专利名称：粉末涂布的转子的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电动机或发电机的粉末涂布的转子。这种转子也可称为电枢，是在电动机或发电机中起到支持线圈缠绕的作用的部件。
当电动机或发电机处于操作中时，除了发动机的活动之外，它还产生热量。这种热量引起发动机中的所有部件膨胀，特别是缠绕在转子周围的线圈。当关闭发动机时，发动机再次冷却下来，受热的部件收缩。在电动机的工作寿命期间，这种热循环会经常重复。
为了防止转子和线圈之间的电接触，它们都被绝缘材料、通常是涂料所涂布。
在热循环中，相对于转子的表面而言，接近转子的线圈有一些位移，和考虑到为使线圈保持附着于转子上而对线圈施加的张力，这种线圈的移动会引起涂布的转子磨损。一旦在转子上的涂层磨损到较大程度，将会出现短路，转子不能再使用。
已经发现，除了对转子表面的良好粘合性之外，涂料还需要具有高的耐穿透性，以确保用于电动机或发电机的转子具有长的工作寿命。此外，已经发现，涂料还可以用于涂布电动机或发电机中的定子或励磁线圈，或环形线圈或环形带绕铁心。
当涂布具有某些不规则形状的金属制品例如电动机或发电机的转子时，非常有利的是使用粉末涂料。粉末涂料除了具有作为无污染、节省能源、节省资源和节省劳力的产品的公知优点之外，在不规则形状的金属制品的情况下，使用粉末涂料也使得能涂布具有均匀厚度和良好边缘覆盖性的涂层。
在本领域中，粉末涂料用于涂布转子的用途是公知的。考虑到它们良好的耐穿透性，目前使用的是含酸酐的粉末涂料组合物，例如来自AkzoNobel的Resicoat RT。但是，对于一些应用而言，含酸酐的材料并不是优选使用的，这是考虑到在使用它们时带来的健康和安全风险。此外，已经发现，这些组合物的长期储存稳定性可以得到改进。长期稳定性实验是基于耐热性实验、熔点、DSC扫描以及涂布的和固化的组合物的粗糙度分布，这是由于当储存的组合物不再稳定时，涂布和固化的涂层的性能变差。
在US5449737中公开了氨基甲酸酯改性的环氧树脂组合物。其中没有描述该涂料组合物的储存稳定性或该涂料的耐穿透性。这些涂料组合物并不用于涂布电动机或发电机的转子。
在US4923910中公开了不含酸酐的环氧树脂粉末涂料，它用于将电动机或发电机的转子线圈固定到转子铁心上。在该出版物中，粉末涂料用作线圈的粘合剂。其中没有描述该涂料组合物的储存稳定性或该涂料的耐穿透性。这些涂料组合物并不用于涂布转子表面。与本发明的制品相比，被该出版物中公开的粉末涂料组合物涂布的制品显示出较差的耐穿透性。
目前已经发现一种粉末涂料组合物，它具有良好的储存稳定性，是不含酸酐的，且由于其具有高的耐穿透性也非常适合用作电动机或发电机的转子的涂料。该组合物是热固性粉末涂料组合物，包含环氧封端的聚噁唑烷酮树脂和一种用于该树脂的固化剂。
在EP 0 113 575中，公开了聚噁唑烷酮粉末涂料组合物。其中描述了该组合物可以用于涂布金属基质。其中没有提到该涂料组合物的储存稳定性或该涂料的耐穿透性。其中没有提到该涂料组合物用于涂布电动机或发电机的转子的用途。
在US4304818中，公开了一种生产用于电转机器的绝缘绕组的方法。在绕组导体周围卷绕了多层片状绝缘材料。这些层用包含聚环氧化物和有机聚异氰酸酯的无溶剂型清漆浸渍。该清漆在用于形成异氰脲酸酯环和噁唑烷酮环的催化剂存在下固化。在加入催化剂的情况下，浸渍清漆的储存期短。所以，这些层优选用溶解的催化剂浸渍，然后用树脂浸渍。该文献没有公开粉末涂料的用途。此外，该文献没有公开环氧封端的聚噁唑烷酮树脂的用途。
在GEC Alsthom Technical Review(1990)10月，N.3，法国巴黎，15-21页中，公开了一种用于高温操作的电车用电动机的绝缘体系。绝缘通过用含树脂的聚异氰酸酯和粘连剂浸渍云母型带来实现。含树脂的固化聚异氰酸酯的刚度和热稳定性通过将环氧树脂和催化剂加入到未聚合的含树脂的多异氰酸酯中来测定。所得的大分子结构包括噁唑烷酮链。该文献没有公开粉末涂料的用途。此外，该文献没有公开使用环氧封端的聚噁唑烷酮树脂作为原料。
本发明涉及一种用于电动机或发电机的被粉末涂料涂布的转子，其中该粉末涂料通过将含有环氧封端的聚噁唑烷酮树脂和用于该树脂的固化剂的热固性粉末涂料组合物固化来获得。
本发明还涉及含有环氧封端的聚噁唑烷酮树脂和用于该树脂的固化剂的热固性粉末涂料组合物用作电动机或发电机中的转子的涂料的用途。
可根据本发明使用的环氧封端的聚噁唑烷酮树脂可以通过使化学计量过量的二环氧化物与二异氰酸酯反应来获得。优选的是，选择反应条件，使得获得低分子量的环氧封端的聚噁唑烷酮树脂。
在制备环氧封端的聚噁唑烷酮树脂的过程中，可以使用的环氧树脂包括芳族、脂族、脂环族或杂环族化合物的二环氧甘油醚，例如双酚A的二环氧甘油醚，氢化双酚A的二环氧甘油醚，双酚F的二环氧甘油醚，线型酚醛清漆的二环氧甘油醚，或聚二元醇的二环氧甘油醚。可商购的环氧树脂的合适例子是EPON 828、EPON 825、DER 330、DER 331、DER 332、DER 337和DEN 431。
在制备环氧封端的聚噁唑烷酮的过程中，可以使用的异氰酸酯包括由通式R-(NCO)k表示的异氰酸酯，其中k是2，R代表具有2-18个碳原子的二价脂族烃基，具有5-15个碳原子的二价脂环族烃基，具有7-15个碳原子的二价芳脂族烃基，或具有6-15个碳原子的二价芳族烃基。特别合适的有机二异氰酸酯的例子包括亚乙基二异氰酸酯，1，3-亚丙基二异氰酸酯，1，4-四亚甲基二异氰酸酯，1，6-六亚甲基二异氰酸酯(HMDI)，2，2，4-三甲基-1，6-六亚甲基二异氰酸酯，2-甲基-1，5-二异氰酸酯戊烷，2-乙基-1，4-二异氰酸酯丁烷，1，12-十二亚甲基二异氰酸酯，环己烷-1，3-和1，4-二异氰酸酯，1-异氰酸基-2-异氰酸基甲基环戊烷，异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，二(4-异氰酸基环己基)-甲烷，2，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯，1，3-和1，4-二(异氰酸基甲基)-环己烷，二(4-异氰酸基-3-甲基-环己基)-甲烷，1-甲基-2，4-二异氰酸基环己烷，1-异氰酸基-1-甲基-4(3)-异氰酸基-甲基-环己烷，苯二甲撑二异氰酸酯，1-甲基-2，4-二异氰酸基苯，α，α，α’，α’-四甲基-1，3-和1，4-苯二甲撑撑二异氰酸酯，2，4-和2，6-六氢甲苯二异氰酸酯(TDI)，1，3-和1，4-苯撑二异氰酸酯，2，4-和2，6-甲苯二异氰酸酯，2，4-和4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，1，5-二异氰酸基萘，降冰片烷二异氰酸酯，以及它们的混合物。在制备环氧封端的聚噁唑烷酮的过程中，优选使用MDI、TDI或HMDI。
优选环氧当量重量在250-4000范围内的聚噁唑烷酮，其可以通过使二环氧化物与二异氰酸酯反应物反应来制备，其中环氧当量与异氰酸酯当量之比为5∶1至1.1∶1，优选3∶1至1.2∶1。
在反应中，可以使用缩聚催化剂来形成聚噁唑烷酮。这种催化剂包括在环氧化物与异氰酸酯的反应中常用的那些催化剂，例如季铵卤化物，叔胺，卤化锂，卤化锂-磷鎓氧化物络合物，正丁氧基锂，二烷基锌，有机锌螯合化合物，三烷基铝，和二月桂酸二丁基锡。
该反应可以在溶剂中进行，例如在低级链烷醇或二甲基甲酰胺中于75-200℃范围内的温度下进行。
根据本发明使用的粉末涂料组合物还含有用于环氧封端的聚噁唑烷酮树脂的固化剂。这种固化剂是本领域公知的，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，和季铵卤化物。最后三种固化剂也可以用作固化反应的加速剂。可以用作固化剂和固化加速剂的咪唑例如包括2-苯乙烯基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、2-甲基咪唑和2-丁基咪唑。
所述粉末涂料组合物可以进一步含有填料和/或添加剂以改进涂料的性能，例如稳定剂、抗氧化剂、流平剂、抗沉降剂、消光剂、流变改进剂、挠性剂、表面活性剂、UV光吸收剂、光稳定剂、胺协同剂、蜡或粘合促进剂。此外，涂料组合物可以含有一种或多种颜料。
除了上述树脂组分之外，涂料组合物还可以含有额外的树脂，例如0-30％重量、优选5-20％重量的环氧树脂或环氧树脂混合物，例如DER 663、DER 664、DR 667，或者0-30％重量、优选5-20％重量的环氧-线型酚醛清漆或环氧-线型酚醛清漆的混合物，例如DER 642、DER 672、AralditECN1299或Araldit ECN9699。
在优选实施方案中，根据本发明使用的粉末涂料组合物包含-占粉末涂料组合物30-90％重量、优选40-50％重量的聚噁唑烷酮树脂或聚噁唑烷酮树脂混合物；-占粉末涂料组合物0.1-40％重量、优选5-15％重量的固化剂或固化剂混合物；-占粉末涂料组合物0.1-50％重量的添加剂或添加剂混合物和/或填料或填料混合物。
粉末涂料组合物可以通过这样的方法制备，其中将组合物的所有组分均匀地混合。例如，该组合物通过将各组分在挤出机中在成膜聚合物的软化点以上、但比出现显著预先反应的温度更低的温度下充分混合来制备。挤出物通常被卷成平片，使其冷却，破碎成小颗粒，例如通过研磨进行。一般来说，粉末涂料颗粒应该具有低于300微米的尺寸，优选平均尺寸在100-200微米的范围内。
粉末涂料组合物可以通过任何公知的粉末涂布方法而涂布在转子上。流化床烧结、静电粉末涂布或静电流化床法是优选的。对于用含有环氧封端的聚噁唑烷酮的粉末涂料组合物涂布转子而言，静电流化床法是优选的。在这种方法中，转子通常被加热到180-260℃范围内的温度。一般来说，涂布的涂层膜厚度是250-500微米。
被含有环氧封端的聚噁唑烷酮树脂和该树脂的固化剂的热固性粉末涂料组合物涂布的转子可以在许多类型的电动机或发电机中使用。例如，涂布的转子可以在家用小型电动机和自动装置中使用，也可以在大型电动机或发电机或钻机中使用。含有环氧封端的聚噁唑烷酮树脂的热固性粉末涂料组合物也可以用于涂布励磁线圈、定子、环形线圈或环形带绕铁心。
下面将参考实施例来说明本发明。这些实施例用于解释本发明，绝不以任何方式限制本发明。
实施例实施例1
通过混合以下化合物来制备粉末涂料组合物，其密度为1.65-1.75g/cm3且其中少于0.5重量％的颗粒具有200微米以上尺寸35-45phw的聚噁唑烷酮树脂(双酚A二环氧甘油醚与MDI的反应产物)，5-15phw的酚类硬化剂，＜1phw的咪唑，和45-55phw的添加剂和填料。
按照流化床工艺，将该粉末涂料组合物涂在转子上，并在200-240℃范围内的温度下固化。
所得的经涂布的转子被厚度为250-500微米的平滑膜涂布。该膜的光泽度(按照DIN 67530检测)为80-100单位，抗冲击性(按照DIN 30671检测)为10焦耳，硬度(按照DIN 53153检测)为＞100。边缘覆盖率为＞40％，击穿电压为＞30kV/mm，并在300℃以上的温度具有高的耐穿透性。
实施例2将按照实施例1制备的含有环氧封端的聚噁唑烷酮树脂和用于该树脂的固化剂的热固性粉末涂料组合物的储存稳定性与可商购的含酸酐的热固性粉末涂料组合物的储存稳定性进行比较。将这两种涂料的新制样品涂布在转子上，固化得到平滑的涂层膜。这些样品的一部分于23℃储存，并在6个月储存期后被涂布在转子上。检测样品的固化涂层膜的50％穿透温度、熔点(Tm)、玻璃化转变温度(DSC，Tg1)和粗糙度。结果列在下表中。
上述结果清楚地表明，当含酸酐的粉末涂料组合物储存一定时间后，该组合物的性能变差。含有环氧封端的聚噁唑烷酮树脂的组合物即使在长期储存后也显示非常好的性能。
权利要求
1.被粉末涂料涂布的在电动机或发电机中的转子、定子或励磁线圈、环形线圈或环形带绕铁心，其特征在于该粉末涂料通过将含有环氧封端的聚噁唑烷酮树脂和用于该树脂的固化剂的热固性粉末涂料组合物固化来获得。
2.根据权利要求1的转子、定子、励磁线圈、环形线圈或环形带绕铁心，其特征在于该粉末涂料组合物含有占粉末涂料组合物30-90重量％的环氧封端的聚噁唑烷酮树脂，和占粉末涂料组合物0.1-40重量％的用于该树脂的固化剂。
3.根据权利要求1或2的转子、定子、励磁线圈、环形线圈或环形带绕铁心，其特征在于该粉末涂料组合物含有通过使二环氧化物与1，6-六亚甲基二异氰酸酯、2，6-六氢甲苯二异氰酸酯或4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯反应而获得的环氧封端的聚噁唑烷酮树脂。
4.根据前述权利要求任一项的转子、定子、励磁线圈、环形线圈或环形带绕铁心，其特征在于该粉末涂料组合物含有通过使二异氰酸酯与双酚A的二环氧甘油醚或线型酚醛清漆的二环氧甘油醚反应而获得的环氧封端的聚噁唑烷酮树脂。
5.根据前述权利要求任一项的转子、定子、励磁线圈、环形线圈或环形带绕铁心，其特征在于该粉末涂料组合物含有通过使选自1，6-六亚甲基二异氰酸酯、2，6-六氢甲苯二异氰酸酯和4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯中的二异氰酸酯与选自双酚A的二环氧甘油醚和线型酚醛清漆的二环氧甘油醚中的二环氧化物反应而获得的环氧封端的聚噁唑烷酮树脂。
6.含有环氧封端的聚噁唑烷酮树脂和用于该树脂的固化剂的粉末涂料组合物用作在电动机或发电机中的转子、定子、励磁线圈、环形线圈或环形带绕铁心的涂料的用途。
7.根据权利要求6的用途，其特征在于该粉末涂料组合物含有占粉末涂料组合物30-90重量％的环氧封端的聚噁唑烷酮树脂，和占粉末涂料组合物0.1-40重量％的用于该树脂的固化剂。
全文摘要
本发明涉及被粉末涂料涂布的在电动机或发电机中的转子、定子或励磁线圈、环形线圈或环形带绕铁心，该粉末涂料通过将含有环氧封端的聚噁唑烷酮树脂和用于该树脂的固化剂的热固性粉末涂料组合物固化来获得。聚噁唑烷酮树脂是选自1，6－六亚甲基二异氰酸酯、2，6－六氢甲苯二异氰酸酯和4，4’－二苯基甲烷二异氰酸酯中的二异氰酸酯与选自双酚A的二环氧甘油醚和线型酚醛清漆的二环氧甘油醚中的二环氧化物形成的反应产物。
文档编号C09D5/03GK1496601SQ02806448
公开日2004年5月12日 申请日期2002年3月4日 优先权日2001年3月14日
发明者V·K·O·伯尔斯舒尔, V K O 伯尔斯舒尔, H·赫尔曼, 啄, G·克雷默 申请人:阿克佐诺贝尔股份有限公司