Электроизоляционный лак


 


Владельцы патента RU 2606445:

Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" (RU)

Изобретение относится к электроизоляционным лакам, применяемым для эмалирования проводов в электротехнической промышленности, и, в частности, к лакам на основе полиэфиров. Электроизоляционный лак включает, мас.ч.: полиглицероэтилентерефталатную смолу 46,0-48,0, раствор полибутилтитаната в ксилоле 1,4-1,7, диэтиленгликоль 0,1-5,0, ксиленол 51,6-53,0, сольвент 9,3-19, и дополнительно диоксан 64-70 и нашатырный спирт 22-24. Технический результат – возможность нанесения лака на металлические основы путем электроосаждения, получение равномерной пленки заданной толщины без применения выравнивающих механических приспособлений всего за один проход с минимальными затратами тепла на ее термообработку и увеличение электрической прочности аналогичной по толщине пленки более чем в 2 раза.

 

Изобретение относится к электроизоляционным лакам, применяемым для эмалирования проводов в электротехнической промышленности и, в частности, к лакам на основе полиэфиров.

Известна смола полиглицероэтилентерефталатная теплостойкая (смола ТС-1), описанная в работе [1]. Смола ТС-1 представляет собой продукт, полученный внутрицепной полиэтерификацией полиэтилентерефталата. В качестве исходного сырья применяются обрезки лавсановой пленки. Смолу ТС-1 на металлическую основу наносят из расплава. Для этого смолу ТС-1 разогревают до температуры 160÷190°С, при которой она расплавляется и переходит в текучее состояние с вязкостью, равной рабочей вязкости применяемых для эмалирования алюминиевой или медной проволоки. Смолу ТС-1 наносят из расплава послойно (в 8÷10 слоев), после каждого из которых осевшую на проволоку пленку смолы подвергают термообработке для запечки (полимеризации пленки) [2].

Недостатком смолы ТС-1 является то, что пленку эмальизоляции на металлическую основу наносят из расплава, что требует применения специального оборудования и повышенных энергозатрат. Кроме того, изоляционную пленку из расплава наносят послойно, и каждый слой выравнивают по поверхности основы механическими приспособлениями.

При этом после каждого нанесения и выравнивания пленки ее отверждают путем воздействия на нее тепловой энергией. Это приводит к неоправданно высокой трудоемкости и высоким затратам энергии.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электроизоляционный лак [3], включающий полиглицероэтилентерефталатную смолу (смола ТС-1), 45÷50%-ный раствор полибутилтитаната в ксилоле и раствор полибутилтитаната в ксилоле, диэтиленгликоль, ксиленол и сольвент и эпоксидную смолу с молекулярной массой 480-540 при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

полиглицероэтилентерефталатная смола 25,0÷36
45-50%-ный раствор полибутилтитаната в ксилоле 1,4÷1,7
диэтиленгликоль 0,1÷5,0
ксиленол 51,6÷53,0
сольвент 9,3÷19,0
эпоксидиановая смола с молекулярной массой 480-540 3,0÷10,0

Недостатком прототипа является то, что он не обладает электрофоретическими свойствами, поэтому его наносят на металлическую основу, например на медный провод, послойно (в 8÷10 слоев), после каждого из которых осевшую на проволоку пленку смолы подвергают термообработке для запечки (полимеризации пленки), каждый слой затем выравнивают по толщине механическими устройствами, например калибрами, что трудоемко и энергозатратно.

Задачей изобретения является придание составу электрофоретических свойств, устранение указанных недостатков, связанных со снижением энергозатрат, упрощением технологии нанесения эмальизоляции на металлическую основу.

Для решения поставленной задачи в электроизоляционный лак, включающий полиглицероэтилентерефталатную смолу, раствор полибутилтитаната в ксилоле, диэтиленгликоль, ксиленол и сольвент, дополнительно вводят диоксан и нашатырный спирт при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

полиглицероэтилентерефталатная смола 46,0÷48,0
раствор полибутилтитаната в ксилоле 1,4÷1,7
диэтиленгликоль 0,1÷5,0
ксиленол 51,6÷53,0
сольвент 9,3÷19,0
диоксан 64÷70
нашатырный спирт 22÷24

Электроизоляционный лак готовят следующим образом.

В лаковарочный аппарат стационарного типа, снабженный рубашкой для обогрева и дисковой мешалкой, загружают полиглицероэтилентерефталатную смолу, после чего 70% указанной выше смеси растворителей (ксиленол, сольвент, диоксан), и разогревают содержимое до 110÷120°С. Процесс изготовления лака производят при постоянном перемешивании до полного растворения смолы и содержимое аппарата перемешивают 1÷1,5 час. Далее готовят раствор полибутилтитаната, добавляя его в оставшуюся часть смеси растворителей (составляющую 30% от общего количества указанной смеси растворителей), при 70-75°С, и затем загружают в аппарат с полиглицероэтилентерефталатной смолой, смешанной с упомянутыми растворителями, и продолжают перемешивание в течение 1÷1,5 ч. В готовый лак при 50°С добавляют диэтиленгликоль, нашатырный и перемешивают 0,5÷1,0 ч. Для эмалирования проволоки лак подают фильтрованный.

На металлическую основу лак наносят методом электроосаждения.

Приготовленный состав наносился на металлическую медную подложку методом анафореза. Для апробации эффективности заявляемого лака был приготовлено 3 состава, лежащих в пределах указанного в формуле изобретения интервала значений компонентов.

Первый состав был изготовлен при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

полиглицероэтилентерефталатная смола 46,0
раствор полибутилтитаната в ксилоле 1,4
диэтиленгликоль 0,1
ксиленол 51,6
сольвент 9,3
диоксан 64
нашатырный спирт 22

Второй состав был приготовлен при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

полиглицероэтилентерефталатная смола 47,0
раствор полибутилтитаната в ксилоле 1,5
диэтиленгликоль 2,5
ксиленол 52,0
сольвент 10
диоксан 67
нашатырный спирт 23

Третий состав был приготовлен при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

полиглицероэтилентерефталатная смола 46,0÷48,0
раствор полибутилтитаната в ксилоле 1,4÷1,7
диэтиленгликоль 0,1÷5,0
ксиленол 51,6÷53,0
сольвент 9,3÷19,0
диоксан 64÷70
нашатырный спирт 22÷24

Полибутилтитанат является продуктом частичного гидролиза тетрабутоксититана и выпускается со следующими характеристиками (ТУ 6-09-2647-81): содержание полибутилтитаната (ПБТ) в растворе, %, в пределах 45-55, содержание двуокиси титана в растворе ПБТ в пределах 22,5-25,5, содержание хлоридов (Cl) в растворе ПБТ, %, не более 0,25. Катализатор получают при обработке полибутилтитаната спиртом, имеющим число гидроксильных групп 2, в том числе циклических спиртов.

Полибутилтитанат (в виде раствора в ксилоле) смешивают с многоатомным спиртом или его раствором в органическом растворителе при массовом соотношении по сухому веществу 1:(1-4) и нагревают при 50-120°С в течение 15-30 мин. Полученный катализатор добавляют к раствору смолы при перемешивании при температуре 50-80°С или к расплаву смолы при температуре 100-120°С.

Характеристика полиглицероэтилентерефталатной смолы (смола ТС-1) по ТУ 6-19-106-87: температура каплепадения 100-111°С, массовая доля летучих веществ, %, не более 1,7, массовая доля механических примесей, %, не более 0,17.

Под раствором нашатырного спирта понимали такой водный раствор, в котором содержится 1% массовой доли аммиака.

Эксперименты во всех трех приготовленных составах проводили аналогично.

В приготовленный состав погружали два медных электрода, установленных на расстоянии 15 мм друг от друга. Электроды представляли собой медные пластины, толщина которых была равна 1 мм, ширина - 20 мм и длина 40 мм. Один из электродов (анод) являлся покрываемым изделием, а другой электрод (катод) являлся вспомогательным электродом. На электрод-изделие (анод) подавали положительный потенциал относительно второго вспомогательного электрода (катода) и при плотности тока 5 мА/см2, в течение 15 с, электроосаждали на электрод-изделие плотный равномерный электрофоретический осадок пленкообразующего вещества, что обеспечивало толщину изоляционного покрытия в первом составе 39 мкм, во втором - 40 мкм, в третьем 42 мкм.

Электрод-изделие после электроосаждения извлекали из электрофоретического состава и помещали его в термошкаф, в котором создавали разряжение 55 Торр и температуру 35°С. Выдерживали электрод-изделие при указанной температуре в течение 40 с. После чего электрод-изделие извлекали из термошкафа и помещали в печь, внутри которой создавали температуру 400°С, и при этой температуре осуществляли термообработку осажденной пленки в течение 180 с, после чего изделие-электрод извлекали из печи.

Для сравнения заявляемого лака с лаком-прототипом на одну из медных пластин, размеры которой были полностью идентичны размерам указанных выше электродов в заявляемом способе, наносили изоляционное покрытие из лака-прототипа. Лак-прототип наносился на пластину путем окунания, после чего механически каждый слой равномерно выравнивался по поверхности пластины. Всего было нанесено 8 слоев. После нанесения каждого слоя пленка лака подвергалась термообработке в тех же режимах, что и покрытие из заявляемого лака. Итоговая толщина пленки составляла 40 мкм. Электроизоляционное покрытие, изготовленное из лака-прототипа, и пленку, полученную из заявляемого лака, подвергали испытаниям, которые показали, что пленка, изготовленная из заявляемого лака, имела для состава 1 электрическую прочность 175 кВ/мм, для состава 2 - 210 кВ/мм, а для состава 3 - 190 кВ/мм, тогда как пленка, изготовленная из лака-прототипа - всего 85 кВ/мм. У пленки, изготовленной из заявляемого лака, оказались существенно выше и другие характеристики: удельное объемное сопротивление, устойчивость к химическим реагентам, эластичность и механическая прочность.

Таким образом, заявляемый состав имеет следующие преимущества перед составом - прототипом:

- заявляемый состав обладает электрофоретическими свойствами и его по сравнению с лаком-прототипом можно осаждать на металлические основы путем электроосаждения;

- лак-прототип позволяет наносить изоляционную пленку требуемой толщины только механически, путем многократных послойных нанесений, с последующим механическим выравниванием каждого слоя и его термообработкой, тогда как заявляемый лак позволяет получать равномерную пленку заданной толщины без применения выравнивающих механических приспособлений всего за один проход, с минимальными затратами тепла на нее термообработку;

- заявляемый лак позволяет получить более высококачественные пленки, в частности при одинаковой толщине пленки, приготовленной из заявляемого лака, электрическая прочность указанной пленки более чем в 2 раза выше аналогичной по толщине пленки, приготовленной из лака-прототипа;

- трудоемкость и энергозатраты для нанесения электроизоляционных покрытий на металлическую основу по заявляемому из заявляемого лака в несколько раз ниже, чем из лака-прототипа, так в приводимом выше примере оба указанных выше показателя в заявляемом способе ниже в 8 раз.

Дополнительные преимущества электроосаждения перед типовыми способами нанесения изоляционных покрытий на металлические основы, как это следует из литературных источников, следующие:

а) высокая равномерность получаемых покрытий по толщине и ее относительная независимость от конфигурации и габаритов изделия;

б) более высокая коррозионная стойкость осаждаемых пленок по сравнению с пленками, полученными традиционным способом;

с) высокая экономичность при достаточно большой производительности;

д) возможность регулирования толщины пленок с помощью изменения плотности тока или потенциала;

е) быстрота роста покрытий;

ж) возможность автоматизации технологического процесса и проведение его при обычных условиях (комнатной температуре и нормальном давлении).

Источники информации

1. Смола полиглицероэтилентерефталатная теплостойкая (смола ТС-1) ТУ 6-19-10687.

2. http://laborant.ru/eltech/12/1/3/19-98.htm

3. Авторское свидетельство СССР №933689, кл. C09D 5/25, C09D 3/64. - Опубл. 07.06.82 Бюлл. №21 (прототип).

Электроизоляционный лак, включающий полиглицероэтилентерефталатную смолу, раствор полибутилтитаната в ксилоле, диэтиленгликоль, ксиленол и сольвент, отличающийся тем, что он дополнительно содержит диоксан и нашатырный спирт при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

полиглицероэтилентерефталатная смола 46,0-48,0
раствор полибутилтитаната в ксилоле 1,4-1,7
диэтиленгликоль 0,1-5,0
ксиленол 51,6-53,0
сольвент 9,3-19,0
диоксан 64-70
нашатырный спирт 22-24



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к кабельной промышленности, в частности к производству эмалированных проводов. В способе осуществляют нанесение на проволоку пленки эмаль-изоляции анафорезом при плотности тока j 2÷10 мА/см2 с последующим подводом тепла к проволоке с нанесенной эмаль-изоляцией.

Изобретение относится к вариантам улучшенного способа получения 1,5,7-триазабицикло-[4.4.0]-дец-5-ена. Соединение используется для композиции электроосаждаемого покрытия и для изготовления подложки с покрытием путем электрофоретического осаждения на подложку указанной композиции.

Изобретение относится к способам получения защитных антикоррозионных покрытий на алюминии, титане, их сплавах и сплавах магния и может найти применение для защиты изделий и конструкций, контактирующих со средой, содержащей коррозионно-активные ионы, в частности, в химическом производстве, в пищевой промышленности, в условиях морского климата.

Изобретение относится к композиции для окрашивания катионным электроосаждением. Композиция содержит катионную эпоксидную смолу (А), модифицированную амином, блокированный изоцианатный отверждающий агент (В), гидрофобный агент (С), который является несшитой акриловой смолой, модификатор вязкости (D), являющийся частицами сшитой смолы со средним диаметром частицы от 50 до 200 нм, и нейтрализующую кислоту в водной среде.
Изобретение относится к нанесению покрытия на электропроводящую подложку. На различные части подложки одновременно наносят несколько электропроводящих жидких материалов.
Изобретение относится к получению электроизоляционных лаков для покрытия металлических основ, например медных проводов, пазов статоров и якорей электродвигателей, проводников печатных плат и т.д.
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения коррозионно-стойких покрытий из материалов, не содержащих хрома. Способ включает: (a) нанесение щелочного очистителя на по меньшей мере часть подложки, (b) промывку по меньшей мере части подложки, прошедшей стадию (a), водой, (c) нанесение кислотного очистителя на по меньшей мере часть подложки после щелочной очистки, (d) промывку по меньшей мере части подложки, прошедшей стадию (c), водой; и (е) нанесение покрытия, химически взаимодействующего с подложкой, включающего цирконий, на по меньшей мере часть подложки, очищенной кислотой, причем по меньшей мере один из материалов, используемых на стадиях (c) и (е), по существу не содержит хром, (f) промывку по меньшей мере части подложки, прошедшей стадию (е), водой и (g) нанесение электроосаждаемой композиции покрытия на по меньшей мере часть покрытия, химически взаимодействующего с подложкой, причем электроосаждаемая композиция покрытия включает ингибитор коррозии, содержащий азольные соединения, которые включают бензотриазол, 3-меркапто-1,2,4-триазол, 2-меркаптобензотиазол, 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазол, 1-метилбензотриазол или их комбинации.
Изобретение относится к композиции с высокой рассеивающей способностью, она предназначена для получения на катоде покрытий методом электроосаждения. .

Изобретение относится к смоляной композиции для краски для катионного электроосаждения с высокой внутренней проницаемостью и может применяться в качестве грунтовочного слоя.

Изобретение относится к способу получения высокопрочного пленочного материала, используемого в радио- и электротехнике, а также в качестве полимерной мембраны для химической промышленности.
Изобретение относится к эпоксидным электроизоляционным составам, в частности составам на основе эпоксидных или полиэфирных смол в органическом растворителе, и может быть использовано в производстве изделий радиотехники и электроники, к которым предъявляются высокие требования по электрической изоляции и воздействию повышенной температуры рабочей среды.

Изобретение относится к области металлургии. Для увеличения на поверхности плоского изделия из электротехнической стали растягивающих напряжений и обеспечения оптимальных магнитных свойств способ изготовления плоского изделия из электротехнической стали с ориентированным зерном с минимальными величинами магнитных потерь состоит из этапов: а) подготовка плоского изделия из электротехнической стали, b) нанесение слоя, содержащего фосфат изоляционного раствора, по меньшей мере, на одну поверхность плоского изделия из электротехнической стали и обжиг нанесенного слоя, после первого проведения этапа b) этот этап b) повторяют, по меньшей мере, один раз, вследствие чего из нанесенных друг за другом друг на друга и обожженных слоев содержащего фосфат изоляционного раствора образуется изоляционное покрытие, при этом при толщине покрытия D до 3 мкм, удельная плотность r покрытия равна ≥ 5 г/м2, а при толщине D больше 3 мкм удельная плотность r покрытия равна r[г/м2]>3/5 г/мкм/м2·D [мкм].

Изобретение относится к электротехнике, а именно к составам электроизоляционных покрытий и пропиток обмоток электрических машин и аппаратов, работающих при высоких температурах и предназначенных преимущественно для нанесения покрытия окунанием.
Изобретение относится к не содержащему хром материалу для изоляционного покрытия нетекстурированной электротехнической стали. Материал содержит следующие компоненты с соответствующими массовыми долями: первичная кислая соль металла фосфорной кислоты в объеме 100 долей, эпоксидная смола в объеме 10-60 долей, осушитель-нафтенат или осушитель-соль металла изооктановой кислоты в объеме 0,001-10 долей, органический растворитель в объеме 0,001-100 долей и чистая вода в объеме 60-2000 долей.
Изобретение относится к получению электроизоляционных лаков для покрытия металлических основ, например медных проводов, пазов статоров и якорей электродвигателей, проводников печатных плат и т.д.

Изобретение относится к получению электроизоляционных лаков для покрытия металлических основ. .
Изобретение относится к применению наноматериалов в эмали для проводов для улучшения термических свойств эмали. .
Изобретение относится к электроизоляционным лакокрасочным материалам для покрытия печатных плат и электронных изделий. .
Изобретение относится к способам создания композиций, обладающих электроизоляционными и гидроизоляционными свойствами на поверхности токопроводящих тканей. .
Наверх