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CH401190A - Verfahren zur Herstellung eines isolierten elektrischen Leiters und nach diesem Verfahren hergestellter Leiter - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines isolierten elektrischen Leiters und nach diesem Verfahren hergestellter Leiter

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Publication number
CH401190A
CH401190A CH7303959A CH7303959A CH401190A CH 401190 A CH401190 A CH 401190A CH 7303959 A CH7303959 A CH 7303959A CH 7303959 A CH7303959 A CH 7303959A CH 401190 A CH401190 A CH 401190A
Authority
CH
Switzerland
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aluminum
weight
percent
coating
wire
Prior art date
Application number
CH7303959A
Other languages
English (en)
Inventor
C Westervelt Dean
H Vondracek Charles
F Hofmann Charles
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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 Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
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Description


  Verfahren zur Herstellung eines     isolierten    elektrischen Leiters und nach diesem  Verfahren hergestellter Leiter    Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur  Herstellung eines isolierten elektrischen Leiters und  auf den mach :diesem Verfahren     hergestellten    Leiter.  



  Überzüge     vorn    metallischen Leitern, wie z. B.  Drähten, müssen     zäh    und hart sein, um den     mechani-          sehen    Beanspruchungen widerstehen zu können, wel  chen die Wicklungen bei der     Benutzung    ausgesetzt  sind. Spulen werden häufig aus ,isolierten Drähten  unter beachtlichem Druck und mit hoher Ge  schwindigkeit gewickelt. Der auf den Draht aufge  brachte Isolierlack muss dem Abrieb, Betriebsbean  spruchungen und starken Drücken widerstehen kön  nen, die während des Wickelns auftreten, ohne zu  brechen und     ohne    Sprünge oder     irgendwelche        Risse     auf dem Draht zu bilden.  



       Organische        Kunstharzlacke    werden in grossem  Umfang in der Elektroindustrie verwendet, um eine  Isolation auf elektrischen Leitern, z. B. Drähten,     zu     erzeugen. Im allgemeinen können solche mit organi  schem Lacken isolierte     Leiter    während längerer Zeit  räume nicht     zufriedenstellend    arbeiten     bei    Tempera  turen, die wesentlich über 200  C     liegen.    Die Elektro  industrie hat aber ein Bedürfnis für einen Drahtlack,

    welcher mach der     Anwendung    und nach dem Aushär  ten auf dem Draht während relativ grosser Zeit  räume bei Temperaturen von 500  C und höher     zu-          friedenstellend        arbeitet.     



  Es wurde gefunden, dass flüssige anorganische       Überzugsmassen,        die    eine     Aluminiumverbindung,     Phosphorsäure und'     einen        feinverteilten    Füllstoff ent  halten, mit Vorteil auf metallische Leiter, wie z. B.  Drähte, aufgetragen und dann getrocknet werden  können, um einen Draht mit einem flexiblen Überzug,  welcher fest auf     dem    Draht haftet, zu erzeugen. Die  ser Draht kann dann auf Spulen     gewickelt    und gela-         gert    werden.

   Für die Verwendung kann er zu Spulen  oder ähnlichem gewickelt und     eingebrannt    werden,  um     Teile        zu    erzeugen mit     dauerhaft        nichtflexiblen,     zähen, harten     Isolierlacken,    welche bei Temperatu  ren von 500  C und höher     zufriedenstellend    funk  tionieren.

   Das erfindungsgemässe Verfahren zur Her  stellung eines isolierten elektrischen Leiters ist da  durch     gekennzeichnet,        d-ass    man auf     einen!    elektri  schen Leiter eine     wässrige    Suspension, enthaltend 2  bis 36 Gewichtsprozent     einfies    Aluminiumphosphats,  2 bis 36 Gewichtsprozent einer Phosphorsäure, be  rechnet als 100     %ige    Säure, 4 bis 72     Gewichtsprozent     Wasser und 10     biss    80 Gewichtsprozent     eines.    festen  anorganischen, fein verteilten Füllstoffes,

       aufbringt          und    den Überzug zwecks Trocknung erwärmt, wor  auf in der Wärme gehärtet     wird,    um     einen    festen  anorganischen     Isolierüberzug    zu erhalten.  



  Nach einer     bevorzugten        Ausführungsform    des       erfindungsgemässen    Verfahrens werden die elektri  schen Leiter mit einer Lage anorganischen Faserma  terials und der erfindungsgemäss verwendeten zähen,       härtbaren    anorganischen Isoliermasse versehen, die  wenigstens     einen        Teil    des Fasermaterials     imprägniert.     



  Zum besseren     Verständnis    der vorliegenden Er  findung soll die anliegende Zeichnung dienen.  



       Fig.    1 ist eine massstabsgetreue     Teilansicht    eines  metallischen     Leiters,        versehren    mit     einem    Lack     dieser     Erfindung, und       Fig.    2 zeigt einen Querschnitt eines     metallischen     Leiters, der isoliert ist     mit        einem    Fasermaterial,     !das     mit     einem    Lack gemäss der Erfindung     imprägniert     ist.  



  Für die Herstellung der     isolierten    Leiter dieser  Erfindung wird die     wässrige    Suspension zunächst auf  den Leiter aufgetragen und. dann getrocknet, indem      man den lackierten Leiter z. B. durch einen     Draht-          fackierungsturm    bei einer Temperatur von 50 bis  400  C     hindurchleitet    während einer Zeit, die     genügt,     um den Feuchtigkeitsgehalt des Lackes auf ungefähr  20 bis 5 Gewichtsprozent zu reduzieren. Der Draht  mit dem aufgetragenen Lack, der ein flexibles gut  haftendes getrocknetes Isolationsmaterial darstellt,  kann vor der Verwendung unbeschränkt     gelagert     werden.

   Der Draht ist bereit für die Verwendung in  Gehäusen oder Wicklungen von Transformatoren,  Motoren, Induktionsspulen oder anderen elektrischen  Einrichtungen. Durch Erhitzen von     elektrischen    Tei  len, die bereits den gewickelten lackierten Draht ent  halten, auf Temperaturen von vorzugsweise 200 bis  300  C für etwa 50 bis 60 Minuten, bildet sich ein  vollständig gehärteter     nichtflexibler        Isolierlack    auf  dem Draht, der eine zufriedenstellende kontinuier  liche Benutzung der Teile bei Temperaturen von  500  C und höher während eines längeren Zeitraumes  erlaubt.  



  Nach dem erfindungsgemässen Verfahren werden  in der     wässrigen    Suspension     Aluminiumphosphate     benutzt. Solche Aluminiumphosphate sind z. B.     Alu-          minium-ortho-phosphat        A1P04,        Aluminiummonohy-          drogen-phosphat        AI.        (H'P0@3    und     Aluminium          dihydrogenphosph        at    Al     (H.P04)3.    Auch Mischun  gen von zwei oder mehreren hiervon können einge  setzt werden.  



       Aluminiumphosphat    ist .in der     wässrigen    Suspen  sion in einer Menge von 2 bis 36 Gewichtsprozent,  vorzugsweise 18 bis, 23 Gewichtsprozent, enthalten.  



  Zur Herstellung der Suspension kann als Phos  phorsäure nicht nur     Orthophosphorsäure    der Formel       H3        P04    (85prozentig), sondern auch     Pyrophosphor-          säure    der Formel     H4P207    oder     Metaphosphor-          säure    der Formel     (HP03),    verwendet werden.  



  Für die Verwendung bei Temperaturen von  500 C und höher geeignete     zufriedenstellende    Lacke  werden nicht erhalten, wenn nur eine     wässrige    Sus  pension von Aluminiumphosphat und Phosphorsäure  verwendet wird. Es muss vielmehr     ein;    fester anorga  nischer     feinverteilter    Füllstoff     in!    Suspension vorhan  den sein.

   Wie wichtig die     Gegenwart    dieses Füll  stoffes ist, zeigt sich daran, dass ein herkömmlicher  Lack, der keine anorganischen Füllstoffe enthält,  während oder nach der Warmhärtung rissig     wird.     Der Mechanismus, nach welchem sich dieser Füll  stoff mit der     wässrigen    Suspension von     Aluminium-          phosphat    und Phosphorsäure verbindet oder reagiert,  ist z. Z. noch nicht aufgeklärt. Jedoch, zeigen Lacke,  welche den Füllstoff nicht     enthalten,    eine geringe       Hitzeschockbeständigkeit    und eine geringe mecha  nische Schlagfestigkeit.

   Ferner werden in Abwesen  heit von anorganischem Füllstoff die Lacke so     feuch-          tigkeitsempflindlich,    dass sie Wasser absorbieren, wo  bei die Bindung     zwischen    dem metallischen     Leiter     oder Draht und der Isoliermasse zerstört wird, wo  durch die Masse abbröckelt, was     wiederum    die     Iso-          liereigenschaften    des lackierten Leiters meist voll  ständig zerstört.

      Geeignete anorganische Füllstoffe, die in der       wässrigen    Suspension neben     Aluminiumphosphat    und  Phosphorsäure beim erfindungsgemässen Verfahren       verwendet    werden, sind die Oxyde,     Hydroxyde        und     Silicate von     Calcium,    Barium, Magnesium, Cad  mium, Aluminium, Zink, Blei und Titan. Diese Füll  stoffe können allein oder im Gemisch von zwei oder  mehreren     angewendet    werden. Der Füllstoff wird  in Mengen von 10 bis 80 Gewichtsprozent der Sus  pension angewendet.

   Die Teilchen sollten vorteilhaft  eine durchschnittliche Grösse von 5 bis<B>150</B>     Mikron     haben, vorzugsweise 5 bis 75     Mikron.     



  Nach, dem erfindungsgemässen Verfahren werden  besonders elektrische     Leiter    oder Drähte mit     einem     isolierenden     überzug    versehen, da der Feuchtigkeits  gehalt dieser Zusammensetzungen auf ungefähr 5 bis  20 % innerhalb einer oder mehrerer     Sekunden    bei  Temperaturen von 50 bis 400  C in einem     Draht-          laekierungsturm    reduziert werden kann. Der Draht  mit dem darauf haftenden getrockneten flexiblen  Lack kann dann auf Spulen gewickelt und gelagert  werden.

   Wenn er fertig ist für die Verwendung     -          z.    B. in Wickelspulen - kann der Draht wieder von  ,der Spule abgewickelt und zu einer Spule von ge  wünschter Form gewickelt     werden.    Die gewickelte  Spule kann dann auf 200 bis 300  C erhitzt werden,  bis der Lack in einen harten, zähen, nichtflexiblen       Isolierlack    umgewandelt ist.  



  Das schnelle Trocknen in dem Turm kann nur  erreicht werden, wenn die hier als Füllstoff     einge-          setzten    Metalloxyde,     Hydroxyde    und     Silikate    in Ver  bindung mit der     wässrigen    Suspension von Alumi  niumphosphat und Phosphorsäure verwendet werden.  Die Geschwindigkeit, mit der eine gegebene Zusam  mensetzung trocknet, hängt von dem verwendeten  feinverteilten Füllstoff, der Menge des     Füllstoffes     und der Grösse der     Partikelchen    ab.

   Im allgemeinen  gilt: je mehr     Füllstoff    angewendet wird und je kleiner  die     Partikelchen    sind, um so schneller wird die Zu  sammensetzung erhärten. Darüber hinaus bewirken  die Metalloxyde eine schnellere Härtung als die     Me-          tallsilikate.       Die Erfindung wird anhand     der    folgenden Bei  spiele veranschaulicht. Wenn nicht anders angegeben,  bedeuten die Teile und Prozente Gewichtsteile bzw.  Gewichtsprozente.

      <I>Beispiel 1</I>  Ein Kupferdraht wird durch eine flüssige Sus  pension geleitet     enthaltend:    35 Teile fein verteiltes       Calciumsilikat    mit einer durchschnittlichen Teilchen  grösse von ungefähr 50     Mikron    und 65 Gewichtsteile       einer        wässrigen    Mischung, enthaltend 20 % Alumi  niumphosphat, 20 %     Orthophosphorsäure    und 60     %     Wasser.

   Den Draht lässt man dann einen     Lackie-          rungsturm    bei einer Temperatur von 200 bis     25a     C  passieren mit einer Geschwindigkeit, die genügt, um  den Feuchtigkeitsgehalt in     dein    Lack auf ungefähr  15     %    zu reduzieren. Der Lack fühlte sich dann trocken  an und war flexibel. Der isolierte Draht wurde zu      einer Spule gewickelt und während 75 Minuten bei  250 C ausgehärtet.

   Die Isolation auf dem Draht  dieser Spule war nicht flexibel und hatte     genügend          Wärmebeständigkeit,    um die Spule bei Temperaturen  bis zu 500  C mit     zufriedenstellendem        Erfolg    einset  zen zu können. Darüber hinaus sprang der Isolierlack  nicht ab, und er wird auch nicht rissig bei der     An-          wendunig    des Lackes oder während des     Aufwickelns     auf die Spulen.

      <I>Beispiel 2</I>    Ein Aluminiumdraht wurde durch eine flüssige  Suspension geleitet, enthaltend (A) 60 Teile einer       wässrigen    Mischung aus (a) 15%     Aluminiumdihy-          drogen-phosphat,    (b) 15 %     Pyrophosphorsäure    und  (c) 70 % Wasser, und (B) 40 Teile eines     feinverteilten     Füllstoffes,

   hergestellt aus 5 Teilen     Magnesiumoxyd     und 35 Teilen     Aluminiumsilikat.    Der lackierte Draht  wurde bei einer Temperatur von 200  C mit einer  solchen     Geschwindigkeit    durch     einen        Drahtlackie-          rungsturm        geleitet,    dass der Feuchtigkeitsgehalt     des     Lackes auf ungefähr 10 % reduziert wurde. Der Lack  auf dem Draht war     dann    flexibel     und    fühlte sich  trocken an. Nach     mehreren    Wochen langem Lagern  wurde der lackierte Draht zu einer Induktionsspule  gewunden.

   Die Spule wurde dann 25 Min. auf 300  C  erhitzt, wodurch der Lack in eine nichtflexible, zähe,  harte Isolation übergeführt wurde. Der     Isolierlack     zeigte während, des     Wickelns    der Spule weder Sprünge  noch Risse.    <I>Beispiel 3</I>    Auf einen elektrischen Leiter wurde eine Suspen  sion aufgebracht enthaltend neben 12     Gewichtsteilen     feinverteiltem Aluminiumoxyd und 23 Gewichtsteilen  feinverteiltem     Glimmer,    65 Gewichtsteile einer     wäss-          rigen    Mischung aus, 20 Gewichtsteilen     Aluminium-          phosphat,    30     Gewichtsbeile    Phosphorsäure und 50  Gewichtsteile Wasser.

   Man     erhielt    nach dem Trock  nen und Aushärten eine zähe, feste elektrische Isola  tion auf dem Draht.  



  Inder     Fig.    1 der Zeichnung ist ein Leiter 10 dar  gestellt, bestehend     aus    einem Kupferdraht 12,     der     lackiert ist mit einem harten, zähen, festen .anorga  nischen Isolierlack 14, hergestellt durch Verwendung  der     wässrigen    Suspension dieser Erfindung, Trock  nen und Härten. Der Lack 14 kann nach den übli  chen Verfahren, wie z.     B.    durch Tauchen oder Sprit  zen aufgebracht     werden.    Der Leiter 10     kann    aus  einem reinen Metall,     wie    z. B.

   Nickel, Kupfer,  Aluminium, Silber, bestehen, oder aus     plattierten     oder armierten Stoffen oder     Legierungen    - .sowohl       Nickelchromlegierungen    als auch     Legierungen:    von  rostfreiem Stahl, eloxiertem Aluminium und ähnli  chem. Der Leiter 12 kann - wie gezeichnet -     einen     kreisförmigen     Querschnitt    oder auch     irgendeine    am       dere        Querschnittsform    haben, z.     B-.    rechteckig, qua  dratisch,     streifenförmig    oder     folienartig.     



  Die     wässrigen    Suspensionen gemäss der Erfindung  können verwendet werden zum Isolieren von elektri  schen Leitern, z. B. Drähten, in Verbindung mit    Überzügen von anorganischen faserigen     Materialien.     Eine solche Form ist z.

   B.     in        Fig.    2     dargestellt.        Ein          Kupferdraht    16     wird    versehen mit     einem    äusseren  Lack 18, welcher     ein    Fasermaterial     enthält,    das be  stehen kann aus Glasgewebe, Glaspapier, Glasmatte,  Asbestgewebe, Asbestpapier, Asbestmatte, Quarz  papier und     ähnlichem.    Das faserige     Material        kann     gewickelt, geflochten oder gewoben werden,     oder    es       können    verschiedene Arten hiervon angewendet wer  den.

       Einte    Menge der     Suspension    wird'     imprägniert          in:        wenigstens    einem Teil des anorganischen     Faser-          mateTials    18,     getrockent        und    gehärtet, um     eine        feste          Verbundstoffisolation    auf dem Draht 16 zu erzeugen.  



  Andere Füllstoffe als die hier     beschriebenen     Oxyde und Silikate können auch in der Suspension  in Mengen bis zu     ungefähr    30     Gew.    % angewendet  werden. Wenn gewünscht, können auch     Pigmente,    und  Farbstoffe     hinzugefügt    werden. Beispiele von zusätz  lichen Füllstoffen sind Glimmer, Kieselerde und  ähnliche. Diese Füllstoffe werden im     feinverteilten     Zustand verwendet. Sie können allein oder in Kom  bination von zwei oder mehreren verwendet     werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Herstellung eines isolierten elektrischen Leiters, dadurch gekennzeichnet, dass man auf einen elektrischen Leiter eine wässrige Sus pension, enthaltend 2 bis 36 Gewichtsprozent eines Aluminiumphosphats, 2 bis 36 Gewichtsprozent einer Phosphorsäure, berechnet als 100 %ige Säure, 4 bis 72 Gewichtsprozent Wasser und 10 bis 80 Ge wichtsprozent eines festen anorganischen, fein ver teilten Füllstoffes,
    aufbringt und den Überzug zwecks Trocknung erwärmt, worauf in der Wärme gehärtet wird, um einen festen anorganischen Isolierüberzug zu erhalten. II. Elektrischer Leiber mit isolierendem Überzug, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentann Spruch 1. UNTERANSPRÜCHE 1.
    Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man ein, anorganisches Faserma terial mitverwendet. 2. Verfahren: nach Patentanspruch. I und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als fester anorganischer Füllstoff die Oxyde von Calcium, Ba rium, Magnesium, Cadmium, Aluminium, Zink, Blei und Titan verwendet werden. 3.
    Verfahren nach Patentanspruch I und Unter- anspruch 1, -dadurch gekennzeichnet, d'ass als fester anorganischer Füllstoff die Hydroxyde von, Calcium, Barium, Magnesium, Cadmium, Aluminium, Zink, Blei und Titan verwendet werden. 4.
    Verfahren nach Patentanspruch 1 und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, d'ass als fester anorganischer Füllstoff die Silikate von Calcium, Barium, Magnesium, Cadmium, Aluminium, Zink, Blei und Titan verwendet werden. 5.
    Verfahren nach Patentanspruch I und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als feinverteiltem anorganischen Füllstoff die Gemische von Oxyden, Hydroxyden und Silikaten von Cal- eium, Barium, Magnesium, Cadmium, Aluminium, Zink, Blei und Titan verwendet. 6.
    Verfahren nach Patentanspruch I und den Un teransprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ,der Überzug so lange auf 50 bis 400 C erhitzt wird, bis der Feuchtigkeitsgehalt des Überzuges auf 5 bis 20 % reduziert ,ist. 7. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der bei 50 bis 400 C getrocknete Überzug bei 350 bis 500 C ausgehärtet wird.
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