制造涂漆电工板带材的方法和涂漆电工板带材与流程

本发明涉及一种制造涂漆电工板带材(lackbeschichtetenelektroblechbandes)的方法和一种涂漆电工板带材。

背景技术：

电工钢板(elektrobleche)用于电气工程领域中，用于生产发电机、电动机、变压器和其他电机。根据需要，电工钢板由不同的钢合金制成并具有不同的软磁性能、功率损耗、厚度和根据其使用领域而定的其他重要性能。

电工钢板是由电工板带材(通常在工业上也称为电工钢片(elektroband))按一定长度和尺寸切割而成。这些电工钢板构成了使用这些电工钢板的电机的磁芯(称为电芯)的原始材料。电芯由彼此电绝缘的层状电工钢板构成。为此，电绝缘的电工钢板通过冲压或切割转换成最终形状，堆叠成一个电芯(叠片组(blechpaket))，然后彼此粘合(烘烤)。由于层状结构在很大程度上抑制了电芯中涡流的产生，这显著提高了电芯的效率。

众所周知，电工钢板表面涂覆有黏性绝缘漆层，使叠片组中的电工钢板能够粘合，并使电工钢板之间电绝缘。为了保证电芯在使用寿命内有足够的电绝缘性，粘合绝缘漆层必须有一定的最小厚度。另一方面，绝缘漆层厚度的增加，从绝缘的角度来看是有利的，但是会导致叠压系数的减小，为了达到高效率，叠压系数应该越大越好。此外，绝缘漆层的厚度过厚，可能导致电芯在运行中的长期尺寸稳定性不足(即：沉降试验(setzungstest)不合格)。

us2012/0064316a1公开了给连续的金属基材涂覆防腐蚀层，该防腐蚀层由底层、上层和出现于两层之间的扩散层组成。所述上层涂覆在仍然潮湿的底层上，通过这种方法可以形成两层之间的扩散层。

技术实现要素：

本发明的一个基本目标是提供一种生产涂漆电工板带材的方法，该方法能够简单廉价地生产适用于组成高性能和长寿命电芯的电工板带材。本发明进一步的目标是提供一种具有特定性能的电工板带材。

独立权利要求的特征实现了这一目标。实施例及其扩展是从属权利要求的主题。

相应的，一种生产涂漆电工板带材的方法包括湿涂(nasseaufbringung)第一(电)绝缘漆层于电工板带材的至少一面上，通过辊涂方式湿涂第二(电)绝缘漆层于潮湿的第一绝缘漆层上，在干燥炉(trockenofen)中烘干第一绝缘漆层和第二绝缘漆层。

首先，本发明的实施例基于在(连续的)电工板带材上实现多层结构。所述多层结构使所述电工板带材的可控涂层包括优化电绝缘的第一绝缘漆层和优化电工钢板后续粘合的黏性的第二绝缘漆层。

本发明的实施例还基于在仍然潮湿的第一绝缘漆层上进行第二绝缘漆层的湿涂(称为湿碰湿涂覆(nass-in-nass-aufbringung))，以及各漆层共同烘干。第二绝缘漆层湿碰湿涂覆于第一绝缘漆层以及随后两层漆层的联合干燥使涂漆电工板带材的生产特别经济可行。

多层系统的生产可以在(单个)在线过程(inline-prozess)中进行。更具体地，即使在层厚相对较小的情况下，两层的湿碰湿涂覆也是可能的，而不会削弱第二绝缘漆层粘合性能。

换句话说，可以通过辊涂，即一种非接触涂覆方法，来实现上层的第二绝缘漆层的涂覆，同时保持其全部功能。辊涂是一种特别经济有效的涂覆方法。

在一个实施例中，第一绝缘漆层的湿涂、第二绝缘漆层的湿涂以及第一绝缘漆层和第二绝缘漆层(以及可选的更多层)的烘干可以在连续的皮带运行中实现，例如，在相同的带式涂层系统中和/或盘卷体上没有中间卷绕和/或没有定尺切割。在这种情况下，单独的工艺步骤(湿碰湿涂覆和烘干)可以在时间和空间上紧邻进行。更具体地说，对多层结构的操作可以在不烘干前一层涂层的情况下直接进行(如果是双层结构，则在湿涂第二绝缘漆层前不烘干第一绝缘漆层)。

例如，第一绝缘漆层的湿涂到第二绝缘漆层的湿涂之间的间隔时间不超过20秒，更优地，不超过15秒、10秒或5秒。

被涂覆的电工板带材同样可以紧接着湿碰湿涂覆后烘干。例如，从第二绝缘漆层的湿涂到开始烘干之间的间隔时间不超过20秒，更优地，不超过15秒、10秒或5秒。

干燥炉内的最大板片温度(blechtemperatur)在150℃到280℃之间，更优地，温度下限值为170℃、180℃、190℃或200℃，和/或者，温度上限值为250℃、220℃、210℃或200℃。这使各层能够充分固结，它们不会粘在干燥炉(如连续的干燥炉)外的带辊上。另一方面，不过高的温度能够使第二绝缘漆层在层状电芯的后续粘合过程中保持其功能。

例如，能够实现干燥后的第一绝缘漆层和/或干燥后的第二隔热漆层的层厚低至1-12μm，更优地，层厚为4-10μm和/或不少于6μm，8μm或10μm。层厚越薄，电芯的叠压系数越大，越有利于通过沉降试验。

可以完善下面的一层(如第一绝缘漆层)对第二绝缘漆层的性质的轻微影响，例如,第一绝缘漆层刚刚湿涂后的粘度大于第二绝缘漆层刚刚湿涂后的粘度。

第一绝缘漆层的湿涂也可以通过辊涂实现。辊涂使成本效益好且具有良好层厚可调性的层涂法成为可能。

用于湿涂第二绝缘漆层的辊筒可沿皮带运行方向旋转，温和地涂覆第二绝缘漆在(潮湿的)第一绝缘漆层上。更具体地，辊筒速度可以高于皮带速度，使第二绝缘漆层的剪切固结非常低，和/或对辊筒下方的第一绝缘漆层的机械影响程度较小。

涂漆电工板带材包括：电工板带材；干燥的第一绝缘漆层，所述第一绝缘漆层位于电工板带材的至少一面上；干燥的第二绝缘漆层，所述第二绝缘漆层位于所述的干燥的第一绝缘漆层上，所述第二绝缘漆层湿涂于仍然潮湿的第一绝缘漆层然后与潮湿的第一绝缘漆层一同烘干。这种涂漆电工板带材在后续电芯的生产过程中具有较高的电绝缘性能和良好的粘合性。同时这种涂漆电工板带材生产成本低廉且厚度较薄。

干燥的第一绝缘漆层可以是无甲醛漆层，更优地，为无甲醛c6漆层。

干燥的第二绝缘漆层可以是环氧树脂基层和/或烤漆层，更优地，为环氧树脂基烤漆层。

涂漆电工板带材可以在一面或双面涂漆。例如，涂漆电工板带材在已涂漆一侧的相反侧，具有另一干燥的第一绝缘漆层和另一干燥的第二绝缘漆层，所述另一干燥的第二绝缘漆层涂覆于另一干燥的第一绝缘漆层，其中另一第二绝缘漆层湿涂于仍然潮湿的另一第一绝缘漆层，然后与潮湿的另一第一绝缘漆层一同烘干。

涂漆电工板带材(烘干后)卷绕成盘卷体(coil)(卷绕物(wickel))。例如，盘卷体可以运送至客户，然后切割成不同长度和尺寸的电工钢板。另一种选择是在更早阶段在干燥后的连续皮带运行中按长度切割，然后将切割的各个的电工钢板运送到预定位置(例如运送至客户)，并在所述预定位置处按尺寸切割。

附图说明

下面是参照附图对实施例及其扩展作出的示例性说明，尽管有些示意图使用不同程度的细节。这些示意图并非真实比例。相同的参考数字表示相同或相似的部分。

图1以纵剖面示意图示出了在电工板带材上涂覆第一(电)绝缘漆层和第二绝缘漆层，并在干燥炉中烘干漆层的示例性过程。

图2以纵剖面示意图示例性地示出漆层干燥后的电工板带材的近表面细节，该电工板带材涂有潮湿的第一绝缘漆层和位于其上的潮湿的第二绝缘漆层。

图3示出了本发明的一实施例中由涂漆电工板带材制成的盘卷体。

图4示出了由涂覆后的电工钢板层叠而成的电工钢板堆的示意图。

图5示例性地示出了在由两个粘合的电工板带材组成的样品中，剥离力(单位为n/mm)与剥离距离(单位为mm)之间的关系。

具体实施方式

在本说明书中，诸如“涂覆”和类似的术语(例如“被涂覆”)，不应被视作是指被涂覆层必须与所涂覆的表面直接接触。在“涂覆”层和下层表面之间可能存在夹层。然而，本说明书中公开的上述术语或类似的术语也可能具有特定的含义，即涂覆层与下层表面直接接触，即不存在夹层。

术语“在…上”是指一个元件或者一个材料层形成于或放置于一个表面上，所述元件或者所述材料层可以不直接置于所述表面上，即所述元件或所述材料层与所述表面之间可以存在介于中间的元件或者材料层。然而，术语“在…上”也可以具有特定的含义，即所述物体或物料层可以“直接”置于所述表面上，例如，与所述表面直接接触。本说明书公开的其他类似的术语，如“在…上面”、“在…下面”、“在…之下”等同样适用于上述情况。

图1为在带式涂层系统100中，电工板带材110在皮带上运行情况的示意图。电工板带材110以连续带运行的方式供应到带式涂层系统100(见箭头p)。电工板带材110可以是例如处于最终退火状态的冷轧晶粒无取向的电工钢板(如dinen10106)，也可以是其他电工钢板，例如还未最终退火的电工钢板等。例如，在励磁机或发电机中，被冷轧处理或被热轧处理的电工钢板被用作磁极冲片。

电工板带材110可以采用例如“连续”金属带的形式供应到带式涂层系统100中，可选从盘卷体中沿着箭头方向p(未显示)松开。

所述带式涂层系统100包括至少一个第一涂覆处120、一个第二涂覆处130和一个干燥炉140，例如一个干燥炉/烘炉。

本示例中的涂层系统100为双面涂层系统100。然而，也可能电工板带材110仅有一面(例如图1所示的上表面)被涂覆并烘干。因此，下面所有的描述适用于单面涂覆的情况，也适用于双面涂覆电工板带材110的情况。在第二种情况下(双面涂覆)，所有关于涂覆和烘干的说明同样适用于带材上表面的加工和电工板带材110下表面的加工。另外，如下文所述，也可以在带材的两面进行不同层数的双面涂覆。

未涂覆状态或可选地已预先涂有底漆(未显示)的电工板带材110在第一涂覆处120上涂覆潮湿的第一绝缘漆层112。涂层可以覆盖整个区域，即完全覆盖电工板带材110的表面。

潮湿的第一绝缘漆层112可由一个辊筒或滚筒122(或一对辊筒或滚筒122)涂覆于电工板带材110的上扁平侧(或相反的下扁平侧)。在辊涂潮湿的第一绝缘漆层112时，辊筒122与运动的电工板带材110接触，使事先涂覆在辊筒122上的液体绝缘漆124沉积在电工板带材110表面。可以通过调整辊涂的参数同时调整第一绝缘漆层112的层厚和粘度。

将(潮湿的)第一绝缘漆层112涂于电工板带材110的一面或两面后，湿涂后的电工板带材110通过第二涂覆处130。在第二涂覆处130，通过一个辊筒132(或一对辊筒132)，将潮湿的第二绝缘漆层涂覆于潮湿的第一绝缘漆层112上。涂覆过程通过辊涂的方式实现，其中可通过调整辊涂的参数再次调整(潮湿的)第二绝缘漆层114的粘度及层厚(烘干后测得)。所述涂层也可覆盖整个区域，即完全覆盖潮湿的第一层绝缘漆层112的表面。

在两面涂层不同的情况下，例如，可以在电工板带材110的底面单独涂覆第一绝缘漆层112或单独涂覆第二绝缘漆层114。因此，例如，辊筒对122或辊筒对132中的仅一个辊筒可被设计用于涂漆。

第二绝缘漆134是一种黏性绝缘漆，例如一种胶黏剂漆(klebstofflack)。第二绝缘漆134通过合适的供料系统(未详细显示)被输送至辊筒132。例如，与沉积在电工板带材110上形成的潮湿的第二绝缘漆层114的等量的第二绝缘漆134可作为新漆(如胶黏剂漆)供应到辊筒132。

涂覆了潮湿的第一绝缘漆层112的电工板带材110在第一涂覆处120和第二涂覆处130之间没有(明显的)中间干燥。这意味着第一绝缘漆层112在进入第二涂覆处130涂覆第二绝缘漆层134时仍然是潮湿的。例如，涂层系统100在第一涂覆处120和第二涂覆处130之间没有任何能够使第一绝缘漆层112部分或全部干燥的烘干单元(如干燥炉、辐射单元等)。

第一涂覆处120和第二涂覆处130可以在空间上和根据皮带的运行速度在时间上相互靠近设置，例如：第一涂覆处120与第二涂覆处130之间的空间距离(即例如，辊筒122和132的轴线之间的距离)不超过10米、8米、6米、5米或4米。在第一涂覆处120进行的第一绝缘漆层112的湿涂和在第二涂覆处130处进行的第二绝缘漆层114的湿涂之间的时间间隔不超过20s，15s,10s,5s或3s。例如，常见的皮带运行速度在100m/min左右，该速度可能会有±10％、±20％、±30％、±40％或±50％的变化。

第二绝缘漆层134可以涂覆于(潮湿的)第一绝缘漆层112的全部区域，或者仅涂覆于(潮湿的)第一绝缘漆层112的部分区域，因为这样即可保证电绝缘性。例如，第二绝缘漆层114的覆盖面积不超过该底层(第一绝缘漆层112或电工板带材110的扁平侧)面积的80％、60％、40％或20％。例如，第二绝缘漆层114可涂覆成条纹图案，其中漆层条纹与未涂覆条纹区域相间。第一绝缘漆层112优选地涂覆于电工板带材110的全部区域，但是也可只涂覆电工板带材110的部分区域，在这种情况下,未涂覆(被省略的)区域必须由第二绝缘漆层114涂覆。

当皮带运行时，干燥炉140处于第二涂覆处130的另一边。第二涂覆处130与干燥炉140入口之间的时间间隔和空间距离可以与第一涂覆处120与第二涂覆处130之间的时间间隔和空间距离具有相同的数值。

在干燥炉140中，第一绝缘漆层112和第二绝缘漆层114一同被烘干。为此，可将干燥炉140设计为连续干燥炉，通过所述连续干燥炉，被涂覆的电工板带材110可以连续运行。例如,电工板带材110在干燥炉中的最高温度可以在150℃-280℃之间，更优地，温度值可以不低于170℃，180℃，190℃，200℃，210℃，220℃或230℃和/或不超过250℃,220℃，210℃，200℃或190℃。在干燥炉140中的热处理时间可以为10s-40s，更优地，小于、等于或大于20秒或30秒。其他温度和热处理时间也是可能的。热处理的最佳温度和时间可以取决于第一绝缘漆124和第二绝缘漆134所使用的材料。

在干燥炉140中，第一绝缘漆层112和第二绝缘漆层114各自通过交联(vernetzung)干燥，例如，至少达到这样的程度，即这些漆层机械稳定并随着皮带的运行至干燥炉140的输出端时以耐磨的方式粘合在电工板带材110上。这样，当皮带运行到干燥炉140另一边后，就可以进一步处理干燥的涂覆后的电工板带材150，例如通过偏转辊筒(umlenkrollen)处理或通过卷绕形成盘卷体(未在图1中示出)。

第一绝缘漆124和第二绝缘漆134是不同的漆或材料。干层状态下的第一绝缘漆124可能比第二绝缘漆134具有更高的电气绝缘效果(击穿电压)和/或更高的机械尺寸稳定性。相比之下，黏性的第二绝缘漆134在电芯后续的粘合过程(烘烤过程)中可能比第一绝缘漆124具有更高的粘合性或粘合力，而第一绝缘漆124在干燥状态下甚至可能没有粘合性。

特别的，第一绝缘漆124后续用在电芯中具有优异的电气绝缘性能和高尺寸稳定性及总体稳定性。例如，所使用的第一绝缘漆124可以是无甲醛漆。无甲醛漆与随后涂覆的黏性第二绝缘漆134有较好的兼容性，这意味着无甲醛第一绝缘漆124的绝缘性能和/或第二绝缘漆134的粘合性能仅受另一漆组分轻微程度的影响(如果有的话)。

无甲醛漆是在电芯加热时(即在电机运行时)不释放任何甲醛的漆材。这意味着不含甲醛不仅与液体绝缘漆的成分有关(虽然同样不含甲醛)，且与电机运行过程中形成的反应产物有关。

例如，第一绝缘漆124为水基形式，意味着其中仅含有非常低含量的有机溶剂(如果存在有机溶剂)。就这一点来说，潮湿的第一绝缘漆层112也可以以水性漆膜的形式涂覆在电工板带材110上。

例如，第一绝缘漆124可以为c6漆。更优地，可以使用c6漆remisoleb500ff。“ff”在这里代表不含甲醛(即不释放甲醛)。同样也可以使用c5漆。

所使用的第二绝缘漆134是一种具有良好粘合性的漆材。第二绝缘漆134也可以是水基形式，潮湿的第二绝缘漆层114进一步以水性漆膜的形式涂覆于潮湿的第一绝缘漆层112上。

例如，所使用的第二绝缘漆134可以是所谓的烤漆。烤漆层是可化学固化、黏性的绝缘漆层，是专为电芯结构而研制的，具有尺寸稳定性高、操作稳定性好、粘合力强等特点。例如，可以使用所谓的v型烤漆，其能够实现高粘合力，因老化程度低带来的长使用时间，改善的长期性能，减压下的短烘烤时间。例如，c6漆同样可用作第二绝缘漆134。

例如，电工板带材110可以是型号为isovac800-50a的电工板带材，同样也可以使用大量其他电工板带材或isovac型产品。

这里已经发现，潮湿的第二绝缘漆层114涂覆于潮湿的第一绝缘漆层112，且不污染辊筒132。这意味着，尽管第二绝缘漆134通过非接触涂覆的方式涂覆，已经涂覆了第一绝缘漆124的第一绝缘漆层112对辊筒132若有污染的话，污染程度也非常小。否则，辊筒132将粘有一部分第一绝缘漆层112，经过一定时间后，释放出的主要不是纯的第二绝缘漆134，而是第一绝缘漆124和第二绝缘漆134的混合物。这将明显损害多层系统的性能。

在辊涂的情况下，可以通过调节剪切速率来调节水稀释漆的粘度。水稀释漆是剪切稀化的，其粘度随剪切速率的变化而变化。在辊涂的情况下，(水稀释)漆被剪切，进而所涂的漆(即第一绝缘漆层112和第二绝缘漆层114)的粘度可以通过调节剪切速率来调节。

为了使第二绝缘漆134能够非常温和地涂覆于潮湿的第一绝缘漆层112上，可以将第二绝缘漆134在辊涂时的剪切稀化设置得尽可能的低。为此，第二涂覆处130的辊筒132可以向前旋转(即皮带运行方向)，辊筒132的运行速度可以设置得比皮带速度快一些。这使第二绝缘漆134的涂覆过程更加温和，从而可以更好避免各层之间的混合(潮湿的第一绝缘漆层112和潮湿的第二绝缘漆层114)。电工板带材110与辊筒132的相对速度越高，涂覆时对漆面的剪切力越大。

如果第一绝缘漆124同样通过辊涂方式涂覆，也可以通过调节辊筒122与电工板带材110之间的相对速度来调节第一绝缘漆层112的粘度。例如，第一绝缘漆层112的粘度可设置为高于第二绝缘漆层114的粘度。

进一步关于调节第一绝缘漆层112和第二绝缘漆层114的层厚。图2以纵剖面图的简化图示出了处于140干燥炉之后区域的电工板带材110的近表面细节。层厚的变化和/或存在于的层间最小混合区没有显示。横剖面视图可以与所示的纵剖面视图相同。

(干燥的)第一绝缘漆层112的厚度为d1，(干燥的)第二绝缘漆层114的厚度为d2。层厚d1或d2可以均小于1μm，例如，在不同情况下不小于或小于2μm，3μm，4μm，5μm，6μm，7μm，8μm，9μm，10μm，11μm或12μm。例如，电工板带材110的板厚d3可以不超过0.5mm、0.4mm、0.35mm或0.3mm。

通过显微镜观察涂覆后的电工板带材150可知，实际上层厚变化很小，(干燥的)第一绝缘清漆层112和(干燥的)第二隔热漆层114之间存在高清晰度(清晰可见)的层边界是可实现的。例如，得到厚度小于d1或d2厚度的10％或5％的极薄混合界面层是可实现的。

在湿碰湿涂覆中的层厚d1和d2的设置过程中，第二绝缘漆层114的厚度d2与电工板带材110的裸露表面或潮湿的第一绝缘漆层112是否被涂覆无关。这意味着可以先在裸金属板表面调整第二绝缘漆层114的层厚d2，然后用第一绝缘漆层112“添加”第一层涂层。

图3为一个被涂覆的电工板带材150的盘卷体(卷绕物)310的示意图，所述盘卷体可以在带式涂层系统100的输出端制造生产。需要指出的是，在带式涂层系统100中，不需要通过辊偏转和/或卷绕使电工板带材110产生任何弹性变形，即在线状的电工板带材110上可以进行涂层和干燥过程，参见图1。由于电工板带材的磁性对弹性变形非常敏感，因此避免带式涂层系统100中的偏转和/或卷绕过程进一步促进了高质量电工板带材的生产。

图4为通过堆叠电工钢板410实现的电芯400的细节示意图，所述电工钢板410通过将被涂覆的干燥的电工板带材150切割成一定长度获得。

通常，在堆叠电工钢板410之前，通过切割尺寸，例如通过冲压或激光切割，将电工钢板410切割成最终形状。

然后将电工钢板410组合以形成叠层，该叠层通过堆叠构成电芯400，其通常通过手动进行，且构成了电芯400制造中最昂贵的部分。

随后，通过固化(干燥的)第二绝缘漆层114固结叠层。固结机理是基于化学反应，通常为第二绝缘漆层114的粘合剂的三维交联。粘合剂的固化(化学交联)可以通过支撑层状电工钢板410和加热叠层来实现，例如在干燥炉中实现。

这里给出的示例展现了由双面涂覆的电工钢板410制造的电芯400，如上所述，也可以使用单面涂覆的电工钢板410或双面涂覆不同材料的电工钢板410，通过这种方法可以获得更高的叠压系数。然而，在单面涂覆的情况下，粘合力较低并且需要较高的粘合温度以便能够确保电芯400的必要完整性。在双面涂覆不同材料的情况下，同样可能出现粘合力较低和/或长期稳定性差的情况，这关系到绝缘可靠性和/或尺寸稳定性。

从图5中可以看出，第二绝缘漆层114在第一绝缘漆层112上的湿涂并不影响粘结结合的强度。图中所示的力是将两块电工钢板410粘合后再分开所需要的力。剥离力根据带材的宽度标准化，而剥离距离是指两块电工钢板被拉开的距离。

实验表明，需要的剥离力与在单层体系中需要的剥离力相当，单层体系即与第二绝缘漆层114对应的纯的第二绝缘漆层(下方没有第一绝缘漆层112)。这意味着第二绝缘漆层114的粘合力由于第二绝缘漆134(“胶黏剂漆”)在第一绝缘漆层112上的湿涂仅减弱了非常小的程度，如果粘合力减小的话。

因此，可以假定烘烤后的电芯400的产品性能与通过首先涂覆第一绝缘漆层112然后干燥，随后将第二绝缘漆层114涂覆于干燥的第一绝缘漆层112然后再次干燥得到的电芯的产品性能相当。但是，这一过程需要第二套离线涂装系统，也需要第二套穿过退火炉的系统，这将导致高额的额外支出和成本。此外，在离线涂装作业必要的偏转或运输过程中，电工板带材会受到弹性应力的作用，从而影响其质量。这些缺陷可以在本文描述的实施例中被克服。

可以假定从图5实验中得到的结论为适用于本发明中所有实施例的一般有效性结论。