DE102007025668B4 - Method for connecting two joining partners - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Verbinden eines ersten Fügepartners (1) mit einem zweiten Fügepartner (2) an einem vorgesehenen Fügebereich mit folgenden Schritten:
Bereitstellen des ersten Fügepartners (1) und des zweiten Fügepartners (2),
Aufbringen einer ersten Lackschicht (13) auf den ersten Fügepartner (1) zumindest im Bereich der späteren Fügestelle,
Aneinanderpressen des ersten Fügepartners (1) und des zweiten Fügepartners (2) in dem vorgesehenen Fügebereich unter Einwirkung einer die Fügepartner (1, 2) aneinander anpressenden Kraft (F),
wobei die erste Lackschicht (13) eine Lackzusammensetzung auf Basis einer Epoxidharzmischung, eines Härtebeschleunigers, eines epoxyfunktionellen Haftvermittlers auf Silanbasis und eines Lösungsmittels ist und wobei die Epoxidharzmischung
10 Gew% bis 94 Gew% mindestens eines festen Epoxidharzes mit einer Epoxidzahl bis maximal 2 Eq/kg;
1 Gew% bis 50 Gew% mindestens eines festen multifunktionellen Epoxidharzes mit einer Epoxidzahl > 4 Eq/kg; und
5 Gew% bis 40 Gew% eines Phenol- und/oder Kresolnovolaks mit einem Schmelzpunkt >...Method for connecting a first joining partner (1) to a second joining partner (2) at a designated joining area, comprising the following steps:
Providing the first joining partner (1) and the second joining partner (2),
Applying a first lacquer layer (13) to the first joining partner (1) at least in the region of the subsequent joint,
Pressing together the first joining partner (1) and the second joining partner (2) in the intended joining region under the action of a force (F) which presses the joining partners (1, 2) against each other,
wherein the first lacquer layer (13) is a lacquer composition based on an epoxy resin mixture, a curing accelerator, a silane-based epoxy-functional primer and a solvent, and wherein the epoxy resin mixture
10% to 94% by weight of at least one solid epoxy resin having an epoxide number of not more than 2 Eq / kg;
1% to 50% by weight of at least one solid multifunctional epoxy resin having an epoxide number> 4 Eq / kg; and
5% to 40% by weight of a phenolic and / or cresol novolak with a melting point>>
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier Fügepartner, insbesondere eines Permanentmagneten oder eines magnetisierbaren Körpers mit einem Träger, beispielsweise dem Trägerkörper eines herzustellenden Rotors. Solche Rotoren werden unter anderem als Läufer von permanentmagneterregten Synchronmaschinen (PMSM) eingesetzt.The present invention relates to a method for joining two joining partners, in particular a permanent magnet or a magnetizable body with a carrier, for example, the carrier body of a rotor to be produced. Such rotors are used inter alia as a rotor of permanent magnet synchronous machines (PMSM).
Im Rahmen der Herstellung solcher Läufer müssen mehrere Permanentmagnete oder magnetisierbare Körper lagegenau auf einem Träger fixiert werden. Diese Fixierung muss auch beim Bandagieren erhalten bleiben. Das Endprodukt sollte ein temperaturfester Verbund sein, der hohen Temperaturen von typischer Weise bis zu 200°C standhält, und bei dem sich die Position der an dem Träger fixierten Magnete trotz hoher Zentrifugalkräfte, Drehmomente, Beschleunigungs- und Bremsmomente gegenüber dem Träger nicht verändern darf. Dies erfordert eine ausreichende Druckscherfestigkeit der Verbindung zwischen dem Träger und den Magneten.As part of the production of such runners several permanent magnets or magnetizable body must be fixed in precise position on a support. This fixation must also be retained during bandaging. The final product should be a temperature resistant composite capable of withstanding high temperatures, typically up to 200 ° C, and in which the position of the magnets affixed to the carrier must not change in spite of high centrifugal forces, torques, acceleration and braking moments relative to the carrier. This requires sufficient compressive shear strength of the bond between the carrier and the magnets.
Bei herkömmlichen Magnetsystemen werden Magnete untereinander und/oder mit anderen Werkstücken, wie z. B. Stahlrückschlüssen oder anderen weichmagnetischen Werkstücken, klebetechnisch verbunden. Dabei wird von der Klebeverbindung gefordert, dass sie eine hohe Festigkeit, vorzugsweise ≥ 10 N/mm2 in Verbindung mit einer hohen Temperaturbeständigkeit aufweist. So treten z. B. bei Anwendungen in Motoren Temperaturen bis zu 180°C auf und es wirken hohe Gegenfelder auf die Magnete ein. Auch diesen Bedingungen muss die Klebung standhalten.In conventional magnet systems magnets are with each other and / or with other workpieces, such as. B. steel backs or other soft magnetic workpieces, adhesively bonded. It is required by the adhesive bond that it has a high strength, preferably ≥ 10 N / mm 2 in conjunction with a high temperature resistance. To enter z. For example, in applications in engines temperatures up to 180 ° C and there are high opposing fields on the magnets. These conditions must withstand the bonding.
Bei den oben erläuterten, so genannten segmentierten Magnetsystemen, die aus mehreren Einzelmagneten zusammengesetzt sind, wird das System durch Kleben fixiert und zusammengehalten. Der ausgehärtete Klebstofffilm hat darüber hinaus die Funktion, die Einzelmagnete gegeneinander elektrisch zu isolieren. Eine gute elektrische Isolierung ist erforderlich, da solche Systeme in elektrisch arbeitenden Großmaschinen, wie z. B. Schiffsmotoren, Windgeneratoren etc. eingesetzt werden und die elektrische Isolation der Einzelmagnete das Auftreten hoher Wirbelströme und damit das Überhitzen des Motors verhindert.In the above-mentioned, so-called segmented magnet systems, which are composed of a plurality of individual magnets, the system is fixed by gluing and held together. The cured adhesive film also has the function to electrically isolate the individual magnets against each other. Good electrical insulation is required, since such systems in electrically operated large machinery, such. As marine engines, wind generators, etc. are used and the electrical insulation of the individual magnets prevents the occurrence of high eddy currents and thus overheating of the engine.
Bei der Herstellung von Magnetsystemen geht man üblicherweise so vor, dass die Magnete mit Hilfe von flüssigen Hochleistungsklebstoffen, wie z. B. Epoxidharzen, Acrylaten etc., verklebt werden. Anschließend werden die Magnetsysteme mit einem Korrosionsschutz beschichtet, um die Systeme vor Umwelt und Chemikalieneinflüssen zu schützen. In der Regel wird hierzu ein Einbrennlack benutzt, wobei jedoch häufig das Problem auftritt, dass im Bereich des Klebespaltes Lackfehlstellen auftreten, die durch eingeschlossene Gas- bzw. Luftblasen hervorgerufen werden. Dieses Problem lässt sich dadurch umgehen, dass man den Korrosionsschutz vor dem Verkleben aufbringt, was jedoch den Nachteil des zusätzlichen Fertigungsschrittes für jeden Einzelmagneten mit sich bringt.In the production of magnet systems, it is usually done so that the magnets using high performance liquid adhesives such. As epoxy resins, acrylates, etc., are bonded. Subsequently, the magnet systems are coated with a corrosion protection to protect the systems from environmental and chemical influences. In general, a stoving lacquer is used for this, but the problem often arises that in the region of the adhesive gap lacquer defects occur that are caused by trapped gas or air bubbles. This problem can be circumvented by applying the corrosion protection before bonding, but this involves the disadvantage of the additional manufacturing step for each individual magnet.
Es wurde versucht, die Erzeugung des Korrosionsschutzes sowie die Verklebung der Magnete in einem Verfahrensschritt durchzuführen. Dabei wurde jedoch festgestellt, dass die dazu verwendeten Lacke die Anforderungen an manche Systeme nicht immer vollständig erfüllen können. So werden beispielsweise bei Verwendung von Standardlacken auf Phenolharzbasis, die zusätzlich Füllstoffe, wie z. B. Aluminium oder Zink, oder Korrosionsschutzzusätze enthalten, die notwendigen Isolationseigenschaften für segmentierte Systeme nicht erreicht. Hinzu kommt, dass es bei solchen Systemen bei langen Hochtemperaturauslagerungen zur Versprödungen kommt. Bei Standard-Epoxidharzlacken wurde gefunden, dass die Klebefestigkeit bei hohen Temperaturen nicht ausreichend ist.It was attempted to carry out the production of the corrosion protection and the bonding of the magnets in one process step. However, it was found that the paints used for this purpose can not always fully meet the requirements of some systems. For example, when using standard paints based on phenolic resin, the additional fillers, such. As aluminum or zinc, or corrosion inhibiting additives, the necessary insulation properties for segmented systems is not achieved. In addition, such systems suffer from embrittlement during long high-temperature aging. For standard epoxy paints, it has been found that the bond strength at high temperatures is insufficient.
Auf dem Gebiet der Elektrotechnik ist die Verwendung verschiedenartiger Epoxidharzsysteme für unterschiedliche Zwecke bekannt. So zeigt die
Aus der
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Verbinden von zwei oder mehr Fügepartnern bereitzustellen, mit dem sich die eingangs erläuterten Nachteile vermeiden lassen.The object of the present invention is to provide a method for joining two or more joining partners, with which it is possible to avoid the disadvantages explained in the introduction.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved by a method according to claim 1. Embodiments and Further developments of the invention are the subject of dependent claims.
Die vorliegende Erfindung erlaubt es beispielsweise, auf einfache Weise und mit wenigen Verfahrensschritten segmentierte Magnetsysteme mit einer ausreichenden Klebefestigkeit zwischen den Fügepartnern, mit hervorragenden Isolationseigenschaften, mit einer guten Hochtemperaturbeständigkeit und mit einem ausgezeichneten Korrosionsschutz herzustellen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Herstellungsverfahren gut automatisierbar ist.The present invention makes it possible, for example, to produce segmented magnet systems with sufficient adhesive strength between the joining partners, with excellent insulation properties, with good high-temperature resistance and with excellent corrosion protection, in a simple manner and with a few process steps. Another advantage is that the manufacturing process is easy to automate.
Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet unter Anderem eine nachfolgend nur als ”Lack” oder ”Lackzusammensetzung” bezeichnete Lackzusammensetzung auf Basis einer Epoxidharzmischung, eines Härtebeschleunigers, eines epoxyfunktionellen Haftvermittlers auf Silanbasis und eines Lösungsmittels. Eine solche Lackzusammensetzung wird in einem vorgesehenen Fügebereich auf zumindest einen von zwei miteinander zu verbindenden Fügepartnern aufgebracht. Unter Einwirkung einer die Fügepartner aneinander pressenden Kraft kommt es zu einer Verbindung zwischen den Fügepartnern, welche durch Aushärtung des Lackes gefestigt wird. Vor dem Aneinanderpressen wird im Fügebereich zwischen dem ersten Fügepartner und dem zweiten Fügepartner eine Fixiermasse angeordnet.The method according to the invention uses, inter alia, a paint composition based on an epoxy resin mixture, a curing accelerator, a silane-based epoxy-functional adhesion promoter and a solvent, referred to hereinafter only as "paint" or "paint composition". Such a coating composition is applied in an intended joining region to at least one of two joining partners to be joined together. Under the action of a force pressing against each other the joining partner, there is a connection between the joining partners, which is strengthened by curing of the paint. Before the juxtaposition, a fixing compound is arranged in the joining region between the first joining partner and the second joining partner.
Eine besonders hohe Druckscherfestigkeit wurde erreicht, wenn die beteiligten Lackschichten noch nicht ausgehärtet waren, d. h. wenn sie sich in ihrem A-Zustand oder B-Zustand befanden. Diese Zustände geben den Vernetzungsgrad des Lackes an. Als A-Zustand versteht man den Zustand, in dem der Lack unvernetzt ist. Im B-Zustand liegt eine Teilvernetzung des Lackes vor, wobei der Lack noch nicht ausgehärtet ist.A particularly high compressive shear strength was achieved if the lacquer layers involved had not yet cured, d. H. when they were in their A-state or B-state. These states indicate the degree of crosslinking of the paint. A-state is the state in which the paint is uncrosslinked. In the B-state is a partial cross-linking of the paint before, the paint is not cured.
Die Lackzusammensetzung weist eine Epoxidharzmischung von 10 Gew% bis 94 Gew% mindestens eines festen Epoxidharzes mit einer Epoxidzahl bis maximal 2 Eq/kg, 1 Gew% bis 50 Gew% mindestens eines festen multifunktionellen Epoxidharzes mit einer Epoxidzahl größer 4 Eq/kg, und 5 Gew% bis 40 Gew% eines Phenol- und/oder Kresolnovolaks mit einem Schmelzpunkt von mehr als 30°C, auf.The paint composition comprises an epoxy resin mixture of 10% to 94% by weight of at least one solid epoxy resin having an epoxide number of at most 2 Eq / kg, 1% to 50% by weight of at least one solid multifunctional epoxy resin having an epoxide number greater than 4 Eq / kg, and Gew% to 40% by weight of a phenolic and / or cresol novolak having a melting point of more than 30 ° C, on.
Neben dieser besonderen Epoxidharzmischung enthält die Lackzusammensetzung einen Härtebeschleuniger, beispielsweise tertiäre Amine oder Imidazolderivate. Ein Härtebeschleuniger ist z. B. 2-Ethyl-4-Methylimidazol. Um die gewünschte Haftung der Lackierung auf dem Dauermagnetwerkstoff zu gewährleisten, enthält die Lackzusammensetzung darüber hinaus einen epoxyfunktionellen Haftvermittler auf Silanbasis. Als vorteilhaft haben sich dabei auch γ-Glycidyloxypropyltrimethoxysilan oder β-(3,4-Epoxycyclohexyl)-Ethyltrimethoxysilan erwiesen. Die Haftvermittler können beispielsweise in einer Menge von 0,1 Gew% bis 5 Gew%, bevorzugt 1 Gew% bis 3 Gew%, bezogen auf die Festharzmischung, eingesetzt werden.In addition to this particular epoxy resin mixture, the paint composition contains a curing accelerator, for example, tertiary amines or imidazole derivatives. A hardening accelerator is z. For example, 2-ethyl-4-methylimidazole. In order to ensure the desired adhesion of the coating to the permanent magnet material, the coating composition additionally contains an epoxy-functional silane-based adhesion promoter. In this case, γ-glycidyloxypropyltrimethoxysilane or β- (3,4-epoxycyclohexyl) -ethyltrimethoxysilane have proven to be advantageous. The adhesion promoters can be used, for example, in an amount of 0.1% by weight to 5% by weight, preferably 1% by weight to 3% by weight, based on the solid resin mixture.
Als Lösungsmittel für den Lack eignen sich beispielsweise aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, Etter, Ester, Glykolether, Alkohole, Ketone und/oder Mischungen aus zwei oder mehreren solcher Stoffe. Die Lackierung der Bauteile selber erfolgt auf konventionelle Weise durch Streichen, Tauchen, Spritzen, Schleudern, Gießen oder sonstige Verfahren, wobei das Spritzverfahren sowohl im Durchlauf- als auch im Schüttgutverfahren aufgrund der Geometrie der zu lackierenden Teile bevorzugt eingesetzt wird. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, wenn der Feststoffanteil des Lackes nicht zu hoch ist. So kann der Feststoffanteil des Lackes beispielsweise maximal 50 Gew% oder zwischen 10 Gew% und 20 Gew% betragen. Bei einer Variante der Lackzusammensetzung enthält die Epoxidharzmischung von 1 Gew% bis 80 Gew% eines festen Epoxidharzes mit einer Epoxidzahl von 1 Eq/kg bis 2 Eq/kg.Suitable solvents for the paint are, for example, aliphatic and aromatic hydrocarbons, ethers, esters, glycol ethers, alcohols, ketones and / or mixtures of two or more such substances. The coating of the components themselves is carried out in a conventional manner by brushing, dipping, spraying, spinning, casting or other methods, the injection method is preferably used both in continuous and in the bulk material due to the geometry of the parts to be painted. For this reason, it is expedient if the solids content of the paint is not too high. For example, the solids content of the paint may be at most 50% by weight or between 10% by weight and 20% by weight. In one variant of the paint composition, the epoxy resin mixture contains from 1% by weight to 80% by weight of a solid epoxy resin having an epoxide number of 1 Eq / kg to 2 Eq / kg.
Bei einer anderen Variante enthält die Lackzusammensetzung 40 Gew% bis 60 Gew% festes Epoxidharz mit einer Epoxidzahl von kleiner 1 Eq/kg, 20 Gew% bis 40 Gew% festes Epoxidharz mit einer Epoxidzahl von 1 Eq/kg bis 2 Eq/kg, 10 Gew% bis 40 Gew% eines festen multifunkionellen Epoxidharzes mit der Epoxidzahl von größer 4 Eq/kg und 10 Gew% bis 20 Gew% eines Phenol- und/oder Kresolnovolaks. Als feste Epoxidharze mit einer Epoxidzahl bis maximal 2 Eq/kg eignen sich beispielsweise Epoxidharze auf Basis von Bisphenol-A und/oder Bisphenol-F.In another variant, the paint composition contains 40% by weight to 60% by weight of solid epoxy resin having an epoxide number of less than 1 Eq / kg, 20% by weight to 40% by weight of solid epoxy resin having an epoxide number of 1 Eq / kg to 2 Eq / kg, 10 % By weight to 40% by weight of a solid multifunctional epoxy resin having an epoxide number of greater than 4 Eq / kg and 10% to 20% by weight of a phenolic and / or cresol novolak. Epoxy resins based on bisphenol A and / or bisphenol F are suitable, for example, as solid epoxy resins having an epoxide number of not more than 2 Eq / kg.
Bei weiteren Varianten besitzt das multifunktionelle Epoxidharz eine Epoxidzahl von größer 4 Eq/kg und entstammt der Gruppe umfassend Epoxyphenolnovolake, Epoxykresolnovolake und Triglycidylisocyanurat und/oder einer Mischung mit zwei oder mehr solcher Stoffe.In further variants, the multifunctional epoxy resin has an epoxide number of greater than 4 Eq / kg and comes from the group comprising epoxy phenol novolaks, epoxy cresol novolaks and triglycidyl isocyanurate and / or a mixture with two or more such substances.
Um die Eigenschaften als Korrosionsschutz zu verbessern, kann die Lackzusammensetzung Korrosionsschutzzusätze, z. B. Zinkphosphat, Zinkchromat oder Zinkhydroxyphosphit, enthalten.In order to improve the properties as corrosion protection, the paint composition corrosion protection additives, eg. As zinc phosphate, zinc chromate or zinc hydroxyphosphite.
Eine weitere Optimierung der Lackzusammensetzung kann dadurch erreicht werden, dass zusätzliche Additive, wie z. B. lösliche Farbstoffe, Verlaufsmittel und Entschäumer, nichtmetallische Füllstoffe, wie z. B. Quarz, Glimmer und Talkum, dispergierbare Farbpigmente, wie z. B. Ruß, Rutil sowie Dispergierhilfen und/oder rheologische Additive und/oder Absetzhilfsstoffe, wie z. B. Bentonite oder Aerosile in der Lackzusammensetzung eingesetzt werden.Further optimization of the paint composition can be achieved by adding additional additives, such as. As soluble dyes, flow control agents and defoamers, non-metallic fillers such. As quartz, mica and talc, dispersible color pigments, such as. As carbon black, rutile and dispersants and / or rheological additives and / or settling aids, such as. B. bentonite or Aerosils are used in the paint composition.
Der Lack eignet sich besonders für die Verwendung bei einem Verfahren zur Herstellung von Magnetsystemen, bei dem zwei oder mehr Permanentmagnete oder magnetisierbare Körper mit einem Träger verbunden werden. Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Beispiele zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem Permanentmagneten bzw. einem magnetisierbaren Körper und einem Träger beschrieben. Gleichwohl können auf dieselbe Weise zwei oder mehr Permanentmagneten bzw. magnetisierbare Körper mit demselben Träger verbunden werden.The varnish is particularly suitable for use in a method of manufacturing magnetic systems in which two or more permanent magnets or magnetizable bodies are connected to a carrier. The invention will be described below with reference to various examples for producing a connection between a permanent magnet or a magnetizable body and a carrier. However, in the same way, two or more permanent magnets or magnetizable bodies can be connected to the same carrier.
Im Gegensatz zur konventionellen Technik wird bei den vorliegenden Verfahren das Kleben des Permanentmagneten bzw. des magnetisierbaren Körpers mit dem Korrosionsschutz kombiniert und sowohl der Korrosionsschutz als auch die Klebung des Permanentmagneten bzw. magnetisierbaren Körpers können zusammen in einem Härteofen ausgehärtet werden. Mit dem Verfahren konnten Druckscherfestigkeiten der Magnetverklebung von nahezu 30 N/mm2 erreicht werden.In contrast to the conventional technique, in the present methods, the bonding of the permanent magnet or the magnetizable body is combined with the corrosion protection and both the corrosion protection and the adhesion of the permanent magnet or magnetizable body can be cured together in a curing oven. With the method, shear compressive strengths of the magnetic bond of almost 30 N / mm 2 could be achieved.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen sowie teilweise unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. In den Figuren zeigenIn the following the invention will be explained in more detail by means of embodiments and partly with reference to figures. In the figures show
Die folgenden Beispiele 1 bis 9 und 12 dienen dazu, zu der anhand der Beispiele 10 und 11 erläuterten Erfindung hinzuführen bzw. Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung zu erläutern.The following Examples 1 to 9 and 12 serve to lead to the invention explained with reference to Examples 10 and 11 and to explain applications of the invention.
Beispiel 1 (Herstellung einer Lacklösung)Example 1 (Preparation of a lacquer solution)
25 g eines Bisphenol-A-Festharzes mit einem Epoxidwert von 0,3 Eq/kg, 10 g eines Bisphenol-A-Harzes mit einem Epoxidwert von 1,5 Eq/kg, 8 g eines Epoxyphenolnovolakes mit einem Epoxidwert von 5,6 Eq/kg sowie 7 g eines Kresolnovolaks mit einem Schmelzpunkt von 120°C werden in 200 g eines Lösungsmittelgemisches aus drei Teilen Methylethylketon und einem Teil Ethanol gelöst. Zu dieser Lösung werden 0,25 g 2-Ethyl-4-methylmidazol und 0,5 g γ-Glycidyloxypropyltrimethoxysilan gegeben. Die so erhaltende Klarlacklösung wird für die weiteren Anwendungsbeispiele eingesetzt.25 g of a bisphenol A solid resin having an epoxy value of 0.3 Eq / kg, 10 g of a bisphenol A resin having an epoxy value of 1.5 Eq / kg, 8 g of an epoxy phenol novolac having an epoxy value of 5.6 Eq / kg and 7 g of a cresol novolak having a melting point of 120 ° C are dissolved in 200 g of a solvent mixture of three parts of methyl ethyl ketone and one part of ethanol. To this solution is added 0.25 g of 2-ethyl-4-methylmidazole and 0.5 g of γ-glycidyloxypropyltrimethoxysilane. The resulting clearcoat solution is used for the other application examples.
Beispiel 2 (Herstellung von Magnetsystemen)Example 2 (Production of Magnetic Systems)
Der in Beispiel 1 hergestellte Lack wurde mit einer Spritzpistole auf Dauermagnetquader aus einer Neodym-Eisen-Bor-Legierung gesprüht. Die Magnetquader, die eine Abmessung von 50 mm × 12 mm × 5 mm hatten, wurden anschließend bei 50°C für 30 Minuten getrocknet. Die Schichtdicke des Lackes nach dem Trocknen betrug ca. 15 bis 25 μm. Jeweils acht der Quadermagnete wurden mit Hilfe einer Spannvorrichtung zu einem Block fixiert, wobei die Kontaktfläche 50 mm × 12 mm betrug. Das so gefertigte Magnetsystem wurde in einem Umluftofen für 3 Stunden bei 150°C ausgehärtet.The paint prepared in Example 1 was sprayed onto a permanent magnet cuboid made of a neodymium-iron-boron alloy with a spray gun. The magnet cubes having a dimension of 50 mm × 12 mm × 5 mm were then dried at 50 ° C. for 30 minutes. The layer thickness of the paint after drying was about 15 to 25 microns. Eight of the block magnets were fixed into a block with the aid of a tensioning device, the contact area being 50 mm × 12 mm. The magnet system produced in this way was cured in a circulating air oven for 3 hours at 150 ° C.
Die härtesten Magnetblöcke wurden anschließend einer Stromdurchgangsprüfung unterzogen, wobei der geklebte Block auf einer Seite durch Abschmirgeln vom Lack befreit und mit Hilfe einer Gleichstromquelle mit einer Spannung von 30 Volt beaufschlagt wurde. Auf diese Weise konnte festgestellt werden, dass alle Klebungen eine hervorragende isolierende Wirkung zeigen und keine Stromdurchgänge erlauben.The hardest magnet blocks were then subjected to a continuity test, the bonded block being cleaned from the paint on one side by sanding and using a 30 volt DC source was charged. In this way, it was found that all bonds show excellent insulating effect and do not allow passage of electricity.
Beispiel 3 (Korrosionstest)Example 3 (corrosion test)
Fünf der nach Beispiel 2 hergestellten Magnetblöcke wurden in einem Autoklaven bei 130°C, 100% Luftfeuchtigkeit und einem Druck von 2,7 bar einem Korrosionstest unterzogen. Selbst nach einer Prüfzeit von sieben Tagen (168 Stunden) wurden keine Korrosionsspuren entdeckt und es konnte auch keine Schichtdelamination beobachtet werden.Five of the magnetic blocks produced according to Example 2 were subjected to a corrosion test in an autoclave at 130 ° C., 100% atmospheric humidity and a pressure of 2.7 bar. Even after a test period of seven days (168 hours), no traces of corrosion were detected and no layer delamination could be observed.
Beispiel 4 (Salzsprühtest)Example 4 (salt spray test)
Fünf der nach Beispiel 2 hergestellten Magnetblöcke wurden einem Salzsprühtest gemäß DIN 50021 unterzogen. Auch nach einer Prüfzeit von 240 Stunden waren keine Korrosionserscheinungen an den Magnetblöcken zu erkennen.Five of the magnetic blocks produced according to Example 2 were subjected to a salt spray test according to DIN 50021. Even after a test time of 240 hours, no signs of corrosion were detected on the magnetic blocks.
Beispiel 5 (Schadgastest)Example 5 (noxious test)
Fünf Magnetblöcke, die nach dem Verfahren im Beispiel 2 hergestellt worden waren, wurden einem Schadgastest entsprechend DIN 50018 unterzogen. Nach 21 Prüfzyklen konnten keine korrosiven Angriffe auf Lack oder Magnetmaterial festgestellt werden.Five magnetic blocks which had been produced by the method in Example 2 were subjected to a noxious gas test in accordance with DIN 50018. After 21 test cycles, no corrosive attacks on paint or magnetic material could be detected.
Beispiel 6 (Temperaturbeständigkeit des Lackes)Example 6 (Temperature resistance of the paint)
Der nach Beispiel 1 hergestellte Lack wurde im ausgehärteten Zustand einer thermographimetrischen Analyse mit einer Aufheizrate von 5 K/min unterzogen. Als Ergebnis wurde ein Zersetzungspunkt von 410°C festgestellt, was bedeutet, dass der Lack für alle Hochtemperaturanwendungen bei NdFeB-Magneten eingesetzt werden kann. Die Obergrenze für Hochtemperaturanwendungen für den Werkstoff selber liegt bei maximal 210°C, da oberhalb dieser Temperatur mit dem Auftreten irreversibler Wärmeverluste gerechnet werden muss.The paint prepared according to Example 1 was subjected in the cured state to a thermographic analysis at a heating rate of 5 K / min. As a result, a decomposition point of 410 ° C was found, which means that the paint can be used for all high temperature applications of NdFeB magnets. The upper limit for high temperature applications for the material itself is a maximum of 210 ° C, since above this temperature must be expected to occur irreversible heat losses.
Beispiel 7 (Klebefestigkeit)Example 7 (Adhesive strength)
Ein nach dem Verfahren in Beispiel 2 hergestellte Magnetplatte wurde einem Druckscherversuch ausgesetzt. Bei dem durchgeführten Versuch brach bei 15.000 N das Magnetmaterial, während die Klebung selber nicht beeinträchtigt wurde.A magnetic disk prepared by the method in Example 2 was subjected to a printing shear test. In the experiment carried out broke at 15,000 N, the magnetic material, while the bond itself was not affected.
Beispiel 8 (Druckscherversuche)Example 8 (Pressure shear tests)
Mit einem nach Beispiel 1 hergestellten Klebelack wurden in Anlehnung an DIN 54451 Druckscherversuche vorgenommen. Dabei ergaben sich für die Magnet-Magnet-Verklebungen bei Raumtemperatur eine Druckscherfestigkeit von mehr als 25 N/mm2. Selbst bei 130°C lag die Druckscherfestigkeit immer noch über 5 N/mm2.With a glue coating prepared according to Example 1, pressure shear tests were carried out on the basis of DIN 54451. This resulted in a pressure shear strength of more than 25 N / mm 2 at room temperature for the magnet-magnetic bonds. Even at 130 ° C, the compressive shear strength was still above 5 N / mm 2 .
Beispiel 9 (Klebeverbindung mit modifizierter Lackzusammensetzung)Example 9 (Adhesive Bonding with Modified Paint Composition)
In diesem Beispiel wird ein Verfahren zur Herstellung einer festen und dauerhaften Klebeverbindung zwischen einem ersten Fügepartner und einem zweiten Fügepartner erläutert, das sich auch hervorragend für ein automatisiertes Klebeverfahren eignet.In this example, a method for producing a solid and permanent adhesive bond between a first joining partner and a second joining partner is explained, which is also ideal for an automated bonding process.
Bei der Herstellung einer Klebeverbindung müssen die beiden Fügepartner lagegenau zueinander positioniert werden. Dabei muss die relative Lage der Fügepartner bis zu einer ausreichenden Aushärtung des Klebers beibehalten werden. Als Ausgangspunkt für das erläuterte Verfahren dient eine spezielle Lackzusammensetzung, die eine Untergruppe der erfindungsgemäßen Lackzusammensetzung darstellt. Diese spezielle Lackzusammensetzung wird nachfolgend als ”modifizierte Lackzusammensetzung” bezeichnet.In the production of an adhesive bond, the two joining partners must be positioned accurately to each other. In this case, the relative position of the joining partners must be maintained until sufficient curing of the adhesive. The starting point for the process explained is a special coating composition which represents a subgroup of the coating composition according to the invention. This particular paint composition is hereinafter referred to as a "modified paint composition".
Diese modifizierte Lackzusammensetzung zeichnet sich im B-Zustand durch eine verbleibende Klebrigkeit aus. Beschichtet man einen der Fügepartner in dem vorgesehenen Fügebereich mit einer solchen modifizierten Lackzusammensetzung, so kann der andere Fügepartner, solange sich die modifizierte Lackzusammensetzung im B-Zustand befindet, in dem vorgesehenen Fügebereich auf den einen Fügepartner aufgesetzt werden. Aufgrund der Klebrigkeit der modifizierten Lackzusammensetzung sind die Fügepartner bis zur vollständigen Aushärtung der modifizierten Lackzusammensetzung ausreichend aneinander fixiert. Die modifizierte Lackzusammensetzung dient also sowohl als Montagelackschicht als auch als Kleber zur Herstellung einer festen und dauerhaften Klebeverbindung.This modified paint composition is characterized by residual tack in the B state. If one of the joining partners is coated with such a modified coating composition in the intended joining region, the other joining partner can be placed on the one joining partner in the intended joining region as long as the modified paint composition is in the B state. Due to the stickiness of the modified lacquer composition, the joining partners are sufficiently fixed to one another until the modified lacquer composition has cured completely. The modified coating composition thus serves both as a mounting lacquer layer and as an adhesive for producing a solid and permanent adhesive bond.
Um die verbleibende Klebrigkeit der modifizierten Lackzusammensetzung im B-Zustand zu erreichen, wird für das mindestens eine feste multifunktionelle Epoxidharz ein Harz gewählt, das der Gruppe der Epoxyphenolnovolake oder der Bisphenol-A-Epoxidharze, oder einem Gemisch mit zumindest einer dieser Komponenten angehört. Um die verbleibende Klebrigkeit der modifizien Lackzusammensetzung im B-Zustand zu erreichen, kann die Harzzusammensetzung zusätzlich noch halbfeste oder flüssige Epoxidharzkomponenten mit einem Harzanteil von 5 Gew% bis 80 Gew% bezogen auf das Gesamtharz enthalten. Alternativ oder zusätzlich kann für die modifizierte Lackmischung auch eine erfindungsgemäße Lackmischung verwendet werden, der ein zäh flüssiges Bisphenol-A Harz zugefügt wird. Die Viskosität einer solchen modifizierten Lackzusammensetzung kann, bezogen auf eine Temperatur von 25°C, beispielsweise eine Viskosität von kleiner oder gleich 100 Pa·s aufweisen.In order to achieve the residual tack of the modified B-staged paint composition, the at least one solid multifunctional epoxy resin is selected from a resin belonging to the group of epoxy phenol novolacs or bisphenol A epoxy resins, or a mixture with at least one of these components. In order to obtain the remaining tackiness of the modified B-staged paint composition, the resin composition may additionally contain semi-solid or liquid epoxy resin components having a resin content of from 5% to 80% by weight based on the total resin. Alternatively or additionally, a lacquer mixture according to the invention may be used for the modified lacquer mixture, to which a viscous liquid bisphenol-A resin is added. The viscosity of such a modified coating composition can, based on a temperature of 25 ° C, For example, have a viscosity of less than or equal to 100 Pa · s.
Das Verfahren wird nachfolgend anhand der
Nach dem Erzeugen der Lackschicht
Das Aneinanderpressen der Fügepartner
Wie aus
Zur Herstellung solcher Lackschichten
Solche optionalen Lackschichten
Mit diesem Verfahren können beispielsweise mehrere Permanentmagnete
Nach dem Platzieren der Permanentmagnete
Nach dem Aufsetzen auf die Lackschicht
Jeweils optional kann vor Beginn sowie nach Beendigung des Wicklungsvorganges noch eine Lackschicht aus einer erfindungsgemäßen Lackzusammensetzung auf die Permanentmagnete
Abschließend kann der Verbund mit der Lackschicht
Gemäß
Beispiel 10 (Herstellung eines Verbundes mittels einer nicht ausgehärteten Lackschicht und einer Fixiermasse)Example 10 (Production of a Composite by means of an Uncured Lacquer Layer and a Fixing Composition)
Bei diesem Beispiel wird die Herstellung eines Verbundes unter Verwendung einer Fixiermasse näher erläutert. Hierzu wird wieder auf die
Bei diesem Verfahren wird nach dem Bereitstellen zweier Fügepartner
Das Aneinanderpressen der Fügepartner
Durch nachfolgendes Erwärmen der Fixiermasse
Zumindest im vorgesehenen Fügebereich wird auf den ersten Fügepartner
Als Fixiermasse
Die Fixiermasse
Weiterhin kann die Fixiermasse
Die Fixiermasse
Nach dem Aneinanderpressen der Fügepartner
Wie aus
Anstelle die Fixiermasse
Beispiel 11 (Festigkeitstest)Example 11 (strength test)
Zur Überprüfung der Festigkeit eines mit einem Verfahren gemäß Beispiel 10 erreichbaren Klebeverbundes wurde eine Magnetronde mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Höhe von 3 mm mit einem Lack beschichtet, der eine erfindungsgemäße Lackzusammensetzung aufwies. Der Lack wurde 15 Minuten lang bei einer Temperatur von 80°C angetrocknet und dann für 60 Minuten bei einer Temperatur von 150°C ausgehärtet.To verify the strength of an adhesive bond obtainable by a process according to Example 10, a magnetic probe with a diameter of 10 mm and a height of 3 mm was coated with a lacquer which had a lacquer composition according to the invention. The varnish was dried for 15 minutes at a temperature of 80 ° C and then cured for 60 minutes at a temperature of 150 ° C.
Anschließend wurde die Ronde aufmagnetisiert, auf eine frisch sandgestrahlte Eisenplatte geklebt und 60 Minuten lang bei einer Temperatur von 140°C ausgehärtet. Als Klebstoff wurde ein üblicher heiß härtender Einkomponenten-Epoxidharzklebstoff (DELO MONOPOX 1196) verwendet. Der nachfolgende Abscherversuch ergab eine Druckscherfestigkeit von 21 N/mm2.Subsequently, the blank was magnetized, glued to a freshly sandblasted iron plate and cured for 60 minutes at a temperature of 140 ° C. The adhesive used was a conventional one-component hot-curing epoxy resin adhesive (DELO MONOPOX 1196). The subsequent shear test gave a compressive shear strength of 21 N / mm 2 .
Nun wurde der Versuch wiederholt, jedoch mit dem Unterschied, dass der Lack, mit dem die Ronde beschichtet wurde, nicht ausgehärtet ist. Statt dessen wurde die so beschichte Ronde im B-Zustand des Lackes mit demselben Klebstoff auf die Eisenplatte geklebt. Dann wurden der Lack und der Klebstoff wieder 60 Minuten lang bei einer Temperatur von 140°C ausgehärtet. Der Scherversuch ergab diesmal eine Druckscherfestigkeit von 29 N/mm2, was einer Verbesserung um 38% entspricht. Vergleichbare Festigkeitserhöhungen wurden mit Phenolharzen und Polyamiden als Fixiermasse erzielt.Now the experiment was repeated, but with the difference that the paint, with which the Ronde was coated, is not cured. Instead, the thus-coated blank was bonded to the iron plate in the B state of the paint with the same adhesive. Then, the varnish and the adhesive were cured again for 60 minutes at a temperature of 140 ° C. The shear test this time showed a compressive shear strength of 29 N / mm 2 , which corresponds to an improvement of 38%. Comparable strength increases were achieved with phenolic resins and polyamides as a fixing compound.
Beispiel 12 (Klebeverbindung mit vorgeheiztem Fügepartner)Example 12 (adhesive bond with preheated joining partner)
Bei diesem Beispiel erfolgt das Verbinden der Fügepartner Bezug nehmend auf die
Nach dem Aufheizen wird der Fügepartner
Die Anpresskraft F kann durch eine äußere Kraft, durch die Gewichtskraft zumindest eines der Fügepartner (in
Aufgrund des thermischen Kontaktes mit dem Fügepartner
Anschließend können die Fügepartner
Abschließend kann der Verbund mit seiner Lackschicht
Wie in den vorangehenden Beispielen eignet sich auch diese Verfahren insbesondere zur Herstellung eines Rotors für höherpolige Permanentmagnet-Synchronmotoren, wobei der Fügepartner
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