Gleitmittel für Lackdrähte

Diese Anmeldung nimmt die Priorität der DE 10 2005 050 428.0-43 in Anspruch.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gleitmittel für Lackdrähte, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung.

Lackierte Kupferdrähte werden mit einem Gleitmittel überzogen, um ihre Verarbeitbarkeit, d. h. beim Wickeln einer Spule, zu verbessern. Klassische Gleitmittel bestehen aus einer 0,5 bis 2%igen Lösung von Paraffinen oder Wachsen in einem leicht flüchtigen Lösemittel. Bei der Applikation auf den Draht verdunstet das Lösemittel und zurück bleibt der Paraffin- oder Wachsfilm.

Beispielsweise werden in der EP 0 267 736 werden konventionelle paraffinische und konventionelle polymere Gleitmittel beschrieben.

In der EP 0 103 307A werden konventionell aufgebrachte Gleitmittel, polymeren Aufbaues, beschrieben. Die verbesserte Technik beruht auf der Substitution des terminalen Wasserstoffes in einem Polypropylenglycol durch einen organischen Rest.

In der DE 32 37 022A wird ein Gleitmittel beschrieben, das aus einem aliphatischen Kohlenwasserstoffgemisch als Lösemittel und aus 1 % Paraffinwachs sowie aus 1 % hydriertem Triglycerid besteht. Das Paraffinwachs hat einen Schmelzpunkt von 50- 52°C. Das hydrierte Triglycerid ist ein kommerzielles Produkt mit einem Schmelzpunkt von 47°C bis 50°C. In dem Triglycerid sind annähernd 8 % C14-, 34 % C16-, 27 % C18-, 16 % C20- und 15 % C22-Fettsäuren enthalten. Dieses Gleitmittel wird auf einen mit einem Polyamidimid beschichteten Draht aufgebracht. Zusätzlich kann auch ein internes Gleitmittel verwendet werden. Dieses wird in einer Konzentration von 1 % dem Polyamidimid zugesetzt. Das interne Gleitmittel besteht aus Tallölfettsäureestern. Es ist davon auszugehen, dass das interne Gleitmittel allein die gewünschte gute Gleitfähigkeit nicht bewirkt. Das hydrierte Triglycerid muss mit einem Paraffinwachs zusammen aufgebracht werden, um den niedrigen Reibungskoeffizienten zu erzielen.

Aus der US 5,554,308 sind Ziehmittel für Schweißdrähte beinhaltend Polytetrafluorethylen bekannt, jedoch nicht die Verwendung dieser Mittel für andere Zwecke.

Aus der US 5,141 ,656 ist es bekannt, Polytetrafluorethylen in abriebbeständigen, harzgebundenen Schmiermittelbeschichtungen für Maschinenteile einzusetzen.

Aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2004 021 813 sind Gleitlacke auf Polyimidbasis bekannt. Es ist diesem Dokument nicht zu entnehmen, ob sie sich für Lackdrähte eignen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Formulierung eines Gleitmittels für Lackdrähte, das den Reibungskoeffizienten der Lackdrähte verbessert, eine lagerstabile Formulierung, eine einfache Verarbeitung ermöglicht und umweltfreundlich ist. Dabei darf das Gleitmittel beim Durchlaufen des Einbrennofens nicht oxidiert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Gleitmittel für Lackdrähte gelöst, welches Polytetrafluorethylen, einen wasserlöslichen Beschichtungsstoff und Wasser enthält.

Als Polytetrafluorethylenkomponente kommen übliche Polymere des Tetrafluorethylens oder auch Tetrafluorethylene mit Beimischungen oder auch Co-Polymerisationen mit anderen fluorhaltigen Co-Monomeren in Betracht. Vorzugsweise werden erfindungsgemäß die unter der Marke Teflon (Produkt der Firma Dupont) bekannten Fluorpolymerdispersionen auf Basis von Polytetrafluorethylen eingesetzt.

Als wasserlösliche Beschichtungsstoffe kommen erfindungsgemäß solche in Betracht, welche als Bindemittel epoxidgruppenhaltige Verbindungen enthalten. Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäß wasserlösliche Epoxidharze. Ein Beispiel für solche erfindungsgemäß einsetzbaren Harze sind die unter der Bezeichnung Epikote bekannten Produkte (Marke der Resolution Performance Products).

Erfindungsgemäß können auch wasserlösliche Phenolharze in dem Beschichtungsstoff vorliegen. Vorzugsweise können hier niedrigmolekulare, wasserlösliche Resole zum Einsatz kommen.

Erfindungsgemäß ist besonders bevorzugt der Einsatz von Zusammensetzungen enthaltend Epoxidharze und Phenolharze. Beispiele sind Kombinationen von

wasserlöslichen Epoxidharzen und wasserlöslichen Phenolharzen.

Das erfindungsgemäße Gleitmittel enthält als Lösemittel Wasser. Daneben können aber auch weitere Co-Lösemittel enthalten sein. Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare Co-Lösemittel sind Glykolketten, wie z.B. Ethylglykol, Methylglykol, Ethyldiglykol, Methyldiglykol, Phenylglykol, Butylglykol, Butyldiglykol. Ganz besonders bevorzugt wird Butylglykol.

Erfindungsgemäß wird eine Gleitmittelzusammensetzung bevorzugt, welche

1. 0,1 bis 2,5 Gew.%, vorzugsweise 0,2 bis 2,0 Gew.%, besonders bevorzugt 0,9 bis 1 ,1 Gew.% Polytetrafluorethylen,

2. 0,5 bis 6,0 Gew.%, vorzugsweise 1 ,0 bis 4,0 Gew.%, ganz besonders bevorzugt 1 ,3 bis 3,3 Gew.% eines wasserlöslichen Beschichtungsstoffs und 3. Wasser enthält,

wobei die Summe der Komponenten 100 Gew.% ergibt.

Der erfindungsgemäß eingesetzte wasserlösliche Beschichtungsstoff kann vorzugsweise

30 bis 70 Gew-.%, bevorzugt 40 bis 60 Gew.-%, besonders bevorzugt 44 bis 50 Gew.-

% eines epoxidgruppenhaltigen Bindemittels,

25 bis 35 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 15 bis 25 Gew.-

% eines wasserlöslichen Phenolharzes enthalten, wobei die Summe der Komponenten 100 Gew.-% ergibt.

Ferner kann das erfindungsgemäße Gleitmittel 0,1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 1 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0,3 bis 0,4 Gew.-% eines Co-Lösemittels enthalten.

Das erfindungsgemäße Gleitmittel liegt vorzugsweise in Form einer Emulsion vor. Deren pH-Wert liegt bei 7,5 bis 1 1 , vorzugsweise 8,0 bis 10, ganz besonders bevorzugt von 8,5 bis 9,5.

Der Feststoffgehalt der Emulsion liegt vorzugsweise bei 1 bis 5, besonders bevorzugt bei 2 bis 3,5, ganz besonders bevorzugt von 2,5 bis 3.

Die Partikelgröße beträgt 5 bis 50, vorzugsweise 20 bis 30, ganz besonders bevorzugt 15 bis 25 Mikrometer.

Das erfindungsgemäße Gleitmittel wird vorzugsweise durch Mischen einer Polytetrafluorethylendispersion und eines wasserlöslichen Beschichtungsstoffs und Wasser mit anschließender Einstellung des pH-Wertes erhalten. Zur Einstellung des pH-Wertes werden erfindungsgemäß wasserlösliche, schwerflüchtige Amine eingesetzt. Besonders bevorzugt ist Diethanolamin.

Das erfindungsgemäße Gleitmittel findet Verwendung bei der Beschichtung von Kupferlackdrähten. Derartige beschichtete Lackdrähte werden vorzugsweise in hermetischen Motoren eingesetzt. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Gleitmittels wird erreicht, dass eine Belastung von Arbeitsplatz und Umwelt mit verdampfenden Lösemitteln ausgeschlossen ist. Trotz des Einsatzes von Wasser als Lösemittel kann das System in einer konventionellen Drahtlackieranlage verwendet werden. Das Gleitmittel neigt beim Durchlaufen des Einbrennofens nicht zu einer Oxidation. Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Beispiele näher erläutert:

Beispiel 1 : Gleitmittel auf Basis von nur deiner Polytetrafluorethylendispersion.

1 ,7 g einer kommerziell erhältlichen 60 %-igen Dispersion wird mit 99,3 g Wasser verdünnt und in einer Lackieranlage als letzte Schicht aufgetragen. Es wird ein glatter, gut gleitender Film erhalten. Die Dispersion ist instabil und separiert nach einiger Zeit.

Beispiel 2: Gleitmittel auf Basis von einer Mischung einer Polytetrafluorethylendispersion und einem wässrigen epoxydharzhaltigen Lack.

Ein wässriger Lack der ca. 47 % wasserlösliches Epoxydharz, ca. 18 % Phenolharz, ca. 12 % Butylglykol und als Rest Wasser enthält wird für die erfindungsgemäße Formulierung verwendet.

1 ,6 g der 60 %-igen Polytetrafluorethylendispersion, 2,8 g des wässrigen epoxydhaltigen Lackes werden auf 100 g mit Wasser aufgefüllt. Der pH wird mit

Diethanolamin auf ca. 11 eingestellt. Die Dichte der Formulierung beträgt ca. 1 ,010

g/ml.

Die Formulierung ist über Monate lagerstabil.

Ausprüfung

Ein Kupferlackdraht der einen Blankdrahtdurchmesser von 0,4 mm hat wird mit 8 Schichten eines handelsüblichen Polyesterimiddrahtlackes lackiert. Danach folgen 2 Schichten eines handelsüblichen Polyamidimides. Als letzte Schicht wird das erfindungsgemäße Gleitmittel aufgebracht und eingebrannt. Der Lackierofen hat eine Temperatur von 520°C.

Der dynamische Reibungskoeffizient wird mit einem Gerät der Firma MAG, Modell MSLL20 gemessen in Anlehnung an DIN 46453.

Die Extraktionswerte wurden mit Freon R 22 in Anlehnung an die Norm NEMA MW 1000 bestimmt.

Ergebnisse:

Der Reibungskoeffizient der erfindungsgemäßen Formulierung hat eine Größe die den marktüblichen Produkten entsprechen.

Der Gehalt an extrahierbaren Anteilen liegt mit kleiner 0,1 % in einem Bereich der den Einsatz der Lackdrähte in hermetischen Motoren ermöglich.