CS252365B1

CS252365B1 - Electroinsulating lacquer

Info

Publication number: CS252365B1
Application number: CS849730A
Authority: CS
Inventors: Dusan Matulay; Katarina Lucenicova
Original assignee: Dusan Matulay; Katarina Lucenicova
Priority date: 1984-12-13
Filing date: 1984-12-13
Publication date: 1987-08-13
Also published as: CS973084A1

Abstract

Elektroizolačný lak na lakovanie Cu a Al drůtov a pásov s vysokým podielom sušiny pri zachování nízké] viskozity, umožňujúci dobru zpracovatelnost a] po dlhšom skladovaní hmotnostně obsahuje 8 až 17 % polyvinylformálovej živice o molekulovej hmotnosti 4 000 až 14 000 s hmotnostným obsahom pólyvinylformálu 75 až 78 % a polyvinylalkoholu, vyjádřeného ako obsah —OH skupin 4,0 až 6,0 °/o, 5 až 10 °/o izokyanátovej živice s obsahom 10 až 14 % blokovaných —NCO— skupin, 0,2 až 2,5 % melamínformaldehydovej živice, ktorej rieditelnosť v lakovom benzíne je 30 až 120 ml na 10 g živice a 0,9 až 5 % rezolovej živice na báze krezolformaldehydového rezolu pripravitetného reakciou 108,1 hmotnostných dielov krezolu s obsahom alespoň 40 °/o hmotnostných m-krezolu so 64,9 až 97,4 hmotnostných dielov formalínu a 0,7 až 1,4 hmotnostných dielov hexametyléntetramínu ako katalyzátora a stabilizovaného 40 % hmotnostnými butanolu počítaného na rezol pri 23 °C.Electrical insulating varnish for painting Cu and Al wires and strips with a high solids content while maintaining low viscosity, allowing good processability and after prolonged storage, contains by weight 8 to 17% polyvinyl formal resin with a molecular weight of 4,000 to 14,000 with a polyvinyl formal content of 75 to 78% by weight and polyvinyl alcohol, expressed as a content of —OH groups of 4.0 to 6.0%, 5 to 10% isocyanate resin with a content of 10 to 14% blocked —NCO— groups, 0.2 to 2.5% melamine formaldehyde resin, the dilution of which in white spirit is 30 to 120 ml per 10 g of resin and 0.9 to 5% resole resin based on cresol-formaldehyde resole prepared by reacting 108.1 parts by weight of cresol with a content of at least 40 % by weight of m-cresol with 64.9 to 97.4 parts by weight of formalin and 0.7 to 1.4 parts by weight of hexamethylenetetramine as catalyst and stabilized with 40% by weight of butanol calculated on the resol at 23°C.

Description

Vynález riešie zloženie elektrolzolačného laku vhodného pre výrobu lakovaných drotov a pásov. Ciefom vynálezu je vytvorenie laku s vysokým podielom sušiny pri zachovaní nízkej viskozity.The invention provides a composition of an electro-insulating varnish suitable for the production of varnished wires and strips. The aim of the invention is to create a varnish with a high solids content while maintaining a low viscosity.

Jednou z najstarších živičných báz využívaných pre lakovanie elektrických vodičov pre výrobu elektrických strojov sú polyvinylformálové živice. Už americké patenty z r. 1939—1942, ktoré prvé poplsujú přípravu polyvinylformálových lakov na droty uvádzajú modifikáciu s rezolovou živicou. Podobný typ laku v.yrába v súčasnosti Sovietsky zvaz. Nevýhodou týchto lakov je vysoká hodnota viskozity pri nízkom obsahu neprchavých látok, nedostatočná odolnost voči transformátorovému olejů a chladivém a nízká hodnota termoplasticity. Z polyvinylformálových živíc modifikovaných rezolovou živicou sa aplikujú také, ktorých molekulová hmotnost sa pohybuje v rozmedzí 14 000 až 40 000, viskozita 7 000 až 10 000 mPa . s pri 20 °C a obsah neprchavých látok je 14 až 17 hmotnostných percent. Čiastočnou alebo úplnou náhradou vysokomolekulovej základnej živice za nižšiemolekulovú sa dosiahne zníženie viskozity za súčasného zvýšenia podielu neprchavých látok v laku, ale dochádza aj k zhoršeniu filmotvornosti a spracovatefských vlastností laku, preto sa volí najčastejšie kombinácia živíc s vysokou a nižšou molekulovou hmotnosťou. Sú známe polyvinylformálové laky na droty s viskozitou 4 000 mPa s pri 25 °C a obsahom neprchavých látok 21 hmotnostných percent. Bežnejšie sú však laky s obsahom neprchavých látok v rozmedzí 15—18 hmotnostných percent a viskozitou 5 000 až 8 000 mPa s pri 20 °C.One of the oldest resin bases used for varnishing electrical conductors for the production of electrical machines are polyvinyl formal resins. Already American patents from 1939—1942, which first describe the preparation of polyvinyl formal varnishes for wires, mention modification with resole resin. A similar type of varnish is currently produced by the Soviet Union. The disadvantage of these varnishes is a high viscosity value with a low content of non-volatile substances, insufficient resistance to transformer oils and coolants, and a low thermoplasticity value. Of the polyvinyl formal resins modified with resole resin, those whose molecular weight ranges from 14,000 to 40,000, viscosity 7,000 to 10,000 mPa. s at 20 °C and the content of non-volatile substances is 14 to 17 percent by weight are applied. Partial or complete replacement of a high-molecular base resin with a lower-molecular one results in a reduction in viscosity while simultaneously increasing the proportion of non-volatile substances in the varnish, but also in a deterioration of the film-forming and processing properties of the varnish, which is why a combination of resins with a high and lower molecular weight is most often chosen. Polyvinyl formal varnishes for wires with a viscosity of 4,000 mPa s at 25 °C and a non-volatile substance content of 21 weight percent are known. However, varnishes with a non-volatile substance content in the range of 15—18 weight percent and a viscosity of 5,000 to 8,000 mPa s at 20 °C are more common.

Modifikáciou polyvinylformálových lakov obsahujúcich rezolovú, melamínformaldehydovú, príp. izokyanátovú zložku, s inými chemickými bázami,' například polyuretánmi, polyestermi a pod., sa dosiahne zvýšenie obsahu neprchavých látok a zníženie viskozity, zhoršuje sa však výrazné odolnost voči transformátorovému olejů a chladivém.By modifying polyvinyl formal varnishes containing a resole, melamine formaldehyde or isocyanate component with other chemical bases, for example polyurethanes, polyesters, etc., an increase in the content of non-volatile substances and a decrease in viscosity is achieved, but the resistance to transformer oils and coolants is significantly impaired.

Zo spracovatefského hfadiska nejvýhodnejšie sú laky spracovatelné pri vysokých odtahových rýchlostiach pri zachovaní dobrej filmotvornosti na hliníkových a měděných drótoch různých priemerov a elektrických a mechanických vlastností, t. j. laky s najvyšším obsahom neprchavých látok s čo najnižšou viskozitou, čo umožňuje vysokú odťahovú rýchlosť a nízku teplotu vytvrdenia. U lakov s vyšším obsahom neprchavých látok je možné použiť pre dosiahnutie požadovaného prírastku lakového filmu nižší počet nánosov, čo zmierňuje, resp. vyrovnává nevýhodu nižšej odťahovej rýchlosti.From a processing point of view, the most advantageous are varnishes that can be processed at high removal rates while maintaining good film formation on aluminum and copper wires of various diameters and electrical and mechanical properties, i.e. varnishes with the highest content of non-volatile substances with the lowest possible viscosity, which allows for a high removal rate and a low curing temperature. For varnishes with a higher content of non-volatile substances, it is possible to use a lower number of layers to achieve the desired increase in the varnish film, which mitigates or compensates for the disadvantage of a lower removal rate.

V americkom patente Č. 4 150 190 z roku 1977, je popísaná příprava polyvinylformálových lakov s molekulovou hmotnosťou 14 000 až 17 000 modifikovaných fenolickou a izokyanátovou živicou, rozpuštěných v nefenolických rozpúšťadlách na báze glykoléterov. Připravené polyvinylformálové laky s obsahom neprchavých látok až do 31,2 hmotnostných percent dosahujú viskozituIn U.S. Patent No. 4,150,190 of 1977, the preparation of polyvinyl formal varnishes with a molecular weight of 14,000 to 17,000 modified with phenolic and isocyanate resins dissolved in non-phenolic glycol ether solvents is described. The prepared polyvinyl formal varnishes with a non-volatile content of up to 31.2 weight percent reach a viscosity of

375 mPa s pri 140 ^ICC. Ich nevýhodou je, že sú spracovatelné len pri zvýšených teplotách.375 mPa s at 140 ^IC C. Their disadvantage is that they can only be processed at elevated temperatures.

V sovietskom vynáleze č. 753 878 z roku 1980 je popísaná příprava polyvinylformálového laku, ktorá vychádza z polyvinylformálovej živice s molekulovou hmotnosťou 1 500 až 4 000 s obsahom hydroxylových skupin 3,5 až 6,2 hmotnostných percent s obsahom neprchavých látok 17,4 až 18 hmotnostných percent, umožňujúca lakovanie drotov pri vysokých odtahových rýchlos(220 až 280 m/min.). Nevýhodou je, že sa dajú použiť len na lakovanie drotov priemeru 0,02 až 0,3 mm.Soviet invention No. 753,878 from 1980 describes the preparation of polyvinyl formal varnish, which is based on polyvinyl formal resin with a molecular weight of 1,500 to 4,000, a hydroxyl group content of 3.5 to 6.2 percent by weight, and a non-volatile matter content of 17.4 to 18 percent by weight, enabling the varnishing of wires at high draw-off speeds (220 to 280 m/min.). The disadvantage is that they can only be used for varnishing wires with a diameter of 0.02 to 0.3 mm.

Vo francúzskom patente č. 2 380 329 sa uvádza příprava polyvinylformálového laku s obsahom neprchavých látok 23 hmotnostných percent a viskozitou okolo 4 000 mPa s pri 20 °C, pričom na urýchlenie vytvrdzovacej reakcie sa přidává maximálně 5,0 hmotnostných percent aromatického amínaldehydu. Odtahová rýchlosť pri lakovaní je 13 až 17 m/min. pre Cu drot priemeru 0,8 mm.French patent No. 2,380,329 describes the preparation of a polyvinyl formal varnish with a non-volatile matter content of 23% by weight and a viscosity of around 4,000 mPa s at 20 °C, with a maximum of 5.0% by weight of aromatic amine aldehyde added to accelerate the curing reaction. The removal speed during varnishing is 13 to 17 m/min. for a Cu wire with a diameter of 0.8 mm.

Nevýhodou vačšiny v súčasnosti používaných polyvinylformálových lakov je aj ich sklon k nárastu viskozity počas skladovania.A disadvantage of most currently used polyvinyl formal varnishes is their tendency to increase in viscosity during storage.

Uvedené nevýhody odstraňuje elektroizolačný lak podfa vynálezu, ktorého živičná zložka je vytvořená z polyvinylformálové]' živice, izokyanátovej živice, melamínformaldehydovej a rezolovej živice. Podstatou vynálezu je, že lak obsahuje 8 až 17 percent hmotnostných nízkomolekulovej polyvinylformálovej živice s molekulovou hmotnosťouThe above disadvantages are eliminated by the electrical insulating varnish according to the invention, the resin component of which is made of polyvinyl formal resin, isocyanate resin, melamine formaldehyde and resole resin. The essence of the invention is that the varnish contains 8 to 17 percent by weight of low molecular weight polyvinyl formal resin with a molecular weight

000 až 14 000, obsahujúcej 75 až 78 percent hmotnostných polyvinylformálu a polyvinylalkoholu (vyjádřeného obsahom —OH skupin 4,0 až 6,6 percent hmotnostných). Dalšími zložkami sú: 5 až 10 percent hmotnostných polyizokyanátovej živice s obsahom 11,8 až 14,1 percent hmotnostných —NCO skupin, pripravenej adičnou reakciou 2,4 a 2,6-toluéndiizokyanátu s trojfunkčným alkoholom, výhodné trimetylolpropánu, ktorej volné —NCO skupiny sú blokované fenolom alebo krezolom; ďalej 0,2 až 2,5 percent hmotnostných butanolizovanej melamínformaldehydovej živice s obsahom 50 percent hmotnostných neprchavých látok, ktorej číslo kyslosti je maximálně 0,6 mg KOH/g a rieditelnosť s lakovým benzínom maximálně 120 ml/10 g butanolizovanej živice. Trefou živičnou zložkou je 0,9 až 5,0 percent hmotnostných rezolformaldehydovej živice pripravenej reakciou 1 molu (108,1 hmotnostných dielov) krezolu s obsahom aspoň 40 percent hmotnostných m-krezolu s 0,8 až 1,2 mól formaldehydu (resp. 64,9 až 97,4 hmotnostných dielov formalínu) (37 %-ného vodného roztoku formaldehydu) a 0,005 až 0,01 mól hexametyléntetramínu (0,7 až 1,4 hmotnostných dielov).000 to 14,000, containing 75 to 78 percent by weight of polyvinyl formal and polyvinyl alcohol (expressed as a content of —OH groups of 4.0 to 6.6 percent by weight). The other components are: 5 to 10 percent by weight of a polyisocyanate resin containing 11.8 to 14.1 percent by weight of —NCO groups, prepared by the addition reaction of 2,4 and 2,6-toluene diisocyanate with a trifunctional alcohol, preferably trimethylolpropane, the free —NCO groups of which are blocked with phenol or cresol; furthermore 0.2 to 2.5 percent by weight of a butanolized melamine formaldehyde resin containing 50 percent by weight of non-volatile matter, having an acid number of not more than 0.6 mg KOH/g and a dilutability with white spirit of not more than 120 ml/10 g of butanolized resin. The preferred resin component is 0.9 to 5.0 weight percent of a resole formaldehyde resin prepared by reacting 1 mole (108.1 weight parts) of cresol containing at least 40 weight percent m-cresol with 0.8 to 1.2 moles of formaldehyde (or 64.9 to 97.4 weight parts of formalin) (37% aqueous formaldehyde solution) and 0.005 to 0.01 moles of hexamethylenetetramine (0.7 to 1.4 weight parts).

Živ.ica sa zriedi přidáním 40 percent hmotnostných butanolu, počítané na rezol pri 23 °C. Získá sa asi 40%-ný stabilizovaný PříkladThe resin is diluted by adding 40 percent by weight of butanol, calculated on the resole at 23°C. About 40% stabilized Example

Zloženie laku: 1 % hm.Paint composition: 1% by weight.

roztok rezolu, ktorý má východziu viskozitu 40 až 100 mPa . s pri 20 °C, ktorá sa po 6-tich mesiacoch skladovania pri 23 °C změní maximálně o 100 %.a resole solution that has an initial viscosity of 40 to 100 mPa.s at 20°C, which changes by a maximum of 100% after 6 months of storage at 23°C.

Nasledujúce příklady doplňujú popis prevedenia vynálezu.The following examples complete the description of the embodiments of the invention.

3 4 5 % hm. % hm. % hm. % hm.3 4 5 % wt. % wt. % wt. % wt.

polyvinylformálová živica polyvinyl formal resin mol. h. 10—12 tis., —OH 5,0-6,0 % hm. minor h. 10-12 thousand, —OH 5.0-6.0% wt. 13,2 13.2 polyvinylformálová živica mol. h. 14 tis., —OH 5,5 % hm. polyvinyl formal resin mol. h. 14 thousand, —OH 5.5% wt. izokyanátová živica s obsahom —NCO 11,8 % hm., blokovaných krezolom isocyanate resin with —NCO content of 11.8% by weight, blocked with cresol 7,9 7.9 izokyanátová živica s obsahom —NCO 14 % hm., blokovaných fenOlom isocyanate resin with —NCO content 14% by weight, blocked with phenol krezolformaldehydová živica cresol formaldehyde resin 1,1 1.1 melamínformaldehydnvá živica, rieditefnosť 50 % hm. roztoku v butanole lakovým benzínom 120 ml/10 g róztoku melamine formaldehyde resin, dilution 50% by weight of solution in butanol with white spirit 120 ml/10 g of solution 1,0 1.0 melamínformaldehydová živica, rieditefnosť 50 % hm. roztoku v butanole lakovým benzínom 30—45 ml/10 g roztoku melamine formaldehyde resin, dilution of 50% by weight solution in butanol with white spirit 30—45 ml/10 g solution krezol cresol 27,8 27.8 solventná nafta solvent oil 23,2 23.2 xylén xylene 23,2 23.2 butanol butanol 2,6 2.6 Příprava laku Polyvinylformálová živica sa Preparation of varnish Polyvinyl formal resin dávkuje dosages

12,6 12.6 13,2 13.2 — — — — — — — — 12,6 12.6 13,2 13.2 7,6 7.6 6,6 6.6 — — — — 7,6 7.6 7,0 7.0 3,0 3.0 4,2 4.2 3,0 3.0 1,1 1.1 0,9 0.9 1,0 1.0

— — — — 0,9 0.9 1,0 1.0 26,4 26.4 25,2 25.2 26,4 26.4 27,8 27.8 22,0 22.0 21,2 21.2 22,0 22.0 23,2 23.2 22,0 22.0 21,2 21.2 22,0 22.0 23,2 23.2 5,5 5.5 7,4 7.4 5,5 5.5 2,6 2.6 roztok) solution) sa přidá will be added pri odstavenom i at the shutdown i í/yhrie is/is playing

rozpúšťacej nádoby s možnosťou vyhrievania a chladenia, opatrenej miešadlom a kontrolným teplomerom. Přidá sa solventná nafta a xylén a po 30 minútach miešania sa přidá krezol a zmes sa vyhřeje na 40 °C. Po rozpuštění polyvinylformálovej živice (číry postupné najprv 50 %-ný roztok melamínformaldehydovej živice v butanole, potom 40 %-ný roztok rezolovej živice v butanole a krezole a nakoniec 50 %-ný roztok izokyanátovej živice v krezole. Zmes sa mieša do získania homogénneho roztoku laku, ktorý sa přefiltruje.a dissolving vessel with the possibility of heating and cooling, equipped with a stirrer and a control thermometer. Solvent naphtha and xylene are added and after 30 minutes of stirring, cresol is added and the mixture is heated to 40 °C. After dissolving the polyvinyl formal resin (clear), first a 50% solution of melamine formaldehyde resin in butanol, then a 40% solution of resole resin in butanol and cresol and finally a 50% solution of isocyanate resin in cresol. The mixture is stirred until a homogeneous varnish solution is obtained, which is filtered.

Špecifikácia laku 1 2 3 4 5Paint specification 1 2 3 4 5

Obsah ineprchavých látok, % hm. (1 bod./l80 °C) 23,2 24,1 25,0 24,1 23,2Non-volatile matter content, % wt. (1 point/l80 °C) 23.2 24.1 25.0 24.1 23.2

Viskozita, 20 °C, Hoppler, mPa. s 1 650 1530Viscosity, 20 °C, Hoppler, mPa.s 1,650 1,530

980980

17501750

800800

Vlastnosti lakovaného hliníkového drůtu priemeru 1,8 mm prírastok (mikrometer) ťažnosť (násobok priemeru drůtu) tepelný náraz (násobok priemeru drotu) termoplasticita (°C) prierazné napStie (kV) oder (počet dvojposunov) odolnost voči transformačnému olejů Podmienky lakovania vertikálna lakovacia pec, teplota 300—360 °C odtahová rýchlosť 8—12 m/min.Properties of painted aluminum wire with a diameter of 1.8 mm: gain (micrometers) ductility (multiple of wire diameter) thermal shock (multiple of wire diameter) thermoplasticity (°C) breakdown voltage (kV) abrasion (number of double shifts) resistance to transformation oils Painting conditions: vertical painting oven, temperature 300—360 °C, withdrawal speed 8—12 m/min.

Polyvinylformálový lak podl'a vynálezu má univerzálně využitie na lakovanie Cu a AI pásov a drotov různých priemerov od 0,5 mm s dobrými spracovatelskými vlastnostami, výbornou filmotvornosťou, odolnosťou voči transformátorovému olejů a chladívám, pričom tieto vlastnosti sa dlhodobým skladováním nemenia. Zvýšený obsah neprchavýchThe polyvinyl formal varnish according to the invention has universal use for varnishing Cu and Al strips and wires of various diameters from 0.5 mm with good processing properties, excellent film formation, resistance to transformer oils and coolants, while these properties do not change during long-term storage. Increased content of non-volatile

60—7060—70

2—3 2_32—3 2_3

270—310270—310

8—118—11

60—100 vyhovuje látok, 22 až 25 percent hmotnostných a nízká viskozita 1 000 až 2 000 mPa . s pri 20 °C priaznivo ovplyvní produktivitu výroby lakovaných drotov tým, že umožňuje buď znížiť počet nánosov potřebných na predpísaný prírastok alebo v porovnaní s lakmi s nižším obsahom neprchavých látok dosiahnuť vyšší prírastok vypáleného lakového filmu. Súčasne sa zníži spotřeba rozpúšťadiel potřebných pre přípravu polyvinylformálových lakov, čo je tiež významné ako z ekologického, tak aj z hospodářského hradiska.60—100 suits substances, 22 to 25 percent by weight and low viscosity 1,000 to 2,000 mPa. s at 20 °C will positively affect the productivity of the production of varnished wires by allowing either to reduce the number of layers required for the prescribed gain or to achieve a higher gain of the baked varnish film in comparison with varnishes with a lower content of non-volatile substances. At the same time, the consumption of solvents required for the preparation of polyvinyl formal varnishes will be reduced, which is also significant from both an ecological and an economic point of view.

Claims

SUBJECT

An electro-insulating varnish based on polyvinylformal resin, isocyanate resin, melamine-formaldehyde resin and resol resin, characterized in that it contains 8 to 17% by weight of polyvinylformal resin having a molecular weight of 4,000 to 14,000 and a polyvinylformal content of 75 to 78% and polyvinyl alcohol, - OH content of 4.0 to 6.0%,

5 to 10% of an isocyanate resin containing 10 to 14% blocked "NCO" groups, obtainable by the addition reaction of 2,4- and 2,6-toluene diisocyanate with a tri-functional alcohol,

We claim:

0.2 to 2.5% of a melamine-formaldehyde resin whose dilutability in white spirit is 30 to 120 ml per 10 g of resin and 0.9 to 5% cresol-formaldehyde resol resol, obtainable by reaction of 108.1 parts by weight of cresol containing at least 40% by weight of m-cresol with 64.9 to 97.4 parts by weight of formalin and 0.7 to 1.4 parts by weight of hexamethylenetetramine catalyst and stabilized with 40% by weight of butanol calculated on the resol at 23 ° C.

Severography, n. p., plant 7, Most

Price 2,4fl Kčt