AT238813B

AT238813B - Mit einer Trennschicht versehene Elektrobleche

Info

Publication number: AT238813B
Application number: AT106762A
Authority: AT
Original assignee: Walzwerk Neviges Willy H Schli; R W Moll & Co
Priority date: 1961-02-20
Filing date: 1962-02-09
Publication date: 1965-03-10

Description


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  Mit einer Trennschicht versehene Elektrobleche 
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    Mm)elektrisch-magnetischen Eigenschaften der Bleche beeinflusst wurden   und die Herstellungskosten des Trennmaterials zu hoch waren. 



   Ausser den bisher erwähnten elektrischen Eigenschaften und der Dicke der Trennschicht muss besonders auf die Wirtschaftlichkeit der Herstellung solcher Trennschichten hingewiesen werden. Diese Kosten setzen sich aus den Materialkosten einerseits und den Aufbringungskosten anderseits zusammen. Es sei am Rande dazu vermerkt, dass es für den Anwendungsfall darauf ankommt, mit Mindestkosten auszukommen. 



   Die verschiedenartigen Anforderungen an eine elektrisch trennende Schicht konnten aber durch diese bekannten Verfahren im allgemeinen nur unvollständig oder zumindest nur teilweise erfüllt werden. Dies gilt auch für gemäss der deutschen Auslegeschrift Nr. 1056 250 mit Kunststoffdispersionen von Polyvinylalkoholester isolierte Bleche. Es zeigte sich nämlich, dass das Aufbringen von dielektrisch wirkenden Lackkörpern, wie sie ja z. B. die genannten Polyvinylester darstellen, durchaus keine Lösung des Problems darstellen. 



   Es ist bekannt, dass Dispersionen von Estern des Polyvinylalkohols leicht sauer reagieren (Abspaltung von H+ bzw. von Essig- bzw. Propionsäure oder Ameisensäure) und somit auf Eisen stark korrosiv wirken. 



  Es ist z. B. nicht möglich, solche Dispersionen ohne weiteres aufzubringen und zu trocknen. Eine Rostbildung tritt in wenigen Sekunden ein. Eine aus diesen Gründen alkalisch gestellte Dispersion wirkt zwar während des notwendigen Trockenvorganges nicht mehr korrodierend, hat jedoch eine Reihe anderer Nachteile. Durch Zugabe von alkalisch reagierenden Salzen wird der Verseifung der Ester und damit ihrem Abbau Vorschub geleistet ; ferner bringen Salze jeder Art eine gewisse Hygroskopizität in das System. Bei Lagerung des isolierten Materials bei hoher Luftfeuchtigkeit können getrocknete Dispersionen, wie bekannt, mehrere Gewichtsprozent Wasser aufnehmen. Die Isolierung bekommt damit eine erhebliche Leitfähigkeit und wirkt folglich nicht mehr isolierend. 



   Neben den kostenmässigen Einflussgrössen sind die-wichtigsten Eigenschaften, die man heute in der Technik von elektrisch trennenden Schichten verlangt, folgende :
Eine Durchschlagfestigkeit von zirka 50 V, ein hoher Schichtwiderstand, der möglichst grösser sein soll als 20 Ohm cm2/10   kp/m.   Die Schicht soll möglichst dünn sein, insbesondere dünner als zirka 20   jim,   ferner soll sie mechanisch und chemisch, insbesondere gegen Öl, stabil sein ; eine gute Deformationsfestigkeit, Stanzbarkeit, Wärmebeständigkeit und eine geringe Hygroskopizität aufweisen. 



   Es hat sich nun gezeigt, dass diese genannten Forderungen in hervorragendem Masse erfüllt werden können, wenn man zur Bildung elektrisch trennender Schichten wässrige Dispersionen von Kunststoffen oder von kunststoffähnlichen Naturprodukten, vorzugsweise von Polyvinylestern, Polyvinyläthern, Poly-   vinylchlorid und deren Copolymeren zusammen mit einer geringen Menge, vorzugsweise von 1 bis   5   Gel. -%,   einer Phosphoräure oder eines saueren Phosphates, gegebenenfalls in polymerer Form verwendet. Hiebei sollen die Dispersionen möglichst fein dispers oder sogar kolloidal sein.

   Wegen der Verwendung von Wasser als Dispersionsmedium lässt sich die Erfindung in besonders wirtschaftlicher Weise durchführen und hat   gegenüber bekannten Verfahren den   Vorteil, dass kostspielige, gegebenenfalls brennbare, explosionsfähige oder gesundheitsschädliche organische Lösungsmittel vermieden werden. 



   Wegen der Anwesenheit der Phosphorsäure bzw. ihrer sauren Salze oder Polymeren wird die Korrosionsgefahr zwischen dem Auftragen und Trocknen der elektrisch trennenden Schicht verhindert. Gleichzeitig wird durch diesen Zusatz eine besonders gute Haftfestigkeit des Überzuges auf der Blechoberfläche erreicht. Es ist anzunehmen, dass hiefür ein ähnlicher Mechanismus verantwortlich ist, wie er für die Dünnschichtphosphatierung vermutet wird. Erfindungsgemäss wird, entgegen der bisherigen Kenntnis über die Stabilität von Kunststoffdispersionen, durch Zugabe des Säureanteils ein Material erzeugt, das nicht frühzeitig koaguliert, sondern eine gute Stabilität und damit Lagerfähigkeit bis zur Verarbeitung aufweist. 



   Bei der Herstellung von Trennschichten auf Elektroblechen, die wie oben   erwähnt, gewöhnlich als   Isolierschichten bezeichnet werden, kommt es im wesentlichen darauf an, Schichten dünnster Abmessun- 
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 keit.   1m   allgemeinen lassen sich die wässrigen Dispersionen von Kunststoffen oder von kunststoffähnlichen   Naturprodukten in Schichtstärken bis herab zu etwa 3 Mm   aufbringen. Für die elektrisch trennenden Schich-   tenauf warmgewalzten Elektroblechenhaben   sich Schichtstärken von 7 bis 20 pm, vorzugsweise von zirka 12   jim,   je nach Oberflächenrauhigkeit als besonders zweckmässig erwiesen.

   Die erfindungsgemäss zulässige Teilchengrösse der in der Dispersion vorliegenden festen Substanzen richtet sich natürlich nach der gewünschten Schichtstärke und liegt gewöhnlich in der Grössenordnung von 1 jim bis 20 um, vorzugsweise von 5   jim   bis 10   Mm.   

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   Der elektrisch trennende Überzug lässt sich ferner dadurch abwandeln, dass man zusätzlich elektrisch   schlecht leitende Füllkörper in Form   von anorganischen Substanzen, wie Talkum, Glimmer, Siliciumdioxyd, Aluminiumoxyd und bzw. oder Magnesiumoxyd, in einer Korngrösse von 1 um bis 20 pm, vorzugsweise von 5   jim   bis 10 pm, oder organische Substanzen, wie Polyäthylen, Polypropylen, Chlorkautschuk oder Cellulose, vorzugsweise in einer Teilchengrösse von zirka 5 Im bis 20   pm,   beimischt. Für eine Schichtstärke von 10 Im bei einem gegebenen Blechmaterial bestimmter   Oberflächeneigenschatten   ver- 
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 etwa von   271o   (Verhätlnis   11 :   16). 



   Diese Angaben gelten, wenn man gleiche Volumina für gleiche Oberflächen verwendet. Grössere Volumina mit geringerem Feststoffgehalt hinterlassen nach dem Verdunsten des Wassers natürlich einen gleich dicken Film, wie entsprechend   geringere Volumina mit grösseren Feststoffgehalten.   Kunststoffdispersionen sind im allgemeinen nur mit einem Feststoffgehalt von weniger als zirka   50%   technisch zu handhaben. Bei diesen oberen Konzentrationen liegen sie im allgemeinen bereits in Form steifer Pasten vor. 



   Ein weiterer Vorteil ergibt sich erfindungsgemäss, wenn man der wässrigen Kunststoffdispersion zusätzlich einen wasserlöslichen Farbstoff und bzw. oder ein organisches Farbpigment   beimischt. DieMen-   ge des Farbstoffes bzw. des Pigments beträgt zweckmässigerweise   0,   03-0, 1, vorzugsweise 0,05 bis 
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 Fall nicht grösser sein als die der übrigen dispergierten Teilchen. 



   Beispiele für wasserlösliche Farben sind : Methylenblau, Neufuchsin, Safranin, basisch Grün, basisch Gelb, Astrarot. 
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   Mit Hilfe des Farbstoffzusatzes ist es in sehr einfacher und kostensparender Weise möglich, unterschiedliche Elektroblechqualitäten bzw. Elektrobleche unterschiedlicher Stärke zu kennzeichnen, da die erfindungsgemässen Dispersionen während des kontinuierlichen Austritts der Walzbleche aus der Fertigung laufend mit der Dispersion besprüht werden können und der Übergang von einer gefärbten Dispersion zu Dispersionen einer andern Farbe in kürzester Zeit bewerkstelligt werden kann. 



   Ein besonders wichtiger Vorteil der erfindungsgemässen Dispersion besteht darin, dass sie nach dem Aufbringen gut haftet und keinerlei Sprödigkeit zeigt. Damit ist eine gute Verformungsbeständigkeit und besonders gute Stanzbarkeit gewährleistet, auf die für die Lebensdauer der Stanzwerkzeug grösster Wert gelegt wird. 



   Die Trennschicht ist, von den anorganischen Füllstoffen abgesehen, thermoplastisch, wodurch bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck ein begrenztes Fliessen des Mittels zu einer besseren Verteilung stattfindet. Zugleich tritt bei der erhöhten Temperatur eine Klebfähigkeit auf, die abhängig ist von der Anwesenheit von Füllstoffen oder Fremdstoffen. Dies hat zur Folge, dass bei der Verarbeitung von Elektroblechen, beispielsweise zu Transformatoren, ein wesentlicher Teil der Transformatorengeräusche, soweit sie durch nicht fest eingespannte Einzelbleche verursacht werden, verhindert wird, wenn die Ersterwärmung ohne Öl vorgenommen wird. 



   Wie bereits erwähnt, lässt sich die Zusammensetzung der Dispersion in weiten Grenzen ändern und damit dem jeweiligen Verwendungszweck anpassen. Bei diesen Variationsmöglichkeiten geht man zweckmässig von der Erkenntnis aus, dass der organische Anteil der Dispersionen gegebenenfalls in Kombination mit den   Füllmitteln.   für den auftretenden Schichtwiderstand verantwortlich ist, während die sauren Zusätze, wie die Phosphorsäure, Polyphosphorsäure, die sauren Phosphate oder Polyphosphate, im wesentlichen den Korrosionsschutz übernehmen und zur guten Haftung an der Metalloberfläche beitragen. 



     Die erfindungsgemässen Dispersionen lassen   sich auf die Metalloberfläche durch Aufspritzen, Tauchen oder andere bekannte Massnahmen aufbringen. Anschliessend wird das Material zweckmässig bei 120 bis 2000 C getrocknet. Bei der Anwendung von mit thermoplastischen Kunststoffen gefüllte Dispersionen muss die knapp über dem Erweichungspunkt des betreffenden Polymers liegende Einbrenntemperatur kurze Zeit beibehalten werden, während bei mineralischen Füllstoffen die Schichtbildung mit dem Trocknen abgeschlossen ist. 



   Auf diese Weise lassen sich sehr dünne elektrisch trennende Schichten erzielen, die der Dünne von Phosphatschichten entsprechen, jedoch im Gegensatz zu diesen bekannten Schichten keine Hygroskopizität zeigen, so dass sich der Schichtwiderstand durch Wasseraufnahme nicht erniedrigen kann. 

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   Wenn es nicht auf sehr dünne Schichten,   d. h.   auf Schichtdicken von weniger als 20 um, ankommt, werden vorteilhaft statt der anorganischen Füilstoffe die oben erwähnten hochpolymeren organischen Kunststoffe in Form von Pulver verwendet und die Dispersionen, wie bei Einbrennlacken bekannt, auf die Metalloberfläche aufgebracht. 



   Schliesslich können auch noch andere an sich bekannte Zusätze, wie Netzmittel oder Inhibitoren, in der Dispersion eingearbeitet werden. Als Beispiel für Netzmittel seien erwähnt : Polyglykoläther und Polyalkylenoxydaddukte. Beispiele für Inhibitoren sind quartäre Ammoniumsalze sowie Salze aliphatischer Fettsäureamine. 



   Die Erfindung wird im folgenden durch Beispiele erläutert. In den Beispielen ist lediglich die Zusammensetzung der Dispersionen angegeben, da die Herstellung der Dispersionen in an sich bekannter Weise erfolgt. Bei den Mengenangaben   handelt es sich stets um Gewichtsprozent, beiden Verwendungsangaben   um Anwendungsbeispiele. 



    Beispiel l : Isoliermittel für Bleche    
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<tb> 
<tb> Dispersion <SEP> von <SEP> Polyvinylpropionat <SEP> oder
<tb> Copolymere, <SEP> wie <SEP> Vinylacetat/Vinylchlorid <SEP> 20%
<tb> H3PO4 <SEP> 1%
<tb> K <SEP> (Na) <SEP> metaphosphat <SEP> 1% <SEP> 
<tb> Glimmer <SEP> (zirka <SEP> 5 <SEP> J. <SEP> l <SEP> Teilchengrösse) <SEP> 10% <SEP> 
<tb> Talgfettaminphosphat <SEP> (als <SEP> Inhibitor) <SEP> 0, <SEP> 010/0
<tb> Fettalkoholsulfonat <SEP> (als <SEP> Netzmittel) <SEP> 0, <SEP> 1%
<tb> Wasser <SEP> ad <SEP> 100
<tb> 
 Beispiel2 :

  IsoliermittelfürKaltwalzbleche 
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<tb> 
<tb> Dispersion <SEP> von <SEP> Polyvinylacetat <SEP> 5%
<tb> Naturlatex <SEP> 10%
<tb> Phthalatharz <SEP> 100/0
<tb> H3PO4 <SEP> 1% <SEP> 
<tb> K <SEP> (Na) <SEP> metaphosphat <SEP> 1% <SEP> 
<tb> Talgfettaminphosphat <SEP> (als <SEP> Inhibitor) <SEP> 0. <SEP> 010/0
<tb> Nekal*) <SEP> (als <SEP> Netzmittel) <SEP> 0, <SEP> 10/0 <SEP> 
<tb> Wasser <SEP> ad <SEP> 100
<tb> 
   *) Handelsbezeichnung d. Fa.

   Badische Anilin-    und Sodafabrik (BASF) Ludwigshafen Beispiel 3 : Isoliermittel für Warmwalzbleche 
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<tb> 
<tb> Dispersion <SEP> von <SEP> Polyvinylacetat <SEP> 17, <SEP> 5%
<tb> Metacrylsäureester <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 
<tb> Chlorkautschuk <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 
<tb> Glimmer <SEP> 11%
<tb> K <SEP> (Na) <SEP> meta <SEP> phosphat <SEP> 10/0 <SEP> 
<tb> saures <SEP> Na-pyrophosphat <SEP> 1. <SEP> 5%
<tb> Polyglycoläther <SEP> (als <SEP> Netzmittel) <SEP> 0, <SEP> 1%
<tb> Wasser <SEP> ad <SEP> 100
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 
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<tb> 
<tb> Dispersion <SEP> von <SEP> Polyvinylacetat <SEP> 17, <SEP> 5o
<tb> Polyäthylenpulver <SEP> 10%
<tb> HSP04 <SEP> 10/0
<tb> Nekal <SEP> *) <SEP> als <SEP> Netzmittel <SEP> 0, <SEP> 1%
<tb> Wasser
<tb> 
 vgl. Beispiel 2
PATENTANSPRÜCHE : 1.

   Mit einer Trennschicht versehene Elektrobleche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennschicht 
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 chlorid und deren Copolymeren, Polyacrylsäureestern und/bzw. oder Naturlatex, im Verein mit einer geringen Menge, vorzugsweise   1-5 Gew.-Tb,   einer Phosphorsäure oder einem sauren Phosphat, gegebenenfalls in polymerer Form gebildet ist.

Claims

2. Trennschicht für Elektrobleche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion feinst verteilte, elektrisch schlecht leitende anorganische Substanzen, insbesondere Talkum, Glimmer, Siliciumdioxyd, Aluminiumoxyd und/bzw. oder Magnesiumoxyd, in einer Korngrösse von 1 Um bis 20 btm enthält, vorzugsweise von 5 Mm bis 10 jim.

3. Trennschicht für Elektrobleche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion feinst verteilte organische Substanzen, insbesondere Polyäthylen, Polypropylen, Chlorkautschuk und/bzw. oder Cellulose, vorzugsweise in einer Teilchengrösse von 5 um bis 20 um enthält.

4. Trennschicht für Elektrobleche nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Dispersion Inhibitoren und/bzw. oder Netzmittel enthalten sind.

5. Trennschicht für Elektrobleche nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Dispersion wasserlösliche Farbstoffe und/bzw. oder Farbpigmente enthalten sind.

6. Trennschicht für Elektrobleche nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersion den Farbstoff und/bzw. oder das Farbpigment in einer Menge von 0,03 bis 0, 1 Gew.-, vorzugsweise von 0,05 bis 0,07 Gel.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion enthält.

7. Trennschicht für Elektrobleche nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen des Farbpigments bzw. des auskristallisierten Farbstoffs eine Grösse von 0,01 jim bis 5 pm besitzen.