DE1058666B

DE1058666B - Wire and tear varnishes based on terephthalic acid polyester

Info

Publication number: DE1058666B
Application number: DED25900A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Klaus Ohm
Original assignee: Dielektra GmbH
Current assignee: Von Roll Isola GmbH
Priority date: 1957-07-01
Filing date: 1957-07-01
Publication date: 1959-06-04

Description

Draht- bzw. Tränklacke auf der Grundlage von Terephthalsäurepolyestern Für die Herstellung von Lackdrähten haben sich Drahtlacke, die Terephthalsäurepolyester enthalten, sehr gut bewährt. Die Lacküberzüge haben sowohl eine gute mechanische Festigkeit, gute Beständigkeit gegen Lösungsmittel und eine überragende Temperaturbeständigkeit.Wire and impregnating varnishes based on terephthalic acid polyesters For the production of enamelled wires, wire enamels, the terephthalic acid polyester included, very well proven. The lacquer coatings have both good mechanical properties Strength, good resistance to solvents and excellent temperature resistance.

Als Terephthalsäurepolyester werden Ester von Gly- kolen und drei- und mehrfunktioneRen Alkoholen sowie Mischester hieraus verwendet. Vorzugsweise werden Äthylenglykol und Glyzerin eingesetzt. Als Lösungsmittel für diese Harze werden neben Verschnittmitteln Phenole, wie z. B. Kresole oder Xylenole, benutzt. Der Phenolgehalt der Lacke ist im allgemeinen sehr hoch. Das Lösungsmittel besteht oft zu 1000/, aus Phenolen. Selten sind weniger als 50 % im Lösungsmittel enthalten. Diese Lösungsmittel sind seit dem Aufkommen der Lacke, die Polyamidharze oder Polyvinylformalharze enthalten, trotz ihrer ungünstigen physiologischen Eigenschaften und ihres unangenehmen Geruches für Drahtlacke gebräuchlich. Esters of glycols and trifunctional and polyfunctional alcohols and mixed esters thereof are used as terephthalic acid polyesters. Ethylene glycol and glycerine are preferably used. As solvents for these resins, in addition to solvents, phenols, such as. B. cresols or xylenols are used. The phenol content of the paints is generally very high. The solvent often consists of 1000 % phenols. Less than 50% is rarely contained in the solvent. Since the appearance of lacquers containing polyamide resins or polyvinyl formal resins, these solvents have been used for wire enamels despite their unfavorable physiological properties and their unpleasant odor.

Durch den Gehalt an Phenolen ist der Einsatz derartiger Lacke besonders wegen der starken agressiven Wirkung auf andere Isolierstoffe als Tränklacke für elektrische Wicklungen praktisch unmöglich.The use of such paints is special because of the phenol content because of the strong aggressive effect on insulating materials other than impregnating varnishes for electrical windings practically impossible.

Bekannt sind ferner Terephthalsäureester, die neben den zwei- oder mehrwertigen Alkoholen noch andere Bestandteile, wie z. B. aliphatische Dicarbonsäuren oder Fettsäuren, enthalten. Diese Ester sind zum Teil auch in kresolfreien Lösungsmittelgemischen löslich, sind jedoch in der Temperaturbeständigkeit und in der Haftung auf dem Kupferleiter schlechter als die vorerwähnten Lacke auf Terephthalsäurcesterbasis.Also known are terephthalic acid esters, which in addition to the two or polyhydric alcohols nor other ingredients, such as. B. aliphatic dicarboxylic acids or fatty acids. Some of these esters are also in cresol-free solvent mixtures soluble, but are in the temperature resistance and in the adhesion to the copper conductor worse than the aforementioned lacquers based on terephthalic acid ester.

Es wurde nun gefunden, daß man Draht- bzw. Tränklacke auf der Grundlage von Terephthalsäure-Polyestern herstellen kann, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie Terephthalsäureester, die je Mol Terephthalsäure 0,4 bis 1,2 Mol Glyzerin oder einen anderen drei- oder mehrfunktionellen Alkohol, 0 bis 1,0 Mol Äthylenglykol oder ein anderes Glykol und 0,02 bis 0,3 Mol eines höheren Monoalkohols, vorzugsweise mit einem Siedepunkt zwischen 130 und 270' C, wie z. B. Benzylalkohol oder Tetrahydrofurfurylalkohol, enthalten, und als Lösungsmittel polare Lösungsmittel bzw. -gemische, gegebenenfalls aromatische Kohlenwasserstoffe als Verschnittmittel sowie bis zu 20 0/, Phenole (Phenol, Kresole und Xylenole) als Verlaufmittel, enthalten.It has now been found that wire or impregnating varnishes can be produced on the basis of terephthalic acid polyesters, which are characterized in that they contain terephthalic acid esters containing 0.4 to 1.2 mol of glycerol or another three or three per mole of terephthalic acid polyfunctional alcohol, 0 to 1.0 mol of ethylene glycol or another glycol and 0.02 to 0.3 mol of a higher monoalcohol, preferably with a boiling point between 130 and 270 ° C, such as. As benzyl alcohol or tetrahydrofurfuryl alcohol, containing, and polar solvent as a solvent or solvent mixtures, optionally aromatic hydrocarbons as diluents and up to 20 0 /, phenols (phenol, cresols and xylenols) as a leveling agent.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Draht-bzw. Tränklacke besteht gegenüber Lacken auf Basis von Terephthalsäure-Polyestern, von Glykolen und drei- und mehrfunktionellen Alkoholen sowie Mischestern hieraus darin, daß sie keine oder nur geringe Mengen Phenole enthalten.The main advantage of the inventive wire or. Impregnating varnishes Compared to lacquers based on terephthalic acid polyesters, glycols and trifunctional and polyfunctional alcohols and mixed esters thereof in that they contain no or only small amounts of phenols.

Gegenüber den ferner bekannten Lacken aus Terephthalsäure-Polyester, die neben zwei- oder mehrwertigen Alkoholen noch andere Bestandteile, wie z. B. aliphatisclie Diearbonsäuren oder Fettsäuren, enthalten, besitzen sie eine erheblich bessere Dauertemperaturbeständigkeit und Haftung auf dem Kupferleiter.Compared to the well-known lacquers made of terephthalic acid polyester, in addition to dihydric or polyhydric alcohols, other components, such as. B. aliphatisclie dearboxylic acids or fatty acids, they have a considerable amount better long-term temperature resistance and adhesion to the copper conductor.

Die Löslichkeit von Terephthalsäure-Polyestern ändert sich erheblich, sofern der Polyester neben den zwei- und mehrfunktionellen Alkoholen außerdem noch monofunktionelle Alkohole mit Ausnahme der niedrigen aliphatisehen Alkohole, wie Methanol, Äthanol, Propanol, enthält. Durch den zusätzlichen Einbau der höheren Monoalkohole entstehen neue Harze mit anderen Eigenschaften. Bereits sehr geringe Mengen Monoalkohol können die Löslichkeit erheblich verbessern.The solubility of terephthalic acid polyesters changes significantly, provided that the polyester is also used in addition to the di- and polyfunctional alcohols monofunctional alcohols with the exception of the lower aliphatic alcohols, such as Contains methanol, ethanol, propanol. With the additional installation of the higher Monoalcohols create new resins with different properties. Already very low Amounts of monoalcohol can significantly improve solubility.

Im Rahmen folgender Zusammensetzungen der Harze ist sowohl eine gute Löslichkeit der Harze als auch eine gute Eigenschaft der Lackdrähte zu erzielrn.In the context of the following compositions of the resins both is good Solubility of the resins and a good property of the enamelled wires can be achieved.

1 Mol Terephthalsäure, 0,4 bis 1,2 Mol Glyzerin (oder anderer drei- oder mehrfunktioneller Alkohol), 0 bis 1,0 Mol Äthylenglykol (oder ein anderes Glykol), 0,02 bis 0,5 Mol Monoalkohol (mit Ausnahme niedriger aliphatischer Alkohole, wie Methanol, Äthanol, Propanol usw., vorzugsweise mit einem Siedepunkt zwischen 130 und 270' C, z. B. Benzylalkohol oder Tetrahydrofurfurylalkohol. Neben diesen höheren Alkoholen können ferner geringe Mengen bis maximal 0,3 Mol niedriger Monoalkohol enthalten sein). 1 mol of terephthalic acid, 0.4 to 1.2 mol of glycerine (or other trifunctional or polyfunctional alcohol), 0 to 1.0 mol of ethylene glycol (or another glycol), 0.02 to 0.5 mol of monoalcohol (with the exception of lower aliphatic alcohols, such as methanol, ethanol, propanol, etc., preferably with a boiling point between 130 and 270 ° C, e.g. benzyl alcohol or tetrahydrofurfuryl alcohol. In addition to these higher alcohols, small amounts of up to a maximum of 0.3 mol of lower monoalcohol may also be included) .

Als Polyalkohole kommen alle bereits für die Terephthalsäureharzherstellung vorgeschlagenen bi- und mehrfunktionellen Alkohole in Betracht. Die hier nicht beanspruchte Herstellung der Harze erfolgt nach den bekannten Verfahren der Esterherstellung, insbesondere der Umesterung, z. B. durch Umesterung von Terephthalsäuredimethylester unter Zusatz von Umesterungskatalysatoren, wie z. B. Bleiglätte oder Zinkchlorid. Als höhere Monoalkohole haben sich folgende besonders bewährt: Benzylalkohol, Tetrahydrofurfurylalkohol, Octylalkohol, Butv19lykol; aber auch viele andere sind geeignet. Unter diesen haben die günstigsten einen Siedepunkt zwischen 130 und 270' C. All bifunctional and polyfunctional alcohols already proposed for the production of terephthalic acid resin are suitable as polyalcohols. The production of the resins, which is not claimed here, is carried out by the known methods of ester production, in particular transesterification, e.g. B. by transesterification of dimethyl terephthalate with the addition of transesterification catalysts, such as. B. black lead or zinc chloride. The following have proven particularly useful as higher monoalcohols: benzyl alcohol, tetrahydrofurfuryl alcohol, octyl alcohol, butyl glycol; but many others are also suitable. Of these, the cheapest have a boiling point between 130 and 270 ° C.

Als Beispiel für die Herstellung von Harzen nach dem Umesterungsverfahren seien folgende Ansätze genannt. Die Harzherstellung erfolgt unter Abspaltung von Methanol, bei höheren Temperaturen unter eventuellem Zusatz von Umesteiungsmitteln, z. B. 0,030/" Bleiglätte. Mol '%,lol Harz Tereph Äthylen- mol. moi thal- glykol Glyzerin säure 1 1 1,6 0,6 0,3 Benzylalkohol 2 1 - 1,2 0,02 Benzylalkohol 3 1 0,4 0,7 0,03 Tetrahydro- furfurylalkohol 4 1 0,6 0,6 0,3 Tetrahydro- furfurylalkohol 5 1 0,6 0,8 0,2 Butylglykol 6 1 1,0 0,5 0,2 Octylalkohol 7 1 1,6 . 0,4 0,3 Octylalkohol Diese Harze sind in vielen polaren Lösungsmitteln und Lösungsmittelgemischen löslich. Viele sauerstoff-, stick-3toff-, schwefel- oder halogenhaltige Lösungsmittel sind ,yeeignet. Selbst aliphatische Alkohole sind besonders im 3emisch mit aromatischen Kohlenwasserstoffen geeignet. Fast alle in der Lackindustrie bekannten Lösungsmittel, .nit Ausnahme von aliphatischen und hydroaromatischen Kohlenwasserstoffen, sind brauchbar.The following approaches may be mentioned as an example of the production of resins by the transesterification process. The resin is produced with elimination of methanol, at higher temperatures with the possible addition of transesterification agents, e.g. B. 0.030 / "black lead. Mole%, lol Resin Tereph ethylene mol. moi thal- glycol glycerine acid 1 1 1.6 0.6 0.3 benzyl alcohol 2 1 - 1.2 0.02 benzyl alcohol 3 1 0.4 0.7 0.03 tetrahydro- furfuryl alcohol 4 1 0.6 0.6 0.3 tetrahydro- furfuryl alcohol 5 1 0.6 0.8 0.2 butyl glycol 6 1 1.0 0.5 0.2 octyl alcohol 7 1 1.6. 0.4 0.3 octyl alcohol These resins are soluble in many polar solvents and solvent mixtures. Many solvents containing oxygen, nitrogen, sulfur or halogen are suitable. Even aliphatic alcohols are particularly suitable when mixed with aromatic hydrocarbons. Almost all solvents known in the paint industry, with the exception of aliphatic and hydroaromatic hydrocarbons, can be used.

Als Beispiel für besonders gute Löser seien folgende L7,sungsmittel aufgeführt: Monoglykoläther, Monoglykol-.ster, Glykolesteräther, Ketone, Acetale, chlorierte Benzolkohlenwasserstoffe, Benzylalkohol sowie stickstoffialtige Verbindungen, wie z. B. Dimethylformamid oder Pyridin oder Chinolin, sowie Schwefelverbindungen, wie B. Dimethylsulfoxyd.The following L7 solvents are an example of particularly good solvers listed: monoglycol ether, monoglycol-.ster, glycol ester ether, ketones, acetals, chlorinated benzene hydrocarbons, benzyl alcohol and nitrogenous compounds, such as B. dimethylformamide or pyridine or quinoline, and sulfur compounds, such as B. dimethyl sulfoxide.

Lösungsmittelgemische sind oft erheblich bessere Löser ils die Einzelkomponenten. So verträgt das Lösungsnittelgemisch Trichlorbenzol-Äthylglykol erheblich nehr Verschnittmittel (z. B. Xylol) als Trichlorbenzol )der Äthylglykol allein.Solvent mixtures are often much better solvents than the individual components. The solvent mixture trichlorobenzene-ethylglycol tolerates considerably more solvent (e.g. xylene) as trichlorobenzene) Ethylglycol alone.

Als Beispiele für geeignete Lacke seien folgende auf-"eführt: 40 Teile Harz 1 20 Trichlorbenzol 20 Äthylglykol 20 Isopropylalkohol 50 Teile Harz 2 25 Butanol 25 Xylol 40 Teile Harz 3 40 Trichlorbenzol 10 Benzylalkohol 10 Butanol Den Lacken können ferner die bekannten Härtungsnittel zugesetzt werden, wie z. B. Metallverbindungen zwei-,der mehrwertiger Metalle, z. B. Aluminiumalkoholat, 'inkacetat, Cadmiumoctoat, Bleioctoat, Bariumnaphenat, stabilisierte Isocyanate oder andere Kunstharze, vie z. B. Epoxyharze oder Silicone. Die Härtungsmittel oder Kunstharze lassen sich auch von vornherein mit in das Harz einkondensieren. 50 Teile Harz 5 40 Dimethylformamid 10 Xylol 0,5" Zinkacetat 50 Teile Harz 6 40 Dimethylsulfoxyd 10 Isopropylalkohol 0,5" Zinkoctoat 40 Teile Harz 7 40 " Glykolsäurebutylester 20 " Isopropylalkohol 10 " stabilisiertes Isoeyanat Selbstverständlich lassen sich auch Phenole als Lösungsmittel mitverwenden, jedoch sollte ein größerer Zusatz vermieden werden, da sonst der technische Fortschritt gemindert würde. Für manche Fälle wirkt sich ein Zusatz von etwa 20 % Phenolen, bezogen auf das Harz, verlaufverbessernd aus.The following are examples of suitable paints: 40 parts resin 1 20 trichlorobenzene 20 ethyl glycol 20 isopropyl alcohol 50 parts resin 2 25 butanol 25 xylene 40 parts resin 3 40 trichlorobenzene 10 benzyl alcohol 10 butanol The known hardening agents can also be added to the paints, such as. B. metal compounds bi-, polyvalent metals, z. B. aluminum alcoholate, 'inkacetat, cadmium octoate, lead octoate, barium naphenate, stabilized isocyanates or other synthetic resins, vie z. B. epoxy resins or silicones. The hardening agents or synthetic resins can also be condensed into the resin from the outset. 50 parts resin 5 40 dimethylformamide 10 xylene 0.5 " zinc acetate 50 parts resin 6 40 dimethyl sulfoxide 10 isopropyl alcohol 0.5 " zinc octoate 40 parts resin 7 40 " butyl glycolate 20 " isopropyl alcohol 10 " stabilized isoeyanate Of course, phenols can also be used as solvents, but larger additions should be avoided, as otherwise technical progress would be reduced. In some cases, an addition of around 20 % phenols, based on the resin, improves the flow.

Es hat sich herausgestellt, daß sich die beschriebenen Lacke auch zur Tränkung von elektrischen Wicklungen nach sonst bekannten Verfahren eignen. Sogar Lackdrahtwicklungen lassen sich tränken. Besonders dauertemperaturbeständige Wicklungen erhält man durch Tränkung von Terephthalsäureesterlackdrahtwicklungen. Gut geeignet sind die Lacke ferner zum Imprägnieren glasseidenumsponnener Drähte. Das Tränken, Imprägnieren und Aushärten kann in bekannter Weise mit den üblichen Vorrichtungen erfolgen.It has been found that the paints described are also suitable for impregnating electrical windings using otherwise known methods. Even enameled wire windings can be soaked. Particularly long-term temperature resistant Windings are obtained by impregnating terephthalic acid ester enamel wire windings. The lacquers are also well suited for impregnating wires wrapped in glass silk. Soaking, impregnating and curing can be done in a known manner with the usual Devices take place.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Wire or impregnating varnishes based on terephthalic acid polyesters, characterized in that they contain terephthalic acid esters containing 0.4 to 1.2 mol of glycerol or another trifunctional or polyfunctional alcohol, 0 to 1.0 mol of ethylene glycol per mole of terephthalic acid or another glycol and 0.02 to 0.3 mol of a higher monoalcohol, preferably with a boiling point between 130 and 270 ° C, such as. B. benzyl alcohol or tetrahydrofurfuryl alcohol, and contain polar solvents or mixtures as solvents, optionally aromatic hydrocarbons as co-solvents and up to 20 % phenols (phenol, cresols and xylenols) as leveling agents.

2. wire or impregnating varnish according to claim 1, characterized in that the varnish additionally synthetic resins and / or curing agents, such as. B. epoxy resins, silicones, metal compounds of divalent or polyvalent metals, e.g. B. aluminum alcoholate, zinc acetate, cadmium octoate, lead octoate, barium naphthenate or stabilized isocyanates, which can be added to the solution or condensed into the resin. Considered publications: Brochure from the company Dr. Beck & Co. on building material wire insulation, 1951; P. 15; Bourry, Resines Alkydes Polyesters, 1952, p. 54; U.S. Patent No. 2,683,100 ; British Patent No. 578079; Belgian patents nos. 536 101, 543 486.