專利名稱：用于電工鋼的絕緣涂料組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于涂覆電工鋼板以制備電氣設(shè)備中所用的鋼板芯的通用芯板 漆，該通用芯板漆可通過改善絕緣性能來限制磁滯和渦流損耗。
背景技術(shù)：
用于涂覆各電工鋼板的電工鋼板漆是已知的?？赏ㄟ^不同的技術(shù)方法例如焊接、 夾合、聯(lián)鎖、鋁壓鑄或鉚接來將涂覆的電工鋼板組裝在一起以形成電氣裝置中所用的固體 芯，例如變壓器、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)。涂料提供芯中金屬板之間的電氣絕緣并且應(yīng)能滿足高表 面絕緣電阻、抗機(jī)械應(yīng)力和粘結(jié)強(qiáng)度的要求。JP-A 0733696,JP-A 2000345360 和 EP-A 923088 涉及用于涂覆電工鋼板的瓷漆， 其中該瓷漆包含顆粒，例如二氧化硅或氧化鋁膠體顆粒。使用該組合物可制成具有各種特 性的涂料，所述特性包括例如良好的抗劃傷性、抗粘連性、耐化學(xué)和耐腐蝕性以及表面絕緣 能力。涉及用于無取向電工鋼的無機(jī)/有機(jī)涂料的專利是EP-A 926249，該專利公開了磷 酸鋁、無機(jī)粒狀硅酸鹽和丙烯酸類樹脂。DE-A 3720217描述了一種基于醇酸酚改性型聚酯 樹脂的絕緣涂料，所述絕緣涂料具有硼酸鈉和干餾二氧化硅以提供絕緣、沖孔和焊接性能。 JP-A 10130859公開了一種包含為無取向硅鋼板的制備提供低溫和短時(shí)烘焙的膠體二氧化 硅的處理液。W0 2006/049935中描述了將反應(yīng)性顆粒用于自粘漆中以提供涂覆的金屬板，這些 金屬板可通過熱壓而粘結(jié)在一起，并具有很高的再軟化溫度。由于其具有不同的涂覆性能， 鋼板不能使用該自粘漆進(jìn)行涂覆并且通過例如焊接、夾合、聯(lián)鎖或鉚接將其連在一起以形 成固體芯。存在可用于涂覆電工鋼板的涂料體系，這些涂料適用于例如焊接或沖孔應(yīng)用以形 成固體芯。鑒于此，芯板漆的選擇常常會(huì)打折扣，因?yàn)樵谀承┣闆r下，單一涂料不能滿足所 有需求。此類涂料的已知排名分類，例如C3類、C5類和C6類(注冊(cè)為名為AISI-ASTM A 976-03的標(biāo)準(zhǔn))顯示出在此類性能方面對(duì)于本領(lǐng)域中涂料的不同需求。涂料可以僅僅是有 機(jī)混合物(C3絕緣類型)或復(fù)合樹脂與鉻酸鹽、磷酸鹽和氧化物的有機(jī)/無機(jī)混合物(C5 和C6絕緣類型)。基于有機(jī)樹脂例如苯酚、醇酸、丙烯酸和環(huán)氧樹脂的C3涂料可提高沖孔性并耐受 正常操作溫度，但不能承受去應(yīng)力退火。C5涂料一方面可以是具有極好的沖孔性和良好焊 接響應(yīng)的半有機(jī)涂料，另一方面可以是具有有機(jī)樹脂和無機(jī)填料的基本無機(jī)涂料，具有優(yōu) 異的焊接和耐熱性能，同時(shí)具有良好的沖孔性。但是C5涂料通?；阢t酸鹽、磷酸鹽或鈦 酸鹽化合物，因此不具環(huán)保性，特別是其殘留物含有致癌水平的Cr (VI)，或者它們的吸濕或 退火耐受性和耐腐蝕性趨于不足，焊接性能也可能不夠。C6涂料為具有大約50重量％的高 含量填料的有機(jī)涂料。已知的體系不能結(jié)合不同的技術(shù)需求例如焊接、夾合、聯(lián)鎖、沖孔、鉚接、耐壓性和 耐熱性來提供高性能標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)明概述
本發(fā)明提供了一種用于涂覆電工鋼板的涂料組合物，該組合物包含A) 5至45重量％的至少一種基料樹脂，B) 0. 1至40，優(yōu)選1至30重量％的納米級(jí)顆粒，該顆粒具有1至300nm范圍內(nèi)的
平均半徑，C)能與所述基料樹脂交聯(lián)的量的至少一種交聯(lián)劑，優(yōu)選0. 1至30重量％的至少一 種交聯(lián)劑，D) 0. 1至60重量％的至少一種添加劑和/或顏料和/或填料，和E)5至70重量％的水和/或至少一種溶劑，所述重量百分比是按組合物的總重量計(jì)的。本發(fā)明的組合物使得提供組合不同技術(shù)需求的高性能標(biāo)準(zhǔn)成為可能，所述不同技 術(shù)需求包括例如涂覆本發(fā)明的組合物的電工鋼板以及由這些涂覆的電工鋼板制備的芯在 焊接、夾合、聯(lián)鎖、沖孔、鉚接、高壓、耐熱等方面的高性能。對(duì)良好的耐腐蝕性(同樣對(duì)于 1 u m以下的極薄涂層而言)以及優(yōu)異的涂層再涂性的需求均得到了滿足。本發(fā)明的組合物 可以使漆的性能完全滿足AISI-ASTM A 976-03標(biāo)準(zhǔn)的C3、C5和C6絕緣類的要求。本發(fā)明 提供了 C3、C5和C6絕緣類的優(yōu)異邊角覆蓋和優(yōu)異的沖孔性。特別是，本發(fā)明提供了 C6絕 緣涂料在6至12 ym的干膜厚度下的極好耐壓性、低堆疊收縮率和高絕緣性能。此外，根據(jù) C5絕緣涂料的要求，本發(fā)明提供了應(yīng)力退火之后涂料在至多0. 8至2 y m的干膜厚度下優(yōu)異 的焊接性和表面絕緣電阻，并且使涂層具有很高的耐磨性。發(fā)明詳述本發(fā)明的組合物可用作揮發(fā)性有機(jī)化合物(V0C)含量范圍低的水基涂料組合物。涂料領(lǐng)域已知的一種或多種基料樹脂可用作組分A)，其用量按本發(fā)明的組合物的 總重量計(jì)在5至45重量％的范圍內(nèi)，優(yōu)選在10至40重量％的范圍內(nèi)，特別優(yōu)選在15至35 重量％的范圍內(nèi)。樹脂的實(shí)例為聚氨酯、聚酰胺、聚酰胺酰亞胺、聚酯、不飽和聚酯、聚酰亞胺、聚乙 烯醇縮甲醛、聚乙烯醇、C = C反應(yīng)性樹脂、聚乙內(nèi)酰胺、聚苯并咪唑、醇酸樹脂、環(huán)氧樹脂、 聚(甲基)丙烯酸酯、聚鈦酸酯樹脂。優(yōu)選使用聚氨酯和聚(甲基)丙烯酸酯。術(shù)語“(甲基)丙烯?；贝怼氨；焙汀凹谆；钡暮x。例如，可將具有28至33范圍內(nèi)酸值(mg KOH/g固體樹脂)和140至170范圍內(nèi) 羥值(mg KOH/g固體樹脂)的聚氨酯樹脂(例如脂族聚氨酯樹脂)用作組分A)。聚氨酯樹 脂的平均摩爾質(zhì)量Mn可為例如2000至25000。組分A)樹脂的制備見于專題文獻(xiàn)。組分A)的樹脂也可以是至少一種可自交聯(lián)的樹脂例如環(huán)氧酚醛樹脂，以及已知 的環(huán)氧混合樹脂，例如尿烷改性的環(huán)氧樹脂、丙烯酰基改性的環(huán)氧樹脂和環(huán)氧酯?？蓪⒔M分A)的樹脂作為水性分散體引入到本發(fā)明的涂料組合物中。因此，可加 入水，例如，其用量使得組分A)的樹脂的水性分散體具有8至40重量％、優(yōu)選10至35重 量％的固體含量。例如，聚氨酯分散體的制備見于文獻(xiàn)，例如Ullmarm' s Encyclopedia of Industrial Chemistry, A 21 % 665 M, VCH Verlagsgesellschaft ffeinheim, 1992, \)JsR 專利申請(qǐng)，例如 DE-A1495745、DE-A 1495847。
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使用按本發(fā)明的組合物的總重量計(jì)0. 1至40重量％，優(yōu)選1至30重量％，特別優(yōu) 選3至25重量％的納米級(jí)顆粒作為組分B)。納米級(jí)顆?？蔀榉磻?yīng)性顆粒和/或非反應(yīng)性顆粒。術(shù)語“反應(yīng)性”是指能與本發(fā) 明的組合物的組分A)基料樹脂和/或其他組分的官能團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)性納米級(jí)顆粒可基于元素-氧網(wǎng)絡(luò)，其中元素選自硅、鋁、鋅、錫、硼、鍺、鎵、 鉛、過渡金屬、鑭系元素和錒系元素，尤其是包含鈦、鈰和/或鋯的系列。表面反應(yīng)性官能 團(tuán)R1和非反應(yīng)性或部分反應(yīng)性官能團(tuán)R2以及R3通過氧網(wǎng)絡(luò)鍵合，其中反應(yīng)性顆粒表面上 存在的R1的量為至多98重量％，優(yōu)選至多40重量％，特別優(yōu)選至多30重量％，R2，而和 R3的量為0至97重量％，優(yōu)選0至40，特別優(yōu)選0至10重量％，R1代表包含R4的金屬 酸酯基，例如 0Ti(0R4)3、OZr (0R4)3> 0Si(0R4)3、0Si(R4)3 ；0Hf(0R4)3 ；NCO ；尿烷、環(huán)氧化物、 碳酸酐；C = C雙鍵體系，例如甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯；0H;氧鍵合的醇，例如雙(1-輕甲 基-丙烷)-1_羥甲酯、2，2_雙-(羥甲基)-1_丙醇-3-羥丙酯、2-羥基丙烷-1-醇-3-酯、 酯、醚，例如2-羥基羥乙酯、C2H40H、二乙基乙氧基乙酸酯、C2H40C2H40H、三乙基乙氧基乙酸 酯、C2H40C2H40C2H40H;螯合物助洗劑，例如氨基三羥乙酯、氨基二羥乙酯、乙酰丙酮、乙酰乙 酸乙酯、乳酸酯；C00H ；NH2 ；NHR4 ；和/或酯、反應(yīng)性基料，例如OH-、SH-、C00H-、NC0-、封端 NCO-、NH2-、環(huán)氧化物、碳酸酐、C = C-、金屬酸酯、含硅烷的聚氨酯、聚酯、聚(THEIC)酯、聚 (THEIC)酯酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、聚酰胺、聚硅氧烷、多硫化物、聚乙烯醇縮甲醛、聚合物， 例如，聚丙烯酸酯。R2代表芳族化合物(例如苯基、甲苯基、壬基苯基)、脂族化合物(例如 C1至C30的支鏈、直鏈、飽和、不飽和烷基酯、脂肪酸衍生物)的基團(tuán)；直鏈或支鏈酯和/或 醚，R3代表樹脂基，例如聚氨酯_、聚酯_、聚酯酰亞胺_、THEIC-聚酯酰亞胺_、聚鈦酸酯樹 脂以及它們的衍生物；具有有機(jī)衍生物的聚硅氧烷樹脂；多硫化物_、聚酰胺_、聚酰胺酰亞 胺_、聚乙烯醇縮甲醛樹脂和/或聚合物，例如聚丙烯酸酯、聚乙內(nèi)酰胺、聚苯并咪唑，R4代 表丙烯酸酯、苯酚、三聚氰胺、聚氨酯、聚酯、聚酯酰亞胺、多硫化物、環(huán)氧樹脂、聚酰胺、聚乙 烯醇縮甲醛樹脂；芳族化合物，例如苯基、甲苯基、壬基苯基；例如具有C1至C30的支鏈、直 鏈、飽和、不飽和烷基酯的脂族；酯；例如甲基乙醇酯、甲基二乙醇酯、乙基乙醇酯、丁基二 乙醇酯、二乙基乙氧基乙酸酯、三乙基乙氧基乙酸酯；醇鹽，例如1-羥甲基-丙烷-1，1- 二 羥甲基酯、2，2_雙-(羥甲基)-1，3_丙二醇酯、2-羥基丙烷-1，3-二醇酯、乙基乙氧基乙酸 酯、新戊基乙醇酯、己二醇酯、丁二醇酯；脂肪，例如脫水蓖麻油和/或螯合物助洗劑，例如 氨基三乙醇鹽、氨基二乙醇鹽、乙酰丙酮、乙酰乙酸乙酯、乳酸鹽?？赏ㄟ^合適的元素-有機(jī)或元素-鹵化合物的常規(guī)水解和縮合反應(yīng)以及火焰裂解 來制備此類顆粒。類似地，有機(jī)樹脂可與相應(yīng)的元素氧化物化合物反應(yīng)以形成相應(yīng)的反應(yīng) 性顆粒?？稍陬w粒形成期間或顆粒形成之后進(jìn)行表面處理。此類制備方法見述于文獻(xiàn)中 (參見例如 RK. Iler 的 “The Chemistryof Silica”，John Wiley and Sons, New York，第 312 頁，1979)。合適的反應(yīng)性納米級(jí)顆粒的實(shí)例為得自Degussa AG的Aerosi 1產(chǎn)品，例如 Aerosil R 100-8000, Eka Chemie ( Bindzi 1 CC 納米 Silicasole)。還可將非反應(yīng)性納米級(jí)顆粒用作組分B)，其中所述顆?；谠?氧網(wǎng)絡(luò)，其中 該元素選自硅、鋁、鋅、錫、硼、鍺、鎵、鉛、過渡金屬、鑭系元素和錒系元素，尤其是鈦、鈰和/ 或鋯的系列，其中不含能使顆粒具有反應(yīng)性的任何官能團(tuán)?？墒褂玫念w粒為例如此類顆粒(例如二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦)的膠體溶液或分散體，優(yōu)選膠體二氧化硅，它們可商購自 例如Nyacol Corp.，Grace Davison ( Ludox 膠體二氧化硅水溶液)，NissanChemical。組分B)的納米級(jí)顆粒具有1至300歷，優(yōu)選2至lOOnm，特別優(yōu)選5至60nm范圍 內(nèi)的平均半徑?？蓪⒓{米顆粒作為含水分散體引入到本發(fā)明的涂料組合物中。因此，可加入水，例 如，其用量使得納米級(jí)顆粒的含水分散體具有20至40重量％，優(yōu)選35至40重量％的固體含量。根據(jù)組分A)，交聯(lián)劑可以能與組分A)交聯(lián)的量用作組分C)，例如其量按本發(fā)明的 組合物的總重量計(jì)為0. 1至30重量％，優(yōu)選0. 5至20重量％，特別優(yōu)選1至15重量％。實(shí) 例為水溶性或水混溶性氨基樹脂，例如三聚氰胺甲醛樹脂，例如完全或部分甲基化的封端 聚異氰酸酯、環(huán)氧樹脂、聚羰二酰亞胺、多官能氮丙啶、羧酸和/或酸酐、路易斯酸、有機(jī)金 屬催化劑。三聚氰胺甲醛樹脂可用作組分C)，優(yōu)選具有中高度烷基化程度、低羥甲基含量和 中高亞氨基官能度的甲基化三聚氰胺甲醛。三聚氰胺樹脂的粒徑可以是例如優(yōu)選不大于 10 u m,特別地不大于2 ii m的。三聚氰胺甲醛樹脂見述于例如Rdimpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Georg Thieme Verlag 1998，第 29 頁，“Amino Resins” “氨基樹脂)和 Stoye/ Freitag"Lackharze"Carl Hanser Verlag Munchen Wien，1996，第 113—122 頁。商業(yè)產(chǎn)品 的實(shí)例為Luwipal (BASF AG)和Cymel (Cytec)。封端異氰酸酯也可用于本發(fā)明組分物中作為組分C)。通常用于聚氨酯化學(xué)中的 二異氰酸酯可用作異氰酸酯，例如多元醇、胺類和/或CH酸化合物與二異氰酸酯的加合物。 這些包括例如六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、2，4-(2，6)_甲代亞苯基二異氰 酸酯、二環(huán)己基二異氰酸酯、4，4_ 二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)。還可使用MDI的衍生物， 例如異構(gòu)體、同系物或預(yù)聚物，如Desmodur PF 。優(yōu)選使用4，4- 二苯基甲烷二異氰酸酯。可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的常規(guī)方法實(shí)現(xiàn)異氰酸酯與例如苯酚或甲酚(諸 如與丁酮肟、苯酚、4-羥基苯甲酸甲酯、乙酸酯、丙二酸酯、二甲基吡唑和/或乙酸內(nèi)酰 胺)的封端。而優(yōu)選使用乙內(nèi)酰胺，上述多種化合物的組合也是可能的。聚氨酯和/或 丙烯酸鹽分散體與封端異氰酸酯的反應(yīng)機(jī)理見述于H.Kittel Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen, vol. 3, S. Hirzel Verlag Stuttgart, Leipzig 2001,第二版，第 230-234 頁中。市售水性體系的封端異氰酸酯產(chǎn)品的實(shí)例為RhodocoatWT (Rhodia Coatis)和 Tr ixene (Baxenden, Chemicals Limited)。優(yōu)選作為組分C)的環(huán)氧樹脂是源于濾醇衍生物的脂族多官能環(huán)氧樹脂?？墒褂?多官能醇(例如甘油、山梨醇和苯酚)的三縮水甘油基醚。此外，可使用包含異氰酸酯結(jié)構(gòu) 的環(huán)氧樹脂，例如異氰脲酸三縮水甘油基酯。交聯(lián)的機(jī)理見述于H.Kittel，Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen, vol. 3, S. Hirzel Verlag Stuttgart, Leipzig 2001,第二版， 第 235-236 頁。聚羰二酰亞胺也是作為組分C)的有效交聯(lián)劑。其機(jī)理見述于G.Doleschall 禾口 K. Lempert 的 On the Mechanism of CarboxylCondensation by Carbodiimides，Tetrahedron Letters No. 18,第 1195-1199 頁，1963pergamon press ltd.中，還見 述 于 ff. Posthumus, A. J. Derksen> J. A. M van den Goorberg、L. C. J. Hesselmans 的 Crosslinkingby polycarbodiimides, Progress in Organic Coatings 58 (2007)第 231-236 頁。多官能氮丙啶(例如多官能氮丙啶丙酸酯)也可用作組分C)。氮丙啶丙酸酯的概 述可見于 R. R. Roesler,K. Danielmeier, Progress inOrganic Coatings 50 (2004),第 1-27 頁中° 其交聯(lián)機(jī)理見述于 H. Kittel, Lehrbuch der Lacke und Beschichtungen, vol. 3, S. Hirzel VerlagStuttgart, Leipzig 2001，第二版，第 242-243 頁。市售產(chǎn)品的實(shí)例為得 自Avecia Resin的CX-100和得自拜耳的Xama 。羧酸和/或酸酐也可用作組分C)。這些可為脂族、芳族支化或未支化的羧酸和/ 或酯和/或酸酐，例如甲酸、乙酸、戊酸、己酸、異丁酸、特戊酸、異戊酸、偏苯三酸、均苯酸、 萘酸、酯和酸酐。有機(jī)金屬催化劑(例如基于鈦螯合物或鋯螯合物的鈦酸鹽或鋯酸鹽)也可用作組 分C)。有機(jī)金屬催化劑通過聚合物官能團(tuán)交換進(jìn)行交聯(lián)。市售商品為得自杜邦的鈦酸鹽 Tyzor 和鋯酸鹽 Tyzor 。加入添加劑來作為組分D)，例如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的均化劑、助流劑、催化劑 (例如路易斯酸)、非離子和離子表面活性劑、助滑添加劑以及顏料和/或填料，用量為0.1 至60重量％，就添加劑而言，按本發(fā)明的組合物的總重量計(jì)優(yōu)選在0.1至10重量％的范 圍內(nèi)，這使得優(yōu)化涂料體系的涂料質(zhì)量(例如表面應(yīng)用、提高烘干速度或賦予顏色)成為可 能。水和/或有機(jī)溶劑可用作本發(fā)明的組合物中的組分E)，其用量按本發(fā)明的組合物 的總重量計(jì)在5至70重量％的范圍內(nèi)，優(yōu)選在20至60重量％的范圍內(nèi)。優(yōu)選僅使用水。加入例如其用量使得本發(fā)明的成品涂料組合物具有20至50重量％，優(yōu)選30至70 重量％固體含量的水。可加入按本發(fā)明的組合物的總重量計(jì)1至10重量％范圍內(nèi)，優(yōu)選2至5重量％范 圍內(nèi)的有機(jī)溶劑。合適的有機(jī)溶劑的實(shí)例為芳族烴、N-甲基吡咯烷酮、甲酚、苯酚、醇、苯乙烯、乙酸 酯、乙烯基甲苯、丙烯酸甲酯，例如1-甲氧基乙酸丙酯_2、正丁醇、正丙醇、丁二醇乙酸酯。一種或多種單體有機(jī)金屬化合物(例如鄰鈦或鋯酸酯乙基硅烷、硅酸乙酯、鈦酸 鹽)可被包含在本發(fā)明的涂料組合物中。優(yōu)選此類單體有機(jī)金屬化合物不被用于本發(fā)明的 涂料組合物中?？赏ㄟ^將各組分簡單地混合在一起來制備本發(fā)明的組合物。例如，可通過將基料 樹脂和水混合來制備組分A)的至少基料樹脂的分散體。然后例如在攪拌下、任選地在輸入 熱量和分散劑下加入另外的組分以制備穩(wěn)定的分散體。也可制備基料樹脂與組合物的其他 組分的混合物，然后加入納米級(jí)顆粒的水基分散體。可按照已知方法來涂覆本發(fā)明的組合物，例如通過噴涂、輥涂或浸漬涂布來涂覆 到電工鋼板的至少一側(cè)(例如一側(cè)或全側(cè))上作為至少一層(例如一層或多層)，每層的干 燥層厚度為0. 5至10 ii m，優(yōu)選0. 8至8 ii m，特別優(yōu)選0. 8至6 y m。電工鋼板側(cè)面的表面可為預(yù)涂覆或未涂覆的、預(yù)處理的或未預(yù)處理的。例如，可通
7過洗滌對(duì)板進(jìn)行預(yù)處理以除去污垢、油脂和其他沉積物。使用優(yōu)選的預(yù)洗滌和未涂覆的電 工鋼板，其涂覆有本發(fā)明的組合物，優(yōu)選涂覆一層。隨后，對(duì)鋼板上的本發(fā)明的涂料的交聯(lián)(固化)通過在確定的固化條件下的熱固 化處理，優(yōu)選在180至270°C的提供PMT(峰值金屬溫度)的溫度下進(jìn)行。所需的熱量可例 如通過感應(yīng)加熱、紅外(IR)輻射、近紅外(NIR)輻射和/或熱空氣在烘箱中供給。
因此，本發(fā)明還提供了一種涂覆電工鋼板的方法，該方法包括以下步驟a)將本發(fā)明的涂料組合物施加到電工鋼板的至少一側(cè)上作為至少一層，以及b)將所施加的涂料進(jìn)行固化。固化之后，可從涂覆的鋼板中沖出部件，然后可通過不同的技術(shù)方法例如焊接、夾 合、聯(lián)鎖、壓鑄鋁件或鉚接，如果需要的話可通過提供熱量和壓力，來將其堆疊并組裝以形 成板芯。因此，本發(fā)明還提供了一種通過堆疊和組裝電工鋼板來制備電工鋼板芯的方法， 所述鋼板用本發(fā)明的涂覆方法經(jīng)過涂覆。本發(fā)明的組合物使得能夠確保電器裝置例如電動(dòng)機(jī)、變壓器、發(fā)電器的長使用壽 命。以下實(shí)施例進(jìn)一步定義了本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例僅以例證的形式給出。因 此，本發(fā)明不受下文所提出的示例性實(shí)施例的限制，而是由所附權(quán)利要求限定。
實(shí)施例實(shí)施例1至6基于C5電氣絕緣漆的本發(fā)明的涂料的制備將脂族聚氨酯分散體(固體含量為34至40重量％的水基體系)與納米級(jí)二氧化 硅的分散體(固體含量為35至40重量％的堿性水基體系)混合。將交聯(lián)劑(固體含量35 至100重量％ )、顏料、填料和添加劑加入到該混合物中，其中使用0. 5至1. 5重量份的包 被的二氧化硅凝膠作為焊接添加劑、0至3重量份的氨基羧基化合物作為緩蝕劑添加劑和0 至2重量份的消泡劑添加劑。將混合物攪拌均勻，以提供本發(fā)明的六種不同涂料組合物作 為具有不同交聯(lián)劑的C5漆。涂料成分見表1。用量以重量份為單位?？?在不同等級(jí)的無取向鋼上涂覆表1中所列的各涂料組合物以形成具有 lym(+/-0. 5)干膜厚度的絕緣層。使用0.5 μ m或更小的鋼板粗糙度Ra。使用輥涂機(jī)將漆 施加到鋼板上。將施加的膜在200°C至260°C的PMT (峰值金屬溫度)下固化并在室溫下冷卻。固化之后，通過焊接來堆疊和組裝涂覆的鋼板以形成板芯。與現(xiàn)有技術(shù)相比的技術(shù)性能描述于表2中。彪 在第3行中，溶劑穩(wěn)定性是通過在Ikg壓力下采用雙擦直至30次雙擦完成為止的 刷涂溶劑測(cè)試來測(cè)試的。丙酮溶劑測(cè)試也指示干燥膜的固化特性。在第9行中，采用杜邦 設(shè)計(jì)的磨損試驗(yàn)機(jī)，通過測(cè)定涂覆的鋼板在5kg壓力下于30次雙擦之內(nèi)生成的粉塵量來測(cè) 定耐磨性。在第11行中，焊接質(zhì)量是根據(jù)鋼和鐵測(cè)試板SEP 1210的無氣泡和無煙塵接縫 確定的。實(shí)施例7至10基于C6電氣絕緣漆的本發(fā)明的涂料的制備制備方法與實(shí)施例1至6中所述的相同。將混合物攪拌并研磨均勻。
具有不同交聯(lián)劑的C6漆的成分見表3。用量以重量份為單位。
采用與實(shí)施例1至6中所述的相同方法和條件，將表3中所示的涂料組合物施加 到電工鋼板上并在其上固化，從而形成具有6μπι(+/-0.7)干膜厚度的絕緣層。固化之后， 通過焊接來堆疊和組裝涂覆的鋼板以形成板芯。與現(xiàn)有技術(shù)相比的技術(shù)性能描述于表4中。 實(shí)施例11至14基于C3電氣絕緣漆的本發(fā)明的涂料的制備制備方法與實(shí)施例1至6中所述的相同。具有不同交聯(lián)劑的C3漆的成份描述于表5中。用量以重量份為單位?？?采用與實(shí)施例1至6中所述的相同方法和條件將表5中所示的涂料組合物施加到電工鋼板上并在其上固化，從而形成具有4 μ m(+/-0. 4)干膜厚度的絕緣層。固化之后，通 過焊接來堆疊和組裝涂覆的鋼板以形成板芯。與現(xiàn)有技術(shù)相比的技術(shù)性能描述于表6中。 實(shí)施例15某干C3 ^Hmkmmm^mmu^將48重量份的丙烯酸酯類樹脂分散體(固體含量為41重量％的水和有機(jī)溶劑混 合物)和7重量份醇酸樹脂分散體(固體含量為68重量％的水和有機(jī)溶劑混合物)與作 為交聯(lián)劑(固體含量為99重量％ )的12重量份的三聚氰胺樹脂混合在一起。將1至6重 量份的添加劑(消泡劑、潤濕劑、緩蝕劑)和作為有機(jī)溶劑的26重量份的丁基丙二醇和/或水加入其中。使用二甲基乙醇胺來調(diào)節(jié)混合物的PH值。將混合物攪拌并研磨均勻。采用與實(shí)施例11至14中所述的相同方法和條件將所得涂料組合物施加到電工鋼 板上并在其上固化。固化之后，通過焊接來堆疊并組裝涂覆的鋼板以形成板芯，參見表6。實(shí)施例16將21重量份的鈦酸酯樹脂(固體含量為75重量％的水和有機(jī)溶劑混合物)和16 重量份丙烯酸酯類樹脂(固體含量為75重量％的水和有機(jī)溶劑混合物)與作為無機(jī)填料 (固體含量為100重量％ )的10重量份的硅酸鋁和作為交聯(lián)劑的4重量份的金屬催化劑 (固體含量100重量％ )混合。將4重量份的添加劑(消泡劑、潤濕劑、緩蝕劑)和作為有 機(jī)溶劑的45重量份的丁基二甘醇和/或水加入其中。使用二甲基乙醇胺調(diào)節(jié)pH值。將混 合物攪拌并研磨均勻。采用與實(shí)施例1至6中所述的相同方法和條件將所得的涂料組合物施加到電工鋼 板上并在其上固化。固化之后，通過焊接來堆疊并組裝涂覆的鋼板以形成板芯，參見表2。實(shí)施例17基干C5電氣絕緣漆的現(xiàn)有技術(shù)材料的制備將20重量份的醇酸樹脂(固體含量為68重量％的水和有機(jī)溶劑混合物)與作為 無機(jī)填料的55重量份的硫酸鋇和作為交聯(lián)劑的5重量份的三聚氰胺樹脂(固體含量為99 重量％ )混合。將6重量份的添加劑(消泡劑、催化劑、潤濕劑、緩蝕劑)和2重量份的顏 料以及作為有機(jī)溶劑的7重量份的丁基丙二醇和/或水加入其中。使用二甲基乙醇胺調(diào)節(jié) PH值。將混合物攪拌并研磨均勻。采用與實(shí)施例7至10中所述的相同方法和條件將所得涂料組合物施加到電工鋼 板上并在其上固化。固化之后，通過焊接來堆疊并組裝涂覆的鋼板以形成板芯，參見表4。測(cè)試結(jié)果顯示，與現(xiàn)有技術(shù)相比，涂覆有本發(fā)明的組合物的板和板芯具有更好的 結(jié)果，具體地講，具有更好的耐劃傷性、表面絕緣電阻、耐磨性和更好的焊接能力。
權(quán)利要求
用于涂覆電工鋼板的涂料組合物，所述組合物包含A)5至45重量％的至少一種基料樹脂，B)0.1至40重量％的納米級(jí)顆粒，所述顆粒具有1至300nm范圍內(nèi)的平均半徑，C)能與所述基料樹脂交聯(lián)的量的至少一種交聯(lián)劑，D)0.1至60重量％的至少一種添加劑和/或顏料和/或填料，和E)5至70重量％的水和/或至少一種溶劑，所述重量百分比是按所述組合物的總重量計(jì)的。
2.權(quán)利要求1的涂料組合物，所述涂料組合物包含1至30重量％的納米級(jí)顆粒。
3.權(quán)利要求1和2的涂料組合物，所述涂料組合物包含0.1至30重量％的至少一種交 聯(lián)劑。
4.權(quán)利要求1至3的涂料組合物，其中將聚氨酯和/或聚(甲基)丙烯酸酯用作組分 A)的基料樹脂。
5.權(quán)利要求1至4的涂料組合物，其中所述納米級(jí)顆粒具有5至60nm范圍內(nèi)的平均半徑。
6.權(quán)利要求1至5的涂料組合物，其中所述納米級(jí)顆粒選自二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦。
7.權(quán)利要求1至6的涂料組合物，其中使用的溶劑按所述組合物的總重量計(jì)在1至10 重量％的范圍內(nèi)。
8.涂覆電工鋼板的方法，所述方法包括以下步驟a)將權(quán)利要求1的涂料組合物施加到所述電工鋼板的至少一側(cè)上作為至少一層，以及b)將所施加的涂層進(jìn)行固化。
9.權(quán)利要求8的方法，其中將所述施加的涂層在提供180至270°C范圍內(nèi)PMT(峰值金 屬溫度)的溫度下進(jìn)行固化。
10.通過堆疊并組裝電工鋼板來制備電工鋼板芯的方法，所述鋼板采用權(quán)利要求8的 方法進(jìn)行涂覆。
11.權(quán)利要求10的方法，其中通過焊接來堆疊和組裝。
12.電工鋼板，所述電工鋼板涂覆有權(quán)利要求1的涂料組合物并且對(duì)所述涂層進(jìn)行固化。
13.由電工鋼板制備的電工鋼板芯，所述電工鋼板涂覆有權(quán)利要求1的涂料組合物并 且對(duì)所述涂層進(jìn)行固化。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于涂覆電工鋼板的涂料組合物，所述組合物包含A)5至45重量％的至少一種基料樹脂，B)0.1至40，優(yōu)選1至30重量％的納米級(jí)顆粒，所述顆粒具有1至300nm范圍內(nèi)的平均半徑，C)能與基料樹脂交聯(lián)的量的至少一種交聯(lián)劑，優(yōu)選0.1至30重量％的至少一種交聯(lián)劑，D)0.1至60重量％的至少一種添加劑和/或顏料和/或填料，和E)5至70重量％的水和/或至少一種溶劑，所述重量百分比是按所述組合物的總重量計(jì)的。本發(fā)明的組合物使得提供組合不同技術(shù)需求的高性能特征的標(biāo)準(zhǔn)成為可能，所述高性能特征為例如經(jīng)本發(fā)明的組合物涂覆的電工鋼板以及由這些涂覆的電工鋼板制備的芯在焊接、夾合、聯(lián)鎖、沖孔、鉚接、耐高壓、耐熱等方面的高性能。
文檔編號(hào)C08K5/29GK101848964SQ200880018892
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2008年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月12日
發(fā)明者B·弗羅普爾, F·貝姆, N·A·范齊爾, R·沃爾納 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司