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ISOLANT FLEXIBLE EN MICA.
La présente invention concerne les isolants flexibles en mica.
Tous les rubans flexibles en mica et autres matériaux isolants constitués par du mica et un liant élastique ou flexible proposés jusqu'ici ont présenté l'un ou l'autre défaut. Par exemple, un liant comprenant du po- lyisobutylène a été utilisé, mais on a constaté que le polyisobutylène se dé- polymérise rapidement aux températures élevées, spécialement aux environs de 150 C et au delà, de sorte que le polymère se décompose d "abord en un liqui- de de faible viscosité ayant un pouvoir adhésif très limité et ensuite en produits volatils qui disparaissent relativement rapidement et laissent un résidu de paillettes de mica sans adhérence ni liaison entre elles.
D'autres isolants flexibles en mica ont le défaut de vieillir de telle façon qu'ils durcissent appréciablement pendant le stockage ou quand ils sont utilisés à haute température, avec la conséquence que l'isolant n'est plus flexible.
Certains liants pour micas utilisés dans les isolants flexibles se décompo- sent, même à des températures relativement modérées, et produisent des liqui- des ou des gaz qui boursouflent ou gonflent l'isolant, ce qui présente de nombreux inconvénients en service.
L'invention a pour but principal de procurer un isolant flexible en mica comportant un liant flexible de fagon permanente, ne vieillissant pas même sur de longues périodes à des températures élevées et pouvant résis- ter longtemps à des températures élevées sans s'évaporer ni se détériorer autrement.
Diverses formes d'exécution préférées de l'invention seront dé- crites, à titre d'exemple, avec référence au dessin annexé.
La Fige 1 est une vue en perspective d'une feuille d'isolant flexible en mica préparées conformément à l'invention.
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La Fig. 2 est une coupe, à grande échelle, de la feuille d'iso- lant de la Figo 1; et
La Fig. 3 est une vue en perspective, avec arrachements partiels d'un ruban flexible en mica fabriqué suivant l'invention.
L'invention procure un liant flexible extraordinairement stable à haute température, ne vieillissant pas, qui peut être déposé sur des pail- lettes de mica de manière à produire des feuilles de mica flexibles, des ru- bans et autres isolants. De plus, les liants de l'invention ont de faibles pertes électriques de sorte qu'ils peuvent être utilisés dans les appareils électriques dans les conditions les plus sévères.
Plus spécialement, le liant à appliquer aux paillettes de mica se compose, suivant l'invention (A) de 95 % à 50 % en poids d'un polymère liquide avec au moins un -'composé arylique à non-saturation éthylénique, le polymère ayant une viscosité de 100 à 10. 000 poises et (B) de 5 % à 50 % en poids d'un copolymère comprenant de 50 à 90 parties en poids de monostyrène ou de monostyrène à substitution simple et de 50 à 10 parties en poids d'un composé hydrocarbure oléfinique avec 4 à 6 atomes de carbone choisi dans le groupe des butadiène, isobutylène, pentadiène 1. 3, hexadiène 1.3, et isoprè- ne, le copolymère ayant un poids moléculaire moyen compris entre 2. 000 et 30. 000.
Le polymère liquide comprenant au moins un.composé arylique à non-saturation éthylénique peut consister, par exemple, en alpha-méthyl- styrène, alpha-méthyl-para-méthyl-styrène, monostyrène, cumarone, indane, et des polymères de deux ou plusieurs de ces éléments, par exemple le po- lymère liquide d'un mélange de cumarone, d'indane et de styrène. D'excel- lents résultats ont été obtenus en utilisant de l'alpha-méthyl-styrène d'un poids moléculaire moyen compris entre 300 et 4000 et, en particulier, du polymère d'alpha-méthyl-styrène d'un poids moléculaire compris entre 700 et 1. 000.
Le copolymère (B) peut être préparé en faisant réagir du monosty- rène, de l'alpha-méthyl-styrène, de l'alpha-méthyl-para-méthyl-styrène ou des mélanges de deux ou plusieurs de ces éléments avec un composé aliphatique hydrocarbure oléfinique avec 4 à 6 atomes de carbone. Un exemple de copoly- mère convenable est le produit obtenu en polymérisant une émulsion aqueuse de 130 parties de butadiène et 70 parties d'alpha-méthyl-para-méthyl-styrène dans 300 parties d'eau avec un aminooléate comme agent d'émulsion utilisant 0,4 partie de persulfate ammonique comme catalyseur de polymérisation. On peut remplacer en tout ou en partie l'alpha-méthyl-para-méthyl-styrène dans le précédent exemple par de l'alpha-méthyl-styrène.
On peut aussi utiliser de l'isobutylène, isoprène, pentadiène 1. 3, et hexadiène 1. 3 séparément ou mélangés comme substituant d'une partie ou de tout le butadiène de cet exem- ple. Un autre exemple de copolymère (B) convenant dans la pratique de l'in- vention peut être un composé provenant de la réaction de 85 parties en poids de monostyrène et 15 parties de butadiène, le copolymère obtenu ayant un poids moléculaire moyen de 7.000. La préparation d'élastomères synthétiques par la réaction de butadiène et de styrène est bien connue et ne sera pas dé- taillée ici. Un autre copolymère est préparé en faisant réagir 50 parties de styrène et 50 parties d'isobutylène comme décrit, par exemple,dans le brevet anglais No. 586. 466, dont le poids moléculaire est aux environs de 10.000.
De même, on.peut utiliser dans la pratique de l'invention le produit de réac- tion de 75 parties de monostyrène et 25 parties d'isoprène d'un poids molé- culaire compris entre 2.000 et 30.000. Généralement les copolymères (B) sont des matières solides qui peuvent être pulvérisées finement, par exemple par polymérisation émulsionnée suivie de trituration dans un broyeur et pulvéri- sation en petites particules, si on le désire.
On prépare de préférence le liant flexible à appliquer sur les paillettes de mica, en mélangeant le polymère liquide (A) du composé aryli- que à non-saturation éthylénique et le copolymère (B) dans un même solvant.
Des solvants convenables sont le toluène, le xylène, et les hydrocarbures benzénoïdes correspondants, et des mélanges de deux ou plusieurs de ceux-ci.
Des composés aliphatiques chlorurés, tels que le tétrachloroéthane, et la térébenthine sont des exemples d'autres solvants pouvant être employés.
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L'expérience a montré qu'il est intéressant de former des solutions conte- nant environ de 25 % à 40 % du mélange des polymères (A) et (B).
L'isolant flexible en mica peut être fabriqué à la main ou au moyen d'une machine à faire des feuilles de mica. Dans les deux cas, on dépo- se une couche de paillettes de mica de l'épaisseur désirée sur une base, un tamis ou une feuille de support à incorporer à l'isolant flexible en mica.
On recouvre la couche .de paillettes de mica de la solution du composé aryli- que à non-saturation éthylénique (A) et du copolymère (B). La solution dépo- sée représente de préférence de 3 % à 15 % en poids des paillettes de mica.
Lorsque le solvant de la solution est évaporé, les paillettes de mica seront recouvertes d'un liant résineux, adhérent et flexible. Avant le séchage, il est ordinairement bon de passer un rouleau sur les paillettes de mica afin de forcer la solution de liant de se répartir sur les faces de toutes les paillettes de mica. On peut ainsi déposer plusieurs couches de paillettes de mica l'une après l'autre, en déposant de la solution sur chaque couche et en passant chaque fois le rouleau. On peut aussi recouvrir les paillettes de mica d'une feuille de dessus si on désire fabriquer une feuille ou un ru- ban avec feuille de dessous et feuille de dessus. L'évaporation du solvant peut être accélérée par l'emploi de chaleur ou de vide ou des deux.
De bons résultats ont été obtenus en faisant passer les paillettes de mica enrobées de liant dans un four à courant d'air forcé maintenu à une température d'en- viron 150 C, le solvant étant ainsi rapidement vaporisé.
La Fig. 1 du dessin représente une feuille 10 composée de pail- lettes de mica 12 reliées entre elles par le liant flexible et adhésif de la présente invention. Comme la Fig. 2 le montre en coupe à grande échelle, les paillettes de mica 2 sont enrobées du liant 14 comprenant (A) de 95 % à 50 % en poids de polymère liquide d'au moins un composé arylique à non-sa- turation éthylénique et (B) de 5 % à 50 % en poids d'un copolymère compre- nant de 50 à 90 parties en poids d'un composé vinyle arylique tel que du monostyrène ou un monostyrène à substitution méthylique simple et de 50 à 10 parties en poids d'un composé oléfinique à de 4 à 6 atomes de carbone.
Là Fig. 3 du dessin représente un ruban 20 comportant une feuil- le de support 22 sur laquelle on dépose une couche 24 de paillettes de mica, la couche de paillettes de mica 24 et la feuille 22 étant réunies par le liant résineux, flexible et adhésif de la présente invention. Des exemples de matières convenables pour la feuille 22 dans la pratique de l'invention sont le papier kraft, le papier de chambre, la cellophane, la toile, le lin, la fibre de verre, les pellicules d'acétate de cellulose et le papier d'as- beste. De bons résultats ont été obtenus avec du papier de chambre d'une é- paisseur d'un millième de pouce (0,025 mm).
A noter que l'on peut dans cer- tains cas recouvrir les micas d'une feuille de recouvrement en la même ma- tière que le support 22 ou en une autre matière, spécialement pour faciliter la manipulation et l'application du ruban sur des pièces électriques.
On décrira ci-après un exemple de ruban préparé conformément à l'invention.
EXEMPLE 1.-
On dépose, dans une machine à faire des feuilles de mica, deux couches de paillettes de mica, la première couche étant recouverte d'une so- lution dans le toluène de 30 % en poids d'un liant comprenant (A) 70 % de poly-alpha-méthyle styrène d'un poids moléculaire de 700 et d'une viscosité de 2. 000 poises environ et (B) 30 % en poids d'un copolymère comprenant 85 parties en poids de butadiène et 15 parties de monostyrène polymérisés de façon à avoir un poids moléculaire de 7.000 environ.
On dépose ensuite une seconde couche de paillettes de mica que l'on traite avec la même solution de liant de manière à obtenir une épaisseur totale de paillettes de mica de 30 millièmes de pouce (0,75 mm). Après application de la solution de liant, on passe le rouleau sur'chaque couche de paillettes de mica. On passe ensui- te la feuille de paillettes de mica enrobées de liant dans un four pendant 30 minutes à une température de 150 C, de manière à évaporer le solvant et
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à obtenir un poids de liant résineux correspondant à 8 % du poids des pail- lettes dé mica. L'isolant en mica ainsi obtenu a été essayé à une température de 31,5 C avec du courant électrique à 60 périodes. Dans ces conditions, le facteur de puissance est de 2,48 %.
A un kilocycle, le facteur de puissance est de 1,38 % et à 39,5 mégacycles, il est de 0,1 %.
.On a placé l'isolant en mica de l'exemple I dans un four chauffé à une température de 150 C, dans lequel on a placé en même temps un ruban de mica semblable dont le liant est constitué par 8 % en poids de polyisobutylè- ne. Après trois 'jours, le ruban de mica au polyisobutylène s'était décomposé en paillettes de mica détachées sans trace de polyisobutylène. Le ruban de mica de l'exemple I était resté bien homogène sans trace de paillettes de mi- ca détachées ni d'autres détériorations ni de perte de liant.
EXEMPLE II.-
On prépare comme dans l'exemple I un isolant flexible en mica d'une épaisseur de 30 millièmes de pouce (0,75 mm), dont le liant, cette fois, est constitué par une solution à 25 % en poids dans un solvant de (A) 90 % de polymère d'alpha-méthyle styrène d'un poids moléculaire de 900 et (B) 10% en poids d'un copolymère à 50 parties de monostyrène et 50 parties d'isobu-. tylène que l'on fait réagir comme dans l'exemple I du brevet anglais No.586.466.
Après avoir été fabriqué comme dans l'exemple I, l'isolant en mica obtenu a été essayé à une température de 27 C. Son facteur de puissance était de 1,49% à 60 périodes, 0,89 % à un kilocycle et 0,06 % à 39,5 mégacycles. Placé dans un four à 150 G pendant trois jours, l'isolant flexible en mica s'est avéré pratiquement inchangé et toujours flexible.
Des essais de tension de rupture de l'isolant en mica de la pré- sente invention montrent que la tension de rupture en volts par millième de pouce d'épaisseur (kilovolts par centimètre) d'isolant, pour un ruban de mica d'une épaisseur de 30 millièmes de pouce (0,75 mm) varie de 1. 000 à 2.600 (400 à 1.040 kV/cm) pour le ruban de l'exemple I et de 1.800 à 2.100 (720 à 840 kV/cm) pour le ruban de mica de l'exemple II.
L'isolant en mica de la présente invention est particulièrement indiqué comme ruban de mica de plusieurs pouces (cm) de largeur à enrouler sur des bobinages électriques et autres conducteurs électriques exigeant le plus haut isolement. La flexibilité de l'isolant en mica, surtout quand le ruban comprend comme support une feuille en fibre, permet un enroulement ser- ré et uniforme sur les conducteurs. On peut utiliser de larges feuilles de l'isolant flexible en mica de la présente invention pour l'isolement des bar- res dans les encoches et dans d'autres cas semblables.
L'isolant flexible en mica préparé suivant l'invention ne se dé- tériore ni ne vieillit quand il est exposé à l'air pendant de longues pério- des. Quand il est appliqué sur des bobines que l'on imprègne ensuite de ver- nis, le liant résineux ne produit pas de soufflures ni de poches dans l'iso- lant, même si elles sont maintenues pendant de nombreux jours à des tempéra- tures de 150 C et plus. Quand l'isolant en mica est enroulé sur des bobina- ges, on peut l'imprégner ou le traiter avec des vernis ou d'autres matières d'imprégnation résineuses, et le vernis appliqué y adhère bien. Le vernis se polymérisera et formera une couche de protection dure, utile dans de nombreu- ses applications électriques.
Il faut remarquer que le liant peut contenir, jusqu'à 10 % du poids du liant, de petites quantités d'autres résines pour obtenir la visco- sité et l'adhérence désirables et dans d'autres buts. De telles matières ad- ditionnelles sont les résines alkydes, les asphaltes et les résines hydrocar- burées.
REVENDICATIONS.
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