ES2101413T5 - Metodo de fijacion de bobinados con la ayuda de composiciones polimerizables por reaccion radicalar. - Google Patents
Metodo de fijacion de bobinados con la ayuda de composiciones polimerizables por reaccion radicalar.Info
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Abstract
SE DESCRIBE UN PROCEDIMIENTO PARA LA FIJACION DE MATERIAL ENROLLADO A BASE DE SUSTANCIAS CON CAPACIDAD CONDUCTORA ELECTRICA, POR MEDIO DE IMPREGNADO CON MASAS POLIMERIZABLES RADICALMENTE Y ENDURECIMIENTO TERMICO DEL MATERIAL ENROLLADO A TRAVES DE INMERSION, CIRCULACION, IMPREGNACION EN VACIO, IMPREGNACION DE PRESION EN VACIO O INSTILADO Y AL MISMO TIEMPO ENDURECIMIENTO CON O DESPUES DEL ENDURECIMIENTO TERMICO POR MEDIO DE RADIACION RICA EN ENERGIA. EL PROCEDIMIENTO TRABAJA CON NECESIDAD DE ENERGIA REDUCIDA Y EMISION REDUCIDA DE SUSTANCIAS VOLATILES. SE DESCRIBEN TAMBIEN MASAS POLIMERIZABLES RADICALMENTE UTILIZABLES EN EL PROCEDIMIENTO.
Description
Método de fijación de bobinados con la ayuda de
composiciones polimerizables por reacción radicalar.
La invención se refiere a un procedimiento para
la fijación de productos bobinados, especialmente de arrollamientos
de alambre de medios de producción eléctricos, como rotores,
estatores y transformadores, mediante la impregnación (por ejemplo
inmersión) con masas polimerizables radicalmente.
Los medios de producción eléctricos, como
rotores, estatores o transformadores, con frecuencia están
compuestos por un núcleo de metal sobre el que está enrollado un
material en forma de alambre o de lámina, por ejemplo una lámina de
cobre o un alambre de cobre. Los arrollamientos son impregnados con
masas polimerizables radicalmente y a continuación endurecidos, con
el fin de lograr una fijación de los arrollamientos y por lo tanto
un mantenimiento del modo de funcionamiento de productos bobinados
de este tipo. La energía necesaria para el endurecimiento se produce
en un horno mediante alimentación de calor a temperaturas superiores
a 100ºC. Por otra parte, es posible un endurecimiento mediante
calentamiento inductivo.
Las masas polimerizables radicalmente,
denominadas resinas de impregnación o agentes de impregnación
contienen, por ejemplo, resinas de poliéster insaturadas, que están
disueltas en monómeros aromáticos o alifáticos polimerizables
radicalmente, como por ejemplo estireno o hexandioldiacrilato. Este
tipo de monómeros presenta frecuentemente una presión de vapor muy
alta, de forma que una gran parte de ellos se escapa durante el
endurecimiento térmico. Por ello surgen problemas medioambientales;
los materiales que contienen estireno presentan, por ejemplo, un
olor desagradable y tienen una toxicidad relativamente alta. De ahí
que sea necesaria una evacuación, por ejemplo, mediante
recombustión.
Además es conocido que el calor necesario para el
endurecimiento se genera mediante la conducción de corriente a
través de los arrollamientos conductores eléctricos después de la
impregnación de los productos bobinados con las masas polimerizables
radicalmente, cuya corriente genera posteriormente las temperaturas
necesarias. Esto provoca un endurecimiento de las resinas de
impregnación que se encuentran junto a y en los arrollamientos de
alambre. Sin embargo, los componentes también contienen partes de
masa por las que no fluye la corriente. En estas partes la resina de
impregnación no se endurece suficientemente. Por eso se requiere un
endurecimiento adicional mediante la alimentación de calor a través
de un horno.
Por otra parte, en el documento
DE-A-40 22 235 se describe cómo
recubrir productos bobinados eléctricos con agentes de impregnación
polimerizables radicalmente y cómo endurecer la superficie con rayos
ultravioleta para evitar la evaporación de sustancias perjudiciales
para la salud. Sin embargo, para el endurecimiento de los
arrollamientos impregnados este procedimiento requiere
posteriormente un tratamiento térmico que precisa mucha energía en
un horno. En el documento DD 295 056 se procede de forma
similar.
El documento
JP-A-55 121 625 describe un
procedimiento para la fijación de productos bobinados compuestos por
materiales conductores eléctricos mediante la impregnación con masas
polimerizables radicalmente y endurecimiento térmico, donde los
productos bobinados se impregnan mediante inmersión, inundación,
impregnación al vacío, impregnación a presión al vacío o
instilación, se endurecen mediante una radiación rica en energía y
finalmente se endurecen mediante un tratamiento térmico.
En los "Proceedings of the Electrical
Electronics Insulation Conference", Chicago, 1984, páginas
16-22 se describe el endurecimiento combinado UV y
térmico de productos bobinados impregnados mediante inmersión o
instilación. Para secar los materiales a impregnar éstos pueden ser
objeto de precalentamiento, enfriamiento e inmersión. Como paso
inmediato sigue el endurecimiento UV, seguido del endurecimiento
térmico.
El cometido de la presente invención consiste en
la preparación de un procedimiento para el recubrimiento de
productos bobinados con agentes de impregnación, que son apropiados
para la fijación de componentes tridimensionales con arrollamientos
de alambre, que presentan una buena capacidad de penetración en los
componentes, una pequeña emisión de sustancias volátiles
perjudiciales para la salud y que requieren una baja cantidad de
energía para la reticulación.
Se ha puesto de manifiesto que este cometido
puede ser resuelto mediante un procedimiento, que forma el objeto de
la invención, que está definido en las reivindicaciones.
Especialmente en el procedimiento según la
invención, la superficie libre de los productos bobinados
impregnados se endurece durante o después del endurecimiento térmico
mediante una radiación rica en energía. Según una forma de
realización preferente de la invención, el endurecimiento térmico se
realiza mediante la aplicación de una corriente eléctrica en los
arrollamientos de los productos bobinados.
El precalentamiento según la invención también
puede realizarse mediante la aplicación de corriente eléctrica en
los arrollamientos de los productos bobinados. Por ejemplo, es
posible precalentar los productos bobinados a temperaturas de hasta
180ºC.
\newpage
Mediante el procedimiento según la invención se
reducen las emisiones de sustancias peligrosas para la salud y se
consigue un mejor aprovechamiento de los agentes de impregnación.
Asimismo se puede reducir claramente la energía necesaria para la
reticulación. Las masas de impregnación se aplican sobre los
productos bobinados según procedimientos conocidos. A este respecto,
hay que tener en cuenta que los agentes de impregnación fluyan y
penetren bien. Antes del recubrimiento o preferiblemente después es
posible generar una temperatura elevada por medio del flujo de
corriente en conducciones eléctricas. Así se inicia ya una
reticulación inmediatamente en la impregnación. Los agentes de
impregnación se fijan en el interior de los arrollamientos (bobina)
y ya no pueden escurrirse. A través de una rápida fijación se evita
además la formación de zonas defectuosas, por ejemplo cavidades,
debidas al escurrimiento. Se realiza la reticulación y los
componentes reactivos de escape tienen menos tiempo para pasar a la
fase de evaporación.
La temperatura puede ser regulada mediante el
flujo de corriente. Se selecciona de tal forma que se obtenga una
reticulación suficiente de los agentes de impregnación. El calor se
forma en los componentes que deben ser recubiertos con los agentes
de impregnación, es decir, que no se produce un calentamiento
innecesario de componentes no conductores eléctricos. La temperatura
puede medirse y controlarse inmediatamente mediante el flujo de
corriente sin necesidad de grupos de medición adicionales. Mediante
una temperatura elevada ya en el recubrimiento de las masas de
impregnación se puede mejorar la penetración de los agentes de
impregnación en los substratos. En caso necesario también se puede
trabajar con materiales de mayor viscosidad, que posteriormente
puedan penetrar bien con el calor.
Sin embargo, en los procedimientos de
impregnación habituales en parte también se recubren partes
plásticas y de masa. Estas zonas recubiertas sólo se reticulan
escasamente mediante la evolución de la temperatura en los
componentes conductores eléctricos. Para producir la reticulación
debida, los componentes, después de la reticulación en los
arrollamientos mediante calor, se someten a un tratamiento con
radiación rica en energía, por ejemplo radiación ultravioleta o
haces de electrones. En este caso, se endurece especialmente la
superficie de los componentes, especialmente también las superficies
de las partes de masa que sólo están recubiertas escasamente y que
no fueron calentadas por el flujo de corriente. Tras el tratamiento
con la radiación rica en energía los substratos están reticulados
unitariamente.
Según la invención, se utilizan masas
polimerizables radicalmente que son endurecibles tanto mediante una
radiación rica en energía (por ejemplo radiación ultravioleta o
radicación de electrones) como de forma térmica.
En el marco de la invención se utilizan óxidos de
acilfosfina como fotoiniciadores. Los óxidos de acilfosfina como
tales son conocidos por el técnico. Se describen, por ejemplo, en
los documentos EP-A-0 007 086,
EP-A-0 007 508 y
EP-A-0 304 783. Ejemplos especiales
son aquellos que se corresponden con la siguiente fórmula
general:
con R_{A} = resto alquilo de cadena
lineal o ramificada con entre 1 y 6 átomos de
carbono,
R_{B} = significado de R_{A}, donde R_{A}
y R_{B} pueden ser iguales o distintos entre sí, o representar un
resto ariloxi o un resto arilalcoxi, o R_{A} y R_{B} pueden
estar unidos entre sí para formar un resto
o-fenilen-dioxi,
R_{C}, R_{D}, R_{E} = restos alquilo,
alcoxi, o alquiltio con de 1 a 6 átomos de carbono, donde los restos
R_{C}, R_{D} y R_{E} pueden ser iguales o
distintos.
Los fotoiniciadores mencionados anteriormente
pueden utilizarse solos o mezclados.
También en el caso de los iniciadores radicales
utilizables según la invención, reactivos al calor se trata de
enlaces lábiles C-C usuales utilizables en el campo
del endurecimiento calorífico de masas polimerizables radicalmente,
como los que se describen, por ejemplo, en el documento
DE-PS 12 19 224; se trata de etanos
1,2-substituidos de la fórmula general:
donde R_{1} y R_{3} significan restos
aromáticos, R_{2} es un átomo de hidrógeno o un resto alifático o
aromático, R_{4} es un resto alifático o aromático y X e Y un
grupo hidroxilo que puede estar bloqueado y/o un
halógeno.
Otros ejemplos de etanos
1,2-sustituidos, que son adecuados como iniciadores
para la polimerización radical bajo alimentación de calor son los de
la fórmula general:
donde, R_{5} y R_{6} representan
independientemente entre sí -OH, -OCH_{3}, -OC_{6}H_{5},
-CH_{3}, -CN, -NH_{2}, -Cl o -OSi(CH_{3})_{3},
como describen por ejemplo A. Bletzki y W. Krolikowski en
Kunststoffe 70 (1980) 9, páginas 558 a
562.
Otros ejemplos de iniciadores radicales
activables térmicamente sobre la base de etanos
1,2-substituidos son aquellos de la fórmula
general:
donde los restos R_{6} pueden representar
independientemente entre sí hidrógeno, o uno o varios grupos alquilo
o alcoxi, como grupos metilo o metoxi; y donde los grupos R_{7}
representan independientemente entre sí átomos de hidrógeno o grupos
alquilo, por ejemplo con 1 - 4 átomos de carbono, como grupos metilo
y grupos etilo. Este tipo de enlaces son descritos por ejemplo por
H. Wolfers en Kunststoffe 68 (1978) 9, páginas 553 a 555 y por D.
Braun en Kunststoffe 69 (1979) 2, páginas 100 a 104, se trata de
iniciadores de venta en el comercio. Otro grupo de iniciadores
radicales activables térmicamente son los iniciadores bifuncionales
del tipo del silil-pinacol-éter cíclico, como se
describe, por ejemplo, en Polym. Bull. 16, 95 (1986). Como ya se ha
descrito para los fotoiniciadores, los iniciadores activables
térmicamente también se pueden utilizar como
mezclas.
Según la invención se utilizan mezclas de
fotoiniciadores y de iniciadores activables térmicamente. Los
iniciadores se utilizan en las cantidades habituales
correspondientes a los fotoiniciadores o a los iniciadores reactivos
térmicamente. La cantidad total de los iniciadores utilizados puede
ser por ejemplo de 0,01% a 20% en peso, preferiblemente de 0,1% a
10% en peso, especialmente preferible de 0,1% a 5% en peso, por
ejemplo de 0,5% a 5% en peso o de 0,5% a 3% en peso, con respecto a
la masa total. La cantidad máxima que se puede añadir prácticamente
no está limitada y por motivos económicos se mantiene lo más baja
posible. Las relaciones de cantidad entre los fotoiniciadores y el
iniciador lábil térmicamente pueden variar en intervalos amplios;
por ejemplo pueden estar en una relación de 1 : 1 a 20 : 1,
preferiblemente en una relación de 1 : 1 a 10 : 1 y viceversa.
Los fotoiniciadores se deben utilizar en una
cantidad tal que después de la reticulación térmica sea posible aún
una reticulación suficiente de los componentes no cargados
térmicamente mediante la radiación rica en energía.
Sorprendentemente se ha puesto de manifiesto que
las masas polimerizables radicalmente, utilizadas según la
invención, son especialmente adecuadas para la impregnación de
objetos bobinados precalentados, siendo posible una temperatura de
precalentamiento de hasta 180ºC. Esto resulta especialmente
sorprendente, ya que en el marco de la invención se ha puesto de
manifiesto que en la inmersión de productos bobinados precalentados
en masas de impregnación utilizadas habitualmente en la práctica
actualmente se produce un perjuicio fuerte en estas masas, que se
puede manifestar mediante una polimerización no deseada. Por ello,
el procedimiento según la invención se puede realizar con estas
masas especialmente por medio de inmersión, sin que se produzca un
perjuicio de las masas. Además se ha puesto de manifiesto que estas
masas presentan una buena estabilidad de almacenamiento,
especialmente a temperaturas de hasta 50ºC.
En el marco de la invención se ha puesto de
manifiesto que de la gran cantidad de estabilizadores utilizables
dentro de la combinación descrita anteriormente, son apropiados los
estabilizadores del tipo de la hidroquinona, de la quinona, de los
alquilfenoles y/o alquilfenoléteres. Ejemplos de ellos son
hidroquinona, metilhidroquinona, p-benzoquinona,
metilfenoles secundarios y terciarios, butilfenoles terciarios,
amilfenoles terciarios, octilfenoles, xilenoles butilados y cresoles
butilados.
Según la invención resulta favorable la
utilización de estabilizadores como mezclas. Para ello se tendrían
que seleccionar al menos dos de los estabilizadores descritos según
la invención, con el fin de que se garantice, por una parte, la
termoestabilidad de las resinas de impregnación hasta una
temperatura por debajo de los 50ºC por un espacio de tiempo
prolongado y, por otra, para que no se obstaculice una reacción de
las masas de resinas de impregnación a una temperatura de
endurecimiento por encima de los 100ºC. Los estabilizadores se
utilizan en las cantidades habituales. La cantidad total de los
estabilizadores utilizados puede ser, por ejemplo, de 0,005% a 0,5%
en peso, preferentemente de 0,01% a 0,1% en peso y especialmente
preferible de 0,01% a 0,05% en peso con respecto a la masa total.
Las relaciones de cantidad entre los estabilizadores pueden variar
en intervalos amplios, por ejemplo, en caso de utilización de dos
estabilizadores pueden presentar una relación de 1 : 1 a 20 : 1,
preferiblemente de 1 : 1 a 10 : 1 o viceversa. Intervalos similares
también son posibles en caso de utilización de más de dos
estabilizadores. Especialmente adecuadas son las mezclas de
estabilizadores del tipo quinona con las del tipo alquilfenona.
Como masas de resinas de impregnación se pueden
utilizar masas polimerizables radicalmente, que el técnico ya conoce
como materiales polimerizables radicalmente. Éstos pueden ser
monómeros, oligómeros o polímeros o bien copolímeros.
Ejemplos de masas polimerizables radicalmente son
masas usuales endurecibles con radiación, especialmente endurecibles
con UV, a base de monómeros, oligómeros, polímeros, copolímeros o
combinaciones de ellos, con uno o varios enlaces olefínicos, como
por ejemplo, éster de ácido acrílico y de ácido metacrílico así como
combinaciones con uno o varios enlaces dobles vinílico o alílicos.
Ejemplos de monómeros funcionales son
butil(met)acrilato y ejemplos de monómeros tri y
tetrafuncionales son trimetilolpropantri(met)acrilato
y pentaeritrit-tri o
tetra(met)acrilato. La expresión empleada aquí
(met)acrilato significa acrilatos y/o metacrilatos. Ejemplos
de monómeros insaturados vinílica o alílicamente son estireno y
derivados de estireno, como divinilbenceno,
p-metilestireno y viniltolueno. Ejemplos de
compuestos de alilo son dialilftalato y
pentaeritrit-tri o tetraaliléster. Ejemplos de
oligómeros o prepolímeros son (met)acrilpolímeros
(met)acrilfuncionales, (met)acrilatos de resina
epóxida, por ejemplo, productos de reacción de 2 moles de ácido
(met)acrílico y resinas epóxidas de venta en el comercio,
como por ejemplo Epicote® 828, (met)acrilatos de poliéster,
(met)acrilatos de poliéter, (met)acrilatos de uretano,
(met)acrilatos de amina, poliésteres insaturados,
poliuretanos insaturados, (met)acrilatos de silicona o
combinaciones de ellos. Ejemplos de productos endurecibles de este
tipo se describen en los siguientes lugares de la literatura:
(Met)acrilato de epoxi en
EP-A-0 033 896,
EP-A-0 049 992 y
US-A-4 485 123;
(met)acrilatos de uretano en
EP-A-0 053 749,
EP-A-0 209 684 y
US-A-4 162 274;
(met)acrilatos de poliéster en
EP-A-0 083 666,
DE-A-38 10 140,
DE-A-38 20 294.
Especialmente adecuadas para la presente
invención son las masas polimerizables radicalmente que contienen
poliésteres insaturados olefínicamente y como diluyentes reactivos
monómeros insaturados olefínicamente, tal y como se indican en el
documento EP-A-0 134 513. Estos
monómeros pueden estar insaturados de forma simple o múltiple.
Algunos ejemplos de este tipo de monómeros son los que se han
indicado anteriormente. Son favorables los enlaces de acriloilo y/o
metracriloilo. Ejemplos especialmente preferidos para este tipo de
diluyentes reactivos son hexandioldiacrilato y butandioldiacrilato,
que se pueden utilizar solos o mezclados con los poliésteres
insaturados. Otros ejemplos de monómeros que se pueden utilizar
favorablemente con poliésteres insaturados olefínicamente son
estireno y viniltolueno. Ejemplos de masas impregnadoras sobre la
base de poliésteres insaturados olefínicamente con monómeros como
diluyentes reactivos se indican en el documento
EP-A-0 134 513.
Como poliésteres insaturados se pueden utilizar
aquellas resinas de poliéster que son conocidas para este fin,
especialmente los denominados poliésteres insaturados con contenido
de imida, como se describen en los documentos
DE-A-15 70 273,
DE-A-17 70 386 y
DE-A-28 56 050. Por lo tanto,
también se pueden utilizar los denominados poliésteres libres de
imida, tal y como se conocen desde hace décadas. Estos poliésteres
insaturados son productos de condensación de ácidos carboxílicos
polivalentes, alcoholes polivalentes y, si contienen imida, enlaces
que contienen grupos amino, en caso necesario con una proporción de
enlaces monofuncionales. Ejemplos de ácidos carboxílicos
polivalentes son los ácidos dicarboxílicos insaturados, como el
ácido maleico o fumárico, el ácido citracónico, el ácido itacónico,
en caso necesario mezclados con ácidos carboxílicos saturados o
aromáticos, como el ácido succínico o el ácido adípico, el ácido
ftálico, el ácido isoftálico, el ácido tereftálico y similares, así
como el ácido tetrahidroftálico, el ácido
endometilentetrahidroftálico, o los correspondientes enlaces parcial
o totalmente halogenados (los últimos tienen propiedades
antiinflamables). Ejemplos de compuestos con distintos grupos
funcionales son el ácido cítrico, la monoetanolamina, el ácido
aminoetancarboxílico, así como los correspondientes aminoalcoholes o
ácidos aminocarboxílicos que contienen tres o cuatro grupos
CH_{2}. Estos ácidos se pueden utilizar en forma de ésteres,
semiésteres o anhídridos.
Como compuestos que contienen grupos hidroxi se
pueden emplear igualmente en principio los compuestos utilizados
según el estado de la técnica para la fabricación de poliésteres.
Son apropiados, por ejemplo, dioles, como por ejemplo glicol,
neopentilglicol, propilenglicol y polioles con 3 ó 4 grupos hidroxi,
como por ejemplo glicerina, trimetilolpropano, trimetiloletano,
pentaeritrital, dipentaeritrita,
trishidroxietil-isocianurato.
Los poliésteres insaturados que contienen imida
contienen convenientemente ácido tetrahidroftálico condensado o bien
su anhídrido, los cuales forman junto con los grupos amino un anillo
de imida de 5 miembros. Los poliésteres, como interruptores de la
cadena, también pueden contener ácidos carboxílicos monofuncionales,
alcoholes y/o aminas. Asimismo pueden contener aceites saturados o
insaturados, por ejemplo aceites hidroxifuncionales, como aceite de
ricino o aceites carboxifuncionales, como aceites de maleinato.
Para la fabricación de las masas polimerizables
radicalmente utilizadas según la invención, las masas mencionadas
anteriormente se mezclan con los iniciadores radicales,
especialmente con la mezcla de fotoiniciadores e iniciadores
activables térmicamente y estabilizadores en caso de que existan. La
mezcla se puede producir en distinto orden. Preferiblemente, en caso
de que se hayan utilizado estabilizadores, éstos se incorporan en
primer lugar a la mezcla de aglutinantes. Después se añaden los
iniciadores. Adicionalmente, las masas polimerizables radicalmente
pueden contener sustancias adicionales habituales, como pigmentos,
diluyentes, componentes plastificantes, aceleradores (por ejemplo,
sales metálicas, aminas substituidas), estabilizadores (por ejemplo
hidroquinona, benzoquinona), tal y como son conocidos por el técnico
en este campo. Las masas están libres de disolventes.
La utilización de masas polimerizables
radicalmente para la impregnación de productos bobinados que deben
ser estabilizados, por ejemplo, de arrollamientos de alambre, puede
realizarse de la siguiente forma.
Mediante impregnación por inmersión; en este
procedimiento el producto a impregnar se sumerge en la resina de
impregnación manteniendo unos tiempos de inmersión obtenidos, por
ejemplo, mediante experimentos previos o se estira en el
procedimiento de paso a través de la resina de impregnación.
Mediante inundación; en este caso el producto a
impregnar se sitúa en un recipiente de impregnación, que
posteriormente se llena con el agente impregnador, y por tanto el
substrato queda inundado.
Mediante impregnación al vacío e impregnación a
presión al vacío; al aplicar este procedimiento, en primer lugar el
producto a impregnar se evacua en un recipiente al vacío; cuando se
ha alcanzado el vacío deseado se introduce el agente impregnador,
procedente de un recipiente de reserva, en el recipiente de vacío y
en caso necesario seguidamente se conduce con presión sobre el
substrato.
En el procedimiento según la invención también es
posible calentar el agente impregnador para facilitar una buena
penetración en los productos bobinados.
Después de la impregnación, el objeto se calienta
para endurecer la masa de resina de impregnación. La generación del
calor de reticulación puede producirse mediante el flujo de
corriente en los arrollamientos, pero también a través de una fuente
de calor separada, por ejemplo, un horno o una fuente de
infrarrojos.
La reacción de endurecimiento adicional se
produce mediante tratamiento térmico, que puede realizarse
en-línea o de manera continua, oscilando las
temperaturas, por ejemplo, en un intervalo de aproximadamente 80 a
180ºC con unos tiempos de reacción que varían según el sistema que
haya que endurecer, por ejemplo entre 1 y 180 minutos. La
temperatura se puede regular, por ejemplo, simplemente a través del
flujo de corriente. No se calienta ninguna parte de masa, con lo
cual el consumo de energía se mantiene bajo.
A continuación del proceso de impregnación, en su
caso también paralelo al de reticulación térmica, tiene lugar un
endurecimiento de la masa polimerizable radicalmente en la
superficie del substrato a fijar, así como en las partes de masa no
calentadas mediante una fuente de radiación que emite una radiación
rica en energía, por ejemplo, una fuente de radiación de luz UV o
una fuente de radiación para radiación de electrones. Como fuentes
de radiación se pueden utilizar las fuentes habituales adecuadas
para la radiación UV o radiación de electrones. Por ejemplo, como
fuente de radiación ultravioleta resultan adecuados los radiadores
de alta presión de mercurio y los radiadores de media presión de
mercurio.
Para el endurecimiento de radiación, el cuerpo
tridimensional es conducido con su superficie por delante de la
fuente de radiación, de modo que el procedimiento se pueda llevar a
cabo en-línea. En este caso, el objeto puede ser
conducido en rotación por delante de la fuente de rayos con el fin
de garantizar una recepción uniforme de los rayos.
La radiación rica en energía puede actuar, por
ejemplo, sobre el objeto durante un periodo de tiempo de entre 5
segundos y 15 minutos, especialmente entre 2 y 10 minutos. En caso
de una densidad de energía suficiente, este tiempo puede ser
considerablemente menor. En este caso, se reticulan las partes del
agente impregnador aún no endurecidas térmicamente. Asimismo se
reticula posteriormente a través de la radiación la superficie de
los productos bobinados que bajo determinadas circunstancias no ha
recibido todavía una reticulación térmica suficiente. Se obtienen
así productos bobinados que presentan una superficie reticulada
unitariamente.
A través del procedimiento según la invención se
pueden fijar productos bobinados con partes conductoras
eléctricamente. Sin embargo, el procedimiento según la invención es
aplicable en principio a otros substratos, que requieren un
endurecimiento térmico y una fijación. El procedimiento según la
invención es especialmente adecuado para la fijación de
arrollamientos de alambre, especialmente para la fijación de
arrollamientos eléctricos como se utilizan en los medios de
producción eléctricos, por ejemplo, en rotores, estatores,
transformadores, etc. Sin embargo, por otra parte el procedimiento
según la invención también puede utilizarse para la fijación de
productos bobinados que presentan láminas de metal, por ejemplo,
láminas de cobre, en el sector eléctrico.
Mediante el procedimiento según la invención se
evitan considerablemente las emisiones de monómeros volátiles
gracias a la formación rápida de una capa de polímero. Asimismo
mediante el calentamiento rápido en las zonas a impregnar se pueden
fijar rápidamente los agentes de impregnación mediante una
gelatinización incipiente, de modo que se evita un escurrimiento
fuera o desde el substrato. Por este medio se reduce
considerablemente el consumo de material con la misma calidad de
impregnación o se obtiene una mejor calidad de impregnación con el
mismo consumo de material. El procedimiento trae consigo una
rentabilidad mejorada y/o una duración más prolongada de los
arrollamientos en caso de carga termomecánica. Una ventaja especial
del procedimiento según la invención consiste en que éste se puede
llevar a cabo en-línea o de forma continua. Además,
mediante el procedimiento según la invención se pueden conseguir
ahorros en la técnica de instalación, por ejemplo de hornos más
costosos.
Ejemplo de referencia
1
Se elabora un agente de revestimiento (como se
describe en el documento DE 43 18 048) a partir de una solución
estirólica de una mezcla de poliéster de ácido isoftálico con un
poliéster de imida (fabricación según el documento
EP-A-0 134 513) con un
termoiniciador y un fotoiniciador:
| 50 | Partes de poliéster de imida insaturada (sólido) |
| 50 | Partes de poliéster de ácido isoftálico (sólido) |
| 77,5 | Partes de estireno (disolvente) |
| 0,05 | Partes de hidroquinona (estabilizador) |
| 5 | Partes de derivado de feniletano (DE-A-12 19 224) (termoiniciador) |
| 5 | Partes de 1-fenil-1-hidroxipropiofenona (fotoiniciador) |
Ensayo de
comparación
Un estator se sumerge lentamente (35 mm/min.) en
el agente de revestimiento según el ejemplo de referencia 1; al cabo
de 1 minuto de tiempo de residencia se saca y a continuación se deja
escurrir goteando durante 20 minutos.
Luego se endurece en un horno durante 1 hora a
150ºC.
Se impregna un estator según el procedimiento del
ensayo de comparación 1. Después el estator se calienta
eléctricamente durante 2 minutos a 150ºC y se mantiene durante 8
minutos a esa temperatura. A continuación se expone durante 10
minutos a una radiación de luz ultravioleta con una longitud de onda
de aproximadamente 350 nm.
Se calienta eléctricamente un estator durante 2
minutos, de modo que se alcanza una temperatura de 60ºC. Se sumerge
lentamente en el agente de revestimiento según el ejemplo de
referencia 1, se mantiene allí 10 segundos y se saca de nuevo fuera
del agente de revestimiento. Después se puede dejar que el estator
escurra por goteo durante 5 minutos. El endurecimiento se produce
eléctricamente mediante 2 minutos de calentamiento y 8 minutos de
permanencia a una temperatura de 150ºC. Después se endurece durante
10 minutos con luz ultravioleta.
Se calienta un estator en un horno a 60ºC y
después se impregna, se calienta eléctricamente y se expone a una
radiación como en el ejemplo 2.
\newpage
Los estatores están endurecidos y también
presentan una buena reticulación en las partes por donde no ha
fluido la corriente. Se determina la cantidad de resina húmeda
perdida en el endurecimiento por goteo así como la cantidad de
estireno evaporado. La cantidad recogida de resina seca se mantiene
en gran medida constante, entre 43 g y 46 g por estator.
| Pérdida por goteo en el endurecimiento | Pérdida de estireno | |
| Ensayo comparativo | 35 g | 20 g |
| Ejemplo 1 | 24 g | 11 g |
| Ejemplo 2 | 9 g | 4 g |
| Ejemplo 3 | 16 g | 9 g |
Las propiedades eléctricas así como la
estabilidad mecánica de los estatores son buenas. Según la
invención, se expulsan al ambiente pérdidas de estireno
considerablemente menores y menos pérdidas de resina del agente de
revestimiento húmedo.
Dos resinas de impregnación a base de una
poliesteramida insaturada (UPEI) y de un poliéster insaturado (UPE)
fabricadas, por ejemplo, según la
EP-A-0 134 513, se mezclan con
diferentes cantidades de los componentes de la combinación de
substancia auxiliar según la invención, es decir, con
- óxido de acilfosfina (APO),
- iniciadores
lábiles-C-C,
- estabilizadores del tipo de la hidroquinona
(Estabil. 1) y/o de la quinona (Estabil. 2), y/o
- estabilizadores del tipo de alquilfenoles
(Estabil. 3) y/o de los alquilfenoléteres (Estabil. 4).
Los ejemplos comparativos no contienen APO.
Como otros ejemplos comparativos se fabricaron
masas de resina de impregnación a base de UPE, que en lugar de los
iniciadores lábiles-C-C contienen un
peróxido o un compuesto azo como iniciadores lábiles
térmicamente.
Se fabricaron masas de resina de impregnación de
la siguiente composición indicada en la Tabla 1. Los datos numéricos
de la tabla se refieren a 100 partes en peso de masa de resina de
impregnación.
La verificación de la estabilidad mejorada de las
masas de resina de impregnación según la invención se realiza por
medio del ensayo de carga de temperatura.
A tal fin se calienta un bloque de hierro con una
masa de 525 g y longitudes de los cantos de 120 x 60 x 10 mm en un
armario secador a 150ºC y se sumerge el bloque precalentado en 1000
g de masa de resina de impregnación. A continuación se almacena el
bloque durante 30 segundos en la masa de resina de impregnación y
luego se deja gotear durante 30 segundos sobre la resina de
impregnación. Al cabo de media hora en cada caso se repite este
proceso (30 minutos = 1 ciclo). Después de la inmersión se invierte
y se deja el recipiente con la resina de impregnación abierto hasta
el final del ciclo respectivo.
Después de 15 ciclos en total, se determina la
estabilidad mediante el ensayo de la
- viscosidad (medición del tiempo de salida)
- reactividad (medición del tiempo de
gelificación)
- estabilidad a 40ºC y
- estabilidad a 50ºC.
Los resultados del ensayo de carga de temperatura
se resumen en la Tabla 2 siguiente:
En caso de ausencia del componente APO de la
combinación de substancias auxiliares según la invención (ejemplos
comparativos 1 a 5) se reducen los valores para la estabilidad a
40ºC y a 50ºC después de un periodo de tiempo de 15 ciclos. En
cambio, si se encuentra el componente APO con un contenido casi
constante de estabilizadores en la composición (ejemplos 4 - 1 a 4 -
5), entonces se eleva la estabilidad a 40ºC y 50ºC y se mantiene
prácticamente al mismo nivel con una duración de tiempo de 15
ciclos.
Las masas de resina de impregnación, que en lugar
de los componentes de la combinación de substancias auxiliares según
la invención contienen como iniciadores un peróxido o un compuesto
azo, presentan en general una estabilidad de almacenamiento
esencialmente reducida (ejemplos comparativos y ejemplos 4 - 6 y 4 -
7).
Claims (8)
1. Procedimiento para la fijación de productos
bobinados de materiales conductores eléctricamente, por medio de
impregnación, donde la impregnación tiene lugar mediante inmersión,
inundación, impregnación al vacío o impregnación a presión al vacío
con masas polimerizables radicalmente y endurecimiento térmico,
caracterizado porque los productos bobinados se impregnan en
el estado precalentado con una masa polimerizable radicalmente que
contiene una combinación de substancias auxiliares, formada por:
- A)
- uno o varios óxidos de acilfosfina como fotoiniciadores,
- B)
- uno o varios iniciadores lábiles C-C, que reaccionan al calor, y
- C)
- uno o varios estabilizadores del tipo de la hidroquinona, quinona, alquilfenoles y/o alquilfenoléteres.
y se endurecen al mismo tiempo o después del
endurecimiento térmico mediante radiación rica en
energía.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
1, caracterizado porque el endurecimiento térmico tiene lugar
mediante aplicación de corriente eléctrica a los arrollamientos de
los productos bobinados.
3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
1 ó 2, caracterizado porque el precalentamiento tiene lugar
mediante aplicación de corriente eléctrica a los arrollamientos de
los productos bobinados.
4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
3, caracterizado porque el precalentamiento tiene lugar a
temperaturas de hasta 180ºC.
5. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el
endurecimiento de la superficie tiene lugar con radiación UV o
radiación de electrones.
6. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque como productos
bobinados se fijan arrollamientos de alambres conductores
eléctricamente.
7. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
arrollamientos se calientan adicionalmente durante la
impregnación.
8. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la reticulación
térmica tiene lugar tras la impregnación.
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