MXPA04012766A - Aislamiento de cable magnetico que comprende una mezcla de polimero de sulfona de alta temperatura. - Google Patents
Aislamiento de cable magnetico que comprende una mezcla de polimero de sulfona de alta temperatura.Info
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Abstract
Un cable magnetico que contiene un recubrimiento aislante de mezcla de resina termoplastica, procesable por fusion, desarrollado para su uso en sistemas de aislamiento electrico de alta temperatura. La invencion se refiere a un aislamiento electrico de alta temperatura que contiene una mezcla de polimero de sulfona para su uso particular con cable magnetico, la mezcla de polimero de sulfona contiene dos poli(sulfonas de eter de arilo), tales como polifenilsulfona y polisulfona.
Description
AISLAMIENTO DE CABLE MAGNETICO QUE COMPRENDE UNA MEZCLA DE POLIMERO DE SULFONA
CAMPO DE LA INVENCION
La presente invención se refiere a un cable magnético que comprende una colada procesable, un revestimiento aislante de mezcla de resina termoplástica desarrollado especialmente para su uso en sistemas de aislamiento eléctrico de alta temperatura. Muy particularmente , la presente invención se refiere a un sistema de aislamiento eléctrico de alta temperatura que contiene polímeros de sulfota para su uso con un cable magnético y, en donde, los polímeros de sulfona comprenden una mezcla de dos poli(aril éter sulfonas) . La mezcla muestra un aislamiento eléctrico mejorado y una estabilidad al envejecimiento ambiental y térmico de largo plazo en relación con la polisulfona.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Los materiales poliméricos se utilizan en revestimientos de aislamiento de cable magnético.
Aunque comúnmente se utilizan los materiales termoestables , los revestimientos de aislamiento de cable magnético pueden incluir plásticos termoestables. Estos materiales poliméricos se aplican como revestimientos extruidos, películas recubiertas, revestimientos en polvo, y esmaltes basados en solvente. Comúnmente también se utiliza papel como aislamiento de envoltura. Entre los ejemplos de polímeros termoplásticos que se utilizan en sistemas de aislamiento de cable magnético se incluyen las poli(aril éter sulfonas), tales como la polifenilsulfona . ün cable magnético que comprende un aislamiento de resina de polifenilsulfona está come reí almente disponible bajo la marca Reymag® producida por Hanover Manufacturing Corporation .. La polifenilsulfona es un polímero lineal maleable que posee un número de características atractivas, tales como una resistencia de alta temperatura excelente, buenas propiedades eléctricas, alta ductibilidad, buena rigidez y muy buena estabilidad hidrolítica. La polifenilsulfona está disponible de Solvay Advanced Polymers, LLC, bajo la marca de Rabel® R. Este corresponde a la siguiente fórmula de unidad de repetición:
y tiene un Tg de aproximadamente 220°C. Se produce por la policondensación de bifenol con 4,4'-di el orodi fenil sulfona, tal como se describe en la Patente Canadiense número 847,963. La polifenilsulfona es una resina costosa debido al alto costo del bifenol. Se requieren sistemas de aislamiento de alta temperatura para cables magnéticos en muchas aplicaciones, incluyendo transformadores, motores, generadores, solenoides y relés. Los requisitos para dichos productos incluyen la alta eficiencia o la baja disipación a temperaturas de uso; altas temperaturas de uso continuas; resistencia a fluidos aislantes, tales como aceite mineral, aceite de silicona, un aceite vegetal, un aceite sintético, y mezclas de los mismos; y la habilidad de soportar condiciones de sobrecarga. No solamente se requiere un revestimiento del alambre magnético para proveer el aislamiento para electroimanes, sino también se debe proveer la protección contra la abrasión, la tensión mecánica y la corrosión. Por lo tanto, los sistemas de aislamiento de alambre para electroimanes tienen muchos requisitos más estrictos sobre el simple aislamiento dieléctrico. Por lo tanto, existe una continua necesidad en la técnica de mejorar económicamente el desempeño de los sistemas de aislamiento para alambres para electroimanes.
SUMARIO DE LA INVENCION
Existe la necesidad en la técnica de alambres para electroimanes de revestimientos de aislamiento de alto rendimiento que muestren un aislamiento eléctrico robusto, una estabilidad de envejecimiento térmico a largo plazo y una resistencia ambiental. Existe por lo tanto la necesidad en la técnica de alambres para electroimanes para producir económicamente revestimientos de aislamiento de alambres para electroimanes de alto rendimiento, reduciendo la cantidad de resinas costosas que se utilizan en el revestimiento para aislamiento. Además, existe · la necesidad en la técnica de alambres para electroimanes para producir revestimientos de aislamiento de - alto rendimiento que contengan cantidades mínimas de aditivos de estabilidad y de desempeño consumibles. Además, existe la necesidad en la técnica de alambres para electroimanes de poder aislar económicamente y de manera confiable el alambre por medio de revestimiento por extrusión, revestimiento por medio de solventes, envoltura de película o revestimiento en polvo. Además, existe la necesidad en la técnica de dispositivos eléctricos de un dispositivo eléctrico que comprenda un alambre para electroimanes aislado que pueda soportar la exposición a largo plazo a altas temperaturas. Además, existe la necesidad en la técnica de dispositivos eléctricos de un dispositivo eléctrico que comprenda un alambre para electroimanes aislado que tenga una resistencia química superior durante la exposición a largo plazo a los aceites. Se cumplen esta y otras necesidades por medio de ciertas modalidades de la presente invención, que proveen un alambre para electroimanes aislado que comprende un alambre para electroimanes metálico y un revestimiento de aislamiento de composición de polímero, en donde el revestimiento de aislamiento comprende una mezcla de polifenilsulfona (PPSF) y polisulfona (PSF), en donde la PPSF comprende la siguiente unidad de repetición estructural:
la PSF comprende la siguiente unidad petición estructural:
Además, se cumplen las necesidades que se establecieron anteriormente por medio del dispositivo eléctrico que comprende un alambre para electroimanes aislado que comprende un alambre metálico y un revestimiento de aislamiento de composición de polímero, en donde el revestimiento de aislamiento comprende una mezcla de polivinilsulfona (PPSF) y polisulfona (PSF), en donde la PPSF comprende la siguiente unidad de repetición estructural:
la PSF comprende la siguiente unidad petición estructural:
Además, se cumplen las necesidades anteriormente establecidas por medio de ciertas modalidades de la presente invención que proveen' un alambre para electroimanes aislado que comprende un alambre para electroimanes metálico y un revestimiento de aislamiento de composición de polímeros que comprende de alrededor de 20% en peso a aproximadamente 80% en peso de PPSF y de aproximadamente 20% a aproximadamente 80% en peso de PSF con base en el peso total del polímero. Las ventajas adicionales y aquellos aspectos adicionales de la presente invención serán aparentes fácilmente para aquellos expertos en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada, en donde se muestran y describen las modalidades de la presente invención, simplemente a modo de ilustración del mejor modo contemplado para practicar la presente invención. Como se describirá, la presente invención tiene la capacidad de esa y otras modalidades, así como ' de otras diferentes, y sus diversos detalles son susceptibles a modificación en varios aspectos obvios, todo lo anterior sin apartarse del alcance y espíritu de la presente invención. Por consiguiente, se debe considerar la descripción como ilustrativa en su naturaleza y no como limitativa .
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
La - figura 1 ilustra un alambre para electroimanes aislado de acuerdo con una modalidad de la presente invención. La figura 2 ilustra un dispositivo eléctrico de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
La presente invención provee un alambre para electroimanes con un revestimiento de aislamiento eléctrico robusto. La presente invención provee una mezcla de poliaril (éter sulfona) de alto rendimiento que exhibe un aislamiento eléctrico mejorado y una estabilidad de envejecimiento térmico a largo plazo. La presente invención permite la producción económico de un alambre para electroimanes que comprende un revestimiento de mezcla de poli(aril éter sulfona) de alto rendimiento con cantidades opcionales de aditivos de rendimiento y estabilidad. La presente invención permite la producción de un alambre para electroimanes aislado con una cantidad reducida de una resina costosa, tal como PPSF, que retiene las propiedades de alto rendimiento de PPSF. Junto con los beneficios anteriores, la presente invención permite la fabricación económica de un alambre para electroimanes metálico con una mezcla termoplástico que contiene poli(aril éter sulfona) . Estos beneficios se proveen por medio de un alambre para electroimanes aislado que comprende un alambre para electroimanes metálico y un revestimiento de aislamiento de composición de polímeros, dicho revestimiento de aislamiento de composición de polímeros comprende una mezcla de polifenilsulfona (PPSF) y polisulf ona (PSF) . La PPSF comprende la siguiente unidad de repetición- estructural :
la PSF comprende la siguiente unidad petición estructural:
PPSF está disponible de fuentes comerciales, incluyendo Solvay Advanced Polymers, L1C, bajo la marca registrada de Radel® R. PPSF adecuada para ciertas modalidades de la presente invención tiene un Tg de aproximadamente 220°C. La PPSF se produce por la policondensación de bifenol con 4 , ' -diclorodifenil sulfona, como se describió en la patente canadiense número 847,963, cuya descripción total se incorpora en la presente invención por referencia. En ciertas modalidades, la PPSF puede ser un copolimero en donde se sustituyen hasta menos del 50% en moles de las unidades estructurales de residuo de bifenol con uno o más residuos de compuesto dihidroxi más aromático que aquellos del bifenol. Los residuos de compuesto dihidroxi aromático diferentes de aquellos de bifenol son seleccionados del grupo que consiste de 4 , 4 ' -isopropilidendifenol (bisfenol A), éter 4 , 4 ' -dihid oxidi fenilico (bisfenol O), 4,4'-dihidroxidifenilsulfona (bisfenol S), 4,4'-dihidroxibenzofenona, l,4-bis(4-hidroxifenil ) benceno , e hidroquinona. Está disponible la PSF de fuentes comerciales, incluyendo de Solvay Advanced
Polymers, LLC, bajo la marca registrada de UDEL®. La PSF adecuada para ciertas modalidades de la presente invención tiene un Tg de aproximadamente 185°C. La PSF se elabora mediante la policondensación nucleofilica de sal bisfenol-A disódica con , ' -diclorodifenil sulfona, como se describió en la patente EUA número 4,108,837, cuya descripción total se incorpora en la presente invención por referencia. En ciertas modalidades, la PSF puede ser un copolimero hasta por lo menos 50% en moles de las unidades estructurales de residuo de bisfenol A que son sustituidas con uno o más residuos del compuesto dihidroxi aromático diferente de aquellos de bisfenol A. Los residuos del compuesto dihidroxi aromático diferente de aquellos de bisfenol A son seleccionados del grupo que consiste de éter .4 , 4 ' -dihidroxidifenilico (bisfenol 0), 4 , ' -dihidroxidifenilsulfona
(bisfenol S), , ' -dihidroxibenzofenona , l,4-bis(4-hidroxifenil ) benceno , 4 , 4 ' -dihidroxidifenil (bifenol), e hidroquinona. Las propiedades de la mezcla de PPSF/PSF proveen beneficios para las aplicaciones de uso final del alambre para electroimanes. Por ejemplo, un alambre para electroimanes revestido con mezcla de PPSF/PSF, se puede enrollar más rápido con menos gotas de aislamiento que un alambre envuelto con papel. El espesor de aislamiento requerido por lo general es menos que aquel requerido para un alambre envuelto con papel que puede rendir devanados menores. Más aún, debido a que la mezcla de PPSF/PSF tiene un contenido de humedad bajo, las bobinas del alambre para electroimanes se pueden secar rápidamente y no contribuyen a la hidrólisis de aceites aislantes. Además, la mezcla de PPSF/PSF puede desempeñarse bajo temperaturas más elevadas y bajo condiciones más rigurosas en ambientes oleosos, reduciendo de esa manera la susceptibilidad al daño bajo condiciones de sobrecarga. Por lo tanto, se incrementa el resultado final en cuanto a la conflabilidad y en cuanto al tiempo de servicio más prolongado. Más aún, un alambre para electroimanes revestido con una mezcla de PPSF/PSF utiliza una cantidad reducida de la resina PPSF, que resulta costosa, mientras que retiene las propiedades de alto rendimiento de PPSF que se requieren para las aplicaciones de alambre para electroimanes . En la figura 1, se describe un alambre para elec roimanes aislado 10 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. El alambre para electroimanes aislado 10 comprende un alambre para electroimanes 12 que comprende cobre, aluminio y similares. El alambre para electroimanes 12 está revestido con un revestimiento de aislamiento 14, que se aplica al alambre para electroimanes 12 para proveer un revestimiento continuo. Otras modalidades de la presente invención incluyen un alambre para electroimanes aislado que comprende un alambre para electroimanes metálico y un revestimiento de aislamiento de composición de polímeros que comprende de alrededor de 20% en peso a aproximadamente 80% en peso de PPSF y de alrededor de 20% en peso a aproximadamente 80% en peso de PSF con base en el peso total del polímero. En ciertas modalidades de la presente invención, el alambre para electroimanes aislado comprende un alambre para electroimanes metálico y un revestimiento de aislamiento de composición de polímeros que comprende más del 50% en peso de PPSF, con base en el peso total del polímero. En otras modalidades de la presente invención, el alambre para electroimanes aislado comprende un alambre para electroimanes metálico y un revestimiento de aislamiento de composición de polímeros que comprende de alrededor de 30% en peso a aproximadamente 70% en peso de PPSF y de alrededor de 30% en peso a aproximadamen e 70% en peso de PSF con base en el peso total del polímero. En otras ciertas modalidades de la presente invención, el alambre para electroimanes aislado comprende un alambre para electroimanes metálico y un revestimiento de aislamiento de composición de polímeros que comprende de alrededor de 40% en peso a aproximadamente 60% en peso de PPSF y · de alrededor de 40% en peso a aproximadamente 60% en peso de PSF con base en el peso total del polímero. Otras ciertas modalidades de la presente invención, incluyen una composición de alambre para electroimanes que comprende un alambre para electroimanes metálico y un revestimiento de aislamiento de composición de polímeros que comprende alrededor de 70% en peso de PPSF y alrededor de 30% en peso de PSF con base en el peso total del polímero. Otras modalidades de la presente invención, incluyen un alambre para electroimanes magnético que comprende un alambre para electroimanes metálico y un revestimiento de aislamiento de composición de polímeros que comprende alrededor de 55% en peso de PPSF y alrededor de 45% en peso de PSF con base en el peso total del polímero. La mezcla de PPSF/PSF de la presente invención, puede incluir o cionalrnente rellenador de refuerzo, fibras, pigmentos, aditivos ' y similares. Las fibras representativas que pueden ser útiles como un medio de refuerzo incluyen fibras de vidrio, asbestos, fibras poliméricas sintéticas, fibras de silicato de aluminio, wolastonita, fibras de lana de escoria, etc. Los rellenadores representativos así como otros materiales incluyen vidrio, silicato de calcio, sílice, arcillas, talco, mica; pigmentos tales como negro de humo, dióxido de titanio, óxido de zinc, óxido de hierro, rojo de cadmio y azul hierro; polímeros tales como poliétersulfona ; y otros aditivos tales como, trihidrato de alúmina, carbonato de aluminio sódico, y ferrita de bario. Los aditivos adicionales que se emplean comúnmente en la técnica de alambres para electroimanes, tales como estabilizadores térmicos, estabilizadores de luz ul ravioleta, plastificadotes , y similares, se pueden incluir también. También son adecuados para su uso, en ciertas modalidades de la presente invención, pigmentos de dióxido de titanio y ' de óxido de zinc. Otras ciertas modalidades de la presente invención incluyen un método para proveer un alambre para electroimanes aislado con un revestimiento de aislamiento de composición de polímeros, en donde el método comprende el paso de revestir un aislamiento de composición de polímeros en un alambre para electroimanes metálico. El revestimiento de aislamiento de composición de polímeros comprende una mezcla de polifenilsulfona (PPSF) y polisulfona (PSF), en donde la PPSF comprende la siguiente unidad de repetición estructural :
la PSF comprende la siguiente unidad petición estructural:
Otras modalidades de la presente invención incluyen un método para proveer un alambre para electroimanes aislado con un revestimiento de aislamiento de composición de polímero, en donde el revestimiento de aislamiento comprende de alrededor de 20% en peso a aproximadamente 80% en peso de PPSF y de alrededor de 20% en peso a aproximadamente 80% en peso de PSF con base en el peso total del polímero. En ciertas modalidades de la presente invención, el alambre para electroimanes aislado comprende un alambre para electroimanes metálico y un revestimiento de aislamiento de composición de polímeros que comprende más del 50% en peso de PPSF, con base en el peso total del polímero. En otras modalidades de la presente invención, el alambre para electroimanes aislado comprende un alambre para elec roimanes metálico y un revestimiento de aislamiento de . composición de polímeros que comprende de alrededor de 30% en peso a aproximadamente 70% en peso de PPSF y de alrededor de 30% en peso a aproximadamente 70% en peso de PSF con base en el peso total del polímero. En otras ciertas modalidades de la presente invención, el alambre para electroimanes aislado comprende un alambre para electroimanes metálico y un revestimiento de aislamiento de composición de polímeros que comprende de alrededor de 40% en peso a aproximadamente 60% en peso de PPSF y de alrededor de 40% en peso a aproximadamente 60% en peso de PSF con base en el peso total del polímero. Otras ciertas modalidades de la presente invención, incluyen un método para proveer un alambre para electroimanes aislado con un reves imiento de aislamiento de composición de polímeros, en donde el revestimiento de aislamiento comprende alrededor de 70% en peso de PPSF y alrededor de 30% en peso de PSF con base en el peso total del polímero. Otras modalidades de la presente invención, incluyen un método para proveer un alambre para electroimanes aislado con un revestimiento de aislamiento de composición , de polímeros, en donde el revestimiento de aislamiento comprende alrededor de 55% en peso de PPSF y alrededor de 45% en peso de PSF con base en el peso total del polímero. De las ventajas adicionales que se pueden apreciar a través del uso del alambre para electroimanes aislado de la presente invención, es la habilidad de fabricar un alambre para electroimanes aislado utilizando múltiples técnicas. Se puede aplicar un aislamiento envolviendo plástico extruido o una película fundida con solvente. También se puede aplicar por medio de revestimiento con solventes, igual que sucede con otros esmaltes comunes o por medio de técnicas conocidas de revestimiento en polvo. En caso de revestimiento por medio de solvente, se utiliza el paso de horno solamente con el propósito de eliminar el solvente en lugar de curarlo y eliminar/repeler solvente. El método más eficiente y efectivo < en cuanto a costos es extruir por fusión el revestimiento directamente en el alambre para elect oimanes. En la fabricación por medio de extrusión de fundido, no se requieren sistemas de recuperación de solvente y los pasos de curado son opcionales. Los extrusores que se requieren para proveer el rendimiento necesario para las aplicaciones de revestimiento de alambres son muy pocos y son económicos para instalar. La excelente estabilidad térmica del reves imiento de aislamiento PPSF/PSF también permite un procesamiento de extrusión fundido de alambres para electroimanes a temperaturas de fabricación hasta de 400°C. El alambre para electroimanes puede ser preparado ya sea, conformando, extrayendo o enrollando dicho alambre. El revestimiento de aislamiento de PPSF/PSF de la presente invención se puede utilizar con alambre de aluminio y de cobre redondo y configurado de diferentes tamaños. Otras modalidades de la presente invención incluyen formar el alambre para electroimanes y después revestir el alambre por medio de una linea de conformación metálica y por medio de una linea de re estimiento de extrusión con fundido en tándem. Por medio de esta técnica, se produce una variedad de tamaños de alambre redondo y rectangular. El alambre para electroimanes metálico es particularmente adecuado para su uso en transformadores rellenados con aceite. Otras ciertas modalidades de la presente invención, incluyen un método para proveer un alambre para electroimanes aislado que comprende el revestimiento de aislamiento de composición de polímeros PPSF/PSF. El método incluye el paso de extrusión por fusión. El p ocedimiento de extrusión por fusión comprende proveer un suministro del material de alimentación de metal y alimentar continuamente el material de alimentación en una prensa de extrusión giratoria y formar continuamente el alambre para electroimanes. El alambre para electroimanes se puede formar en tándem con la operación de extrusión o se puede formar en un paso separado y calentarlo previo al revestimiento de la composición de polímeros. El alambre para electroimanes se puede formar tal como se describió anteriormente con una prensa de extrusión giratoria, o se puede extraer. También se puede formar enrollando o aplanando el alambre redondo en una forma rectangular. Entonces, ' se mueve el alambre para electroimanes extruído a través de un dado de extrusión a una velocidad fija. En ciertas modalidades de la presente invención, se extruye el revestimiento de aislamiento con base en polímeros y sulfonas de la presente invención, utilizando una técnica de entubado o semi-entubado que implica un ensamble de pistón y una configuración de punta y dado que contiene canales de flujo diseñados para elevar al máximo la uniformidad del revestimiento en un alambre para electroimanes configurado. Se extruye el tubo alrededor y separado del alambre para electroimanes extruído, y después se extruye el tubo de tal forma que, el espesor del material de polímero se reduce o se depura antes de que haga contacto con el alambre para electroimanes extruído. Se provee un vacío entre el alambre para electroimanes extruído y el material polimérico que está siendo extruído provoca que la presión atmosférica oprima progresivamente el material polimérico extruído y entre en contacto con el alambre para electroimanes extruído. También puede ser adecuada una aplicación de polímero por medio de técnicas de extrusión a presión. En la extrusión a presión, el alambre metálico entra en contacto con un polímero fundido dentro del dado del pistón para formar el revestimiento y no se extruye ningún tubo. El alambre para electroimanes se extruye bajo condiciones de calor, pero se controla la temperatura a un rango adecuado para la aplicación del material polimérico al alambre. La temperatura se selecciona para controlar la velocidad de enfriamiento del polímero en el alambre que a su vez puede reducir al mínimo la tensión en el revestimiento y elevar al máximo la adhesión del revestimiento al alambre para electroimanes . El metal particular del alambre para electroimanes no es critico y puede incluir cualquier material eléctricamente conductor que se utilice comúnmente, incluyendo por ejemplo, aluminio, aleaciones con base en aluminio, cobre y aleaciones con base de cobre . Otras modalidades de la invención incluyen utilizar el alambre para electroimanes aislado de la presente invención en sistemas de aislamiento eléctrico de alta temperatura. Los sistemas de aislamiento eléctrico de alta temperatura adecuados incluyen dispositivos eléctricos, incluyendo transformadores de voltaje, motores, generadores, alternadores, solenoides, relés y similares. En la figura 2, se describe el transformador 20, de acuerdo con una modalidad de la presente invención. El transformador 20 comprende dos bobinas 21a, 21b de un alambre para electroimanes aislado que se envuelven alrededor del núcleo 30. El transfo mador 20 puede ser un transformador multiplicador o de aumento, en donde la bobina 21a puede ser una bobina primaria (es decir, tiene una corriente eléctrica que pasa a través de la misma) y la bobina 21b será una bobina secundaria (que tiene una corriente eléctrica inducida dentro de la misma) . Alternativamente, el transformador puede ser un transformador reductor, en donde la bobina 21a seria una bobina secundaria (que tiene una corriente eléctrica inducida dentro de la misma) y la bobina 21b seria una bobina primaria (es decir, que tiene una corriente eléctrica que pasa a través de la misma) . En cualquier modalidad, el núcleo 30 es un imán compuesto de hierro o de un material similar . Las propiedades de la mezcal PPSF/PSF del ejemplo 1, se describen en el cuadro 1, y se comparan con la resina PPSF, del Control 1. La mezcla PPSF/PSF absorbe ligeramente menos humedad que la PPSF y muestra mayor estabilidad a la fusión que la PPSF. La estabilidad a la fusión se caracteriza porque se mide la relación de viscosidad de fusión medida a 50 segundos recíprocos después de la exposición a 410°C durante 40 minutos a la viscosidad de fusión medida después de 10 minutos. La mezcla PPSF/PSF muestra una relación de viscosidad de 1.3 contra 1.5 que es típica de las resinas PPSF. El ejemplo 1 es una mezcla de 70% en peso/30% en peso con base en el peso total del polímero, mezcla de RADEL®R PPSF/UDEL® PSF. Como se demostró, la mezcla tifene una resistencia a la flama superior comparable, una resistencia mecánica y una mínima absorción a la humedad, como la resina PPSF del Control 1. Estas propiedades demuestran la compatibilidad de la mezcla PPSF/PSF con aplicaciones de alambre para electroimanes. Además, la mezcla PPSF/PSF muestra propiedades superiores sobre la resina PSF, como en el ejemplo comparativo 1. La conducta súper resistente de la mezcla PPSF/PSF se evidencia por la alta resistencia al impacto izod. Además, la mezcla PPSF/PSF muestra propiedades térmicas superiores comparado con la resina PSF, tal como se evidencia en los resultados de la temperatura de deflexión calorífica en el cuadro 1. Se debe notar que la temperatura de transición de vidrio para la mezcla PPSF/PSF es 185/220 debido a la mezcla inmiscible de los dos polímeros (es decir, una temperatura de transición de vidrio que ocurrirá para cada polímero) .
CUADRO 1 Propiedades seleccionadas de polifenilsulfona y una mezcla de polifenilsulfona
Las características de rendimiento relevantes del alambre de aluminio revestido con la mezcla de aislamiento PPSF/PSF, se evaluaron y los resultados se proporcionan en el cuadro 2. Se puede apreciar en el cuadro 2 que el alambre revestido con la mezcla de PPSF/PSF exhibe buena flexibilidad, adhesión y elongación, comparable con el alambre de aluminio revestido con la resina PPSF más costosa. El aislamiento del alambre para electroimanes de PPSF/PSF, también es resistente a choques térmicos, y puede mantener la resistencia dieléctrica a temperaturas hasta de 200°C. A temperaturas de 200°C, la disipación se mantiene a aproximadamente 0.007 que es un poco menor que muchas resinas y papel con base en polivinilo. Por lo tanto, los alambres para electroimanes revestidos con el revestimiento de aislamiento de la presente invención son adecuados para su uso con sistemas de alta temperatura.
CUADRO 2 Prueba de calidad NEMA MW 1000 del alambre para electroimanes utilizando los métodos de prueba NEMA MW 1000/ASTM D-1676. Todas las medidas son realizadas por Eltek Internacional Laboratorios en un alambre para electroimanes de aluminio rectangular Prueba Control 1 Ej em lo 1
Tensión de ruptura después de 48 horas de acondicionamiento a 23°C y 50% RH 23°C 10.88kV 9.30kV
150°C 8.96kV .32kV
180°C 8.79kV 8.48 kV
200°C 8.90kV 7.07kV
Disipación después de 48 horas de acondicionamiento a 23°C y 50% RH 23°C 0.0022 0.0016
150°C 0.0007 0.0008
180°C 0.0021 0.0042
200°C 0.0042 0.0069 '
El revestimiento de aislamiento de la presente invención también retiene propiedades después de 5 meses de envejecimien o en aceite transformador caliente, y los resultados se proporcionan en el cuadro 3. Los alambres se revistieron con resina acomodándolos a través de un aparato de flujo y fusión. Pasando el alambre a través de un dado y manteniendo el aparato cebado con pellas de resina, se pasó un revestimiento a través del dado y sobre el alambre sin revestimiento/desnudo. Para cada alambre revestido se envolvió una longitud alrededor de una varilla de · 0.635 cm de diámetro, y 0.158 cm de diámetro para que semejara un resorte. También se cortaron dos longitudes rectas de alambre de aproximadamente de 5.08-7.62 cm. Después de colocar los alambres en un reactor de Parr forrado con vidrio, con suficiente aceite transformador para sumergir los alambres . El reactor se colocó en un horno y la temperatura se fijó a 150°C. Los alambres se sometieron al aceite calentado en el reactor a una temperatura de aproximadamente 150°C +. 1°C. El reactor se retiró periódicamente del horno, se enfrió a temperatura ambiente, y se retiraron las muestras de alambre del reactor para su evaluación. Después de cada evaluación, se volvieron a sumergir los alambres en el aceite contenido en el reactor Parr forrado de vidrio. Se tomaron las evaluaciones a diferentes intervalos, y se resumen los resultados en el cuadro 3. La resina PPSF (RADELOR) no muestra ninguna falla en este ambiente de aceite caliente. Además, es evidente que la mezcla de resina (PPSF/PSF) de la presente invención no mostró un comportamiento de fractura-resistencia después de un periodo de 5 meses. Los resultados son inesperados en vista de la proximidad de la temperatura ambiente del aceite caliente a las temperaturas de vidrio (Tg) de la PSF contenida en la mezcla y la sensibilidad ambiental incrementada que se pudiera esperar para la PSF a esta temperatura. La resina PSF tiene una temperatura de transición de vidrio menor (Tg = 185°C), comparado con la resina PPSF (Tg = 220°C) . Además, la muestra de prueba que contenía la resina PSF (UDEL®) mostró un comportamiento de resistencia-fractura después de la exposición al aceite de silicón a 150°C después de solamente una semana. Sin embargo, la mezcla de resina (70% en peso de PPSF/30% en peso de PSF) de la presente invención no mostró un comportamien o de resistencia-fractura durante el experimento de envejecimiento del aceite caliente. Por lo tanto, la mezcla de resina PPSF/PSF utilizada en la presente invención ofrece propiedades de alto rendimiento que son características de la resina PPSF .
CUADRO 3 Experimento en aceite caliente de transformación
La presente invención ofrece una capacidad de aplicación industrial en la producción de alambre para electroimanes aislado para su uso en sistemas de aislamiento eléctrico de alta temperatura. La presente invención también es aplicable en la producción de alambre para electroimanes aislado que tiene un revestimiento de aislamiento de polímeros para su uso con sistemas de aislamiento eléctrico de alta temperatura . Además, la presente invención es particularmente aplicable en la producción de alambres para electroimanes que tienen un revestimiento aislante de mezcla de poli(aril éter sulfona) que muestra un aislamiento eléctrico robusto y una estabilidad al enve ecimiento térmico a largo plazo, junto con el beneficio de lograr costos mejorados comparado con la técnica anterior. Solamente la modalidad preferida de la presente invención y algunos ejemplos de esta versatilidad se muestran y se describen en esta invención. No se deberá interpretar como limitante para el alcance de las reivindicaciones. Aquellos expertos en la técnica deberán entender que la presente invención tiene la capacidad de utilizar varias otras combinaciones y ambientes, y que además es susceptible a cambios o modificaciones dentro del alcance del concepto inventivo tal como se expresa en la presente invención.
Claims (33)
1.- Un alambre para electroimanes aislado que comprende un alambre para electroimanes metálico y un revestimiento de aislamiento de composición de polímeros, dicho revestimiento de aislamiento de composición de polímeros comprende una mezcla de polifenilsulfona (PPSF) y una polisulfona (PSF), en donde la PPSF comprende la siguiente unidad de repetición estructural: y la PSF comprende la siguiente unidad repetición estructural:
2.- El alambre para electroimanes aislado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porgue el revestimiento de aislamiento comprende de alrededor de 20% en peso a aproximadamente 80% en peso de PPSF y de alrededor de 20% en peso a aproximadamente 80% en peso de PSF con base en el peso total del polímero.
3. - El alambre para electroimanes aislado de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el revestimiento de aislamiento comprende una cantidad mayor del 50% en peso de PPSF con base en el peso total del polímero .
4. - El alambre para electroimanes aislado de conformidad con la reivindicación ' 1, caracterizado porque el revestimiento de aislamiento comprende alrededor de 70% en peso de PPSF y alrededor de 30% en peso de PSF con base en el peso total del polímero.
5. - El alambre para electroimanes aislado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el revestimiento de aislamiento comprende alrededor de 55% en peso de PPSF y alrededor de 45% en peso de PSF con base en el peso total del polímero.
6.- El alambre para electroimanes aislado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el revestimiento de aislamiento además comprende por lo menos un rellenador de refuerzo, una fibra, pigmento y/o aditivo.
7.~ El alambre para electroimanes aislado de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la fibra es seleccionada del grupo que consiste de fibra de vidrio, asbestos, fibra polimérica sintética, fibra de silicato de aluminio, wolastonita y fibra de lana de escoria. ¿)
8.- El alambre para electroimanes aislado de conformidad- con la reivindicación 6, caracterizado porque el rellenador de refuerzo es seleccionado del grupo que consiste de vidrio, silicato de calcio, sílice, arcillas, talco y mica.
9.- El alambre para electroimanes aislado de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el pigmento es seleccionado del grupo que consiste de negro de humo, dióxido de titanio, óxido de zinc, óxido de hierro, rojo cadmio y azul hierro.
10. - El alambre para electroimanes aislado de conformidad con la reivindicación 9 , caracterizado porgue el pigmento es dióxido de titanio u óxido de zinc.
11. - El alambre para electroimanes aislado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque ' la PPSF puede ser un copolimero en donde hasta menos del 50% en moles de las unidades estructurales de residuo de bifenol son sustituidas con uno o más residuos del compuesto dihidroxi más aromático diferentes de aquellos del bifenol, y en donde los residuos- del compuesto dihidroxi aromático son diferentes de aquellos del bifenol y son seleccionados del grupo que consiste de 4,4'-isopropilidendifenol, éter 4,4'-dihidro idifenílico, 4,4'-dihidroxidifenilsulfona, 4, 4 ' -dihidroxibenzofenona, l,4-bis(4-hidroxifenil ) benceno , e hidroquinona.
12. - El alambre para electroimanes aislado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la PSF puede ser un copolimero en donde hasta menos del 50% en moles de las unidades estructurales de residuo de bisfenol A son sustituidas con uno o más residuos del compuesto dihidroxi más aromático diferentes de aquellos del bisfenol A, y en donde los residuos del compuesto dihidroxi aromático son diferentes de aquellos del bisfenol A y son seleccionados del grupo que consiste de éter 4,4'-dihidroxidifení lico , 4, 4' -dihidroxidifenilsulfona, 4, 4' -dihidroxibenzofenona, l,4-bis(4-hidroxi fenil ) benceno , 4 , 4 ' -dihidroxidifenil e hidroquinona .
13.- Un método para proveer un alambre para elect oimanes aislado con un revestimiento de aislamiento de composición de polímeros, en donde dicho método comprende el paso de revestir un aislamiento de composición de polímeros en un alambre para electroimanes metálico desnudo, dicho reves imiento de aislamiento de composición de polímeros comprende una mezcla de una polifenilsulfona (PPSF) y una polisulfona (PSF), en donde la PPSF comprende la siguiente unidad de repetición estructural: la PSF comprende la siguiente unidad petición estructural:
14. - El método de conformidad con > la reivindicación 13, caracterizado porque el revestimiento de aislamiento comprende de alrededor de 20% en peso a aproximadamente 80% en peso de PPSF y de alrededor de 20% en peso a aproximadamente 80% en peso de PSF con base en el peso total del polímero.
15. - El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el revestimiento de aislamiento comprende una cantidad mayor del 50% en peso de PPSF con base en el peso total del polímero.
16. - El método de conformidad con la rei indicación 13, caracterizado porque el revestimiento de aislamiento comprende alrededor de 70% en peso de PPSF y alrededor de 30% en peso de PSF con base en el peso total del polímero.
17. - El método de conformidad con , la reivindicación 13, caracte izado porque el revestimiento de aislamiento comprende alrededor de 55% en peso de PPSF y alrededor de 45% en peso de PSF con base en el peso total del polimero.
18. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizado porque el paso de revestimiento es seleccionado del grupo que consiste de extrusión por fundido, revestimiento por solventes, revestimiento en polvo y envoltura de película.
19. - El método de conformidad con , la reivindicación 18, caracterizado porque el paso de revestimiento es extrusión por fusión.
20. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 19, caracterizado porque el alambre para electroimanes metálico se calienta previamente antes de extruir el revestimiento de aislamiento en el alambre para electroimanes metálico.
21. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 19, caracterizado porque el revestimiento de aislamiento se filtra por fusión previo a ser extruido en el alambre para electroimanes metálico.
22. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 19, caracterizado porque dicho paso de extrusión por fusión es libre de solvente.
23. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 19, que además comprende un medio de cocción opcional para curar dicho revestimiento.
24. - El método de conformidad con la reivindicación 23, que además comprende enfriar el revestimiento curado en dicho alambre para electroimanes metálico.
25. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 24, caracterizado porque la PPSF puede ser un copolimero en donde hasta menos del 50% en moles de las unidades estructurales de residuo de bifenol son sustituidas con uno o más residuos del compuesto dihidroxi más aromático diferentes de aquellos del bifenol, y en donde los residuos del compuesto dihidroxi aromático son diferentes de aquellos del bifenol y son seleccionados del grupo que consiste de 4 , 4 ' -isopropilidendifenol , éter , 4 ' -dihidroxidi fenilico , 4,4'-di idroxidifenilsulfona, 4, 4'-dihidroxibenzofenona, 1, 4-bis ( 4,-hidroxifenil ) benceno, e hidroquinona.
26.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 24, caracterizado porque la PSF puede ser un copolimero en donde hasta menos del 50% en moles de las unidades estructurales de residuo de bisfenol A son sustituidas con uno o más residuos del compuesto dihidroxi más aromático diferentes de aquellos del bisfenol A, y en donde los residuos del compuesto dihidroxi aromático son diferentes de aquellos del bisfenol A y son seleccionados del grupo que consiste de éter , 4 ' -dihidroxidi fenilico , 4,4'-dihidroxidifenilsulfona , 4, 4 ' -dihidroxibenzofenona , 1, 4-bis (4-hidroxifenil) benceno, 4,4'-dihidroxidifenil e hidroquinona.
27. - El uso de un alambre para electroimanes aislado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en un sistema de aislamiento eléctrico de alta temperatura.
28. - El uso de un alambre para electroimanes aislado de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque el sistema de aislamiento eléctrico de alta temperatura es seleccionado del grupo que consiste de transformadores de voltaje, motores, generadores, alternadores, solenoides y relés.
29. - El uso de un alambre para electroimanes aislado obtenido por el procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 26, en un sistema , de aislamiento eléctrico de alta temperatura.
30.- El uso de un alambre para electroimanes aislado de conformidad con la reivindicación 27 ó 29, caracterizado porque el sistema de aislamiento de alta temperatura es seleccionado del grupo que consiste de transformadores de voltaje, motores, qeneradores, alternadores, solenoides y relés.
31.- El uso de un alambre para electroimanes aislado de conformidad con la reivindicación 27 ó 29, caracterizado porque alambre para electroimanes metálico se utiliza en contacto con un fluido aislante seleccionado del grupo que consiste de un aceite mineral, un aceite de silicón, un aceite vegetal, un aceite sintético y mezclas de los mismos.
32.- Un dispositivo eléctrico que comprende el alambre para electroimanes aislado de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12.
33.- El dispositivo eléctrico de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque el dispositivo eléctrico es seleccionado del grupo que consiste de transformadores de voltaje, motores, generadores, alternadores, solenoides y relés .
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