DE1644744B2 - Verfahren zur Herstellung eines elektrisch isolierenden Überzugs auf einem Elektroblech - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ^ cines elektrisch isolierenden Überzugs auf Basis eines organischen Materials auf emem Elektroblech

Ein in einem Transformator Generator Motor u dgl. verwendeter Eisenkern muß einen hohen elek-Irischen Isolationswiderstand (Zwischenschichtwiderstand) an semer Oberfläche haben, um die Erzeugung von Wirbelströmen zu verhindern, und weiterhin ,st ein Elektroblech mit einer guten Stanrfähigkest fur den Zusammenbau des Eisenkerns durch Stanzen des Blechs erforderlich.

Es ist bekannt, daß die Eigenschaften des Eisenblechs durch Überziehen der Oberfläche mit einsm Überzug aus einem organischen Material verbessert werden. Beim Überziehen des Eisenbleches mit einem herkömmlichen Überzug aus einem organischen Material war es jedoch üblich, daß für das Trocknen viele Stunden in Anspruch genommen wurden, und es war ferner auf Grund der Entflammbarkeit der verwendeten Überzugslösung eine sorgfält.g ausgelegte Trocknungsanlage erforderlich. «

Die ernndungsgemäß verwendete Überzugszusammensetzung ist äußerst hitzebeständig und macht e.ne Hitzehärtung bei hoher Temperatur in einer kurzen Zeit möglich, was beim bisherigen lackartigen Überzug sehr schwierig war.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung eines elektrisch isolierenden Überzugs auf einem Elektroblech auf Basis einer wäßrigen Lösung von Lignin, Phosporsäure und üblichen Zusätzen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Zusammensetzung aus einer wäßngen Losung oder Suspension, die ein oder mehrere ugnindenvate in einer Menge von 5 bis 50 Gewichtsprozent, e.ne oder mehrere wasserlösliche Phosphorverbindungen in einer Menge von 0,1 bis 30 Gewichtsprozc-it und ferner eine oder mehrere wasserlösliche hochmolekulare Verb.ndungen, ausgewählt unter Polyvinylalkohol, Methyläthylcellulose, Stärke, Polyacrylsäure, Polyäthylenhochmolekularen Verbing ^ _ernndungSgemäß erhältdungen zu den u«τι g
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dem Maße η ^erfu"«ⁿ'J°° überzüge überlegen sein denjenigen bisher bekannter uoe g

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his 500⁰C 1 bis 120 Sekunden lang erhitzt.

dazu zugegeben sind.

Lignin, das in der Ablauge als Nebenprodukt bei der Zellstoffherstellung enthalten ist, ist ein Material von komplizierter Struktur, jedoch kann die Grundzujammensetzung wie folgt angenommen werden: OH

OH

OCH₃ H₃CO- ' —OCH,

C —C —C

C-C-C

Solches Lignin oder solche Ligninderivate werden

gemäß der vorliegenden Erfindung als Grundverbindung zur Ausbildung eines elektrischen Isolationsüberzugs verwendet werden können.

Zusätzlich werden als Ligninsulfonat Ammoniumsalze, Alkalimetallsalze, Erdalkalimetallsalze oder Salze der Elemente in den Gruppen IB oder HB des Periodischen Systems verwendet.

sie kann durch Zusatz eines ihrer Salze neutral werden. Ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel, wie z. B. Alkohol, Polyalkohol und Formalin, kann zu der wäßrigen Lösung oder Suspension des Überzugs zugegeben werden. Insbesondere ist die P-Verbindung hervorragend zur Stabilisierung der Flüssigkeit geeignet, und sie kann das Aussehen des Überzugs und dessen Widerstandsfähigkeit gegenüber Wasser verbessern. Ihre Verwendung innerhalb eines Bereiches ίο von 0,5 bis 15 Gewichtsprozent ist bevorzugt.

Wenn eine wasserlösliche organische Verbindung, wie z. B. Polyäthylenglykol, Polyvinylalkohol, Methyläthylcellulose, Stärke, Polyacrylsäure und Aminoharz zu der Überzugszusammensetzung, wie oben in wasserlösliche oder in Wasser dispergierbare Ver- 15 beschrieben, zugegeben wird, wird die Adhäsion des bindungen umgewandelt, indem sie mit schwefliger Überzugs verbessert. Insbesondere verbessert eine Säure, Salpetersäure, Salzsäure u. dgl. reagieren, die wasserlösliche, hochmolekulare Verbindung, wie z. B.

Polyvinylalkohol, Methyläthylcellulose, Stärke, Polyacrylsäure, Polyäthylenglykol und Aminoharz, die Adhäsion des Überzugs und das Aussehen des Überzugs, und sie wirkt als Viskositätsmodifikator für die Überzugslösung, was einen gleichförmigen Überzug selbst beim Auftrag des Überzugs mit Walzen, ergibt. Die Menge einer solchen zugesetzten Verbindung

Der Überzug kann aus einer wäßrigen Lösung oder 25 beträgt 1 bis 10 Teile zu 10 Gewichtsteile der Lignin-Suspension bzw. Dispersion gebildet werden, die ein verbindung. Wenn mehr als 10 Teile verwendet werwasserlösliches oder in Wasser dispergierbares Lignin den, geht der wirtschaftliche Vorteil des Überzugs oder eine Kombination von Lignin in einer Menge verloren.

von 5 bis 50 Gewichtsprozent enthält, wobei die Um den elektrischen Widerstand und die Wärmewäßrige Lösung oder Suspension bzw. Dispersion 30 beständigkeit zu erhöhen, k >.nn Magnesiumoxyd, zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen, die aus Titanoxyd, Vanadiumoxyd, Molybdänoxyd, Mangander Gruppe ausgewählt sind, die aus wasserlöslichen oxyd, Eisenoxyd, Nickeloxyd, Kupferoxyd, Zinkoxyd, P-Verbindungen, z. B. Phosphorsäure, Monosalz, Aluminiumoxyd, Bleioxyd, Antimonoxyd, Silicium-Disalz oder Trisalz von H₃PO₄, Pyrophosphorsäure, oxyd, Glimmer, Talcum, Bentonit u. dgl. verwendet phosphorige Säure, hypophosphorige Säure oder Poly- 35 werden.

phosphorsäure in einer Menge von 0,1 bi? 30 Gewichts- Die Behandlupgslösung wird gewöhnlich auf ein

prozent besteht und ferner 1 bis 10 Gewichtsteile l.lektroblech in einer Menge von 0,5 bis 10 g/m², vorwasserlösliche hochmolekulare Verbindungen zu 10Ge- zugsweise von 1 bis 7 g/m², aufgetragen, berechnet wichtsteilen Lignin enthält; die Zusammensetzung als Überzug nach dem Trocknen (Festbacken), und sollte in Form einer wäßrigen Lösung so eingestellt 40 daraufhin wird das überzogene Blech einer Erwärmung werden, daß der organische Bestandteil in dem auf- und Härtung bei einer Oberflächentemperatur von 200 getragenen Überzug in einer Menge von mehr als bis 500 C unterworfen, vorzugsweise von 250 bis 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise mehr als 50 Ge- 450'C, für einen Zeitraum von 1 bis 120 Sekunden, wichtsprozent, vorhanden ist. vorzugsweise von 5 bis 60 Sekunden. Weiterhin kann

Ein Zusatz von Phosphorsäure verbessert merklich 45 ein oberflächenwirksames Mittel, insbesondere ein die Widerstandsfähigkeit gegenüber Wasser, die nichtionisches oberflächenwirksames Mittel, z. B. Wärmebeständigkeit und die Adhäsion des Überzugs. Polyäthylenglykol und Lauryläther, zugegeben werden, Wenn der Gehalt einer wasserlöslichen oder in Wasser um die Benetzungsfähigkeit der Überzugslösung zu dispergierbaren Verbindung, die man durch Zerlegen erhöhen. Dessen Menge beträgt vorzugsweise 0,01 oder Kombination von Lignin erhält, geringer ist als 50 bis 5 Gewichtsprozent.

der obengenannte Bereich, werden der elektrische Die erfindungsgemäße Überzugsverbindung ist nicht

Isolationswiderstand und die Stanzfähigkeit ungenügend, während es schwierig ist, einen gleichmäßig dünnen Film zu erhatten, wenn der Gehalt größer ist als dieser. Wenn der Zusatz einer oder mehrerer wasserlöslicher P-Verbindungen geringer ist als der obengenannte Bereich, so reicht ihre Wirksamkeit nicht mehr aus, während die Adhäsion des Überzugs schlechter wird, wenn mehr enthalten ist. Eine wäßrige Lösung oder Suspension der wasserlöslichen oder in Wasser dispergierbaren Verbindung, die man durch Zerlegen oder Kombination von Lignin erhält, kann durch Zusatz einer organischen oder anorganischen Säure (einschließlich Dicarbonsäuren wie z. B.

auf eine Einrichtung zum Auftragen beschränkt, jedoch wird der Auftrag mit Walzen oder durch Sprühen bevorzugt.

Im folgenden werden Beispiele zur weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung wiedergegeben.

Beispiel 1

Ammoniumligninsulfonat 50 g

Zn(H_?P0₄)o 20 g

Polyvinylalkohol 20 g

H₂O 200 g

Die obengenannte Zusammensetzung wurde dünn CH₃COOH, HCl, HNO₃, HNO₂, H₂SO₄, HClO und 65 und gleichmäßig auf einem Elektroblech in einer

HClO₄, angesäuert werden, sie kann durch Zusatz von Ammoniak oder einer Verbindung eines Alkalimetalls oder Erdalkalimetalls alkalisch werden, oder

Menge von 6 g/m², berechnet auf eine Menge des Überzugs nach dem Trocknen, aufgetragen, und das bestrichene Blech wurde bei 280⁰C für 30 Sekunden

erwärmt. Der Betrag der Adhäsion, des Zwischenschichtwiderstandes und des Haftvermögens des auf das Blech aufgebrachten Überzugs sind in Tabelle 1 wiedergegeben.

Der erhaltene Überzug zeigt eine Wärmebeständigkeit bei einer Temperatur von 200⁰C, eine Widerstandsfähigkeit gegenüber Öl, wie z. E. Xylol, und eine gute Stanzfähigkeit. Weiterhin besitzt er eine Schmierfähigkeit während der Stanzbearbeitung, jedoch kann er ebenso zur Ausbildung eines elektrischen Isoiationsüberzugs bestrichen werden bzw. überzogen werden, rachdem das Blech gestanzt und geschnitten ist.

Tabelle I

Eigenschaft	Beispiel 1
Betrag der Adhäsion
(nach dem Trocknen) g/m2	6
Zwischenschichtwiderstand Ω cm2
pro Blech (ASTM zweites Ver
fahren) 35 kg/cm2	X
Haftvermögen	XX

Bemerkung:

X: Eine Messung war auf Grund des hohen Zwischenschichtwiderstandes nicht möglich.

XX: Eine Streifenbildung trat nicht auf, wenn auf einem Durchmesser von 10 m gebogen wurde.

Beispiel 2
Calciumligninsulfonat 50 g

H₃PO₄ 9 g

Polyvinylalkohol (η = 1700) 30 g

Polyäthylenglyk ol-lai !ryläther
(nichtionisches oberflächenaktives

Mittel) Ig

H₂O 200 g

Die obengenannte Lösung wurde dünn und gleichmäßig auf ein Elektroblech in einer Menge von 4 g m-

aufgetragen, bezogen auf eine Menge des Überzugs nach dem Trocknen, und das überzogene Blech wurue bei 400⁰C für 5 Sekundererwärmt. Das erhaltene Blech wurde in Xylol und elektrisches Isolieröl (entsprechend JIS C 2320 Nr. 2) eingetaucht, um die Widerstandsfähigkeit gegenüber Xylol und die gegenüber einem elektrischen Isolieröl des aufgetragenen Films zu untersuchen. Die Ergebnisse der Untersuchungen sind in Tabelle II und III wiedergegeben. Weiterhin zeigt Tabelle IV einen Vergleichsversuch der Wärmefestig-

keit eines handelsüblichen öllacks und der Wärmebeständigkeit der organischen Uberzugszusammensetzung (die am Blech anhaftende Menge betrug 4 g/m²) und der Wärmefestigkeit der organischen Uberzugszusammensetzung dieses Beispiels.

Tabelle Il Xylol-Widerstand der Uberzugszusammensetzung

	Zwischenschicht widerstand	Nach 6 Stunden bei 900C Ω cm2 pro Blech (35 kg/cm2)	Gewichtsänderung Zuwachs	Aussehen Nach 6 Stunden bei 90 C
	Vor dem Eintauchen in Öl Ω cm* pro Blech (35 kg/cm2)	316	? 2°/	keine Änderung
Beispiel 2	209
Handelsüblicher		155	—	—
öllack	85,7

Tabelle III Widerstandsfähigkeit der Uberzugszusammensetzung gegenüber elektrischem Isolieröl*)

	Zwischenschic Vor dem	:htwiderstand Nach 90 Stunden	Gewichts änderung	Aussehen	Durchschlags spannung des Öls	Nach	Oxydation	des Öls
	Eintauchen in öl	bei ΙΙΟΤΩαη2	Nach	Nach	Vor dem	90 Stunden	\/r\T" Horn	Nach
	Ω cm2 pro Blech	pro Blech	90 Stunde.	90 Stunden	Eintauchen	bei 110°C	V Ui UwL 1] Fpst hiickpn	90Stunden
	(35 kg/cm2)	(35 kg/cm2)	bei HOC	bei 110° C	in Öl			bei 1100C
Bei						50KV
spiel 2	125	316	*·>^ /ο	keine	50KV		0,02	0,02
				Änderung
Handels
üblicher						—
Lack	52,2	155	—	—	—	—	—

*) Öl entsprechend JIS C 2320 Nr. 2.

•τ,

6 44 744

7 8

Tabelle IV
Vergleich der Wärmebeständigkeit der Uberzugszusammensetzung des Beispiels 2 und des handelsüblichen Öllack;

	Nach 4S Stunden bei 150" C Abnahme, %	Nach 48 Stunden bei 2003C Abnahme, %	Nach 48 Stunden bei 2500C Abnahme, %	Nach 30 Tagen bei 1500C Abnahme, %	Nach JiO Tagen bei 200rC Abnahme, %
Überzugszusammensetzung des Beispiels 2 .... Handelsüblicher Lack A	1,1 3,5 1.7	4,4 23,1 11,7	13,1 49,5 26,6	4,4 20,8 13,3	20,7 48,4 33,3
Handelsüblicher Lack B	9.6	45,7	54,0	42,1	63,7
Handelsüblicher Lack C	1,0 11,8 3,6	12,3 13,6 10,7	27,6 45,3 25,1	18,3 31,3 17,4	27,3 52,2 22,9
Handelsüblicher Lack D
Handelsüblicher Lack E
Handelsüblicher Lack F

Die Stanzfähigkeit des Elektroblechs, das durch Erwärmen und Festbacken der Überzugszusammenseizung des Beispiels 2 erhalten wurde, war 5- bis 8mal so groß wie die eines Blechs ohne Überzug und war bis zweimal se groß wie die eines Blechs, das mit dem handelsüblichen öllack überzogen war.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung eines elektrisch isolierenden Überzugs auf einem Elektroblech auf Basis einer wäßrigen Lösung von L_lgnin, Phosphor- 5 säure und üblichen Zusätzen, dadurch gek e η η ζ e i c h η e t, daß man eine Zusammensetzung aus einer wäßrigen Lösung oder Suspension, die ein oder mehrere Ligninderivate in einer Menge von 5 bis 50 Gewichtsprozent, eine oder io mehrere wasserlösliche Phosphorverbindungen in einer Menge von 0,1 bis 30 Gewichtsprozent und ferner eine oder mehrere wasserlösliche hochmolekulare Verbindungen, ausgewählt unter Polyvinyl· alkohol, Methyläthylcellulose, Stärke Polyacryl- ι₅ säure, Polyäthylenglykol und Aminoharz m einer Menge von 1 bis 10 Gewichtsteilen zu 10 Gewichtsteilen der Ligninderivate enthält, auf die Oberfläche des Elektroblechs aufträgt und d.ese dann

   ²⁰° ^bh ^^{l bis}" der österreichischen Patentschrift 229 663 die £ Lackhaftung ^^^^^t

   ^^ui^brin^" J°" . ^w^^zi? Aufgabe gesetzt lack,erende.M^uverbe _{erfmdungsgemäßen Ve}r-

   hat *'™ ^e'"^e Überzugslösung bzw. Suspension ^fahre"^e'"^ 7_ensetzung verwendet.

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   ^-VJf ^'Abbürsten notwendig ist und -e ubr.g laßt dain α _{dje WärmebehanQluIlg}

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   Gege-ber d η aus ^ ff 613 9.3 bekannten

   eis g Patentschrift _{skh die e},