FORMULACIÓN DE RESINA DE IMPREGNACIÓN Esta solicitud reclama la prioridad de 10 2004 028 417.2 - 43. La presente invención se refiere a una formulación de resina de impregnación para maquinaria eléctrica. La impregnación de bobinados eléctricos es una operación estándar en la producción de maquinaria eléctrica. La resina de impregnación curada tiene la función de fijar mecánicamente el bobinado, protegiéndolo contra los químicos agresivos y las influencias ambientales, eliminando el calor formado y ofreciendo un aislamiento eléctrico. El estado actual de la tecnología es el uso de poliésteres insaturados que contienen estireno. Estos poliésteres son de conocimiento general, y su preparación y uso son familiares para los trabajadores capacitados en la técnica. Pueden encontrarse referencias de los trabajos estándares de la química de polímeros y en los folletos de los proveedores. Además de esto, existen informes de conferencias sobre sistemas procesables de manera convencional (por ejemplo, el uso de barniz y resina con diferentes construcciones de motores, M. Winkeler, Procedimientos IEEE, 1999, página 143; Evaluación de resinas de aislamiento eléctrico para la aplicación del trabajo del invertidor, M. Winkeler, Procedimientos IEEE 1997, página 145), y también en, por ejemplo, los sistemas de curado en frío (Recubrimiento de curado sin calor de bobinados eléctricos, Th. J. Weiss, Procedimientos IEEE, 1993, página 443). Como las resinas que contienen estireno emiten estireno durante la curación, es necesario tratar el aire de descarga de las líneas de procesamiento. Si en lugar de utilizar estireno se utilizan comonómeros, como por ejemplo el viniltolueno y varios acrilatos, en principio no hay nada diferente con respecto a las emisiones. Por lo tanto, el enfoque ha sido desarrollar resinas de poliéster insaturado libres de comonómeros adecuadas para utilizarse en la impregnación de bobinados eléctricos.
La patente EP O 968 501 describe formulaciones líquidas que pueden ser curadas sin comonómero y que incluyen poliésteres insaturados, y que también son curables con UV. El poliéster insaturado contiene estructuras de diciclopentadieno y estructuras de ácido maleico. Sin embargo, estas formulaciones tienen una viscosidad relativamente alta (mayor a 2600 mPas). Ésta es una barrera para el procesamiento en las líneas habituales. La patente EP 1 122 282 describe las formulaciones que son de igual manera curables sin comonómero y que incluyen resinas de poliéster insaturado. Éstas están compuestas de poliésteres insaturados basados en ácido maleico y diciclopentadieno y agentes de degradación polimérica, en los que, por ejemplo, se utiliza el isoprenol (3 -metil - 3 - buten - 1 - ol) como una unidad constituyente. Las viscosidades de las mezclas de la resina en algunos casos son muy altas. Además, las formulaciones tienen la desventaja de que las resinas y los agentes de degradación polimérica no pueden mezclarse de manera arbitraria, ya que el agente de degradación polimérica en sí mismo no es curable. El problema enfocado por la presente invención fue el del desarrollo de una formulación de baja viscosidad que incluye una resina de poliéster insaturado libre de comonómero, la formulación mencionada está libre de únicamente agentes de degradación polimérica no curadores y es adecuada para la impregnación de bobinados eléctricos. Este problema se resuelve por medio de una formulación de resina de impregnación de baja viscosidad que incluye un componente A que consta de una resina de poliéster insaturado que contiene éter de alilo, un componente B que consta de una resina de poliéster insaturado terminada con diciclopentadieno diferente al componente A, un componente C que consta de un polímero insaturado adicional que no sean las resinas de poliéster de los componentes A y B, y también, si se desea, endurecedores, aceleradores, estabilizadores, aditivos, y reoaditivos. La formulación de la resina de impregnación puede estar compuesta de preferencia por los componentes A, B, C y también los endurecedores, aceleradores, estabilizadores, aditivos, y reoaditivos (aditivos reológicos) típicos. Las formulaciones de la resina de impregnación de baja viscosidad en el contexto de la presente invención tienen de preferencia una viscosidad menor a o equivalente a 1500 mPas, medida a 25°C. De manera particular, las formulaciones de la resina de impregnación preferidas tienen una viscosidad entre 600 (inclusive) y 1300 (inclusive) mPas, con preferencia particular entre 850 (inclusive) y 1200 (inclusive) mPas, medida a 25°C. Las resinas de poliéster insaturado que contienen éter de alilo y que están presentes en el componente A incluyen de preferencia una resina de poliéster insaturado o una mezcla de resinas de poliéster insaturado, sintetizada a partir del éter de trimetilo propano monoalilo y/o éter de trimetilo propano dialilo, glicoles, ácido maleico, y otros componentes conocidos a partir de la química de las resinas de poliéster insaturado. Las resinas de poliéster sintetizadas de esta manera pueden, de acuerdo con la invención, ser modificadas con estructuras de ¡mida, estructuras de diciclopentadieno, con isocianatos y/o resinas de melamina. Estas resinas son conocidas (consultar, por ejemplo, folleto No. 0207 de Perstorp, DE 2645657, DOS 2113998) y pueden ser preparadas sometiendo a reacción éteres de alilo, polioles, ácidos carboxílicos, y también moléculas monofuncionales como terminadores de cadena.
La preparación de estas resinas es de igual manera de conocimiento general. Implica el calentamiento de los componentes, con o sin un catalizador de esterificación, por lo general a temperaturas entre 160 y 200°C. La reacción por lo general se lleva a cabo bajo gas inerte. Con la finalidad de facilitar la eliminación del agua formada, es posible utilizar una mezcla azeotrópica y/o vacío. El curso de la condensación es monitoreado por lo general mediante la determinación del número del ácido y/o la viscosidad de la condensación. Los éteres de alilo que pueden ser utilizados incluyen el éter de trimetilolpropano monoalilo, trimetilolpropano dialilo y pentaeritritol trialilo. Se da preferencia a los tres, por sí solos o en varias mezclas. Como polioles se encuentran el etilenglicol, di - y trietilenglicol, neopentil glicol, 1 , 3 - y 1 , 6 - hexanodiol, perhidrobisfenol A, glicerol, trimetilolpropano, tris (2 -hidroxietil) isocianurato, pentaeritritol, y dipentaeritritol. Se da preferencia al di - y trietilenglicol, neopentil glicol y trimetilolpropano. Como ácidos carboxílicos se hace uso de ácidos dicarboxílicos insaturados alfa, beta o derivados de los mismos como por ejemplo el anhídrido maleico y el ácido fumárico y sus mezclas con ácidos dicarboxílicos modificadores como por ejemplo el ácido adípico, ácido succínico, anhídrido ftálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, y ácido 2, 6 - naftalenodicarboxílico. Se da preferencia al anhídrido maleico y ácido adípico. Los terminadores de cadena utilizados son ácidos carboxílicos monofuncionales y/o alcoholes monofuncionales, como ejemplos de éstos tenemos el ácido graso de la resina líquida, ácido benzoico, ácido 2 - etilhexanoico, hexanol, 2 - etil hexanol, alcohol bencílico, tere - butanol, isoprenol (3 - metil - 3 - buten - I - ol), y el producto de la reacción del anhídrido tetrahidroftálico con etanolamina. Se da preferencia al hexanol, isoprenol, y el producto de la reacción del anhídrido tetrahidroftálico con etanolamina. De acuerdo con la invención, el componente B puede estar compuesto por lo menos por un aglutinante que no sea el componente A y descrito en EP 0 968 501 y EP 1 122 282. La resina de poliéster insaturado que no sea el componente A que está presente en el componente B y contiene estructuras de diciclopentadieno puede prepararse, por ejemplo, mediante la reacción de añadidura de ácido maleico y diciclopentadieno, glicoles, ácido maleico, y otros componentes conocidos a partir de la química de la resina de poliéster ¡nsaturado. De acuerdo con la invención, el componente C puede comprender un polímero insaturado usual a nivel comercial. Estos polímeros están disponibles comercialmente bajo nombres comerciales como Laromer PO 33F, Sartomer SR 9045 ó Sartomer CD 9021 , o éter divinílico de polietilenglicol. El polímero insaturado presente en el componente C puede ser preparado mediante la funcionalización de polímeros existentes con moléculas que contienen enlaces dobles, como por ejemplo, el producto de la reacción de un poliacrilato terminado con carboxilo con metacrilato de glicidilo, o de un poliol de poliéter con un isocianato ¡nsaturado. Además, es posible emplear éteres vinílicos poliméricos, como por ejemplo los éteres divinílicos de polietilenglicol de diferente peso molecular, por ejemplo. La formulación de la resina de impregnación de la invención puede contener 1. 40% - 95% por peso de la resina de poliéster insaturado que contiene éter de alilo (componente A), de preferencia 50.0% - 90% por peso, con preferencia particular de 60% - 80% por peso, 2. 5.0% - 60% por peso de la resina de poliéster insaturada terminada con diciclopentadieno (componente B), de preferencia 8.0% - 40% por peso, con preferencia particular de 10% - 30% por peso. 3. 1.0% - 30% por peso del polímero insaturado (componente C), de preferencia de 1.0% - 20% por peso, de manera más preferente de 1.0% - 10% por peso,
4. 0.1 % - 5% por peso de endurecedores, aceleradores, estabilizadores, aditivos, y reoaditivos, de preferencia de 0.5% - 4% por peso, con preferencia particular de 1 % - 3% por peso. los porcentajes se basan en cada caso en la formulación de la resina de impregnación completa. Con las preferencias, la formulación de la invención puede estar compuesta por estos componentes. De acuerdo con la invención, los tres componentes A, B y C se mezclan de preferencia primero y se formulan con los endurecedores, aceleradores, estabilizadores y aditivos típicos. Esto proporciona a las formulaciones, dependiendo de la composición, baja viscosidad, un buen comportamiento en el curado y materiales de moldeo homogéneos curados que presentan propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas sobresalientes. La formulación de la resina de impregnación de la invención se prepara de acuerdo con esto de preferencia mezclando los componentes A, B y C, mientras que las añadiduras de los endurecedores, aceleradores, estabilizadores, aditivos y reoaditivos se realizan de preferencia al final. Los endurecedores que han demostrado ser adecuados incluyen los peróxidos, como por ejemplo el peróxido de dicumilo y el perbenzoato de tere - butilo, así como también benzopinacoles sililados. A través del uso de fotoiniciadores, como por ejemplo óxidos de fosfina y cetales, por ejemplo, es posible producir una formulación fotocuradora de UV.
Los aceleradores son jabones metálicos, como por ejemplo octoatos o naftenatos de cobalto, vanadio y zirconio. Los estabilizadores utilizados son fenoles alquilados, hidroquinonas y benzoquinonas, como por ejemplo 2, 4 - di - tere - butilfenol o metilhidroquinona. Los aditivos son los aditivos de control de flujo y superficie conocidos para los trabajadores capacitados en la técnica. Las adiciones reológicas que han sido encontradas adecuadas incluyen sílices pirogénicas, Bentonas y ureas poliméricas. Aquí se puede hacer referencia en los manuales de los recubrimientos. A temperatura ambiental, la formulación de la resina de impregnación de la invención es líquida, de baja viscosidad, y libre de comonómero. Puede ser procesada en las líneas de procesamiento convencionales, por medios por ejemplo de inmersión, goteo, rodadura con baño químico, colada, y por impregnación de vacío e impregnación de vacío - presión de bobinados eléctricos. El procesamiento descrito de la formulación de la resina de impregnación va seguido por el curado. El curado en cuestión puede incluir un curado térmico. Éste puede llevarse a cabo ya sea en un horno o por medio del calor Joule del bobinado, o a través de la combinación de estas posibilidades. El curado también puede realizarse por medio de radiación, de preferencia por medio de radiación UV. En particular, si la formulación de la resina de impregnación ha sido proporcionada con un fotoiniciador, ésta puede ser curada en el núcleo laminado utilizando luz UV. También es posible de acuerdo con la invención, la combinación del curado térmico y el curado de luz UV, en particular cuando el curado es considerado directamente en el núcleo laminado. Esto también permite la utilización simultánea del calor Joule y la luz UV para el curado.
Además de la impregnación de los bobinados eléctricos, también es posible utilizar la formulación de la resina de impregnación de la invención para recubrir módulos planos en partes electrónicas, híbridos, módulos SMD y tableros de circuitos impresos ensamblados, o como un material base para materiales de aislamiento en forma de láminas. La invención se describe con más detalles a continuación con referencia a ejemplos. Las pruebas se llevan a cabo en conformidad con las normas de DIN e IEC.
1 Ejemplos Ejemplo 1 Preparación de una resina de poliéster insaturado modificada con éter de alilo 1 En un aparato del matraz de tres cuellos estándar, 290 g de anhídrido maleico
114 g de trietilenglicol, 320 g de 2 - etilhexanol, 190 g de éter de trimetilolpropano dialilo,
70 g de glicerol se someten a reacción entre sí a 190 °C bajo gas inerte. El número de ácido de la resina resultante es de 20 mg KOH / g y la viscosidad es de 20 Pas. Ejemplo 2 Preparación de una resina de poliéster insaturado modificada con éter de alilo 2 Primero, en un aparato de matraz de tres cuellos estándar, 302 g de anhídrido maleico, 28 g de agua y 217 g de diciclopentadieno se someten a reacción.
Posteriormente, de la misma manera que en el Ejemplo 1 , el producto preliminar se somete a reacción con 161 g de glicol de neopentilo, 134 g de éter de trimetilolpropano monoalilo y 157 g de hexanol a 195 °C. La resina resultante tiene un número ácido de 21 mg KOH / g y una viscosidad de 22 Pas. Ejemplo 3 Preparación de una resina de poliéster insaturado modificada con éter de alilo 3 Primero, en un aparato del matraz de tres cuellos estándar, 271 g de anhídrido maleico, 17 g de agua, y 130 g de diciclopentadieno se someten a reacción. Posteriormente, de la misma manera que en el Ejemplo 1 , el producto preliminar se somete a reacción con 208 g de trietilenglicol, 48 g de glicol de neopentilo, 120 g de 2 -etilhexanol, y 197 g de éter de trimetilolpropano dialilo a 190 °C. La resina resultante tiene un número ácido de 24 mg KOH / g y una viscosidad de 12 Pas. Ejemplo 4 Preparación de un poliéster insaturado modificado con diciclopentadieno (componente B) Se preparó el producto a partir del Ejemplo 1 de la EP 1 122 282. Ejemplo 5 Preparación de una formulación de la resina de impregnación con resina 1. 100 g de resina del Ejemplo 4, 790 g de resina del Ejemplo 1 , 80 g de Laromer
PO 33F, 1 g de octoato de cobalto, 8.5 g de un sílice pirogénico usual a nivel comercial, 0.5 g de di - tere - butilfenol, y 20 g de tere - butil perbenzoato se mezclan perfectamente. La formulación tiene una viscosidad de 1050 mPas, y tiempo del gel de 3 minutos a 120 °C. La formulación se utiliza para impregnar varillas perforadas en conformidad con IEC 61033 (método A) y, después del curado (1 hora a 160 °C), se mide la resistencia del horneado. A 155 °C es de 50 N. Adicionalmente, la formulación se utiliza para sumergir un estator, tamaño 90, que es curado a 150 °C durante 1 hora. La pérdida por goteo durante el curado en el horno fue extraordinariamente baja. Posteriormente, el estator se abre con una sierra, y se inspecciona el consumo de resina y la calidad de la impregnación. El estator estuvo excelentemente impregnado y el bobinado totalmente saturado con resina. Ejemplo 6 Preparación de una formulación de la resina de impregnación o la resina del Ejemplo 2 100 g de resina del Ejemplo 4, 800 g de resina del Ejemplo 2, 70 g de Laromer PO 33F, 1 g de octoato de cobalto, 0.5 g de di - tere - butilfenol, y 20 g de tere - butil perbenzoato se mezclan. La formulación tiene una viscosidad de 1000 mPas, un tiempo del gel de 4 minutos a 120 °C. La formulación se utiliza para impregnar varillas perforadas en conformidad con IEC 61033 (método A) y, después del curado (1 hora a 160 °C), se mide la resistencia del horneado. A 155 °C es de 65 N. Adicionalmente, la formulación se utiliza para sumergir un estator, tamaño 90, que se cura a 150 °C durante 1 hora. Posteriormente, el estator se abre con una sierra, y se inspecciona el consumo de la resina y la calidad de la impregnación. El estator estuvo excelentemente impregnado. Ejemplo 7 Preparación de una formulación de la resina de impregnación con resina 3 100 g de resina del Ejemplo 4, 800 g de resina del Ejemplo 3, 70 g de Laromer PO 33F, 1 g de octoato de cobalto, 0.5 g de di - tere - butilfenol, y 20 g de tere - butil perbenzoato se mezclan. La formulación tiene una viscosidad de 1200 mPas, un tiempo del gel de 3 minutos a 120 °C. La formulación se utiliza para impregnar varillas perforadas en conformidad con IEC 61033 (método A) y, después del curado (1 hora a 160 °C), se mide la resistencia del horneado. A 155 °C es de 51 N. Adicionalmente, la formulación se utiliza para sumergir un estator, tamaño 90, que se cura a 150 °C durante 1 hora. Posteriormente, el estator se abre con una sierra, y se inspecciona el consumo de la resina y la calidad de la impregnación. El estator estuvo excelentemente impregnado. Ejemplo Comparativo 8 Impregnación de la resina del Ejemplo 4 La resina del Ejemplo 4 es activada con 2% de peróxido de dicumilo. La viscosidad es de 8 Pas. Un estator tamaño 90 se sumerge en éste y se cura a 160 °C durante 1 hora. Posteriormente, el estator se abre con una sierra, y se inspecciona el consumo de la resina y la calidad de la impregnación. El consumo de la resina es mucho menor que el de los ejemplos 5 al 7. Ejemplo Comparativo 9 Impregnación de la Resina del Ejemplo 1 La resina del Ejemplo 1 es activada con 3% de tere - butil perbenzoato. La viscosidad es de 20 Pas. Un estator tamaño 90 se sumerge en éste y se cura a 160 °C durante 1 hora. Posteriormente, el estator se abre con una sierra, y se inspecciona el consumo de la resina y la calidad de la impregnación. El consumo de la resina es mucho menor que el de los ejemplos 5 al 7. Ejemplo Comparativo 10 Impregnación con el polímero insaturado El Laromer PO 33F se activa al 2% de tere - butil perbenzoato y un estator de un tamaño 90 se impregna con éste y se cura a 130 °C durante 1 hora. Posteriormente el estator se abre con una sierra, y se inspecciona el consumo de la resina y la calidad de la impregnación. La resina se descascara de las cabezas del bobinado y las rupturas en el bobinado.