WO2020148237A1

WO2020148237A1 - Phosphat-basierte lackbeschichtung mit guter beständigkeit gegenüber alkalischen stanzhilfsmitteln

Info

Publication number: WO2020148237A1
Application number: PCT/EP2020/050719
Authority: WO
Inventors: Ronald Fluch; Reinhold Stotz; Michael Pock
Original assignee: Voestalpine Stahl Gmbh
Priority date: 2019-01-14
Filing date: 2020-01-13
Publication date: 2020-07-23
Also published as: DE102019100769A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lackzusammensetzung, die ein Phosphatsalz, ein Bindemittelpolymer mit einer sich wieder- holenden funktionellen Gruppe, ein Vernetzungsmittel für das Bindemittelpolymer und ein Lösungsmittel aufweist, worin das Phosphatsalz ein Monometallphosphat sein kann und worin das Vernetzungsmittel ein Hydroxymethyl-oder Alkoxymethylmelamin und die funktionelle Gruppe des Bindemittelpolymers eine Hydroxy-, Carboxy-, Amino-oder Carbonsäureestergruppe ist. Das molare Verhältnis von Vernetzungsmittel zu der funktionellen Gruppe des Bindemittelpolymers liegt im Bereich von 0,5 bis 3.

Description

PHOSPHAT-BAS IERTE LACKBESCHICHTUNG MIT GUTER BESTÄNDIGKEIT GEGENÜBER ALKALISCHEN STANZHILFSMITTELN

Die Erfindung betrifft eine Lackzusammensetzung, ein Verfahren zur Herstellung einer Lackbeschichtung unter Verwendung der Lackzusammensetzung, die Lackbeschichtung, die nach dem Ver fahren erhältlich ist, ein lackbeschichtetes Elektroband sowie einen Rotor, Stator oder Transformatorkern.

Phosphat-basierte Lackbeschichtungen werden in der Regel als Isolationsbeschichtungen für elektrische Leiter, beispielsweise sogenannte Elektrobänder, eingesetzt. Dabei wird die Hauptmenge des Elektrobands üblicherweise mit einem glühbeständigen und schweißbaren Isolierlack beschichtet. Als Isolierlacke haben sich über viele Jahre Phosphatlacke etabliert, die als

Hauptkomponenten Monoaluminiumphosphat und 20 Gew.-% bis 50 Gew.-% eines Bindemittels enthalten. Derartige Lacke besitzen schon bei geringen Schichtdicken sehr gute Isolationswiderstände und sind exzellent glühbeständig.

An Isolationslack-beschichteten Elektrobändern oder an

Elektroblechen, die aus den Elektrobändern erzeugt werden, werden häufig Stanzprozesse ausgeführt, beispielsweise um die Elektrobleche durch einen Formzuschnitt in ihre Endform zu bringen. Dabei werden in der Regel sogenannte Stanzhilfsmittel eingesetzt, bei denen es sich um Öle oder Emulsionen handelt. Bei solchen Emulsionen liegt das Öl ein-emulgiert vor. Weiterhin enthalten solche Stanzhilfsmittel sogenannte Korrosionsinhi bitoren, die in der Regel alkalische Verbindungen sind und somit das Stanzhilfsmittel alkalisch einstellen.

Herkömmliche Isolationslacke können durch die alkalischen Stanzhilfsmittel angelöst werden, so dass die Lackbeschichtung Schaden nimmt und es zu Korrosionen der Metallbänder (bei spielsweise Elektrobänder ) kommen kann. Weiterhin sind her kömmliche Phosphat-basierte Isolationslacke aufgrund der Verwendung einer relativ großen Menge an Bindemittel teuer.

US 6,566,433 Bl beschreibt eine Pulverzusammensetzung für die Herstellung eines wässrigen Beschichtungsmittels. Das Pulver enthält unter anderem 15 bis 30 Gew.-% eines Melaminharzes und 10 bis 50 Gew.-% eines Phosphats oder Polyphosphates. Es kann ferner bis zu 15 Gew.-% eines Bindemittels enthalten.

Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung kann daher darin gesehen werden, eine Lackbeschichtung bereitzustellen, mit der die zuvor beschriebenen Nachteile reduziert oder gänzlich eliminiert werden können, ohne jedoch die positiven Grundei genschaften, wie Glühbeständigkeit und Schweißbarkeit solcher Systeme grundsätzlich zu verschlechtern. Ferner zielt die Erfindung darauf ab, eine Lackzusammensetzung, aus der eine Lackbeschichtung mit den genannten Eigenschaften herstellbar ist, bereitzustellen sowie ein lackbeschichtetes Elektroband und einen Rotor, Stator oder Transformatorkern zu schaffen.

Die Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Demnach stellt gemäß einer Aus führungs form die vorliegende Erfindung eine Lackzusammensetzung bereit, aus der eine

Lackbeschichtung mit den genannten Vorteilen herstellbar ist.

In einer weiteren Aus führungs form stellt die vorliegende Er findung demnach ein Verfahren zur Herstellung einer Lackbe- Schichtung bereit, in dem diese Lackzusammensetzung verwendet wird .

In einer weiteren Aus führungs form stellt die vorliegende Er findung demnach eine Lackbeschichtung bereit, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aus der Lackzusammensetzung er hältlich ist. Die erfindungsgemäße Lackbeschichtung kann kostengünstig hergestellt werden und weist eine gute Bestän digkeit gegenüber alkalischen Stanzhilfsmitteln auf.

In einer weiteren Aus führungs form stellt die Erfindung ein lackbeschichtetes Elektroband mit der erfindungsgemäßen

Lackbeschichtung bereit.

In einer weiteren Aus führungs form stellt die Erfindung einen Rotor, Stator oder Transformatorkern bereit, der übereinan dergeschichtete und miteinander verbundene Elektrobleche um fasst, die aus einem lackbeschichteten Elektroband mit der erfindungsgemäßen Lackbeschichtung hergestellt sind.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen in beispielhafter Weise erläutert.

Figur 1 zeigt beispielhaft die säurekatalysierte Reaktion einer funktionellen Gruppe eines Bindemittelpolymers mit einem Al- koxymethylmelamin .

Figur 2 zeigt beispielhaft die Autokondensationsreaktion von Hexamethoxymethylmelamin .

Figuren 3a und 3b zeigen beispielhaft zwei mögliche Autokon densationsreaktionen von Melaminformaldehyden. Figur 4 zeigt in Längsschnittdarstellung beispielhaft einen oberflächennahen Ausschnitt aus einem beschichteten Substrat 400 nach der Schichttrocknung.

Figur 5 zeigt in Längsschnittdarstellung einen Ausschnitt aus einem Schichtstapel von Elektroblechen, der beispielsweise einen Transformatorkern, Rotor oder Stator bildet.

Eine Lackzusammensetzung weist ein Phosphatsalz, ein Binde mittelpolymer mit einer sich wiederholenden funktionellen Gruppe, ein Vernetzungsmittel für das Bindemittelpolymer und ein Lösungsmittel auf. Das Vernetzungsmittel ist ein Hydroxymethyl- oder Alkoxymethylmelamin . Die funktionelle Gruppe des Binde mittelpolymers ist eine Hydroxy-, Carboxy-, Amino- oder Car bonsäureestergruppe. Dabei liegt das molare Verhältnis von Vernetzungsmittel zu der funktionellen Gruppe des Bindemit telpolymers im Bereich von 0,5 bis 3.

Es hat sich gezeigt, dass ein molares Verhältnis von Vernet zungsmittel zu der funktionellen Gruppe des Bindemittelpolymers von mindestens 0,5 vorteilhaft ist, damit eine Mehrzahl der funktionellen Gruppen je eine Bindung mit einem Molekül eines Vernetzungsmittels eingehen kann. Auf diese Weise kann si chergestellt werden, dass nicht schon bei Raumtemperatur eine netzwerkbildende Reaktion zwischen Vernetzungsmittel und Bindemittelpolymer einsetzt. Dadurch kann die geforderte La gerstabilität der Lackzusammensetzung erreicht werden. Außerdem stehen dadurch kaum noch funktionelle Gruppen für eine Reaktion mit einem alkalischen Korrosionsschutzmittel zur Verfügung.

Wird das Vernetzungsmittel zu der funktionellen Gruppe des Bindemittelpolymers in einem Verhältnis von 1 oder mehr ein gesetzt, so steht für jede funktionelle Gruppe des Bindemit- telpolymers tatsächlich mindestens ein Molekül des Vernet zungsmittels zur Verfügung. Es wurde jedoch festgestellt, dass es aus Gründen der sterischen Hinderung benachbarter funkti oneller Gruppen ausreichend sein kann, das Vernetzungsmittel in einem Unterschuss von 0,5 im Verhältnis zu der funktionellen Gruppe des Bindemittelpolymers einzusetzen.

Hydroxymethyl- oder Alkoxymethylmelamine sollen aber nicht nur mit der funktionellen Gruppe des Bindemittelpolymers eine Bindung eingehen können, sondern auch in einer zweiten Reaktion die Vernetzung des Bindemittelpolymers ermöglichen. Hierbei macht man sich die Eigenschaft der Autokondensationsreaktion der Hydroxymethyl- oder Alkoxymethylmelamine zu Nutze. Denn Hyd roxymethyl- oder Alkoxymethylmelamine können bei erhöhter Temperatur von 150°C bis 300°C miteinander zu einem Polymerharz kondensieren .

In einer ersten Reaktion wird also ein Hydroxymethyl- oder Alkoxymethylmelamin an die funktionelle Gruppe des Bindemit telpolymers gebunden. Dies kann beispielsweise durch Umesterung stattfinden. Diese Reaktion ist säurekatalysiert und kann bereits bei Raumtemperatur in der flüssigen Lackzusammensetzung einsetzen. Figur 1 zeigt beispielhaft die säurekatalysierte Reaktion einer funktionellen Gruppe eines Bindemittelpolymers (hier: Hydroxygruppe) mit einem Alkoxymethylmelamin (hier: Hexamethoxymethylmelamin) .

In einer zweiten Reaktion bedient man sich zur Aushärtung der Lackzusammensetzung der Autokondensationsreaktion des Hydro xymethyl- oder Alkoxymethylmelamins , um das Bindemittelpolymer zu vernetzen. Die zweite Reaktion ist wesentlich langsamer und läuft bei höheren Temperaturen ab als die erste Reaktion. In Figur 2 ist beispielhaft die Autokondensationsreaktion von Hexame- thoxymethylmelamin gezeigt. Eine Autokondensationsreaktion unter Vernetzungsmittelmolekülen, die bereits an das Binde- mittelmolekül binden, wird dann bei der Herstellung der er wünschten Lackbeschichtung herbeigeführt.

Eine Vernetzung durch die Säure-katalysierte Reaktion des Vernetzungsmittels mit der funktionellen Gruppe des Binde mittelpolymers kann bei gewöhnlichen Lagerungsbedingungen, bspw. bei Raumtemperatur, vermieden werden, wenn der erfin dungsgemäße Verhältnisbereich von Vernetzungsmittel zu funk tioneller Gruppe, wie weiter oben beschrieben, eingehalten wird. Ebenso kann eine Vernetzung durch die Autokondensationsreaktion des Hydroxymethyl- oder Alkoxymethylmelamins verhindert werden, wenn die oben genannten Autokondensationstemperaturen nicht erreicht werden. Damit kann mit der erfindungsgemäßen Lack zusammensetzung eine relativ stabile flüssige Zusammensetzung bereitgestellt werden, die unter gewöhnlichen Lagerungsbe dingungen nicht aushärtet.

In einer weiteren Ausgestaltung der Lackzusammensetzung kann es bevorzugt sein, dass in der Zusammensetzung das molare Verhältnis von Vernetzungsmittel zu der funktionellen Gruppe des Binde mittelpolymers im Bereich von größer oder gleich 1 liegt. Auf diese Weise kann durch die stöchiometrische oder überstöchi ometrische Gegenwart von Vernetzungsmittel zu funktionellen Gruppen des Bindemittelpolymers eine unerwünschte Vernet zungsreaktion bei Raumtemperatur in Lösung vermieden werden.

Durch die Anwesenheit eines Vernetzungsmittels für das Bin demittelpolymer kann die ansonsten in solchen Lackzusammen setzungen übliche hohe Menge an Bindemittelpolymer deutlich reduziert werden. Da übliche Bindemittelpolymere verglichen mit den weiteren Komponenten solcher Zusammensetzungen in der Regel teuer sind, kann mit der vorliegenden Erfindung eine deutlich preiswertere Alternative zur Verfügung gestellt werden. Mit anderen Worten kann es in einer Ausgestaltung der Lackzusam mensetzung bevorzugt sein, dass der Anteil an Bindemittelpolymer in einem Bereich von 3 Gew.-% bis weniger als 15 Gew.-%, be vorzugter in einem Bereich von 4 Gew.-% bis 12 Gew.-% und noch bevorzugter in einem Bereich von 4 Gew.-% bis 10 Gew.-% liegt, bezogen auf alle Bestandteile der Zusammensetzung ohne Lö sungsmittel. Ein Wert oberhalb des angegebenen Bereichs führt zu keinem weiteren Vorteil und ist aus Kostengründen nicht ratsam. Ein Wert unterhalb des angegeben Bereichs führt dazu, dass die fertige Lackbeschichtung eine zu geringe Flexibilität hat, so dass bei einem Stanzvorgang eines beschichteten Metallbandes die Beschichtung zum Stauben neigt.

Als Bindemittelpolymer kann in der erfindungsgemäßen Zusam mensetzung jegliches Polymer verwendet werden, das als wie derkehrende funktionelle Gruppe eine Hydroxy-, Carboxy-, Amino- oder Carbonsäureestergruppe aufweist. So sind die Bindemit telpolymere vorzugsweise solche, die wasserverträglich sind, d.h. entweder wasserlöslich oder in ein wasserbasiertes System einarbeitbar sind. Denkbar sind als Polymere Polyacrylsäure, Polyacrylate, funktionalisierte Polyester, funktionalisierte Polyurethane, funktionalisierte Polyamide, usw. Bevorzugt als Bindemittelpolymere sind Polyacrylsäure und Polyacrylate, da sie bereits funktionelle Gruppen zur Reaktion mit dem Vernet zungsmittel enthalten.

Als Phosphatsalz wird in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorzugsweise ein Metallphosphatsalz, insbesondere ein Mono metallsalz eingesetzt. Bevorzugt werden Metallsalze eingesetzt, die unter erhöhten Temperaturen in der Lage sind, zu kondensieren und Wasser abzuspalten, da dabei ein besonders gleichmäßiger Lackfilm gebildet werden kann. Als Metalle kommen hier ins besondere Aluminium und Magnesium in Betracht. Es wird also vorzugsweise Monoaluminiumphosphat und/oder Monomagnesium phosphat eingesetzt. Weitere Metalle, wie beispielsweise Zink oder Calcium, können ebenfalls Verwendung finden.

In einer bevorzugten Variante werden sowohl Monoaluminiump hosphat als auch Monomagnesiumphosphat eingesetzt. Der zu sätzliche Einsatz von Monomagnesiumphosphat zu dem ansonsten üblicherweise eingesetzten Monoaluminiumphosphat liegt an den günstigen Korrosionsschutzeigenschaften von Magnesium. Die Menge an Phosphatsalz liegt in der erfindungsgemäßen Lackzu sammensetzung in einem Bereich von 50 Gew.-% bis weniger als 95 Gew.-%, bevorzugter in einem Bereich von 65 Gew.-% bis 95 Gew.-% und am noch bevorzugter in einem Bereich von 75 Gew.-% bis 90 Gew.-%, bezogen auf alle Bestandteile der Zusammensetzung ohne Lösungsmittel.

Als Hydroxymethyl- oder Alkoxymethylmelamine kommen jegliche in Frage, die mindestens zwei Hydroxymethyl- und/oder Alkoxyme- thyl-Reste aufweisen, damit eine Vernetzung des Bindemittel polymers darüber stattfinden kann. Die Hydroxymethyl- oder Alkoxymethylmelamine können also beispielsweise Di-, Tri-, Tetra-, Penta- oder Hexa-substituierte Melamine sein, wobei der Substituent ein Hydroxymethyl- und/oder Alkoxymethyl-Rest ist.

Diese auch allgemein als Melaminformaldehyde bezeichneten Verbindungen können erfindungsgemäß als Monomere oder Oligomere vorliegen, d.h. im Falle des Vorliegens als Oligomer sind bereits zwei oder mehrere Melaminformaldehyde miteinander zusammen kondensiert. Auch in diesem Fall bezieht sich das angegebene molare Verhältnis von Vernetzungsmittel zu der funktionellen Gruppe des Bindemittelpolymers auf die Stoffmenge der Oligomere. Eine natürliche Grenze für die Verwendung von Hydroxymethyl- oder Alkoxymethylmelaminen ist dadurch gegeben, dass sie wasser verträglich sein müssen, d.h. dass sie wasserlöslich oder in Wasser einarbeitbar sein müssen.

Der Alkoxy-Rest bei den Alkoxymethylmelaminen ist vorzugsweise ein Ci-6^_Alkoxy-Rest, stärker bevorzugt ein Ci-3-Alkoxy-Rest . Beispiele hierfür sind Methoxy, Ethoxy, n-Propoxy, iso-Propoxy, n-Butoxy, iso-Propoxy, Pentoxy und Hexoxy, wobei Methoxy und Ethoxy bevorzugt sind. Besonders bevorzugt sind erfindungsgemäß monomere Hydroxymethyl- oder Alkoxymethylmelamine, insbesondere Hexahydroxymethyl- oder Hexaalkoxymethylmelamine, insbesondere Hexahydroxymethyl- oder Hexamethoxymethylmelamin .

In einer weiteren Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass die Lackzusammensetzung zusätzlich ein Polyamin aufweist. Hierbei werden vorzugsweise Polyetheramine eingesetzt, die auch als Jeffamine® bekannt sind. Die Polyetheramine weisen vorzugsweise sich wiederholende Oxypropylen-Einheiten auf. Weiterhin weisen die Polyetheramine vorzugsweise primäre Aminogruppen auf, die vorzugsweise an sekundäre Kohlenstoffatome an den Enden der aliphatischen Polyetherketten gebunden sind. Die Polyetheramine können vorzugsweise solche der folgenden Formel (I) sein:

Formel ( I ) , wobei x + y + z = 5 oder 6 ist. Derartige Polyetheramine sind unter dem Handelsnamen Jeffamine® T-403 der Fa. Huntsman erhältlich.

Die Anwesenheit eines Polyamins in der Zusammensetzung erhöht die Haftung und die Umformbarkeit der Lackbeschichtung. Sofern vorhanden, enthält die Zusammensetzung das Polyamin vorzugsweise in einer Menge im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 12 Gew.-%, stärker bevorzugt 1 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bezogen auf alle Bestandteile der Zusammensetzung ohne Lösungsmittel.

Die Zusammensetzung enthält als Lösungsmittel vorzugsweise Wasser. Daneben kann die Zusammensetzung auch als Co-Solvens ein organisches Lösungsmittel enthalten. Das organische Lösungs mittel ist vorzugsweise ein hydrophiles Lösungsmittel. Ver wendbare Beispiele sind Methoxypropanol und Butylglykol.

Die Gesamtmenge an Lösungsmittel liegt in der Zusammensetzung beispielsweise in einem Bereich von 30 Gew.-% bis 80 Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 40 Gew . - % bis 70 Gew . -% und stärker bevorzugt in einem Bereich von 50 Gew.-% bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lackzusammensetzung.

Liegt in der Zusammensetzung neben Wasser noch ein organisches Lösungsmittel als Co-Solvens vor, kann dieses in einer Menge von beispielsweise bis zu 10 Gew.-% des gesamten Lösungsmittels eingesetzt werden.

Für die Verbesserung der Schweißbarkeit der fertigen Lackbe schichtung kann die Lackzusammensetzung ein Strukturmittel aufweisen. Sofern vorhanden, wird das Strukturmittel in der Zusammensetzung in einer Menge im Bereich von 0,5 Gew.-% bis 15 Gew.-%, stärker bevorzugt in einem Bereich von 5 Gew.-% bis 12 Gew.-% eingesetzt, bezogen auf alle Bestandteile der Zu sammensetzung ohne Lösungsmittel.

Das Strukturmittel kann ein anorganisches oder ein organisches Strukturmittel sein. Als Beispiel für ein anorganisches

Strukturmittel kann pyrogene Kieselsäure, und als Beispiel für ein organisches Strukturmittel kann Polyharnstoff genannt werden .

Eine weitere Aus führungs form der Erfindung betrifft ein Ver fahren zur Herstellung einer Lackbeschichtung, wobei die er findungsgemäße Lackzusammensetzung auf ein zu beschichtendes Substrat, insbesondere Elektroband aufgebracht und getrocknet wird .

Wie bereits weiter oben beschrieben, findet hierbei die Ver netzung des Bindemittelpolymers über eine Kondensationsreaktion des Vernetzungsmittels statt. Dabei reagieren zwei jeweils an eine funktionelle Gruppe des Bindemittelpolymers gebundene Hydroxymethyl- oder Alkoxymethylmelamine miteinander unter Abspaltung von H2O, CH2O, eines Alkohols oder eines Diethers, je nachdem wie das Melaminformaldehyd substituiert ist. Figuren 3a und 3b zeigen beispielhaft zwei verschiedene Autokondensati onsreaktionen von Methoxymethyl- oder Hydroxymethyl-substi- tuierten Melaminen.

Das Aufbringen der Lackzusammensetzung auf das Substrat kann beispielsweise durch Aufsprühen, Aufstreichen oder Aufrollen (Rollenapplikation) erfolgen. Es ist bevorzugt, dass das Aufbringen der Lackzusammensetzung in einer Menge erfolgt, dass die resultierende Lackbeschichtung eine Schichtdicke im Bereich von 0, 1 bis 20 mpi, insbesondere 0, 5 bis 10 mpi, besonders bevorzugt 0,5 bis 3 mpi aufweist.

Vorzugsweise wird die auf das Substrat aufgebrachte Lackzu sammensetzung bei einer Temperatur im Bereich von 150°C bis 300°C, stärker bevorzugt im Bereich von 180°C bis 250°C, ge trocknet. Das Trocknen erfolgt vorzugsweise über einen Zeitraum zwischen 10 s und 40 s, insbesondere kleiner, gleich oder größer als 20 s oder 30 s. Andere Temperaturen und Wärmebehand lungszeitdauern sind ebenfalls möglich.

Zur Trocknung des Lackes wird das Substrat mit der aufgebrachten Lackzusammensetzung vorzugsweise in einen Trockeneinbrennofen, insbesondere einen als Durchlauftrockenofen (Tunnelofen) ausgelegten Trockeneinbrennofen eingebracht.

Das Substrat ist vorzugsweise ein Metallband oder Elektroband oder ein daraus erzeugtes Blech.

Eine weitere Aus führungs form betrifft eine Lackbeschichtung, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist. Alle für die Lackzusammensetzung angegebenen Mengenanteile, die in Bezug auf alle Bestandteile der Zusammensetzung ohne Lösungsmittel an gegeben sind, gelten auch für die Lackbeschichtung, jedoch mit der Maßgabe, dass das Bindemittelpolymer nach dem Trocknen über das Vernetzungsmittel vernetzt vorliegt.

Verglichen mit einer Lackbeschichtung ohne Vernetzungsmittel weist die erfindungsgemäße Lackbeschichtung eine hervorragende Beständigkeit gegenüber alkalischen Stanzhilfsmitteln auf, d.h. die Oberfläche wird durch ein alkalisches Stanzhilfsmittel nicht angelöst. Weiterhin kann auch mit einer geringen Menge von beispielsweise etwa 6 Gew.-% Bindemittelpolymer, bezogen auf alle Bestandteile der Lackbeschichtung, eine Lackbeschichtung bereitgestellt werden, die bei einem Stanzvorgang nicht staubt.

Eisenkerne (Blechpakete) von elektrischen Maschinen und

Transformatoren .

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Figuren und des folgenden Beispiels erläutert:

Figur 1 zeigt beispielhaft die Säure-katalysierte Reaktion von Hexamethoxymethylmelamin mit einer Hydroxygruppe als funkti oneile Gruppe. Eine solche Reaktion kann durch einen unimo- lekularen S_N ¹-Mechanismus oder eine bimolekulare Reaktion ab laufen. Diese Reaktion kann bei einem pH-Wert von ca. 2 bereits bei Raumtemperatur ablaufen, d.h. je nach pH-Wert der Lack zusammensetzung bindet das Vernetzungsmittel bereits in Lösung an der funktionellen Gruppe des Bindemittelpolymers. Der pH-Wert der Lackzusammensetzung kann daher beispielsweise um etwa 2 herum oder auch etwas darunter liegen.

Figur 2 zeigt beispielhaft die Autokondensationsreaktion zwischen zwei Hexamethoxymethylmelaminen unter Abspaltung eines Diethers. Diese Reaktion findet bei den Trocknungstemperaturen der erfindungsgemäßen Lackzusammensetzung zwischen zwei Ver netzungsmitteln statt, die vorzugsweise bereits an Bindemit telpolymere binden.

Figuren 3a und 3b zeigen vergleichend zwei mögliche Autokon densationsreaktionen von Melaminformaldehyden. Die Autokon densationsreaktion in Figur 3a findet bei vollständig alky- lierten Melaminen statt, wohingegen die in Figur 3b gezeigte Autokondensationsreaktion nur bei nicht vollständig substi tuierten Melaminen ablaufen kann. Beide Reaktionen können erfindungsgemäß beim Trocknen der Lackzusammensetzung zu den Lackbeschichtungen Verwendung finden.

Zur Herstellung einer Lackzusammensetzung können beispielsweise die folgenden Bestandteile in den im Folgenden angegebenen Mengenbereichen miteinander vermengt werden:

Monoaluminiumphosphat: 20-40 g

Monomagnesiumphosphat: 0-15 g

Polyamine: 0,5-5 g

Hexamethoxymethylmelamin : 0,5-5 g

Harz mit OH-Gruppen (z.B. Polyacrylsäure,

Polyacrylester, etc.) : 0,5-5 g

Pyrogene Kieselsäure: 0,2-5 g

Co-Solvens: 2-15 g

Wasser: 35-65 g

Zusammensetzungsbeispiel

Zur Herstellung einer Lackzusammensetzung werden die folgenden Bestandteile in den im Folgenden angegebenen Mengen in 53,5 ml entionisiertem Wasser miteinander vermengt:

Monoaluminiumphosphat: 35 g

Jeffamine® T-403 (Hersteller: Huntsman) : 0,5 g

Hexamethoxymethylmelamin: 0,5 g

Polyacrylsäure: 0,5 g

Pyrogene Kieselsäure: 5 g

Co-Solvens (Methoxypropanol , (BASF, Solvenon® PM) ) : 5 g

Nach dem Vermengen der angegebenen Komponenten erhält man eine homogen flüssige Mischung aus den angegebenen Komponenten. Die so erhaltene Lackzusammensetzung wird zur Herstellung einer Lackbeschichtung auf ein Elektroband aufgetragen und bei etwa 180°C für etwa 20 s im Trockeneinbrennofen eingebrannt. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Lackbeschichtung mit den genannten Eigenschaften erhalten.

Der Anteil organischer Komponenten (Polyamin, Hexamethoxyme- thylmelamin, Polyacrylsäure) beträgt bei dieser Lackbe schichtung etwa 3,6 Gew.-%.

Figur 4 zeigt in Längsschnittdarstellung beispielhaft einen oberflächennahen Ausschnitt aus einem beschichteten Substrat 400 nach der Schichttrocknung, d.h. im Bereich hinter dem Tro- ckeneinbrennofen .

Die (trockene) Lackbeschichtung 420 über dem Substrat 410 (z.B. Elektroband) weist eine Dicke Dl auf, die beispielsweise gleich oder größer oder kleiner als 0,1 gm, 0,5 gm, 1 gm, 2 gm, 3 gm, 4 gm, 6 gm, 8 gm, 10 gm, 20 gm sein kann. Die Substratdicke (z.B. Dicke des Elektrobandes ) D2 kann beispielsweise gleich oder kleiner als 0, 6 mm, 0, 4 mm oder 0, 3 mm sein. Die Lackbeschichtung 420 kann in direktem Kontakt mit der direkt der (gereinigten) Oberfläche des Substrats (z.B. Metalloberfläche des Elektro- bands) stehen oder es kann optional noch eine Vorbeschichtung (beispielsweise zur Verbesserung der Haftung) auf dem Substrat 410 vorgesehen sein.

Das beschichtete Substrat 400 kann ein lackbeschichtetes Elektroband sein, welches ein gewalzten Elektroband (d.h. das Substrat 400) und die Lackbeschichtung 420 über einer der beiden Flachseiten des Substrats (Elektrobandes) oder über beide Flachseiten aufweist. Figur 5 zeigt einen Ausschnitt aus einem Schichtstapel 500 von Elektroblechen . Die Elektrobleche können durch Stanzen aus dem lackbeschichteten Elektroband (beschichteten Substrat 400) hergestellt sein und z.B. durch Kleben, Schweißen oder auch durch mechanische Verbindungselemente, wie beispielsweise durch

Nieten, miteinander verbunden sein. Der Schichtstapel 500 kann beispielsweise einen Rotor, Stator oder Transformatorkern ausbilden. Rotor und/oder Stator können in elektrischen Ma schinen, wie beispielsweise Elektromotoren oder Generatoren, eingesetzt werden, der Transformatorkern bildet den Eisenbe standteil eines Transformators.

Claims

Patentansprüche

1. Lackzusammensetzung, die

ein Phosphatsalz, ein Bindemittelpolymer mit einer sich wiederholenden funktionellen Gruppe, ein Vernetzungsmittel für das Bindemittelpolymer und ein Lösungsmittel aufweist, worin das Phosphatsalz ein Monometallphosphat ist, und

das Vernetzungsmittel ein Hydroxymethyl- oder Alkoxyme- thylmelamin und die funktionelle Gruppe des Bindemittelpolymers eine Hydroxy-, Carboxy-, Amino- oder Carbonsäureestergruppe ist, wobei

das molare Verhältnis von Vernetzungsmittel zu der funktionellen Gruppe des Bindemittelpolymers im Bereich von 0,5 bis 3 liegt.

2. Lackzusammensetzung nach Anspruch 1, worin das molare Verhältnis von Vernetzungsmittel zu der funktionellen Gruppe des Bindemittelpolymers im Bereich von größer oder gleich 1 liegt.

3. Lackzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, worin der Anteil an Bindemittelpolymer in einem Bereich von 3 Gew.-% bis weniger als 15 Gew.-% liegt, bezogen auf alle Bestandteile der Zu sammensetzung ohne Lösungsmittel.

4. Lackzusammensetzung nach einem der vorhergehenden An sprüche, worin das Bindemittelpolymer Polyacrylsäure oder ein Polyacrylat ist.

5. Lackzusammensetzung nach Anspruch 4, worin das Binde mittelpolymer ein wasserverträgliches oder wasserlösliches Polyacrylat ist.

6. Lackzusammensetzung nach einem der vorhergehenden An sprüche, worin das Vernetzungsmittel ein Hexahydroxymethyl- oder Hexaalkoxymethylmelamin ist.

7. Lackzusammensetzung nach einem der vorhergehenden An sprüche, die zusätzlich ein Polyamin aufweist.

8. Lackzusammensetzung nach einem der vorhergehenden An sprüche, die als Lösungsmittel Wasser aufweist.

9. Lackzusammensetzung nach einem der vorhergehenden An sprüche, die ein organisches Lösungsmittel als Co-Solvens aufweist .

10. Verfahren zur Herstellung einer Lackbeschichtung, wobei eine Lackzusammensetzung gemäß einem der vorhergehenden An sprüche auf ein zu beschichtendes Substrat aufgebracht und getrocknet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Lackzusammensetzung bei einer Temperatur im Bereich von 150°C bis 300°C getrocknet wird .

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei bei der Trocknung eine Autokondensationsreaktion unter Molekülen des Vernetzungs mittels, die bereits an ein Bindemittelmolekül binden, erfolgt.

13. Lackbeschichtung, die mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12 erhältlich ist.

14. Lackbeschichtung nach Anspruch 13, die eine Schichtdicke zwischen 0,1 und 20 pm oder 0,5 und 10 pm oder 0,5 und 3 pm aufweist .

15. Lackbeschichtetes Elektroband, das aufweist: ein gewalzten Elektroband; und

eine Lackbeschichtung, die durch Aufbringung einer

Lackzusammensetzung über zumindest einer Flachseite des

Elektrobandes und Trocknung der Lackzusammensetzung erzeugt wird, wobei die Lackzusammensetzung

ein Phosphatsalz, ein Bindemittelpolymer mit einer sich wiederholenden funktionellen Gruppe, ein Vernetzungsmittel für das Bindemittelpolymer und ein Lösungsmittel aufweist, worin das Vernetzungsmittel ein Hydroxymethyl- oder Alkoxyme- thylmelamin und die funktionelle Gruppe des Bindemittelpolymers eine Hydroxy-, Carboxy-, Amino- oder Carbonsäureestergruppe ist, wobei

16. Lackbeschichtetes Elektroband nach Anspruch 15, wobei die Schichtdicke der Lackbeschichtung zwischen 0, 1 und 20 gm oder 0, 5 und 10 gm oder 0,5 und 3 pm beträgt.

17. Rotor, Stator oder Transformatorkern, welcher überei nandergeschichtete und miteinander verbundene Elektrobleche umfasst, die aus einem lackbeschichteten Elektroband nach einem der Ansprüche 15 oder 16 hergestellt sind.