PL123257B1 - Process for manufacturing impregnating varnish for electroinsulating purposes - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania lakieru nasycajacego do celów elektroizolacyjnych o wskazniku temperaturowym powyzej 155, niewy¬ sokiej temperaturze i krótkim czasie suszenia poim- pregnacyjnego, zawierajacego ogólnie stosowane, malo agresywne rozpuszczalniki organiczne.Znany rozpuszczalnikowy lakier elektroizolacyj- ny do nasycania uzwojen maszyn i aparatów elek¬ trycznych wg polskiego opisu patentowego nr 64 141 produkowany jest na bazie zywicy tere- lub izo- ftalowej z dodatkiem zywicy fenólowo-formaldehy- dowej eteryfikowanej butanolem. Lakier zawiera jako rozpuszczalniki organiczne benzyne lakowa, ksylen, toluen i etyloglikol.Zywice tere- lub izoftalowa otrzymuje sie w wy¬ niku polikondensacji tereftalanu dwumetylu lub kwasu izoftalowego, trójmetylolopropanu, glikolu etylenowego i kwasów tluszczowych oleju kokoso¬ wego.Lakier ten, zawierajacy malo agresywne rozpusz¬ czalniki organiczne, wykazuje w stosunku do aktual¬ nych wymagan za niski wskaznik temperaturowy, wynoszacy najwyzej 155 oraz jest trudny w zakresie technologii stosowania, parametry suszenia poim- pregnacyjnego wynosza: po pierwszym nasyceniu 4—6 godzin w temperaturze 120°C i 8—10 godzin w temperaturze 160—180°C, po drugim nasyceniu 4— —6 godzin w temperaturze 120°C i 22—26 godzin w temperaturze 160—180°C. 10 15 20 30 Znane sa równiez lakiery elektroizolacyjne, nasy¬ cajace rozpuszczalnikowe wg opisów patentowych RFN nr 1278 048 i RFN nr 1236 699 produkowane na bazie tere- lub izoftalowych poliestrów z dodat¬ kiem produktu kondensacji melaminy z formaldehy¬ dem eteryfikowanego butanolem oraz toluienodwu- izocyjanianu blokowanego fenolem. Lakiery te za¬ wieraja jako rozpuszczalniki organiczne ksylen, butanol, solwent nafte, benzyne lakowa i octany me- tylo- i/lub etyloglikolu.Do wytwarzania bazowych poliestrów tych lakie¬ rów stosuje sie jako alkohole: glikol etylenowy, dwuetylenowy, neopentylowy, butandiol 1,4, glice¬ ryne, trójmetylolopropan i pentaerytryt, jako wie- lowartosciowe kwasy stosuje sie kwas izoftalowy, tereftalowy, trójmelitowy, jako jednowartosciowe kwasy stosuje sie nasycone lub nienasycone kwasy tluszczowe, którymi sa kwas stearynowy, kwasy tluszczowe oleju sojowego lub talowego i/lub dime- ryzowane oraz polimeryzowane kwasy tluszczowe.Wada tych lakierów jest zawartosc w nich agre¬ sywnych rozpuszczalników organicznych typu octa¬ nów oraz wysokie parametry suszenia poimpregna- cyjnego uzwojen. Lakiery wymagaja stosowania temperatury utwardzania minimum 160°C.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania (skladu) takiego lakieru elektroizola- cyjnego rozpuszczalnikowego do nasycania, który charakteryzuje sie wysokim, rzedu 160 do 180 123 257123 257 3 wskaznikiem temperaturowym, zawartoscia malo agresywnych rozpuszczalników organicznych oraz niskimi parametrami suszenia poimpregnacyjnego, nie przekraczajacymi temperatury 150°C i lacznego czasu suszenia przy dwukrotnym nasycaniu uzwo¬ jen 20 godzin.W wyniku badan stwierdzono, ze szczególnie dobre wlasnosci posiada lakier na bazie poliestru tere-, orto- lub izoftalowego, zmodyfikowanego zywicami fenolo- wo-formaldehydowa eteryfikowana butanolem i me- laminowa — zawierajacy tytaniany alkalowe iAub arylowe jako katalizatory procesu sieciowania powlok oraz alkilopochodne dwupodstawionego benzenu, najkorzystniej ksylen i monoalkilowe etery glikolu, najkorzystniej etylóglikol — jako rozpuszczalniki organiczne, przy czym w skladzie poliestru zastapio¬ no czesci lub calosci konwencjonalnych dwu- i trój- wodorotlenowych alkoholi 2,2,-bis-(p-hydroksyfenylo) propanem i trój-2(-hydroksyetylo) izocyjanuranem oraz dodano katalizator reakcji estryfikacji.~ Sposobem wedlug'wynalazku wytwarza sie lakier elektroizolacyjny, nasycajacy z poliestru z wbudo¬ wanymi grupami ester-imidowymi, do otrzymania którego stosuje sie kwasy tere-, orto- lub izoftalowe i/lub ich bezwodniki i/lub ich estry z jednowodoro- tlenowymi alkoholami najkorzystniej tereftalon dwu- metylu w ilosci 2 do 6 moli najkorzystniej w ilosci 3 do 4 moli, jednókarboksylowe kwasy tluszczowe o 10 do 26 atomach wegla najkorzystniej 12 do 18 atomach wegla w czasteczce i dopuszczalnej zawar¬ tosci kwasów nienasyconych do 10%, najkorzystniej kwasy tluszczowe oleju kokosowego i/lub dimery- zowane kwasy tluszczowe o 18 do 54 atomach wegla w czasteczce w ilosci 0,5 do 3,0 moli, najkorzystniej w ilosci 1 do 2 moli, alkohole dwuwodorotlenowe, najkorzystniej glikol dwuetylenowy z których 1 do 100% molowych stanowi 2,2'-bis-(p-hydroksyfenylo) propan w ilosci 0,02 do 2 moli najkorzystniej w ilosci 0,8 do 1,2 moli, alkohole trójwodorotlenowe naj¬ korzystniej trójmetylolopropan w ilosci 2 do 6 moli najkorzystniej w ilosci 3 do 4 moli, trój-(2-hydro- ksyetylo)izocyjanuran w ilosci 0,08 do 2 moli najko¬ rzystniej w ilosci 0,2 do 0,4 moli i ewentualnie kata¬ lizatory reakcji estryfikacji w ilosci 0,02 do 1% najkorzystniej w ilosci 0,06 do 0,09% liczac na 100 czesci wagowych substratów i sieciujacej zywicy melaminowej w ilosci 1 do 20 czesci wagowych najkorzystniej w ilosci 4 do 10 czesci wagowych i/lub zywicy fenolowo-formaldehydowej eteryfikowanej butanolem w ilosci 12 do 50 czesci wagowych naj¬ korzystniej 20 do 38 czesci wagowych i katalizatora reakcji polimeryzacji tytanianów alkilowych i/lub . arylowych najkorzystniej tytanianu butylu w ilosci 0,2 do 1,0 czesci wagowych najkorzystniej w ilosci 0,4 do 0,6 czesci wagowych oraz rozpuszczalników organicznych alkilowych pochodnych dwupodstawio¬ nego. benzenu najkorzystniej ksylenu i monoalkilo- wych eterów glikolu najkorzystniej etyloglikolu w stosunku wagowym 1:9 do 9:1 najkorzystniej 3:1 do 7:1 w ilosci 100 do 170 czesci wagowych najkorzyst¬ niej w ilosci 120 do 140 czesci wagowych na 100 czesci wagowych poliestru.Stwierdzono, ze wbudowaniu w czasteczke poli¬ estru trój-(2-hydroksyetylo) izocyjanuranu o charak- 10 15 25 35 45 50 55 terystycznej budowie heterocyklicznego ukladu, za¬ wierajacego grupy esterimidowe i zdolne do reakcji z kwasami i alkoholami grupy wodorotlenowe da¬ jace w efekcie wiazania typu estrowego i eterowego, oraz wprowadzeniu do lancuchów glównych w miej¬ sce grup polarnych i wiazan wodorowych ugrupo¬ wan cyklicznych 2,2,-bis(p-hydroksyfenylo)propanu towarzyszy podwyzszenie odpornosci termicznej i termoplastycznosci powloki lakierowej przy do¬ statecznej jej elastycznosci. Dodanie katalizatora reakcji polimeryzacji obniza temperature sieciowania lakieru przy równoczesnym skróceniu czasu trwania tego procesu a wprowadzenie kwasów tluszczowych powoduje rozpuszczalnosc poliestru w nieagresyw¬ nych rozpuszczalnikach oraz zwieksza elastycznosc powlok lakierowych.Proces wytwarzania lakieru wedlug wynalazku - prowadzi sie jednostopniowo. Wyjsciowe skladniki poliestru wprowadza sie jednoczesnie lub w kolej¬ nosci poddaje estryfikacji i polikondensacji do za¬ danego stopnia polimeryzacji, okreslonego na pod¬ stawie lepkosci poliestru po czym zakancza sie pro¬ ces syntezy i sporzadza roztwór w rozpuszczalnikach organicznych.W zaleznosci od surowców uzytych do wytwarzania poliestru, w celu ujednolicenia i usprawnienia pro¬ cesu, synteze mozna prowadzic przy azeotropowej desytlacji.Zywice modyfikujace poliester i/lub katalizator polimeryzacji wprowadza sie w postaci roztworów w rozpuszczalnikach organicznych.Jak wynika z przeprowadzonych badan lakier we¬ dlug wynalazku charakteryzuje sie: wskaznikiem temperaturowym do 180, okreslonym na podstawie ubytku masy, dogodnymi parametrami technologicz¬ nymi, przykladowo parametry suszenia poimpreg¬ nacyjnego uzwojen silników dwukrotnie nasyconych tym lakierem wynosza po pierwszym nasyceniu 1 godzina w temperaturze 70°C i 4 godziny w tem¬ peraturze 120°C, po drugim nasyceniu 1 godzina w temperaturze 70°C, 4 godziny w temperaturze 120°C i 12 godzin w temperaturze^ 150°C, zawartoscia malo agresywnych rozpuszczalników organicznych ksylenu i etyloglikolu oraz brakiem oddzialywania na izola¬ cje przewodów nawojowych i materialów izolacyj¬ nych o wskazniku temperaturowym od 120.Przyklad I. 381,3 czesci wagowych kwasów tluszczowych oleju kokosowego podgrzano do 60°C w reaktorze szklanym zaopatrzonym w mieszadlo me¬ chaniczne, termometr i kolumne destylacyjna, po czym dodano 354,8 czesci wagowych gliceryny, wla¬ czono mieszadlo. W temperaturze 130°C dodano 597,06 czesci wagowych bezwodnika ftalowego, 22,8 czesci wagowych bisfenolu A, a w temperaturze 160°C 78,3 czesci wagowe trój-(2-hydroksyetylo)izocyjanu- ranu.Proces prowadzono w temperaturze 190 do 230°C ciagu 8 godzin, po czym sporzadzono 50% roztwór zywicy poliestrowej w mieszaninie rozpuszczalni¬ ków, zawierajacej ksylen i etylóglikol w stosunku wagowym 7:1. Lepkosc roztworu zywicy w 20°C wy¬ nosila 80 s F 0 4 mm.Z zywicy jak wyzej sporzadzono lakier, zawiera¬ jacy 95,00 czesci wagowych 50% roztworu zywicy123 257 poliestrowej, 4,72 czesci wagowe 53% roztworu zy¬ wicy melaminowej oraz 0,28 czesci wagowe 50% roztworu w etyloglikolu tytanianu butylu-monomeru.Lepkosc lakieru w 20°C wynosila 121 s F 0 4 mm.Czas zelowania grubej warstwy lakieru w 120°C 2,0 godziny.Przyklad II. Poliester otrzymano wedlug przy¬ kladu I z tym ze w miejsce gliceryny dodano 516,436 czesci wagowe trójmetylolopropanu. Sporzadzono równiez wedlug przykladu I 50% roztwór zywicy o lepkosci w 20°C 75 s F 0 4 mm.Z zywicy jak wyzej sporzadzono lakier zawieraja¬ cy: 84,00 czesci wagowe 50% roztworu zywicy po¬ liestrowej, 13,79 czesci wagowe 58% roztworu rezo- lowej zywicy fenolowoformaldehydowej, eteryfiko- wanej butanolem, 0,84 czesci wagowe 50% roztworu w etyloglikolu tytanianu butylu — monomeru.Lepkosc lakieru w 20°C wynosila 127 s F 0 4 mm.Czas zelowania grubej warstwy lakieru w 120°C 4 godziny.Przyklad III. W reaktorze szklanym wedlug przykladu I umieszczono 601,0 czesci wagowe spe¬ cjalnych dimeryzowanych kwasów tluszczowych o zawartosci dimeru (C36) 70%, trimeru (C54) 22% i monomeru (Cl8) 3% po podgrzaniu do temperatury 60°C dodano 516,44 czesci wagowe trójmetylolopro¬ panu, po czym calosc podgrzano mieszajac do tem¬ peratury 130°C w której dodano 765,15 czesci wagowe tereftalanu dwumetylu, 10,4 czesci wagowe glikolu dwuetylenowego, 0,5 czesci wagowe bis- fenolu A oraz 1,384 czesci wagowe glejty olowiowej.Po osiagnieciu temperatury 160°C dodano 78,3 czesci wagowe trój-(2-hydroksyetylo)izocyjanurenu.Proces prowadzono w dwóch zakresach tempera¬ turowych a mianowicie w temperaturze 175 do 190°C w czasie 4 godzin i nastepnie w temperaturze 200 do 225DC w czasie 10 godzin. Otrzymano zywice polies¬ trowa o lepkosci 50% roztworu w mieszaninie ksyle¬ nu i etyloglikolu w stosunku wagowym 7:1, w 20°C równej 190 s F 0 4 mm.Z otrzymanej zywicy poliestrowej sporzadzono 50% roztwór w mieszaninie ksylenu i etyloglikolu w stosunku wagowym 3:1 po czym wykonano dwa lakiery, do jednego wprowadzajac: 92,00 czesci wa¬ gowe 50% roztworu zywicy poliestrowej, 7,55 czesci wagowe 53% roztworu zywicy melaminowej oraz 0,22 czesci wagowe 50% roztworu w etyloglikolu ty¬ tanianu butylu — monomeru. Lepkosc lakieru w 20°C 125 s F 0 4 mm.Czas zelowania grubej warstwy lakieru w 120°C — 1,0 godzina, do drugiego wprowadzajac: 75,00 czesci wagowe 50% roztworu zywicy poliestrowej, 21,55 czesci wagowe 58% roztworu rezolowej zywicy fe- nolowo-formaldehydowej eteryfikowanej butanolem, 0,42 czesci wagowe 50% roztworu w etloglikolu ty¬ tanianu butylu — monomeru. Lepkosc lakieru w 20°C 129 s F 0 4 mm.Czas zelowania grubej warstwy lakieru w 120°C 3 godziny.Przyklad IV. Poliester otrzymano wedlug przykladu III z ta róznica, ze w miejsce glikolu dwuetylenowego wprowadzono bisfenol A. Lepkosc 50% roztworu poliestru w mieszaninie ksylenu 30 i etyloglikolu w stosunku wagowym 7:1, w 20°C wynosila 205 s F 0 4 mm. Produkt syntezy rozcien¬ czono mieszanina ksylenu i etyloglikolu w stosunku wagowym 3:1, uzyskujac 50% roztwór, z którego » sporzadzono lakier wedlug receptury: 84,00 czesci wagowe' 50% roztworu zywicy poliestrowej, 13,79 czesci wagowe 58% roztworu rezolowej zywicy feno- lowo-formaldehydowej, eteryfikowanej butanolem, 0,42 czesci wagowe 50% roztworu w etyloglikolu io tytanianu butylu — monomeru.Lepkosc lakieru w 20°C 134 s. F 0 4 mm.Czas zelowania grubej warstwy lakieru w 120°C 2 godziny.Przyklad V. Poliester otrzymano wedlug przy- 15 kladu IV, z tym ze zamiast 78,3 czesci wagowe trój-(2-hydroksyetylo)izocyjanuranu wprowadzono 156,6 czesci wagowe tego zwiazku.Lepkosc 50% roztworu poliestru w mieszaninie ksylenu z etyloglikolem w stosunku wagowym 7:1 10 w 20°C wyniosla 220 s F 0 4 mm. Produkt syntezy rozcienczono do zawartosci czesci stalych 50% przy uzyciu mieszaniny ksylenu z etyloglikolem w stosun¬ ku wagowym 3:1, po czym sporzadzono lakier we¬ dlug receptury. 75,00 czesci wagowe 50% roztworu zywicy poliestrowej, 21,55 czesci wagowe 58% roz¬ tworu rezolowej zywicy fenolowo-formaldehydowej eteryfikowanej butanolem, 0,84 czesci wagowe 50% roztworu w etyloglikolu tytanianu butylu — mo¬ nomeru.Lepkosc lakieru w 20°C 140 s F 0 4 mm.Czas zelowania grubej warstwy lakieru w 120°C 4 godziny.Przyklad VI. Poliester otrzymano wedlug 35 przyklad III z tym, ze w miejsce dimeryzowanych kwasów tluszczowych dodano 381,3 czesci wagowe kwasów tluszczowych oleju kokosowego oraz w miejsce glikolu dwuetylenowego dodano 22,3 czesci wagowe bisfenolu A. 40 Lepkosc 50% roztworu poliestru w mieszaninie ksylenu i etyloglikolu w stosunku wagowym 7:1, w 2Q°C wyniosla 145 s F 0 4 mm. Produkt syntezy roz¬ cienczono mieszanina ksylenu i etyloglikolu w sto¬ sunku wagowym 3:1 uzyskujac 50% roztwór z które- 45 go wykonano dwa lakiery, wedlug przykladu III.Lepkosc lakieru zawierajacego zywice melamino- wa w 20°C wyniosla 102 s F 0 4 mm. Czas zelowa¬ nia grubej warstwy lakieru w 120°C 1,5 godziny.Lepkosc lakieru zawierajacego zywice fenolowo- formaldehydowa eteryfikowana butanolem w 20°C wyniosla 115 s F 0 4 mm. Czas zelowania grubej warstwy lakieru w 120°C 2 godziny. / Przyklad VII. Poliester i lakiery otrzymano __ wedlug przykladu VI z tym ze w miejsce tereftala- 55 nu dwumetylu uzyto 651,04 czesci wagowe kwasu izoftalowego.Lakier zawierajacy zywice melaminowa wykazy¬ wal lepkosc w 20°C 120 s F ,0 4 mm. 60 Czas zelowania grubej warstwy lakieru w 120°C 2,5 godziny.Lakier zawierajacy zywice fenolowo-formaldehy- dowa eteryfikowana butanolem wykazywal lepkosc w 20°C 135 s F 0 4 mm. Czas zelowania grubej 65 warstwy lakieru w 120°C 4 godziny. 50123 257 8 zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania lakieru nasycajacego do celów elektroizolacyjnych z poliestru modyfikowanego zy¬ wica melaminowa i/lub zywica fenolowo-formalde- hydowa, eteryfikowana butanolem, znamienny tym, ze 100 czesci wagowych zywicy poliestrowej otrzy¬ manej w wyniku estryfikacji i polikondensacji 2 do 6 moli najkorzystniej 3 do 4 moli kwasów tere-, orto- lub izoftalowych i/lub ich bezwodników i/lub ich estrów z jednowodorotlenowymi alkoholami naj¬ korzystniej tereftalanu dwumetylu, 0,5 do 3 moli najkorzystniej 1 do 2 moli kwasów tluszczowych o 10 do 26 atomach wegla najkorzystniej 12 do 18 atomach wegla w czasteczce i zawartosci kwasów nienasyconych do 10%, najkorzystniej kwasów tluszczowych oleju kokosowego i/lub dimeryzowa- nych kwasów tluszczowych najkorzystniej o 18 do 54 atomach wegla w czasteczce, 0,02 do 2 moli naj¬ korzystniej 0,8 do 1,2 moli alkoholu dwuwodorotle- nowego najkorzystniej glikolu dwuetylenowego, któ¬ rego 1 do 100% molowych zastapiono 2,2'-bis-(p-hy- 10 15 20 droksyfenylo)propanem, 2 do 8 moli najkorzystniej 3 do 4 moli alkoholu trój-wodorotlenowego najko¬ rzystniej trójmetylolopropanu, 0,08 do 2 moli naj¬ korzystniej 0,2 do 0,4 moli trój-(2-hydroksyetylo)izo- cyjanuranu, ewentualnie 0,02 do 1% najkorzystniej 0,06 do 0,09% w stosunku do ilosci substratów kata¬ lizatorów reakcji estryfikacji, rozpuszcza sie w 100 do 170 czesciach wagowych najkorzystniej 120 do 140 czesciach wagowych mieszaniny skladajacej sie z alkilopochodnych dwupodstawionego benzenu naj¬ korzystniej ksylenu i monoalkilowych eterów gli¬ kolu najkorzystniej etyloglikolu w stosunku wago¬ wym 1:9 do 9:1 najkorzystniej 3:1 do 7:1 oraz dodaje sie 0,2 do 1 czesci wagowych, najkorzystniej 0,4 do 0,6 czesci wagowych tytanianów alkilowych i/lub arylowych najkorzystniej tytanianu butylu — mono¬ meru, 12 do 50 czesci wagowych najkorzystniej 20 do 38 czesci wagowych zywicy fenolowo-formalde- hydowej eteryfikowanej butanolem i/lub 1 do 20 czesci wagowych najkorzystniej 4 do 10 czesci wa¬ gowych zywicy melaminowej.LDA Zakl. 2 — Zam. 910/83 — 85 egz.Cena zl 100,— PL

Claims (1)

1. zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania lakieru nasycajacego do celów elektroizolacyjnych z poliestru modyfikowanego zy¬ wica melaminowa i/lub zywica fenolowo-formalde- hydowa, eteryfikowana butanolem, znamienny tym, ze 100 czesci wagowych zywicy poliestrowej otrzy¬ manej w wyniku estryfikacji i polikondensacji 2 do 6 moli najkorzystniej 3 do 4 moli kwasów tere-, orto- lub izoftalowych i/lub ich bezwodników i/lub ich estrów z jednowodorotlenowymi alkoholami naj¬ korzystniej tereftalanu dwumetylu, 0,5 do 3 moli najkorzystniej 1 do 2 moli kwasów tluszczowych o 10 do 26 atomach wegla najkorzystniej 12 do 18 atomach wegla w czasteczce i zawartosci kwasów nienasyconych do 10%, najkorzystniej kwasów tluszczowych oleju kokosowego i/lub dimeryzowa- nych kwasów tluszczowych najkorzystniej o 18 do 54 atomach wegla w czasteczce, 0,02 do 2 moli naj¬ korzystniej 0,8 do 1,2 moli alkoholu dwuwodorotle- nowego najkorzystniej glikolu dwuetylenowego, któ¬ rego 1 do 100% molowych zastapiono 2,2'-bis-(p-hy- 10 15 20 droksyfenylo)propanem, 2 do 8 moli najkorzystniej 3 do 4 moli alkoholu trój-wodorotlenowego najko¬ rzystniej trójmetylolopropanu, 0,08 do 2 moli naj¬ korzystniej 0,2 do 0,4 moli trój-(2-hydroksyetylo)izo- cyjanuranu, ewentualnie 0,02 do 1% najkorzystniej 0,06 do 0,09% w stosunku do ilosci substratów kata¬ lizatorów reakcji estryfikacji, rozpuszcza sie w 100 do 170 czesciach wagowych najkorzystniej 120 do 140 czesciach wagowych mieszaniny skladajacej sie z alkilopochodnych dwupodstawionego benzenu naj¬ korzystniej ksylenu i monoalkilowych eterów gli¬ kolu najkorzystniej etyloglikolu w stosunku wago¬ wym 1:9 do 9:1 najkorzystniej 3:1 do 7:1 oraz dodaje sie 0,2 do 1 czesci wagowych, najkorzystniej 0,4 do 0,6 czesci wagowych tytanianów alkilowych i/lub arylowych najkorzystniej tytanianu butylu — mono¬ meru, 12 do 50 czesci wagowych najkorzystniej 20 do 38 czesci wagowych zywicy fenolowo-formalde- hydowej eteryfikowanej butanolem i/lub 1 do 20 czesci wagowych najkorzystniej 4 do 10 czesci wa¬ gowych zywicy melaminowej. LDA Zakl. 2 — Zam. 910/83 — 85 egz. Cena zl 100,— PL