<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
MATIDI ISOLANTE UTILISBI EN KLlC'1'RICI'l'.I
EMI1.2
L'invention ne rapporte à des matibrea 1*olante* utilisées en 'leotri01t" ainsi qu'à la fabrioation de ce* matière . VA de
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
.d.",v'l. ses buts est de prévoir une méthode perfeotionnée pour traiter matières fibreuses, telles que le papier, la toile, la soie nat relle et artifioielle, la laine, etc, au moyen de styrène afin Produire une matière isolante présentant des propriétés perrec- tionnées mentionnées par la suite.
Dans notre brevet principal @ a décrit Un prooédé pour traiter une matière isolante électrique Comprenant une base en matière fi breuse, comme par exemple du pa
EMI2.2
pier" sous forme enroulée, ce Procédé comprenant: l'imprégnation de la matière enroulée au moyen d'un styrène monomérique aveo ou sana agent pastit1ant; la polymérisation du styrène monomérique en vase clos; le déroulement de la m-3tière pendant que le styrènE polymérisé est mou à une température élevée; le traitement de la matière pour l'enlèvement du styrène en surplus afin de ramener 1 texture ribreuse à la surface;
et le réenroulement de la matière, de Préférence après laminage et après traitement aveo un dissolva convenable de manière que la matière puisse être facilement dérou. lée par la suite.
La matière isolante produite au moyen de ce procédé est t@
EMI2.3
eat1sraisante uans beaucoup ae cas, mais d'autre part les oonditic des appareils électriques modernes en regard ces propriétés de la matière isolante employée sont souvent telles que l'isolant doit p
EMI2.4
-senter oert8i neapropri'tés qui ne sont pas facilement obtenues pa le procédé décrit. Quand on utilise de la matière iaolante ainsi produite, On a trouvé qu'après le refroidissement à la température de la chambre d'opération, qui suit la Polymérisation et le dérou-
EMI2.5
lement, la matière isolante peut seulement être manipulée sous torn de rouleau sans risquer que les couches adjacentes adhèrent les une
EMI2.6
aux autres aussi longtemps que la température ne dépasse pas 1 60.
C.
Le fait que la matière isolante produite devient visqueuse aux en- virons de 600 C. orfre plutdt un désavantage dans plusieurs cas, 00mm par exemple dans la préparation de l'isolant pour les oâbles, car il est souvent nécessaire de sécher la matière fibreuse imprégnée. et cela n'est pas une opération pratique par suite du temps nécessaire à moins que la température ne soit portée vers 120 C.
EMI2.7
Si cette température est employée, les couches adjacentede la
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
1 cI V matière oeviennent alors adhérentes les une8 aux autres, nn doit mentionner qu'une humidification de la matière ribreuse 1.;
prégnée est toujours inévitable en vue du rait que cette matière doit tou- jours être exposée à l'atmosphère du moine pour un temps re lati ve- ment court, et que par suite un séchage est toujours nécessaire.
EMI3.2
Une autre dirAou1%é rencontrée dans le procédé mentionné, est qu'une couche non uniforme de polymère tend à se rorae r à la suri'ace de la matière fibreuse, particulièrement par suite du fait que les rouleaux de la matière sont déroulée à une température éle vée avec le polystyrène sous forme d'un fluide visqueux qui tend à s'agglomérer par tas à la surface à mesure que les couches adjaoen tes de matière sont séparées les unes des autres. Afin d'éviter ce
EMI3.3
inconvénient et de produire une matière pratiquement uniforrm , il est essentiel d'enlever le surplus de polystyrène et d'aplanir la surface de la matière.
Ces difficultés limitent que lque peu l'application de la m tière isolante et par suite on a essayé d'améliorer les propriétés de celle-ci en réglant le genre et la quantité d'agent plastifiant ajouté au styrène de manière à assurer un équilibre entre la faoil: de déroulement en permettant aux couches successives de matière fibreuse de pouvoir être facilement séparées les unes des autres,
EMI3.4
et la tendance communiquée à la matière d'adhérer #houveau après 1< réenroulement. Cette méthode, bien qu'apportant un certain perfec- tionnement, n'a permis en aucun cas d'éviter les difficultés essen. tielles rencontrées.
On a supposé que ces difficultés sont provoquées plus parti
EMI3.5
oul1èremen par la température plutOt haute de polymérisation nenti -née dans le premier procédé, o.à.d. environ 120' C. car à setta te pérature le polymère produit consiste en. molécules relativement p@ tites. On a aussi trouvé que la température de polymérisation est soit peu critique quand on traite de la matière fibreuse avec un s@ rêne monomérique tel que les propriétés physiques et électriques d@ la matière fibreuse imprégnée du polymère sont fortement modifiée s
EMI3.6
par la température de polymérisation employée, et un produit perte< tienne résulte de l'emploi de polymère à basse tempérant
<Desc/Clms Page number 4>
Manière Plus détaillée,
on a trouvé que si la température de poly- mérisation est inférieure à 1000 C., la matière isolante produite offre les propriétés voulues, o.à.d. qu'elle peut être déroulée après polymérisation, puis être facilement séohée après l'humidi- !1 cati on inévitable sans que les oouohea adjacentes adhèrent entre elles. De plue la couche de surface du polymère est relativement unie et uniforme, ce qui simplifie l'opération.
Suivant la présente invention, on a prévu une méthode pour traiter les matières isolantes fibreuses sous forme de feuilles, de rubans ou de toute autre forme, laquelle méthode comprend l'imprégn tion de la matière aveo un styrène monomérique ou un mélange conte- nant du styrène monomérique, et la polymérisation du styrène à une température inférieure à 1000 C. afin de produire une matière ayant un film de surface finement granulée de polystyrène, lequel peut êtr chauffé à 1200 C. sans devenir visqueux.
Suivant un autre rait caractéristique de l'invention on a prévu une méthode pour préparer la matière isolante laque lle com- prend l'imprégnation de la matière fibreuse en rome de feuilles ou de rubans avec un styrène monomérique, la polymérisation du styrene à une température inférieure à 100 C, la formation de l'isolant en plusieurs couchée ou enroulements de feuillesou de rubans impré- gnés, puis le séchage à une température denviron 120' C. ae préfé- renoe combiné avec un traitement à vide par lequel lea couches ou enroulements adjacents n'adhèrent pas les uns aux autres.
La matière isolante conforme à la présente invention offre des avantage, autre, que ceux mentionné, pour le papier imprégné de styrène polymérisé précédemment produit, Par exemple, la valeur de rupture électrique est deux ou trois fois plus élevée que oelle de la matière produite au moyen du procédé primitif.
Un autre avan -tage est que, quand le styrène monomérique est appliqué à la ma- tière fibreuse produite oonformément à l'invention, un mélange de monomère et de polymère de plus grande viscosité est produit que celui obtenu par le polymère à haute température. ce fait est par- ticulièrement important dans la fabrication des isolants pour câble,
<Desc/Clms Page number 5>
par exemple dans la production de barrières ayant la forme de jo d'arrêt, de terminaisons conformément à ce qui est décrit dans 1 brevet anglais No. 29224/37, ou dana la formation de longueurs d câbles isolés conformément au brevet anglais No. 12371/37. un au tre fait en faveur de la matière isolante produite suivant la pré.
sente invention, est que les troubles dus au développement de la chaleur exothermique pendant la polymérisation sont réduits, ce @ est important quand on doit utiliser de grands rouleaux de cette matière.
Afin de faciliter la dispersion uniforne du styrène, il e préférable de sécher une longueur de la matière fibreuse, puis d' -rouler la matière séohée fermement sous forme de rouleaux avant traitement au moyen du styrène, autrement le rétrécissement qui s le séchage pourrait donner lieu à un défaut d'uniformité. Quand matière est traitée de la manière décrite, la surface après trait ment au moyen du styrène, polymérisation et séparation, présente forme finement granulée semblable à du papier de verre très fin, l'épaisseur apparente de la matière fibreuse est accrue pa r la su -face granulée du polystyrène d'environ 0,025 m/m.
Comme cela a été expliqué précédemment, il n'est pas néoeasaire d'employer un dispositif pour aplanir la surface de la matière fibreuse, car de préférence une opération de laminage est effectuée. Cela a pour ré -sultat d'éliminer les irrégularités à la surface. Cependant, dans plusieurs cas, par exemple dans le cas de matière fibreuse pour joints de câbles, la nature du fini est de peu d'importance et la matière telle qu'elle est obtenue primitivement surfit et même peu être avantageuse. Evidemment, la matière fibreuse peut être trait soit sous forme de rouleaux ou soit sous forme de feuilles ou de longueurs, mais le traitement sous forme de roule aux est préférabl par suite de sa facilité de manipulation.
Pour réaliser l'invention, un rouleau ae papier peut être séché d'une manière normale, oomme Par exemple dans le vide, puis peut alors être plongé dans un vase contenant du styrène rendu plat tique avec du monoamylnaphthalène. De ce bain le rouleau doit être soigneusement déroulé, puis fortement réenroulé sur un axe. On doit
<Desc/Clms Page number 6>
comprendre que pendant le procédé d'imprégnation, il est importa d'assurer que le papier est maintenu dans le styrène pour un tem suffisant afin de lui permettre d'être entièrement imprégné. Il aussi important d'assurer que la quantité d'air restant dans le pier soit aussi minime que possible et même soit entièrement éli née, puis que le papier soit fermement réenroulé.
Donc, le papi' peut être déroulé et de nouveau enroulé sous l'action du styrène Dans ce cas, la papier doit être conduis à travers environ un mè (le -tyrène entre le déroulement et le réenroulement, ou bien le pier peut être réenroulé dans une chambre vide d'air. Alternati ment, le papier peut être déroulé avant l'application du styrène puis traverser ce styrène, et être réenroulé sous l'action d@ st, ne.
Pendant le réenroulement, les quelque derniers tours de pap: peuvent être intercalée aveo de la toile imprégnée de styrène, le rouleau est alors placé dans un réceptacle rotatif ayant la f@ -me d'une bombe, tout excès de styrène étant enlevé du rouleau ai l'insertion dans le réceptacle. si on le désire, des rouleaux d@ laminage peuvent être employés pour enlever le surplus de styrène pendant l'opération de réenroulement dans le cas où cette opérati est effectuée dans une chambre à vide. Une petite quantité de sur plus de styrène peut être présente dans le réceptacle rotatif de sorte que la polymérisation est effectuée dans une atmosphère de vapeur de styrène.
Avant de commencer la polymérisation, le vide peut être fait dans le réceptacle, après quoi oelui-ci est rempli de vapeur de styrène comme décrit ci-dessus. Pendant la polyméri sation qui s'effectue de préférence entre 90 C. et 100 C., le ré oeptaole peut être tourné pour empoher un drainage inégal du sty ne, mais seulement une très faible rotation est nécessaire .
On peut mentionner que la courbe du temps de polymérisati du styrène est d'abord très inclinée, puis se oourbe très forteme pour s'étendre presque parallèlement à l'axe des abscisses prenan une forme asymptotique. En d'autres termes, la polymérisation co menoe et continue rapidement jusqu'à environ 80% à 85%, après quo : cette polymérisation continue lentement, Il n'est pas toujours d, râblé d'enlever le papier du réceptacle quand jusqu'à 15% de l'im-
<Desc/Clms Page number 7>
-prégnant est encore non polymérisé, et pur conséquent la tempéra- ture peut être élevée Jusqu'à environ 100 C. pour une courte péri( de de temps afin d'amener la polymérisation près de l'état d'achève ment.
Cela n'a pratiquement auoun effet sur les propriétés de la matière Isolante réaultante,qui sont déterminées pendant la premièr étape de polymérisation en dessous de 1000 C, et cela est simplemer réalisé pour accélérer les différentes étapes de non polymérisatior qui autrement prendraient un temps considérable. Cependant il n'es pas désirable d'achever la polymérisation en vue du fait qu'une cer -taine quantité de monomère agit comme agent plastifiant avec des résultats satisfaisants.
Après la polymérisation, le papier est en -levé du réceptacle et déroulé dans un rour à une température d'en- viron 180 C., la toile imprégnée aidant à efrectuer le déroulement
Considérant maintenant plus en détail les propriétés de la matière isolante oonrormément à l'invention, un papier de densité moyenne ainsi produit a été trouvé très pliable à la température de la chambre d'opération, et oapable d'ttre enroulé sous forme de rouleaux, puis manipulé sans difficulté. L'allongement est de 2,5% contre 2,7 à 3% pour le papier non traité, tandis que la résistance à la traction est d'environ 50% plus grande que pour ce papier non traite.
La valeur de rupture du papier traité conrormément à l'in -vention, mais avec une surface ni aplanie ni laminée, a été déter -minée avant et après une exposition progressive à l'air d'humidité relative supérieure à 50%. Aucun changement sensible dane la valeu n'a été observé pour une exposition de vingt-quatre heures et les valeurs moyennes obtenues pendant cette période sont les suivantes:
Epaisseur du papier : 0,12 m/m.
Epaisseur après styrénisation : 0,18 m/m (moyenne mesurée)
B.D.V. moyen pour une simple feuille: 7.7 K.V.
Après une exposition d'une semaine, un échantillon donne un B.D.V. de 6.6 K.V.
Le facteur d'énergie à 50 périodes par seconde a été déter- miné sur une bande de 25 m/m de papier traité conformément à l'in- vention et dont la surface n'a pas été laminée, et après une exposi
<Desc/Clms Page number 8>
-tion progressive à l'air. Le.résultats sont donnés dans le tableau ci-après (No. 1).
Tableau (1).
EMI8.1
<tb>
Temp8 <SEP> d'exposition. <SEP> P.F. <SEP> à <SEP> 50 <SEP> périodes <SEP> par <SEP> Humidité <SEP> relative.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Heures. <SEP> seconde. <SEP> %
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (température <SEP> de <SEP> la
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> chambre <SEP> d'opération).
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
0 <SEP> 0.0020 <SEP> 50
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1 <SEP> 0.0056 <SEP> 50
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> 0.0022 <SEP> 50
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> 0.0120 <SEP> 50
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4 <SEP> 0. <SEP> 0156 <SEP> 50
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> 0.0198 <SEP> 50
<tb>
A l'achèvement ce ces essais, les rubans étaient placés dans le vide à une température de 120 C. afin de déterminer s'il était possible de les resécher. Le tableau suivant (2) donne les résultats obtenus :
Tableau (2).
Séchage dans le vide à 120 C.
EMI8.2
<tb>
Temps <SEP> de <SEP> séchage. <SEP> P.F, <SEP> à <SEP> 50 <SEP> Périodes <SEP> par <SEP> seconde.
<tb>
Heures. <SEP> (température <SEP> de <SEP> la <SEP> chambre <SEP> d'opération).
<tb>
0 <SEP> 0. <SEP> 037
<tb> 1 <SEP> 0.00215
<tb> 0.00187
<tb> 0.00174
<tb> 18 <SEP> 0. <SEP> 00134
<tb>
Ce$ résultats indiquent qu'il est Possible, très facilement de sécher à nouveau le papier humdifié qui a été traité suivant l' invention. Des résultats semblables ont été obtenus après le cylir drage du papier.
On doit noter que le facteur de puissance à la température Primitive de la chambre, donné au commencement du tableau No. l, o.à.d. 0,002 est d'un ordre semblable au facteur de puis sance de la matière après avoir séché pendant une heure (voir tablem@ No.2) et que par la suite le facteur de puissance dans le tableau No. 2 devient une amélioration des chiffres donnés sur le tableau No. 1.
Cela est en partie dû au fait que les chiffres du tableau No. 1 ne sont pas mesurée dans les conditions strictes, mais les chiffres indiquent que le facteur de puisance de la matière fibreuse de nou- veau séchée, imprégnée de polystyrène, est au moins aussi bonque le facteur de puissance de la matière fibreuse avant humidification.
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
. 'C.# - - U "f
Dea essaie ont été faits sur des petite condensateurs s darda du type mica, mais avec le papier imprégné de polystyrène atitué au mica et comprimé à 120 C. en serrant les unités aussi fort que possible. Un effet de compression des papiers était c' -croître la capacité de l'ensemble par le facteur 1,84.
Les prer -rea unitéa étaient faites de papier, lequel avait été exposé en viron une heure. Une deuxième aérie était raite avec du papier trait, qui était aussi séohé dans le vide pendant vingt heures à 120 C. Les résultats sont donnés dans le tableau No. 3.
Tableau (3).
EMI9.2
<tb>
Fréquence <SEP> Facteur <SEP> de <SEP> puissance.
<tb>
EMI9.3
K.C. Série (1) Serie (2).
EMI9.4
<tb> 0.05 <SEP> 0.0078 <SEP> 0.0029
<tb> 1 <SEP> 0. <SEP> 0083 <SEP> 0.0032
<tb> 10 <SEP> 0.0110 <SEP> 0.0049
<tb> 100 <SEP> 0.0173 <SEP> 0.0097
<tb> 1000 <SEP> 0.0320 <SEP> 0.0804
<tb>
On peut mentionner que le styrène monomérique utilisé dai le présent procédé est de Préférence rendu pratique, par exempt en oonoordanoe avec la technique décrite dans le brevet anglais No. 5028/37- Un agent plastifiant Particulièrement satisfaisant était le monoamylnaphthalène dans l'une quelconque de ces difré- rentes forme, avec l'amyl dans la position alpha ou bêta, et un pourcentage convenable est 10%.
On doit observer que la matière fibreuse produite en oon- cordance avec la présente invention offre plusieurs applications comme matière isolante par exemple pour l'isolement des câbles, comme décrit préoédemment, dans les condensateurs, dans les diapo. si tifs tels que les cônes de fore., etc.
EMI9.5
HVEIICgTI0IYS.
1 - 6thode pour traiter des matl8rea fibreuses isolantes
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.