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PATENTANSPRÜCHE
1. Elektroisolierendes Plattenmaterial, das ein Papier einschliesst, welches 20 bis 80 Gew.-% synthetische Kurzfasern und 80 bis 20 Gew=O/o fasriges Bindemittel aus einem Polymer enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das faserige Bindemittel 70 bis 100 Gew.-% Fibrillen aus aromatischen Polyestern und/ oder Co-Polyestern von bis-Phenolen und aromatischen Dicarbonsäuren mit einer Erweichungstemperatur von 185 bis 350 "C enthält.
2. Elektroisolierendes Plattenmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Polymerfolie enthält, die aus aromatischen Polyestern und/oder Co-Polyestern von bis Phenolen und aromatischen Dicarbonsäuren mit einer Erweichungstemperatur von 185 bis 350 "C hergestellt ist.
3. Verfahren zur Herstellung des elektroisolierenden Plattenmaterials nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Papier, welches aus einer Mischung von 20 bis 80 Gew.-% synthetischen Kurzfasern und 80 bis 20 Gew.-% eines fasrigen polymeren Bindemittels aus aromatischen Polyestern von bis-Phenolen und/oder Co-Polyestern bis-Phenolen und aromatischen Dicarbonsäuren mit einer Erweichungstemperatur von 185 bis 350 "C besteht, mit einer Folie, die eine Stärke von 10 bis 250 um aufweist und aus aromatischen Polyestern undloder Co-Polyestern von bis-Phenolen und aromatischen Dicarbonsäuren mit einer Erweichungstemperatur von 185 bis 350 "C hergestellt wurde, durch Kaschieren bei Temperaturen zwischen 190 bis 350 "C und einem Druck von 60 bis 95 kp/cm2 verbindet.
Die vorliegende Erfindung betrifft elektroisolierendes Plattenmaterial, das ein Papier einschliesst, welches 20 bis 80 Gew.-% synthetische Kurzfasern und 80 bis 20 Gew.-% fasriges Bindemittel aus einem Polymer enthält, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses elektroisolierenden Plattenmaterials.
Das erfindungsgemässe elektroisolierende Plattenmaterial kann eine breite Anwendung bei der Isolierung von elektrischen Maschinen, Transformatoren, Kabeln und anderen Erzeugnissen für elektrotechnische Zwecke finden.
Zurzeit sind Elektroisoliermaterialien für Nuten-, Stirn-, Lagen-, Sektions-, Windungs- und Leiterisolation bekannt, welche mit synthetischem Papier überzogene Polymerfolien darstellen. Die Verwendung von Papier als Platten(Band-) Elektroisolierstoff oder als Bestandteil dieses Elektroisolierstoffs ist dadurch bedingt, dass Papier, welches eine Porosität aufweist, die Möglichkeit für die Imprägnierung des Isolierstoffes mit Schutzlacken und Kompoundmassen ermöglicht, ausserdem kann Papier in Bogenform mit ausreichender Stärke hergestellt werden, wodurch die erforderliche Grösse der elektrischen und mechanischen Festigkeit der Isolierstoffschicht gewährleistet wird; Papier weist ein gutes Biegevermögen, auch bei einer grösseren Stärke des Bogens (0,7 bis 0,8 mm) auf und behält die Biegungsform ohne Veränderung bei.
Die letztgenannte Eigenschaft in Verbindung mit einer ausreichend hohen Festigkeit und Dehnbarkeit ermöglicht die Verwendung von Papier zum Stanzen von Teilen, eine Vereinfachung und Beschleunigung der Handmontage und die Anwendung einer automatischen Montage von Maschinen.
Polymerfolien als Bestandteile von Plattenmaterialien, die durch einen Schutzüberzug aus Papier gegen Schrammen geschützt sind, verleihen dank ihrer mechanischen und dielektrischen Eigenschaften dem Elektroisoliermaterial eine hohe Festigkeit, Dehnbarkeit, Beständigkeit gegen Durchschlag sowie einen hohen Wert des elektrischen Widerstandes.
Ein derartiges Elektroisoliermaterial ist für die Anwendung bei erhöhten Temperaturen geeignet, weil Papier und Folie aus wärmebeständigen Polymeren hergestellt werden.
Ein wärmebeständiges Elektroisoliermaterial ist bekannt, das ein auf Basis von aromatischen Polyamiden hergestelltes synthetisches Papier enthält (s. A.G. Frazer, Polymere mit hoher Wärmebeständigkeit , Chemie, M., 1971, Seiten 278 bis 286). Als Bestandteile dienen bei der Herstellung dieses Papiers kurze Fasern aus aromatischem Polyamid und kleine fasrige Teilchen aus demselben Polymer, d.h. Fibrillen (s. USA-Patentschriften Nr. 988 782,2 988 272,29 999 788,3018091, 3 094 511,3 756 908), mit welchen der Raum zwischen den Fasern gefüllt wird und die als Bindemittel dienen, indem sie die Ausbildung eines dichten und festen Gefüges des Papierbogens gewährleisten.
Das Papier aus aromatischen Polyamiden wird gewöhnlich in Papierherstellungsmaschinen aus einer wässrigen Suspension von Fasern und Fibrillen gegossen. Um den Papierbogen zu verdichten und diesem Festigkeit zu verleihen, kann er einer wärmemechanischen Behandlung in einem Kalander ausgesetzt oder gepresst werden.
Das aus aromatischen Polyamiden hergestellte Papier weist eine Stärke von 51 bis 760 um auf, besitzt eine Zugfestigkeit von 450 bis 1500 kp/ cm2, eine Bruchdehnung von 6 bis 22%, eine elektrische Festigkeit von 17,7 bis 31,5 kVlmm und einen dielektrischen Verlustfaktor bei 1000 Hz von (1,0-1,6). 10-2. Das Papier ist gegen die Einwirkung erhöhter Temperatur beständig, was dessen kontinuierliche Verwendung bei einer Temperatur von 220 "C 10 Jahre lang ermöglicht (s. oben A.G. Frazer).
Ausserdem sind solche elektroisolierende Plattenmaterialien bekannt, welche eine Polyäthylenterephtalat (s. Equipement industriel, 1969, Nr.7, Seite 31) oder eine Polyamidfolie (s.
kG. Frazer Seiten 282 bis 286) enthalten, die von beiden Seiten mit einem Papier aus aromatischen Polyamiden überzogen ist.
Das Papier wird gewöhnlich mit Folie durch Zusammenleimen (FuseslationlCircuits, 1971, 17, Heft 5, 14) verbunden. Die Eigenschaften dieser Materialien sind in der nachfolgenden Tabelle 1 angeführt.
Tabelle 1 Eigenschaften Typ der Folie
Polyäthylente- Polyamidfolie rephthalatfolie
1. Zugfestigkeit, kptcm2 950 bis 1100 840 2. Bruchdehnung, % 80 8 3. Elektrische Festigkeit, kVlmm 50 bis 60 27 bis 35 4. Maximale Betriebstemperatur, 155 > 180 "C
Die Verwendung von aromatischen Polyamiden für die Herstellung vom Elektroisolierpapier gewährleistet eine hohe Festigkeit und Wärmebeständigkeit dieses Papieres. Gleichzeitig weisen aromatische Polyamide infolge der Besonderheiten ihrer chemischen Struktur Eigenschaften auf, die in erster Linie das Elektroisoliervermögen der auf Basis von aromatischen Polyamiden hergestellten Materialien negativ beeinflussen.
Das Vorhandensein von polaren Amidogruppen in aromatischen Polyamiden verursacht bedeutende dielektrische Verluste. Der dielektrische Verlustfaktor weist bei den aromatischen Polyamiden üblicherweise eine Grössenordnung von 10-2 auf, was es nicht gestattet, diese Polymere als Hochfrequenzdielektrika oder auch als Mittelfrequenzdielektrika zu verwenden.
Das Vorhandensein von Aminogruppen bedingt ausserdem eine bedeutende Sorption von Feuchtigkeit aus der Umwelt (Gleichgewichtswasseraufnahmevermögen des aus aromatischen Polyamiden hergestellten Papiers beträgt bei einer 500/eigen relativen Feuchtigkeit etwa 5%, und bei einer 95%igen
Feuchtigkeit etwa 8%) s. A.G. Frazer, Seite 280, was sich auf dielektrischen Daten der Materialien negativ auswirkt.
Die Besonderheiten der chemischen Struktur der aromatischen Polyamide verursachen auch technologische Schwierigkeiten bei der Herstellung von Materialien, die insbesondere durch eine mangelhafte Löslichkeit der Polymere dieser Klasse hervorgerufen sind. Die aromatischen Polyamide lassen sich nur in polaren aprotischen Lösungsmitteln vom Amidotyp, und zwar Dimethylformamid, Dimethylacetamid, Methylpyrrolidon, Tetramethylharnstoff oder in einigen konzentrierten Säuren auflösen.
Da die genannten Lösungsmittel mit aromatischen Polyamiden stark reagieren, kann man restliche Lösungsmittel aus Fibrillen und Fasern, welche aus einer Lösung geformt wurden, schwer entfernen. Noch komplizierter ist die Regenerierung von hochsiedenden Aminolösungsmitteln (Siedepunkt > 150 "C) insbesondere in dem Falle, wenn sie mit Glycerin vermischt werden, das gewöhnlich als Fällungsmittel bei der Herstellung von Fibrillen verwendet wird (s. USA-Patentschrift Nr.
2 988 782).
Zu den Nachteilen der bekannten Elektroisoliermaterialien, die aus einer mit einem aromatischen Polyamid hergestellten Papier überzogenen Polyäthylenterephtalatfolie bestehen, gehört eine niedrige Wärmebeständigkeit (bis 155 CC), obwohl das Papier für einen längeren Betrieb bei einer Temperatur von 260 "C geeignet ist. Eine Verminderung der Wärmebeständigkeit des Kompositionsmaterials ist dadurch hervorgerufen, dass es Folie und Adhäsionsprodukt enthält, welche in dieser Hinsicht schlechtere Eigenschaften als das aromatische Polyamid aufweisen.
Das Verbinden des Polyamidpapiers mit Polyamidfolie ermöglicht die Herstellung eines Materials mit einer hohen Wärmebeständigkeit; infolge einer nicht ausreichenden Verformbarkeit der Polyamidfolie weist das Material jedoch eine geringe Dehnbarkeit (s. Tabelle 1) auf. Dieser Umstand stellt einen Nachteil dar, weil an ähnliche Materialien hohe Forderungen, nicht nur hinsichtlich der Festigkeit, sondern auch hinsichtlich der Dehnbarkeit gestellt werden.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist ein Isoliermaterial bereitzustellen, das diese beschriebenen Nachteile nicht mehr aufweist.
Das erfindungsgemässe elektroisolierende Plattenmaterial enthält wärmebeständige, lineare, schwach polare Polymere, so dass dieses Material ein niedriges Wasseraufnahmevermögen, geringe dielektrische Verluste und erhöhte Verformbarkeit aufweist.
Das erfindungsgemässe Plattenmaterial ist dadurch gekennzeichnet, dass das fasrige Bindemittel 70 bis 100 Gew.-% Fibrillen aus aromatischen Polyestern undloder Co-Polyestern von bis-Phenolen und aromatischen Dicarbonsäuren mit einer
Erweichungstemperatur von 185 bis 350 "C enthält.
Das genannte elektroisolierende Plattenmaterial weist ein
Wasseraufnahmevermögen auf, das um das 3,5- bis Sfache unter dem Wasseraufnahmevermögen von bekannten Materialien liegt. Ausserdem wurde bei dem erfindungsgemässen Material ein Stand dielektrischer Verluste in einer Höhe von 10-3 erreicht.
In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsge mässen elektroisolierenden Plattenmaterials enthält es zusätz lich eine Folie mit einer Stärke von 10 bis 250 um aus aromati schen Polyestern von bis-Phenolen und aromatischen Dicar bonsäuren mit Erweichungstemperaturen von 185 bis 350 "C.
Das erfindungsgemässe Material weist eine Bruchdehnung von 18% auf.
Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemässen elektroisolierenden Plattenmaterials ist dadurch gekennzeich net, dass man das Papier, welches aus einer Mischung von 20 bis 80 Gewro/o synthetischen Kurzfasern und 80 bis 20 Gew.-% eines fasrigen polymeren Bindemittels aus aromatischen Poly estern von bis-Phenolen undloder Co-Polyestern von bis-Phe nolen und aromatischen Dicarbonsäuren mit einer Erwei chungstemperatur von 185 bis 350 C besteht, mit einer Folie, die eine Stärke von 10 bis 250 um aufweist und aus aromati schen Polyestern und/oder Co-Polyestern von bis-Phenolen und aromatischen Dicarbonsäuren mit einer Erweichungstempera tur von 185 bis 350 "C hergestellt wurde,
durch Kaschieren bei
Temperaturen zwischen 190 und 350 "C und einem Druck von
60 bis 95 kplcm2 verbindet.
Durch die Verwendung von Polymeren mit einer bestimm ten chemischen Struktur wird es möglich, einzelne Schichten des Materials, d.h. des Papiers und der Folie ohne Anwendung von Adhäsionsprodukten zu verbinden, und auf diese Weise die
Technologie der Herstellung von elektroisolierenden Platten zu vereinfachen.
Andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung wer den anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung des elektroisolierenden Plattenmaterials und des Verfahrens zu sei ner Herstellung sowie von Ausführungsbeispielen näher erläu tert. Das elektroisolierende Plattenmaterial enthält ein Papier, das 20 bis 80 Gew.-% synthetische Kurzfasern und 80 bis
20 Gew.-% eines fasrigen Bindemittels aus einem Polymer ent hält, wobei das genannte fasrige Bindemittel 70 bis 100 Gew.-%
Fibrillen aus aromatischen Polyestern, z.B. Copolyestern, von bis-Phenolen und aromatischen Dicarbonsäuren mit einer
Erweichungstemperatur von 185 bis 350 "C enthält. Der Fach- begriff Fibrillen ist bekanntlich mit dem Fachausdruck fasri ges polymeres Bindemittel sinnverwandt.
Es wird vorgeschlagen, die Fibrillen aus Polymerverbindungen folgender Struktur herzustellen:
EMI2.1
EMI3.1
EMI4.1
* mit Ziffern wird hier und nachfolgend der Gehalt an bis-Phenol- und Säureanteilen in Mol angegeben.
Die Grenzen der oben genannten Intervalle des Gehaltes an Komponenten in dem erfindungsgemässen Material sind dadurch bestimmt, dass bei einem Gehalt an synthetischen Kurzfasern von weniger als 20 Gew.-% die mechanische Festigkeit des Papiers unter demjenigen Wert liegt, der die Verwendung des Papiers als selbständiges elektroisolierendes Material (ohne die festigenden Unterlagen) sichert, und bei einem Gehalt an dem fasrigen Bindemittel aus den Polymeren von weniger als 20 Gew.-% vermindern sich die mechanische und elektrische Festigkeit des Papiers, das als Bestandteil des elektroisolierenden Plattenmaterials verwendet wird, stark.
Um einen wesentlichen positiven Einfluss der aromatischen Polyester auf die Eigenschaften des Papiers (z.B. Feuchtigkeitsbeständigkeit) zu ermöglichen, sind 20-80 Gew.-%, vorzugsweise 70 Gew.-% fasrige Bindemittelkomponente ihrer chemischen Natur nach aromatische Polyester oder Co-Polyester und aromatische Dicarbonsäuren.
Die aromatischen Polyester und die Copolyester von bis Phenolen und aromatischen Dicarbonsäuren weisen infolge der Sättigung der Moleküle mit aromatischen Kernen hohe Erweichungstemperaturen auf. Der Zweck der vorliegenden Erfindung wird dadurch verwirklicht, dass man als Basis für die Herstellung von elektroisolierenden Plattenmaterialien Polyester undloder Co-Poyester mit einer Wärmebeständigkeit (einer Erweichungstemperatur) von 185 bis 350 "C verwendet.
Nach der Polarität der Moleküle bilden die aromatischen Polyester ein Mittelding zwischen nicht polaren und stark polaren Polymeren. In Übereinstimmung damit sind die dielektrischen Verluste der aromatischen Polyester nicht so niedrig, wie bei den nicht polaren Polymeren, z.B. Polyäthylen; die liegen jedoch um eine Grössenordnung niedriger als die dielektrischen Verluste von solchen stark polaren Polymeren wie Polyamide oder Cellulose. Der dielektrische Verlustfaktor der aromatischen Polyester beträgt (3-8)- 10-3, wodurch deren
Verwendung als Mittelfrequenzdielektrika möglich wird.
In Molekülen der aromatischen Polyester tragen die chemischen Hauptgruppen zu einer erhöhten Sorption der Feuchtigkeit nicht bei. Im Ergebnis beträgt das maximale Wasseraufnahmevermögen der aromatischen Polyester etwa 1%, was um das lOfache niedriger als bei aromatischen Polyamiden ist.
Zum Unterschied von den aromatischen Polyamiden und den anderen wärmebeständigen Polymeren lassen sich sogar die besonders wärmebeständigen aromatischen Polyester, z.B.
die auf Basis von Phenolphthalein hergestellten aromatischen Polyester, sehr gut in vielen weitverbreiteten und zugänglichen leichtflüchtigen Lösungsmitteln, z.B. Chloroform, Tetrachlor äthan, Tetrahydrofuran, Dioxan und Cyclohexanon, auflösen.
Diese Eigenschaft der aromatischen Polyester ermöglicht eine verhältnismässig einfache und wirtschaftlich vorteilhafte Herstellung der Fibrillen aus Lösungen, weil die Regenierung der Lösungsmittel und der Fällungsmittel nicht kompliziert ist.
Die verwendeten Fibrillen können nach bekannten Methoden, z.B. durch die Fällung des Polymeres aus konzentrierten Lösungen, hergestellt werden (s. z.B. Neue chemische Fasern zur technischen Verwendung W.S. Smirnow, K.E. Peretjolkin, A.J. Fridman, Moskau, cheme-Verlag,1973). Die Fibrillen sollen eine solche Qualität aufweisen, dass sie die Rolle eines Bindemittels bei der Bildung von plattenförmigen Strukturen erfüllen und diesen Strukturen die erforderliche Festigkeit in feuchtem, ausgetrocknetem und endgültig bearbeitetem Zustand verleihen.
Zur Erreichung der mechanischen und elektrischen Festigkeit soll der Gehalt an Fibrillen im Papier vorzugsweise 50 Gew.-% und mehr betragen.
Das Papier, das als Bestandteil im erfindungsgemässen elektroisolierenden Material enthalten ist, wie weiter oben beschrieben, weist 20 bis 80 Gew.-% fasriges Bindemittel aus einem Polymer auf, wobei mindestens 70 Gew.-% fasriges Bindemittel Fibrillen sind, die oben beschrieben werden. Auf diese Weise ist die Möglichkeit der Verwendung (bis zu 30 Gew.-%, bezogen auf den ganzen Gehalt) eines fasrigen Bindemittels einer anderen chemischen Natur, z.B. von Baumwollzellulose, vorgesehen, die zur Verbesserung der Gleichmässigkeit des Giessens von Papier zugesetzt werden kann.
Als Verstärkungsbestandteil des Papiers, der die Festigkeit des Papiers und seine Biegebeständigkeit gewährleistet, können synthetische Kurzfasern dienen, vorzugsweise mit einer Länge von 4 bis 10 mm, mit einer ausreichend hohen Festigkeit und Wärmebeständigkeit. Insbesondere werden Fasern mit einer Wärmebeständigkeit gewählt, die nahe an der Wärmebeständigkeit der Fibrillen vom entsprechenden Typ liegt; dadurch kann bei der wärmemechanischen Bearbeitung des Papiers infolge eines teilweisen Nachschmelzens der Fibrillen und der Fasern die maximale Festigkeit der Verbindung derselben erreicht werden.
Die Festigkeit des Papiers, das auf der Basis von aromatischen Polyestern hergestellt worden ist, wird durch die Verwendung von Fasern aus wärmebeständigen Polymeren mit ausreichend hoher Festigkeit als Verstärkungsbestandteil erreicht; diese wärmebeständigen Polymere werden gewöhnlich auf Basis von Poly-m-Phenylenisophthalamid (mit einer Festigkeit von 45 gsltex), Poly-4,4-Diphenylensulfonterephtha- lamid (35 bis 40 gs/tex), Polyoxadiazolfasern (25 bis 30 gs/tex) und Polyäthylenterephthalat (60 bis 65 gs/tex) hergestellt.
Die Festigkeit des erfindungsgemässen elektroisolierenden Materials wird vorzugsweise dadurch gewährleistet, dass neben der Verwendung des oben beschriebenen festen Papiers zwischen zwei Schichten dieses Papiers eine Folie aus aromatischen Polyestern undloder Copolyestern von bis-Phenolen und aromatischen Dicarbonsäuren angeordnet ist, d.h. eine Folie, die beispielsweise, als polymeren Verbindungen folgender Struktur besteht:
EMI5.1
EMI6.1
EMI7.1
* mit Ziffern wird hier und nachfolgend der Gehalt an bis-Phenol- und Säureanteilen in Mol angegeben.
Die Bruchspannung der genannten Folien ist ausreichend hoch und sie beträgt 650 bis 1200 kp/cm2. Die Stärke der Folie wird vorzugsweise so gewählt, dass die Festigkeit des Materials (nach dem Verbinden des Papiers mit der Folie) die Belastung übersteigt, für welche die Isolation berechnet ist.
Damit das Papier (Fibrillen) und die Folie, welche für die Herstellung des Isoliermaterials verwendet werden, hinsichtlich der Wärmebeständigkeit einander entsprechen, werden diese in der Regel aus einem und demselben aromatischen Polyester hergestellt.
Die gleiche chemische Zusammensetzung der Fibrillen und der Folie erleichtert das Verbinden der Folie mit dem Papier; zum Verbinden der Folie mit dem Papier werden vorzugsweise die erweichten Oberflächen derselben in Kontakt gebracht.
Die gleiche Erweichungstemperatur der beiden Bestandteile gestattet es, das Verbinden (das Zusammenschweissen) ohne überflüssige Überhitzung einer der Komponenten durchzuführen. Wenn sich die Bestandteile nach ihrer chemischen Zusammensetzung unterscheiden, können vorzugsweise Folien mit einer etwas niedrigeren Erweichungstemperatur im Vergleich zu den Fibrillen, die im Papier enthalten sind, verwendet werden.
Die Vorteile des Verbindens des Papiers mit der Folie durch den Kontakt der erweichten Oberflächen derselben (Zusammenschweissen) bestehen darin, dass, erstens, in das zu verbindende Material keine anderen Stoffe wie Adhäsionsprodukte eingeführt werden, die die Eigenschaften des Materials (z.B. die Wärmebeständigkeit) negativ beeinflussen können, und, zweitens, bei der Verwendung eines Kalanders die Verwendung zusätzlicher Ausrüstung zum Verbinden des Papiers mit der Folie sich überflüssig macht und die Technologie der Herstellung des Materials vereinfacht wird, weil die Prozesse des Kalandrierens des Papiers und des Verbindens desselben mit der Folie miteinander vereinigt werden können.
Die Bruchdehnung der Folien aus den genannten aromatischen Polyestern, die 100 bis 120% erreicht, gewährleistet eine ausreichend hohe Verformbarkeit des Materials, die für dessen Anwendung beim automatischen oder mechanisierten Zusammenbau von Maschinen notwendig ist.
Bei der Herstelltung des Kompositionsmaterials, das Folie enthält, wird die Stärke der Schichten von Papier und Folie ausgehend von folgenden Erwägungen gewählt:
1. Herstellung einer maximal zulässigen Stärke, die durch die Abmessungen der entsprechenden Maschine und der Isolation derselben bestimmt wird;
2. Gewährleistung der erforderlichen mechanischen und elektrischen Festigkeit;
3. Gewährleistung des erforderlichen Grades der Biegsamkeit, der Dehnbarkeit und der Fähigkeit des Isoliermaterials nach der Biegung seine Form beizubehalten. Es werden vorzugsweise Folien mit einer Stärke von 10 bis 250 um und Papier mit einer Stärke von 50 bis 500 um verwendet.
Die Folien aus aromatischen Polyestern undloder Co-Polyestern durch Giessen aus Lösungen oder durch Extrudieren der Schmelze hergestellt werden.
Das Giessen von Papier kann in gewöhnlichen Papierherstellungsvorrichtungen oder in einer modifizierten und für die Herstellung von synthetischen Papieren eingerichteten Vorrichtung verwirklicht werden. Das Giessen wird vorzugsweise aus einer wässrigen Suspension durchgeführt, deren Gleich- mässigkeit und sonstige Eigenschaften den Anforderungen entsprechen sollen, die an die herzustellende Papiermasse gestellt werden. Die gewöhnlich verwendeten Konzentrationen der Suspension in einer Höhe von 0,05 bis 0,15% werden gewöhnlich in Abhängigkeit von der Art der Ausrüstung, der erforderlichen Stärke des Papierbogens, der Eigenschaften der Papiermasse und den anderen Parametern gewählt.
Nach dem Giessen und Trocknen kann der Papierbogen einer wärmemechanischen Behandlung in einem Kalander oder in einer Presse ausgesetzt werden, um ihn zu verdichten und zu verfestigen. Der Hauptparameter ist bei dieser Behandlung die Temperatur, die ungefähr mit der Erweichungstemperatur des Polymers zusammenfallen soll, aus welchem die Fibrillen hergestellt worden sind. Bei einer niedrigeren Temperatur können die verhärteten Polymerteilchen keine Kohäsionsbindungen miteinander bilden. Bei einer übermässig hohen Temperatur werden die Fibrillen vollständig geschmolzen und verwandeln sich in eine Monolithmasse, die brüchiger wird und an Porösität einbüsst.
Beispiele 1 bis 6
Zur Herstellung des Papiers wird eine gleichmässige wässrige Suspension mit einer Konzentration von 0,09% einer Mischung von Fibrillen aus einem Polyester der Formel:
EMI8.1
und Fasern von Poly- und Phenylenisophthalamid aufbereitet, die in einem in der Tabelle 2 angegebenen Verhältnis entnommen werden. Das Papier wird in einem Bogengiessapparat unter Laborverhältnissen hergestellt. Der nasse Bogen wird bis zum Erhalten des konstanten Gewichts bei Temperaturen zwischen 80 und 120 "C getrocknet und zwischen den bis auf eine Temperatur von 200 "C erhitzten Platten einer Presse innerhalb von 30 s unter einem Druck von 60 bis 80 kp/cm2 gepresst.
Es wird Papier mit Eigenschaften hergestellt, die in der folgenden Tabelle 2 angeführt sind:
Tabelle 2 Zusammensetzung des Papiers Eigenschaften des Papiers Nr. Fibrillen Fasern Stärke Feuchtig- Zugfestig- Elektrider Gew.-% Gewfro Fm keitsgehalt keit sche Bei- bei einer kplcm2 Festigkeit spiele relativen kV/mm
Feuchtig keit 77,5%
Gew.-% 2 3 4 5 6 7 1 20 80 210 2,85 210 7,8 2 50 50 210 - 273 12,0 3 60 40 200 - 270 14,0 4 70 30 190 1,10 530 23,0 5 70 30 400 1,27 550 25,0 6 80 20 190 1,00 390 32,0 Beispiel 7
Aus einer wässrigen Suspension mit einer Konzentration von 0,08% einer Mischung, enthaltend 65% Polyester der Formel:
EMI9.1
hergestellte Fibrillen und 35% Polyoxadiazol-Fasern wurde in einer Papierherstellungsmaschine ein Papierband mit einer Breite von 420 mm gegossen.
Nach dem Trocknen in einer Trockenanlage wird das Band einem Superkalander zugeführt, wo es einer wärmemechanischen Behandlung bei einer Temperatur von 200 "C unter einem Druck von 60 bis 80 kp/Lauf cm ausgesetzt wird. Die Geschwindigkeit des Kalandrierens beträgt 180 bis 200 mmls. Es wird ein Papier hergestellt, dessen Eigenschaften in Tabelle 3 angeführt sind.
Beispiel 8
Aus einer wässrigen Suspension mit einer Konzentration von 0,08% einer Mischung enthaltend 60% Fibrillen, die aus einem Polyester der Formel:
EMI9.2
hergestellt sind, sowie 30% Polyoxadiazol-Fasern und 10% Baumwollzellulose wird wie in Beispiel 7 ein Papier gegossen und einer wärmemechanischen Behandlung ausgesetzt. Die Eigenschaften des hergestellten Papiers sind in der nachfolgenden Tabelle 3 angeführt.
Beispiele 9 bis 24
Gemäss dem Verfahren, das in den Beispielen 1 bis 6 beschrieben ist, wird ein Papier hergestellt, das aus einer Mischung von 30% Fasern aus Poly- und Phenylenisophthalamid (Typ 1) oder aus Polyoxadiazol (Typ 2) oder aus Poly"4,4- diphenylsulfonterephthalamid (Typ 3) oder Polyäthylenterephthalat (Typ 4) und 70% Fibrillen aus aromatischen Polyestern und Copolyestern besteht. Die Zusammensetzung und die Eigenschaften des Papiers sind in Tabelle 4 angeführt.
Tabelle 3
Eigenschaften des Papiers Papier St rkeZugfestig- Elektrische dielektrischer spezifisches gemäss m keit Festigkeit Verlustfaktor Volumenprc Beispiel kp/cm2 kV/mm Widerstand Nr. Ohm/cm 7 80 470 30 3,2- 10-3 1,7- 1015 8 80 500 28 6,1 - 10-3 8,0.1014 Beispiele 25 bis 28
Aus einer gleichmässigen wässrigen Suspension mit einer Konzentration von 0,14% einer Mischung von aus aromatischen Polyestern hergestellten Fibrillen und wärmebeständigen Fasern wird gemäss dem in Beispiel 1 bis 6 beschriebenen Verfahren (mit Ausnahme der Temperatur) ein Papier hergestellt und einer wärmemechanischen Behandlung ausgesetzt.
Die Zusammensetzung, die Eigenschaften und die Presstempe ratur werden in Tabelle 5 angeführt.
Tabelle 4 Nr. der Die aus Polyester mit der che- Typ der Erweichungstem- Feuchtigkeits- dielektri Beispiele mische Formel x) hergestell- Fasern peratur des gehalt bei re- scher Ver ten Fibrillen Polyesters xx) lativer Feuch- lustfaktor C tigkeit von des Papiers
77,5%, Gew.-%
EMI10.1
1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 6
<tb> <SEP> C1 <SEP> CH3 <SEP> C1 <SEP> CH3
<tb> <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> #
<tb> 9 <SEP> -O-#---C----#---OOC-#-COO-#-C-#-OOC-# <SEP> 1 <SEP> 185 <SEP> 1,3 <SEP> 6,1#10-
<tb> <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> # <SEP> #
<tb> <SEP> C1 <SEP> CH3 <SEP> C1 <SEP> CH3 <SEP> CO <SEP> 30 <SEP> 25 <SEP> 20 <SEP> 25 <SEP> *
<tb> <SEP> CH3
<tb> <SEP> #
<tb> 10 <SEP> #-COO-#-C---#-OOC-#-CO- <SEP> 1 <SEP> 210 <SEP> 1,5 <SEP> 3,7#10-
<tb> <SEP> # <SEP> #
<tb> <SEP> -OC <SEP> CH3
<tb> <SEP> 25 <SEP> 50 <SEP> 25
<tb> 11 <SEP> -O
<tb>
<SEP> #
<tb> <SEP> ## <SEP> CH3
<tb> <SEP> # <SEP> #
<tb> <SEP> OCC-#-COO-#-C---#-OOC-#-CO- <SEP> 1 <SEP> 225 <SEP> 1,4 <SEP> 4,1#10-
<tb> <SEP> #
<tb> <SEP> CH3
<tb> <SEP> 25 <SEP> 25 <SEP> 25 <SEP> 25
<tb> Nr. der Die aus Polyester mit der che- Typ der Erweichungstem- Feuchtigkeits- dielektri Beispiele mische Formel x) hergestell- Fasern peratur des gehalt bei re- scher Ver ten Fibrillen Polyesters xx) lativer Feuch- lustfaktor C tigkeit von des Papiers
77,5%,
Gew.-%
EMI11.1
1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 6
<tb> <SEP> CH3
<tb> <SEP> #
<tb> 12 <SEP> -O-#-C---#-OOC-#-O-#-CO- <SEP> 1 <SEP> 210 <SEP> 1,6 <SEP> 3,7#10-
<tb> <SEP> #
<tb> <SEP> CH3
<tb> <SEP> 50 <SEP> 50
<tb> <SEP> CH3 <SEP> CF3
<tb> <SEP> # <SEP> #
<tb> 13 <SEP> -OC-#-COO-#-C---#-OOC-#-C---#-CO- <SEP> 1 <SEP> 230 <SEP> 2,1 <SEP> 5,1#10-
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<tb> <SEP> CH3 <SEP> CF3
<tb> <SEP> 25 <SEP> 50 <SEP> 25
<tb> <SEP> NO2 <SEP> NO2 <SEP> CH3
<tb> <SEP> # <SEP> # <SEP> #
<tb> 14 <SEP> O-#-SO2-#-OOC-#-COO-#-C---#-OOC-# <SEP> 1 <SEP> 230 <SEP> 2,1 <SEP> 1,2#10-ê
<tb> <SEP> # <SEP> #
<tb> <SEP> CH3 <SEP> CO <SEP> 10 <SEP> 25 <SEP> 40 <SEP> 25
<tb> <SEP> C1 <SEP> CH3 <SEP> CH3
<tb> <SEP> # <SEP> # <SEP> #
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<tb> <SEP> # <SEP> # <SEP> #
<tb> <SEP> C1
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<tb> 16 <SEP> -O-#-C---#-OOC-#-CO-O-#-C---#-OOC-#-CO- <SEP> 2 <SEP> 270 <SEP> 1,1 <SEP> 9,5#10-
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<tb> <SEP> -OC <SEP> CH3
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<tb> <SEP> 25 <SEP> 50 <SEP> 25
<tb> 18 <SEP> -OC-#-COO-#-C-#-OOC-# <SEP> 2 <SEP> 285 <SEP> 2,0 <SEP> 5,0#10-
<tb> <SEP> # <SEP> #
<tb> <SEP> # <SEP> O <SEP> CO <SEP> ##C=O
<tb> <SEP> 25 <SEP> 50 <SEP> 25
<tb> 19 <SEP> -O-#-C-#-OOC-# <SEP> 2 <SEP> 280 <SEP> 1,8 <SEP> 6,9#10-
<tb> <SEP> # <SEP> # <SEP> #
<tb> <SEP> ##C=O <SEP> CO <SEP> 50 <SEP> 50
<tb> 20 <SEP> -O-#-C-#-OOC-#-CO-
<SEP> 2 <SEP> 290 <SEP> 2,2 <SEP> 6,0#10-
<tb> <SEP> # <SEP> #
<tb> <SEP> ##C=O
<tb> <SEP> 50 <SEP> 50
<tb> <SEP> C1CH3 <SEP> Cl
<tb> <SEP> # <SEP> # <SEP> #
<tb> 21 <SEP> -O-#-C---#-OOC-#-CO- <SEP> 3 <SEP> 285 <SEP> 1,0 <SEP> 1,9#10-ê
<tb> Nr. der Die aus Polyester mit der che- Typ der Erweichungstem- Feuchtigkeits- dielektri Beispiele mische Formel x) hergestell- Fasern peratur des gehalt bei re- scher Ver ten Fibrillen Polyesters xx) lativer Feuch- lustfaktor C tigkeit von des Papiers
77,5%,
Gew.-%
EMI13.1
1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 6
<tb> 22 <SEP> -OC-#-COO-#-C-#-OOC-# <SEP> 3 <SEP> 315 <SEP> 1,4 <SEP> 4,5#10-
<tb> <SEP> # <SEP> # <SEP> #
<tb> <SEP> ### <SEP> CO <SEP> 10 <SEP> 50 <SEP> 40
<tb> <SEP> CH3
<tb> <SEP> #
<tb> 23 <SEP> -O-#-C-#-OOC-#-COO-#-C---#-O- <SEP> 350 <SEP> 1,4 <SEP> 6,3#10-
<tb> <SEP> # <SEP> #NHCH2CH2O <SEP> #
<tb> <SEP> ##C=O <SEP> CH3
<tb> <SEP> CH3
<tb> <SEP> #
<tb> 24 <SEP> -OC-#-COO-#-C-#-OOC-#-CO- <SEP> 4 <SEP> 210 <SEP> 0,7 <SEP> 3,2#10-
<tb> <SEP> #
<tb> <SEP> CH3
<tb> <SEP> 25 <SEP> 50 <SEP> 25
<tb> x) Mit Ziffern ist der Gehalt an bis-Phenol- und Säureanteil in Moö angegeben.
xx) Die Erweichungstemperatur wurde als Punkt der Knickung der Kurve "Verformung der Penetrations-Temperatur" bestimmt, die an Tabletten aus dispersen Polymeren bei einer konstant wirkenden belastug von 5 kp/cmê bei einer geschwindigkeit des Anstiegs der Temperatur von 4 C/min. gemessen worden war.
Tabelle 5
Zusammensetzung des Papiers Eigenschaften des Papiers Nr. der Fibrillen aus Typ der Faser Verhältnis Temperatur der Stärke Zugfestigkeit Bruchdeh- Elektrische Beispiele Polyester gemäss Beispiel zwischen Fibrillen wärmemechani- ltm kplcm2 nung Festigkeit gemäss Beispiel 9 bis 23 und Fasern schen Behandlung % kV/mm "C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 24 14 1 1:1 230 200 236 5,1 15,2 25 15 1 7:3 270 190 512 8,0 20,0 26 19 2 4:1 290 220 515 10,0 19,0 27 20 2 7:3 300 210 340 11,4 19,0 Beispiel 29
Elektroisolierendes Plattenmaterial wird durch Pressen von zwei Papierbogen hergestellt, die gemäss Beispiel 7 hergestellt, jedoch keiner Wärmebehandlung ausgesetzt waren.
Die Papierbogen mit einer zwischen diesen eingelegten Polyesterfolie gemäss Beispiel 10 werden zwischen den Platten einer Presse bei einer Temperatur von 200 i 5 C unter einem Druck von 60 bis 80 kp/cm2 innerhalb von 30 s gepresst.
Die Zusammensetzung und die Eigenschaften des hergestellten Materials sind in Tabelle 6 angeführt.
Beispiel 30
Elektroisolierendes Plattenmaterial gemäss Beispiel 28 wird durch gemeinsames Kalandrieren von zwei Papierschichten mit einer zwischen diesen eingelegten Folie hergestellt. Die Temperatur der zu erwärmenden Walzen des Kalanders beträgt 220 CC, der Druck - 95 kplLauf. cm, die Geschwindigkeit des Kalandrierens - 180 bis 200 mm/s. Die Zusammensetzung und die Eigenschaften des hergestellten Materials sind in Tabelle 6 angeführt.
Beispiel 31
Elektroisolierendes Plattenmaterial wird durch gemeinsames Pressen von zwei Bogen Papier, das gemäss Beispiel 26 hergestellt wurde, mit der zwischen diesen Papierbogen eingelegten Polyesterfolie gemäss Beispiel 19 zwischen den Platten einer Presse bei einer Temperatur von 285+ - 5 "C unter einem Druck von 60 bis 80 kp/cm2 innerhalb von 30 s hergestellt. Die Zusammensetzung und die Eigenschaften des hergestellten Materials sind in Tabelle 6 angeführt.
Beispiel 32
Elektroisolierendes Plattenmaterial gemäss Beispiel 30 wird durch Zusammenleimen mit einem bei der Erwärmung erhärtenden siliziumorganischen Harz hergestellt. Die Zusammensetzung und die Eigenschaften des hergestellten Materials sind in Tabelle 6 angeführt.
Beispiel 33
Elektroisolierendes Plattenmaterial wird durch Zusammenleimen von zwei Schichten Papier, das gemäss Beispiel 25 hergestellt wurde, mit der zwischen diesen Papierbogen eingelegten Polyesterfolie gemäss Beispiel 20 mittels eines erhärtenden siliziumorganischen Harzes erhalten. Die Zusammensetzung und die Eigenschaften des hergestellten Materials sind in Tabelle 6 angeführt.
Tabelle 6
Zusammensetzung des Materials Eigenschaften des Materials Nr. der Papier Folie Zugfestigkeit Bruchdeh- elektr. Feuchtigkeitsge- dielektrischer Erweichungs Beispiele gemäss Stärke aus Polyester Stärke kp/cm2 nung Festigkeit halt bei einer Verlustfaktor temperatur
Beispiel m gemäss gm % kVlmm relativen C*
Beispiel Feuchtigkeit von
77,5%
Gew.-% 29 7 80 10 50 440 10,2 26 1,2 3,5- 10-3 210 30 7 80 10 150 600 18,5 35 0,8 3,2- 10-3 210 31 26 200 19 80 580 14,6 28 1,6 6,5- 10-3 280 32 26 200 19 80 600 15,0 25 1,5 6,7- 10-3 280 33 25 180 20 80 650 14,0 22 1,5 6,1 - 10-3 280 * Die Erweichungstemperatur wurde als ein Punkt der Knickung der Kurve Verformung der Dehnungstemperatur bestimmt,
die an Streifen des Materials bei einer konstant wirkenden Belastung von 10 kplcm2 und einer Geschwindigkeit der Erwärmung von 5 "C/min gemessen worden war.