DE2607185B2 - Isolierueberzug fuer elektroblech - Google Patents

Isolierueberzug fuer elektroblech

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DE2607185B2 DE19762607185 DE2607185A DE2607185B2 DE 2607185 B2 DE2607185 B2 DE 2607185B2 DE 19762607185 DE19762607185 DE 19762607185 DE 2607185 A DE2607185 A DE 2607185A DE 2607185 B2 DE2607185 B2 DE 2607185B2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Isolierüberzug ·τ. für Elektroblech aus einer lösungsmittelfreien Überzugsmasse auf der Basis eines polymerisierbaren Harzes und eines oxydischen Füllstoffes.
Elektroblech, wie es beispielsweise als Kernblech bei elektrischen Geräten, Motoren und Transformatoren ■->(> zur Verwendung kommt, besteht beispielsweise aus einem Siliziumstahl und wird durch Schneiden oder Stanzen auf Maß gebracht und zu Kernen, beispielsweise für Elektromotoren, geschichtet. Dazu bedarf das Blech eines isolierenden Überzugs, um die durch Ti Wirbeiströme verursachten Wattverluste gering zu halten. Je nach Verwendungszweck kommen hierfür zwei verschiedene Arten von Überzügen zur Verwendung, und zwar anorganische und organische Überzüge.
Bekannte festhaftende Überzüge basieren auf der wi Verwendung wasserlöslicher Polymere, Latexpolymere und !ü!>uiig!>miiie!!ös!icher Polymere. Derartige Polymere bringen jedoch eine Reihe von Nachteilen mit sich. So erfordert beispielsweise ein Überzug auf Basis eines wasserlöslichen oder Latexpolymers nach dem Auftra- hr> gen auf das Blech ein aufwendiges Trocknen. Dabei entsteht ein Isolierüberzug so hoher Wasserdurchlässigkeit, daß die Gefahr eines Unterrostens besteht.
Andererseits werden beim Aushärten von Überzügen auf Basis von Lösungsmittel-Polymeren große, zu einer erheblichen Luftverschmutzung führende Mengen Lösungsmitteldämpfe freigesetzt. Zudem bringen diese Lösungsmitteldämpfe eine erhebliche Brandgefahr mit sich, insbesondere wenn der Überzug in einem Zuge mit dem Herstellen des Blechs aufgetragen wird. In diesen Fällen sind aufwendige Maßnahmen zur Verminderung der Brandgefahr erforderlich.
Aus der deutschen Auslegeschrift 11 20 134 ist ein Isolierüberzug bekannt, der eine hohe Kriechstromfestigkeit besitzen soll und aus einer aminaushärtenden Überzugsmasse aus Epoxyharzen, Füllstoffen und Chromoxyd, Titanoxyd oder Mangandioxyd besteht. Desweiteren ist aus der deutschen Patentschrift 8 55 440 ein Isoüerüberziig auf der Basis einer polymerisierbaren organischen Flüssigkeit, einem flüssigen ungesättigten Alkydharz und beispielsweise Eisenoxyd, Chromoxyd, Zinkoxyd und Titanoxyd bekannt. Dieser Isolierüberzug erfordert ein sehr zeitaufwendiges Warmaushärten.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen rasch härtenden Isolierüberzug zu beschaffen, der sich durch eine hohe Haftfestigkeit sowie hohe Hitze- und Rostbeständigkeit auszeichnet. Außerdem soll der Isolierüberzug nach dem Stanzen und Stapeln ohne Beeinträchtigung der magnetischen Eigenschaften einem Spannungsfreiglühen bei 700 bis 800° C gewachsensein.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Isolierüberzug, der eingangs erwähnten Art, der erfindungsgemäß aus 10 bis 90% eines licht- oder elektronenstrahlhärtenden Harzes und 10 bis 90% Oxyde, Phosphate, Silikate, Karbonate und Sulphate der Metalle Lithium, Natrium, Magnesium, Aluminium, Silizium, Kalium, Kalzium, Titan, Vanadium, Chrom, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Molybdän, Zinn und Wolfram einzeln oder nebeneinander sowie wahlweise 1 bis 50% Borsäure und/oder Borate besteht. Besonders geeignet sind solche Silikate wie Talkum, Mg3Si4Oi0(OH)2, Glimmer, KAl3Si4Oi0(OH)2 und Kaolinit, Α12Ο]·2 SiO2-2 H2O, jeweils einzeln oder nebeneinander in einer Menge von 10 bis 90% des Überzugs. Bei zu geringem Gehalt an anorganischen Bestandteilen ist die Hitzebeständigkeit nicht ausreichend, während sich bei zu hohen Gehalten ein unzureichendes Haftvermögen mit der Gefahr eines Abblätterns oder Reißens des Überzugs ergibt. Im Hinblick auf die Hitzebeständigkeit enthält der Überzug vorzugsweise mindestens 30% anorganische Bestandteile, und zur Erleichterung des Auftragens und einer diesbezüglich günstigen Viskosität vorzugsweise höchstens 60%. Im Hinblick auf ein gutes Stanzverhalten übersteigt die Härte der anorganischen Bestandteile vorzugsweise die Härte des Stahlblechs nicht, das normalerweise eine Mohshärte von 5 besitzt.
Obgleich das Isolationsvermögen des Überzugs bzw. der anorganischen Bestandteile durch ein Spannungsfreiglühen nicht beeinträchtigt wird, enthält der Überzug vorzugsweise weitere anorganische Bestandteile wie Borsäure und/oder Borate in einer Menge von 1 bis 50%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Überzugs. Auf diese Weise wird gleichzeitig das Haftvermögen des Überzugs nach dem Spannungsfreiglühen verbessert. Höhere Borsäure- und/oder Boratzusätze verbessern weder die Hitzebeständigkeit noch das Haftvermögen; sie komplizieren allenfalls die Handhabung des Blechs. Vorzugsweise enthält der Überzug 10 bis 30% Borsäure und/oder Borate.
A'.s lichthärtende Polymere eignen sich die bekann-
ten, ^aus organischen Verbindungen mit ungesättigten Doppelbindungen hergestellten Polymere, wie sie insbesondere bei der Reaktion von Acrylsäure oder Methacrylsäure mit Epoxyharzen, Polyäther-, Polyester-, Silikon- und Hartstoffharzen anfallen. Besonders geeignet sind aus Epoxyharzen, Polyesterharzen und Silikonharzen hergestellte Polymere. Soll der Überzug mit ultraviolettem Licht gehärtet werden, dann enthalten die vorerwähnten Acrylharze vorzugsweise Sensibilisatoren, die unter dem Einfluß ultravioletten Lichts mit einer Wellenlänge von 200 bis 400 nm nicht reagierende Radikale freisetzen. Diese reaktionsfähigen Radikale bewirken ihrerseits eine weitere Polymerisation des Harzes an den ungesättigten Doppelbindungen. Als Sensibilisatoren eignen sich Benzoindiphenyldisulfid, Benzoinperoxyd, Benzophenon und Benzoinbutyläther in einer Konzentration von 1 bis 10%, vorzugsweise von 3 bis 5%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Überzugs. Soll sich der Überzug dagegen für ein Elektronenstrahlhärten eignen, dann braucht er keinen Sensibilisator zu enthalten, sofern das Harz ein ausreichendes Reaktionsvermögen besitzt. Um den Überzug mühelos auftragen zu können, sollte die Viskosität durch einen Zusatz von bis 80% Kreuzacrylaten mit ungesättigten Doppelbindungen und einem Molekulargewicht unter 400, bezogen auf das Polymergewicht, eingestellt werden. Hierfür eignen sich Hydroxyäthylacrylat, Äthylenglykoldimethylacrylat, Hydroxypropylacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Neopenthylglykoldiacrylat und Hexandiokliacrylat. Kreuzacrylate mit einem Molekulargewicht über 400 eignen sich im allgemeinen nicht zum Einstellen der Viskosität.
Die Dicke des Überzugs liegt unter 10 μπι, weil der Anstieg des Zwischenschichtwiderstandes bzw. der Isolationswirkung des Überzugs bei einer ΙΟμίη übersteigenden Schichtdicke rapide abnimmt. Des weiteren verringert sich mit zunehmender Schichtdicke der Eisenfüllfaktor, so daß die Schichtdicke des Überzugs so gering wie möglich sein sollte.
In der Praxis wird Elektroblech mit höchstens 3,5% Silizium und einer Dicke von 1 mm, üblicherweise 0,3 bis 0,5 mm, in einem Zuge hergestellt und mit dem erfindungsgemäßen Überzug versehen. Dies geschieht beispielsweise in der Weise, daß der fertige Stahl zu Brammen oder kontinuierlich vergossen, die Brammen zu Warmband mit einer Dicke von 2 bis 3 mm ausgewalzt, gebeizt, anschließend bis auf eine Dicke von 0,3 bis 0,5 mm kaltgewalzt, kontinuierlich geglüht und mit dem Überzug versehen wird.
Der Überzug läßt sich auf herkömmliche Weise auftragen, beispielsweise mittels Walzen oder durch Aufsprühen, Tauchen, Überfließen und/oder durch elektrostatisches Lackieren. Das mit dem viskosen Überzug versehene Blech wird alsdann mittels ultravioletter Strahlen einer Wellenlänge von 200 bis 400 nm, beispielsweise unter Quecksilberdampflampen, Xenonlampen, im Lichtbogen oder mittels Elektronenstrahlen, beispielsweise mit Hilfe einer Mikrosonde, eines Betaoder Gammastrahlengenerators einzeln oder nebeneinander gehärtet. Dies kann an Luft oder unter einem Schutzgas wie Stickstoff, Argon, Xenon, Helium, Kohlend'.Qxyd. Wasserstoff oder anderen Inertgasen geschehen.
Um dem mit dem Überzug versehenen Blech im Hinblick auf seinen Verwendungszweck spezielle Eigenschaften zu verleihen, die sich mit einer einzigen Schicht nicht erreichen lassen, können auch mehrere Überzüge unterschiedlicher Zusammensetzung aufgebracht werden. Dies kann auch in der Weise geschehen, daß die untere Schicht erst zusammen mit der Deckschicht gehärtet wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen des näheren erläutert.
Beispiel 1
Eine Überzugsmasse der Zusamriiensetzung:
Talk(MgShOn H2O)
Eisenoxyd (Fe iO4)
Nickelkarbonat (NiCOi)
Chromsulfat [Cr2(SO^j]
Acryliertes Epoxyharz
Acrvliertes Polyesterharz
Hydroxypropylacrylat
Benzoinisobutyläther
100 GT
50GT
50GT
50GT
300GT
250GT
100 GT
4GT
wurde in einer Dicke von 4 μπι mit Hilfe von Walzen auf 0,5 mm dickes Elektroblech aus einem Stahl mit 0,8% Silizium aufgetragen und anschließend 5 Sekunden mit Hilfe von Quecksilber-Hochlampen (80 W/cm) gehärtet.
Beispiel 2
Eine Überzugsmasse der Zusammensetzung:
Glimmer(K.AliSiiO,i-H2O) 300GT
Aluminiumphosphat [AI2(HPO4)!] lOOGT
Kalziumsulfat (CaSO4) 100 GT
Acryliertes Epoxyharz 150 GT
Acryliertes Silikonharz 150 GT
Neopentylglykoldiacrylat 200 GT
wurde mit Hilfe von Walzen in einer Dicke von 8 μπι auf 0,5 mm dickes Elektroblech aus einem Stahl mit 1,8% Silizium aufgetragen und sogleich zwei Sekunden mit Hilfe einer Mikrosonde gehartet.
Beispiel 3
Eine Überzugsmasse der Zusammensetzung:
Kaolinit (Al2Oi-2 SiO2-2 H2O) 300GT
π Kalziumphosphat [Cai(PO4)2] 50GT
Kobaltsulfat (CoSO4) 50GT
Kupferoxyd (CuO) 50GT
Acryliertes Epoxyharz 300GT
Trimethylolpropantriacrylat 250 GT
"ίο Benzophenon 50 GT
Dimethylaminäthanol 2,5GT
wurde mit Hilfe von Walzen in einer Dicke von 1 μηι auf 0,5 min dickes Elektroblech aus einem Stahl mit 1,8% η Silizium aufgetragen und anschließend 5 Sekunden UV-gehärtet.
Beispiel 4
Eine Überzugsmasse der Zusammensetzung:
Talk
Magnesiumphosphat [Mgi(PO4)>]
Paragonit (NaAhSi A, · H2O)
()
Acryliertes Epoxyharz
Acryliertes Polyätherharz
Neopentylglykoldiacrylat
Benzoinisobutyläther
100 GT 100 GT 100 GT 2,5GT 300GT 200GT 150GT 4GT
wurde mit Hilfe von Walzen in einer Dicke von 1 μιη auf 0,5 mm dickes Elektroblech aus einem Stahl mit 0,2% Silizium aufgetragen und .inschließend 5 Sekunden UV-gehärtet.
Beispiel 5 Eine Überzugsmasse A der Zusammensetzung:
Hexandioldiacrylat 100GT
Neopenthylglykoldiacrylat 100GT
Benzoinisobutyläther 5GT
wurde mittels Walzen in einer Dicke von 5 μιη auf 0,5 mm dickes Elektroblech aus einem Stahl mit 1,5% Silizium aufgetragen und 10 Sekunden UV-gehärtet.
Glimmer 200GT 100GT
Roscollit (KV2AiSi3O1, ■ H2O) 100GT 50GT
Zinkphosphat [Zn3(POi)2] 200GT 400GT
Natriumborat (Na3BO3) 200GT 250GT
Acryliertes Polyesterharz 150GT 100GT
Acryliertes Silikonharz 100GT 1,5GT
Hydroxypropylacrylat 150GT 1,5GT
Benzophenon 3GT
Dimethylaminäthanol 3GT
:ine Überzugsmasse B der Zusammensetzung:
Talk
Magnesiumborat
Acryliertes Epoxyharz
Acryliertes Polyesterharz
Hydroxypropylacrylat
Benzophenon
Dimethylaminäthanol
wurden nacheinander auf 0,35 mm dickes Elektroblech aus einem Stahl mit 3,0% Silizium aufgetragen. Dabei wurde zunächst die Überzugsmasse A in einer Dicke von 2 μιη aufgetragen und 2 Sekunden UV-gehärtet, wonach die Überzugsmasse B in einer Dicke von 1 μηι aufgetragen und 10 Sekunden UV-gehärtet wurde.
Beispiel 6
Eine Überzugsmasse der Zusammensetzung:
Kaolinit
Gips(CaSO4-2 H2O)
Molybdänoxyd (Mo2O5)
Zinkoxyd (ZnO)
Kaliumborat (K3BO3)
Acryliertes Harnstoff harz
Hexadioldiacrylat
300GT
150GT
50 GT
50GT
200GT
150GT
100 GT
wurde mittels Walzen in einer Dicke von ΙΟμίη auf 0,5 mm dickes Elektroblech aus einem Stahl mit 2,3% Silizium aufgetragen und 4 Sekunden mit Hilfe eines Elektronenstrahls getrocknet.
Beispiel 7
Eine Überzugsmasse der Zusammensetzung:
Talk 300GT
Wolframoxyd (WO3) 25GT
Stannophosphat (SnHPO4) 25GT
Magnesiumborat [Mg3(BO3J2] 100 GT
Acryliertes Epoxyharz 200GT
Acryliertes Polyesterharz 150 GT
Acryliertes Silikonharz 50GT
Beispiel 8 200GT
50GT
ne Überzugsmasse der Zusammensetzung: 50GT
Lepidolit (Li2AI2Si3O1, · H2O) 50GT
Titanoxyd 300GT
Kalziumborat 150GT
Zinkphosphat 150GT
Acryliertes Epoxyharz 3GT
Acryliertes Polyätherharz
Hydroxypropylacrylat
Benzoinisobutyläther
wurde mittels Walzen in einer Dicke von 2 μτη auf 0,5 mm dickes Elektroblech aus einem Stahl mit 0,8% Silizium aufgetragen und 5 Sekunden UV-gehärtet.
Beispiel 9
Eine Überzugsmasse der Zusammensetzung:
Acryliertes Epoxyharz
Acryliertes Polyesterharz
Neopentylglykoldiacrylat
Benzophenon
Dimethylaminäthanol
400GT
400GT
200GT
!,5GT
1,5GT
wurde in einer Dicke von 3 μιη auf 0,5 mm dickes Elektroblech aus einem Stahl mit 1,5% Silizium aufgetragen und 5 Sekunden UV-gehärtet.
Die Eigenschaften der nach den Beispielen 1 bis 9 beschichteten Elektroblech^ sind aus der nachfolgenden Tabelle ersichtlich und wurden wie folgt bestimmt.
Die Hitzebeständigkeit wurde im Anschluß an ein dreistündiges Glühen bei 760° C in Stickstoffatmosphäre aufgrund des festgestellten Grades der Abblätterung bestimmt. Dabei bezeichnet a kein Abblättern, b ein bis 20%iges Abblättern und c ein über 50%iges Abblättern des Überzugs.
Das Stanzverhalten wurde als Zahl derjenigen Stanzschnitte bestimmt, die bis zu einer Grathöhe von 50 μπι möglich waren.
Der Zwischenschichtwiderstand wurde im Anschluß an ein Spannungsfreiglühen gemäß JlS C 2550 bestimmt.
Die ölbeständigkeit wurde als Qualitätsänderung nach einem 24stündigen Eintauchen in 1500C warmes Isolieröl bestimmt; sie war in allen Fällen gut.
Die Korrosionsbeständigkeit wurde in einem 24stündigen Versuch bei 50° C bestimmt und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 98% bestimmt, wobei a unter 0,1% Rost und b 0,1 bis 5% Rost bedeuten.
Die Haftfestigkeit wurde schließlich beim Biegen des Blechs mit einem Winkel von 180° um einen Stab mit einem Durchmesser von 10 mm mit denselben Wertbuchstaben wie beim Bestimmen der Hitzebeständigkeit ermittelt.
Zw.-Widerstand (Q-cmVblech)
Korrosionsbeständig keit
Haftververmögen
a a
a a
a b
a b
a a
b b
a a
a a
a b

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Isolierüberzug für Elektroblech aus einer lösungsmittelfreien Überzugsmasse auf der Basis "> eines polymerisierbaren Harzes und eines oxydischen Füllstoffes, bestehend aus 10 bis 90% eines licht-oder elektronenstrahlhärtenden Harzesund 10 bis 90% Oxyde, Phosphate, Silikate, Karbonate und Sulphate der Metalle Lithium, Natrium, Magnesium, ι ο Aluminium, Silizium, Kalium, Kalzium, Titan, Vanadium, Chrom, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Molybdän, Zinn und Wolfram einzeln oder nebeneinander sowie wahlweise 1 bis 50% Borsäure und/oder Borate. r>
2. Überzug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch 30 bis 60% Silikate.
3. Überzug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen Bestandteile eine Mohshärte von höchstens 5 besitzen. >o
4. Überzug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch acrylierte Epoxy-, Polyäther-, Polyester-, Silikon- und Hainstoffharze einzeln oder nebeneinander.
5. Überzug nach Anspruch 4, gekennzeichnet .'"> durch einen Sensibilisator.
6. Überzug nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch 80% eines Harzes mit ungesättigten Doppelbindungen und einem Molekulargewicht unter 400. jo
7. Überzug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Dicke unter 10 μιη.
8. Überzug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch mindestens zwei Schichten mit einer Gesamtdicke unter 10 μίτι r>
DE19762607185 1975-02-25 1976-02-23 Isolierueberzug fuer elektroblech Ceased DE2607185B2 (de)

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