MXPA06009426A

MXPA06009426A - Metodo para producir alambres electricos recubiertos.

Info

Publication number: MXPA06009426A
Application number: MXPA06009426A
Authority: MX
Inventors: Marcus Meichsner; Gunter Stevens
Original assignee: Altana Electrical Insulation Gmbh
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2005-01-24
Publication date: 2007-03-23
Also published as: JP5424532B2; US20070243318A1; BRPI0507803B1; PL1716580T3; EP1716580B1; JP2007523455A; BRPI0507803A; PT1716580E; DE502005002569D1; ES2299004T3; DE102004008365A1; WO2005081266A1; ATE384332T1; EP1716580A1

Abstract

La presente invencion se refiere a un metodo para producir alambres electricos recubiertos, en que el recubrimiento se lleva a cabo en el uso de esmaltes de horneado curables con luz ultravioleta que comprende a) uno o varios aglutinantes basado en oxirano, b) uno o varios catalizadores de entrelazamiento bajo luz ultravioleta, c) en caso deseado, diluyentes reactivos, d) agentes para la transferencia de cadenas asi como e) otros aditivos habituales.

Description

MÉTODO PARA PRODUCIR ALAMBRES ELÉCTRICOS KECUBIERTOS La presente invención se refiere a un método para producir alambres eléctricos recubiertos. Los portadores de envoltura utilizados para producir motores, bobinas magnéticas, imanes elevadores y generadores, frecuentemente, están sujetos a severas cargas mecánicas. Particularmente en el caso de los rotores de alta velocidad, las fuerzas correspondientes de tipo centrifugo y centripedo que actúan sobre las espiras de los componentes en movimiento, son bastante grandes. A fin de impedir o al menos reducir los daños y las deformaciones causadas en los componentes sujetos a tensión, dentro de los aparatos, se fijan las espiras en una etapa tempranera. Esto se hace impregnando el material con barnices impregnadores o resinas impregnadoras . Los barnices impregnadores o resinas deben curarse. Esto se hace típicamente mediante la curación en un horno del componente a temperaturas elevadas, por un periodo prolongado. Una innovación en la fijación de los alambres ha sido la introducción de esmaltes de horneado, que se popularizaron particularmente para la fabricación de bobinas de deflexión en la tecnología de la televisión. El principio de los esmaltes de horneado se basa en la propiedad termoplástico que permite que los alambres esmaltados se vayan uniendo una vez enrollada la bobina. La película del esmalte de horneado, aplicada en forma adecuada por encima de una primera capa aislante existente del alambre de esmalte, en primer lugar se funde, y así se llenan parcialmente los intersticios, del enrollamiento con el termoplástico fundido y luego se van uniendo las espiras o sea los enrollamientos individuales mediante el termoplástico. Como resultado del endurecimiento posterior del polímero, se van fijando todos los enrollamientos unos a otros, y por ello se puede impedir la deformación del enrollamiento, que particularmente en el caso de las bobinas autosustentadoras causaría un cambio en la inductividad. La fusión del esmalte de horneado se logra térmicamente, por una parte mediante el tratamiento térmico de los componentes terminados en un horno calentador y, por otra parte, eléctricamente, como resultado del impulso de la corriente. La ventaja de los esmaltes de horneado en la fabricación de toda clase de bobinas ha provocado que los constructores vayan desarrollando nuevos aparatos para la tecnología de enrollamiento. Actualmente, los esmaltes de horneado se emplean virtualmente en todas las áreas del procesamiento de alambres esmaltados para fijar los enrollamientos, aún en caso de que se requiera un alto grado de precisión en cuanto a los requisitos térmicos. Se utilizan diferentes clases de sustancia como base para los esmaltes de horneado, de acuerdo con el campo de uso. La memoria Europea EP 1 096 510 describe el uso de los acétales de polivinilo (PVA) . Es modesto el nivel de las propiedades térmicas y mecánicas de estos esmaltes de horneado. La memoria Europea EP 0 331 823 describe butirales de polivinilo y formales de polivinilo. Debido a una absorción de agua que en promedio es relativamente alta y un punto de reblandecimiento relativamente bajo de los butirales de polivinilo, estos materiales no se utilizan con suma comodidad. La memoria Norteamericana US 4,129,678 describe resinas de fenoxi, que con frecuencia encuentran su uso en aplicaciones sensibles a humedad y resistentes a temperatura. Adicionalmente con el uso de resinas fenólicas y/o resinas de melamina, se producen esmaltes de horneado con un viscosidad relativamente alta, que en el transcurso del horneado pueden despedir pequeñas cantidades de formaldehído y fenol. Esta es una de las mayores desventajas de estas formulaciones de esmalte. La memoria Europea EP 0 399 396 describe poliamidas para utilizar, esmaltes de horneado. En la preparación de las poliamidas, específicamente para utilizar como aglutinantes en esmaltes de horneado, existen mucho más posibilidades para permitir variaciones que en el caso de las demás clases de compuestos. Una amplia gama de copolia idas formadas de ácidos dicarboxílicos aromáticos y/o alifáticos, diaminas aromáticas y/o alifáticas, y principalmente, los diisocianatos aromáticos, constituyen materiales conocidos que se utilizan en la modificación de los poliisocianatos bloqueados, en caso correspondientes. La memoria Norteamericana US 4,131,714 describe poliésteres lineales que se utilizan como aglutinantes, en solución en solventes adecuados, en calidad de esmalte de horneado para recubrimiento de alambres. Todos los sistemas de esmaltes de horneado mencionados se aplican mediante una aplicación convencional del material para fines de recubrimiento en húmedo, es decir a través de métodos de separación de fieltros o aplicación de boquillas, sobre los alambres de esmalte, que ya han sido aislados previamente, y que se secan térmicamente, siendo expulsados los solventes para después ser incinerados en los catalizadores en las líneas de esmaltado convencionales. La gama de reblandecimiento de la película del esmalte de horneado que queda atrás, no rara vez es regulada mediante el contenido de solvente residual del polímero, que presente el inconveniente fundamental de la liberación del solvente durante el horneado. La memoria Alemana DE 28 43 895 C3 se refiere a la curación de las sucesivas de esmalte de alambre mediante el uso ultravioleta. El objetivo descrito ha sido específicamente aquel de evitar los solventes. Una película con buena adhesión se aplicaba al alambre, y luego se aplicaba otra película como esmalte aislante, seguido por una película térmicamente resistente y también resistente a la abrasión y resistente a las rayaduras, siendo todas estas películas curables con sistemas ultravioletas. La memoria Alemana DE 29 15 011 describe la preparación y el uso de poliesterimidas curables por radiación que se aplican similarmente como material aislante a alambres de cobre. La preparación de los aglutinantes curables con ultravioleta para utilizar como esmaltes de horneado, no se ha descrito. Es un objeto de la presente invención proporcionar un esmalte de horneado que queda libre de solventes y que se puede curar mediante luz ultravioleta. Es propósito se logra llevando a cabo el recubrimiento con el uso de esmaltes de horneado curables con luz ultravioleta, y que comprende: a) uno o varios aglutinantes basado en oxirano, b) uno o varios catalizadores de entrelazamiento bajo luz ultravioleta, c) en caso deseado, diluyentes reactivos, d) si así se desea, agencias de transferencia de cadenas así como e) otros aditivos habituales. Los esmaltes de horneado según la invención quedan libres de cualquier tipo de solvente, incluyendo el agua considerada como solvente. Los esmaltes de horneado curables con luz ultravioleta descritos, comprenden ventajosamente: a) 50% a 95% de aglutinantes basados en oxirano, b) 1% a 10% de catalizadores entrelazadotes bajo luz ultravioleta, c) 0 a 80% de diluyentes reactivos, d) 0 a 40% de agentes de transferencia de cadenas y e) 1% a 8% de aditivos, estabilizadores, etc. Los esmaltes de horneado curables con luz ultravioleta, preferidos de acuerdo con la presente invención comprenden: a) 60% a 93% de aglutinantes basados en oxirano, b) 2% a 6% de catalizadores entrelazables bajo la luz ultravioleta, c) 0 a 70% de diluyentes reactivos, d) 0 a 35% de agentes de transferencia de cadena y e) 1% a 3% de aditivos, estabilizadores, etc. Los aglutinantes a) comprenden preferiblemente los compuestos de oxiranos cicloalifático de la fórmula general en la cual Ri puede ser un hidrógeno, un radical de carboxilato de la fórmula indicada un radical de poliéter en que n = 1 a 50 ó bien un radical de poliéster de la siguiente fórmula en la cual R2 puede ser un radical metilo, etilo, propilo o butilo o también otro anillo de oxirano u otro compuesto de oxirano del tipo en la cual R3 es un radical hidroxietilo o bien un compuesto oxirano de la siguiente fórmula en que R4 y R5 describen una cadena de hidrocarburo alifático de 2 a 6 unidades de carbono, siendo además posible que R5 sea un radical de fenileno y R6 sea un radical de hidroxialquilo que posee 2 a 6 carbonos o bien un compuesto de oxirano según la siguiente fórmula otros mono-oxiranos, di-oxiranos y polioxiranos, no descritos aquí en detalle, también pueden emplearse como aglutinante. Un compuesto adecuado para preparar los esmaltes de horneado es el 3, 4-epoxiciclohexilmetil- 3,4- epoxiciclohexancarboxilato, que se encuentra disponible bajo el nombre de "Cyracure UVR 6110" de la sociedad "Union ' Carbide Corporation". Los mono- y dioxiranos de una masa molecular relativamente alta, utilizados en este caso, se puede preparar haciendo reaccionar el metil-3,4- epoxiciclohexancarboxilato con glicoles de polietileno OH- funcionales o también glicoles de polipropileno de esta características, en que n = 1 a 50 unidades de etoxi o de propoxi, respectivamente, y en que de preferencia n = 5 a 25 y más preferiblemente n = 8 a 12, por una parte, a fin de dar los monooxiranos de poliéter y los dioxiranos de poliéter, o bien con ácidos dicarboxílicos alifáticos y/o aromáticos y polioles, a fin de dar origen a los monooxiranos de poliéster y los dioxiranos de poliéster. Adecuados ácidos dicarboxílicos aromáticos y dimetilésteres del ácido dicarboxílico son por ejemplo el ácido isooftálico, ácido teraftálico, tereftalato de dimetilo y naftalen dicarboxilato de dimetilo. El ácido isooftálico y el tereftalato de dimetilo son particularmente preferidos. Los ácidos dicarboxílicos alifáticos adecuados son por ejemplo el ácido adípico, ácido azelaico y el ácido decandicarboxílico, siendo aquí particularmente preferido el ácido adípico. Los polioles utilizados incluyen el glicol de etileno, el glicol de polipropileno, el glicolneopentilo y el butano-1, -diol. Las mezclas del glicol de etileno y de glicol de neopentilo han resultado ser particularmente ventajosas para la aplicación aquí descrita. Adecuados como el catalizador de entrelazamiento bajo luz ultravioleta de tipo b) constituye preferiblemente un fotoiniciador o también una mezcla de iniciadores, adecuada para la fotopolimerización catiónica. Para los esmaltes horneados según la invención es preferido utilizar la sal mixta de hexafluorofosfato de arilsulfónico, de acuerdo con la siguiente fórmula En lugar de lo anterior y además de lo mismo, el componente b) también puede incluir cualquier otro catalizador habitual que entrelaza bajo luz ultravioleta. Adecuados diluyentes reactivos c) incluyen de preferencia los oxiranos, los oxetanos de una masa molecular preferiblemente baja así como otros compuestos polimerizables con los oxiranos de acuerdo con la invención. Como agentes de transferencia de cadena d) y a fin de incrementar la densidad entrelazadora, es ventajoso utilizar los polioles de poliéster sin ramificar o ramificados que cuentan con pesos moleculares entre 500 y 2000 g/mol, dándose la preferencia aquellos polioles de poliéster que cuentan con un peso molecular medio entre 500 y 1000 g/mol. Como aditivos de control de flujo e) es posible utilizar, con carácter preferencial los polidisiloxanos modificados tensioactivos, como por ejemplo Byk 306 de la sociedad Byk Chemie GMBH. La invención es ilustrada haciendo referencia a los siguientes ejemplos: Ejemplo 1: Preparación de un dioxirano a partir del glicol de polietileno 400 y el metil-3,4- epoxiciclohexancarboxilato (dioxirano I) . Se mezclan 62.4 g de metil-3,4-epoxiciclohexancarboxilato con 80 g de un glicol de polietileno 400, cubierto bajo una sábana de nitrógeno como gas inerte y en mezcla con 0.2 g de titanato de tetrabutilo, para finalmente someterse a una transesterificación con eliminación de 12.8 g de metanol a 180 a 200°C. En este caso se obtienen 155.4 g de un dioxirano de glicol de polietileno, altamente viscoso. Ejemplo 2: Preparación de un dioxirano a partir de tereftalato de dimetilo, glicol de etileno, glicol de neopentilo y metil-3, 4-epoxiciclohexancarboxilato (dioxirano II) . Se mezclan 31.2 g de metil-3, 4- epoxiciclohexancarboxilato con 97 g de tereftalato de dimetiol, 15.5 g de glicol de etileno y 26.0 g de glicol de neopentilo, bajo una sábana de nitrógeno como gas inerte, y en mezcla con 0.2 g de titanato de tetrabutilo, y finalmente se efectúa la transesterificación con eliminación de 38.4 g de metanol a 180 a 200°C. Se obtienen 131.5 g de un dioxirano de poliéster de tipo cera. Ejemplo 3: Preparación de un dioxirano a partir de ácido adípico, glicol de etileno, glicol de neopentilo y metil-3, 4-epoxiciclohexancarboxilato (dioxirano III). Se mezcla 31.2 g de metil-3, 4-epoxiciclohexancarboxilato con 73 g de ácido adípico, 15.3 g de glicol de etileno y 26.0 g de glicol de neopentilo, cubierto con sábana de nitrógeno como gas inerte, en mezcla con 0.2 g de titanato de tetrabutilo y finalmente se esterifica el material eliminando 6.4 g de metanol y 18 g de . agua a 180 a 200°C. Se obtienen 121.5 g de un dioxirano de poliéster de carácter ceroso. Los oxiranos preparados se utilizan para formular esmaltes de horneado curables bajo luz ultravioleta: Ejemplo 4: Esmalte de horneado 1. Un esmalte curable con luz ultravioleta se prepara a partir de 32.5 g de Cyracure UVR 6110, 30 g de dioxirano III, 5 g de fotoiniciador, 30 g de metil-3, 4- epoxiciclohexancarboxilato, y 2.5 g de aditivos de control de flujo. Se mezclan homogéneamente los componentes para formar un esmalte transparente e incoloro, con 790 mPa s. Ejemplo 5: Esmalte de horneado 2 Se prepara un esmalte curable con luz ultravioleta a partir de 52.5 g de Cyracure UVR 6110, 40 g de dioxirano I, g de fotoiniciador y 2.5 g de aditivo de control de flujo. Se mezclan homogéneamente los componentes para formar un esmalte transparente, incoloro, con 670 mPa s. Ejemplo 6: Esmalte de horneado 3 Un esmalte curable bajo luz ultravioleta se prepara a partir de 67.5 g de Cyracure UVR 6110, 25 g de poliol de poliéster Desmophen 670, 5 g de fotoiniciador y 2.5 g de aditivos de control de flujo. Se mezclan homogéneamente los componentes para formar un esmalte transparente incoloro, con 2340 mPa s. Los esmaltes de horneado preparados de acuerdo con la invención se sometieron a un método de separación con boquilla para formar un alambre de cobre con un diámetro del alambre de terciopelo de 0.30 mm, convencionalmente recubierto con un esmalte alámbrico de poliéster imida habitual en el mercado, con un incremento total de diámetro de 50 µm, y curado a 10 a 80°C, aplicando luz ultravioleta.

La fuente de luz ultravioleta fue una lámpara de vapor de mercurio de alta presión, excitada por microondas. La capacidad de la lámpara estaba entre 25 y 100 watts por cm. El reflector y la lámpara forman en este caso una unidad resonadora. De acuerdo con la Norma Internacional de DIN EN 60851-3 (IEC 851-3) se realizaron las pruebas respecto a la resistencia al horneado en bobinas producidas de acuerdo con la norma. La mínima fuerza de horneado requerida para el presente diámetro de alambre era superada en forma notable por el nivel de 0.7 N encontrado. Se obtuvieron los siguientes resultados de prueba: Esmalte de horneado 1: Para una película de esmalte de 10 µm, se obtiene un alambre esmaltado con superficie lisa y buenas propiedades de horneado a 200°C, con una fuerza horneadora de 0.7 N. Esmalte de horneado 2 : Para una película de esmalte de 10 µm, se obtiene un alambre esmaltado con superficie lisa y buenas propiedades de horneado a 200°C. Esmalte de horneado 3: Para una película de esmalte de 11 µm, se obtiene un alambre esmaltado con superficie lisa y buenas propiedades de horneado a 200°C, y con una fuerza de horneado de 0.8 N .

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un procedimiento para la preparación de alambres eléctricos recubiertos caracterizados porque para el recubrimiento se utilizan esmaltes de horneado endurecibles con luz ultravioleta que contienen a) 50% a 95% en peso de aglutinantes basados en oxirano, b) 1% a 10% de catalizadores entrelazadotes bajo luz ultravioleta, c) 0 a 80% en peso de diluyentes reactivos, d) 0 a 40% en peso de transferencia de cadenas y e) 1% a 8% de otros aditivos.
2. El procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se utilizan esmaltas de horneado que contienen: a) 60% a 93% en peso de aglutinantes basados en oxirano, b) 2% a 6% en peso de catalizadores de reticulación, c) 0 a 70% en peso de diluyentes reactivos, d) 0 a 35% en peso de transferencia de cadena y e) 1% a 3% en peso de otros aditivos.
3. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como esmalte de horneado se utilizan compuestos cicloalifáticos de oxirano de la fórmula general en que Ri es un hidrógeno, un radical Carboxilato de la fórmula general un radical poliéter de la fórmula donde n = 1 a 50 ó un radical poliéster de la siguiente fórmula en tanto que R2 corresponde a un radical metilo, etilo, propilo o butilo de otro compuesto de oxirano de la siguiente fórmula y R3 es un radical hidroxietilo o un compuesto de oxirano de la siguiente fórmula en que R4 y R5 constituyen una cadena de hidrocarburo con 2 a 6 unidades de carbono, en que R5 por encima puede ser un radical de fenileno y Rß es un radical hidroxialquilo que posee 2 a 6 carbonos o bien un compuesto de oxirano según la siguiente fórmula
4. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque se agrega por lo menos un fotoiniciador adecuado para una fotopolimerización catiónica.
5. El procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque como fotoiniciador se aplica una sal mixta de hexafluorofosfato de arilsulfonio de acuerdo con la siguiente fórmula
6. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se utiliza un esmalte de horneado cuyo componente a) se elabora bajo empleo de meti-3, 4-epoxiciclohexancarboxilato.
7. El procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque se utiliza un esmalte de horneado cuyo c componente a) se ha preparado con empleo de glicol de polietileno.
8. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque se utilizan esmaltes de horneado de los cuales se agregan como diluyentes de reactivos oxiranos o oxetanos de bajo peso molecular.
9. El procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado como diluyentes de reactivos se utilizan oxiranos u oxetanos de bajo peso molecular.
10. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el componente b) contiene polioles de poliéster con pesos moleculares entre 500 y 2000 g/mol.
11. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el componente d) contiene polioles de poliéster con un peso molecular medio entre 500 y 1000 g/mol.
12. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el componente e) contiene aditivos o estabilizadores o bien mezclas de los mismos.
13. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque después del recubrimiento del alambre eléctrico con esmalte de horneado, se endurece mediante irradiación ultravioleta.