專利名稱：粉末涂布的轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電動機或發(fā)電機的粉末涂布的轉(zhuǎn)子。這種轉(zhuǎn)子也可稱為電樞，是在電動機或發(fā)電機中起到支持線圈纏繞的作用的部件。
當電動機或發(fā)電機處于操作中時，除了發(fā)動機的活動之外，它還產(chǎn)生熱量。這種熱量引起發(fā)動機中的所有部件膨脹，特別是纏繞在轉(zhuǎn)子周圍的線圈。當關(guān)閉發(fā)動機時，發(fā)動機再次冷卻下來，受熱的部件收縮。在電動機的工作壽命期間，這種熱循環(huán)會經(jīng)常重復(fù)。
為了防止轉(zhuǎn)子和線圈之間的電接觸，它們都被絕緣材料、通常是涂料所涂布。
在熱循環(huán)中，相對于轉(zhuǎn)子的表面而言，接近轉(zhuǎn)子的線圈有一些位移，和考慮到為使線圈保持附著于轉(zhuǎn)子上而對線圈施加的張力，這種線圈的移動會引起涂布的轉(zhuǎn)子磨損。一旦在轉(zhuǎn)子上的涂層磨損到較大程度，將會出現(xiàn)短路，轉(zhuǎn)子不能再使用。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，除了對轉(zhuǎn)子表面的良好粘合性之外，涂料還需要具有高的耐穿透性，以確保用于電動機或發(fā)電機的轉(zhuǎn)子具有長的工作壽命。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，涂料還可以用于涂布電動機或發(fā)電機中的定子或勵磁線圈，或環(huán)形線圈或環(huán)形帶繞鐵心。
當涂布具有某些不規(guī)則形狀的金屬制品例如電動機或發(fā)電機的轉(zhuǎn)子時，非常有利的是使用粉末涂料。粉末涂料除了具有作為無污染、節(jié)省能源、節(jié)省資源和節(jié)省勞力的產(chǎn)品的公知優(yōu)點之外，在不規(guī)則形狀的金屬制品的情況下，使用粉末涂料也使得能涂布具有均勻厚度和良好邊緣覆蓋性的涂層。
在本領(lǐng)域中，粉末涂料用于涂布轉(zhuǎn)子的用途是公知的。考慮到它們良好的耐穿透性，目前使用的是含酸酐的粉末涂料組合物，例如來自AkzoNobel的Resicoat RT。但是，對于一些應(yīng)用而言，含酸酐的材料并不是優(yōu)選使用的，這是考慮到在使用它們時帶來的健康和安全風險。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些組合物的長期儲存穩(wěn)定性可以得到改進。長期穩(wěn)定性實驗是基于耐熱性實驗、熔點、DSC掃描以及涂布的和固化的組合物的粗糙度分布，這是由于當儲存的組合物不再穩(wěn)定時，涂布和固化的涂層的性能變差。
在US5449737中公開了氨基甲酸酯改性的環(huán)氧樹脂組合物。其中沒有描述該涂料組合物的儲存穩(wěn)定性或該涂料的耐穿透性。這些涂料組合物并不用于涂布電動機或發(fā)電機的轉(zhuǎn)子。
在US4923910中公開了不含酸酐的環(huán)氧樹脂粉末涂料，它用于將電動機或發(fā)電機的轉(zhuǎn)子線圈固定到轉(zhuǎn)子鐵心上。在該出版物中，粉末涂料用作線圈的粘合劑。其中沒有描述該涂料組合物的儲存穩(wěn)定性或該涂料的耐穿透性。這些涂料組合物并不用于涂布轉(zhuǎn)子表面。與本發(fā)明的制品相比，被該出版物中公開的粉末涂料組合物涂布的制品顯示出較差的耐穿透性。
目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種粉末涂料組合物，它具有良好的儲存穩(wěn)定性，是不含酸酐的，且由于其具有高的耐穿透性也非常適合用作電動機或發(fā)電機的轉(zhuǎn)子的涂料。該組合物是熱固性粉末涂料組合物，包含環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮樹脂和一種用于該樹脂的固化劑。
在EP 0 113 575中，公開了聚噁唑烷酮粉末涂料組合物。其中描述了該組合物可以用于涂布金屬基質(zhì)。其中沒有提到該涂料組合物的儲存穩(wěn)定性或該涂料的耐穿透性。其中沒有提到該涂料組合物用于涂布電動機或發(fā)電機的轉(zhuǎn)子的用途。
在US4304818中，公開了一種生產(chǎn)用于電轉(zhuǎn)機器的絕緣繞組的方法。在繞組導(dǎo)體周圍卷繞了多層片狀絕緣材料。這些層用包含聚環(huán)氧化物和有機聚異氰酸酯的無溶劑型清漆浸漬。該清漆在用于形成異氰脲酸酯環(huán)和噁唑烷酮環(huán)的催化劑存在下固化。在加入催化劑的情況下，浸漬清漆的儲存期短。所以，這些層優(yōu)選用溶解的催化劑浸漬，然后用樹脂浸漬。該文獻沒有公開粉末涂料的用途。此外，該文獻沒有公開環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮樹脂的用途。
在GEC Alsthom Technical Review(1990)10月，N.3，法國巴黎，15-21頁中，公開了一種用于高溫操作的電車用電動機的絕緣體系。絕緣通過用含樹脂的聚異氰酸酯和粘連劑浸漬云母型帶來實現(xiàn)。含樹脂的固化聚異氰酸酯的剛度和熱穩(wěn)定性通過將環(huán)氧樹脂和催化劑加入到未聚合的含樹脂的多異氰酸酯中來測定。所得的大分子結(jié)構(gòu)包括噁唑烷酮鏈。該文獻沒有公開粉末涂料的用途。此外，該文獻沒有公開使用環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮樹脂作為原料。
本發(fā)明涉及一種用于電動機或發(fā)電機的被粉末涂料涂布的轉(zhuǎn)子，其中該粉末涂料通過將含有環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮樹脂和用于該樹脂的固化劑的熱固性粉末涂料組合物固化來獲得。
本發(fā)明還涉及含有環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮樹脂和用于該樹脂的固化劑的熱固性粉末涂料組合物用作電動機或發(fā)電機中的轉(zhuǎn)子的涂料的用途。
可根據(jù)本發(fā)明使用的環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮樹脂可以通過使化學(xué)計量過量的二環(huán)氧化物與二異氰酸酯反應(yīng)來獲得。優(yōu)選的是，選擇反應(yīng)條件，使得獲得低分子量的環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮樹脂。
在制備環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮樹脂的過程中，可以使用的環(huán)氧樹脂包括芳族、脂族、脂環(huán)族或雜環(huán)族化合物的二環(huán)氧甘油醚，例如雙酚A的二環(huán)氧甘油醚，氫化雙酚A的二環(huán)氧甘油醚，雙酚F的二環(huán)氧甘油醚，線型酚醛清漆的二環(huán)氧甘油醚，或聚二元醇的二環(huán)氧甘油醚?？缮藤彽沫h(huán)氧樹脂的合適例子是EPON 828、EPON 825、DER 330、DER 331、DER 332、DER 337和DEN 431。
在制備環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮的過程中，可以使用的異氰酸酯包括由通式R-(NCO)k表示的異氰酸酯，其中k是2，R代表具有2-18個碳原子的二價脂族烴基，具有5-15個碳原子的二價脂環(huán)族烴基，具有7-15個碳原子的二價芳脂族烴基，或具有6-15個碳原子的二價芳族烴基。特別合適的有機二異氰酸酯的例子包括亞乙基二異氰酸酯，1，3-亞丙基二異氰酸酯，1，4-四亞甲基二異氰酸酯，1，6-六亞甲基二異氰酸酯(HMDI)，2，2，4-三甲基-1，6-六亞甲基二異氰酸酯，2-甲基-1，5-二異氰酸酯戊烷，2-乙基-1，4-二異氰酸酯丁烷，1，12-十二亞甲基二異氰酸酯，環(huán)己烷-1，3-和1，4-二異氰酸酯，1-異氰酸基-2-異氰酸基甲基環(huán)戊烷，異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)，二(4-異氰酸基環(huán)己基)-甲烷，2，4’-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯，1，3-和1，4-二(異氰酸基甲基)-環(huán)己烷，二(4-異氰酸基-3-甲基-環(huán)己基)-甲烷，1-甲基-2，4-二異氰酸基環(huán)己烷，1-異氰酸基-1-甲基-4(3)-異氰酸基-甲基-環(huán)己烷，苯二甲撐二異氰酸酯，1-甲基-2，4-二異氰酸基苯，α，α，α’，α’-四甲基-1，3-和1，4-苯二甲撐撐二異氰酸酯，2，4-和2，6-六氫甲苯二異氰酸酯(TDI)，1，3-和1，4-苯撐二異氰酸酯，2，4-和2，6-甲苯二異氰酸酯，2，4-和4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)，1，5-二異氰酸基萘，降冰片烷二異氰酸酯，以及它們的混合物。在制備環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮的過程中，優(yōu)選使用MDI、TDI或HMDI。
優(yōu)選環(huán)氧當量重量在250-4000范圍內(nèi)的聚噁唑烷酮，其可以通過使二環(huán)氧化物與二異氰酸酯反應(yīng)物反應(yīng)來制備，其中環(huán)氧當量與異氰酸酯當量之比為5∶1至1.1∶1，優(yōu)選3∶1至1.2∶1。
在反應(yīng)中，可以使用縮聚催化劑來形成聚噁唑烷酮。這種催化劑包括在環(huán)氧化物與異氰酸酯的反應(yīng)中常用的那些催化劑，例如季銨鹵化物，叔胺，鹵化鋰，鹵化鋰-磷鎓氧化物絡(luò)合物，正丁氧基鋰，二烷基鋅，有機鋅螯合化合物，三烷基鋁，和二月桂酸二丁基錫。
該反應(yīng)可以在溶劑中進行，例如在低級鏈烷醇或二甲基甲酰胺中于75-200℃范圍內(nèi)的溫度下進行。
根據(jù)本發(fā)明使用的粉末涂料組合物還含有用于環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮樹脂的固化劑。這種固化劑是本領(lǐng)域公知的，包括多胺、聚酰胺、聚氨基酰胺、聚酚、聚硫醇、多羧酸、多元醇、咪唑、叔胺，和季銨鹵化物。最后三種固化劑也可以用作固化反應(yīng)的加速劑。可以用作固化劑和固化加速劑的咪唑例如包括2-苯乙烯基咪唑、1-芐基-2-甲基咪唑、2-甲基咪唑和2-丁基咪唑。
所述粉末涂料組合物可以進一步含有填料和/或添加劑以改進涂料的性能，例如穩(wěn)定劑、抗氧化劑、流平劑、抗沉降劑、消光劑、流變改進劑、撓性劑、表面活性劑、UV光吸收劑、光穩(wěn)定劑、胺協(xié)同劑、蠟或粘合促進劑。此外，涂料組合物可以含有一種或多種顏料。
除了上述樹脂組分之外，涂料組合物還可以含有額外的樹脂，例如0-30％重量、優(yōu)選5-20％重量的環(huán)氧樹脂或環(huán)氧樹脂混合物，例如DER 663、DER 664、DR 667，或者0-30％重量、優(yōu)選5-20％重量的環(huán)氧-線型酚醛清漆或環(huán)氧-線型酚醛清漆的混合物，例如DER 642、DER 672、AralditECN1299或Araldit ECN9699。
在優(yōu)選實施方案中，根據(jù)本發(fā)明使用的粉末涂料組合物包含-占粉末涂料組合物30-90％重量、優(yōu)選40-50％重量的聚噁唑烷酮樹脂或聚噁唑烷酮樹脂混合物；-占粉末涂料組合物0.1-40％重量、優(yōu)選5-15％重量的固化劑或固化劑混合物；-占粉末涂料組合物0.1-50％重量的添加劑或添加劑混合物和/或填料或填料混合物。
粉末涂料組合物可以通過這樣的方法制備，其中將組合物的所有組分均勻地混合。例如，該組合物通過將各組分在擠出機中在成膜聚合物的軟化點以上、但比出現(xiàn)顯著預(yù)先反應(yīng)的溫度更低的溫度下充分混合來制備。擠出物通常被卷成平片，使其冷卻，破碎成小顆粒，例如通過研磨進行。一般來說，粉末涂料顆粒應(yīng)該具有低于300微米的尺寸，優(yōu)選平均尺寸在100-200微米的范圍內(nèi)。
粉末涂料組合物可以通過任何公知的粉末涂布方法而涂布在轉(zhuǎn)子上。流化床燒結(jié)、靜電粉末涂布或靜電流化床法是優(yōu)選的。對于用含有環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮的粉末涂料組合物涂布轉(zhuǎn)子而言，靜電流化床法是優(yōu)選的。在這種方法中，轉(zhuǎn)子通常被加熱到180-260℃范圍內(nèi)的溫度。一般來說，涂布的涂層膜厚度是250-500微米。
被含有環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮樹脂和該樹脂的固化劑的熱固性粉末涂料組合物涂布的轉(zhuǎn)子可以在許多類型的電動機或發(fā)電機中使用。例如，涂布的轉(zhuǎn)子可以在家用小型電動機和自動裝置中使用，也可以在大型電動機或發(fā)電機或鉆機中使用。含有環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮樹脂的熱固性粉末涂料組合物也可以用于涂布勵磁線圈、定子、環(huán)形線圈或環(huán)形帶繞鐵心。
下面將參考實施例來說明本發(fā)明。這些實施例用于解釋本發(fā)明，絕不以任何方式限制本發(fā)明。
實施例實施例1
通過混合以下化合物來制備粉末涂料組合物，其密度為1.65-1.75g/cm3且其中少于0.5重量％的顆粒具有200微米以上尺寸35-45phw的聚噁唑烷酮樹脂(雙酚A二環(huán)氧甘油醚與MDI的反應(yīng)產(chǎn)物)，5-15phw的酚類硬化劑，＜1phw的咪唑，和45-55phw的添加劑和填料。
按照流化床工藝，將該粉末涂料組合物涂在轉(zhuǎn)子上，并在200-240℃范圍內(nèi)的溫度下固化。
所得的經(jīng)涂布的轉(zhuǎn)子被厚度為250-500微米的平滑膜涂布。該膜的光澤度(按照DIN 67530檢測)為80-100單位，抗沖擊性(按照DIN 30671檢測)為10焦耳，硬度(按照DIN 53153檢測)為＞100。邊緣覆蓋率為＞40％，擊穿電壓為＞30kV/mm，并在300℃以上的溫度具有高的耐穿透性。
實施例2將按照實施例1制備的含有環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮樹脂和用于該樹脂的固化劑的熱固性粉末涂料組合物的儲存穩(wěn)定性與可商購的含酸酐的熱固性粉末涂料組合物的儲存穩(wěn)定性進行比較。將這兩種涂料的新制樣品涂布在轉(zhuǎn)子上，固化得到平滑的涂層膜。這些樣品的一部分于23℃儲存，并在6個月儲存期后被涂布在轉(zhuǎn)子上。檢測樣品的固化涂層膜的50％穿透溫度、熔點(Tm)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(DSC，Tg1)和粗糙度。結(jié)果列在下表中。
上述結(jié)果清楚地表明，當含酸酐的粉末涂料組合物儲存一定時間后，該組合物的性能變差。含有環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮樹脂的組合物即使在長期儲存后也顯示非常好的性能。
權(quán)利要求
1.被粉末涂料涂布的在電動機或發(fā)電機中的轉(zhuǎn)子、定子或勵磁線圈、環(huán)形線圈或環(huán)形帶繞鐵心，其特征在于該粉末涂料通過將含有環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮樹脂和用于該樹脂的固化劑的熱固性粉末涂料組合物固化來獲得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的轉(zhuǎn)子、定子、勵磁線圈、環(huán)形線圈或環(huán)形帶繞鐵心，其特征在于該粉末涂料組合物含有占粉末涂料組合物30-90重量％的環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮樹脂，和占粉末涂料組合物0.1-40重量％的用于該樹脂的固化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的轉(zhuǎn)子、定子、勵磁線圈、環(huán)形線圈或環(huán)形帶繞鐵心，其特征在于該粉末涂料組合物含有通過使二環(huán)氧化物與1，6-六亞甲基二異氰酸酯、2，6-六氫甲苯二異氰酸酯或4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯反應(yīng)而獲得的環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮樹脂。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的轉(zhuǎn)子、定子、勵磁線圈、環(huán)形線圈或環(huán)形帶繞鐵心，其特征在于該粉末涂料組合物含有通過使二異氰酸酯與雙酚A的二環(huán)氧甘油醚或線型酚醛清漆的二環(huán)氧甘油醚反應(yīng)而獲得的環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮樹脂。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的轉(zhuǎn)子、定子、勵磁線圈、環(huán)形線圈或環(huán)形帶繞鐵心，其特征在于該粉末涂料組合物含有通過使選自1，6-六亞甲基二異氰酸酯、2，6-六氫甲苯二異氰酸酯和4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯中的二異氰酸酯與選自雙酚A的二環(huán)氧甘油醚和線型酚醛清漆的二環(huán)氧甘油醚中的二環(huán)氧化物反應(yīng)而獲得的環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮樹脂。
6.含有環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮樹脂和用于該樹脂的固化劑的粉末涂料組合物用作在電動機或發(fā)電機中的轉(zhuǎn)子、定子、勵磁線圈、環(huán)形線圈或環(huán)形帶繞鐵心的涂料的用途。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的用途，其特征在于該粉末涂料組合物含有占粉末涂料組合物30-90重量％的環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮樹脂，和占粉末涂料組合物0.1-40重量％的用于該樹脂的固化劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及被粉末涂料涂布的在電動機或發(fā)電機中的轉(zhuǎn)子、定子或勵磁線圈、環(huán)形線圈或環(huán)形帶繞鐵心，該粉末涂料通過將含有環(huán)氧封端的聚噁唑烷酮樹脂和用于該樹脂的固化劑的熱固性粉末涂料組合物固化來獲得。聚噁唑烷酮樹脂是選自1，6－六亞甲基二異氰酸酯、2，6－六氫甲苯二異氰酸酯和4，4’－二苯基甲烷二異氰酸酯中的二異氰酸酯與選自雙酚A的二環(huán)氧甘油醚和線型酚醛清漆的二環(huán)氧甘油醚中的二環(huán)氧化物形成的反應(yīng)產(chǎn)物。
文檔編號C09D5/03GK1496601SQ02806448
公開日2004年5月12日 申請日期2002年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月14日
發(fā)明者V·K·O·伯爾斯舒爾, V K O 伯爾斯舒爾, H·赫爾曼, 啄, G·克雷默 申請人:阿克佐諾貝爾股份有限公司