FR3000088A1 - Composite a forte conductivite thermique pour isolation electrique, et articles faits de celui-ci - Google Patents

Abstract

Il est propose une composition composite thermiquement conductrice et électriquement isolante. La composition composite comporte une résine époxy et une charge. La résine époxy a au moins deux groupements époxyde par molécule, et un diluant réactif. La composition composite comprend d'environ 5 pour 100 en volume à environ 20 pour 100 en volume de charge par rapport au volume total de la composition composite. Un composant électrique ayant un revêtement fait de la composition composite est également proposé.

Description

Composite à forte conductivité thermique pour isolation électrique, et articles faits de celui-ci L'invention concerne globalement l'isolation électrique et, plus particulièrement, une composition composite à conductivité thermique renforcée utilisée pour l'isolation de machines électriques, par exemple des bobines pour moteurs et alternateurs. La densité de puissance de machines électriques, par exemple des moteurs et des alternateurs, est ordinairement limitée en raison de la difficulté à évacuer la chaleur produite par les enroulements en cuivre présents dans les stators et les rotors. Le transfert thermique est généralement gêné par la faible conductivité thermique des isolants électriques utilisés sur les enroulements en cuivre. Les isolants pour de telles applications comprennent généralement du tissu de verre, des fibres de verre, un ruban micacé, un film thermoplastique et autres matériaux analogues. Il convient généralement que ces isolants aient les propriétés mécaniques et physiques leur permettant de résister aux diverses sollicitations électriques exercées par les machines électriques tout en assurant une bonne isolation. De plus, les isolants doivent résister à d'énormes variations de la température de fonctionnement et assurer une longue durée de vie. Généralement, ces isolants, tels que les rubans micacés, sont imprégnés de polymères durcissables avant d'être appliqués sur les enroulements en cuivre, c'est-à-dire pré-imprégnés, ou après, par une technique d'imprégnation sous vide. Dans les deux cas, une composition sous forme de résine doit être appliquée et durcie en place sans vides, car des vides risquent d'abréger la durée de vie de l'isolation, par exemple à la suite d'un claquage sous l'effet de contraintes électriques. C'est pourquoi la composition de la résine doit être effectivement exempte de solvant. En même temps, la résine doit présenter une viscosité relativement faible pour pouvoir s'écouler autour et entre les enroulements d'une bobine et pénétrer efficacement au cours de l'élaboration de matériaux pré-imprégnés. Pour ces types d'applications, les résines époxy sont généralement préférées aux résines polyester en raison de leurs caractéristiques nettement supérieures de stabilité thermique, de résistance à l'arrachement, la traction, la flexion et la compression et de résistance aux solvants, huiles, acides et bases. Cependant, ces résines ont ordinairement une grande viscosité, par exemple de l'ordre de 4 000 à 6 000 centipoises (cps) ou plus. Quand on ajoute certains durcisseurs, leur viscosité peut atteindre de 7 000 à 20 000 cps, ce qui est souvent excessif pour réaliser l'imprégnation voulue.

Bien qu'une viscosité de cette sorte puisse être sensiblement réduite à l'aide de certains diluants pour époxy, plusieurs tentatives antérieures dans ce sens n'ont abouti qu'a affaiblir la stabilité thermique des compositions, donc au détriment des propriétés d'isolation.

Ces dernières années, la conductivité thermique de l'isolation s'est globalement améliorée, passant par exemple d'environ 0,2 W/mK à environ 0,5 W/mK, grâce à l'apport de charges minérales dans le polymère. Ces charges sont thermiquement conductrices mais électriquement isolantes.

Cependant, un apport élevé de charges dans les isolants risque de nuire aux propriétés diélectriques du matériau. Par exemple, la plupart des charges minérales ont une constante diélectrique plus grande que celle de l'isolant, ce qui tend à accroître la constante diélectrique globale du matériau composite isolant. Si la constante du matériau est trop élevée, elle risque de limiter les applications dans lesquelles peut servir le matériau. De plus, l'isolant contenant ces charges risque d'être plus cassant que le matériau sans charges. On a donc besoin d'isolants à grande conductivité thermique aptes à améliorer le transfert de chaleur dans des machines électriques. Des formes de réalisation de l'invention concernent un revêtement composite pour l'isolation de machines électriques. Dans une première forme de réalisation, une composition composite thermiquement conductrice et électriquement isolante comporte une résine époxy et une charge. La résine époxy a au moins deux groupements époxyde par molécule et contient un diluant réactif. La composition composite comprend d'environ 5 pour 100 en volume à environ 20 pour 100 en volume de charge par rapport au volume total de la composition composite.

Une autre forme de réalisation de l'invention concerne un composant électrique à revêtement en composition composite pour isolation électrique. Le revêtement composite comporte une résine époxy et une charge. La résine époxy a au moins deux groupements époxyde par molécule et contient un diluant réactif. Le revêtement comprend d'environ 5 pour 100 en volume à environ 20 pour 100 en volume de charge par rapport au volume total de la composition composite. L'invention sera mieux comprise à l'étude détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : -la Figure 1 est une vue schématique d'une composition composite contenant une charge, selon une forme de réalisation de l' invention ; -la Figure 2 est une vue en coupe d'un barreau conducteur enveloppé de ruban micacé, revêtu et imprégné d'une composition composite selon une forme de réalisation de l'invention ; -la Figure 3 est une vue partielle agrandie en coupe d'un conducteur électrique muni d'une composition composite imprégnée sous vide selon une forme de réalisation de l'invention ; et -la Figure 4 est un graphique illustrant des conductivités thermiques comparées d'un échantillon de comparaison et d'un échantillon selon l'invention.

L'invention inclut des formes de réalisation qui portent sur une composition composite applicable ou utilisable sur une machine électrique, p.ex. des enroulements en cuivre dans un stator ou un rotor, pour leur isolation électrique. Dans toute la description, la "composition composite" peut également être appelée "matériau composite" ou "matériau isolant" ou "isolant". Comme expliqué en détail ci-après, certaines des formes de réalisation de la présente invention proposent une composition (ou "matériau" ou "vernis") composite à grande conductivité thermique pour l'isolation électrique de machines électriques. Ces formes de réalisation proposent avantageusement des revêtements perfectionnés à grande conductivité thermique pour l'isolation thermique, sans conséquences préjudiciables pour d'autres caractéristiques d'isolation telles que les propriétés diélectriques, la résistivité électrique, la rigidité diélectrique, la stabilité thermique et le coefficient de dilatation thermique, en plus de caractéristiques viscoélastiques telles que la viscoélasticité linéaire, la viscoélasticité non linéaire, le module dynamique. Quand sont évoqués des éléments de diverses formes de réalisation de la présente invention, il est entendu que les articles définis et indéfinis au singulier signifient qu'il y a un ou plusieurs des éléments. Il est entendu que les termes "comportant", "comprenant" et "ayant" sont inclusifs et signifient qu'il peut y avoir des éléments supplémentaires s'ajoutant aux éléments énumérés. Dans la présente description, l'expression "et/ou" inclut absolument toutes les combinaisons d'un ou de plusieurs des éléments correspondants énumérés. Dans la présente description, les termes "peut/peuvent" et "peut être/peuvent être" indiquent une possibilité de survenance dans un ensemble de circonstances, une possession d'une propriété, caractéristique ou fonction donnée, et/ou qualifient un autre verbe en exprimant, sans limitation quantitative, une aptitude, une capacité ou une possibilité associée au verbe qualifié. De la sorte, l'usage de "peut/peuvent" et "peut être/peuvent être" indique qu'un terme modifié est apparemment approprié, adéquat ou convenable pour une capacité, une fonction ou un usage mentionné, tout en tenant compte de ce que, dans certaines circonstances, le terme modifié peut parfois ne pas être approprié, adéquat ou convenable. Par exemple, dans certaines circonstances, on peut s'attendre à un événement ou une capacité, alors que dans d'autres circonstances l'événement ou la capacité ne peut pas survenir. Cette distinction est rendue par les termes "peut/peuvent" et "peut être/peuvent être". Une tournure approchante, utilisée ici dans la totalité de la description et des revendications, peut être employée pour modifier toute représentation quantitative qui pourrait très bien varier sans causer de changement dans la fonction de base à laquelle elle peut se rapporter. De la sorte, une valeur modifiée par un terme tel que "environ" ne se limite pas à la valeur précise mentionnée. Dans certains cas, la tournure approchante peut correspondre à la précision d'un instrument de mesure de la valeur.

Certaines formes de réalisation de l'invention proposent une composition composite thermiquement conductrice et électriquement isolante. La composition isolante comporte une résine époxy et une charge. La résine époxy comprend un matériau époxy ayant au moins deux groupements époxyde par molécule et un diluant réactif. La résine époxy peut en outre contenir des quantités faibles mais efficaces d'un accélérateur phénolique et/ou d'un durcisseur catalytique. Le durcisseur ne contient pas d'halogénure métallique ni de composé à liaison métal-halogène. Diverses résines époxy intéressantes dans la présente invention sont décrites en détail dans le brevet des E.U.A. n° 4 603 182. Certains exemples de matériaux époxy adéquats peuvent comprendre des résines époxy à éther de diglycidyle et de bisphénol A (telles que celles commercialisées sous les marques EPON®826 et EPON 828 par Shell Chemical Co.). D'autres résines liquides ayant cette composition (telles que celles commercialisées sous les marques DERTM 330, 331 et 332 par Dow Chemical Company, EpiREze 508, 509 et 510 par Celanese Corporation et Araldite® 6004, 6005 et 6010 par Ciba-Geigy). Encore d'autres résines adéquates de ce type sont des résines époxy-novolaque (telles que DENTM 431 et DEN 438 de Dow Chemical Company et Epi-Rez SU-2.5 de Celanese Corp.), des résines époxy halogénées (telles que Araldite 8061 de Ciba-Geigy) et des résines époxy cycloaliphatiques (telles que ERL 4206, 4221, 4221E, 4234, 4090 et 4289 de Union Carbide et Araldite CY 182 et 183 de Ciba-Geigy). Le durcisseur catalytique et les accélérateurs assurent la vitesse de durcissement voulue et peuvent améliorer les caractéristiques des propriétés physiques et d'isolation électrique du produit final. Divers durcisseurs et accélérateurs convenant pour les compositions selon la présente invention sont décrits dans le brevet des E.U.A. n° 4 603 182. Le durcisseur pour la résine époxy ou le mélange de résines choisi consiste globalement en un mélange d'un accélérateur phénolique et d'un titanate organique ou un acétylacétonate de métal labile exempt d'halogène. La quantité de l'accélérateur phénolique sera généralement d'environ 0,1 % environ 15 % en poids de la résine époxy, tandis que l'autre constituant sera utilisé à raison d'environ 0,025 % à environ 5 % en poids sur la même base quand il s'agit d'acétylacétonate de métal, et d'environ 0,05 % à environ 10 % en poids quand il s'agit de titanate organique. Dans des formes de réalisation spécifiques, le catéchol est l'accélérateur souhaitable. Le diluant réactif réduit la viscosité des résines époxy. En particulier, le styrène, l'alpha-méthylstyrène, un isomère ou un mélange d'isomères de toluène vinylique, le tert-butylstyrène, le benzène divinylique et le diisopropényl benzène, et des combinaisons de ceux-ci, sont les composés appropriés dans le cadre de la présente invention pour réduire la viscosité des résines époxy. Dans certaines formes de réalisation particulières, le diluant réactif peut être un isomère de toluène vinylique, à savoir l'ortho-, the méta-, le para-toluène vinylique ou une combinaison de ceux-ci. Dans certaines autres formes de réalisation particulières' le diluant réactif peut être un isomère de tert-butylstyrène, à savoir l'ortho-, le méta-, le para-tert-butylstyrène, et une combinaison de ceux-ci. La quantité du diluant réactif ou de la combinaison de diluants peut être d'environ 3 % à environ 33 % en poids de la composition totale. Dans certaines formes de réalisation, la quantité du diluant réactif peut être d'environ 5 % à environ 20 % en poids pour des résultats souhaités. Les divers constituants, par exemple le durcisseur, l'accélérateur et les diluants, peuvent être combinés les uns avec les autres, ou dans un certain ordre avec la résine époxy. Dans certaines formes de réalisation, on a observé que le fait de mélanger les constituants dans un ordre particulier peut être efficace pour obtenir les caractéristiques requises de la résine époxy.

Ces résines époxy qui comprennent le durcisseur, l'accélérateur et le diluant, comme évoqué plus haut, ont d'ordinaire, à environ 25 degrés Celsius, une viscosité relativement basse, par exemple inférieure à environ 3000 cps et, dans certains cas, inférieure à environ 1000 cps, comme décrit dans le brevet des E.U.A. n° 4 603 182. Les résines époxy peuvent être appliquées sous forme de revêtement, de couche ou de pellicule sur les isolants, par exemple des papiers isolants et des rubans micacés. L'imprégnation par la résine s'effectue généralement sur l'isolant. Cela peut se faire avant ou après la mise en place des ces rubans ou couches sur des composants électriques, par pré-imprégnation ou post-imprégnation, p. ex. par une technique d'imprégnation sous vide. D'autres techniques peuvent comprendre une technique à racle, le revêtement par pulvérisation, aspersion, extrusion et d'autres procédés connus.

D'ordinaire, ces revêtements ou couches imprégnés sont ensuite durcis à haute température. Les résines époxy durcies présentent une bonne adhérence sur substrats isolants, par exemple le cuivre. En durcissant, ces résines époxy à faible viscosité, à la différence de nombreux autres polymères, offrent l'avantage d'acquérir des propriétés de fort retrait et ne libèrent pas de substances volatiles. Le terme "retrait", au sens de la présente description, se définit globalement comme la diminution proportionnelle d'une dimension ou du volume d'une matière (p. ex. une résine époxy) provoquée par un changement de température, un phénomène physique ou un processus chimique, ou par un changement de phase de la matière, etc. Une diminution d'une dimension (p. ex. une dimension dans un plan comme la longueur) est appelée "retrait linéaire" et une diminution du volume d'une matière est appelée "retrait volumique". Le retrait linéaire d'une matière est généralement d'environ 1/3 du retrait volumique de la matière. Dans certaines formes de réalisation, en durcissant environ 150 degrés Celsius, la résine époxy présente un retrait linéaire d'environ 1 pour 100 à environ 4 pour 100 et un retrait volumique d'environ 3 pour 100 à environ 12 pour 100. En général, une matière à faible retrait a un retrait linéaire maximal d'environ 0,5 pour 100. Dans des formes de réalisation spécifiques, le retrait volumique des résines époxy peut être d'environ 6 pour 100 à 12 pour 100. Le retrait volumique des résines époxy peut être ajusté en modifiant la quantité du diluant réactif dans la composition.

Comme indiqué plus haut, des charges à grande conductivité thermique sont ajoutées dans la résine époxy afin d'améliorer la conductivité thermique de la résine et former une composition composite à grande conductivité thermique. On pourra citer, comme exemples de charges adéquates à grande conductivité thermique, le nitrure de bore (BN), le nitrure d'aluminium (A1N), le nitrure de silicium (Si3N4) et l'alumine (A1203). On peut aussi utiliser d'autres matières similaires telles que l'oxyde de magnésium (MgO), le carbure de silicium ou le diamant (carbone). Dans des formes de réalisation spécifiques, le nitrure de bore hexagonal est une charge adéquate. Le nitrure de bore possède une conductivité thermique d'environ 270 à 300 W/m-k. En outre, le nitrure de bore a une dureté relativement faible en comparaison de certaines des autres charges citées. Une telle matière peut être très utile pour réaliser une couche ou un revêtement à grande conductivité thermique doté d'une bonne ténacité et moins sujet à un décalage de dilatation thermique. La répartition des phonons est généralement la cause d'un transfert thermique dans une matière. Un plus grand transfert dû aux phonons et une réduction de la dispersion par les phonons sont imputables à la grande conductivité thermique dans une matière. Des particules plus grosses peuvent accroître le transfert dû aux phonons, tandis que des particules plus petites peuvent affecter la dispersion par les phonons. Ainsi, les dimensions des particules de la charge peuvent être suffisantes à l'appui de ces effets et pour respecter les exigences de distance entre particules (ou d'espacement entre particules) pour une réduction de la dispersion par les phonons et un accroissement du transfert dû aux phonons. De plus, la répartition des tailles des particules de charge peut être choisie de manière à atteindre l'objectif souhaité par rapport aux vides dans les rubans ou couches isolants qui les reçoivent. Dans une forme de réalisation, la taille moyenne des particules peut être d'environ 10 nm à 100 micromètres. Dans certaines formes de réalisation, la taille moyenne des particules est d'environ 100 nm à environ 100 micromètres et, dans une certaine forme de réalisation, d'environ 30 micromètres à environ 75 micromètres. La répartition des particules dans la résine époxy constitue un autre point à considérer. Les charges à grande conductivité thermique sont globalement dispersées dans la résine époxy de façon que les particules de la charge puissent former une structure ordonnée en réseau à périodicité courte et plus longue. La structure ordonnée en réseau de particules de la charge, ainsi que des dimensions de particules et un espacement entre particules appropriés, peuvent réduire la dispersion par les phonons et assurer un transfert de phonons pour produire, dans la matière de la charge, des interfaces à bonne conductivité thermique. Dans certaines formes de réalisation, les particules de la charge ont une répartition uniforme dans toute la résine époxy. Dans certaines formes de réalisation, les particules de la charge ont une répartition aléatoire.

Un espacement entre particules désigne, au sens de la présente description, un entre-axe moyen entre deux particules adjacentes dans un réseau ordonné. La Figure 1 (également décrite plus loin) représente un espacement d'entre particules entre deux particules adjacentes 14 de la charge, uniformément dispersées dans une résine époxy 12 à fort retrait. En dehors de la taille des particules, la réduction de l'espacement entre particules entre les particules de la charge peut dépendre d'autres paramètres tels que la quantité de charge et la répartition des particules de la charge. Généralement, une quantité accrue de charge dispersée dans la résine époxy provoque une diminution de l'espacement entre particules entre les particules de la charge. Cependant, une quantité accrue de charge peut ne pas être toujours souhaitable, car elle peut aboutir à une certaine dégradation des propriétés diélectriques de la résine.

Dans une forme de réalisation, un composant électrique comporte un revêtement fait de la composition composite. Une illustration peut concerner un composant électrique comprenant des enroulements en cuivre sur un barreau conducteur. Le revêtement peut être appliqué sur un substrat isolant tel qu'un ruban micacé avant ou après la mise en place de ce ruban sur les enroulements en cuivre. Dans une forme de réalisation, le revêtement fait de la composition composite est appliqué par une technique d'imprégnation, par exemple une technique de pré-imprégnation ou de post-imprégnation. Pour abréger les explications, on peut également appeler "revêtements composites" ces revêtements faits de la composition composite. On peut faire durcir le revêtement composite en chauffant le revêtement à une température choisie, dans les conditions ambiantes. Dans une forme de réalisation, la température de durcissement peut être d'environ 150 degrés Celsius à environ 170 degrés Celsius. Dans une forme de réalisation, le revêtement composite peut être durci sous pression (p. ex. à une pression d'environ 552 kPa (80 psi) à environ 689 kPa (100 psi)). Sans relever d'une théorie quelconque, le fort retrait volumique des résines époxy constitue, comme expliqué plus haut, la clef pour réaliser des revêtements composites à grande conductivité thermique. La charge est dispersée dans la résine époxy et la composition composite qui en résulte est appliqué sous la forme d'un revêtement sur le substrat isolant, puis durci. Pendant le durcissement, l'espacement entre particules entre les particules de la charge est réduit, ce qui peut améliorer le transfert dû aux phonons et peut donc contribuer à obtenir une grande conductivité thermique dans ces revêtements composites en résine époxy. La Figure 1 représente une vue schématique pour un tel scénario. Comme illustré, la Figure 1 montre un revêtement composite avant et après durcissement, respectivement en 10 et 20. Le revêtement composite (10 et 20) contient des parties de charge 14 uniformément dispersées dans une résine époxy 12. Avant durcissement, le revêtement 10 contient des particules de charge 14 avec un espacement "d" entre particules. Après durcissement, l'espacement entre particules entre les particules de charge 14 est réduit à "d' " (d' < d) dans le revêtement 20. Les revêtements (ou "vernis") composites ont, dans la plupart des formes de réalisation de la présente invention, une grande conductivité thermique. Dans une forme de réalisation, la conductivité thermique des revêtements ou vernis composites peut être d'environ 1 W/m-K à environ 3 W/m-K. Par exemple, la Figure 4 illustre l'amélioration de la conductivité thermique d'une composition composite décrite en détail ci-après. Généralement, une grande quantité (supérieure à 30 pour 100 en volume) d'une charge (p. ex. du BN) est nécessaire pour parvenir au même niveau de conductivité thermique quand on l'ajoute dans d'autres vernis selon la technique antérieure. Cependant, dans les formes de réalisation de l'invention, on peut utiliser beaucoup moins de charge pour obtenir la grand conductivité thermique lorsqu'on l'ajoute dans et qu'on la combine avec la résine époxy. Dans certaines formes de réalisation, la charge peut être présente à raison d'environ 5 pour 100 en volume à environ 20 pour 100 en volume dans la composition composite. Dans des formes de réalisation particulières, la charge peut être présente à raison d'environ 8 pour 100 en volume à environ 15 pour 100 en volume. Par ailleurs, les compositions ou revêtements composites ont d'excellents facteurs de dissipation. Le "facteur de dissipation" est une mesure du taux de perte du champ électromagnétique à travers une couche de diélectrique. Un facteur de dissipation réduit est corrélé à une plus petite quantité d'énergie perdue ou absorbée à travers la couche de diélectrique. La quantité de charge et la taille des particules de la charge peuvent affecter le facteur de dissipation de la composition composite. En général, la présence de la charge peut avantageusement abaisser le facteur de dissipation de la composition composite. Les bas facteurs de dissipation des compositions composites rendent celles-ci plus utiles dans des applications d'isolation électrique. Le facteur de dissipation de la composition composite à la température ambiante et 60 Hz peut être d'environ 0,5 % et, à environ 150 degrés Celsius et 60 Hz, peut être d'environ 1,5 °A.

Les formes de réalisation de la présente invention réalisent ainsi des compositions composites à grande conductivité thermique pour isolation électrique. Les particularités décrites plus haut peuvent améliorer le transfert thermique entre ou dans les divers composants d'une machine électrique, par exemple les enroulements en cuivre, et peuvent améliorer la densité de puissance de la machine. Les compositions composites parviennent avantageusement à une grande conductivité thermique avec des quantités de charge relativement faibles et présentent par conséquent un meilleur transfert thermique, sans nuire à des aspects tels que les propriétés diélectriques, d'autres propriétés électriques et les caractéristiques viscoélastiques. Les compositions composites, sous la forme de solides durs, résistants ont, sous leur forme durcie, d'excellentes propriétés électriques sur l'intervalle de 25 degrés Celsius à environ 170 degrés Celsius. Elles sont aussi sensiblement exemptes d'espèces ioniques qui, à des températures élevées, tendent à réduire l'efficacité de l'isolation. La faible viscosité de ces compositions aboutit à une fabrication plus aisée, à savoir une application facile de revêtements sur des composants électriques. Quand du tissu de verre, du papier micacé, du ruban micacé ou analogue est imprégné avec des compositions composites selon la présente invention, dans certaines formes de réalisation, les feuilles ou rubans obtenus peuvent être enroulés manuellement ou mécaniquement pour réaliser une isolation sur des composants électriques tels que le barreau conducteur représenté sur la Figure 2. Un barreau conducteur typique 30, comme illustré, ayant une pluralité de spires ou enroulements conducteurs 32 isolés les uns des autres par l'isolation 33 a des groupes de conducteurs séparés par des cordons de séparation 34. Le barreau des enroulements est enveloppé par une pluralité de couches de ruban de papier micacé 36, revêtu et imprégné de la composition composite selon la présente invention. Lors de la confection d'un tel barreau conducteur isolé, tout l' ensemble est recouvert d'un ruban sacrificiel et est placé dans une cuve sous pression dans laquelle on fait le vide. Le vide créé n'a pour seul rôle que d'évacuer l'air piégé. Après le traitement sous vide, du bitume fondu ou quelque autre type de fluide caloporteur est introduit dans la cuve sous pression afin de faire durcir la composition d'une manière bien connue. Au terme de l'étape de durcissement, le barreau est sorti du bain, refroidi, et le ruban sacrificiel est retiré. La Figure 3 est une vue partielle agrandie en coupe d'un conducteur électrique 40 muni d'une isolation 42 imprégnée sous vide selon un exemple nullement limitatif de forme de réalisation de l'invention. Il y a deux couches de papier micacé 43 et 44, avec une matière de renforcement ou de support 46, un petit espace 48 étant ménagé entre les deux couches. Il y a un espace 50 entre la couche interne de ruban 44 et le conducteur 40. Les espaces 48 et 50 sont remplis avec la composition composite, et les couches de ruban 43 et 44 sont revêtues avec la composition composite. Ce remplissage de cette structure isolante et l'absence de vides propre au revêtement du conducteur sont dus à la faible viscosité de la composition servant à l'imprégnation. D'après ce qui précède, on comprend qu'au lieu de la procédure décrite plus haut la composition composite selon la présente invention peut être appliquée sur ce tissu ou ruban OU papier, avant la mise en place de celui-ci sur le conducteur à isoler par lui, au moyen des techniques d'imprégnation et d'application classiques, en employant les compositions nouvelles selon la présente invention.

EXEMPLES L'exemple ci-après est purement illustratif et ne doit pas être interprété comme limitant de quelque manière la portée de l'invention revendiquée.

Echantillon de comparaison : composition composite utilisant une résine à faible retrait Une composition de résine est élaborée à l'aide d'environ 50 pour 100 en poids de résine époxy à éther de diglycidyle et de bisphénol A, environ 50 pour 100 en poids de 1,3- isobenzofurandione, d'hexahydrométhyle - anhydride méthyl- hexahydrophtalique et environ 1 à 2 % d'un complexe trichlorure de bore-amine. 12,5 pour 100 en volume de nitrure de bore en particules d'une taille moyenne de 60 micromètres (acquis auprès de Momentive Performance Materials) sont dispersés dans la composition de résine liquide, à l'aide d'un mélangeur planétaire à cisaillement à grande vitesse sous vide, et mélangés pendant différentes durées, de manière à obtenir une dispersion homogène des particules. La composition de résine obtenue (vernis 1), contenant du BN, est étalée sur un ruban micacé de 25,4 mm (1 ") de largeur à l'aide d'une technique employant un applicateur de revêtement à racle, et durcie pendant une vingtaine de minutes à environ 150 degrés Celsius, afin de réaliser un stade b du ruban à revêtement, avant l'application de ce ruban à revêtement sur un barreau de cuivre. Le ruban à revêtement est ensuite appliqué sur le barreau de cuivre, et le barreau de cuivre à ruban est à nouveau durci pendant environ 6 heures à environ 150 degrés Celsius. Echantillon selon l'invention : composition composite utilisant une résine époxy à forte retrait Une composition de résine est élaborée en mélangeant environ 70 pour 100 en poids de résine époxy à éther de diglycidyle et de bisphénol A, environ 15 pour 100 en poids de toluène vinylique, environ 10 pour 100 en poids de novolaque phénolique et environ 5 pour 100 en poids de catéchol. Environ 12,5 pour 100 en volume de nitrure de bore en particules d'une taille moyenne de 60 micromètres (acquis auprès de Momentive Performance Materials) sont dispersés dans la composition de résine liquide, à l'aide d'un mélangeur planétaire à cisaillement à grande vitesse sous vide, et mélangés pendant différentes durées, de manière à obtenir une dispersion homogène des particules. La composition composite obtenue (vernis 2), contenant du BN, est étalée sur un ruban micacé de 25,4 mm (1 ") de largeur à l'aide d'une technique employant un applicateur de revêtement à racle, et durcie pendant une vingtaine de minutes à environ 150 degrés Celsius, afin de réaliser un stade b du ruban à revêtement, avant l'application de ce ruban à revêtement sur un barreau de cuivre. Le ruban à revêtement est ensuite appliqué sur le barreau de cuivre, et le barreau de cuivre à ruban est à nouveau durci pendant environ 6 heures à environ 150 degrés Celsius. La Figure 4 illustre une comparaison, sous l'angle de la conductivité thermique, des résines à faible retrait et à fort retrait, avec et sans charges de nitrure de bore. La résine époxy à faible retrait et la résine époxy à fort retrait ont une conductivité thermique comparable. Cependant, l'échantillon selon l'invention (de la résine époxy à fort retrait avec charge de BN) a une conductivité thermique très supérieure à celle de l'échantillon de comparaison (résine à faible retrait avec charge de BN). Il est clair que l'échantillon selon l'invention (vernis 2) présente une bien plus grande amélioration de sa conductivité thermique que l'échantillon de comparaison (vernis 1), avec la même quantité de charge de BN.

Bien que le présent exposé fournisse des exemples dans le contexte d'une composition composite isolante pour machines électriques utilisées dans les industries électriques, ordinairement dans des moteurs de démarrage et des alternateurs, et des moteurs industriels, la composition ou le vernis isolant peut tout aussi bien s'employer dans d'autres domaines. Les industries qui ont besoin de renforcer le transfert thermique doivent également bénéficier de la présente invention. On citera à titre d'exemples l'énergie, la chimie et des industries manufacturières, incluant le secteur du pétrole et du gaz, et les industries automobile et aérospatiale. Parmi les autres domaines majeurs figurent l'électronique de puissance, l'électronique de conversion et les circuits intégrés, où l'exigence croissante d'une plus grande densité rend nécessaire une évacuation efficace de chaleur depuis diverses zones des composants.15

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Composition composite thermiquement conductrice et électriquement isolante comportant une résine époxy ayant au moins deux groupements époxyde par molécule, et un diluant réactif, et d'environ 5 pour 100 en volume à environ 20 pour 100 en volume d'une charge, par rapport au volume total de la composition composite.
2. 2. Composition composite selon la revendication 1, dans laquelle le diluant réactif est choisi parmi un groupe comprenant le styrène, l'alpha-méthylstyrène, un isomère ou un mélange d'isomères de toluène vinylique, un isomère ou un mélange d'isomères de tert-butylstyrène, un isomère ou un mélange d'isomères de benzène divinylique et un isomère ou un mélange d'isomères de diisopropényl benzène, et des combinaisons de ceux- ci, et est présent à raison d'environ 3 pour 100 à environ 33 pour 100 par rapport au poids total de la résine époxy.
3. 3. Composition composite selon la revendication 1, dans laquelle la résine époxy comprend en outre un accélérateur phénolique à raison d'environ 0,1 pour 100 en poids à environ 15 pour 100 en poids par rapport au poids total de la résine époxy.
4. 4. Composition composite selon la revendication 1, dans laquelle la résine époxy a, à 25 degrés Celsius, une viscosité inférieure à environ 3000 cps.
5. 5. Composition composite selon la revendication 1, dans laquelle la résine époxy a un retrait volumique d'environ 6 pour 100 à environ 12 pour 100.
6. 6. Composition composite selon la revendication 1, dans laquelle la charge comprend une matière choisie parmi un groupe comprenant le nitrure de bore, le nitrure d'aluminium, le nitrure desilicium et l'alumine et est présente à raison d'environ 8 pour 100 en volume et environ 15 pour 100 en volume.
7. 7. Composition composite selon la revendication 1, dans laquelle la charge comprend des particules d'une taille moyenne d'environ 100 nm à environ 100 micromètres.
8. 8. Composant électrique au moins partiellement recouvert d'un revêtement fait d'une composition composite qui comporte une résine époxy ayant au moins deux groupements époxyde par molécule, et un diluant réactif, et d'environ 5 pour 100 en volume à environ 20 pour 100 en volume d'une charge par rapport au volume total de la composition composite.
9. 9. Composant électrique selon la revendication 8, consistant en moteurs industriels, moteurs de démarrage et alternateurs et composants électroniques de puissance.
10. 10. Composant électrique selon la revendication 8, dans lequel le revêtement a une conductivité thermique d'environ 1 W/mK à environ 3 W/m-K.