CH669540A5

CH669540A5 -

Info

Publication number: CH669540A5
Application number: CH483585A
Authority: CH
Inventors: Mihaly Medgyesy; Palne Schmitt; Kalmanne Szantai; Ferencne Solymosi; Jozsef Gajda
Original assignee: Ganz Villamossagi Muevek
Priority date: 1985-11-13
Filing date: 1985-11-11
Publication date: 1989-03-31
Also published as: JPS62140675A; FR2590744A1; SE8505351D0; DE3541235A1; FR2590744B1; SE458751B; SE8505351L

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Maschinenteilen mit Isolationslack zwecks Überziehen und Imprägnieren. The invention relates to a method for treating machine parts with insulating lacquer for the purpose of coating and impregnation.

Auf dem Gebiet der Elektroindustrie werden zur Imprägnierung von elektrischen Maschinen und sonstigen Elek-troerzeugnissen einerseits organische Lösungsmittel beinhaltende und anderseits lösungsmittelfreie Imprägniermittel verwendet. Die bekannten Verfahren genügen den gegenüber der Imprägnierung gestellten elektrischen und sonstigen Anforderungen. In the electrical industry, impregnants containing organic solvents and solvent-free impregnants are used to impregnate electrical machines and other electrical products. The known methods meet the electrical and other requirements placed on the impregnation.

In letzter Zeit sind mehrere Tendenzen der Entwicklung der Imprägnierverfahren zu beobachten. Eine dieser Tendenzen führte zu der Entwicklung des sogenannten VPI-Verfahrens, bei welchem das Isolationssystem der elektrischen Maschinen aus bindemittelfreien Isolationsmaterialien gebildet und unter Druck mit dem erforderlichen lösungsmittelfreien Bindemittel, meistens mit Epoxydharz oder Epoxyd-Polyesterharz imprägniert wird. Several trends in the development of impregnation processes have been observed recently. One of these tendencies led to the development of the so-called VPI process, in which the insulation system of electrical machines is formed from binder-free insulation materials and is impregnated under pressure with the required solvent-free binder, usually with epoxy resin or epoxy polyester resin.

Die andere Hauptrichtung der Entwicklung führte zu dem sogenannten Tropfverfahren. Bei diesem Verfahren wird auf die zu imprägnierenden Bauteile, während der Drehung dieser, solange lösungsmittelfreier Lack getropft, bis sich das Isolationssystem mit Lack durchtränkt. The other main direction of development led to the so-called drip process. In this process, solvent-free paint is dripped onto the components to be impregnated while they are rotating until the insulation system becomes saturated with paint.

Die dritte Tendenz besteht in der Vervollkommnung des konventionellen Verfahrens. Das konventionelle Verfahren besteht darin, dass mit Lacken, welche ein organisches Lösungsmittel enthalten, einmal oder zweimal unter Durchführung folgender Teiloperationen imprägniert wird: The third tendency is to perfect the conventional method. The conventional method consists in impregnating with lacquers which contain an organic solvent once or twice by performing the following partial operations:

1. Vortrocknen 1. Predry

2. Durchtränken und Sättigen 2. Soak and satiate

3. Austrocknen 3. Dry out

4. Einbrennen. 4. Burn in.

Die mit dem Isolationssystem versehenen Spulen werden bei ca. 105 — 110 °C in Vakuum oder bei Atmosphärendruck vorgetrocknet, danach auf eine Temperatur von 25—50 °C abgekühlt und danach imprägniert, d.h. in Lack eingetaucht. Dieser Verfahrensschritt kann sowohl unter Atmosphärendruck als auch unter Vakuum durchgeführt werden. Danach wird die Spule aus dem Lack herausgehoben und zur Trocknung auf 70—80 °C erwärmt, daran anschliessend wird der Lack bei einer für den Lack vorgeschriebenen Temperatur eingebrannt. The coils provided with the insulation system are pre-dried at approx. 105-110 ° C in vacuum or at atmospheric pressure, then cooled to a temperature of 25-50 ° C and then impregnated, i.e. dipped in lacquer. This process step can be carried out both under atmospheric pressure and under vacuum. Then the bobbin is lifted out of the paint and heated to 70-80 ° C to dry, then the paint is baked at a temperature specified for the paint.

Das konventionelle Verfahren hat mehrere bedeutende Nachteile. Einerseits ist dieses Verfahren mit einem hohen Energiebedarf verbunden, da die Elemente mit einer nicht gerade geringen Masse mehrmals erwärmt werden müssen, anderseits ist die Anwesenheit eines organischen Lösungsmittels von Nachteil, welches bekannterweise feuergefährlich und gesundheitsschädlich ist und verschmutzt beim Abgang in die Luft die Umgebung. Diese beiden Gesichtspunkte sind deshalb von grosser Bedeutung, weil bei den elektrischen Maschinen, wo es sich um Einrichtungen mit grossen Abmessungen handelt, die Einhaltung und Überprüfung der obligatorischen Feuer-, Arbeits- und Umweltschutzvorschriften äusserst schwierig ist. The conventional method has several major disadvantages. On the one hand, this method is associated with a high energy requirement, since the elements have to be heated several times with a not exactly low mass, on the other hand, the presence of an organic solvent is disadvantageous, which is known to be flammable and harmful to health and pollutes the environment when it is released into the air. These two points of view are of great importance because it is extremely difficult to comply with and check the mandatory fire, work and environmental protection regulations for electrical machines, which are large-scale facilities.

Das Ziel der Erfindung besteht in der Realisierung eines Verfahrens zum Behandeln von Maschinenteilen zwecks Überziehen und Imprägnieren, bei welchem der Imprägnierlack nicht feuergefährlich ist und nur eine minimale umwelt-und gesundheitsschädliche Wirkung des Lackes auftritt. Gleichzeitig sollten die gleichen elektrischen und sonstigen technischen Parameter gewährleistet werden, wie bei den früher bereits bekannten Verfahren und Lacken. The aim of the invention is to implement a method for treating machine parts for coating and impregnation, in which the impregnating varnish is not flammable and only a minimal environmental and health-damaging effect of the varnish occurs. At the same time, the same electrical and other technical parameters should be ensured as in the previously known processes and coatings.

Es ist allgemein bekannt, dass sich die Eigenschaften der elektrischen Isolationsmaterialien sogar bereits bei verhältnismässig geringem Feuchtigkeitsgehalt rapid verschlechtern. Deshalb wurden auf dem Gebiet der Elektroindustrie mit Wasser verdünnbare Produkte lange überhaupt nicht verwendet. Die immer strenger werdenden Umwelt-, Ge-sundheits- und Arbeitsschutzvorschriften zwingen jedoch die Elektroindustrie dazu, sich mit der Einführung dieser Produkte eingehend zu beschäftigen. It is generally known that the properties of the electrical insulation materials deteriorate rapidly even with a relatively low moisture content. Therefore, water-thinnable products have long not been used in the electrical industry. However, the increasingly stringent environmental, health and occupational safety regulations are forcing the electronics industry to take a close look at the introduction of these products.

Die ersten Produkte dieser Art waren mit Wasser verdünnbare Einbrennblechlacke. Ihre Einführung war eine relativ leichte Aufgabe, da freie Flächen von Platten mit einer dünnen /5—15 um/ Lackschicht zu versehen waren. Somit blieb beim Einbrennen die vollkommene Entfernung des Wassers gewährleistet. Bei der Plattenlackierung hat sich erwiesen, dass die mit entsprechendem Wasser verdünnbaren Lacke nach dem Einbrennen über ausgezeichnete allgemeine und elektrische Eigenschaften verfügen. The first products of this type were stoving enamels that could be diluted with water. Their introduction was a relatively easy task, since free areas of plates had to be provided with a thin / 5-15 µm / lacquer layer. Thus, the complete removal of the water was guaranteed during baking. In the case of panel painting, it has been shown that the paints that can be thinned with water have excellent general and electrical properties after baking.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bei der Auswahl von solchen Lacken, die neben den allgemeinen Eigenschaften auch über eine entsprechende Wasserfreilas-sungsfahigkeit und eine geringe Blasenbildungsneigung verfügen, praktisch eine solche Imprägnierung gesichert werden kann, die in ihrer Qualität der mit organische Lösungsmittel beinhaltenden Lacken erfolgten Imprägnierung entspricht. The invention is based on the knowledge that when such lacquers are selected which, in addition to the general properties, also have an appropriate water release ability and have a low tendency to form bubbles, such impregnation can be ensured in practice, the quality of which includes that of organic solvents Varnishes are impregnated.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Maschinenteilen, mit Isolationslack zwecks Überziehen und Imprägnieren und weist die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale auf. The invention relates to a method for treating machine parts with insulating lacquer for the purpose of coating and impregnation and has the features listed in claim 1.

5 5

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15 15

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25 25th

30 30th

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Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 —7 definiert. Preferred embodiments of the method according to the invention are defined in dependent claims 2-7.

Das erfindungsgemäss durchgeführte Verfahren unterscheidet sich darin von dem klassischen Verfahren, dass der Prozess der Vortrocknung wegfällt, da während der Imprägnierung Wasser in das System gelangt. Der Lack dring dank seiner ausgezeichneten aktiven Kapillaritätseigenschaften bereits bei Raumtemperatur in die kleinsten Mikrokapillaren ein. Während des Einbrennens muss sich natürlich das Wasser vollständig entfernen. Das ist eine Grundvoraussetzung zur Sicherung der gewünschten elektrischen Parameter. The method carried out according to the invention differs from the classic method in that the process of predrying is eliminated, since water enters the system during the impregnation. Thanks to its excellent active capillarity properties, the lacquer penetrates the smallest microcapillaries even at room temperature. Of course, the water must completely remove itself during the baking process. This is a basic requirement for securing the desired electrical parameters.

Der Lack muss über folgende Eigenschaften verfügen, um für Imprägnierungszwecke aus dem Gebiet der Elektroindustrie verwendbar zu sein: The paint must have the following properties in order to be used for impregnation purposes in the electrical industry:

1. beim Durchtränken: 1. when soaking:

entsprechende Viskosität, gutes Netzvermögen, geringmöglichster Gehalt an organischen Hilfslösemitteln, gute Lagerfähigkeit, Appropriate viscosity, good wetting ability, lowest possible content of organic auxiliary solvents, good shelf life,

2. beim Einbrennen: 2. when baking:

vollkommene Wasserfreilassungsfähigkeit, minimale Blasenbildung, kurze Einbrennzeit, perfect water release, minimal blistering, short burn-in time,

3. nach dem Einbrennen: 3. after baking:

entsprechende elektrische und mechanische Eigenschaften, gute Wasser-, Wasserdampf-, Öl- und Chemikalienbeständigkeit, bei mehrfacher Imprägnierung guter Zusammenbau. Corresponding electrical and mechanical properties, good water, water vapor, oil and chemical resistance, good assembly with multiple impregnation.

Über derartige Eigenschaften verfügen solche spezielle Lacke, welche mit organischem oder anorganischem Amin neutralisiertes vernetzendes Karbamid — und/oder Melamin — und/oder Phenolharz beinhaltende wässrige Lösungen von mit Öl mit grosser Säurezahl modifizierten oder nicht-modifizierten Alkydharz sind. Such special coatings have properties of this type which are crosslinking carbamide and / or melamine and / or phenolic resin-containing aqueous solutions of organic or inorganic amine-neutralized aqueous solutions of alkyd resin modified or not modified with oil having a high acid number.

Nachstehend wird das erfindungsgemässe Verfahren anhand von zwei bevorzugten Durchführungsbeispielen näher erläutert. The method according to the invention is explained in more detail below on the basis of two preferred implementation examples.

Beispiel 1 example 1

Imprägnierung des Rotors eines neuhergestellten Motors einer Betriebswerkstatt. Die ausgewählte zu imprägnierende Maschine ist der Rotor eines mit wellenförmigen Strom gespeisten Kommutatorfahrmotors mit einer Masse von ca. 85 kg, einer Leistung von 34 kW und einer Drehzahl von 1470 und einer kontinuierlichen Isolation. Als imprägnierender Lack wurde eine mit organischem Amin neutralisiertes, vernetzendes Melaminharz und eine geringe Menge organischer Hilfslösemittel beinhaltende wässrige Lösung von Alkydharz mit grosser Säurezahl verwendet. Der Rotor wurde in einen Imprägnierungsbehälter senkrecht mit dem Kommutator nach oben angeordnet. In einem anderen Behälter wurde der pH-Wert des imprägnierenden Lackes auf einen Wert von 7,5 eingestellt und mit Leitungswasser bis auf einen Effusionswert von 35 s (bei 20 °C und Mp-4 gemessen) verdünnt. Mit Mp-4 wird ein Messglas mit einem Volumen von 100 ml gemäss DIN 53211 bezeichnet. Der Gehalt des Lackes an nichtflüchtiger Substanz war dabei ca. 35%. Danach wurde über ein die beiden Behälter verbindendes Rohr soviel Lack in den Imprägnierungsbehälter übergepumpt, dass der Rotor bis zum Kommutator bedeckt war und solange daringehalten wurde, bis auf der Lackoberfläche die Blasenbildung aufhörte. Das dauerte etwa eine Stunde. Danach wurde der Lack in den Vorbereitungsbehälter zurückgepumpt, der Rotor über den Behälter gehoben, sodass er Impregnation of the rotor of a newly manufactured engine in a workshop. The selected machine to be impregnated is the rotor of a commutator travel motor fed with wave-shaped current with a mass of approx. 85 kg, an output of 34 kW and a speed of 1470 and a continuous insulation. An organic amine neutralized, crosslinking melamine resin and a small amount of organic auxiliary solvents containing an aqueous solution of alkyd resin with a large acid number was used as the impregnating lacquer. The rotor was placed vertically in an impregnation tank with the commutator facing up. In another container, the pH of the impregnating lacquer was adjusted to a value of 7.5 and diluted with tap water to an effusion value of 35 s (measured at 20 ° C. and Mp-4). Mp-4 refers to a measuring glass with a volume of 100 ml according to DIN 53211. The content of the paint in non-volatile substance was about 35%. Afterwards, enough lacquer was pumped into the impregnation container via a pipe connecting the two containers so that the rotor was covered up to the commutator and was held until the bubble formation on the lacquer surface stopped. It took about an hour. Then the paint was pumped back into the preparation container, the rotor was lifted over the container so that it

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abtropfen konnte, wonach der Lack mit einem nassen Tuch vom Achsenende abgewischt wurde. Die Maschine wurde anschliessend zum Zwecke der Verdampfung des Wassers, zuerst unter einer Temperatur von 50 °C, bei atmosphärischem Druck für eine Zeitdauer von vier Stunden gehalten. Danach wurde der Lack bei einer für den Lack vorgeschriebenen Temperatur von 130 °C während 12 Stunden eingebrannt. Dieser Vorgang wurde zur Erreichung einer entsprechenden Qualität der Imprägnierung wiederholt, jedoch mit der Abweichung, dass die Effusion des Lackes auf 50 s eingestellt wurde. Dann betrug der Gehalt des Lackes an nichtflüchtiger Substanz etwa 45%. Die Qualität der Imprägnierung wurde in bekannter Weise, durch Messung des Isolationswiderstandes bei einer Temperatur von 130 °C bewertet. could drain, after which the paint was wiped off the end of the axle with a wet cloth. The machine was then held for the purpose of evaporating the water, first at a temperature of 50 ° C, at atmospheric pressure for a period of four hours. The paint was then baked at a temperature of 130 ° C. prescribed for the paint for 12 hours. This process was repeated to achieve an appropriate quality of impregnation, but with the difference that the effusion of the lacquer was set to 50 s. The non-volatile substance content of the paint was then approximately 45%. The quality of the impregnation was evaluated in a known manner by measuring the insulation resistance at a temperature of 130 ° C.

Beispiel 2 Example 2

Imprägnierung eines bereits benutzten Motors zur Instandhaltung und Erneuerung. Impregnation of an already used engine for maintenance and renewal.

Der gemäss diesem Beispiel gewählte Motor war nach einem Betrieb von 20 000 Betriebsstunden, noch im betriebsfähigen aber verfallenen, öligen und schmutzigen Zustand. Der Motor verfügte über folgende technische Parameter: The engine selected according to this example was after an operation of 20,000 operating hours, but still in an operational but dilapidated, oily and dirty state. The engine had the following technical parameters:

eine Masse von ca. 20 kg, Kommutatoranker. In der ersten Phase der Imprägnierung wurde der Motor gesäubert. Dieses wurde mit einem starken Flüssigkeitsstrahl, im ersten Schritt mit einer wässrigen Waschmittellösung und im zweiten Schritt mit reinem Wasser durchgeführt. Danach wurde der Motor ohne Trocknung in den Imprägnierungsbehälter geführt und danach die Imprägnierung wie bei Beispiel 1 beschrieben vorgenommen. Im gegebenen Fall wurde zweimal imprägniert. In Abhängigkeit vom Zustand und der geplanten Betriebsweise des Motors kann jedoch auch eine einmalige Imprägnierung ausreichend sein. a mass of approx. 20 kg, commutator armature. In the first phase of the impregnation, the engine was cleaned. This was carried out with a strong jet of liquid, in the first step with an aqueous detergent solution and in the second step with pure water. The motor was then led into the impregnation container without drying, and the impregnation was then carried out as described in Example 1. In this case, impregnation was carried out twice. Depending on the condition and the planned mode of operation of the engine, a single impregnation may also be sufficient.

Im allgemeinen werden die Parameter (pH-Wert, Viskosität, Gehalt an nichtflüchtiger Substanz) des Lackes immer in Abhängigkeit von den Gegebenheiten des Industriebereiches und dem Charakter des zu imprägnierenden Bauteils bestimmt. Der pH-Wert des Lackes kann in einem Bereich von 7 — 11, vorzugsweise 7—8, die Effusion des Lackes in einem Bereich von 20—200 s, vorzugsweise 30—60 s (bei 20 °C und Mp-4 gemessen) und der Gehalt an nichtflüchtiger Substanz in einem Bereich von 20 — 70%, vorzugsweise 30—45% gewählt werden. In general, the parameters (pH value, viscosity, content of non-volatile substance) of the paint are always determined depending on the conditions in the industrial sector and the character of the component to be impregnated. The pH of the lacquer can be in a range of 7-11, preferably 7-8, the effusion of the lacquer in a range of 20-200 s, preferably 30-60 s (measured at 20 ° C. and Mp-4) and the content of non-volatile substance can be selected in a range from 20-70%, preferably 30-45%.

Aus den beschriebenen Beispielen ist ersichtlich, dass das erfindungsgemässe Verfahren gegenüber dem konventionellen Verfahren über eine Reihe von Vorteilen verfügt. Ein grundsätzlicher Vorteil besteht darin, dass durch Anwendung des wasserlöslichen Lackes die Feuer- und Explosionsgefahr eliminiert und die gesundheitsschädliche Wirkung sowie die Umweltverschmutzung reduziert wird. Der auf die Haut gelangende Lack kann mit Leitungswasser und Seife entfernt werden. Darüber hinaus wird bei dem erfindungsgemässen Verfahren eine Arbeitsoperation eingespart, und zwar die Vortrocknung, wodurch eine bedeutende Einsparung an Zeit-, Arbeits- und Energieaufwand erzielt wird. Die bei den erfindungsgemässen Verfahren verwendbaren Lacke erfordern eine geringe Zeitdauer bei der Einbrennung, was ebenfalls zu einer bedeutenden Zeit- und Energieeinsparung führt. It can be seen from the examples described that the method according to the invention has a number of advantages over the conventional method. A fundamental advantage is that the use of water-soluble varnish eliminates the risk of fire and explosion, and reduces the harmful effects on health and pollution. The lacquer that gets on the skin can be removed with tap water and soap. In addition, one work operation is saved in the method according to the invention, namely the predrying, whereby a significant saving in time, labor and energy expenditure is achieved. The lacquers which can be used in the process according to the invention require a short time during the stoving, which likewise leads to significant time and energy savings.

Gemäss den bei der Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens gewonnenen Erfahrungen wurde eine 50-prozen-tige Zeiteinsparung und eine 50-prozentige Energieeinsparung erzielt. According to the experience gained in using the method according to the invention, a 50 percent time saving and a 50 percent energy saving were achieved.

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Claims

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1. Process for treating machine parts with insulating varnish for coating and impregnation, characterized in that the machine part provided with an insulation system at room temperature, in water-soluble varnish with a pH of 7-11, and with an effusion of 20-150 s, Measured at 20 ° C and Mp-4, as long as it is immersed until no bubbles can be seen on the surface of the paint, whereupon the machine part is removed from the paint, drained and dried at a temperature of 15-80 ° C, after which the paint layer a temperature prescribed for the respective paint is baked.

2. The method according to claim 1, characterized in that the immersion at a room temperature of

15-40 ° C and under atmospheric pressure or under vacuum.

2nd

PATENT CLAIMS

3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the pH of the lacquer is in a range of 7-8.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the effusion of the lacquer in a range of 35-55 s - measured at 20 ° C and Mp-4 - is set.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the paint is dried after dripping under atmospheric pressure or under vacuum.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that drying is carried out in a temperature range of 25-40 ° C.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that an aqueous solution of oil-modified or unmodified alkyd resin with a large acid number is used as the lacquer, the aqueous solution neutralized with organic or inorganic amine crosslinking carbamide, and / or Melamine, and / or

• Contains phenolic resin.