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COMPOSITION POUR MOULAGE.
La présente invention se rapporte à des compositions pour moulage à base de mica et de silicone. Les articles moulés formés de résines siloxane et de charges constituées par du verre ou de l'amiante ont obtenu industriellement du succès en tant qu'isolants du matériel électrique. Ces matières possèdent de bonnes propriétés diélectriques, qu'elles conservent indéfiniment à des températures supérieures à 150 C. Toutefois, elles ont tendance à perdre leur résistance diélectrique quand on les chauffe à 250 C. pendant des périodes prolongées. On s'est efforcé de remédier à cette situation en utilisant du mica à titre de charge.
Toutefois les articles moulés, préparés antérieurement à l'aide de silicone et de mica, ont une résistance à la flexion tellement faible qu'ils ne peuvent être utilisés dans la fabrication industrielle du matériel électrique. C'est ainsi que les articles moulés en mica-silicone antérieurement fabriqués n'ont pas assez de résistance pour permettre le bobinage d'un conducteur électrique sur un noyau fabriqué à l'aide de cette matière.
La présente invention se propose de fournir une composition mou- -lée de silicone et de mica possédant une résistance à la flexion d'au moins 700 kg./cm2, par conséquent intéressante dans la fabrication du matériel électrique et qui conserve sa résistance diélectrique pendant des périodes prolongées à des températures égales ou supérieures à 250 C.
L'invention se rapporte à une composition pour moulage comprenant 65 à 90 % en poids de mica particulaire d'une dimension particulaire moyenne d'au moins 0,38 mm. et 10 à 35% en poids d'une résine organopolysiloxane contenant 1 à 1,6 radicaux organiques par atome de silicium.
Quand on moule la composition ci-dessus et quand on la traite par la chaleur à une température élevée, l'article obtenu possède une résis-
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tance à la flexion supérieure à 700 kg./cm2. De plus, l'article possède une résistance diélectrique dépassant 20.000 volts par millimètre et il conserve cette résistance pendant plus de 200 heures à 250 C.
Le meilleur procédé de préparation de ces compositions pour moulage suivant l'invention consiste à faire en premier lieu une feuille de mica sur un support convenable. Le plus commode est de déposer le mica à partir d'une bouillie sur le support. Le procédé péut être effectué d'une manière continue ou discontinue. Le dépôt du mica terminé, on sèche la matière en feuille de toute manière commode; elle est alors prête à l'imprégnation.
La plupart des types de mica particulaire doivent être agglomérés à l'aide d'une petite quantité de résine siloxane pour que les feuilles puissent être manipulées d'une manière satisfaisante au cours de l'imprégna- tion. Cette opération peut être effectuée en enlevant les feuilles de leur support et en les plongeant dans une solution toluénique à 3 % de la résine de siloxane ou en les pulvérisant à l'aide de cette solution. On fait ensuite subir à la résine un traitement thermique suffisant pour l'empêcher de coller.
Quand on utilise le mica dit "intégré"., cette imprégnation préliminaire n'est pas nécessaire car les particules sont liées entre elles par des forces valencielles résiduelles qui sont suffisamment élevées pour maintenir associées les particules au cours de la manipulation.
Pour obtenir l'absoprtion de la résine par les feuilles de mica, nécessaire à l'obtention des propriétés intéressantes de l'invention, il est nécessaire d'imprégner la charge sous vide.
On effectue l'imprégnation en plongeant la feuille de mica dans la résine siloxane. Pour faciliter la manipulation, il est préférable que la résine soit en solution. Les solutions résineuses contenant 25 à 60 % en poids de résine sont satisfaisantes. On citera à titre de solvant approprié les hydrocarbures comme le toluène.
Tandis que le mica est plongé dans la résine, on place l'ensemble sous vide pour désaérer les feuilles. Il est généralement suffisant de réduire simplement la pression à un niveau commode, par exemple 20 mm. ou moins, puis à laisser rentrer l'air pour laisser l'ensemble revenir à la pression atmosphérique. Cette opération force la résine à pénétrer dans les interstices de la feuille. Quand l'imprégnation est satisfaisante, les feuilles sont translucides. Le nombre de cycles nécessaires à l'obtention d'une imprégnation satisfaisante dépend des différences de pression obtenues et de la viscosité de la solution. Après la désaération, on peut opérer sous des pressions supérieures à la pression atmosphérique.
On enlève de la solution le mica ainsi imprégné, on le sèche, puis on le soumet au traitement thermique de l'importance désirée.
Le degré do traite:lent thermique dépend de l'usage auquel est destiné le matériau feuilleté. Si l'article possède l'épaisseur voulue au moment de l'imprégnation, on peut poursuivre le traitement thermique à des températures de l'ordre de 250 C. jusqu'à ce que l'on ait atteint la résistance désirée. Si d'autre part on désire mouler l'article imprégné sous une forme différente ou laminer plusieurs feuilles, le traitement thermique initial ne doit être poursuivi que jusqu'à ce que la résine ne soit plus poisseuse. On peut ensuite mouler l'ensemble sous pression sous la forme désirée ou à l'épaisseur voulue, puis le soumettre à un traitement thermique à des températures élevées jusqu'à obtention de la résistance désirée.
Le mica utilisé dans l'invention se trouve dans le commerce. On peut obtenir des particules de la dimension désirée par broyage du mica naturel ou par désagrégation chimique. Un type de mica qui s'est montré particulièrement satisfaisant est le mica dit "intégré" que l'on prépare en découpant par clivage le mica au moyen d'un jet hydraulique au sein d'une solution hydrométhanolique. Il est nécessaire, pour ce qui concerne l'invention, que la dimension particulaire du mica ne soit pas inférieure à 0,38 mm.
La limite supérieure de la dimension particulaire n'est pas critique.
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Les résines siloxane utilisées dans la présente invention sont celles dans lesquelles les éléments du polymère sont de la formule générale @nSiO4-n dans laquelle n est un nombre entier égal à 1 ouà 2 et R est un groupe méthyle ou phényle. Il est préférable que 50 % au moins des radicaux
R soient des groupes méthyle. Ainsi, les résines suivant l'invention sont composées de mélanges variés des types suivants d'éléments, dans une propor- tion telle que le rapport des radicaux organiques aux atomes de silicium soit compris entre 1 et 1,6. Ces éléments ont pour formules :
CH3SiO3/2' C6H5SiO3/2' (CH3)2 SiO, $(CH3)C6H5Sio et (C6H5)2SiO, avec des quantités limitées d'éléments SiO2 et R3SiO1/2, dans lesquelles R est un groupe phényle ou méthyle.
Il est bon, pour faciliter le traitement thermique de la rési- ne, d'utiliser des matières telles que les sels de potassium, de sodium, de plomb, d'étain, de zinc ou de cobalt des acides carboxyliques. On utilise nor- malement ces catalyseurs dans des proportions inférieures à 1 % en poids du siloxane.
Les matériaux suivant l'invention sont intéressants à titre de matières diélectriques pour hautes températures, telles qu'on en utilise dans. les transformateurs, les éléments cnauffants des appareils électriques et dans les dispositifsémnctroniques.
Les exemples suivants illustrent la présente invention, sans tou- tefois la limiter.
EXEMPLE 1.
On dépose à l'aide d'une bouillie aqueuse sur un tissu de verre des particules de mica "intégré" d'une dimension particulaire comprise entre 0,38 et 9,5 mm. On sèche la couche de mica de manière à obtenir une feuille d'une épaisseur de 0,63 mm., qu'on enlève du tissu et qu'on plonge dans une solution toluénique à 53% d'une résine siloxane dont la composition est de 31,5 mol % de monométhylsiloxane, 14,5 mol % de diméthylsiloxane, 28 mol % de monophénylsiloxane et 26 mol % de phénylméthylsiloxane. La solution con- tient également 0,075 % en poids de zinc à l'état d'octoate par rapport au poids de résine soloxane. On soumet l'ensemble au vide à l'aide d'une trompe à eau jusqu'à ce que la pression soit réduite à 20 mm. On laisse alors ren- trer l'air et revenir à la pression atmosphérique.
On recommence trois fois ce cycle; les feuilles sont alors translucides. On enlève la feuille de mica imprégnée de la solution résineuse, on la sèche pendant trois heures à 70 C. puis on la chauffe pendant 15 minutes à 100 C. La résine n'est alors plus collante. Les feuilles ainsi obtenues contiennent 25 % en poids de siloxane et 75 % en poids de mica.
On place deux de ces feuilles de mica imprégnées l'une sur l'au- tre et on les moule à 204 C. sous une pression de 7 à 14 kg./cm2 pendant.45 minutes. On enlève l'article moulé ainsi obtenu de la presse pendant qu'il est chaud et on le chauffe au four à 250 C. pendant 16 heures. Le matériau feuilleté ainsi obtenu possède une épaisseur de 1 mm. environ et une résis- tance diélectrique de 30.000 volts par millimètre, ainsi qu'une résistance à l'arc de 330 secondes, conformément à l'essai ASTM n D-495-48T.
On a déterminé la résistivité en volume et en surface de la feuille ci-dessus de 1 mm, à sec et après un séjour de 24 heures sous une humidité relative de 96 %. Ces deux essais ont été effectués à 27 C. sous un courant continu de 500 volts.
Résistivité en volume Résistivité en surface.
Sec 0,429 x 1014 mégohms par cc. 0,601 x 1011 mégohms par cm.
Humide 1,57 x 10 mégohms par cc. 220 mégohms par cm.
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@ empile quatre feuilles du mica imprégné ci-dessus et on les moule comme on l'a dit de manière à obtenir un article composé de Z,54 mm. d'épeisseur. Ce matériau résiste à une tension de 55 kilovolts.
EXEMPLE 2.
On prépare des feuilles de mica "intégré" d'épaisseur variable comprise entre 0,64 et 1 mm. en déposant le mica à l'aide d'une bouillie aqueuse conformément à l'exemple 1. On sèche les feuilles et on les plonge dans une solution toluénique à 50 % d'une résine siloxane dont la composition est de 32,5 mol % de momométhylsiloxane, 19 mol % de diméthylsiloxane, 31 mol % de monophényl-siloxane et 17,5 mol % de phénylméthylsiloxane. La solution contient 0,05 % en poids de zinc à l'état d'octoate et 0,005% en poids de potassium à l'état de C2H3O2K, relativement au poids de siloxane. On fait le vide dans l'ensemble au moyen d'une pompe à huile, puis on laisse rentrer l'air de manière à ramener l'ensemble à la pression atmosphérique.
Les feuil- les deviennent translucides ; les enlève de la solution et on les chauffe pendant une heure à 70 C. et pendant 12 minutes à 110 C. Les feuilles ainsi obtenues contiennent 23 % en poids de résine et 77 % en poids de mica.
On empile quatre feuilles du matériau ci-dessus et on les soumet au moulage à 204 C. sous une pression de 3,5 à 7 kg./cm2 pendant 45 minutes. On enlève l'article du moule sans refroidir, puis on le soumet à un traitement thermique au four pendant seize heures à 250 C. L'article ainsi obtenu a une épaisseur de 3.55 @@, il résiste à une tension de 59 kilovolts.
La résistance à la flexien de la feuille est de 700 kg./cm2 à 25 C.
Un autre article moulé fabriqué par le procédé ci-dessus à l'aide de deux feuilles superposées donnant un matériau feuilleté d'une épaisseur de 1,65 mm, possède une résistance diélectrique de 26.400 volts par millimètre et une résistance à la flexion à 25 C. de 980 kg/cm2.