BRPI0615074A2 - massa e processo para revestimento de substratos termolábeis, emprego da massa para revestimento - Google Patents
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Abstract
MASSA E PROCESSO PARA REVESTIMENTO DE SUBSTRATOS TERMOLáBEIS, EMPREGO DA MASSA PARA REVESTIMENTO. A presente invenção se refere à massa para revestimento para componentes planos, híbridos, componentes de SMD contendo pelo menos um aglutinante ou misturas de aglutinantes que podem ser endurecidas a uma temperatura de 60 C-120 C, de preferência de 70 C-110 C, especialmente a 80 c-90 c, assim como a um processo para a sua produção e ao seu emprego para componentes planos na eletrónica, híbridos, componentes de SMD e placas de circuitos montadas.
Description
MASSA E PROCESSO PARA REVESTIMENTO DE SUBSTRATOS TERMOLÁBEIS,EMPREGO DA MASSA PARA REVESTIMENTO
DESCRIÇÃO
A presente invenção se refere a uma massa pararevestimento, a sua produção e emprego, especialmente na áreade componentes planos, híbridos e componentes de SMD e placasde circuito montadas.
Uma massa para revestimento para componentes planos,híbridos, componentes de SMD, assim como para outroscomponentes, que são empregados sobre placas de circuito,deve poder proteger os componentes revestidos contra aumidade, produtos químicos, poeira, etc. Além disso, com acamada de proteção deve ser elevada a segurança doscomponentes eletrônicos contra fatores climáticos e correntesrasteiras. A resistência térmica deve ser adaptada à área deemprego. Uma boa aderência a diferentes substratos énaturalmente necessária. A operação ocorre habitualmente noprocesso de select Coat ou imersão seletiva. Caso se eleve atemperatura da massa para se reduzir a viscosidade, podem serempregados tanto processos de pulverização como de injeção.Com uma tal massa para revestimento podem ser obtidasexcelentes películas secas da espessura de alguns milímetros.
No estado da técnica empregam-se laças que secam ao arou em estufas. O aglutinante é habitualmente uma resinaalquídica, acrílica ou de poliuretano. Estas laças sãoconhecidas há muito tempo como proteção de superfícies etambém já foram descritas (W. Tilar Shugg, Handbook ofElectrical and Electronic Insulating Materials, IEEE Press1995). Habitualmente, as laças contêm até cinqüenta por centoou mais de solvente. Os solventes se desprendem para o meioambiente durante o endurecimento, o que é hoje consideradoindesejável. Os sistemas de solventes para este emprego sãoformulações à base de resinas polietilênicas e epoxídicas.
O mecanismo de endurecimento das resinas epoxídicas35 individuais, que se polimerizam por ácidos de Lewis foramexaustivamente descritas na literatura (S. A. Zahir, E.Hubler, D. Baumann, Th. Haug, K. Meier, Polymeref S. 273, B.G. Teubner Stuttgart 1997).
Na patente U.S. N0 6.297.344 e na patente U.S. N06.207.732 são descritas resinas epoxidicas individuais quesão empregadas como aglutinantes. A temperatura deendurecimento atinge 120°C.
Em WO 94/10223 são descritas formulações contendo resinaepoxidica, que são primeiro ativadas por luz ultravioleta e,em seguida endurecidas termicamente a 1500C durante uma hora.
As aplicações são destinadas a verter, recobrir e colarcomponentes elétricos e eletrônicos.
Na patente U.S. N0 20030200701 são descritas formulaçõesque são endurecidas a 140°C.
A presente invenção tem o objetivo de colocar adisposição uma massa para revestimento de baixa viscosidadepara o revestimento de substratos termolábeis, tais comocomponentes planos, placas de circuitos, híbridos, porexemplo, microssistemas híbridos, componentes de SMD, porexemplo, etc., que necessita de uma energia térmica mínimapara o endurecimento e de menos tempo de endurecimento do queas do estado da técnica anterior, e pode ser preparada eminstalações convencionais e pode ser empregada pararevestimento de proteção.
Este objetivo é atingido com uma massa para revestimentoque contém aglutinantes ou misturas de aglutinantes que podemser endurecidos a uma temperatura acima de 600C e abaixo de120°C. São especialmente preferidos aglutinantes ou misturasde aglutinantes que são endurecidos a 70°C-110°C,especialmente a 80°C-90°C.
A massa para revestimento de acordo com a presenteinvenção contém, de preferência, muitos catalisadores, quepermitem um endurecimento da massa para revestimento a umatemperatura acima de 60°C e abaixo de 120°C, de preferência a70°C-110°C, especialmente a 80°C-90°C.
De acordo com a presente invenção são empregadoscatalisadores que permitem um endurecimento às temperaturasdadas dentro de um período de 50 minutos, de preferência 30minutos. São especialmente preferidos aqueles catalisadoresque permitem um endurecimento dentro de um período de 20-50minutos, sendo especialmente preferido de 25 a 40 minutos. Oobjeto da presente invenção também inclui, portanto, oemprego destes catalisadores para as massas de revestimentopara substratos termolábeis.
Além dos aglutinantes e catalisadores citados, a massapara revestimento pode conter outros componentes adjuvantes eaditivos convencionais.
De acordo com a presente invenção é especialmentepreferida uma massa para revestimento que contém oscomponentes A, B, C e eventualmente D, em queo componente A contém
a) pelo menos um aglutinante,o componente B contém
b) um ou mais diluentes reativoso componente C contém
c) um catalisador, que permite um endurecimento da massapara revestimento de acordo com a presente invenção atemperaturas de 60°C-120°C, de preferência 70°C-110°C,especialmente a 80°C-90°C,e o componente D contém
d) uma ou mais substâncias, selecionadas do grupo queconsiste em inibidores de corrosão, eliminadores de espuma,adjuvantes de processamento e reticulação.
Em uma modalidade especialmente preferida da presenteinvenção a massa para revestimento pode consistir noscomponentes de A a D. No entanto, é também possível que ocomponente B consiste em um diluente reativo, o componente Cem um catalisador de endurecimento e o componente D eminibidores de corrosão, eliminadores de espuma, adjuvantes deprocessamento e reticulação citados.
De acordo com a presente invenção o componente contém,de preferência, um aglutinante da classe de resinasdiepoxídicas ciclo-alifáticas. É especialmente preferível queo componente consiste neste tipo de resinas. Exemplos destasresinas são adipato de bis(3,4-epóxi-ciclo-helimetila) oucarboxilato de 3,4-epóxi-ciclo-hexilmetil-3,4-epóxi-ciclo-hexano. As resinas podem ser empregadas sozinhas ou emmistura. Além das resinas citadas podem ser consideradas comoaglutinantes aquelas que apresentam propriedades semelhantes.
Isto é, os aglutinantes devem ser adequados para seremempregados sozinhos ou em mistura ou na presença de umcatalisador, serem capazes de endurecer a uma temperaturaacima de 60°C e abaixo de 120°C, de preferência a 70°C-110°C,especialmente a 80°C-90°C.
Como componente B podem ser considerados, depreferência, compostos que se copolimerizam cationicamentecom as resinas epoxidicas de acordo com a presente invenção.
Tais compostos podem ser, por exemplo, monoepóxidos, taiscomo, por exemplo, óxido de limoneno, além de novolacasepoxidicas. Também podem ser empregados polióis do tipopolietileno ou propileno glicol com estruturas lineares ouramificadas, homo ou copolimerizados. Além disso, podem sertambém empregados óleos de ocorrência natural OH-funcionalizados, tais como óleo de ricino. Podem também serempregados éteres vinilicos, tais como éter divinilico detrietileno glicol ou de ciclo-hexanodimetanol. Além disso,podem ser considerados carbonatos de alquileno, tais comocarbonato de propileno. São apropriados de acordo com apresente invenção também oxetanos como diluentes reativospara as resinas epoxidicas, tais como, por exemplo, 3-etil-hidroximetil oxetano, tereftalato-bisoxetano ou bisfenilenobisoxetano.
0 componente C contém pelo menos um catalisador, que éapropriado para endurecer o produto de revestimento atemperaturas acima de 60°C e abaixo de 120°C, de preferênciade 70°C-110°C, especialmente a 80°C-90°C. Os catalisadores deendurecimento devem permitir um endurecimento, de preferênciadentro de 50 minutos. É especialmente preferido umendurecimento dentro de 20-50 minutos, sendo especialmentepreferido dentro de 25-40 minutos, o mais preferível dentrode 30 minutos. De acordo com a presente invenção é preferívelse empregar hexaflúor-antimoniato de amônio quaternário.
Neste caso é preferível o emprego de hexaflúor-antimoniato de(4-metóxi-benzil)dimetilfenil-amônio como catalisador deendurecimento. Ele permite um endurecimento da massa pararevestimento de acordo com a presente invenção àstemperaturas dadas acima e dentro dos períodos de tempodados. O componente D contém uma ou mais substânciasselecionadas do grupo que consiste em inibidores de corrosão,eliminadores de espuma, agentes de processamento ereticulação.
As massas para revestimento de acordo com a presenteinvenção podem ser preparadas misturando-se os componentes Aa D, sendo em seguida armazenados ou levados ao seu emprego.Testes mostraram que as massas de revestimento de acordo coma presente invenção permanecem estáveis durante semanas dearmazenamento.
De acordo com a presente invenção o aglutinante contendoresina epoxídica de acordo com o componente A misturado depreferência com os demais componentes homogeneamente. Destemodo, obtém-se uma massa para revestimento que dependendo dacomposição pode ter viscosidades variáveis. Convencionalmenteas massas para revestimento que servem para o revestimento decomponentes planos na eletrônica, híbridos e componentes deSMD, têm uma viscosidade entre 300 mPas e 600 mPas medida a25°C, dependendo do emprego final. A tecnologia de preparaçãoe a espessura de película desejada. A massa para revestimentode acordo com a presente invenção é apropriada especialmentepara o revestimento de componentes planos na eletrônica, paraplacas de circuitos, híbridos, tais como microssistemashíbridos, por exemplo, e componentes de SMD, por exemplo, etambém para placas de circuitos montadas. O revestimento temuma aderência excepcional e é isento ou pobre em VOC. Alémdisso, a massa de acordo com a presente invenção pode tambémser empregada para se impregnar enrolamentos elétricos oucomo Iaca de proteção para enrolamentos elétricos.
Em seguida, a presente invenção será descrita comdetalhes fazendo-se referência aos exemplos. Os testes foramconduzidos de acordo com DIN e Normas IEC. As propriedadesdas películas de Iaca das fórmulas do exemplo 1 e do exemplocomparativo 5 indicam valores comparáveis. Isto significa queo endurecimento com o catalisador de acordo com a presenteinvenção a 90 0C tem um valor comparável ao endurecimentoconsoante o estado da técnica anterior a 150°C.
EXEMPLOS
EXEMPLO 1
A 2031,0 g de carboxilato de 3,4-epóxi-ciclo-hexilmetil-3,4-epóxi-ciclo-hexano foram acrescentados 55,0 g deLupranol® 3300 (polieterpoliol da BASF) e uma solução de 7 gde hexaflúor-antimoniato de (4-metóxi-benzil)dimetil-fenil-amônio em 7 g de carbonato de propileno com agitação. A massapara revestimento era estável depois de semanas dearmazenamento e tinha uma viscosidade de 500 mPas/cone/D a 25°C.
A massa para revestimento endureceu em camadas perfeitasde 4 mm de espessura em 30 minutos a 90°C. As perdas porendurecimento são inferiores a 0,1%. Em uma espessura decamada de 0,1 mm a película de Iaca adere perfeitamente sobreuma chapa metálica desengordurada. Passou perfeitamente peloensaio de flexão (3 mm) . A resistência à passagem atingiu23°C 1,7 E + 15 ohm * cm. Depois de 7 dias imersa em água, aresistência à passagem a 23°C era de 1,8 E + 14 ohm * cm. Aresistência à descarga disruptiva é de 230 kV/mm. Com a Iacaforam impregnadas hastes de brocas de acordo com IEC 61033(Método A) e depois do endurecimento (30 minutos a 90°C) foideterminada a resistência à compressão. Ela era de 290 N a 23°C.
EXEMPLO 2
Preparou-se uma massa para revestimento misturando-sehomogeneamente com agitação 1722,0 g de carboxilato de 3,4-epóxi-ciclo-hexilmetil-3,4-epóxi-ciclo-hexano, 390,0 g deadipato de bis(3,4-epóxi-ciclo-hexilmetila), 210,0 g deLupranol ® 2042, 63,0 g de Lupranol® 3300 (polieterpoliol daBASF) e uma solução de hexaflúor-antimoniato de (4-metóxi-benzil)dimetil-fenil-amônio em 7,9 g de carbonato depropileno. A massa para revestimento se conservou estáveldepois de semanas de armazenagem e tinha uma viscosidade de580 mPas a 25°C.
A massa endureceu em camadas de espessura de 4 mm em 30minutos/90°C em forno de ar circulante, resultando em umapelícula flexível. As perdas por endurecimento eraminferiores a 0,2%. Em uma espessura de camada de 0,1 mm apelícula de Iaca aderiu perfeitamente a uma chapa metálicadesengordurada. Passou perfeitamente no teste de flexão (3mm). A resistência à passagem a 23°C atingiu 4,5 E + 14 ohm *cm. Depois de 7 dias armazenada em água a resistência àpassagem a 23°C foi de 8,5 E + 13 ohm * cm. A resistência àdescarga disruptiva foi de 221 kV/mm (a 23°C) e de 210 kV/mm(a 155°C), respectivamente.
Com a Iaca impregnaram-se hastes de broca de acordo comIEC 61033 (Método A) e depois do endurecimento (30 minutos a90°C) foi determinada a resistência à compressão. Ela atingiua 23°C 190 N.
EXEMPLO 3
Preparou-se uma massa para revestimento misturando-secom agitação 2100 g de adipato de bis(3,4-epóxi-ciclo-hexilmetiloa), 400 g de Lupranol® 3530 (polieterpoliol daBASF) e uma solução de 12,5 g de hexaflúor-antimoniato de (4-metóxi-benzil)dimetil-fenil-amônio em 12,5 g de carbonato depropileno A formulação é estável durante armazenamento e temuma viscosidade de 600 mPas/cone a 25°C. Com uma espessura decamada de 4 mm em 30 minutos é endurecida a 900C em forno dear circulante transformando-se em uma película muitoflexível.
EXEMPLO 4
Preparou-se uma massa para revestimento misturando-secom agitação 1900 g de adipato de bis(3,4-epóxi-ciclo-hexilmetil) , 600, 0 g de óleo de ricino e uma solução de 12,5g de hexaflúor-antimoniato de (4-metóxi-benzil)dimetil-fenil-amônio em 12,5 g de carbonato de propileno. Ela tem umaviscosidade de 600 mPas/cone a 25°C. A massa endureceu em umacamada de espessura de 4 mm em 30 minutos a 90°C em forno dear circulante resultando em uma pelicula muito flexível.
EXEMPLO COMPARATIVO 5
0 teste do exemplo 1 foi repetido, exceto que foiempregado como catalisador um complexo de trifluoreto deboro-octilamina. A 90°C a massa não endureceu mesmo depois deter permanecido durante um período mais longo no forno. Amassa endureceu em 50 minutos a 150°C em forno de arcirculante. As perdas por endurecimento eram da ordem de1,8%. Com uma espessura de 0,1 mm a película de Iaca aderiuperfeitamente a uma chapa desengordurada. Passou no teste deflexão (3 mm) perfeitamente. A resistência à passagem a 23°Cfoi de 5,3 E + 14 ohm * cm e depois de ter permanecidodurante 7 dias em água a 23°C foi de 1,1 E + 13 ohm* cm. Aresistência a descarga disruptiva foi da ordem de 225 kV/mm(a 23°C) e 212 kV/mm (a 155°C), respectivamente.
Claims (18)
1. Massa para revestimento de substratos termolábeis,especialmente para componentes planos, híbridos, componentesde SMD, caracterizada pelo fato de que contém pelo menos umaglutinante ou mistura de aglutinantes que pode serendurecida a uma temperatura abaixo de 120°C e acima de 60°C.
2. Massa para revestimento, de acordo com areivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o aglutinanteou mistura de aglutinantes pode ser endurecida a 70°C-110°C,especialmente a 80°C-90°.
3. Massa para revestimento, de acordo com areivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que contémum catalisador de endurecimento.
4. Massa para revestimento, de acordo com uma dasreivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que contémpelo menos um diluente reativo e eventualmente inibidores decorrosão, eliminadores de espuma e agentes de processamento ede reticulação.
5. Massa para revestimento, de acordo com uma dasreivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que contémcomo aglutinante resina epoxídica.
6. Massa para revestimento, de acordo com uma dasreivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que contémcomo aglutinante resina epoxídica ciclo-alifática.
7. Massa para revestimento, de acordo com uma dasreivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que contémcomo aglutinante adipato de bis(3,4-epóxi-ciclo-nexilmetil)ou carboxilato de 3,4-epóxi-ciclo-hexilemtil-3,4-epóxi-ciclo-hexano ou suas misturas.
8. Massa para revestimento, de acordo uma dasreivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que contémum catalisador que permite o endurecimento dentro de 20 a 50minutos, de preferência dentro de 30 minutos.
9. Massa para revestimento, de acordo com uma dasreivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que comocatalisador contém hexafluorantimoniato de amônioquaternário.
10. Massa para revestimento, de acordo com uma dasreivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que contémcomo catalisador hexafluorantimoniato de (4-metóxi-benzil)dimetil-fenil-amônio.
11. Massa para revestimento, de acordo com uma dasreivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que contémcomo diluente reativo composições que se polimerizamcationicamente com resinas epoxidicas.
12. Massa para revestimento, de acordo com uma dasreivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que contémcomo diluente reativo monoepóxidos, polióis do tipopolietileno ou polipropileno glicol.
13. Massa para revestimento, de acordo com uma dasreivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de que contémcomo diluente reativo óleos naturais OH-funcionalizados, depreferência óleo de ricino.
14. Massa para revestimento, de acordo com qualquer umadas reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de quecontém como diluente reativo éter vinilico, de preferênciaéter divinilico de trietileno glicol ou de ciclohexano-dimetanol.
15. Massa para revestimento, de acordo com uma dasreivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que contémcomo diluente reativo carbonato de alquileno, de preferênciacarbonato de propileno.
16. Massa para revestimento, de acordo com uma dasreivindicações 1 a 14, caracterizada pelo fato de que contémcomo diluentes reativos oxetanos, de preferência 3-etil-hidróxi-metil-oxetano, tereftalato bisoxetano ou bisfenilenobisoxetano.
17. Emprego da massa para revestimento, como definida emqualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelofato de que contém componentes planos, híbridos, componentesde SMD, para impregnação de enrolamentos elétricos ou comoIaca de proteção para enrolamentos elétricos.
18. Processo para revestimento de substratos termolábeisem uma massa para revestimento, como definida em uma dasreivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que éaplicado sobre um substrato e é endurecido a temperaturasacima de 60°C e abaixo de 120°C.
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