Esmaltes de hilo nanomodificados e hilos esmaltados de los mismos.

Uso de nanomateriales en un esmalte de hilo para mejorar las propiedades térmicas del esmalte de hilo,

caracterizado por que

la base de polímero del esmalte de hilo se selecciona de entre el grupo que consiste en poliamidaimida, poliéster,poliésterimida, poliuretano y mezclas de los mismos, y caracterizado por que

los nanomateriales se seleccionan de entre el grupo que consiste en nano-óxidos, nano-óxidos metálicos, óxidosmetálicos u óxidos hidratados de aluminio, estaño, boro, germanio, galio, plomo, metales de transición, lantánidos,actínidos y mezclas de los mismos, o

el nanomaterial se selecciona de entre el grupo que consiste en nano-óxidos, nano-óxidos metálicos, óxidosmetálicos u óxidos hidratados de aluminio, silicio, titanio, cinc, itrio, vanadio, circonio, níquel y mezclas de losmismos.

Esmaltes de hilo nanomodificados e hilos esmaltados de los mismos La presente invención se refiere al uso de nanomateriales en esmaltes de hilo basados en composiciones de la clase conocida y habitual en el sector de hilo aislado para bobinado, preferentemente poliésteres, poliésterimidas, poliamidaimidas y/o poliuretanos. Gracias a estos esmaltes se producen hilos para bobinado que muestran una mejora de las propiedades térmicas y mecánicas.

Los hilos esmaltados que se emplean en dispositivos eléctricos y electrónicos se someten a altas temperaturas debido al calor producido por el efecto Joule que se origina a partir del flujo de corriente que genera un campo magnético. Para evitar el deterioro y la deformación, los hilos esmaltados deben ser resistentes al calor. Además, debido a la continua reducción del tamaño de las máquinas, las condiciones hostiles en las que deben trabajar ciertos motores o bobinas de las partes eléctricas de los automóviles, tales como elevados estados de temperatura o flujos masivos de sobretensión, se produce un aumento de la demanda de hilos con una mejora de la resistencia térmica.

El estado de la técnica es el uso de hilos revestidos de poliimida que muestran unas propiedades térmicas superiores: las poliimidas se conocen y se describen, por ejemplo, en los documentos de Patente GB 898651, US

3.207.728, EP 0 274 602 y EP 0 274 121.

También se conocen poliimidas inorgánicas modificadas (documentos de Patente JP 2001351440, JP 2002304915) que también proporcionan hilos con propiedades térmicas superiores. Los hilos aislados de poliimida tienen sin embargo numerosas desventajas: no son tan resistentes a la abrasión como otras clases (por ejemplo, hilos revestidos con PVF o nailon) ; tienen una fuerte tendencia a hidrolizarse en sistemas cerrados herméticamente que contienen humedad; mostrarán tendencia a disolverse a menos que se alivien las tensiones de bobinado (por ejemplo, mediante tratamientos térmicos) ; son muy difíciles de decapar, requiriendo decapantes altamente corrosivos; su disponibilidad en cuanto al intervalo de contenido sólido es bastante restringida (muy baja con respecto a los demás tipos de esmalte) .

Otros revestimientos con excelente resistencia térmica se basan en revestimientos inorgánicos (documentos de Patente JP 2006143543, JP 2003123551, US 20060128548) . Tales materiales tienen las desventajas de requerir una aplicación especial y reducir la vida de los dispositivos de revestimiento que se someten a una acción abrasiva continua del resto inorgánico. Además, el revestimiento del hilo se puede dañar durante la operación de la bobina que somete el hilo a tensiones mecánicas tales como compresión, elongación y fricción. Además, un esmalte cerámico tiene una fuerte tendencia a romperse durante los ciclos de calor, desprendiéndose del conductor.

Técnicas anteriores similares se desvelan en los documentos de Patente EP 1 484 361, US 4.537.804, WO 00/54286 y DE 40 37 972.

El objetivo de la presente invención es proporcionar un proceso/posibilidad para la preparación de composiciones de esmalte de hilo que tengan propiedades térmicas aumentadas, y proporcionar hilos esmaltados revestidos con esmaltes convencionales modificados, como poliésteres, poliésterimidas, poliuretanos y poliamidaimidas que exhiban propiedades mecánicas y especialmente térmicas mejoradas con respecto a los esmaltes estándar. Los 45 esmaltes de hilo de la presente invención resultantes no deberían requerir otras condiciones de aplicación particulares distintas de las estándar y no deberían implicar un aumento de las operaciones de mantenimiento en las máquinas de esmaltado con respecto al esmaltado habitual.

Los objetivos de la presente invención se consiguen mediante el uso de nanomateriales en el esmalte de hilo para 50 mejorar las propiedades térmicas del esmalte de hilo.

La presente invención se explicará con detalle a continuación.

Los esmaltes de hilo de poliéster contienen productos de condensación de ácidos carboxílicos polivalentes 55 aromáticos y/o alifáticos y anhídridos de los mismos, alcoholes polivalentes aromáticos y/o alifáticos y/o tris- (2hidroxietil) isocianurato (THEIC) disueltos en disolventes cresílicos. Además contienen normalmente nafta disolvente y uno o más catalizadores de reticulación; para detalles adicionales véanse los documentos de Patente US 3.342.780, US 3.249.578, EP 0 144 281 y WO 92/02776. Son productos comerciales conocidos por los especialistas. Los esmaltes de hilo de poliéster se usan normalmente en un sistema de revestimiento doble como revestimiento 60 base bajo un revestimiento de poliamidaimida.

Los esmaltes de hilo de poliésterimida contienen habitualmente una resina de poliésterimida disuelta en una mezcla de ácidos cresílicos y nafta disolvente. Además, contienen catalizadores de curado y aditivos. La resina de poliésterimida es un producto de condensación de ácidos carboxílicos polivalentes aromáticos y/o alifáticos y

anhídridos de los mismos, un ácido dicarboxílico resultante como producto de reacción de anhídrido trimelítico (TMA) y una diamina aromática o alifática, siendo preferente diaminodifenil metano, alcoholes polivalentes aromáticos y/o alifáticos y/o tris- (2-hidroxietil) isocianurato (THEIC) . Se pueden encontrar detalles adicionales en documentos de Patente tales como DE 14 45 263, DE 14 95 100, WO 91/07469, WO 90/01911, que presentan el estado de la técnica.

Los esmaltes de hilo de poliuretano contienen habitualmente una resina de poliésterpoliol y un poliisocianato bloqueado. Están disueltas habitualmente en una mezcla de ácidos cresílicos y nafta disolvente; los catalizadores de curado son habitualmente aminas terciarias, y sales inorgánicas de estaño, cinc, hierro y otros metales. El poliéster es normalmente un producto de condensación de ácidos carboxílicos polivalentes aromáticos y/o alifáticos y anhídridos de los mismos, y alcoholes polivalentes aromáticos y/o alifáticos. En algunos esmaltes de hilo de poliuretano se usan poliésterimidas en lugar de poliésteres. El poliisocianato bloqueado es el producto de reacción de di o poliisocianatos con ácidos cresílicos o fenol. Se pueden encontrar detalles en documentos de Patente tales como DE 144749, DE-957157, DE 28 40 352, DE 25 45 912 y WO 90/01911.

Los poliésteres, poliésterimidas y poliuretanos son extremadamente solubles en ácidos cresílicos, que son mezclas de fenol, de un 1 a un 90 %, cresoles, de un 1 a un 99 %, xilenoles, de un 1 a un 99 %, trimetil fenol, de un 0 a un 30 %, etil fenoles, de un 0 a un 20 %, anisoles y otros fenoles alquilados de bajo peso molecular (2<C<5) . Los ácidos cresílicos se usan como disolventes de esmaltes de hilo normalmente en una mezcla con hidrocarburos aromáticos de alto punto de ebullición como nafta disolvente, xileno, Solvesso 100, Solvesso 150 y otros. También se pueden usar ocasionalmente otros disolventes como alcoholes de alto punto de ebullición o glicol éteres de alto punto de ebullición y otros.

El esmalte de hilo de poliamidaimida contiene una resina de poliamidaimida disuelta en una mezcla de disolventes orgánicos polares apróticos. La resina se prepara por reacción directa de un anhídrido de ácido tricarboxílico con un diisocianato. Como anhídridos de ácido tricarboxílico que se pueden emplear, es preferente el anhídrido trimelítico (TMA) . Como isocianatos que se pueden emplear, son preferentes diisocianatos aromáticos (tales como diisocianato de 4, 4’-difenilmetano y diisocianato de tolileno) . Como disolventes se emplean N-metil-2-pirrolidona (NMP) , N-etil-2pirrolidona (NEP) , N, N’-dimetilacetoamida, N, N’-dimetilformamida con xileno, nafta disolvente y otros hidrocarburos. El estado de la técnica se describe en documentos de Patente como US 3.554.984, DE 24 41 020, DE 25 56 523, DE 12 66 427 y DE 19 56 512.

Los autores de la presente invención han descubierto que el uso de nanomateriales en esmaltes de hilo por adición de un nanomaterial a la base de polímero de una composición de esmalte de hilo antes de la aplicación del esmalte de hilo, da lugar a propiedades mejoradas con respecto a los esmaltes sin modificar. En particular, tales esmaltes exhiben propiedades mecánicas y especialmente térmicas excepcionales con respecto a los convencionales y no requieren condiciones de aplicación especiales distintas a las estándar, debido al tamaño nanoscópico del material inorgánico involucrado. Además, cada clase de esmalte se puede nanomodificar básicamente con el uso de la presente invención sin perjuicio de sus propiedades estándar que pueden resultar mejoradas o permanecer sin cambios.

Los nanomateriales... [Seguir leyendo]

1. Uso de nanomateriales en un esmalte de hilo para mejorar las propiedades térmicas del esmalte de hilo,

caracterizado por que la base de polímero del esmalte de hilo se selecciona de entre el grupo que consiste en poliamidaimida, poliéster, poliésterimida, poliuretano y mezclas de los mismos, y caracterizado por que los nanomateriales se seleccionan de entre el grupo que consiste en nano-óxidos, nano-óxidos metálicos, óxidos metálicos u óxidos hidratados de aluminio, estaño, boro, germanio, galio, plomo, metales de transición, lantánidos, actínidos y mezclas de los mismos, o el nanomaterial se selecciona de entre el grupo que consiste en nano-óxidos, nano-óxidos metálicos, óxidos metálicos u óxidos hidratados de aluminio, silicio, titanio, cinc, itrio, vanadio, circonio, níquel y mezclas de los mismos.

2. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que 15 el nanomaterial es del grupo de las nanoalúminas.

3. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el radio medio de las nanopartículas está en intervalo de 1 a 300 nm, preferentemente de 2 a 100 nm, especialmente de 5 a 65 nm.

4. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el nanomaterial se trata con uno o más agentes de acoplamiento.

5. Uso de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que

los agentes de acoplamiento se seleccionan de entre el grupo que consiste en alcoxi- o ariloxi-silanos, (isocianatoalquil) -trialcoxi silanos, (aminoalquil) -trialcoxi silanos, anhídridos de (trialcoxisilil) -alquilo, diamino-silanos oligoméricos, titanatos, circonatos y mezclas de los mismos.

6. Uso de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por que el esmalte de hilo comprende a) de un 10 a un 80 %, preferentemente de un 20 a un 70 %, especialmente de un 25 a un 60 %, en peso de base de polímero, b) de un 0, 01 a un 50 %, preferentemente de un 0, 2 a un 20 %, especialmente de un 1, 0 a un 10 %, en peso de un nanomaterial

c) de un 19 a un 90 %, preferentemente de un 29 a un 80 %, especialmente de un 39 a un 74 %, en peso de disolventes, catalizadores de curado, agentes de acoplamiento y aditivos, en los que los porcentajes se basan en el total de esmalte de hilo y suman hasta un 100 % en cualquier caso.