СПОСОБ ПОКРЫТИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СТАЛИ Российский патент 2012 года по МПК C09D177/12 C09D167/08 H01F3/02 H01F41/02 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу покрытия электротехнической стали с использованием лаковой композиции для шихтованного сердечника на основе новых полиэфирамидных имидов и полиэфирных имидов и обеспечения превосходной адгезии покрытий.

Предпосылки создания изобретения

Известны лаки для листовой электротехнической стали для покрытия индивидуальных листов стали. Покрытые листы электротехнической стали можно собирать вместе различными техническими средствами, такими как сварка, стяжка, сборка вперекрышку, литье алюминиевых обжимных деталей или клепка с образованием массивного сердечника для использования в электрическом оборудовании, например трансформаторах, генераторах и моторах. Покрытия обеспечивают электрическую изоляцию между металлическими листами в сердечнике и должны соответствовать требованиям высокого сопротивления изоляции поверхности, сопротивления механическим нагрузкам и коррозии и термической устойчивости.

Патенты Японии 07336969, 2000345360 и патент EP-A 923 088 относятся к эмалям для покрытия листовой электротехнической стали, где эмали содержат частицы, например, кремнезема или коллоидные частицы оксида алюминия. Полученные композиции покрытий имеют свойства, например, хорошей сопротивляемости царапанию, блокированию, химическим воздействиям и коррозии и высокой изоляции поверхности. Такие покрытия не обладают функцией связывания и требуют дополнительные средства для связывания (сварка, стяжка, сборка вперекрышку, литье алюминиевых обжимных деталей или клепка) с образованием массивного сердечника.

Существуют известные системы покрытия, используемые для покрытия листовой электротехнической стали, пригодные, например, для сварки или перфорации для получения массивного сердечника. С учетом этого, выбор лака для шихтованного сердечника часто является компромиссным, поскольку существуют случаи, когда однослойное покрытие не удовлетворяет всем требованиям. Известные номенклатурные классы таких покрытий, например, класс C3, класс C5, класс C6 (зарегистрированные как стандарты в системе классификации AISI-ASTM A 976-03) показывают различные требования покрытий в этой области в отношении таких свойств. Покрытие может представлять собой только смесь органических соединений (покрытие изоляционного типа C3) или смесь органо/неорганических соединений сложных смол и хромата, фосфата или оксидов (покрытия изоляционного типа C5 и C6).

Применяют покрытия C3 на основе органических смол, например фенольные, алкидные, акриловые и эпоксидные смолы. Покрытие С3 усиливает способность к перфорации и устойчиво при нормальных температурах эксплуатации, но не выдерживает отжига напряжений. В основных чертах, покрытие С5, с одной стороны, может быть полуорганическим покрытием с очень хорошей способностью к перфорации и хорошей реакцией на сварку, а с другой стороны, может быть практически неорганическим покрытием с органическими смолами и неорганическим наполнителем, которое имеет отличные свойства при сварке и теплоустойчивость в сочетании с хорошей способностью к перфорации. Однако покрытия С5, в основном, основаны на соединениях хроматов, фосфатов или титанатов, которые не считаются безопасными для окружающей среды, в частности, в отношении к остаточному уровню канцерогенных соединений, или они имеют тенденцию к гигроскопичности и неудовлетворительной сопротивляемостью отжигу и коррозии, или проявляют неудовлетворительные сварочные свойства. Покрытия C6 являются органическими покрытиями с высоким содержанием наполнителей, приблизительно 50 масс.%.

Известные системы не в состоянии сочетать различные технические требования, такие как сопротивляемость сварке, клепке, переплетению, перфорации, склепыванию, давлению и термоустойчивости для обеспечения отличных свойств высокого стандарта.

Известны реакционные системы на основе продукта реакции с этил-альфа-карбокси-бета-циклопентаноатом для получения покрытий для защиты от коррозии (см. патенты DE-A 10260299 и DE-A 10260269). Патент WO 2007/019434 раскрывает композицию для покрытия проволоки на основе особых смол для существенного повышения скорости эмалирования. Такие покрытия не удовлетворяют свойствам, необходимым для электротехнической стали, потому что, в частности, системы покрытий на основе меламиновых смол и/или полиол/изоцианата могут проявлять хрупкость покрытий, а также нежелательные эмиссии низкомолекулярных продуктов, опасных для здоровья.

Сущность изобретения

Данное изобретение обеспечивает способ покрытия электротехнической стали с использованием лаковой композиции для шихтованного сердечника, включающий этапы

а) нанесения, по меньшей мере, одного слоя покрытия лаковой композиции для шихтованного сердечника на поверхность электротехнической стали, где композиция лакового покрытия сердцевинного слоя включает

(А) 5-95 масс.%, по меньшей мере, одной смолы с нуклеофильными группами, выбранными из группы, состоящей из OH, NHR, SH, карбоксилатной и СН-кислотной групп,

(Б) 0-70 масс.%, по меньшей мере, одной смолы, содержащей амидные группы, и

(В) 5-95 масс.%, по меньшей мере, одного органического растворителя и/или воды,

при этом смолы любого компонента (А) и/или компонента (Б) содержат амид α-карбокси-β-оксоциклоалкилкарбоновой кислоты, а массовая доля дана относительно общей массы композиции покрытия, и

б) отверждения нанесенного слоя.

Способ согласно данному изобретению обеспечивает отличную адгезию покрытий к поверхности электротехнической стали, а также удивительно высокую сопротивляемость коррозии покрытий и хорошую электроизоляцию. Покрытия, обеспечиваемые по способу согласно данному изобретению, проявляют свойства, соответствующие высоким стандартам в сочетании с различными техническими требованиями, такими как сварка, клепка, сборка вперекрышку, стяжка, склепывание, устойчивость к высокому давлению и температуре листов электротехнической стали, покрытых композицией согласно настоящему изобретению и сердечников, полученных из этой покрытой листовой электротехнической стали. Покрытия обеспечивают лучшую адгезию и механические свойства, чем покрытия, существующие в данной области. Существует возможность обеспечить очень тонкие слои покрытия в диапазоне 1 микрометра в сочетании с отличной адгезией и коррозионной стойкостью. Композицию покрытия по данному способу согласно изобретению используют как однокомпонентную систему.

Подробное описание изобретения

Технические характеристики и преимущества настоящего изобретения станут вполне понятны специалисту в данной области техники после прочтения нижеследующего подробного описания. Следует принимать во внимание тот факт, что те определенные свойства изобретения, которые для ясного понимания описаны выше и ниже в контексте отдельных вариантов осуществления изобретения, можно также получить в совокупности в одном осуществлении. И наоборот, различные технические характеристики изобретения, которые для краткости описаны в контексте одного варианта осуществления, также могут быть получены отдельно или в виде частичного объединения. Помимо этого ссылки на единственное число также могут охватывать и множественное число (например, единственное число может также относиться к одному или к одному или более), если в контексте конкретно не оговаривается иное.

Незначительные колебания в сторону увеличения и уменьшения пределов приведенных диапазонов можно использовать для достижения по существу тех же самых результатов, что и при помощи значений, находящихся в пределах таких диапазонов. К тому же раскрытие этих диапазонов предусматривается в виде непрерывного диапазона, охватывающего любое значение между минимальным и максимальным значениями.

Нанесение композиции покрытия по способу согласно данному изобретению осуществляется, например, путем разбрызгивания, накатывания роликом или глазурования окунанием поверхности одной или обеих сторон электротехнической стали.

Поверхность электротехнической стали, например листовая сталь, может быть покрытой или непокрытой перед нанесением согласно стадии а) по способу изобретения. Листы могут быть предварительно обработаны, например, промывкой с целью удаления загрязнений, жира и других осадков. Предпочтительно используют предварительно промытые и непокрытые листы электротехнической стали, покрытые составом согласно данному изобретению, предпочтительно однослойным покрытием.

Последовательно происходит поперечное сшивание (отверждение) покрытия стального листа путем термоотверждения при определенных условиях отверждения, предпочтительно, при температурах, обеспечивающих ПТМ (пиковую температуру металла) в диапазоне 180-270°C, предпочтительно 230-260°C. Температуры отверждения могут быть, например, в диапазоне 200-600°C, предпочтительно 300-450°C, в течение периода времени 10 секунд до 1 минуты, предпочтительно 10-40 секунд. Температуры отверждения могут также быть, например, в диапазоне 100-300°C, в течение периода времени, например, 60-120 минут. Требуемое тепло могут обеспечивать, например, в печи путем индукционного нагрева, инфракрасного излучения (ИК), ближнего инфракрасного излучения (БИК) и/или горячего воздуха.

После отверждения можно вырезать части из покрытого листа стали и затем накладывать друг на друга и осуществлять сборку для получения шихтованного сердечника различными техническими средствами, такими как сварка, стяжка, сборка вперекрышку, литье алюминиевых обжимных форм или клепка, предпочтительно сваркой, если необходимо обеспечивая тепло и давление.

Следовательно, данное изобретение также направлено на способ получения сердечников электротехнической листовой стали.

Возможно наносить композицию согласно данному изобретению в виде композиции покрытия на водной основе или на основе растворителя.

Примеры компонента А) представляют собой смолы, такие как полиметакрилаты, полиуретаны, алкидные смолы, эпоксидные смолы, полиэфирные смолы, полиэфирные амиды/имиды, силиконовые смолы, полиолефины, поливиниловые спирты, сложные полититанэфиры. Получение смол компонента А) известно из специальной литературы (см., например, Behr, “Hochtemperaturbeständige Kunststoffe” Hanser Verlage, Munich 1969; Cassidy, “Thermally Stable Polymers” New York: Marcel Dekker, 1980; Frazer, “High Temperature Resistant Polymers”, New York: Interscience, 1968; Mair, Kunststoffe, 77 (1987) 204).

Может быть использована полиуретановая смола в качестве компонента А), например алифатическая полиуретановая смола с высоким кислотным числом (мг KOH/г твердой смолы) в диапазоне 18-33 и гидроксильным числом (мг KOH/г твердой смолы) в диапазоне 100-170. Средняя молярная масса M_n полиуретановой смолы может быть, например, 13000-25000.

Также можно использовать полиэфирные смолы в качестве компонента А), в частности полиэфиры с гетероциклическими азотсодержащими кольцами, например полиэфиры с имидом, гидантоином, бензимидазолом, амидом и/или амид/имидные структуры, конденсированные в молекулу. Сложные полиэфиры являются, в частности, продуктами конденсации многоосновных алифатических, ароматических и/или циклоалифатических карбоновых кислот и их ангидридов, многоатомных спиртов и, в случае имидсодержащих полиэфиров, полиэфиров с соединениями, содержащими аминогруппы, необязательно, с пропорциональными частями монофункциональных соединений, например, одноатомных спиртов. Насыщенные полиэфирные имиды предпочтительно основаны на полиэфире терефталевой кислоты, который также может содержать полиолы и, в качестве дополнительного компонента дикарбоновой кислоты, продукт реакции диаминодифенилметана и ангидрида тримеллитовой кислоты в дополнение к диолам.

Кроме того, также можно использовать ненасыщенные полиэфирные смолы и/или полиэфирные имиды, а также полиакрилаты.

Другие смолы могут быть использованы в качестве компонента А), например эпоксидные смолы, например, основанные на бисфеноле A или бисфеноле F, фенольные смолы, меламиновые смолы, полиметакриловый имид, полиимиды, полибисмалеиновые имиды, полиэфирные имиды, полибензоксазиновые дионы, полигидантоины, поливинилформали, полиакрилаты и их производные, поливинилацетали и/или маскированные изоцианаты.

Самосшиваемые смолы можно использовать дополнительно к смолам компонента А), такие как, например, эпоксидные смолы новолак, а также известные эпоксидные гибридные смолы, например уретан-модифицированные эпоксидные смолы, акрил-модифицированные эпоксидные смолы и эпоксидные сложные эфиры, в количестве в диапазоне 0-10 масс.% относительно общей массы композиции покрытия.

Предпочтительно использование эпоксидных смол на основе бисфенола А или бисфенола F в качестве компонента А).

Смолы компонента Б) могут содержать амиды α-карбокси-β-оксоциклоалкилкарбоновой кислоты. Амидные группы α-карбокси-β-оксоциклоалкилкарбоновой кислоты предпочтительно включают в конечную позицию. Вышеупомянутые α-карбоксильные группы являются алкил- или арил-эстерифицированными. Амиды α-карбокси-β-оксоциклоалкилкарбоновой кислоты этого типа можно получить, с одной стороны, из соответствующей карбоновой кислоты или ее химически активных производных этих продуктов, таких как группы галогенидов карбоновой кислоты, группы ангидридов карбоновой кислоты или подобных им групп, образованных реакцией с аминовыми группами. Также во время синтеза с применением амина и карбоновой кислоты целесообразно использовать вспомогательные амидирующие вещества, такие как дициклогексилкарбодиимид. α-карбоксильные-β-оксоциклоалкиловые карбоксильные кислоты, в свою очередь, могут быть получены, например, в результате реакции со сложными эфирами кислоты трехгалогенидного производного метана в основных условиях и последующего избирательного омыления. 1-карбоксил-2-оксоциклоалканы можно, в свою очередь, получать синтетическим путем, например, из сложных эфиров 1,н-двухосновной карбоновой кислоты в результате реакции с основаниями, полученными после расщепления спиртов. С другой стороны, упомянутые амиды α-карбокси-β-оксоциклоалкилкарбоновой кислоты также могут быть получены в основных условиях в результате реакции упомянутых 1-карбоксил-2-оксоциклоалканов с изоцианатами. Указанные 1-карбокси-2-оксоциклоалканы можно получить, например, из диалкиловых эфиров глутаровой кислоты, диариловых эфиров глутаровой кислоты, диалкиловых эфиров адипиновой кислоты, диариловых эфиров адипиновой кислоты, диалкиловых эфиров пимелиновой кислоты, диариловых эфиров пимелиновой кислоты, диалкиловых эфиров октановой двухосновной кислоты, диариловых эфиров октановой двухосновной кислоты и алкил-, арил-, алкокси-, арилокси-, алкилкарбокси-, арилкарбокси-, галоген- и прочих производных этих продуктов, особо предпочтительно получение этого продукта из сложных диметилового и этилового эфиров адипиновой кислоты.

Вышеупомянутыми изоцианатами, например, могут быть пропилендиизоцианат, триметилендиизоцианат, тетраметилендиизоцианат, пентаметилендиизоцианат, гексаметилендиизоцианат, этилэтилендиизоцианат, 3,3,4-триметилгексаметиленгексаметилендиизоцианат, 1,3-циклопентилдиизоцианат, 1,4-циклогексилдиизоцианат, 1,2- циклогексилдиизоцианат, 1,3-фенилендиизоцианат, 1,4-фенилендиизоцианат, 2,5-стильбендиизоцианат, 2,6-стильбендиизоцианат, 4,4'-бифенилендиизоцианат, 1,5-нафтилендиизоцианат, 1,4-нафтилендиизоцианат, 4,4'-дифенилметандиизоцианат, 2,4'-дифенилметандиизоцианат, полициклические изоцианаты, которые появляются в результате реакции анилина, формальдегида и COCl₂, функциональность которых выше чем у 2,4,4'-дициклогексилметандиизоцианата, 2,4'-дициклогексилметандиизоцианата, изофорондиизоцианата или триизоцианатононана либо олигомеров и полимеров, полученных из этих изоцианатов (например, уретандионы, изоцианураты или подобные им вещества).

Можно использовать избыточные уретаны или карбамиды, полученные из вышеупомянутых изоцианатов, которые получают, например, в результате реакции с этиленгликолем, пропиленгликолем, бутандиолом, 1,3-пропандиолом, гександиолом, неопентилгликолем, триметилолпропаном, глицерином, пентаэритритом и прочими диолами, триолами, тетраолами, полиолами или также еще с аминоспиртами, диаминами, триаминами и полиаминами.

Вышеупомянутые используемые для амидирования амины могут быть такими алифатическими первичными диаминами, как этилендиамин, пропилендиамин, тетраметилендиамин, пентаметилендиамин, гексаметилендиамин, такими циклоалифатическими диаминами, как 4,4'-дициклогексилметандиамин, или еще триаминами, и также представляется возможным использовать вторичные амины. К вышеуказанным аминам также могут относиться такие ароматические амины как диаминодифенилметан, фенилендиамин, полициклические ароматические амины с функциональностью выше 2, стильбендиамины или их соответствующие производные. Также возможно применение аминов с функциональной добавочной группой в молекуле, например, таких аминоспиртов, как моноэтаноламин и/или монопропаноламины, либо таких аминокислот как глицин, аминопропионовые кислоты, аминокапроновые кислоты или аминобензойные кислоты и сложные эфиры, полученные на основании из этих продуктов.

Амиды α-карбокси-β-оксоциклоалкилкарбоновой кислоты также могут быть включены непосредственно в компонент A). Этого можно достичь, например, с помощью реакции смолы компонента A) с ди- или полиизоцианатами и, по меньшей мере, с одним карбоксил-β-оксоциклоалканом.

Если в композиции содержится компонент Б), то предпочтительно использовать компонент Б), содержащий амид α-карбокси-β-оксоциклоалкил карбоновой кислоты.

В качестве компонента В) композиция может содержать воду и/или один или несколько органических растворителей, таких как ароматические углеводороды, N-метилпирролидон, крезолы, фенолы, ксиленолы, стиролы, винилтолуол, метилакрилаты, алифатические спирты.

Кроме того, композиция лака сердечника из листовой стали согласно изобретению может содержать поперечно-сшивающие агенты, известные для покрытия электротехнической стали, например, фенольные смолы, меламиновые смолы, блок-полимеры изоцианаты, эпоксидные смолы.

Традиционные добавки и вспомогательные вещества, известные специалисту в данной области техники, могут также использоваться в композициях покрытия по данному способу, например разбавители, пластифицирующие компоненты, ускорители твердения, например соли металлов, замещенные амины, катализаторы, такие как тетрабутилтитанат, изопропилтитанат, крезол-титанат, их полимерные формы, дибутилдилаурат олова, инициаторы, например фотоинициаторы, инициаторы с реакцией на тепло, стабилизаторы, например гидрохиноны, хиноны, алкилфенолы, алкилфенольные эфиры, пеноподавители и улучшители сыпучести, при содержании 0-10 масс.%, предпочтительно 0,1-10 масс.%, относительно общей массы композиции покрытия.

Композиция покрытия также может содержать частицы, измеряемые в нанометрах, средний размер которых находится в диапазоне от 1 до 300 нм, предпочтительно в диапазоне от 2 до 80 нм. К ним относятся, например, неорганические наноразмерные частицы на основе таких соединений как диоксид кремния (SiO₂), оксид алюминия (Al₂O₃), диоксид титана (TiO₂), боронитрид, карбид кремния. Частицы могут представлять собой, например, соединения с пространственной структурой, в состав которой входит элементарный кислород, куда входят элементы ряда, состоящего из кремния, цинка, алюминия, олова, бора, германия, галлия, свинца, переходных металлов и лантанидов и актинидов, в частности ряда, состоящего из кремния, титана, цинка, иттрия, церия, ванадия, гафния, циркония, никеля и/или тантала. Применимыми частицами являются, например, коллоидные растворы или суспензии таких частиц, как кремнезем, оксид алюминия, оксид титана, предпочтительно коллоидный кремнезем, который коммерчески доступен от, например, Nyacol^® Corp., Grace Davison (Ludox^® коллоидный кремнезем в воде), Nissan Chemical. Поверхность частиц со структурой, содержащей элементарный кислород, можно модифицировать химически активными органическими группами, как описано, например, в патенте EP-A 1166283. Примерами пригодных реакционноспособных частиц являются продукты Aerosil от Degussa AG, предпочтительно Aerosil^® R 100-8000. Поверхность частиц со структурой, содержащей элементарный кислород, можно также модифицировать химически неактивными группами, частично или полностью. Соединения этого типа могут содержаться, например, в количестве 0-70 масс.%, предпочтительно 0,1-70 масс%, в композиции согласно данному изобретению.

Композиции покрытия могут содержать пигменты и/или наполнители, например, на основе SiO₂, Al₂O₃, TiO₂, Cr₂O₃, например, неорганические придающие цвет и/или органические пигменты, такие как диоксид титана или сажа и такие оказывающие действие пигменты, как пигменты на основе металлических чешуек, и/или перламутровые пигменты, в количестве 0-60 масс.%, предпочтительно 0,1-60 масс.%, относительно общей массы композиции покрытия.

Композиция покрытия может дополнительно содержать мономерные и/или полимерные элементорганические соединения. Примерами полимерных элементорганических соединений являются неорганические-органические гибридные полимеры, например, как те, которые упоминаются в патенте DE-A 198 41 977. Примерами мономерных элементорганических соединений являются сложные эфиры ортотитановой кислоты и/или сложные эфиры ортоциркониевой кислоты, такие как нонил, цетил, стеарил, триэтаноламин, диэтаноламин, ацетилацетон, сложный ацетоуксусный эфир, тетраизопропил, крезил, тетрабутилтитанат и цирконат, а также тетралактат титана, гафниевые и кремниевые соединения, например, гафнийтетрабутоксид и тетраэтилсиликат и/или различные силиконовые смолы. Дополнительные полимерные и/или мономерные элементорганические соединения этого типа могут входить в состав композиции согласно изобретению, например, в количестве 0-70 масс.%.

Следовательно, композиция покрытия, используемого по способу согласно данному изобретению, может быть композицией, включающей

(А) 5-60 масс.%, по меньшей мере, одной смолы с нуклеофильными группами, выбранными из группы, состоящей из OH, NHR, SH, карбоксилатной и СН-кислотной групп,

(Б) 1-50 масс.%, по меньшей мере, одной смолы, содержащей амидные группы,

(В) 5-90 масс.%, по меньшей мере, одного органического растворителя и/или воды,

(Г) 0-10 масс.% и предпочтительно 0,1-10 масс.% обычно применяемых добавок и вспомогательных веществ,

(Д) 0-70 масс.% и предпочтительно 0,1-70 масс.% наночастиц и

(Е) 0-60 масс.% и предпочтительно 0,1-60 масс.% традиционно используемых наполнителей и/или пигментов,

при этом смолы любого компонента (А) и/или компонента (Б) содержат группы амидов α-карбокси-β-оксоциклоалкилкарбоновой кислоты, а массовая доля дана относительно общей массы композиции покрытия.

Предпочтительно смолы компонента Б) могут содержать группы амидов α-карбокси-β-оксоциклоалкилкарбоновой кислоты.

Композиция согласно данному изобретению может быть получена простым смешиванием индивидуальных компонентов вместе. Например, возможно получить дисперсию смолы путем смешивания смолы компонента А) с водой. Впоследствии добавляют дополнительные компоненты, например, при встряхивании для получения устойчивой дисперсии, необязательно с использованием тепла и диспергирующих агентов. Также возможно получить смесь смолы с органическим растворителем. Затем добавляют следующие компоненты, например, при перемешивании.

Воду или органические растворители в качестве компонента C) добавляют в таком количестве, чтобы достичь содержания твердой фазы, например, 30-60% в конечной композиции.

Нанесение композиции по способу согласно данному изобретению осуществляется, например, на поверхность одной или обеих сторон листовой электротехнической стали в виде одного или более слоев с толщиной слоя в сухом виде, например, 0,1-30 мкм, предпочтительно 0,2-20 мкм, на слой.

В частности, композиция согласно изобретению пригодна в виде однослойного нанесения.

Далее настоящее изобретение разъясняется на следующих Примерах. Следует понимать, что данные примеры предоставлены только для иллюстрации. В результате настоящее изобретение не ограничивается иллюстративными примерами, изложенными ниже, а определяется пунктами формулы изобретения, содержащимися ниже в данном документе.

Примеры

Пример 1

Получение C3, C5 и C6 электроизоляционного лака согласно изобретению

Электроизоляционные лаки состава, приведенного в Таблице 1, были получены из фенол-модифицированной алкидной смолы (с нуклеофильными ОН группами) с содержанием твердой фазы 68-75 масс.% в смеси воды и органического растворителя. Полиамидная смола содержит, по меньшей мере, две амидные группы на молекулу α-карбокси-β-оксоциклоалкилкарбоновой кислоты. Ее добавляют в виде раствора с содержанием твердой фазы 48-52% к смеси воды и органического растворителя. В качестве неорганического наполнителя используют каолин с содержанием твердой фазы 100 масс.%. После этого осуществляют введение добавок (пеноподавитель, катализатор, агент смачивания, ингибитор коррозии) и пигмента, а также бутилпропиленгликоля в качестве органического растворителя и/или воды. Для корректирования рН используют диметилэтаноламин. Смесь перемешивали и измельчали до гомогенности.

ТАБЛИЦА 1 Составляющая Количество в масс.%   Прим. C3
Класс изоляции
согласно ASTM-A976-03 Прим. C5
Класс изоляции
согласно ASTM-A976-03 Прим. C6
Класс изоляции
согласно ASTM-A976-03 Фенол-модифицированная алкидная смола с нуклеофильными ОН группами (содержание твердой фазы 68-75 масс.% в смеси воды и органического растворителя) 68 55 29 Полиамидная смола с двумя амидными группами на молекулу α-карбокси-β-оксоциклоалкилкарбоновой кислоты (содержание твердой фазы 48-52% в смеси воды и органического растворителя) 17 13,7 5 Вода/Бутилпропиленгликоль 14 16 4 Наполнитель каолин - 12 55 Пигменты 0,4 0,3 2 Добавки 0,6 3 5   100 100 100

Составами покрытий, содержащими компоненты, перечисленными в Таблице 1, покрывали сталь с ориентированными зернами для получения изоляционного слоя с толщиной пленки в сухом виде 1 мкм (±0,5). Использовали листовую сталь с шероховатостью поверхности Ra меньше или равной 0,5 мкм. Для нанесения лака на лист стали применяли валик. Нанесенную пленку отверждали при ПТМ (пиковая температура металла) 180°-270°C и охлаждали в атмосфере.

Пример 2

Получение C3, C5 и C6 электроизоляционных лаков согласно существующему уровню техники

Электроизоляционные лаки состава, приведенного в Таблице 2, были получены из фенол-модифицированной алкидной смолы (с нуклеофильными ОН группами) с содержанием твердой фазы 68-75 масс.% в смеси воды и органического растворителя. В качестве неорганического наполнителя использовали каолин с содержанием твердой фазы 100 масс.%. Меламин-формальдегидную смолу, которая была частично метилирована, с содержанием твердой фазы 90-99 масс.% использовали в качестве поперечно-сшивающего связующего. После этого осуществляли введение добавок (пеноподавитель, катализатор, агент смачивания, ингибитор коррозии) и пигмента, а также бутилпропиленгликоля в качестве органического растворителя и/или воды. Для корректирования рН использовали диметилэтаноламин. Смесь перемешивали и измельчали до гомогенности.

ТАБЛИЦА 2 Составляющая по существующему уровню техники Количество в масс.%   Прим.C3
Класс изоляции
согласно ASTM-A976-03
Существующий уровень техники Прим.C5
Класс изоляции
согласно ASTM-A976-03
Существующий уровень техники Прим.C6
Класс изоляции
согласно ASTM-A976-03
Существующий уровень техники фенол-модифицированная алкидная смола с нуклеофильными ОН группами (содержание твердой фазы 68-75 масс.% в
смеси воды и органического растворителя) 50 41 25 Меламин-формальдегидная смола, частично метилированная (содержание твердой фазы 90-99 масс. %) 12 6,9 5 Вода/Бутилпропиленгликоль 36,5 36,1 7 Наполнитель каолин - 10 55 Пигменты 0,4 2 2 Добавки 1,1 4 6   100 100 100

Составы покрытия, указанные в Таблице 2, наносили и отверждали на листах электротехнической стали с помощью тех же способов и при тех же условиях, как описано в Примере 1. Также применяли тот же способ получения листового стального сердечника, что и в Примере 1.

Пример 3

Испытания

Технологические свойства новых покрытий С3, С5 и С6 согласно данному изобретению представлены в Таблице 3 в сравнении с таковыми для существующего уровня техники в качестве стандарта.

Покрытые стальные листы испытывали согласно общепринятым или внутренним стандартам. Третья строка Таблицы 3 показывает испытание устойчивости к растворителю путем двойного протирания растворителем с нагрузкой 1 кг до тех пор, пока не будут осуществлены 30 двойных протираний. Испытание устойчивости к растворителю ацетону также показало свойства отвержденной сухой пленки. В строке 9 приведена устойчивость к абразивному воздействию с помощью прибора, разработанного компанией DuPont. Проводили определение количества пыли, образованной между покрытыми стальными листами после 30 двойных трений с нагрузкой 5 кг. В строке 11 показано качество сварки с образованием шва без вспучивания и без образования золы, согласно протоколу испытаний SEP 1210 для образца сталь-железо.

Эти результаты показывают, что покрытия согласно данному изобретению обеспечивают превосходное качество отверждения, адгезии и изоляции поверхности с толщиной пленки 0,5-10 мкм. Кроме того, устойчивость к коррозии покрытий согласно данному изобретению улучшается по сравнению с покрытиями по существующему уровню техники. Свариваемость вольфрамовым электродом при аргонодуговой сварке (TIG) электротехнической стали, покрытой согласно данному изобретению, улучшилась для С3 и С5 по сравнению с пленками по существующему уровню техники. Покрытия по настоящему изобретению показывают отличные свойства в отношении устойчивости к царапанию и абразивности в соответствующем классе изоляции, что указывает на то, что на пленке будут оставаться едва заметные следы трения и царапин после резки или перфорирования по сравнению с пленкой по существующему уровню техники.

ТАБЛИЦА 3 Свойства покрытия Прим. Класс изоляции
C3 Прим. Класс изоляции
C3
Существую-щий уровень техники Прим. Класс изоляции
C5 Прим. Класс изоляции
C5
Существую-щий уровень техники Прим. Класс изоляции
C6 Прим. Класс изоляции
C6
Существую-щий уровень техники 1. Толщина покрытия в сухом виде [мкм] 0,5-3 0,5-3 0,5-3 0,5-2 3-10 3-10 2. Скорость отверждения [сек]
(печь Матиса при температуре 300°C
ПТМ 200°С-250°C) 25 30 25 30-35 30 35 3. Устойчивость к обработке растворителем 30 раз ацетоном и этанолом положительно положительно Положительно положительно положительно положительно 4. Адгезивность при надпиле прибором с набором дисков размером 2 мм ISO 2409 0 0 0 0 0 0 5. Стойкость к царапанию до 2 мкм в [%]
ISO 1518 100 80 100 80 100 80 6. Коррозионная стойкость Испытание распылением соли по DIN EN ISO 9227
Оценка коррозии поверхности [%] <40
(3 мкм/24 ч) 60
(3 мкм/24 ч) <50
(1 мкм/5 ч) 100
(1 мкм/5 ч) <20
6 мкм/24 ч 40
6 мкм/24 ч 7. Сопротивление изоляции поверхности
Ом.см²/мкм
ASTM A 717-06 >80
(3 мкм) >60
(3 мкм) >70
(2 мкм) >50
(2 мкм) >1500
(5 мкм) >1500
(5 мкм) 8. Изоляция поверхности после отжига DIN IEC 60404-12 отсутствует отсутствует 3-7 2-4 отсутствует отсутствует 9. Стойкость к
абразивности под нагрузкой 5 кг [мг] <0,5 <1,0 <1,0 >1,5 <1,5 >2 10. Поведение при электроблокировке [%] 100 100 100 90 отсутствует отсутствует 11. Аргонодуговая сварка вольфрамом SEP 1210
Нагрузка 160 N/см²
скорость: 600 мм/мин
нет вспучивания/нет золы=100%
3-4 пузырька/нет золы=90%
3-4 пузырька/зола =80% 100 0 100 90 отсутствует отсутствует 12. Устойчивость под нагрузкой (усадка пакета 160°C/500 ч отсутствует отсутствует отсутствует отсутствует <0,4% <0,7% 13. Покрываемость [%] 100 100 100 100 100 100

Изобретение относится к способу покрытия электротехнической стали с использованием лаковой композиции для шихтованного сердечника. Способ покрытия электротехнической стали с применением лаковой композиции для шихтованного сердечника включает нанесение, по меньшей мере, одного слоя покрытия лаковой композиции и отверждение нанесенного слоя. Лаковая композиция для шихтованного сердечника содержит 5-95 масс.%, по меньшей мере, одной алкидной смолы с нуклеофильными группами ОН, 0-70 масс.%, по меньшей мере, одной полиамидной смолы, содержащей группы амида α-карбокси-β-оксоциклоалкилкарбоновой кислоты, и 5-95 масс.%, по меньшей мере, одного органического растворителя и/или воды. Массовая доля в процентах рассчитывается относительно суммарной массы композиции покрытия. Данный способ обеспечивает отличную адгезию и отличную коррозионную стойкость покрытий, а также соответствие стандартам высокого профиля в сочетании с различными техническими требованиями. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ покрытия электротехнической стали с применением лаковой композиции для шихтованного сердечника, включающий этапы
а) нанесения, по меньшей мере, одного слоя покрытия лаковой композиции для шихтованного сердечника на поверхность электротехнической стали, при этом лаковая композиция для шихтованного сердечника содержит
(A) 5-95 мас.%, по меньшей мере, одной алкидной смолы с нуклеофильными группами ОН,
(Б) 0-70 мас.%, по меньшей мере, одной полиамидной смолы, содержащей группы амида α-карбокси-β-оксоциклоалкилкарбоновой кислоты, и
(B) 5-95 мас.%, по меньшей мере, одного органического растворителя и/или воды, при этом
массовую долю в процентах рассчитывают относительно суммарной массы композиции покрытия, и
б) отверждения нанесенного слоя.

2. Способ покрытия по п.1, в котором наносят, по меньшей мере, один слой покрытия лаковой композиции для шихтованного сердечника, включающий
(А) 5-60 мас.%, по меньшей мере, одной алкидной смолы с нуклеофильными группами ОН,
(Б) 1-50 мас.%, по меньшей мере, одной полиамидной смолы, содержащей группы амида α-карбокси-β-оксоциклоалкилкарбоновой кислоты,
(В) 5-90 мас.%, по меньшей мере, одного органического растворителя и/или воды,
(Г) 0-10 мас.% и предпочтительно 0,1-10 мас.% традиционно применяемых добавок или вспомогательных веществ,
(Д) 0-70 мас.% и предпочтительно 0,1-70 мас.% наноразмерных частиц, и
(Е) 0-60 мас.% и предпочтительно 0,1-60 мас.% традиционно применяемых наполнителей и/или пигментов, при этом массовая доля в процентах дана относительно общей массы композиции покрытия.

3. Способ нанесения покрытия по п.1 или 2, в котором группы амида α-карбокси-β-оксоциклоалкилкарбоновой кислоты в компоненте Б) в лаковой композиции шихтованного сердечника присоединены в концевом положении.

4. Способ покрытия по п.1 или 2, в котором наноразмерные частицы в лаковой композиции для шихтованного сердечника являются химически активными по отношению к компонентам А) и/или Б).

5. Способ покрытия по п.1 или 2, в котором лаковая композиция для шихтованного сердечника содержит мономерные и/или полимерные элементорганические соединения.

6. Способ покрытия по п.1 или 2, в котором отверждение осуществляют при температурах, обеспечивающих ПТМ (пиковая температура металла) в диапазоне 180-270°С.

7. Способ получения сердечника из листовой электротехнической стали с помощью шихтовки и сборки листовой электротехнической стали для получения шихтованного сердечника технологическими способами, выбранными из группы, состоящей из сварки, стяжки, сборки вперекрышку, литья алюминиевых обжимных деталей и клепки, причем листовую сталь покрывают по способу покрытия по пп.1-6.

8. Способ по п.7, по которому шихтовку и сборку осуществляют с помощью сварки.

9. Лист электротехнической стали, покрытый по способу нанесения покрытия по пп.1-6.

10. Шихтованный сердечник из электротехнической стали, полученный из листов электротехнической стали, покрытых по способу нанесения покрытия по пп.1-6.