ES2299004T3 - Procedimiento para la fabricacion de hilos electricos recubiertos. - Google Patents
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Abstract
Uso de barnices para horno que pueden endurecerse por UV que contienen a) 50 - 95% en peso de aglutinantes basados en oxirano, b) 1 -10% en peso de catalizadores de reticulación por UV, c) 0 - 80% en peso de diluyentes reactivos, d) 0 - 40% en peso de agentes de transferencia de cadenas, así como e) 1 - 8% de otros aditivos para la fabricación de bobinas.
Description
Procedimiento para la fabricación de hilos
eléctricos recubiertos.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la fabricación de hilos eléctricos
recubiertos.
Los soportes de bobinado utilizados para la
fabricación de motores, bobinas magnéticas, electroimanes elevadores
y generadores están frecuentemente sometidos a fuertes cargas
mecánicas. Especialmente en rotores de marcha rápida, las fuerzas
centrífugas y centrípetas producidas que actúan sobre los bobinados
de las piezas en movimiento son bastante considerables.
Para evitar o al menos reducir daños y
deformaciones de las piezas de los aparatos sometidas a esfuerzos,
los bobinados se fijan con antelación. Esto se produce mediante la
impregnación con barnices de impregnación o resinas de
impregnación. Los barnices de impregnación o resinas de impregnación
deben endurecerse. Esto se logra normalmente mediante un
endurecimiento en horno de la pieza a altas temperaturas durante un
espacio de tiempo más largo.
Una innovación en la fijación de los hilos fue
la introducción de barnices para horno, que se hicieron camino
especialmente en el campo de la producción de bobinas de deflexión
en la tecnología de televisores. El principio de los barnices para
horno se basa en la propiedad termoplástica que hace posible un
pegamiento de los hilos que se acaban de esmaltar después de
bobinarse la bobina. En este sentido, la capa de barniz para horno,
que de manera apropiada se aplica sobre un aislamiento base
existente del hilo esmaltado, se funde en primer lugar, rellenándose
parcialmente los intersticios del bobinado con el material
termoplástico fundido, y por tanto se pegan los bobinados
individuales mediante el material termoplástico. Con la posterior
solidificación del polímero se fijan entre sí todos los
enrollamientos, pudiéndose evitar con ello una deformación del
bobinado que, especialmente en bobinas libremente suspendidas,
produciría una modificación de la inductancia. La fusión del barniz
para horno tiene lugar, por un lado, térmicamente mediante el
acondicionamiento térmico de la pieza prefabricada en el horno y,
por otro lado, eléctricamente mediante impulso eléctrico.
La ventaja de los barnices para horno en la
producción de bobinas de cualquier tipo motivó a los constructores a
desarrollar nuevos aparatos para la técnica del bobinado.
Actualmente se utilizan barnices para horno en casi todas las áreas
del tratamiento de hilos esmaltados para la fijación de bobinados,
también en el caso de grandes requisitos térmicos.
En función del campo de utilización se usan
diferentes clases de sustancias como base para los barnices para
horno.
En el documento EP 1096510 se describe el uso de
polivinilacetales (PVA). El nivel de propiedades térmicas y
mecánicas de estos barnices para horno es moderado.
En el documento EP 0331823 se describen
polivinilbutirales y formales. Debido a una absorción de agua media
relativamente alta y una temperatura de reblandecimiento
proporcionalmente baja de los polivinilbutirales, estos materiales
se utilizan de mala gana.
En el documento US 4.129.678 se describen resina
fenoxi, que frecuentemente se usan para aplicaciones sensibles a la
humedad y resistentes a la temperatura. Con el uso conjunto de
resinas fenólicas o de melamina se forman barnices para horno de
viscosidad relativamente alta que en el curado pueden liberar
pequeñas cantidades de formaldehído y fenol. Esta es una de las
desventajas más graves de estas formulaciones de barnices.
En el documento EP 0399396 se describen
poliamidas para uso como barnices para horno. En la fabricación de
las poliamidas, que son adecuadas para la utilización como
aglutinantes para barnices para horno, resultan muchas más
posibilidades de variación que en las clases de sustancias
restantes. Se conoce una amplia gama de copoliamidas de ácidos
dicarboxílicos aromáticos y/o alifáticos, diaminas aromáticas y/o
alifáticas y principalmente diisocianatos aromáticos y se utilizan
modificados, dado el caso con poliisocianatos de bloque.
En el documento US 4.131.714 se describen
poliésteres lineales que, disueltos como aglutinantes en disolventes
adecuados, se usan como barniz para horno para el recubrimiento de
hilos.
Todos los sistemas de barnices para horno
mencionados se aplican mediante la aplicación habitual del barniz
húmedo por los procedimientos de regulación del espesor con fieltro
o aplicación por boquilla sobre hilos esmaltados ya aislados y se
secan térmicamente, quemándose posteriormente el disolvente
expulsado en los catalizadores de las unidades de barnizado
convencionales. El intervalo de reblandecimiento de la capa de
barniz para horno restante se regula normalmente por el contenido de
disolvente residual en el polímero, que presenta la desventaja
decisiva de la liberación de disolvente durante el curado.
El documento DE 2843895C3 se refiere al curado
de las sucesivas capas de barniz para hilos mediante luz UV. El
objetivo descrito era evitar especialmente el disolvente. Se aplicó
una capa con buena adherencia al hilo, otra capa como capa
aislante, seguida por una capa estable al calor, así como una
resistente a la abrasión y a los arañazos, pudiendo endurecerse
todas las capas por UV.
En el documento DE 2915011 se describe la
preparación y uso de poliesterimidas que pueden endurecerse por
radiación, que también se aplican como material aislante sobre hilos
de cobre. No se describe la preparación de aglutinantes que pueden
endurecerse por UV para uso como barnices para horno.
El objetivo de la presente invención es poner a
disposición un barniz para horno que esté libre de disolventes y
pueda endurecerse mediante luz UV.
Este objetivo se alcanza utilizando para el
recubrimiento barnices para horno que pueden endurecerse por UV que
contienen
a) 50 - 95% de aglutinantes basados en
oxirano
b) 1 - 10% de catalizadores de reticulación por
UV,
c) 0 - 80% de diluyentes reactivos,
d) 0 - 40% de agentes de transferencia de
cadenas, así como
e) 1 - 8% de aditivos, estabilizadores, etc.
Los barnices para horno según la invención están
libres de disolventes de cualquier tipo, entre los que también se
encuentra el agua como disolvente.
Según la invención, barnices para horno
preferidos que pueden endurecerse por UV contienen:
a) 60 - 93% de aglutinantes basados en
oxirano
b) 2 - 6% de catalizadores de reticulación por
UV,
c) 0 - 70% de diluyentes reactivos,
d) 0 - 35% de agentes de transferencia de
cadenas, así como
e) 1 - 3% de aditivos, estabilizadores, etc.
Los aglutinantes a) contienen preferiblemente
compuestos de oxirano cicloalifáticos de fórmula general
en la que R_{1} puede ser un
hidrógeno, un resto carboxilato de la forma
indicada
un resto
poliéter
con n = 1-50 o un
resto poliéster de la siguiente
fórmula
en la que R_{2} puede ser un
resto metilo, etilo, propilo o butilo u otro anillo de oxirano, u
otro compuesto de oxirano del
tipo
en el que R_{3} se corresponde
con un resto hidroxietilo o un compuesto de oxirano de la siguiente
fórmula
R_{4} y R_{5} describe una cadena de
hidrocarburos alifáticos de 2 - 6 unidades de carbono, pudiendo ser
R_{5} también además un resto fenilo y R_{6} se corresponde con
un resto hidroxialquilo con 2-6 átomos de carbono o
un compuesto de oxirano de la siguiente fórmula
Como aglutinantes también pueden utilizarse
otros mono, di y polioxiranos no descritos en detalle en este
documento.
Para la fabricación de barnices para horno es
adecuado 3,4-epoxiciclohexanocarboxilato de
3,4-epoxiciclohexilmetilo, que puede obtenerse bajo
el nombre "Cyracure UVR 6110" de Union Carbide Corporation.
Los mono y dioxiranos de alto peso molecular
usados pueden prepararse mediante la reacción de
3,4-epoxiciclohexanocarboxilato de metilo con
polietilen o polipropilenglicoles con funcionalidad OH con n = 1 -
50 unidades etoxi o propoxi, preferiblemente n = 5 - 25, con
especial preferencia n = 8 - 12, para obtener, por un lado, los
polietermono y dioxiranos, o con ácidos dicarboxílicos y polioles
alifáticos y/o aromáticos para obtener los poliestermono y
dioxiranos.
Ácidos dicarboxílicos y/o ésteres dimetílicos de
ácidos dicarboxílicos aromáticos adecuados son, por ejemplo, ácido
isoftálico, ácido tereftálico, éster dimetílico del ácido
tereftálico, éster dimetílico del ácido naftalendicarboxílico. Se
prefieren especialmente ácido isoftálico y éster dimetílico del
ácido tereftálico. Ácidos dicarboxílicos alifáticos adecuados son,
por ejemplo, ácido adípico, ácido azelaico y ácido
decanodicarboxílico, prefiriéndose especialmente ácido adípico.
Como polioles se usan, entre otros,
etilenglicol, propilenglicol, neopentilglicol y
1,4-butanodiol. Para la aplicación descrita han
demostrado ser especialmente ventajosas las mezclas de etilenglicol
y neopentilglicol.
Como catalizador de reticulación por UV b) se
considera preferiblemente un fotoiniciador adecuado para la
fotopolimerización catiónica o mezcla de iniciadores. Para los
barnices para horno según la invención se usa preferiblemente la
sal mixta de hexafluorofosfato de arilsulfonio de la siguiente
fórmula
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
En lugar de ésta o adicionalmente, el componente
b) también puede contener otros catalizadores de reticulación por UV
habituales.
Como diluyentes reactivos c) se consideran
preferiblemente compuestos de oxiranos, oxetanos de bajo peso
molecular, entre otros, copolimerizables con los oxiranos según la
invención.
Como agentes de transferencia de cadenas d) y
para aumentar la densidad de reticulación es ventajoso el uso
conjunto de poliolésteres, dado el caso ramificados, con pesos
moleculares entre 500 y 2000 g/mol, se prefieren poliolésteres con
un peso molecular medio entre 500 y 1000 g/mol.
Como aditivos nivelantes e) pueden usarse
preferiblemente polidisiloxanos modificados tensioactivos, como por
ejemplo "Byk 306" de Byk Chemie GmbH.
La invención se explica más detalladamente
mediante los siguientes ejemplos:
Se mezclan 62,4 g de
3,4-epoxiciclohexanocarboxilato de metilo con 80 g
de un polietilenglicol 400, se cubre con nitrógeno como gas
protector, se mezcla con 0,2 g de titanato de tetrabutilo y se
transesterifica a 180 - 200ºC con disociación de 12,8 g de metanol.
Se obtienen 155,4 g de un polietilenglicoldioxirano altamente
viscoso.
Se mezclan 31,2 g de
3,4-epoxiciclohexanocarboxilato de metilo con 97 g
de tereftalato de dimetilo, 15,5 g de etilenglicol y 26,0 g de
neopentilglicol, se cubre con nitrógeno como gas protector, se
mezcla con 0,2 g de titanato de tetrabutilo y se transesterifica a
180 - 200ºC con disociación de 38,4 g de metanol. Se obtienen 131,5
g de un poliesterdioxirano ceroso.
Se mezclan 31,2 g de
3,4-epoxiciclohexanocarboxilato de metilo con 73 g
de ácido adípico, 15,5 g de etilenglicol y 26,0 g de
neopentilglicol, se cubre con nitrógeno como gas protector, se
mezcla con 0,2 g de titanato de tetrabutilo y se esterifica a 180 -
200ºC con disociación de 6,4 g de metanol y 18 g de agua. Se
obtienen 121,5 g de un poliesterdioxirano ceroso.
A partir de los oxiranos preparados se
formularon barnices para horno que pueden endurecerse por UV.
Se prepara un barniz que puede endurecerse por
UV a partir de 32,5 g de Cyracure UVR 6110, 30 g de dioxirano III, 5
g de fotoiniciador, 30 g de
3,4-epoxi-ciclohexanocarboxilato de
metilo y 2,5 g de aditivo nivelante. Los componentes se mezclan
homogéneamente para dar un barniz transparente incoloro con 790 mPa
s.
Se prepara un barniz que puede endurecerse por
UV a partir de 52,5 g de Cyracure UVR 6110, 40 g de dioxirano 1,5 g
de fotoiniciador y 2,5 g de aditivo nivelante. Los componentes se
mezclan homogéneamente para dar un barniz transparente incoloro con
670 mPa s.
Se prepara un barniz que puede endurecerse por
UV a partir de 67,5 g de Cyracure UVR 6110, 25 g de polioléster
Desmophen 670, 5 g de fotoiniciador y 2,5 g de aditivo nivelante.
Los componentes se mezclan homogéneamente para dar un barniz
transparente incoloro con 2340 mPa s.
Un hilo de cobre con 0,30 mm de diámetro de hilo
desnudo recubierto convencionalmente con un barniz para hilos de
poliesterimida habitual en el comercio se recubrió a 10 - 80ºC
mediante el procedimiento de regulación del espesor por chorro con
los barnices para horno preparados según la invención con un aumento
del diámetro total de 50 \mum y se curó mediante luz UV. Como
fuente de UV se utilizó una fuente de radiación de vapor de
mercurio de alta presión excitada por microondas. La potencia de la
fuente de radiación fue entre 25 y 100 vatios por cm. En este caso,
el reflector y la fuente de radiación forman una unidad de
resonancia.
Según las normas internaciones DIN EN
60851-3 (IEC 851-3), los ensayos de
la resistencia al curado se realizaron en bobinas fabricadas de
acuerdo a las normas. La fuerza de curado mínima necesaria para el
presente diámetro del hilo se superó claramente con los 0,7 N
determinados.
Se obtuvieron los siguientes resultados de los
ensayos:
- Esmalte para horno 1:
- con una capa de barniz de 10 \mum se obtiene un hilo esmaltado con superficie lisa y buenas propiedades de curado a 200ºC y una fuerza de curado de 0,7 N.
- Esmalte para horno 2:
- con una capa de barniz de 10 \mum se obtiene un hilo esmaltado con superficie lisa y buenas propiedades de curado a 200ºC.
- Esmalte para horno 3:
- con una capa de barniz de 11 \mum se obtiene un hilo esmaltado con superficie lisa y buenas propiedades de curado a 200ºC y una fuerza de curado de 0,8 N.
Claims (12)
1. Uso de barnices para horno que pueden
endurecerse por UV que contienen
a) 50 - 95% en peso de aglutinantes basados en
oxirano,
b) 1 -10% en peso de catalizadores de
reticulación por UV,
c) 0 - 80% en peso de diluyentes reactivos,
d) 0 - 40% en peso de agentes de transferencia
de cadenas, así como
e) 1 - 8% de otros aditivos
para la fabricación de bobinas.
2. Uso según la reivindicación 1 ó 2
caracterizado porque se utilizan barnices para horno que
contienen
a) 60 - 93% en peso de aglutinantes basados en
oxirano,
b) 2 - 6% en peso de catalizadores de
reticulación,
c) 0 - 70% en peso de diluyentes reactivos,
d) 0 - 30% en peso de agentes de transferencia
de cadenas, así como
e) 1 - 3% en peso de otros aditivos.
3. Uso según una de las presentes
reivindicaciones caracterizado porque como barniz para horno
se utilizan compuestos de oxirano cicloalifáticos de fórmula
general
en la que R_{1} puede ser un
hidrógeno, un resto carboxilato de la fórmula
indicada
un resto poliéter de
fórmula
con n = 1-50 o un
resto poliéster de la siguiente
fórmula
en la que R_{2} representa un
resto metilo, etilo, propilo o butilo u otro compuesto de oxirano de
la siguiente
fórmula
y R_{3} se corresponde con un
resto hidroxietilo o un compuesto de oxirano de la siguiente
fórmula
R_{4} y R_{5} describe una cadena de
hidrocarburos alifáticos de 2 - 6 unidades de carbono, pudiendo ser
R_{5} también además un resto fenilo y R_{6} se corresponde con
un resto hidroxialquilo con 2-6 átomos de carbono o
un compuesto de oxirano de la siguiente fórmula
4. Uso según una de las reivindicaciones
precedentes caracterizado porque por lo menos se añade un
fotoiniciador adecuado para la fotopolimerización catiónica.
5. Uso según la reivindicación 5,
caracterizado porque como fotoiniciador se añade una sal
mixta de hexafluorofosfato de arilsulfonio de la siguiente
fórmula
6. Uso según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque se utiliza un barniz para
horno cuyo componente a) se ha preparado usando
3,4-epoxiciclohexanocarboxilato de metilo.
7. Uso según la reivindicación 7
caracterizado porque se utiliza un barniz para horno cuyo
componente a) se ha preparado utilizando polietilenglicol.
8. Uso según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque se utilizan barnices para
horno a los que como diluyentes reactivos se añaden oxiranos,
oxetanos de bajo peso molecular.
9. Uso según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque el componente d) contiene
poliolésteres con pesos moleculares entre 500 y 2000 g/mol.
10. Uso según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque el componente d) contiene
poliolésteres con un peso molecular medio entre 500 y 1000
g/mol.
11. Uso según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque el componente e) contiene
aditivos o estabilizadores o mezclas de los mismos.
12. Uso según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque a continuación del
recubrimiento de la bobina con barniz para horno éste se cura
mediante radiación ultravioleta.
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