DE2161162C3 - Verfahren zum Lackieren von Elektroblechen - Google Patents

Verfahren zum Lackieren von Elektroblechen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren /um Lackieren von Elektroblechen.
Die Eigenschaften der zum Lackieren von Elektroblechen verwendeten Lacke haben einen großen Einfluß auf den Verschleiß der Stanzwerkzcuge, die zum Stanzen der Bleche benutzt werden. Einen besonders großen Verschleiß erleiden die Werkzeuge beim Stanzen von Blechen, die mit härteren Lacktypen lackiert sind, z. B. mit wärmebehandeltem Lack, der im wesentlichen aus Sulfitzelluloseablaugc besteht. Lacke des letztgenannten Typs sind 7.. B. in der britischen Patentschrift 6 64 590 beschrieben. Aus Sulfitlauge aufgebaute Lacke sind an sich für die Isolierung von Elektroblechen gut geeignet, weil sie eine Lackschicht ergeben, die fest auf dem Blech haftet und beim Stanzen nicht beschädigt wird, was die Isolation der Bleche verschlechtern würde. Lacke dieser Art haben deshalb eine sehr große Anwendung gefunden. Es sind auch schon Vorschläge gemacht worden, die Sulfitzelluloseablauge zu modifizieren, um den Nachteil des starken Verschleißes der Stanzwerkzeuge zu vermeiden. Es ist bisher aber nicht möglich gewesen, sowohl einen geringen Verschleiß der Stanzwerkzeuge als auch eine Lackschicht zu erhalten, die beim Stanzen intakt bleibt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Lackieren von Elektroblechen zur Verfügung zu stellen, durch das es möglich ist, Lacke herzustellen, mit denen beim Lackieren von Elektroblechen außerordentlich gute Stanzeigenschaften erreicht werden können.
Dies wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren der oben beschriebenen Art dadurch erreicht, daß zur Beschichtung des Elektroblechs ein Gemisch aus einem unter Bildung von Carboxylgruppen in dem Molekül oxidierten Kohlenhydrat und Furfural verwendet wird.
Die Oxidation von Kohlenhydraten zu Zuckersäuren ist zwar an sich bekannt (vgl. Römpp »Chemielexikon«. 6. Auflage, 1966. Spalte 7397 und 7398, und Ullmunns »Enzyklopädie der Technischen Chemie« 9 [1957], Seite 647 und 648), doch kann aus diesen Literaturstellen nicht die Anregung entnommen werden, zur Beschichtung ein Gemisch aus oxidierten Kohlenhydraten und Furfural zu verwenden.
Durch die Erfindung wird es somit möglich, lackierte
lu Elektrobleche herzustellen, die außerordentlich gute Stanzeigenschaften besitzen.
Somit erreicht man gleichzeitig, daß der Verschleiß der Stanzwerkzeuge sehr gering wird, und daß die Lackschicht auf dem gestanzten Blech intakt bleibt, d. h.
nicht an den Kanten beschädigt wird, die der Einwirkung der Stanzwerkzeuge ausgesetzt sind. Eine weitere wesentliche Eigenschaft des erfindungsgemäß hergestellten Lackes ist seine gute Wärmebeständigkeit, was in hohem Grade das Schweißen von Stator- und Rotorpaketen sowie das Eingießen erleichtert. Die erfindungsgemäß erhältliche Lackschicht hat außerdem einen guten elektrischen Isolationswiderstand und eine sehr geringe Tendenz zur Abgabe von Staub. Da bei diesem Lack als Lösungsmittel im Lack Wasser verwendet werden kann, werden auch die Arbeitsgänge beim Aufbringen des Lackes auf das Blech erleichtert, z. B. das Härten des Lackes.
Da ein gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellter Lack Abfallprodukte ergibt, die in Wasser selbstreinigend sind, ist er vom Blickpunkt der Umweltverschmutzung her vorteilhaft.
Eine mögliche Erklärung für die bedeutend verbesserten Ergebnisse, die man beim erfindungsgemaßen Lackieren von Elektroblechen erhält, ist die, daß die bei der Oxidation der Kohlehydrate gebildeten Carboxylverbindungen beim Aufbringen des Lackes auf dem Blech teils durch Kondensation der Hydroxylgruppen große Moleküle bilden, und sich teils mit den auf der Oberfläche des Blechs vorkommenen Oxiden umsetzen, so daß der Lack besser an dem Blech haftet.
Beispiele von Kohlenhydraten, die bei der Herstellung des Lackes verwendbar sind, sind Monosaccharide, wie Pentosen und Hexosen, z. B. Arabinose, Xylose, Glukose, Fructose, Mannose und Galaktose, Disaccharide, z. B. Saccharose, Maltose, Lactose, Zellubiose, Sorbose, Gentiobiose, Trehalose und Melibiose, Polysaccharide, d. h. Saccharide mit mehr als 12 Kohlenstoffatomen, z. B. Stärke und Zellulose, sowie industrielle Abfallprodukte, z. B. Melasse und Sulfitzelluloseablauge, die Kohlenhydrate enthalten oder aus Kohlenhydraten aufgebaut sind, die durch Hydrolyse freigemacht werden können. Das Kohlenhydrat kann auch aus Gemischen von zwei oder mehreren verschiedenen Kohlenhydraten bestehen.
Wenn die Kohlenhydrate aus langen Kohlenstoffketten mit z. B. mehr als 12 Kohlenstoffatomen bestehen, was z. B. bei Stärke der Fall ist, dann ist es zweckmäßig, sie zu hydrolysieren. Dies kann durch Behandlung der hoch konzentrierten wäßrigen Lösung der Kohlenhydrate mit einer Säure, z. B. Phosphorsäure, geschehen.
Die Hydrolyse kann vor, während oder nach der Oxidation erfolgen.
Wenn die Kohlenhydrate als Komponenten in industriellen Abfallprodukten vorkommen, die schon in
<>5 Verbindung mit ihrer Herstellung in einem sauren Milieu waren, oder wenn sie aus Kohlenhydraten mit höchstens 12 Kohlenstoffatomen bestehen, können sie als solcne verwendet werden, ohne daß Hydrolysemaß-
nahmen ergriffen werden. In gewissen Fällen kann es aber vorteilhaft sein, die Hydrolyse auch bei Disacchariden durchzuführen.
Je Gewichtsanteil Kohlenhydrat werden gemäß der Erfindung zweckniäßigerweise 0,03—1 Gewichtsteile. vorzugsweise 0,05 — 0,35 Gewichtsteile Furfural verwendet.
Die Oxidation kann z. B. mit Chromsäure, Chromaten. Salpetersäure. Wasserstoffperoxid und anderen Peroxiden, z. B. Beriumperoxid und Ammoniumpersulfat, Permanganates Metallionen, z. B. Cupri- und Fcrrionen. Chlorsäure und Chloraten ausgeführt werden. Das Oxidationsmittel soll so gewählt werden, daß die Oxidation zur Bildung von Carboxylgruppen in den Kohlenhydratmolekülen führt. Die Anzahl der Carboxylgruppen soll im Durchschnitt so bemessen sein, daß auf jedes vierte, vorzugsweise auf jedes zweite Kohlenhydratmolekül mindestens eine Carboxylgruppe kommt. Bis zu einem gewissen Grade kann die Oxidation zu einer Spaltung der Moleküle führen, wie bei in Ketosen vorkommenden Ketongruppcn bei der Bildung von Carboxylgruppen. Die Menge des Oxidationsmittels wird so bemessen, daß eine Spaltung von Kohlenhydratmolekülen nirgendwo anders vorkommt als eventuell an den Stellen, wo Ketongruppen vorhanden sind.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dem Lackbindemittel ein Phosphat eines Erdalkalimetalls, wie /. B. Magnesium- oder Calciumphosphat oder des Aluminiums beizumischen. |e Gewichtsteil Kohlenhydrat werden dabei zweckmäßigerweise 0.03— 1 Gewichtsteile, vorzugsweise 0,3-0,8 Gewichtsteile Phosphat verwendet. Der Zusatz von Phosphat steigert den Isolationswiderstand des Lackes und macht ihn harter, so daß ein Kaltfiießen und Zusammenkleben von aufeinander gestapelten Blechen verhindert wird, etwas, was sonst bei mit organischen Lacken lackierten Elektroblechen vorkommen kann. Zweckmäßigerweise werden Metaphosphate und Monoorthophosphate verwendet, wobei die letztgenannten beim Aufbringen des Lackes auf den Elektroblechen und der dabei vorkommenden Wärmebehandlung in Metaphosphate übergehen.
Der Lack kann auch kleinere Mengen anderer organischer Stoffe enthalten, z. B. neben Kohlenhydraten in Sulfitzelluloseabiaugen vorliegende organische Stoffe, wie Ligninderivate.
Da die Verwendung von Wasser als Lösungsmittel alle Vorteile ergibt, besteht an sich kein Anlaß, ein anderes Lösungsmittel einzusetzen, obgleich auch andere Lösungsmittel geeignet sind, in denen Kohlenhydrate und Furfural löslich sind. Solche Lösungsmittel sind z. B. niedrige Alkohole wie Äthanol, Methanol, Glykol und Glyzerin. Die Verwendung der beiden letztgenannten Stoffe als Zusatz zum Wasser als Lösungsmittel kann in gewissen Fällen zu Vorteilen führen, z. B. einem gleichmäßigeren Lösungsmittelschwund.
Die Wassermenge wird der Methode angepaßt, die beim Aufbringen des Lackes verwendet wird, sowie der fto Schichtdicke, die die fertige Lackschicht haben soll.
Nachdem der Lack aufgetragen ist, wird das Blech ungefähr I Minute einer Wärmebehandlung bei mindestens 2600C, vorzugsweise 2b0 — 4400C, ausgesetzt. Temperaturen von über 600°C sind zu vermeiden, (15 da dies dazu führen kann, daß der Lack schlechter am Blech haftet. Der Lack wird zweckmäßigerweise in einer Menge aufgetragen, die eine fertige Lackschicht von 0,5 bis 5 μπι, vorzugsweise 0,5 bis 3 μπι, ergibt.
Der Lack wird am einfachsten hergestellt, indem das Kohlenhydrat bei Zimmertemperatur mit dem Oxidationsmittel vermischt wird. Da die Oxidation eine exotherme Reaktion ist, erhöht sich die Temperatur dabei von selbst um einige Zehnereinheiten. Bei der Verwendung von Phosphat wird auch dieses aweckmäßigerweise mit den angegebenen Materialien vermischt. Danach wird das Furfural der genannten Mischung zugesetzt sowie gleichzeitig eine kleine Menge Netzmittel. Für die Auflösung des Furfurals und des Netzmittels ist kein Erwärmen erforderlich.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben.
Beispiel 1
10 Gewichtsteile Calciunimetaphosphat, aufgelöst oder aufgeschlämmt in 30 Gewichtsteilen Wasser, 12 Gewichtsteile getrocknete Sulfitzelluloseablauge (bestehend im wesentlichen aus Kohlenhydraten und daneben ein Ligninderivat enthalten) und 1,1 Gewichtsteile CrOj, aufgelöst in 1 Gewichtsteil Wasser, werden bei Zimmertemperatur vermischt. Die ablaufende exotherme Oxidationsreaktions, erhöht die Temperatur des Gemisciies ungefähr auf 6O0C. 1,2 Gewichtsteile Furfural und 0,1 Gewichtsteil eines Netzmittels werden ohne Erwärmung dem Gemisch zugesetzt.
Der auf diese Weise erhaltene Lack wird mit Druckwalzen auf das zu isolierende Blech aufgetragen und danach bei einer Temperatur von ungefähr 300"C 30 bis 60 Sekunden erhärtet. Die Dicke der Lackschicht beträgt dann 1,5μιτι. Wenn der Lack mit geriffelten Walzen aufgetragen wird, dann wird er erst mit 50 Gewichtsteilen Wasser verdünnt. Unabhängig von der Auftragungsmethode kann die Dicke der Lackschicht durch Änderung des Wassergehalts des Lackes geregelt werden.
Beispiel 2
Man mischt 55 Gewichtsteile 85%ig (Gewichtsprozent) Orthophosphorsäure, 6 Gewichtsteile Magnesiumoxid und 100 Gewichtsteile Wasser. Dabei erhält man eine Lösung aus Magnesiummonoorthophosphat. Diese Lösung, de sich erwärmt hat, wird mit 20 Gewichtsteilen getrockneter Sulfitzelluloseablauge und 1 Gewichtsteil CrOj, gelöst in 1 Gewichtsteil Wasser, versetzt, solange die Phosphatlösung noch warm ist. Die Temperatur der Lösung beträgt dann ungefähr 8O0C. Nach dem Abkühlen wird die Lösung mit 2 Gewichtsteilen Furfural und 0,1 Gewichtsteile Netzmittel der in Beispiel 1 angegebenen Art versetzt.
Der so erhaltene Lack wird auf die in Beispiel 1 beschriebene Art aufgetragen.
Beispiel 3
Man mischt 55 Gewichtsteile 85%ig (Gewichtsprozent) Orthophosphorsäure, 16 Gewichtsteile Calciumcarbonat und 300 Gewichtsteile Wasser. Dabei erhält man eine Lösung von Calciummonoorthophosphat. Diese Lösung wird mit 25 Gewichtsteilen Saccharose und 1 Gewichtsteil CrO3, gelöst und 1 Gewichtsteil Wasser, versetzt, während die Phosphatlösung noch warm ist. Nach dem Abkühlen wird die Lösung mit 2 Gewichtsteilen Furfural und 0,1 Gewichtsteil Netzmittel der in Beispiel 1 genannten Art versetzt.
Der so erhaltene Lack wird unter den in Beispiel I genannten Bedingungen mit geriffelten Walzen aufgetragen.
Beispiel 4
Man mischt 55 Gewichtsteile 85%ig (Gewichtsprozent) Orthophosphorsäure, 3 Gewichtsteile Magnesiumoxid, 10 Gewichtsteile kristallisiertes, Aluminiumsulfat und 60 Gewichtsteile Wasser. Diese Lösung wird mit 16 Gewichisteilen Melasse und 1 Oewichtsieil Chromsäure, gelöst in 1 Gewichtsteil Wasser, versetzt, während die Phosphatlösung noch warm ist. Nach dem Abkühlen wird die Mischung mit 1.5 Gewichisteilen Furfurai und 0,1 Gewichtsteil Netzmittel der ii. "clsplel 1 genannten Art versetzt.
Der so erhaltene Lack wird auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise aufgetragen.
Beispiel 5
10 Gewichtsteile Calciummethaphosphat, aufgelöst oder aufgeschlämmt in 30 Gewichtsteilen Wasser, 25 Gewichtsteile Saccharose und 1 Gewichtsteil CrOj, gelöst in 1 Gewichtsteil Wasser, werden bei Zimmertemperatur vermischt. Die dabei gebildete warme Lösung wird ohne weitere Wärmezufuhr mit 1.2 Gewichtsieilen Furfural und 0,1 Gewichtsteilen Netzmittel der in Beispiel 1 angegebenen Art versetzt.
Der so erhaltene Lack wird auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise aufgetragen.
Beispiel 6
Man mischt 55 Gewichtsteile 85%ig (Gewichtsprozent) Orthophosphorsäure, 16 Gewichtsteile Calciumkarbonat und 300 Gewichtsteile Wasser. Dabei erhält man eine Lösung von Calciummonoorihopbosphai. Diese Lösung wird mit 25 Gewichtsieilen Glucose und 2.5 Gewichistciien 30°/oiger wäßriger WasserMoffpcroxidlösung versetzt, während die Phosphatlösung noch
is warm ist. Nach dem Abkühlen wird die Lösung mit 2 Gewichistciien Furfural und 0,1 Gewichtsteil Netzmittel der in Beispiel 1 genannten Art versetzt.
Der so erhaltene Lack wird unter den in Beispiel I genannten Bedingungen mit geriffelten Walzen aufgctragen.

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Lackieren von Elektroblechen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beschichtung des Elektroble.hs ein Gemisch aus einem unter Bildung von Carboxylgruppen in dem Molekül oxidierten Kohlenhydrat und Furfural verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenhydral ein Kohlenhydrat mit höchstens 12 Kohlenstoffatomen verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenhydrat ein Kohlenhydrat mit mehr als 12 Kohlenstoffatomen verwendet wird und daß das Kohlenhydrat in Verbindung mit oder nach der Oxidation hydrolysiert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß pro 1 Gewichtsanteil Kohlenhydrat 0,03 bis I Gewichtsleil Furfural verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch ein Phosphat eines Erdalkalimetalls und/oder des Aluminiums zugesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß pro 1 Gewichtsteil Kohlenhydrat 0,03 bis 1 Gewichtsteil Phosphat verwendet wird.
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