Sobremoldeo directo.

Composición curable que comprende

a) una resina epoxídica y

b) una composición de carga que comprende

i) wollastonita y

ii) sílice amorfa

Sobremoldeo directo La presente invención se refiere a una composición curable que comprende una resina epoxídica y una composición de carga, a un producto curado obtenido curando dicha composición curable, así como al uso de los productos curados como material de construcción eléctricamente aislante para componentes eléctricos o electrónicos. Además, la presente invención se refiere al uso de una composición curable para la fabricación de componentes o piezas de un equipo eléctrico así como a un método para la fabricación de un equipo de aislamiento eléctrico.

Los componentes de dispositivos de conmutación están sometidos a requisitos muy rigurosos. En general, los componentes eléctricos están dotados de un revestimiento que consiste en una resina sintética eléctricamente aislante. Además de las características dieléctricas requeridas del revestimiento, son de importancia características mecánicas tales como la resistencia al impacto y la tendencia a formar grietas.

Un factor crítico para una resina de revestimiento para componentes eléctricos de alto rendimiento tales como transformadores o mecanismos de conmutación de vacío que funcionan en un intervalo de tensión de hasta aproximadamente 40 kV, es la resistencia a la formación de grietas durante una variación de temperatura.

Una indicación para la resistencia a la formación de grietas por ciclo térmico es el denominado valor de índice de formación de grietas (RI) .

Con el fin de evitar grietas en el material de revestimiento, la técnica anterior propone que las cámaras de vacío de mecanismos de conmutación y otras piezas se instalen en las piezas moldeadas dieléctricas y se encapsulen en la carcasa de soporte de carga compuesto de una resina epoxídica. Con el fin de evitar la formación de grietas, la composición de pieza moldeada contiene polvo de carga tal como polvo de cuarzo o polvo de sílice sintético.

Sin embargo, el valor de índice de formación de grietas (RI) logrado por este método no es suficiente para componentes eléctricos de alto rendimiento.

Además, se han encapsulado componentes eléctricos en silicona o poliuretano o una resina de colada “blanda” para tener un tipo de amortiguador que resista las tensiones debidas al desajuste de expansiones térmicas.

La técnica de encapsulación significa que la cámara de conmutación de vacío y las piezas insertadas deben amortiguarse, por motivos mecánicos, por medio de un material de elastómero antes de la introducción en la resina epoxídica. Los requisitos para este material son:

alta rigidez dieléctrica y adecuada elasticidad para absorber tensiones térmicas y tensiones mecánicas.

El amortiguamiento elastomérico absorbe tensiones que se producen en los componentes encapsulados durante el funcionamiento debido a un desajuste de diferentes expansiones térmicas del material de encapsulamiento y el componente que va a encapsularse.

Sin embargo, esta tecnología requiere al menos dos etapas de procedimiento lo que es menos económico y, además, lleva tiempo.

Por tanto, se prefiere un procedimiento de moldeo en el que la resina epoxídica se aplica directamente a la cámara de vacío de un mecanismo de conmutación y que no requiera un amortiguamiento adicional.

El documento WO-A1-2004/090913 describe un método para la producción de piezas moldeadas para dispositivos de conmutación para aplicaciones de baja tensión, media tensión y alta tensión, en el que se introduce una mezcla de bolas de vidrio con una distribución predeterminada de diámetros de tamaño Dx en el compuesto de encapsulación, creando por tanto una encapsulación directa de componentes. Sin embargo, el método para el sobremoldeo directo de dispositivos de conmutación de conexión dado a conocer en el documento WO-A12004/090913 adolece de los altos costes de las esferas huecas y, además, las esferas huecas pueden destruirse parcialmente de manera mecánica durante el procedimiento de mezclado lo que reduce la eficacia.

Además, se da a conocer que pueden usarse cargas adicionales tales como sílice amoría y wollastonita. Sin embargo, la solicitud no enseña que una combinación determinada de estas dos cargas será adecuada como carga para sistemas epoxídicos que van a usarse para el sobremoldeo directo de mecanismos de conmutación de vacío.

El documento EP-A2-1 176 171 da a conocer un material dieléctrico para sobremoldeo directo de mecanismos de conmutación que comprende una resina de matriz curable por calor que contiene resina epoxídica y anhídrido de ácido modificado así como partículas inorgánicas y partículas de caucho que tienen una estructura de núcleo/cubierta. Sin embargo, la combinación de partículas inorgánicas junto con partículas de caucho que tienen una estructura de núcleo/cubierta es muy cara.

El documento US-B1-6.638.567 da a conocer una composición curable que comprende:

(a) una resina epoxídica cicloalifática que es líquida a temperatura ambiente y, suspendida en la misma, un polímero de núcleo/cubierta;

(b) un anhídrido policarboxílico; y

(c) dos cargas diferentes, (c1) y (c2) , siendo (c1) una carga que puede liberar agua a medida que la temperatura se eleva por encima de temperatura ambiente; (c2) es un material de refuerzo; la proporción total de las cargas (c1) y (c2) es de desde el 58 hasta el 73% en peso basado en la cantidad total de componentes (a) , (b) , (c1) y (c2) en la composición; y la razón en peso de las cargas (c1) : (c2) está en el intervalo de desde 1:3 hasta 1:1. La composición curable puede usarse para el sobremoldeo directo de mecanismos de conmutación de vacío y otros componentes eléctricos de alto rendimiento. Sin embargo, los sistemas endurecidos con polímero de núcleo-cubierta son muy caros.

Era un objeto de la presente invención superar los problemas asociados con los sistemas dados a conocer en la técnica anterior. Además, era un objeto proporcionar una composición curable que pueda aplicarse directamente a un alojamiento cerámico de un mecanismo de conmutación y que sea altamente resistente a la formación de grietas con los cambios de temperatura del alojamiento cerámico.

Sorprendentemente, se ha encontrado ahora que los problemas mencionados anteriormente pueden resolverse mediante una composición de resina epoxídica curable que comprende una combinación específica de cargas diferentes.

La primera realización de la presente invención es una composición curable que comprende a) una resina epoxídica y

b) una composición de carga que comprende i) wollastonita y

ii) sílice amoría.

Un componente esencial de la composición curable según la presente invención es una composición de carga que comprende wollastonita y sílice amoría.

La wollastonita un silicato de calcio acicular que se produce de manera natural de fórmula Ca3[Si3O9] que tiene tamaños de partícula en el intervalo micrométrico. La wollastonita producida artificialmente también es acicular. La wollastonita está disponible comercialmente, por ejemplo con el nombre Nyad® de la Nyco Company o con el nombre Tremin® de Quarzwerke, Alemania, por ejemplo, Tremin® 283-100 EST o Tremin® 283-600 EST.

Según una realización preferida, la wollastonita es un polvo que tiene preferiblemente un tamaño medio de partícula d50 de 1 a 100 !m, más preferiblemente desde 2 hasta 50 !m y lo más preferiblemente desde 3 hasta 25 !m determinado según la norma ISO 13320-1:1999.

Se prefiere además una composición curable en la que la wollastonita tiene un tamaño de partícula d95 de 1 a 200 !m, más preferiblemente desde 2 hasta 100 !m y lo más preferiblemente desde 5 hasta 90 !m determinado según la norma ISO 13320-1:1999.

D50 se conoce como el valor medio del diámetro de partícula. Esto significa que un polvo comprende un 50% de partículas que tienen un tamaño de partícula mayor y un 50% de partículas que tienen un tamaño de partícula menor que el valor d50. D95 significa que el 95% de las partículas tienen un tamaño de partícula menor y el 5% de las partículas tienen un tamaño de partícula mayor que el valor de d95.

La wollastonita tiene preferiblemente una densidad aparente de 0, 40 a 0, 90 g/cm3, más preferiblemente desde 0, 49 hasta 0, 80 g/cm3 y lo más preferiblemente desde 0, 55 hasta 0, 76 g/cm3 determinada según la norma DIN 52466.

Se prefiere especialmente wollastonita que tiene una superficie específica BET de 2 a 5 m2/g determinada según la norma DIN 66132.

La composición curable según la presente invención comprende preferiblemente wollastonita que se trata en superficie. Preferiblemente,... [Seguir leyendo]

1. Composición curable que comprende a) una resina epoxídica y b) una composición de carga que comprende

i) wollastonita y ii) sílice amoría.

2. Composición curable según la reivindicación 1, en la que la wollastonita y/o la sílice amoría tiene un tamaño medio de partícula (d50) que oscila entre 2 y 50 !m.

3. Composición curable según la reivindicación 1 ó 2, en la que al menos una de las cargas de la composición de carga se trata en superficie con un silano.

4. Composición curable según la reivindicación 3, en la que la wollastonita y/o la sílice amoría se trata en superficie con un silano seleccionado del grupo que consiste en aminosilano, epoxisilano, silano (met) acrílico, metilsilano y vinilsilano.

5. Composición curable según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en la que la sílice amoría es sílice amoría natural o sílice fundida.

6. Composición curable según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en la que la razón en peso de sílice amoría con respecto wollastonita es de 10:1 a 1:10, preferiblemente de 9:1 a 1:9, más preferiblemente de 85:15 a 15:85, de manera especialmente preferida desde 70:30 hasta 30:70 y lo más preferiblemente desde 60:40 hasta 40:60.

7. Composición curable según al menos una de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente un anhídrido de un ácido policarboxílico.

8. Uso de la composición curable según al menos una de las reivindicaciones anteriores, para la fabricación de componentes o piezas de un equipo eléctrico.

9. Uso según la reivindicación 8, para el sobremoldeo directo de una cámara de vacío de un mecanismo de conmutación.

10. Método para la fabricación de un equipo de aislamiento eléctrico que comprende las etapas de:

a) aplicar una composición curable según al menos una de las reivindicaciones 1 a 7, al alojamiento de componentes eléctricos; y b) curar la composición curable.

11. Método según la reivindicación 10, en el que la composición curable se aplica a un alojamiento cerámico de una cámara de vacío de un mecanismo de conmutación.

12. Método según las reivindicaciones 10 u 11, que comprende las etapas de

a) inyectar la composición curable en una forma precalentada que tiene una temperatura que oscila entre 130 y 160ºC y conteniendo dicha forma un alojamiento cerámico de un mecanismo de conmutación b) al menos curar parcialmente la composición curable c) retirar la forma y d) curar posteriormente de manera opcional la composición curable.

13. Método según al menos una de las reivindicaciones 11 ó 12, en el que la composición curable está en contacto directo con la superficie del alojamiento cerámico del mecanismo de conmutación.

14. Producto curado que puede obtenerse curando una composición curable, según al menos una de las reivindicaciones 1 a 7.

15. Uso del producto curado según la reivindicación 14, como material de construcción eléctricamente aislante para componentes eléctricos o electrónicos, preferiblemente para cámaras de vacío de mecanismos de conmutación.