PT1917316E

PT1917316E - Composição de revestimento

Info

Publication number: PT1917316E
Application number: PT06792954T
Authority: PT
Inventors: Sascha Toedter-Koenig; Gerold Schmidt; Klaus-W Lienert
Original assignee: Altana Elec Insulation Gmbh
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2011-02-07
Also published as: JP5150492B2; ES2355582T3; TNSN08035A1; CN101243146A; US20090280237A1; CA2618730A1; EP1917316B1; MY147672A; BRPI0615074A2; KR20080040018A; DE502006008454D1; WO2007023165A1; ATE490294T1; RU2008110931A; CN101243146B; BRPI0615074B1; DE102005040126A1; EP1917316A1; JP2009506153A

Description

1

DESCRIÇÃO "COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO" O presente pedido de invenção reivindica a prioridade do documento DE 10 2005 040 126.0-43. A presente invenção diz respeito a um processo para o revestimento de substratos termoinstáveis, aplicando aos substratos uma composição de revestimento para substratos termoinstáveis, em particular no domínio dos componentes planares, circuitos híbridos e dispositivos de montagem superficial (DMS) e painéis de circuitos impressos montados. É necessária uma composição de revestimento para componentes planares, circuitos híbridos e dispositivos de montagem superficial (DMS) e para outros componentes que são utilizados em painéis de circuitos impressos, para conferir aos componentes revestidos protecção contra a humidade, substâncias químicas, poeira, etc.. Um outro objectivo reside no facto de o revestimento de protecção dever aumentar a segurança dos circuitos electrónicos contra factores climáticos e correntes espúrias. A capacidade para aguentar a carga térmica deve ser adequada à finalidade de aplicação prevista. O tratamento industrial é feito, tipicamente, pelo processo de revestimento selectivo ou imersão selectiva. No caso de se aumentar a temperatura da composição para reduzir a viscosidade, é possível utilizar qualquer dos processos de micronização e injecção. Com uma composição de revestimento deste tipo obtém-se películas anidras excelentes com espessuras da ordem de alguns milímetros. 2

No estado actual da técnica são utilizados vernizes de secagem ao ar ou de secagem em mufla. De uma forma típica, o aglutinante é uma resina alquidica, uma resina acrílica ou uma resina de poliuretano. Estes vernizes são conhecidos há muito tempo e estão perfeitamente descritos como uma forma de protecção superficial (W. Tillar Shugg, Handbook of Electrical and Electronic Insulating Materials, IEEE Press 1995) . Os vernizes contêm, normalmente, até 50%, ou mais, de um solvente. Quando os vernizes endurecem os solventes são libertados para o ar atmosférico, o que presentemente é indesejável. Os sistemas solventes para esta aplicação são formulações à base de resinas de poliuretano e de resinas epoxi.

Os mecanismos de endurecimento das resinas epoxi de um só componente, que polimerizam por meio de ácidos de Lewis, estão descritos minuciosamente na literatura (S.A. Zahir, E. Hubler, D. Baumann, Th. Haug, K. Meier, Polymers, p. 273, B.G. Teubner Stuttgart 1997).

Os documentos US 6 297 344 e US 6 207 732 descrevem resinas epoxi de um só componente que são utilizadas como colas. A temperatura de endurecimento é de 120°C. O documento WO 94/10223 descreve formulações que contêm resinas epoxi e que são primeiramente activadas com luz UV e endurecidas depois termicamente a 150°C durante 1 hora. As suas aplicações são a moldagem, a dissimulação e a união adesiva de componentes eléctricos e electrónicos. O documento US 20030200701 descreve formulações que são endurecidas a 140°C. O problema que a presente invenção pretende resolver consiste em proporcionar uma composição de revestimento de fraca viscosidade para revestir substratos termoinstáveis, 3 referindo-se como exemplos os componentes planares, tais como os painéis de circuitos impressos, os circuitos híbridos, tais como os microssistemas híbridos e os dispositivos de montagem superficial (DMS), etc., a qual requer uma fraca energia térmica de endurecimento, necessita de um período de endurecimento menor do que as existentes no estado da técnica actual e pode ser utilizada industrialmente em linhas de montagem típicas, podendo ser utilizada como revestimento de protecção. A composição de revestimento da presente invenção compreende, preferencialmente, diversos catalisadores que vão fazer com que a composição de revestimento seja endurecida acima de 60°C e abaixo de 120°C, de preferência entre 70°C-110°C e mais particularmente entre 80°C-90°C. De acordo com a presente invenção, são utilizados catalisadores que facilitam o endurecimento, às temperaturas indicadas, em menos de 50 minutos e preferencialmente em menos de 30 minutos. São particularmente preferíveis os catalisadores que facilitam o endurecimento num período de 20-50 minutos e são muito mais preferíveis os que facilitam o endurecimento num período de 25-40 minutos.

Para além dos aglutinantes e catalisadores já referidos, a composição de revestimento pode compreender outros componentes adjuvantes e auxiliares típicos.

De acordo com a presente invenção, considera-se particularmente preferível uma composição de revestimento que contenha os componentes A, B, Ce, se necessário, D, em que o componente A

a) compreende pelo menos um aglutinante, o componente B 4

b) compreende um ou vários diluentes reactivos, o componente C c) compreende um catalisador de hexafluoroantimonatos de amónio quaternário, que faz com que seja possível que a composição de revestimento da invenção endureça no intervalo de 60°C-120°C, de preferência 70°C-110°C e mais particularmente entre 80°C-90°C,

e o componente D d) compreende uma ou várias substâncias seleccionadas entre o conjunto constituído por inibidores de corrosão, agentes anti-espumíferos, agentes reguladores de processo e agentes humectantes.

De acordo com uma forma de realização particularmente preferível, a composição de revestimento pode ser constituída pelos componentes de A a D. Também é possível que o componente seja constituído por um diluente reactivo, o componente C seja constituído por um catalisador de endurecimento e o componente D seja constituído por um dos inibidores de corrosão, agentes anti-espumíferos, agentes reguladores de processo e agentes humectantes.

De acordo com a invenção, o componente A compreende, preferencialmente, um aglutinante pertencente à classe das resinas diepoxi cicloalifáticas. É particularmente preferencial que o componente seja constituído por tais resinas. Como exemplos dessas resinas refere-se as seleccionadas entre adipato de bis(3, 4-epoxi-ciclo-hexilmetilo) ou 3, 4-epoxi-ciclo-hexano-carboxilato de 3,4-epoxi-ciclo-hexilmetilo. As resinas podem ser utilizadas por si sós ou numa mistura. Para além das resinas indicadas, também são adequados os aglutinantes que tenham características semelhantes. Dito de outra forma, 5 individualmente ou numa mistura, ou na presença de um catalisador, os aglutinantes têm de ser capazes de endurecer a temperaturas superiores de 60°C e inferiores a 120°C, de preferência entre 70°C-110°C e mais particularmente entre 80°C-90°C.

Os componentes B convenientes são, preferencialmente, compostos que copolimerizam cationicamente com as resinas epoxi da invenção. Tais compostos podem ser, por exemplo, monoepóxidos, tais como o óxidos de limoneno e também resinas epoxi 'Novolac'. Também é possível utilizar polióis do tipo polietileno-glicol ou do tipo polipropileno-glicol que possuam estruturas lineares ou ramificadas, homopolímeros ou copolímeros. Além disso, é possível utilizar óleos de funcionalidade OH, que ocorram naturalmente, tais como o óleo de rícino. De igual modo, é possível utilizar éteres vinílicos, tais como o éter divinílico de trietileno-glicol ou o éter divinílico de ciclo-hexano-dimetanol. São ainda convenientes os carbonatos de alquileno, tais como o carbonato de propileno. De acordo com a invenção também são convenientes como solventes reactivos, para as resinas epoxi, os oxetanos tais como 3-etil-hidroximetil-oxetano, tereftalato de bisoxetano ou bisfenilo-bisoxetano. 0 componente C compreende pelo menos um catalisador adequado para endurecer os materiais de revestimento a temperaturas superiores de 60°C e inferiores a 120°C, de preferência entre 70°C-110°C e mais particularmente entre 80°C-90°C. Os catalisadores de endurecimento devem conseguir fazer o endurecimento, de preferência, em menos de 50 minutos. Considera-se particularmente preferencial o endurecimento feito no intervalo de 20-50 minutos, mais 6 preferencial no intervalo de 25-40 minutos e muito mais preferencial em menos de 30 minutos. De acordo com a invenção, é preferível utilizar hexofluoroantimonatos de amónio quaternário. No contexto da presente invenção é preferível utilizar como catalisador de endurecimento o hexafluoroantimonato de (4-metoxibenzil)-dimetil-fenil-amónio. Este catalisador permite que as composições de revestimento da presente invenção solidifiquem às temperaturas supramencionadas e nos intervalos de tempo especificados. O componente D compreende uma ou várias substâncias seleccionadas entre o conjunto constituído por inibidores de corrosão, agentes anti-espumíferos, agentes de regulação de processo e agentes humectantes.

As composições de revestimento da presente invenção podem ser preparadas misturando os componentes A a D uns com os outros, sendo utilizadas depois ou guardadas até serem necessárias. Testes experimentais comprovaram que as composições de revestimento da invenção se mantêm estáveis quando armazenadas durante semanas.

De acordo com a invenção, o aglutinante do componente A, contendo resina epoxi, é misturado, de preferência homogeneamente, com os outros componentes. Isto produz uma composição de revestimento que pode ter, consoante a sua constituição, diferentes viscosidades. As composições de revestimento utilizadas para revestir componentes planares em circuitos electrónicos, circuitos híbridos e dispositivos de montagem superficial (DMS) possuem, tipicamente, viscosidades compreendidas entre 300 mPa.s e 600 mPa.s, medidas a 25°C, dependendo isso da aplicação, da tecnologia de processamento industrial e da espessura de revestimento 7 desejada. Mais particularmente, a composição de revestimento da presente invenção é adequada para revestir componentes planares em dispositivos electrónicos, tais como os painéis de circuitos impressos, circuitos híbridos, tais como os microssistemas híbridos, e dispositivos de montagem superficial (DMS) e também para os painéis de circuitos impressos montados. 0 revestimento revela um poder de adesão invulgar e apresenta um teor diminuto ou nulo em compostos orgânicos voláteis (COV). Além disso, a composição de revestimento da invenção também pode ser utilizada para impregnar enrolamentos eléctricos ou como verniz protector para enrolamentos eléctricos.

Descreve-se adiante a presente invenção, de forma mais minuciosa, tomando como referência os exemplos. Os ensaios experimentais foram feitos em conformidade com as normas DIN e IEC. As características das películas de verniz das formulações do exemplo 1 e do exemplo 5 de comparação apresentam valores comparáveis. Significa isto que o endurecimento com o catalisador da invenção, feito a 90°C, é equivalente ao endurecimento de acordo com o estado actual da técnica, feito a 150°C.

Exemplos

Exemplo 1 A 2031,0 g de 3,4-epoxi-ciclo-hexanocarboxilato de 3,4-epoxi-ciclo-hexilmetilo adicionou-se, com agitação, 55,0 g de Lupranol® 3300 (polieterpoliol da BASF) e uma solução de 7 g de hexafluoroantimonato de (4-metoxibenzil)-dimetil-fenilamónio em 7 g de carbonato de propileno. A composição de revestimento 8 manteve-se estável quando armazenada durante semanas e apresentou uma viscosidade de 500 mPa.s/cone/D a 25°C. A composição de revestimento polimeriza e endurece perfeitamente com espessuras de revestimento de 4 mm em 30 minutos a 90°C. As perdas de endurecimento são inferiores a 0,1%. Para uma espessura de revestimento de 0,1 mm, a película de verniz adere perfeitamente a uma folha metálica desengordurada. A composição responde perfeitamente no teste de dobragem num mandril (3 mm). A resistência eléctrica de contacto a 23°C é de 1,7 E+15 Q.cm. Ao fim de 7 dias de armazenagem em água, a resistência eléctrica de contacto a 23°C é de 1,8 E+14 Q.cm. A resistência dieléctrica é de 230 kV/mm (a 23°C) e 228 kV/mm (a 155°C).

Utilizou-se o verniz para impregnar hastes de perfuração, em conformidade com norma IEC 61033 (método A), e após o endurecimento por tratamento térmico (30 minutos a 90°C) mediu-se a sua resistência de recozimento. O seu valor é de 290 N a 23°C.

Exemplo 2

Misturou-se homogeneamente, sob agitação, 1722,0 g de 3,4-epoxi-ciclo-hexanocarboxilato de 3,4-epoxi-ciclo-hexilmetilo, 390,0 g de adipato de bis(3,4-epoxi-ciclo-hexilmetilo), 210,0 g de Lupranol® 2042, 63,0 g de Lupranol® 3300 (polieterpoliol da BASF) e uma solução de hexafluoroantimonato de (4- metoxibenzil)-dimetilfenilamónio em 7,9 g de carbonato de propileno. A composição de revestimento manteve-se estável quando armazenada durante semanas e tinha uma viscosidade de 580 mPa.s a 25°C. 9

Deixa-se a composição endurecer, em revestimento com uma espessura de 4 mm, durante 30 minutos/90°C numa mufla de ar forçado para formar uma pelicula flexivel. As perdas de endurecimento são inferiores a 0,2%. Para um revestimento de uma espessura de 0,1 mm, a pelicula de verniz adere perfeitamente a uma folha metálica desengordurada. A pelicula comporta-se perfeitamente num ensaio experimental de dobragem com mandril (3 mm). A resistência de contacto a 23°C é de 4,5 E+14 Q.cm. Ao fim de 7 dias de armazenagem em água, a resistência de contacto a 23°C é de 8,5 E+13 Q.cm. A resistência dieléctrica é de 221 kv/mm (a 23°C) e 210 kV/mm (a 155°C) .

Utilizou-se verniz para impregnar hastes de perfuração, em conformidade com a norma IEC 61033 (método A) e após o endurecimento por tratamento térmico (30 minutos a 90°C) mediu-se a sua resistência de recozimento. 0 seu valor é de 190 N a 23°C.

Exemplo 3

Preparou-se uma composição de revestimento misturando, com agitação, 2100 g de adipato de bis (3,4-epoxi-ciclo-hexilmetilo), 400,0 g de Lupranol® 3530 (polieterpoliol da BASF) e uma solução de 12,5 g de hexafluoroantimonato de (4-metoxibenzil)-dimetilfenilamónio em 12,5 g de carbonato de propileno. A formulação manteve-se estável durante a armazenagem e apresentou uma viscosidade de 600 mPa.s/cone a 25°C. Numa camada de revestimento com a espessura de 4 mm, a composição endurece em 30 minutos a 90°C, em mufla de ar forçado, para proporcionar uma pelicula bastante flexivel. 10

Exemplo 4

Preparou-se uma composição de revestimento misturando, sob agitação, 1 900 g de adipato de bis (3,4-epoxi-ciclo- hexilmetilo), 600 g de óleo de ricino e uma solução de 12,5 g de hexafluoroantimonato de (4-metoxibenzil)-dimetilfenilamónio em 12,5 g de carbonato de propileno. A viscosidade medida foi de 600 mPa.s/cone a 25°C. Numa camada de revestimento com a espessura de 4 mm, a composição endureceu em 30 minutos a 90°C, em mufla de ar forçado, para proporcionar uma película bastante flexível.

Exemplo 5 de comparação

Repetiu-se a experiência do exemplo 1, mas utilizando como catalisador um vulgar complexo de octilamina-trifluoreto de boro existente no mercado. A 90°C a composição não endureceu, mesmo ao fim de um período prolongado de permanência na mufla. A composição endureceu ao fim de 50 minutos a 150°C numa mufla de ar forçado. As perdas de endurecimento são da ordem de 1,8%. Numa camada de revestimento com a espessura de 0,1 mm, a película de verniz adere perfeitamente a uma folha metálica desengordurada. A composição comportou-se perfeitamente num ensaio experimental de dobragem com mandril (3 mm) . A resistência de contacto a 23°C é de 5,3 E+14 Q.cm e ao fim de 7 dias de armazenagem em água a 23°C é de 1,1 E+13 Q.cm. A resistência dieléctrica é, em cada caso, igual a 225 kV/mm (a 23°C) e 212 kV/mm (a 155°C). 11

REFERÊNCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO A presente listagem de referências citadas pela requerente é apresentada meramente por razões de conveniência para o leitor. Não faz parte da patente de invenção europeia. Embora se tenha tomado todo o cuidado durante a compilação das referências, não é possível excluir a existência de erros ou omissões, pelos quais o EPO não assume nenhuma responsabilidade.

Patentes de invenção citadas na descrição • DE 102005040126043 [0001] • US 6297344 B [0006] • US 6207732 B [0006] • WO 9410223 A [0007] • US 20030200701 A [0008]

Literatura citada na descrição, para além das patentes de invenção • W. Tillar Shugg. Handbook of Electrical and Electronic Insulating Materials. IEEE Press, 1995 [0004] • S.A. Zahir; E. Hubler; D. Baumann; Th. Haug; K. Meier.

Polymere. 1997, 273 [0005]

Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo para revestir substratos termoinstáveis, aplicando aos substratos uma composição de revestimento para substratos termoinstáveis e endurecendo-a a temperaturas superiores a 60°C e inferiores a 120°C, caracterizado pelo facto de a composição de revestimento compreender pelo menos um agente aglutinante ou uma mistura de agentes aglutinantes que endurecem a temperaturas inferiores a 120°C e superiores a 60°C, compreendendo a composição de revestimento resinas epoxi, enquanto agentes aglutinantes, e hexafluoroantimonato de amónio quaternário, enquanto catalisador.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de os agentes aglutinantes ou misturas de agentes aglutinantes endurecerem a temperaturas entre 70°C-110°C e mais particularmente entre 80°C-90°C.

3. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo facto de a composição de revestimento compreender um catalisador de endurecimento.

4. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo facto de a composição de revestimento compreender pelo menos um diluente reactivo e, se desejado, inibidores de corrosão, agentes anti-espumiferos, agentes reguladores de processo e agentes humectantes.

5. Processo de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo facto de a composição de revestimento 2 compreender resinas epoxi cicloalifáticas, enquanto agentes aglutinantes.

6. Processo de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo facto de a composição de revestimento compreender adipato de bis(3,4-epoxi-ciclo-hexilmetilo) ou 3,4-epoxi-ciclo-hexano-carboxilato de 3,4-epoxi-ciclo-hexilmetilo ou suas misturas, enquanto agentes aglutinantes.

7. Processo de acordo com as reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo facto de a composição de revestimento compreender hexafluoroantimonato de (4-metoxi-benzil)-dimetilfenilamónio, enquanto catalisador.

8. Processo de acordo com as reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo facto de a composição de revestimento compreender compostos que polimerizam cationicamente com resinas epoxi, enquanto diluentes reactivos.

9. Processo de acordo com as reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo facto de a composição de revestimento compreender monoepóxidos, polióis de tipo polietileno-glicol ou polipropileno-glicol, enquanto diluentes reactivos.

10. Processo de acordo com as reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo facto de a composição de revestimento compreender óleos de funcionalidade OH que ocorram naturalmente, de preferência o óleo de rícino, enquanto diluentes reactivos 3

11. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de a composição de revestimento compreender éteres vinilicos, de preferência éter divinilico de trietileno-glicol ou éter divinilico de ciclo-hexano-dimetanol, enquanto diluentes reactivos.

12. Processo de acordo com as reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo facto de a composição de revestimento compreender carbonatos de alquileno, de preferência carbonato de propileno, enquanto diluentes reactivos.

13. Processo de acordo com as reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo facto de a composição de revestimento compreender oxetanos, enquanto diluentes reactivos, de preferência 3-etil-hidroximetiloxetano, tereftalato-bisoxetano ou bisfenileno-bisoxetano.

14. Processo de acordo com uma qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de os substratos termoinstáveis serem componentes planares, circuitos híbridos e dispositivos de montagem superficial (DMS).