ES2877512T3 - Uso de una composición de resina epoxi y producto eléctrico con composición de resina epoxi - Google Patents

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Abstract

Uso de una composición de resina epoxi en una aplicación en exterior de un aislamiento eléctrico, comprendiendo la composición de resina epoxi: - una resina epoxi alifática; - un sistema de catalizador, en donde el sistema de catalizador está presente en un contenido de 0,5 a 5 phr en la composición epoxi; o comprendiendo el sistema de catalizador un complejo de amina BX3; representando la "X" en BX3 un halogenuro; en donde la composición de resina epoxi está libre de anhídridos.

Description

DESCRIPCIÓN
Uso de una composición de resina epoxi y producto eléctrico con composición de resina epoxi
Campo de la invención
La presente descripción se refiere al uso de una composición de resina epoxi en un aislamiento eléctrico para aislar un producto eléctrico, y a un producto eléctrico que incluye aislamiento con la composición de resina epoxi. Además, la presente descripción se refiere a un producto eléctrico para la transmisión o distribución de energía de media y/o alta tensión que comprende un conductor rodeado por el material de aislamiento eléctrico que incluye la composición de resina epoxi.
Estado de la técnica
Las resinas epoxi pueden curar mediante varias reacciones, p. ej. copolimerización u homopolimerización. Para la copolimerización se utilizan endurecedores. Por ejemplo, el uso de endurecedores de anhídrido para curar resinas epoxi es conocido en la bibliografía, incluyendo varios conceptos de bajo contenido de anhídrido (5-10% en peso) así como resinas epoxi con grupos anhídrido injertados. Además, el curado de las resinas epoxi tiene lugar en presencia de endurecedores alternativos, tales como endurecedores de amina. Para la homopolimerización, se conocen varios sistemas de catalizador/acelerador para curar resinas epoxi sin usar endurecedores.
Las aplicaciones eléctricas en exterior actuales han utilizado una mezcla de una resina epoxi y un endurecedor (en su mayoría anhídridos) que tiene varias ventajas, p. ej., se han investigado bien, han demostrado funcionar y son bien aceptadas por los clientes.
Como endurecedores, se han utilizado principalmente anhídridos no aromáticos tales como MHHPA (anhídrido metilhexahidroftálico) o HHPA (anhídrido hexahidroftálico) para producir sistemas de aislamiento, p. ej. en transformadores de medida exteriores y reconectadores exteriores. Estos endurecedores pueden generar problemas de salud graves debido a la sensibilización causada por la exposición prolongada a los vapores de anhídrido producidos durante el procesamiento. En consecuencia, ambos endurecedores se añadieron a la lista de candidatos REACH de SVHC (Sustancias extremadamente preocupantes) en 2012. El 18 de noviembre de 2015, la ECHA publicó el 7° proyecto de recomendación que añade los anhídridos para su inclusión en la Lista de Autorizaciones (Anexo XIV).
Dado que las resinas epoxi que contienen restos aromáticos se degradan debido a la radiación UV, no son adecuadas para uso en el exterior. En cambio, cuando la estabilidad en el exterior o la baja viscosidad es una propiedad deseada, se han utilizado resinas epoxi cicloalifáticas. Por ejemplo, se han utilizado los epoxi cicloalifáticos específicos para evitar la formación de caminos conductores y la erosión.
Por consiguiente, el material actual para aplicaciones eléctricas en exterior se basa en sistemas de resinas epoxi cicloalifáticas que incluyen un endurecedor, tal como anhídridos. Sin embargo, dado que los anhídridos son volátiles, los anhídridos pueden generar sensibilización por inhalación y se añadieron a la lista de candidatos REACH de SVHC (sustancias extremadamente preocupantes), se necesitan nuevas formulaciones de resinas epoxi sin anhídridos para aplicaciones en el exterior.
En vista de lo anterior, se proporciona el uso de una composición de resina epoxi y un producto eléctrico que incluye un aislamiento con una composición de resina epoxi que resuelven al menos algunos de los problemas de los sistemas conocidos en la técnica.
El documento CA 2207 782 A1 así como el documento US 6048 946 A describen una composición de resina epoxi.
Breve descripción de la invención
En vista de lo anterior, se proporciona el uso de una composición de resina epoxi según las reivindicaciones 1 y 2, y un producto eléctrico que tiene aislamiento con una composición de resina epoxi según la reivindicación 15. Otros aspectos, ventajas y características de la presente invención son evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes, la descripción y los dibujos adjuntos.
Según un aspecto de la invención, se proporciona el uso de una composición de resina epoxi en una aplicación de exterior de un aislamiento eléctrico. La composición de resina epoxi incluye una resina epoxi alifática y un sistema de catalizador. El sistema de catalizador está presente en la composición de resina epoxi en un contenido de aproximadamente 0,5 phr a aproximadamente 5 phr (partes por cien partes de resina). El sistema de catalizador incluye un complejo de amina BX3. Según las realizaciones descritas en el presente documento, la composición de resina epoxi está sustancialmente libre de anhídridos.
Según un aspecto adicional de la invención, se proporciona el uso de una composición de resina epoxi en una aplicación de media o alta tensión (MT y AT) de un aislamiento eléctrico. La composición de resina epoxi incluye una resina epoxi alifática y un sistema de catalizador. El sistema de catalizador está presente en la composición de resina epoxi en un contenido de aproximadamente 0,5 phr a aproximadamente 5 phr (partes por cien partes de resina). El sistema de catalizador incluye un complejo de amina BX3. De acuerdo con las realizaciones descritas en el presente documento, la composición de resina epoxi está sustancialmente libre de anhídridos.
En particular, la presente invención se refiere además al uso de la composición de resina epoxi como se describe en las realizaciones del presente documento para aislar eléctricamente componentes eléctricos tales como máquinas, bornas y transformadores y otros componentes aislantes.
Las realizaciones descritas en el presente documento proporcionan una composición de resina epoxi sin anhídridos (es decir, composiciones epoxi libres de anhídridos) para aplicaciones eléctricas en exterior y/o aplicaciones de media y alta tensión que tienen propiedades iguales o similares con respecto al comportamiento eléctrico y mecánico que los sistemas epoxi que contienen anhídridos usados actualmente. El material utilizado actualmente para aplicaciones eléctricas de exterior se basa, por ejemplo, en sistemas de resinas epoxi cicloalifáticas que incluyen un endurecedor, tal como anhídridos. Sin embargo, dado que los anhídridos son volátiles, pueden generar sensibilización por inhalación y se añadieron a la lista de candidatos REACH de SVHC (sustancias extremadamente preocupantes), las nuevas formulaciones de resina epoxi libres de anhídridos para aplicaciones en exterior son beneficiosas.
Incluso si la homopolimerización sin usar endurecedores de anhídrido es una forma factible, aún no se ha realizado una mirada más cercana a las propiedades eléctricas y mecánicas de tales sistemas epoxi homopolimerizados. Uno de los mayores desafíos son propiedades inferiores de formación de caminos conductores y erosión y agrietamiento a bajas temperaturas.
De acuerdo con el conocimiento de los autores de la presente invención, hasta ahora, todavía no se han descrito en la bibliografía los materiales epoxídicos homopolimerizados que cumplen los requisitos para aplicaciones en exterior. Los autores de la presente invención investigaron que los sistemas de resina epoxi sin ningún endurecedor fallan repetidamente el nivel de 3,5 kV del ensayo de formación de caminos conductores y erosión en plano inclinado (clase 1A3.5 según la norma IEC 60587) usado y beneficioso para aplicaciones eléctricas en exterior. Además, todavía no se ha investigado la resistencia al agrietamiento a bajas temperaturas para tales sistemas de resina epoxi.
Las realizaciones descritas en el presente documento resuelven los inconvenientes descritos anteriormente de los sistemas de resina epoxi actualmente disponibles. En particular, las realizaciones descritas en el presente documento proporcionan el uso de composiciones de resina epoxi que no incluyen anhídridos y que aún cumplen los requisitos eléctricos y mecánicos de los productos para exteriores, en particular los productos para exteriores de MT. Las propiedades eléctricas y mecánicas se consideran y ensayan especialmente con respecto a la formación de caminos conductores y la erosión y el agrietamiento a bajas temperaturas. Específicamente, la presente invención proporciona el uso de una composición de resina epoxi que es curable (en particular homopolimerizable) en presencia de un catalizador en una pequeña concentración (0,5-5 phr), pasa el ensayo de nivel de 4,5 kV y muestra resistencia al agrietamiento a bajas temperaturas
Según otro aspecto de la invención, se proporciona un producto eléctrico para aplicaciones en exterior. El producto eléctrico según las realizaciones descritas en el presente documento incluye un aislamiento, en donde el aislamiento incluye una composición de resina epoxi. La composición de resina epoxi según las realizaciones descritas en el presente documento incluye una resina cicloalifática hidrófoba y un sistema de catalizador. El sistema de catalizador está presente en la composición epoxi en un contenido de aproximadamente 0,5 phr a aproximadamente 5 phr. El sistema de catalizador incluye un complejo de amina BX3. La composición de resina epoxi en el aislamiento de un producto eléctrico de acuerdo con las realizaciones descritas en el presente documento está sustancialmente libre de anhídridos.
En vista de lo anterior, el uso de una composición de resina epoxi libre de anhídridos y el producto eléctrico según las realizaciones descritas en el presente documento representan una solución alternativa viable para mitigar el efecto de una posible penalización o prohibición de anhídridos. Específicamente, las composiciones de resina epoxi libres de anhídridos utilizadas en las realizaciones descritas en el presente documento resisten los requisitos mecánicos y eléctricos para aplicaciones eléctricas en exterior tales como ensayos de formación de caminos conductores y erosión y agrietamiento a bajas temperaturas sin usar anhídridos (como se mostrará en detalle a continuación). Las composiciones de resina epoxi libres de anhídridos utilizadas en las realizaciones descritas en el presente documento ofrecen una alternativa viable a los materiales epoxídicos basados en anhídridos que se utilizan actualmente para aplicaciones en exterior, tales como aislamientos de media y/o alta tensión.
Otras realizaciones, aspectos, ventajas y características de la presente invención se describen en las reivindicaciones dependientes, la descripción y los dibujos adjuntos.
A continuación, si no se define de otra manera, "% en peso" (% en peso) se refiere al peso total de la entidad respectiva (p. ej., el peso total de la composición de resina epoxi o el peso total del material de aislamiento eléctrico). Además, si no se indica lo contrario, todas las mediciones se llevaron a cabo a temperatura ambiente.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 muestra un ensayo de ejemplo comparativo para la formación de caminos conductores y erosión con muestras que incluyen una composición de resina epoxi como se conoce en la técnica.
La figura 2 muestra un ensayo de muestra para la formación de caminos conductores y erosión con muestras que incluyen una composición de resina epoxi como se usa en las realizaciones descritas en el presente documento.
La figura 3 muestra un diagrama de un ensayo de agrietamiento y ensayo de comportamiento de temperatura de muestras con una composición de resina epoxi utilizada en las realizaciones descritas en el presente documento.
Descripción detallada de la invención
Ahora se hará referencia en detalle a diversas realizaciones y aspectos de la invención. Cada realización y cada aspecto se proporciona a modo de explicación y no pretende ser una limitación. Por ejemplo, las características ilustradas o descritas como parte de una realización o aspecto pueden usarse en o junto con cualquier otra realización o aspecto para dar todavía una realización o aspecto adicional. Se pretende que la presente descripción incluya tales combinaciones y variaciones.
Según una realización, se proporciona el uso de una composición de resina epoxi en una aplicación en exterior o una aplicación de media y alta tensión de un aislamiento eléctrico. La composición de resina epoxi incluye una resina epoxi alifática y un sistema de catalizador. El sistema de catalizador está presente en la composición de resina epoxi en un contenido de aproximadamente 0,5 phr a aproximadamente 5 phr (partes por cien partes de resina). El sistema de catalizador incluye un complejo de amina BX3. Según las realizaciones descritas en el presente documento, la composición de resina epoxi está sustancialmente libre de anhídridos.
Una "aplicación en exterior" como se usa en el presente documento puede entenderse como una aplicación de un aislamiento eléctrico (p. ej., un aislamiento de un producto eléctrico de media - alta tensión) en circunstancias ambientales del exterior. Por ejemplo, las circunstancias ambientales pueden incluir temperatura, presión, humedad, radiación (p. ej., radiación UV) y similares. En un ejemplo, que puede combinarse con otras realizaciones descritas en el presente documento, las circunstancias ambientales de una aplicación en exterior pueden incluir al menos uno de los siguientes parámetros o condiciones: la temperatura en el intervalo entre aproximadamente -80°C y aproximadamente 70°C, siendo la humedad de hasta 100%, la intensidad de la luz, la longitud de onda de la luz, siendo el índice UV de hasta 11, la intensidad de la luz UV, condiciones que dependen de la altura del lugar de uso (tal como alta radiación UV, contenido de oxígeno reducido, presión reducida), cambios (rápidos) de presión del aire, la contaminación del aire (p. ej., con crecimiento de moho, plaguicidas, herbicidas, polen, excrementos de pájaros, lluvia ácida, niebla ácida), la salinidad del aire ambiente (p. ej., una salinidad de entre 200 microSiemens/cm a 200.000 microSiemens/cm o la conductividad de la solución salina cuando el aire se condensa), la alcalinidad del aire ambiente, la acidez del aire ambiente y similares. Generalmente, todas las condiciones de la tierra en el suelo (no en el agua), que no son en interiores, pueden contribuir a los parámetros exteriores. Según algunas realizaciones, que pueden combinarse con otras realizaciones descritas en el presente documento, se puede usar al menos uno de los siguientes estándares para aplicaciones en exterior: CIGRE 333 (Guía para el establecimiento de estaciones de ensayo de aisladores con contaminación natural); CIGRE 631 (Recubrimiento para proteger equipos de redes aéreas de energía en condiciones invernales); CIGRE 158 (Aisladores contaminados: una revisión de los conocimientos actuales); IEC/TS 60815-3 (Selección y dimensionamiento de aisladores de AT para uso en condiciones de contaminación, especialmente Parte 3: Aisladores de polímero para sistemas de CA); IEC TR 62039 (Guía de selección de materiales poliméricos para uso en exteriores bajo estrés de AT); y CEI IEC 507 (Ensayos de contaminación artificial en aisladores de alta tensión para su uso en sistemas de CA).
Según algunas realizaciones, una aplicación de media tensión (MT) o alta tensión (AT) puede entenderse como una aplicación de la composición de resina epoxi en un producto eléctrico que tiene un voltaje de régimen definido, en particular un voltaje de régimen en el intervalo de MT o AT. De acuerdo con algunas realizaciones, una aplicación de MT puede tener un voltaje de régimen superior a 1 kV, tal como un voltaje de régimen entre 1 kV y 35 kV. Por ejemplo, una aplicación de alta tensión puede incluir aplicaciones con un voltaje de régimen que típicamente es superior a 35 kV, tal como un voltaje de régimen entre 35 kV y 230 kV, o superior a 230 kV, tal como 640 kV o superior a 640 kV. Según algunas realizaciones, la composición de resina epoxi también se puede usar en una aplicación de alta corriente según las realizaciones descritas en el presente documento. Por ejemplo, una aplicación de alta corriente de la composición de resina epoxi en un producto eléctrico tiene una corriente de régimen definida, en particular una corriente de régimen de más de 1000 A.
Según algunas realizaciones, la composición de resina epoxi incluye un sistema de catalizador. El sistema de catalizador incluye un complejo de amina BX3. En algunas realizaciones, el sistema de catalizador puede incluir componentes adicionales. Por ejemplo, el sistema de catalizador puede incluir uno o más cocatalizadores, aceleradores, agentes activadores del catalizador, aglutinantes, aglutinantes activos y similares.
El término "sustancialmente" como se usa en el presente documento puede significar que puede haber una cierta desviación de la característica indicada con "sustancialmente". Por ejemplo, sustancialmente exento de anhídridos puede incluir cantidades pequeñas (p. ej., insignificantes) de anhídridos, tales como pequeñas cantidades de anhídridos que no contribuyen o no pueden contribuir al endurecimiento de la composición de resina epoxi. En algunas realizaciones, la composición de resina epoxi que está sustancialmente libre de anhídridos puede significar que la composición puede incluir aproximadamente 0,5% en peso o menos de anhídridos. Según algunas realizaciones, el término "que no influye sustancialmente" en una determinada propiedad puede significar que puede haber una influencia pequeña e insignificante en la respectiva propiedad. Normalmente, "que no influye sustancialmente" puede significar que no hay influencia en la función de la parte respectiva que tiene la propiedad mencionada.
La "X" en el complejo de amina BX3 representa un halegonuro, tal como Cl o F. La letra "B" representa el elemento químico boro. Por ejemplo, BX3 puede representar BCl3 (tricloruro de boro). El complejo de amina BX3 puede ser un complejo de N,N-dimetil-octilamino y tricloruro de boro o derivados de un complejo de N,N-dimetil-octilamino y tricloruro de boro. En algunas realizaciones, se puede usar al menos uno de los materiales denominados Omicure BC120, Astorit ACC 9577, Huntsman DY 9577 ES para el complejo de amina BX3. Por ejemplo, cada uno de los materiales mencionados anteriormente se puede utilizar en una concentración de 1,5-2 phr.
Según algunas realizaciones, que pueden combinarse con otras realizaciones descritas en el presente documento, se elige un superácido bloqueado del grupo de sales de ácido tríflico, fluoroantimónico, hexafluoroantimoniato, derivados de hexafluoroantimoniato y complejos de hexafluoroantimoniato. En algunas realizaciones, se puede usar el material que tiene el nombre CXC 1612, en particular en una concentración de 0,5 phr a 5 phr.
Según algunas realizaciones, que pueden combinarse con otras realizaciones descritas en el presente documento, el sistema de catalizador puede incluir tanto un complejo de amina BX3 como un superácido bloqueado. En particular, el sistema de catalizador puede incluir al menos uno de los ejemplos mencionados anteriormente de un complejo de amina BX3 y al menos uno de los ejemplos mencionados anteriormente de un superácido bloqueado.
Según algunas realizaciones, la composición epoxi usada en las realizaciones descritas en el presente documento puede incluir una resina epoxi alifática, en particular una resina cicloalifática. En un ejemplo, la composición de resina epoxi utilizada en las realizaciones descritas en el presente documento incluye una resina cicloalifática basada en un éster de diglicidilo de un ácido hexahidroftálico. Según algunas realizaciones, que pueden combinarse con otras realizaciones descritas en el presente documento, la composición de resina epoxi utilizada en las realizaciones descritas en el presente documento puede incluir una resina hidrófoba, en particular una mezcla de resina epoxi hidrófoba.
En algunas realizaciones, la composición de resina epoxi utilizada en las realizaciones descritas en el presente documento puede incluir además una carga, en particular una carga de sílice. En un ejemplo, la carga en la composición de resina epoxi usada en las realizaciones descritas en el presente documento puede ser una sílice ultrafina y, en particular, una sílice ultrafina silanizada. Según algunas realizaciones, que pueden combinarse con otras realizaciones descritas en el presente documento, la carga puede estar presente en la composición de resina epoxi en una cantidad entre aproximadamente 50% en peso y 70% en peso, en particular entre aproximadamente 60% en peso y aproximadamente 65% en peso.
En algunas realizaciones, que pueden combinarse con otras realizaciones descritas en el presente documento, la composición de resina epoxi es una composición de resina epoxi homopolimerizada.
Según las realizaciones descritas en el presente documento, el contenido del sistema de catalizador en la composición de resina epoxi utilizada en las realizaciones descritas en el presente documento puede estar típicamente entre aproximadamente 0,1 phr y aproximadamente 10 phr, más típicamente entre aproximadamente 0,2 phr y aproximadamente 7 phr, e incluso más típicamente entre aproximadamente 0,5 phr y aproximadamente 5 phr. Según algunas realizaciones, que pueden combinarse con otras realizaciones descritas en el presente documento, el contenido del complejo de amina BX3 en la composición de resina epoxi como se usa en realizaciones descritas en el presente documento puede estar típicamente entre aproximadamente 1 phr y aproximadamente 5 phr, más típicamente entre aproximadamente 1,5 phr y aproximadamente 3 phr, e incluso más típicamente entre aproximadamente 1,5 phr y aproximadamente 2 phr. En algunas realizaciones, el contenido del superácido bloqueado en la composición de resina epoxi utilizada en las realizaciones descritas en el presente documento está entre 0,5 phr y 5 phr.
En algunas realizaciones, la cantidad del complejo de amina BX3 y/o los superácidos bloqueados puede variar dependiendo de la aplicación pretendida (específica) de la composición de resina epoxi. Por ejemplo, la cantidad del complejo de amina BX3 y/o los superácidos bloqueados se puede elegir de acuerdo con la relevancia de las propiedades definidas de la composición de resina epoxi, en particular en vista de las aplicaciones en exterior y/o aplicaciones de media y alta tensión. Por ejemplo, para las propiedades deseadas de formación de caminos conductores y erosión (que se explicarán en detalle a continuación), la cantidad del complejo de amina BX3 puede estar entre aproximadamente 1,5 phr y aproximadamente 2 phr. La cantidad de superácido bloqueado puede estar entre aproximadamente 0,5 phr y aproximadamente 5 phr para las propiedades deseadas de formación de caminos conductores y erosión. En algunas realizaciones, en particular si se considera el agrietamiento a bajas temperaturas, el complejo de amina BX3 puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 2 phr en la composición epoxídica utilizada en las realizaciones descritas en el presente documento. Los superácidos bloqueados pueden estar presentes entre aproximadamente 0,5 phr y aproximadamente 5 phr en la composición epoxídica utilizada en las realizaciones descritas en el presente documento con respecto a las propiedades deseadas de agrietamiento a bajas temperaturas. Según algunas realizaciones, temperaturas bajas pueden significar típicamente temperaturas por debajo de aproximadamente 5°C, más típicamente temperaturas por debajo de 0°C.
Según algunas realizaciones, el uso de la composición de resina epoxi puede tener lugar en un producto eléctrico. De acuerdo con algunas realizaciones, que pueden combinarse con otras realizaciones descritas en el presente documento, se describe un producto eléctrico que tiene una composición de resina epoxi como se describe y se usa en las realizaciones descritas en el presente documento. En particular, se describe un producto eléctrico que tiene una composición de resina epoxi, que puede tener cada una de las características de la composición de resina epoxi descrita en el presente documento, sola o en combinación con otras características de la composición de resina epoxi descrita en el presente documento.
Un producto eléctrico como se menciona en el presente documento puede ser un dispositivo eléctrico, una máquina eléctrica o un producto eléctrico para medias y altas tensiones. Por ejemplo, el producto eléctrico puede ser (y/o la composición de resina epoxi usada y descrita en las realizaciones descritas en el presente documento puede usarse en) equipos de energía eléctrica, en particular conmutadores y máquinas rotativas. Por ejemplo, un producto eléctrico puede ser un motor eléctrico, generador y/o transformador. La composición de resina epoxi generalmente se puede usar como aislador de colada de un transformador, componente aislante de un conmutador, en un conductor eléctrico para una máquina eléctrica, un estator con una bobina insertada de una máquina eléctrica, un conductor eléctrico para un transformador y un bobina para un transformador y similares.
Según algunas realizaciones, la composición de resina epoxi usada en las realizaciones descritas en el presente documento puede usarse en varias aplicaciones y dispositivos. Por ejemplo, las aplicaciones y dispositivos para los que se puede usar la composición de resina epoxi como se describe en realizaciones del presente documento incluyen en aislamientos de media y/o alta tensión para uso en exteriores, aisladores de soporte, transformadores y sensores de corriente y voltaje, bornas, como resinas de impregnación, para aisladores exteriores asociados con líneas de alta tensión, en aisladores tipo bastón, compuestos y tipo casquete, en aisladores de base, en la producción de aisladores asociados con interruptores de corriente en exterior, en transductores de medición, en cuellos, en protectores de sobretensión, en construcciones de conmutadores, en interruptores de corriente, transformadores de tipo seco y máquinas eléctricas, y en materiales de revestimiento para transistores y otros elementos semiconductores.
Según algunas realizaciones, la composición de resina epoxi descrita en las realizaciones descritas en el presente documento puede usarse de manera beneficiosa para disminuir los efectos de formación de caminos conductores y erosión en aplicaciones en exterior y/o aplicaciones de media y alta tensión. La formación de caminos conductores y la erosión pueden disminuir la calidad del material y hacer que el material sea susceptible a daños y fallos del material (tal como averías). Por ejemplo, la formación de caminos conductores y la erosión pueden conducir a un mayor desgaste y degeneración del material. Según algunas realizaciones, las propiedades de formación de caminos conductores y erosión de la composición de resina epoxi pueden medirse midiendo la corriente de fuga en un período de tiempo definido. Por ejemplo, las propiedades de formación de caminos conductores y erosión de la composición de resina epoxi como se describe en las realizaciones descritas en el presente documento pueden medirse midiendo la intensidad y duración de la corriente de fuga en un período de tiempo definido. En algunas realizaciones, que pueden combinarse con otras realizaciones descritas en el presente documento, la composición de resina epoxi curada como se describe en realizaciones en el presente documento pasa el ensayo de formación de caminos conductores y erosión en plano inclinado según la norma IEC 60587, clase 1A3.5 a 3,5 kV y 4,5 kV. Según las realizaciones descritas en el presente documento, la composición de resina epoxi ha superado con éxito el ensayo si la corriente de fuga no supera los 60 mA durante más de 2 segundos en un período de 6 horas.
Según algunas realizaciones, la composición de resina epoxi descrita en las realizaciones descritas en el presente documento puede usarse de manera beneficiosa para disminuir los efectos de agrietamiento en aplicaciones en exterior y/o aplicaciones de media y alta tensión. El agrietamiento disminuye la calidad del material. Por ejemplo, el agrietamiento da como resultado pequeñas grietas y aberturas, agujeros o hendiduras dentro del material. En particular con respecto a las propiedades de aislamiento proporcionadas de manera beneficiosa por la composición de resina epoxi usada y descrita en las realizaciones descritas en el presente documento, el agrietamiento puede dañar e incluso destruir la barrera de aislamiento de los productos eléctricos, incluida la composición de resina epoxi según las realizaciones descritas en el presente documento. Según algunas realizaciones, que pueden combinarse con otras realizaciones descritas en el presente documento, la composición de resina epoxi soporta temperaturas de -40°C como mínimo sin agrietamiento. En algunas realizaciones, la expresión "sin agrietamiento" puede referirse a un estado del material, donde no se ven grietas, en particular donde no se ven grietas que sean mayores (tal como mayores en dirección longitudinal) que 1 mm. Por ejemplo, la expresión "sin agrietamiento" puede incluir grietas de tamaño pequeño o en pequeño número, que no influyen sustancialmente en las propiedades de aislamiento del material, incluida la composición de resina epoxi usada y descrita en las realizaciones descritas en el presente documento. Por ejemplo, las grietas que solo están presentes en la superficie del material aislante pueden incluirse en la expresión "sin agrietamiento".
A continuación, se describe un ejemplo de una preparación de muestra.
Para preparar la composición de resina epoxi libre de anhídridos, se mezclaron una resina epoxi (100 phr) y sílice (60% en peso a 65% en peso) en condiciones ambientales, y posteriormente se mezclaron adicionalmente a 70°C con vacío de 1-4 mbar hasta quedó sin burbujas. Se añadió el sistema de catalizador de acuerdo con las realizaciones descritas en el presente documento y se desgasificó durante 30 minutos. La composición de resina epoxi se vertió en la cavidad del molde (tratada con un agente de desmoldeo, Frekote 770-NC) y se desgasificó de nuevo en las mismas condiciones. Para la gelificación, el material se puso durante 8 h a 100°C y luego se curó a 140°C durante 4 h.
En la Tabla 1 a continuación, se indican los componentes utilizados para moldear la composición de resina epoxi libre de anhídridos, los Sistemas 3 y 4 no son parte de la invención:
Tabla 1
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A continuación, se describen los métodos de medición y ensayo de las muestras.
Formación de caminos conductores y erosión: se utilizaron placas de acero con un espaciador (20*22*0,6 cm) como molde para el ensayo de la formación de caminos conductores y la erosión. Las placas de acero se precalientan a 70°C antes de fundir la mezcla. Siguieron los ensayos de formación de caminos conductores y erosión a 3,5 kV. De acuerdo con el ensayo de erosión y formación de caminos conductores en plano inclinado (clase 1A3.5, IEC 60587), se considera que una muestra ha pasado con éxito el ensayo cuando la corriente de fuga no supera los 60 mA durante más de 2 segundos en un período de 6 horas.
Resistencia al agrietamiento: Para determinar la resistencia al agrietamiento se utilizaron insertos de acero con dos radios diferentes de 1 mm y 10 mm y una altura de 50 mm y amplitud y ancho hasta 40 mm. Se utilizaron latas de metal desechables con un diámetro interno de 80 mm y una altura de alrededor de 55 mm como moldes para producir las muestras. Para la evaluación de la sensibilidad al agrietamiento, las muestras se sometieron a ciclos de temperatura en etapas de 10°C a temperaturas entre 0°C y -70°C. Se utilizó una rampa de temperatura de 1 K/minuto para enfriar las muestras desde 20°C hasta la temperatura de referencia. Se utilizó un tiempo de permanencia de 120 minutos a la temperatura de referencia y una rampa de 10 K/minuto para calentar las muestras de nuevo a 20°C. Las muestras se examinaron visualmente en busca de grietas en cada retorno a 20°C.
A continuación, se describen los resultados de las mediciones.
La figura 1 muestra (con fines de comparación) muestras conocidas en la técnica que no superaron el ensayo de formación de caminos conductores y erosión. Las muestras 100 a 109 de la Fig. 1 se preparan con una composición de resina epoxi conocida en la técnica y que es diferente de la composición de resina epoxi utilizada y descrita en realizaciones descritas en el presente documento. En particular, las diez muestras de la Fig. 1 se curan con varios sistemas de catalizadores diferentes del sistema de catalizador como se usa y describe en las realizaciones del presente documento. Las muestras se muestran después de haber fallado la prueba de formación de caminos conductores y erosión a 3,5 kV. Las marcas de formación de caminos conductores y erosión solo se indican para algunas muestras (100, 101, 105 y 107) con los signos de referencia 110 a 113, pero pueden verse en todas las muestras 100 a 109.
Las muestras de la figura 1 solo muestran cualitativamente la erosión de las muestras 100 a 109 en escala de grises después de los ensayos de formación de caminos conductores y erosión (corriente de fuga a cierto voltaje que recorre la muestra mientras también la muestra se enjuaga con una solución salina). El ensayo se realiza de acuerdo con y se explica en detalle en la norma IEC 60587. Según algunas realizaciones, se puede suponer que una muestra muy erosionada (tal como una muestra que tiene un zona grande dañada en la Fig. 1) puede haber experimentado un fallo (y que el dispositivo de ensayo finalice el ensayo si la corriente de fuga supera los 60 mA durante más de 2 segundos en un período de 6 horas).
Por el contrario, como se muestra en la Fig. 2, todas las muestras 200 a 209 producidas con el sistema de catalizador de la presente invención (es decir, el sistema 1-2 como se muestra en la tabla 1 anterior) cumplían los criterios anteriores para la formación de caminos conductores y la erosión y pasaron el ensayo a 4,5 kV. En particular, las muestras 200 a 204 se curan con complejos de amina BX3 (2 phr). Las muestras 205 a 209 se curan con superácidos bloqueados (0,5 phr). Todas las muestras pasaron a 3,5 kV y 4,5 kV (según la norma IEC 60587). En la figura 2, se puede ver que las muestras no están dañadas. Se pueden ver algunas marcas del ensayo en las muestras 200 a 209; sin embargo, las marcas no han dañado el aislamiento ni la muestra.
Las marcas blancas indicadas en algunas de las muestras son residuos de la solución salina que fluye por la muestra durante el ensayo. Las marcas blancas no tienen ningún impacto en la evaluación de los resultados.
La resistencia a bajas temperaturas de la composición de resina epoxi de acuerdo con las realizaciones descritas en el presente documento después de los ciclos de temperatura descritos se muestra en la Fig. 3. Las muestras de resina epoxi curadas con superácidos bloqueados resisten bajas temperaturas de hasta -402C y 60% de las muestras también -702C sin agrietamiento. Por el contrario, las muestras moldeadas con complejos de amina BX3 muestran una menor resistencia para bajas temperaturas.
Según una realización, la invención puede referirse además a una película dieléctrica que comprende el material de aislamiento eléctrico, en particular la composición de resina epoxi como se usa en las realizaciones descritas en el presente documento. Según otro aspecto, la película dieléctrica tiene una rigidez dieléctrica de al menos aproximadamente 10 kV/mm a aproximadamente 40 kV/mm.
La composición de resina epoxi usada en las realizaciones descritas en el presente documento ayuda a prevenir y evitar los riesgos de usar anhídridos volátiles en mezclas de resinas, en particular el riesgo de sensibilización. La omisión de anhídridos en la composición de resina epoxi utilizada en las realizaciones descritas en el presente documento evita problemas de salud debidos a la sensibilización. Además, como se mostró y discutió anteriormente, la composición de resina epoxi como se usa en las realizaciones descritas en el presente documento proporciona las propiedades mecánicas y eléctricas beneficiosas como materiales conocidos que usan anhídridos.
Aunque la presente invención se ha descrito basándose en algunas realizaciones preferidas, los expertos en la técnica deben apreciar que esas realizaciones no deben limitar en modo alguno el alcance de la presente invención.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Uso de una composición de resina epoxi en una aplicación en exterior de un aislamiento eléctrico, comprendiendo la composición de resina epoxi:
- una resina epoxi alifática;
- un sistema de catalizador, en donde el sistema de catalizador está presente en un contenido de 0,5 a 5 phr en la composición epoxi;
o comprendiendo el sistema de catalizador un complejo de amina BX3 ; representando la "X" en BX3 un halogenuro;
en donde la composición de resina epoxi está libre de anhídridos.
2. Uso de una composición de resina epoxi en una aplicación de media y alta tensión de un aislamiento eléctrico, comprendiendo la composición de resina epoxi:
- una resina epoxi alifática;
- un sistema de catalizador, en donde el sistema de catalizador está presente en un contenido de 0,5 a 5 phr en la composición epoxídica y el sistema de catalizador comprende un complejo de amina BX3 , representando la "X" en BX3 un halogenuro;
en donde la composición de resina epoxi está libre de anhídridos.
3. El uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el complejo de amina BX3 es un complejo de N,N-dimetil-octilamino y tricloruro de boro o derivados de un complejo de N,N-dimetil-octilamino y tricloruro de boro.
4. El uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el sistema de catalizador incluye tanto un complejo de amina BX3 como un superácido bloqueado.
5. El uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el contenido de complejo de amina BX3 en la composición está entre 1,5 phr y 3 phr.
6. El uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la resina es una resina hidrófoba.
7. El uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la resina alifática es una resina cicloalifática.
8. El uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la resina epoxi alifática se basa en un éster diglicidílico de ácido hexahidroftálico.
9. El uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la composición de resina epoxi es una composición de resina epoxi homopolimerizada.
10. El uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el uso en aplicaciones en exterior comprende el uso en un intervalo de temperatura no inferior a -40°C y no superior a 70°C, una humedad de hasta 100%, un índice de UV de hasta 11, y/o una salinidad del aire ambiente de hasta 200.000 microSiemens/cm.
11. El uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el uso de la composición de resina epoxi comprende el uso en al menos uno de: en aislamientos de media y/o alta tensión para uso exterior, aislantes de soporte, transformadores y sensores de corriente y tensión, bornas, como resinas de impregnación, para aisladores exteriores asociados con líneas de alta tensión, en aisladores tipo bastón, compuestos y tipo casquillo, en aisladores de base, en la producción de aisladores asociados con interruptores de corriente en exterior, en transductores de medición, en cuellos, en protectores de sobretensión, en construcciones de conmutadores, en interruptores de corriente, transformadores de tipo seco y máquinas eléctricas, en materiales de revestimiento para transistores y otros elementos semiconductores.
12. El uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la composición de resina epoxi pasa el ensayo de formación de caminos conductores y erosión en plano inclinado según la norma IEC 60587, clase 1A3.5 a 3,5 kV y 4,5 kV.
13. El uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la composición de resina epoxi soporta temperaturas mínimo de -40°C sin agrietamiento.
14. Un producto eléctrico para aplicaciones en exterior que comprende un aislamiento eléctrico con una composición de resina epoxi homopolimerizada, que comprende:
- una resina cicloalifática hidrófoba;
- un sistema de catalizador, en donde el sistema de catalizador está presente en un contenido de 0,5 a 5 phr en la composición epoxi;
° comprendiendo el sistema catalizador un complejo de amina BX3 , representando la "X" en BX3 un halogenuro; en donde la composición de resina epoxi está libre de anhídridos.
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