MXPA99009773A

MXPA99009773A - Capacitor de pelicula de polimero metalizado que tiene un fluido de aislamiento de aceite de poliuretano de alta viscosidad.

Info

Publication number: MXPA99009773A
Application number: MXPA99009773A
Authority: MX
Inventors: Robert M Stockman
Original assignee: Robert M Stockman
Priority date: 1998-10-28
Filing date: 1999-10-25
Publication date: 2005-01-10
Also published as: US6014308A; CA2285721A1

Abstract

Se proporciona un capacitor de pelicula metalizada con un fluido de aislamiento de aceite de poliuretano. El fluido de aislamiento tiene una viscosidad dentro de la escala de aproximadamente 500 a 3000 poises a 25degree C. El fluido de aislamiento de aceite de poliuretano se produce haciendo reaccionar un poliisocianato organico con un poliol primario que se selecciona del grupo que consiste de aceite de ricino, derivados del acido ricinoleico del aceite de ricino y mezclas de los mismos. La reaccion se puede llevar a cabo en presencia de un agente de alargamiento de cadena de poliol secundario tal como un diol de polibutadieno terminado con hidroxi. La reaccion para producir el fluido de aislamiento se lleva a cabo bajo condiciones en donde la relacion de los grupos de NCO del poliisocianato organico a los grupos OH de los polioles primario y secundario, si estan presentes, queda dentro de la escala de aproximadamente 0.1 a 1 hasta de aproximadamente 0.6 a. 1. La relacion asegura que no hay acceso de grupos de NCO sin reaccionar en el fluido de aislamiento y que la reaccion produzca un fluido viscoso, no un elastomero esencialmente solido.

Description

"CAPACITOR DE PELICULA DE POLIMERO METALIZADO QUE TIENE UN FLUIDO DE AISLAMIENTO DE ACEITE DE POLIURETANO DE ALTA VISCOSIDAD" ANTECEDENTES DE LA INVENCION CAMPO DE LA INVENCION La presente invención por lo general se relaciona con capacitores. Más particularmente, la presente invención \ se relaciona con un capacitor de película metalizado que tiene un fluido de aislamiento de aceite de poliuretano de alta viscosidad que rodea por lo menos una porción y de preferencia todo su elemento capacitivo.

DESCRIPCION DE LA TECNICA RELACIONADA Los capacitores de película metalizada típicamente se usan para hacer arrancar y hacer funcionar motores, y también se usan en aplicaciones de iluminación. El elemento capacitivo de un capacitor de película metalizada típicamente se forma co-enrollando muy apretadamente dos películas de polímero que tienen capas de metal depositadas en las mismas alrededor de un núcleo para formar dos electrodos separados. Por lo general, las películas de polímero metalizadas co-enrolladas apretadamente se colocan en un envase, que es típicamente de metal. Los conductores eléctricos se conectan entre los extremos rociados con metal de las películas de polímero metalizadas y los terminales montados en una parte superior. El envase se llena con un fluido de aislamiento y la parte superior se sella en el envase. En algunos capacitores, el material semejante a hojas aislante puede colocarse en el envase entre las películas de polímero metalizadas co-enrolladas y el envase de metal. Asimismo, en algunos capacitores, se emplea un interruptor de circuito activado a presión. El fluido de aislamiento debe ser compatible con la película de polímero que forma el elemento de capacitor de película metalizada en caso de que este fluido se ponga en contacto con la película. La compatibilidad con la película de polímero significa que el fluido no debe actuar como un solvente hacia la película de polímero. Se cree que los fluidos que actúan como un solvente hacia la película de polímero, que se forma típicamente de una poliolefina tal como polipropileno, pueden ocasionar hinc amiento y arrugamiento de la película, lo cual es indeseable debido a que puede conducir a falla prematura del capacitor. El fluido de aislamiento debe tener buena capacidad de transmisión de calor, viscosidad suficiente para impedir el escape y compatibilidad apropiada sin desgasar los subproductos ocasionados mediante descarga de corona y fenómenos de despej amiento . Asimismo, el fluido no debe atacar el metal en la película del polímero metalizada .

COMPENDIO DE LA INVENCION Un objeto de la presente invención es proporcionar un capacitor de película metalizada con un fluido de aislamiento que es compatible con el material que forma el elemento capacitivo del capacitor de película metalizada . Este objeto se logra, por lo menos en parte, proporcionando un capacitor de película metalizada formado, en parte, mediante un envase que tiene un par de terminales adaptados para conexión con un circuito eléctrico. Un elemento capacitivo, formado de un par de dos películas de polímero metalizadas co-enrolladas apretadamente se coloca en el envase. Un par de conductores eléctricos se conectan eléctrica y funcionablemente entre el par de películas de polímero metalizadas y el par de terminales en el envase. Un fluido de aislamiento de aceite de poliuretano se coloca en el envase para rodear por lo menos una porción del elemento capacitivo. El fluido de aislamiento de aceite de poliuretano tiene una viscosidad dentro de la escala de aproximadamente 500 a 3000 poises a 25°C. El fluido de aislamiento de aceite de poliuretano se obtiene haciendo reaccionar un poliisocianato orgánico con un poliol que se selecciona del grupo que consiste de aceite de ricino, derivados del ácido ricinoleico del aceite de ricino y mezclas de los mismos. Si se desea, la reacción se puede llevar a cabo en presencia de un agente de dilución de cadena de poliol secundario. La reacción para producir el fluido de aislamiento se lleva a cabo bajo condiciones en donde la relación de los grupos de NCO del poliisocianato orgánico con respecto a los grupos OH de los polioles primario y secundario, si está presente, queda dentro de la escala de aproximadamente 0.1 a 1 hasta de aproximadamente 0.6 a 1.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS Los dibujos, no trazados a escala, incluyen: La Figura 1 que es una ilustración de un capacitor de película metalizada, que incluye una sección del mismo; La Figura 2 que es una ilustración de un elemento capacitivo típico formado mediante películas de polímero metalizadas co-enrolladas apretadamente; y La Figura 3 que es una vista superior del elemento capacitivo colocado en un envase de forma redonda.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA I VENCION La presente invención proporciona un capacitor de película metalizada que tiene un fluido de aislamiento de aceite de poliuretano que es compatible con el substrato de polímero y el material de metal que forma la película metalizada. Haciendo referencia a las Figuras 1 y 2, se muestra un capacitor 10 de película metalizada. El capacitor 10 se forma, en parte, mediante un envase 12 que tiene una parte superior abierta en la cual se coloca un elemento 14 capacitivo. El envase 12 puede configurarse cilindricamente como se ilustra o formar para tener cualquier otra forma que debe requerir una aplicación específica. Como es bien sabido en la técnica, el elemento 14 capacitivo se forma co-enrollando apretadamente dos películas 16a, 16b de polímero para que tengan superficies metalizadas 18a, 18b, como se ilustra, alrededor de un mandril 19. De preferencia, el polímero que forma las películas 16a, 16b es una poliolefina tal como polipropileno, sin embargo, podría usarse un poliéster tal como Mylar™ sin desviarse del alcance de la presente invención. Asimismo, de preferencia, el metal para metalizar las superficies de las películas de polímero 16a 16b es zinc o una aleación de zinc, sin embargo, puede también usarse aluminio. Las películas dieléctricas metalizadas apropiadas para formar el elemento capacitivo en la presente invención incluyen: una película designada mediante el código del producto CM-ZTA2 producida por Toray Plastics America, Inc. de North Kingstown, Rhode Island; una película designada mediante el código del producto TERFOL PZXB producida por Tervakoski Dielectric, Ltd., de Tarvakoshi, Finlandia; una película designada por el código del producto ZINC/HELV producida por Steinerfil, Inc. de Willíamstown, Massachusetts . Las superficies metalizadas 18a, 18b de cada una de las películas de polímero 16a, 16b están descentradas lateralmente una de la otra de manera que las superficies 18a, 18b metalizadas respectivas terminan en las orillas opuestas del elemento 14 capacitivo. Por consiguiente, cada una de las películas 16a, 16b, tienen márgenes exentos de metal 20a, 20b en los extremos opuestos del enrollamiento capacitivo. Los extremos 22a, 22b del elemento 14 capacitivo se cubren típicamente con un metal, que se aplica como una rociadura o soldadura. El extremo 22a queda en contacto eléctrico con la superficie metalizada de la película 16a mientras que el extremo 22b es un contacto eléctrico con la superficie metalizada de la película 16b. El capacitor 10 ilustrado en la Figura 1 incluye también una tapa 24 que está adaptada para cubrir sellablemente la parte superior abierta del envase 12. La tapa 24 además incluye un par de terminales eléctricos 26a, 26b fijados a la misma. Un par de conductores eléctricos 28a, 28b se conectan funcionablemente entre el par de terminales eléctricos 26a, 26b y los extremos 22a, 22b del elemento 14 capacitivo, de una manera regular. Aquellas personas expertas en la técnica apreciarán que la variación en las configuraciones del envase y de la tapa pueden hacerse sin desviarse del alcance de la invención. Un fluido 30 de aislamiento de aceite de poliuretano se coioqca en el envase a fin de rodear por lo menos una porción, y de preferencia todo, del elemento 14 capacitivo. En la mayoría de las aplicaciones, la cantidad de fluido colocada en el envase se seleccionará para rodear completamente el elemento 14 capacitivo. El fluido 30 de aislamiento por lo general tiene una viscosidad en la escala de aproximadamente de 500 a 3000 poises a 25°C, y de preferencia, la viscosidad queda dentro de la escala de aproximadamente 1900 a 2500 poises a 25°C. El fluido 30 de aislamiento se produce haciendo reaccionar un poliol primario, tal como aceite de ricino, un derivado de ácido ricinoleico del mismo o una combinación de ambos, con un poliisocianato orgánico. La reacción se puede llevar a cabo en presencia de un poliol secundario que actúa como un agente de alargamiento de cadena para la polimerización del uretano. Los poliisocianatos orgánicos que se pueden utilizar para producir el fluido del aislamiento incluyen: poliisociantos alifáticos, poliisocianatos cicloalifáticos, poliisocianatos aromáticos, polimetilenisocianatos, polifenilisocianatos, metilendiisocianatos y cualesquiera de los poliisocianatos orgánicos que son prepolímeros preparados a fin de reaccionar un poliisocianato con un poliol en cantidades de tal manera que la relación de NCO/OH es mayor que de 1 a 1. Un poliol secundario preferido es un poliol de polibutadieno terminado con hidroxi debido a que demuestra propiedades de expansión eléctrica y térmica tales como así como proporciona soporte estructural para la matriz polimérica resultante. De preferencia, la relación total de NCO/OH (los grupos de OH de tanto de los polioles primario como secundario si están presentes) para producir el aceite de poliuretano de alta viscosidad típicamente variarán de aproximadamente 0.1 a 1, hasta aproximadamente 0.6 a 1. La relación de NCO/OH deseada y los materiales de partida de poliol primario y secundario de poliisocianato específicos que se seleccionan para la reacción regularán la viscosidad final del fluido de aislamiento de aceite de poliuretano resultante. Típicamente, cualquier reacción que se lleve a cabo con una relación de NCO/OH mayor de aproximadamente 0.6 a 1 producirá un material elastomérico sólido que es inapropiado para usarse como un aceite de aislamiento en los capacitores de película metalizada. El fluido 30 de aislamiento de aceite de poliureno usado en la presente invención no se espera que proporcionen ningunas propiedades dieléctricas considerables al capacitor ya que no se destina a impregnar o penetrar de otra manera en el elemento capacitivo de la presente invención. Sin embargo, debido a que el elemento 14 capacitivo no es una unidad herméticamente sellada, bajo ciertas condiciones de tiempo, temperatura y técnicas de producción, es posible que cierta cantidad del fluido 30 de aislamiento emigre hacia el elemento 14 capacitivo de tal manera que el fluido 30 de aislamiento se pone en contacto con las orillas marginales y en algunos casos, las pocas capas externas de las películas 16a, 16b de polímero metalizadas enrolladas apretadamente. Hasta el grado en que cierta cantidad del fluido 30 de aislamiento de aceite de poliureteno ha hecho contacto con los materiales que forman el elemento 14 capacitivo, no se ha demostrado que tengan ningunos efectos materiales en la operación del capacitor 10. Se fabricaron tres capacitores de película de poliuretano metalizadas con zinc de configuración doble 10/25 µ? 370 VAC, con el fluido de aislamiento del aceite de poliuretano de alta viscosidad como se describe en lo que antecede. El fluido se calentó a aproximadamente 100°C antes de que vaciara en el envase. Estos capacitores se probaron para determinar su duración bajo condiciones de prueba de vida acelerada. Durante las primeras 188 horas, los capacitores se probaron a 80°C y 450 VAC. Después de las primeras 188 horas, los capacitores se probaron a 80°C y 550 VAC. Durante este tiempo, los capacitores se hicieron funcionar bajo condiciones que simularon un ciclo de servicio semanal de 16 horas conectados y 8 horas desconectados a través de un periodo de 5 días y luego conectados durante 24 horas durante 2 días. Este ciclo se repitió a través de una duración de prueba de duración acelerada máxima de 1892 horas. Las horas con el voltaje aplicado se contaron como tiempo de prueba. En la marca de 188 horas, la capacitancia promedio de la configuración de 10.0 G aumentó mediante aproximadamente 0.77 por ciento y la capacitancia promedio de la configuración de 25 µG aumentó mediante aproximadamente 1.16 por ciento. No hubo cambio significativo en el factor de disipación y ninguno de los capacitores probados falló. Al final de la prueba acelerada, los capacitores se cortaron abriéndose y se examinaron. El fluido de aislamiento no se decoloró, las vueltas externas de la película de polipropileno enrollada - li ¬ no se arrugaron y el metal en la película no fue atacado. Bajo las mismas condiciones de prueba la capacitancia de la misma configuración del capacitor pero llenada con un fluido de aislamiento de polibuteno oco H1900 en vez del aceite de poliuretano de alta viscosidad, aumentó a de 0.70 a 1.15 por ciento respectivamente. En la marca de 1892 horas, bajo condiciones de prueba más aceleradas, la capacitancia promedio para la configuración de 10.0 G aumentó mediante aproximadamente 1.16 por ciento y la capacitancia promedio de la configuración de 25 µ¥ aumentó mediante aproximadmaente 1.62 por ciento. Las dos configuraciones del capacitor llenado con polibuteno experimentaron un aumento de capacitancia promedio de aproximadamente 0.067 y 1.18 por ciento, respectivamente. El factor de disipación no cambió apreciablemente. Se fabricaron nueve capacitores de película de polipropileno metalizado con zinc de configuración doble 3.0/30 µ¥ 370 VAC con el fluido de aislamiento de aceite de poliuretano de alta viscosidad como se describe en lo que antecede. El fluido se probó a temperatura de aproximadamemnte 95°C antes de vaciarse en el envase. Asimismo, se fabricaron seis capacitores de película de polipropileno metalizado con zinc de configuración doble con el fluido de aislamiento de polibuteno Amoco H1900 en vez del fluido de aislamiento de aceite de poliuretano. Todos estos capacitores se probaron para determinar su duración bajo condiciones de prueba de duración acelerada como se describe en lo que antecede hasta 1396 horas. Al final de 1396 horas, la capacitancia promedio para la configuración de 3.0 µG que contiene el fluido de aislamiento de aceite de poliuretano de alta viscosidad aumentó en aproximadamente 0.31. La capacitancia promedio en la configuración de 30 µG aumentó en aproximadamente 0.71 por ciento. No hubo cambio significativo en el factor de disipación y ninguno de los capacitores probados falló. Al final de la prueba acelerada, los capacitores se cortaron para abrirse y se examinaron. El fluido de aislamiento no se decoloró, las vueltas externas de la película de polipropileno enrollada no se arrugaron y el metal en la película no fue atacado. Bajo las mismas condiciones de prueba, la capacitancia de seis capacitores llenados con el fluido de aislamiento de polibuteno Amoco H1900 en vez del fluido de aislamiento de aceite de poliuretano aumentó mediante 0.40 y 0.48 por ciento, respectivamente. No hubo cambio significativo en el factor de disipación durante la duración de la prueba. Por lo tanto, se verá que los objetos y ventajas señalados en lo que antecede y aquellos que se hacen evidentes de la descripción que antecede se logran eficientemente y puesto que pueden hacerse ciertos cambios en la construcción anteriormente citada sin desviarse del alcance de la invención, se pretende que el asunto contenido en la descripción que antecede o mostrado en los dibujos que se acompañan se interprete como ilustrativo y no en un sentido de limitación. Quedará también comprendido que las siguientes reivindicaciones se destinan a amparar todas las particularidades genéricas y especificas de la invención descrita en la presente, y todas las declaraciones del alcance de la invención que, como asunto del lenguaje, podría decirse que quedan entre las mismas.

Claims

REIVINDICACIONES :

1. Un capacitor de una película de polímero metalizada que comprende: un envase que tiene un par de terminales adaptados para conexión con un circuito eléctrico; un elemento capacitivo formado de un par de películas de polímero metalizadas co-enrolladas apretadamente colocadas en el envase; un par de conductores eléctricos conectados eléctrica y funcionablemente entre el par de películas de polímero metalizadas y el par de terminales; y un fluido de aislamiento de aceite de poliuretano que tiene una viscosidad dentro de la escala de aproximadamente 500 a aproximadamente 3000 poises a 25°C. que se colocan en el envase rodeando por lo menos una porción del elemento capacitivo, el aceite de poliuretano es producido haciendo reaccionar un poliisocianato orgánico con un poliol que se selecciona del grupo que consiste de aceite de ricino, derivados del ácido ricinoleico de aceite de ricino, y mezclas de los mismos, en donde la relación de los grupos de NCO del poliisocianato orgánico a los grupos de OH del poliol queda dentro de la escala de aproximadamente 0.1 a 1, a aproximadamente 0.6 a 1.

2. El capacitor de la reivindicación 1, en donde el polímero que forma las películas del polímero metalizado se selecciona del grupo que consiste de poliolefinas y poliésteres .

3. El capacitor de la reivindicación 1, en donde el polímero es polipropileno.

4. El capacitor de la reivindicación 1, en donde el metal que forma las películas del polímero metalizado se seleccionan del grupo que consiste de zinc y aluminio.

5. El capacitor de la reivindicación 1, en donde el poliisocianato orgánico se selecciona del grupo que consiste de poliisocianatos alifáticos, poliisocianatos cicloalifáticos, poliisocianatos aromáticos, polimetilenisocianatos, polifenilisocianatos, metilendiisocianatos y poliisocianatos orgánicos que son un prepolíraero preparado haciendo reaccionar un exceso de un compuesto de poliisocianato y un poliol.

6. El capacitor de la reivindicación 1, en donde el polímero que forma la película de polímero metalizado es polipropileno y el metal que forma la película de polímero metalizado es zinc.

7. El capacitor de la reivindicación 1, en donde la viscosidad del fluido de aislamiento queda dentro de la escala de aproximadamente 1900 a aproximadamente 2500 poises a 25°C.

8. El capacitor de la reivindicación 1, en donde el fluido de aislamiento rodea todo el elemento capacitivo.

9. Un capacitor de película de polímero metalizado que comprende: un envase que tiene un par de terminales adaptados para conexión con un circuito eléctrico; un elemento capacitivo formado de un par de películas de polímero metalizadas co-enrolladas apretadamente colocadas en el envase; un par de conductores eléctricos conectados eléctrica y funcionablemente entre el par de películas de polímero metalizadas y el par de terminales; y un fluido de aislamiento de aceite de poliuretano que tiene una viscosidad dentro de la escala de aproximadamente 500 a aproximadamente 3000 poises a 25°C colocado en el envase que rodea por lo menos una porción del elemento capacitivo, el aceite de poliuretano se produce haciendo reaccionar un poliisocianato orgánico con un poliol primario que se selecciona del grupo que consiste de aceite de ricino, derivados del ácido ricinoleicp del aceite de ricino y mezclas de los mismos, en presencia de un agente de alargamiento de cadena de poliol secundario en donde la relación de los grupos de NCO del poliisocianato orgánico a los grupos de OH de los polioles primario y secundario queda dentro de la escala de aproximadamente 0.1, hasta aproximadamente 0.6 a 1.

10. El capacitor de la reivindicación 9, en donde el polímero que forma la película de polímero metalizada se selecciona del grupo que consiste de poliolefinas y poliésteres.

11. El capacitor de la reivindicación 9, en donde el polímero es polipropileno.

12. El capacitor de la reivindicación 9, en donde el metal que forma la película de polímero metalizada se selecciona del grupo que consiste de zinc y aluminio.

13. El capacitor de la reivindicación 9, en donde el poliisocianato orgánico se selecciona del grupo que consiste de poliisocianatos alifáticos, poliisocianatos cicloalifáticos, poliisocianatos aromáticos, polimetilenisocianatos, polifenilisocianatos, metilendiisocianatos y poliisocianatos orgánicos que son de prepolíinero preparado haciendo reaccionar un exceso de un compuesto de poliisocianato y un poliol.

14. El capacitor de la reivindicación 9, en donde el polímero que forma la película de polímero metalizada es polipropileno y el metal que forma la película de polímero metalizada es zinc.

15. El capacitor de la reivindicación 9, en donde el agente de alargamiento de cadena de poliol secundario es diol de polibutadieno terminado con hidroxi .

16. El capacitor de la reivindicación 9, en donde la viscosidad del fluido de aislamiento queda dentro de la escala de entre aproximadamente 1900 a aproximadamente 2500 poises a 25°C.

17. El capacitor de la reivindicación 9, en donde el fluido de aislamiento rodea todo el elemento capacitivo.

18. Un capacitor de película del polímero metalizados que comprende: un envase que tiene un par de terminales adaptados para conexión con un circuito eléctrico; un elemento capacitivo formado de un par de películas de polipropileno metalizadas co-enrolladas apretadamente colocadas en el envase; un par de conductores eléctricos conectados eléctricamente y funcionablemente entre el par de películas de polipropileno metalizadas con zinc y un par de terminales; y un fluido de aislamiento de aceite de poliuretano que tiene una viscosidad dentro de la escala de aproximadamente 1900 a 2500 poises a 25°C, colocado en el envase rodeando completamente el elemento capacitivo, el aceite de poliuretano siendo producido haciendo reaccionar un poliisocianato orgánico que se selecciona del grupo que consiste de poliisocianatos alifáticos, poliisocianatos cicloalifáticos, poliisocianatos aromáticos, polimetilenisocianatos, polifenilisocianatos, metilendiisocianatos y poliisocianatos orgánicos que son un prepolimero preparado haciendo reaccionar un exceso de un compuesto de poliisocianto y un poliol con un poliol primario que se selecciona del grupo que consiste de aceite de ricino derivados del ácido ricinoleico del aceite de ricino y mezclas de los mismos, en presencia de un agente de alargamiento de la cadena de diol de polibutadieno terminado con hidroxi, en donde la relación de los grupos de NCO del poliisocianato orgánico a los grupos de OH del poliol primario y el diol queda dentro de la escala de aproximadamente 0.1 a 1 hasta de aproximadamente 0.6 a 1.