ES2329591T3

ES2329591T3 - Barniz de recubrimiento.

Info

Publication number: ES2329591T3
Application number: ES05707890T
Authority: ES
Inventors: Klaus-Wilhelm Lienert; Gerold Schmidt; Sascha Todter-Konig
Original assignee: Altana Electrical Insulation GmbH
Current assignee: Altana Electrical Insulation GmbH
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2005-01-24
Publication date: 2009-11-27
Anticipated expiration: 2025-01-24
Also published as: DE102004006239A1; KR101185344B1; US20080035016A1; EP1716212B1; DE502005007886D1; EP1716212A1; KR20070009994A; JP4886524B2; ATE439411T1; US7728101B2; JP2007522294A; WO2005075586A1

Abstract

Barniz de recubrimiento que contiene a) un aglutinante constituido por una resina alquídica sintetizada a partir de 1. 33,0 - 50,0% en peso de isocianurato de tris-(2-hidroxietilo), 2. 14,0 - 20,0% en peso de éster dimetílico de ácido 2,6-naftalendicarboxílico, 3. 34,0 - 47,0% en peso de ácido graso de talol, 4. 1,0 - 15,0% en peso de agente de modificación, sumando el % en peso respectivamente el 100,0% en peso y siendo el agente de modificación una mezcla de 2,6- y 2,4-toluilendiisocianato, b) por lo menos un disolvente o mezcla de disolventes que contiene por lo menos una mezcla de disolventes hidrocarbonados y c) por lo menos un desecante o por lo menos una mezcla de desecantes y uno o varios agentes antipiel.

Description

Barniz de recubrimiento.

La presente invención se refiere a un barniz de secado al aire que es especialmente adecuado para el recubrimiento de módulos planos en la electrónica, híbridos, módulos SMD y placas de circuito impreso equipadas que están expuestas a una elevada carga térmica. Además, el barniz puede utilizarse para impregnar bobinados eléctricos o como barniz protector para bobinados eléctricos.

Un barniz de recubrimiento para módulos planos, híbridos, módulos SMD, así como otros componentes que se utilizan en placas de circuito impreso, debe proteger las partes barnizadas de la humedad, productos químicos, polvo, etc. Además, debido a la capa protectora, debería elevarse la seguridad respecto al clima y la corriente de escape de módulos electrónicos. La capacidad de carga térmica debe adaptarse al campo de utilización. Los barnices habituales tienen un índice de temperatura (IT) de 130. Se desea, especialmente por la industria del automóvil, un barniz de recubrimiento con un IT superior a 155. Evidentemente se supone una buena adherencia sobre distintos sustratos. El procesamiento se produce normalmente en el procedimiento de selección, recubrimiento, inmersión selectiva, pulverización o inyección. Con un barniz de este tipo se obtienen espesores de película seca a partir de 10 \mum.

El estado de la técnica es el uso de barnices de secado al aire o al horno. El aglutinante es normalmente una resina alquídica, acrílica o de poliuretano. Las resinas alquídicas se conocen y también se han descrito desde hace tiempo como protección superficial (W. Oburger, Die Isolierstoffe der Elektrotechnik, Springer 1957; W. Tillar Shugg, Handbook of Electrical and Electronic Insulating Materials, IEEE Press 1995).

Las resinas alquídicas pueden formularse como tales o también como resinas modificadas (imida, uretano) sin o con agentes de curado adicionales (resinas de melanina, fenólicas, isocianatos (bloqueados)) en disolventes orgánicos. Estos barnices son de baja viscosidad y contienen, además de aglutinantes, catalizadores y aditivos. Las resinas alquídicas son conocidas como no especialmente estables a la temperatura, pero tienen la ventaja que se secan al aire con una composición de aglutinantes adecuada y así permiten un procesamiento rentable.

Si en las resinas de poliéster ramificadas o en las resinas de poliéster modificadas se introduce isocianurato de tris-(2-hidroxietilo), se obtienen productos que térmicamente son de mayor calidad (K-W. Lienert, Poly(ester-imide)s for industrial use, S. 48, in Progress in polyimide chemistry, vol. 141, 1999).

Los documentos JP 50069193 y JP 53061629 dan a conocer resinas alquídicas que, sin embargo, no están modificadas con toluilendiisocianato, además, por el documento JP 53061629 no se conoce usar ácido naftalendicarboxílico.

Por los documentos US 3.211.585 y US 3.523.820 se conoce modificar resinas de poliéster con poliisocianatos, sin embargo por estos documentos no se conoce el uso de ácido naftalendicarboxílico para su síntesis.

Además, en el documento EP 0 813 580 se describe que el uso de estructuras de ácido 2,6-naftalendicarboxílico en lugar de las estructuras de tereftalato habituales en poliésteres y poliésteres modificados también conduce a una mejora de las propiedades térmicas.

La presente invención se ha planteado el objetivo de poner a disposición un barniz de recubrimiento de baja viscosidad de secado al aire para el revestimiento de módulos planos, híbridos, módulos SMD, etc., que puede procesarse en los equipos habituales y presenta un IT según IEC 60216 de al menos 155.

Este objetivo se alcanza mediante un barniz de recubrimiento que contiene

a): un aglutinante constituido por una resina alquídica sintetizada a partir de

1.: 33,0 - 50,0% en peso, preferiblemente 37,0 - 45,0% en peso, con especial preferencia 38,0 - 43,0% en peso de isocianurato de tris-(2-hidroxietilo),

2.: 14,0 - 20,0% en peso, preferiblemente 15,0 - 19,0% en peso, con especial preferencia 16,0 - 18,0% en peso de éster dimetílico de ácido 2,6-naftalendicarboxílico,

3.: 34,0 - 47,0% en peso, preferiblemente 38,0 - 44,0% en peso, con especial preferencia 40,0 - 42,0% en peso de ácido graso de talol,

4.: 1,0 - 15,0% en peso de un agente de modificación,

\quad: sumando el % en peso respectivamente el 100,0% en peso y siendo el agente de modificación una mezcla de 2,6- y 2,4-toluilendiisocianato,

b): por lo menos un disolvente o por lo menos una mezcla de disolventes industriales de éstos que contiene por lo menos un disolvente hidrocarbonado y

c): por lo menos un desecante o por lo menos una mezcla de desecantes y uno o varios agentes antipiel.

Según la invención, la resina alquídica se disuelve en los disolventes junto con los desecantes y los otros coadyuvantes. Mediante esto se obtiene un barniz que tiene diferentes viscosidades dependiendo de la concentración de aglutinante y la composición del disolvente. Normalmente, los barnices para el revestimiento de módulos planos en la electrónica, híbridos y módulos SMD tienen viscosidades entre 100 mPas y 400 mPas dependiendo de la aplicación, tecnología de procesamiento y espesor de capa deseado.

La preparación de resinas alquídicas es en general conocida y puede consultarse en diversas obras habituales de la bibliografía química. En este caso, los componentes se calientan con o sin catalizador de esterificación normalmente hasta temperaturas entre 190 y 240ºC. La reacción se realiza normalmente bajo gas protector. Para facilitar la extracción del agua formada puede usarse un azeótropo, agente de arrastre y/o vacío. El control del transcurso de la condensación se realiza normalmente mediante la determinación del índice de acidez y/o la viscosidad de condensación.

Las resinas alquídicas sintetizadas a partir de los componentes descritos pueden modificarse según la invención.

Para modificar las resinas alquídicas pueden utilizarse distintos componentes que reaccionan con los grupos hidroxilo y/o ácido de la resina. Con los grupos hidroxilo reaccionan mono o poliisocianatos que pueden ser aromáticos, alifáticos o cicloalifáticos como, por ejemplo, fenilisocianato, naftilisocianato, 2,6- y 2,4-toluilendiisocianato o una mezcla de ambos, 4,4'-diisocianatodifenilmetano, 1,6-hexametilendiisocianato, isoforondiisocianato, etc. Otros componentes que reaccionan con los grupos hidroxilo son, por ejemplo, resoles o resinas de melanina. Técnicamente están disponibles un gran número de tales compuestos.

El grupo ácido de la resina alquídica puede reaccionar fácilmente con resinas epoxídicas. Las resinas epoxídicas adecuadas son, por ejemplo, éter glicidílico de bisfenol A y bisfenol F, óxido de limoneno, 3',4-epoxiciclohexanocarboxilato de 3,4-epoxiciclohexilmetilo, así como oxiranos monofuncionales como, por ejemplo, éter fenilglicidílico, éteres glicidílicos de alcoholes de cadena larga o de polialquilenglicoles.

Otra modificación de las resinas alquídicas consiste en su ebullición con aceites secantes naturales, con resinas naturales, con anhídrido de ácido maleico, etc. La enumeración de estas posibilidades es a modo de ejemplo y no limita los aglutinantes del barniz según la invención.

Como disolvente o mezcla de disolventes (componente b)) se consideran mezclas de hidrocarburos alifáticos y/o aromáticos que son conocidos en la química de los barnices como, por ejemplo, Shellsol D 25 y D 40, Solvesso 100 y Solvesso 150, tolueno, xileno y cortes de destilación que contienen a éstos. Estos disolventes se usan normalmente, pero no obligatoriamente, en una mezcla con ésteres, cetonas, lactonas, así como otros disolventes de barniz típicos. La siguiente enumeración deberá mostrar la variedad de compuestos que pueden utilizarse: como ésteres son de mencionar en este caso acetato de etilo, isopropilo y butilo, cetonas como etilmetilcetona, isopropilmetilcetona, isoamilmetilcetona, también pueden utilizarse isoforona. La gamma-butirolactona es un representante de la clase de las lactonas. Otros disolventes de barniz típicos son hidroxiéteres como, por ejemplo, metoxipropanol y metoxibutanol, ésteres de éter como, por ejemplo, acetato de metoxiprop-2-ilo, ésteres cíclicos como, por ejemplo, carbonato de propileno y de glicerol. Por la presente se remite a la bibliografía científica en lo que respecta a los disolventes para barnices.

El componente c) contiene sales metálicas como, por ejemplo, octoato de plomo, de cobalto, de circonio, naftenato de manganeso, de vanadio, de calcio, o combinaciones de estos desecantes que catalizan la reticulación de las resinas alquídicas mediante oxígeno del aire.

Los agentes antipiel contenidos en el componente c) como, por ejemplo, etilmetilcetoxima, tocoferol, Ascinin® Antiskin VP 242 (que puede obtenerse de la empresa Borchers, Alemania) evitan la formación de una capa de piel sobre la superficie del barniz durante el almacenamiento de los barnices según la invención en recipientes.

Normalmente y también en función de la utilización del barniz, los barnices de resina alquídica pueden contener dado el caso cocatalizadores, inhibidores de la corrosión, antiespumantes, nivelantes y humectantes. Por la presente se remite a los manuales de barnices especializados.

Para la preparación del barniz de recubrimiento según la invención, el aglutinante existente se disuelve preferiblemente en el componente b), dado el caso se modifica, dado el caso se calienta y a continuación se añade el componente c).

El barniz de recubrimiento según la invención puede usarse preferiblemente para el revestimiento de alambres eléctricos, bobinados eléctricos, como recubrimiento en módulos planos en la electrónica, híbridos, módulos SMD placas de circuito impreso equipadas y para la impregnación de bobinados eléctricos.

A continuación se describe más detalladamente la invención en relación a los ejemplos. La comprobación se realiza según normas DIN e IEC.

Ejemplos

Ejemplo 1

A partir de 1044 g de isocianurato de tris-(2-hidroxietilo) (THEIC), 460 g de éster dimetílico de ácido 2,6-naftalendicarboxílico (NDC), 1085 g de ácido graso de talol y un catalizador de esterificación habitual se prepara una resina alquídica que tiene un índice de acidez inferior a 5 mg de KOH/g. La resina se disuelve en 700 g de acetato de metoxiprop-2-ilo y 1700 g de bencina para barniz. La disolución se mezcla con 208 g de una mezcla industrial de 2,6- y 2,4-toluilendiisocianato y se calienta hasta que ya no sea visible la banda IR del grupo NCO. Se añaden 10 g de octoato de plomo y 10 g de octoato de cobalto, así como 44 g de etilmetilcetoxima. Con aproximadamente 354 g acetato de metoxiprop-2-ilo y aproximadamente 852 g bencina para barniz se ajusta a un tiempo de derrame ISO 6 de 38 s.

Una placa de circuito impresa se sumerge en el barniz y luego se cura 1 hora a 90ºC. La película formada es lisa y está libre de pegajosidad. El corte reticular asciende a Gt 0 B (DIN 53151). La resistencia al paso según DIN EN 60464-2 se determina a 1*10^{16} \Omegacm^{-1}. El IT mediante la pérdida de masa en la seda de filamentos de vidrio según IEC 60216 asciende a 166. Con el barniz se impregnan varillas de perforación según IEC 61033 (procedimiento A) y después del curado (1 hora a 110ºC) se determina la resistencia al secado al horno. A 23ºC asciende a 47 N.

Ejemplo 2

A partir de 522 g (THEIC), 210 g de NDC, 498 g de ácido graso de talol y 56 g de una mezcla industrial de 2,6- y 2,4-toluilendiisocianato se prepara una resina como se describe en el ejemplo 1 y se formula análogamente con los disolventes, desecantes y agentes antipiel especificados. El barniz puede barnizarse y curarse bien.

El IT mediante la pérdida de masa en la seda de filamentos de vidrio según IEC 60216 asciende a 157.

Ejemplo comparativo 3

Se repite el experimento del ejemplo 1, sólo que la resina no se modifica con la mezcla de 2,6- y 2,4-toluilendiisocianato. Después del barnizado y el curado se obtienen películas pegajosas. Por tanto, son innecesarias otras comprobaciones.

Ejemplo comparativo 4

A partir de 1044 g (THEIC), 314 g de ácido isoftálico, 1085 g de ácido graso de talol y 208 g de una mezcla industrial de 2,6- y 2,4-toluilendiisocianato se prepara una resina como se describe en el ejemplo 1 y se formula análogamente con las cantidades de disolvente, desecante y agente antipiel especificadas. El barniz puede barnizarse y curarse bien. El IT mediante la pérdida de masa en la seda de filamentos de vidrio según IEC 60216 asciende a sólo 140.

Ejemplo comparativo 5

A partir de 536 g de trimetilolpropano, 460 g de NDC, 1085 g de ácido graso de talol y 208 g de una mezcla industrial de 2,6- y 2,4-toluilendiisocianato se prepara una resina como se describe en el ejemplo 1 y se formula análogamente con las cantidades de disolvente, desecante y agente antipiel especificadas El barniz puede barnizarse y curarse bien. El IT mediante la pérdida de masa en la seda de filamentos de vidrio según IEC 60216 asciende a sólo 139.

Ejemplo comparativo 6

A partir de 536 g de trimetilolpropano, 314 g de ácido isoftálico, 1085 g de ácido graso de talol y 208 g de una mezcla industrial de 2,6- y 2,4-toluilendiisocianato se prepara una resina como se describe en el ejemplo 1 y se formula análogamente con las cantidades de disolvente, desecante y agente antipiel especificadas. El barniz puede barnizarse y curarse bien. El IT mediante la pérdida de masa en la seda de filamentos de vidrio según IEC 60216 asciende a sólo 132.

Claims

1. Barniz de recubrimiento que contiene

1.: 33,0 - 50,0% en peso de isocianurato de tris-(2-hidroxietilo),

2.: 14,0 - 20,0% en peso de éster dimetílico de ácido 2,6-naftalendicarboxílico,

3.: 34,0 - 47,0% en peso de ácido graso de talol,

4.: 1,0 - 15,0% en peso de agente de modificación,

\quad: sumando el % en peso respectivamente el 100,0% en peso y

\quad: siendo el agente de modificación una mezcla de 2,6- y 2,4-toluilendiisocianato,

b): por lo menos un disolvente o mezcla de disolventes que contiene por lo menos una mezcla de disolventes hidrocarbonados y

2. Barniz de recubrimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el componente b) contiene mezclas de hidrocarburos alifáticos o aromáticos o mezclas de los mismos.

3. Barniz de recubrimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el componente b) contiene otro disolvente de la clase de los ésteres, cetonas, lactonas o hidroxiéteres, ésteres de éter, ésteres cíclicos.

4. Barniz de recubrimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en el componente c) están contenidos octoato de plomo, de cobalto, de circonio, naftenato de manganeso, de vanadio, de calcio, o combinaciones de uno o varios de estos desecantes.

5. Barniz de recubrimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el componente c) contiene como agente antipiel etilmetilcetoxima, tocoferol o mezclas de estas sustancias.

6. Barniz de recubrimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el componente c) contiene adicionalmente cocatalizadores, inhibidores de la corrosión, antiespumantes, nivelantes y humectantes.

7. Procedimiento para la preparación de un barniz de recubrimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el componente a) se disuelve en el componente b), dado el caso se calienta, y a continuación se añade el componente c).

8. Uso del barniz de recubrimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6 para el revestimiento de alambres eléctricos y bobinados eléctricos, además de como recubrimiento de módulos planos en la electrónica, híbridos, módulos SMD, placas de circuito impreso equipadas, para la impregnación de bobinados eléctricos.