THEIC), 11.5 parts of trimellitic anhydride and 5.9 parts of 4,4'-diaminodiphenylmethane are prepared in the presence of 0.04 part of tetra-n-butyl titanate.
  • This polyesterimide is one in 56 parts Mixture of Kresol / Solventnaphtha ® dissolved in a ratio of 2: 1 and mixed with 0.7%, based on the total recipe, of a commercially available titanium catalyst.
  • the wire enamel 2 thus obtained has a solids content of 39% (1 hour / 180 ° C.) at a viscosity of 800 mPas (23 ° C.).
  • the polyamideimide is prepared by the method described in DE-AS 12 66 427 from 38.5 parts of trimellitic anhydride and 60.0 parts of diphenylmethane diisocyanate.
  • a 33% solution in N-methylpyrrolidone has a viscosity of 1500 mPas at 23 ° C.
  • Example 1 1000 parts of wire enamel 1 based on polyurethane, 270
  • a copper wire (diameter 0.71 mm) is drawn off at a take-off speed of 28 m / min on a commercially available
  • the conductive varnish 1 (which was also used in Example 1) is then applied to this wire enamel at a stripping speed of 24 m / min with 6 passes and at
  • a wire coated with insulating varnish and conductive varnish is produced analogously to example 2, in contrast to example 2 the oven temperature being 420-460 ° C. both during the hardening of the insulating varnish layer and during the hardening of the conductive varnish layer.
  • a coated wire with the resistance and capacitance values given in Table 1 is obtained at a coating speed of 26 m / min.
  • Parts of the carbon black used in Example 1 are finely dispersed for 30 min at 2330 revolutions / min. The so made
  • Conductive varnish 2 has a solids content of 32.8% (1 hour / 180 ° C.).
  • a copper wire (0.71 mm) is coated with the wire enamel 2 at a take-off speed of 28 m / min on a commercially available coating machine with 8 passages and baked at 500 to 520 ° C.
  • the conductive lacquer 2 described above is then applied to this wire enamel layer and baked (dry layer thickness 42 ⁇ m).
  • the capacity and the resistance of the conductive lacquer layer were measured from a 1 m long wire coated in this way. The results are shown in Table 1.
  • Example 5 500 parts of wire enamel 2 based on polyesterimide, 10.4
  • a copper wire (0 1 mm) is coated with the wire enamel 2 (dry layer thickness 50 ⁇ m).
  • the capacitance and the resistance of the conductive layer were measured from such a coated wire.
  • Example 2 dispersed 10 min at 1835 revolutions / min.
  • This lacquer is diluted with 30 parts of cresol and 30 parts of Solventnaphtha ® to a viscosity of 900 mPas (23 ° C).
  • the conductive lacquer 4 thus obtained has a solids content of 39.1% (1 h / 180 ° C.).
  • a copper wire (diameter 1 mm) is made on a conventional painting machine (oven length 3 m, 7 paint jobs,
  • the above-described conductive lacquer 4 with 5 passes is then applied to this wire enamel layer in the same lacquering machine at a stripping speed of 8.5 m / min and baked at 520 to 540 ° C.
  • the capacitance and resistance of the conductive lacquer layer are measured from a 1 m long wire coated in this way.
  • the conductive lacquer 5 thus produced has a solids content of
  • the conductive lacquer 5 is applied in a layer thickness of 35 ⁇ m onto a 1 mm Cu wire, coated with wire enamel 2 (dry film thickness 50 ⁇ m).
  • Conductive lacquer layer has a resistance of 960 k ⁇ / m (see also Table 1).
  • Example 8
  • Example 1 600 parts of the polyamideimidic wire enamel 4, 180 parts of the graphite used in Example 1 and 7.8 parts of the electrically conductive carbon black used in Example 1 are dispersed at 1835 revolutions for 30 minutes.
  • the solids content of the conductive lacquer 6 thus produced is 46.7% (1h '180 ° C).
  • the conductive lacquer 6 is applied in a layer thickness of 45 ⁇ m on a 1 mm Cu wire that is insulated with the wire enamel 2 (dry film thickness 50 ⁇ m).
  • the conductive lacquer layer has a resistance of 970 k ⁇ / m (see also Table 1).

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Description

Verfahren zum kontinuierlichen Beschichten von Drähten sowie die Verwendung der so hergestellten Drähte
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum kontinuierlichen Eeschichten 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 Verfahren hergestellte Drähte sowie die Verwendung dieser Drähte als energiespeichernde induktive Wicklung.
Energiespeichernde induktive Wicklungen, die aus einem Runddraht aus einem elektrisch leitenden Material, wie z. B. Kupfer, Aluminium usw. mit einer gleichmäßigen und lückenlosen, konzentrischen Lackisolierschicht auf der Drahtoberfläche und einer auf dieser dielektrischen Schicht angeordneten elektrisch 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 Aufbringen einer dünnen Metallschicht hergestellt. Dies hat den Nachteil, daß hierzu apparativ sowie kosten- und zeitaufwendige Verfahren, beispielsweise Aufdampfen dieser Metallschicht im Vakuum, erforderlich sind. So kann insbesondere diese Metallschicht 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 3, 660, 592 ein Verfahren gemäß Oberbegriff des ersten Patentanspruchs bekannt. Bei diesem Verfahren wird direkt auf die Drahtoberfläche ein isolierender Lack auf Polyimid-Basis aufgebracht. Auf dieser Isolierschicht 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 3, 660, 592 ist wiederum, daß die graphithaltigen Lacke auf Basis von Fluorkohlenstoffharz nicht mit den bei der Drahtlackierung üblicherweise eingesetzten Lackiermaschinen applizierbar sind. Weiterhin treten Probleme bei der Weiterverarbeitung des beschichteten 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 verzinnbar 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 wirtschaftlichen 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 unterschiedlichste 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 weiterverarbeitbar 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 Beschichtung eine genügend hohe Elastizität aufweisen, so daß die Beschichtung beim Wickeln der Drähte nicht bricht. Andererseits muß aber die Beschichtung auch eine genügend hohe Härte aufweisen, um den mechanischen Beanspruchungen bei der Herstellung von Spulen u. dgl. ohne Schaden zu widerstehen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird überraschenderweise durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß A) der direkt auf die Drahtoberfläche aufgebrachte isolierende Lack ausgewählt ist aus der Gruppe der a) Polyesterimid-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungsmittellösung 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 ºC Viskositäten im Bereich von 80 bis 15000 mPas aufweisen, oder
b) Polyester-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungsmittellösung oder einer wäßrigen Dispersion eines Polyesterharzes, wobei die Polyester ein Verhältnis von Hydroxylzu Carboxylgruppen von 1,1 : 1 bis 2,0 : 1 aufweisen und 20 bis 60 gew.-%ige Lösungen der Polyester in organischen Lösungsmitteln bei 23 ºC Viskositäten im Bereich von 40 bis 12000 mPas aufweisen,
oder
c) Polyurethan-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungsmittellösung eines hydroxylgruppenhaltigen Polyester mit einer OH-Zahl von 100 bis 450 mg KOH/g und einem im NCO/OH-Aquivalentverhältnis 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 Lösungsmittellösung eines Polyamidimids, wobei 20 bis 40 gew.%ige Lösungen der Polyamidimide bei 23 ºC Viskositäten im Bereich 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-Drahtlacke 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 Gewichtsteilen Polyesterimid- bzw. Polyesterharz
oder
3) einer Kombination aus 1 bis 12 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 50 bis 110 Gewichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile 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 Gewichtstei len Polyurethanharz
oder
3) einer Kombination aus 1 bis 35 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 2 bis 115 Gewichtsteilen
Graphit, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Polyurethanharz, oder
g) Polyamidimid-Drahtlack 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 Gewichtsteilen Polyamidimidharz
oder
3) einer Kombination aus 1 bis 10 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 60 bis 110 Gewichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Polyamidimidharz.
Die als Komponente Aa verwendeten Polyesterimidharze sind bekannt und sind beispielsweise beschrieben in DE-OS 14 45 263 und DE-OS 14 95 100. Die Herstellung der Polyesterimide erfolgt 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 Säuren und/oder Alkohole können auch deren rekationsfähige Derivate eingesetzt werden. Als Carbonsäurekomponente wird vorzugsweise Terephthalsäure eingesetzt, und als mehrwertige Alkohole werden bevorzugt Ethylenglykol, Glycerin und Tris-2-hydroxiethylisocyanurat, wobei letzteres besonders bevorzugt ist, eingesetzt. Die Verwendung von Tris-2-hydroxiethylisocyanurat 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 funktionelle Gruppe besitzen muß, während die andere außer einer primären Aminogruppe noch mindestens eine weitere funktioneile Gruppe enthält. Diese weiteren funktionellen Gruppen sind vor allem Carboxylgruppen oder Hydroxylgruppen, es können jedoch auch weitere primäre Aminogruppen oder Carbonsäureanhydridgruppen sein.
Beispiele für Verbindungen mit einer cyclischen Carbonsäureanhydridgruppierung mit einer weiteren funktionellen Gruppe sind vor allem Pyromellithsäuredianhydrid und Trimellithsäureanhydrid. Es kommen jedoch auch andere aromatische Carbonsäureanhydride in Frage, beispielsweise die Naphthalintetracarbonsäuredianhydride oder Dianhydride von Tetracarbonsäuren mit zwei Benzolkernen im Molekül, bei denen die Carboxylgruppen 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 aliphatische diprimäre Diamine. Ferner kommen in Betracht aromatische diprimäre Diamine, wie Benzidin, Diaminodiphenylmethan, Diaminodiphenylketon, -sulfon, -sulfoxyd, -ether und -thioether, Phenylendiamine, Toluylendiamine, Xylylendiamin 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 Verbindungen mit einer weiteren funktionellen Gruppe sind ferner auch Aminoalkohole verwendbar, z. B. Monoethanolamin oder Monopropanolamine, weiterhin Aminocarbonsäuren, wie Glycin, Aminopropionsäuren, Aminocapronsäuren oder Aminobenzoesäure Zur Herstellung der Polyesterimidharze werden bekannte Umesterungskatalysatoren verwendet, beispielsweise Schwermetallsalze, wie Bleiacetat, Zinkacetat, weiterhin organische Titanate, Cerverbindungen sowie organische Säuren, wie z. B. para-Toluolsulfonsäure. Als Vernetzungskatalysatoren bei der Aushärtung der Polyesterimide können die gleichen Umesterungskatalysatoren - 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 organische Lösungsmittel wie beispielsweise Kresol, Phenol, Glykolether wie z. B. Methylglykol, Ethylglykol, Isopropylglykol, Butylglykol, Methyldiglykol, Ethyldiglykol, Butyldiglykol; Glykoletherester, wie z. B. Methylglykolacetat, Ethylglykolacetat, Butylglykolacetat und 3-Methoxi-n-butylacetat; cyclische Carbonate, wie z. B. Propylencarbonat; cyclische Ester wie z. B. γ-Butyrolacton sowie beispielsweise Dimethylformamid und N-Methylpyrrolidon. Weiterhin können noch aromatische Lösungsmittel, ggf. in Kombination mit den genannten Lösungsmitteln eingesetzt werden. Beispiele für derartige Lösungsmittel sind Xylol, Solventnaphtha®, Toluol, Ethylbenzol, Cumol, Schwerbenzol, verschiedene Solvesso® - und
Shellsol® - Typen sowie Deasol®.
Weiterhin ist es auch möglich, in dem erfindungsgemäßen Verfahren wäßrige Polyesterimidlösungen oder -dispersionen einzusetzen. 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 60 gew.-%iger Lösemittellösungen der Polyesterimide liegen bei 23 ºC im Bereich von 80 bis
15000 mPas.
Die als Komponente Ab verwendeten Polyesterharze sind ebenfalls bekannt und beispielsweise beschrieben in der US-PS 3, 342, 780 und in der EP-B-144 281. Die Herstellung der Po ester erfolgt in bekannter Weise durch Veresterung von mehr wertigen Carbonsäuren mit mehrwertigen Alkoholen in Gegenwart 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, Neopentylgl 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, Isophthalsäure, Terephthalsäure sowie deren veresterbaren Derivate 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 Verbindungen. 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 Carboxylgruppen 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 Einsat 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 weisen. Die Viskositäten der 20 bis 60 gew.-%igen Lösemitte lösungen der Polyester liegen bei 23 ºC im Bereich von 40 bis 12000 mPas.
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 hydroxylgruppenhaltigen Polyesters mit einer OH-Zahl von 100 bis 450 mg KOH/g, bevorzugt von 150 bis 400 mg KOH/g und eines blockierten Isocyanatadduktes in einem kresolischen oder nicht kresolischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch.
Für die Herstellung der hydroxylgruppenhaltigen Polyester können die gleichen Aufbaukomponenten (Polyol und Polycarbonsäure) 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 dieser Verbindungen so gewählt werden, daß das NCO: OH-Äquivalentverhältnis zwischen 1:2 und 9:1 beträgt. Die restlichen freien Isoyanatgruppen dieses Adduktes werden mit einem Blockierungsmittel umgesetzt.
Es ist aber selbstverständlich auch möglich, die Isocyanate 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 ºC durch geführt.
Beispiele von geeigneten Diisocyanaten sind Trimethylendiisocyanat, Tetramethylendiisocyanat, Pentamethylendiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Propylendiisocyanat, Ethylethylendiisocyanat, 2,3-Dimethylethylendiisocyanat, 1-Methyltrimethylendiisocyanat, 1,3-Cyclopentylendiisocyanat, 1,4- Cyclohexylendiisocyanat, 1,2-Cyclohexylendiisocyanat, 1,3- Phenylendiisocyanat, 1,4-Phenylendiisocyanat,
2,5-Toluylendiisocyanat, 2 ,6-Toluylendiisocyanat, 4,4'-Biphenylendiisocyanat, 1,5-Naphthylendiisocyanat, 1,4-Naphthylendiisocyanat, 1-Isocyanatomethyl-5-isocyanato-1,3,3- trimethylcyclohexan, Bis-(4-isocyanatocyclohexyl)methan, Bis-(4-isocyanatophenyl)-methan, 4,4'-Diisocyanatodiphenylether und 2,3-Bis-(8-isocyanatooctyl)-4-octyl-5-hexyl-cyclohexen. 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 Propylenglykol. 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 gewährleistet sein muß, daß eine Deblockierung erst bei Temperaturen oberhalb von 120 ºC eintritt. Beispiele für geeignete Verbindungen sind aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Alkohole wie z. B. Butanol, Isobutanol, 2-Ethylhexanol, 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 Verbindungen, die ein Wasserstoffatom enthalten, das durch seine Reaktivität eine Umsetzung des Blockierungsmittels mit dem Isocyanat ermöglicht.
Als bevorzugtes Blockierungmittel werden Phenol und/oder Kresol eingesetzt.
Geeignete inerte Lösungsmittel sind beispielsweise heterocyclische, aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe, Ether, Ester und Ketone wie z. B. N-Methylpyrrolidon, Toluol, Xylol, Kresol, Ethylbenzol, Solventnaphtha®, Schwerbenzol, verschiedene Solvesso® - und Shellsor® - Typen, Deasol®, Methyldiglykol, Ethyldiglykol, Butyldiglykol, Ethyle 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 hydroxylgruppenhaltigen Polyester.
Drahtlacke auf Polyurethan-Basis werden sowohl als isolierender Lack sowie besonders auch als elektrisch leitfähiger Lack bevorzugt eingesetzt, insbesondere dann, wenn dünne Drähte (Ø<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 Viskositäten bei hohem Festkörpergehalt aufweisen. Dies ist insbesondere im Hinblick auf hohe Applikationsgeschwindigkeiten und im Hinblick auf die maximale Menge an einarbeitbaren 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 Polyurethane liegen bei 23 ºC im Bereich von 50 bis 10.000 mPas.
Die Drahtlacke Ad auf Polyamidimid-Basis sind ebenfalls bekannt und beispielsweise in US-PS 3 554 984, 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 funktioneile Gruppe besitzen müssen und aus Polyaminen mit wenigstens einer primären, zur Imidringbildung fähigen Aminogruppe oder aus Verbindungen mit weniestens 2 Isocyanatgruppen. Die Polyamidimide können auch durch Umsetzung von Polyamiden, Polyisocyanaten, die mindestens 2 NCO-Gruppen enthalten, und cyclischen Dicarbonsäureanhydriden, die mindestens eine weitere kondensations- oder additionsfähige Gruppe enthalten, gewonnen werden.
Weiterhin ist es auch möglich, die Polyamidimide aus Diisocyanaten 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 Diimidocarbonsäure umgesetzt werden, die dann mit einem Diisocyanat zu dem Polyamidimid reagiert. Für die Herstellung der Polyamidimide werden bevorzugt Tricarbonsäuren bzw. ihre Anhydride eingesetzt, bei denen 2 Carboxylgruppen in vicinaler Stellung stehen. Bevorzugt sind die entsprechenden aromatischen Tricarbonsäureanhydride, wie z. B. Trimellithsäureanhydrid, Naphthalintricarbonsäureanhydride, Bisphenyltricarbonsäureanhydride sowie weitere Tricarbonsäuren mit 2 Benzolkernen im Molekül und
2 vicinalen Carboxylgruppen, wie die in DE-OS 19 56 512 aufgeführten Beispiele. Ganz besonders bevorzugt wird Trimellithsäureanhydrid eingesetzt. Als Aminkomponente können die bei den Polyamidocarbonsäuren bereits beschriebenen diprimären Diamine eingesetzt werden. Weiterhin können auch aromatische Diamine eingesetzt werden, die einen Thiadiazolring 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)-5-(3-aminophenyl)-1,3,4-thiadiazol sowie Gemische der verschiedenen Isomeren.
Geeignete Diisocyanate für die Herstellung der Polyamidimide sind aliphatische Diisocyanate wie z. B. Tetramethylen-, Hexamethylen-, Heptamethylen- und Trimethylhexamethylendiisocyanate; cycloaliphatische Diisocyanate wie z. B. Isophorondiisocyanat, ω, ω'-Diisocyanat-1,4-dimethylcyclohexan,
Cyclohexan-1,3-, Cyclohexan-1,4-, 1-Methylcyclohexan-2,4-und Dicyclohexylmethan-4,4'-diisocyanat; aromatische Diiscoy anate wie z. B. Phenylen-, Toluylen-, Naphthalin- und Xylylendiisocyante sowie substituierte aromatische Systeme wie z. B. Diphenylether-, Diphenylsulfid-, Diphenylsulfonund Diphenylmethan-diisocyanate; gemischt aromatisch-aliphatische und aromatisch-hydroaromatische Diisocyanate wie z. B. 4-Phenylisocyanatmethylisocyanat, Tetrahydronaphthylen-1,5-, Hexahydrobenzidin-4,4'- und Hexahydrodiphenylmethan-4,4'-diisocyanat. Vorzugsweise werden 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 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. Lactarnen, erhalten worden sind.
Beispielhaft seien folgende Polyamide genannt: Dimethylenbernsteinsäureamid, Pentamethylenpimelinsäureamid, Undecanmethylentridecandicarbonsäureamid, Hexamethylenadipinsäureamid, Hexamethylensebacinsäureamid, Polycapronsäureamid.
Besonders bevorzugt sind Hexamethylenadipinsäureamid und Polycapronsäureamid.
Geeignete Lösemittel sind - wie im Falle der Polyamidocarbonsäuren - solche organischen Verbindungen, deren funktionellen Gruppen nicht in größerem Ausmaß mit den Ausgangsstoffe 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 Polyamidimide 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 Polyamidimide liegen bei 23 ºC im Bereich von 800 bis 3000 mPas.
Neben den beschriebenen Bindemitteln und Härtern im Falle der Drahtlacke auf Polyurethan-Basis enthalten die Drahtlacke Aa bis Ad gegebenenfalls übliche Hilfs- und Zusatzstoffe 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 allgemeinen zwischen 40 und 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtrezeptur, wobei aber der Lösemittelgehalt von der jeweils einzustellenden Lackierviskosität abhängt.
Die in dem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten elektrisch leitfähigen Lacke bestehen ebenfalls 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 Leitfähigkeit 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 Sedimentationsneigung des Graphits deutlich herabsetzt. Wird daher eine Kombination aus elektrisch leitfähigem Ruß oder Graphit eingesetzt, so kann, muß aber nicht, der Rußanteil niedriger sein, als wenn nur Ruß allein zugefügt wird, da die Hauptwirkung nun die Verringerung der Sedimentierneigung des Graphits darstellt. Außerdem kann wegen der verringerten Sedimentierneigung der Graphitanteil deutlich erhöht werden. Selbstverständlich hängt außerdem die jeweils einzusetzende Menge an elektrisch leitfähigem Ruß und/oder Graphit auch von der gewünsehten Leitfähigkeit der resultierenden Beschichtung ab. Im Falle der Drahtlacke auf Polyesterimid- und PolyesterBasis haben sich folgende Zusatzmengen bewährt:
1) 2 bis 20 Gewichtsteile, bevorzugt 8 bis 12 Gewichtsteile, elektrisch leitfähiger Ruß pro 100 Gewichtsteilen
Polyesterimid- bzw. Polyesterharz
oder
2) 50 bis 110 Gewichtsteile, bevorzugt 80 bis 105 Gewichtsteile, 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 Gewichtsteilen 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 Gewichtsteile, elektrisch leitfähiger Ruß pro 100 Gewichtsteilen Polyurethanharz
oder
2) 2 bis 40 Gewichtsteilen, bevorzugt 8 bis 18 Gewichtsteile, 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 Gewichtsteilen, Graphit, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Polyurethanharz. Im Falle der Drahtlacke auf Polyamidimid-Basis haben sich folgende Zusatzmermen bewährt:
1) 1 bis 10 Gewichtsteile, bevorzugt 2 bis 8 Gewichtsteile, elektrisch leitfähiger Ruß pro 100 Gewichtsteilen Polyamidimidharz
oder
2) 60 bis 110 Gewichtsteile, bevorzugt 70 bis 95 Gewichtsteile, 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 Gewichtsteilen, 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 mittlere Teilchengröße des verwendeten Rußes sollte dabei derart sein, daß glatte Lackoberflächen resultieren. Dies bedeutet, daß die maximale mittlere Teilchengröße des verwendeten 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 Produkte dar.
Eine ganz besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Verfahren, bei dem der elektrisch leitfähige Lack (=Leitlack) ein Polyurethancrahtlack ist, der eine Kombination aus Ruß und Graphit in der. 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 Polyesteroder Polyesterimid-Isolierlacke lackiert, so ergibt sich außerdem der weitere Vorteil, daß durch selektives Abschmelzen der Leitlack und der Isolierlack getrennt entfernt werden können.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Verfahren, bei dem auf die elektrisch leitfähige Schicht noch ein Isolierlack aufgebracht wird, der die leitfähige Schicht nach außen isoliert. Hierfür geeignet sind die bereits auf den Seiten 5 bis 14 beschriebenen 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 Lackfilmstärke durch mindestens 1 bis zu 10 Einzelaufträgen aufgebaut, wobei jeder einzelne Lackauftrag vor dem erneuten Lackauftrag blasenfrei ausgehärtet wird. Übliche Lakkiermaschinen arbeiten mit Abzugsgeschwindigkeit von 5 bis zu 180 m/min, je nach Bindemittelbasis des Drahtlackes und je nach Dicke des zu beschichtetenden Drahtes. Typische Ofentemperaturen betragen zwischen 300 ºC und
550 ºC. 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 erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Drähte hervorragend für die Verwendung als Wickeldrähte zur Herstellung verschiedener elektronischer Bauteile, wie z. B. Relais, Spulen, Motoren usw. Da die erfindungsgemäßen Drähte aufgrund ihres Aufbaus auch kapazitive Eigenschaften aufweisen (Längskondensator), eignen sie sich besonders gut zur Herstellung 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 erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Drähte aufgrund der hohen Elastizität der Leitlackschicht z. B. in der Wickelmaschine gedehnt werden, ohne daß die leitfähige Schicht reißt.
Ein weiterer wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Leitfähigkeit der Leitlackschicht 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 anderes festgestellt wird.
Herstellung eines Drahtlackes 1 auf Polyurethan (PUR)-Basis
Durch Lösen von 28 Teilen eines Adduktes aus 3 mol Toluylendiisocyanat 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 Festkörper von 27 % (1h/180 ºC) aufweist.
Herstellung eines Drahtlackes 2 auf Polyesterimid (PEI)-Basis
Durch Reaktion von 3,9 Teilen Ethylenglykol, 8,7 Teilen
Dimethylterephthalat, 10,2 Teilen Trishydroxiethylisocyanurat (THEIC), 11,5 Teilen Trimellithsäureanhydrid und 5,9 Teilen 4,4'-Diaminodiphenylmethan wird in Gegenwart von 0,04 Teilen Tetra-n-butyltitanat ein Polyesterimid hergestellt. Dieses Polyesterimid wird in 56 Teilen einer Mischung aus Kresol/Solventnaphtha® im Verhältnis 2:1 gelöst 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 ºC) einen Festkörper von 39 % (1h/180 ºC).
Herstellung eines Drahtlackes 3 auf Polyester (PE)-Basis Aus 5,5 Teilen Ethylenglykol, 12,1 Teilen Tris-2-hydroxiethylisocyanurat, 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 ºC).
Herstellung eines Drahtlackes 4 auf Polyamidimid (PAI)-Basis)
Das Polyamidimid wird nach der in der DE-AS 12 66 427 beschriebenen 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 ºC.
Beispiel 1 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 (N.-Absorption) von 254 m2/g werden 30 Minuten bei 1835 Umdrehungen/min dispergiert. Der so erhaltene Leitlack 1 hat einen Festkörper von 43,4 % (1h/180 ºC) und ist leicht thixotrop. Ein Kupferdraht (Durchmesser 0,14 mm) wird auf einer Tandemlackiermaschine mit 80 m/min lackiert. Zuerst wird der
Drahtlack 1 mit 8 Durchzügen lackiert und bei 400 ºC eingebrannt. Dann wird der Leitlack 1 mit 3 Durchzügen lackiert und bei 250 º bis 350 ºC eingebrannt. Anschließend wurde von einem 1 m langen, derart beschichteten Draht die Kapazität und der Widerstand der Leitlackschicht gemessen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in Tabelle 1 dargestellt.
Beispiel 2
Ein Kupferdraht (Durchmesser 0,71 mm) wird mit einer Abzugsgeschwindigkeit 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 Abzugsgeschwindigkeit von 24 m/min der Leitlack 1 (der auch im Beispiel 1 eingesetzt wurde) mit 6 Durchzügen aufgetragen und bei
460-480 ºC eingebrannt. Von einem 1 m langen, derart
beschichteten Draht wurde der Widerstand der Leitlackschich und die Kapazität gemessen.
Weiterhin wurde die Leitlackschicht noch mit unterschiedlichen 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.
Beispiel 3
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 Leitlackschicht 420-460 ºC beträgt. Bei einer Lackiergeschwindigkeit von 26 m/min wird ein beschichteter Draht mit den in Tabelle 1 angegebenen Widerstands- und Kapazitätswerten erhalten. Be i spie l 4
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 % (1h/180 ºC ) auf. Ein Kupferdraht (0 0,71 mm) wird mit dem Drahtlack 2 mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 28 m/min auf einer handelsüblichen Lackiermaschine mit 8 Durchzügen lackiert und bei 500 bis 520 ºC 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 Leitlackschich gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Beispiel 5 500 Teile des Drahtlacks 2 auf Polyesterimid-Basis, 10,4
Teile des in Beispiel 1 eingesetzten Rußes und 195 Teile de 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 ºC/1 h).
Ein Kupferdraht (0 1 mm) wird mit dem Drahtlack 2 beschichtet (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 Leitlaokschicht gemessen. Die
Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Beispiel 6
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. Dieser Lack wird mit 30 Teilen Kresol und 30 Teilen Solventnaphtha® auf eine Viskosität von 900 mPas (23 ºC) verdünnt. Der so erhaltene Leitlack 4 hat einen Festkörper von 39,1 % (1h/180 ºC).
Ein Kupferdraht (Durchmesser 1 mm) wird auf einer üblichen Lackiermaschine (Ofenlänge 3 m, 7 Lackaufträge,
Ofentemperatur 520/540 ºC) mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 28 m/min mit dem Drahtlack 2 beschichtet.
Auf diese Drahtlackschicht wird nun in derselben Lackiermaschine mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 8,5 m/min der oben beschriebene Leitlack 4 mit 5 Durchzügen aufgetragen und bei 520 bis 540 ºC eingebrannt. Von einem 1 m langen derart beschichteten Draht wird die Kapazität sowie der Widerstand der Leitlackschicht gemessen.
Beispiel 7
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 % (lh 180 ºC). 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). Beispiel 8
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 Festkörper des so hergestellten Leitlackes 6 beträgt 46.7 % (1h' 180 ºC). 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 Leitlackschicht hat einen Widerstand von 970 kΩ/m (siehe auch Tabelle 1).
Tabel le 1
BeiDraht DLa )- LLb )- Abzugsgeschw. Kapazität Widerstand spiel Ø (mm ) Typ Typ (m/min) (nF) (kΩ )
1 0,14 PUR PUR 80 0,25 1100
2 0,71 PEI PUR 24 2,56 47
2 0,71 PEI PUR 26 2,52 50
2 0,71 PEI PUR 28 2,90 78
3 0,71 PEI PUR 26 1,98 62
4 0,71 PEI PUR 26 - 31
5 1 PEI PEI 26 - 6300
6 1 PEI PEI 26 0,71 810
7 1 PEI PE 26 - 960
8 1 PEI PAI 26 - 970 a: Bindemittelbasis des isolierenden Drahtlackes
b : Rindemittelbasis des Leitlackes

Claims

Patentansprüche
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 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,
dadurch gekennzeichnet, daß
A) der direkt auf die Drahtoberfläche aufgebrachte isolierende Lack ausgewählt ist aus der Gruppe der a) Polyesterimid-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungsmittellösung 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 organische Lösemitteln bei 23°C Viskositäten im Bereich von 80 bis 15000 mPas aufweisen,
oder
b) Polyester-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungsmittellösung oder einer wäßrigen Lösung oder einer wäßrigen Dispersion eines Polyesterharzes, wobei di Polyester ein Verhältnis von Hydroxyl- zu Carboxylgruppen von 1,1 : 2,0 : 1 aufweisen und 20 bis
60 gew.-%igen Lösungen der Polyester in organischen Lösungsmitteln bei 23°C Viskositäten im Bereich von 40 bis 12000 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 un Polyol, dessen freie Isocyanatgruppen vollständig blockiert sind,
oder
d) Polyamidimid-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungsmittellösung eines Polyamidimids, wobei 20 bis 40 gew.-%ige Lösungen der Polyamidimide bei 23 ºC 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 diese 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 Gewichtsteilen Polyesterimid- bzw. Polyesterharz oder
3) einer Kombination aus 1 bis 12 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 50 bis 110 Gewichtsteilen 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 Gewichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Ge wichtsteile Polyurethanharz,
oder
g) Polyamidimid-Drahtlacke Ad, wobei die elektrische Leitfähigkeit dieser Drahtlacke erzeugt wird durch Zusatz von
l) 1 bis 10 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem
Ruß pro 100 Gewichtsteilen Polyamidimidharz oder 2) 60 bis 110 Gewichtsteilen Graphit pro 100 Gewichtsteilen Polyamidimidharz
oder
3) einer Kombination aus 1 bis 10 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 60 bis 110 Gewichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Ge wichtsteile Polyamidimidharz. Beschichteter Draht, bestehend aus einem metallischen Leiterkern, einer auf den Leiterkern aufgebrachten isolierenden Lackschicht und einer auf die isolierende Lackschicht aufgebrachten elektrisch leitfähigen
Schicht,
dadurch gekennzeichnet, daß A) der direkt auf die Drahtoberfläche aufgebrachte isolierende Lack ausgewählt ist aus der Gruppe der a) Polyesterimid-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungsmittellösung oder einer wäßrigen Lösung ode 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 15000 mPas aufweisen, oder b) Polyester-Drahtlacke, bestehend aus einer LÖsungsmittellösung oder einer wäßrigen Lösung oder einer wäßrigen Dispersion eines Polyesterharzes , wobei di Polyester ein Verhältnis von Hydroxyl- zu Carboxylgruppen 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 12000 mPas aufweisen,
oder c) Polyurethan-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungs mittellösung eines hydroxylgruppenhaltigen Polyesters mit einer OH-Zahl von 100 bis 450 mg KOH/g und einem im NCO/OH-Aquivalentverhältnis von 1 : 2 bis 9 : 1 hergestellten Adduktes aus Diisocyanat un Polyol, dessen freie Isocyanatgruppen vollständig blockiert sind,
oder
d) Polyamidimid-Drahtlacke, bestehend aus einer Lösungsmittellösung eines Polyamidimids, wobei 20 bis 40 gew.-%igen Lösungen der Polyamidimide bei 23°C Viskositäten im Bereich von 800 bis 3000 mPas aufweisen,
B) daß die elektrisch leitfähige Schicht aus einer Schicht eines elektrisch leitfähigen Lackes besteht, der ebenfalls ausgewählt ist aus der Gruppe der e) Polyesterimid-Drahtlacke Aa oder der Polyesterdraht lacke Ab, wobei die elektrische Leitfähigkeit diese 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 Gewichtsteilen Polyesterimid- bzw. Polyesterharz oder
3) einer Kombination aus 1 bis 12 Gewichtsteilen
elektrisch leitfähigem Ruß und 50 bis 110 Gewichtsteilen 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 Gewichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteilen 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 Gewichtsteilen Polyurethanharz
oder
3) einer Kombination aus 1 bis 35 Gewichtsteilen
elektrisch leitfähigem Ruß und 2 bis 115 Gewichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile 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 Gewichtsteilen Polyamidimidharz
oder 3) einer Kombination aus 1 bis 10 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß und 60 bis 110 Gewichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Polyamidimidharz.
3. Verfahren oder Draht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitfähige Lack ausge wählt ist aus der Gruppe e) Polyesterimid-Drahtlacke Aa oder der Polyester-Drahtlacke Ab, wobei die elektrische Leitfähigkeit dieser Drahtlacke erzeugt wird durch Zusatz von
1) 8 bis 12 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem Ruß pro 100 Gewichtsteilen Polyesterimid- bzw. Polyesterharz
oder
2) 80 bis 105 Gewichtsteilen Graphit pro 100 Gewichtsteilen Polyesterimid- bzw. Polyesterharz oder
3) einer Kombination aus 2 bis 6 Gewichtsteilen
elektrisch leitfähigem Ruß und 80 bis 105 Gewichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Polyesterimid- bzw. Polyesterharz oder
f) Polyurethan-Drahtlacke Ac, wobei die elektrisch Leitfähigkeit dieser Drahtlacke erzeugt wird durch Zusatz von 1) 20 bis 40 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem
Ruß pro 100 Gewichtsteilen Polyurethanharz oder
2) 8 bis 18 Gewichtsteilen Graphit pro 100 Gewichtsteilen Polyurethanharz
oder
3) einer Kombination aus 5 bis 8 Gewichtsteilen
elektrisch leitfähigem Ruß und 70 bis 107 Gewichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Polyurethanharz,
oder
g) Polyamidimid-Drahtlacke Ad, wobei die elektrische Leitfähigkeit dieser Drahtlacke erzeugt wird durch Zusatz von
1) 2 bis 8 Gewichtsteilen elektrisch leitfähigem
pro 100 Gewichtsteilen Polyamidimidharz oder
2) 70 bis 95 Gewichtsteilen Graphit pro 100 Gewichtsteilen Polyamidimidharz
oder
3) einer Kombination aus 2 bis 8 Gewichtsteilen
elektrisch leitfähigem Ruß und 70 bis 95 Gewichtsteilen Graphit, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile 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 Trockenfilmstarke 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 DrahtOberfläche aufgebrachte isolierende Lack und/oder der elektrisch leitfähige Lack ein Polyurethan-Decklack Ac ist, bestehend aus einer Lösemittellösung eines hydroxylgruppenhaltigen 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 gekennzeichnet, daß der Polyurethan-Decklack Ac ein im
NCO/OH-Verhältnis von 2 : 1 hergestelltes Addukt aus Diisocyanat 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-isocyanatoρhenyl)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 leitfähigen Lacke Lösungen von Polyestern, die ein Verhältnis 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 Trishydroxiethylisocanurat-haltige Polyesterimide als Polyesterimide als Polyesterimid-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 leitfähige Schicht nochmals ein Isolierlack, ausgewählt aus der Gruppe der Polyesterimid-Drahtlacke Aa, PolyesterDrahtlacke Ab, Polyurethan-Drahtlacke Ac oder Polyamidimid-Drahtlacke Ad, aufgebracht wird, der die leitfähig Schicht nach außen isoliert.
13. Verwendung der Drähte nach einem der Ansprüche 2 bis 12 zur Herstellung kapazitiv energiespeichernder induktiver
Wicklungen.
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