PL151849B2

PL151849B2 - Sposób wytwarzania materiałów warstwowych

Info

Publication number: PL151849B2
Application number: PL26735787A
Authority: PL
Priority date: 1987-08-14
Filing date: 1987-08-14
Publication date: 1990-10-31
Also published as: PL267357A2

Description

RZECZPOSPOLITA ^OPIS PATENTOWY 151 849

POLSKA PATENTU TYMCZASOWEGO

URZĄD

PATENTOWY

RP

Patent tymczasowy dodatkowy do patentu nr---Zgłoszono: 87 08 14 (P. 267357)

Pierwszeństwo--Int. Cl.⁵ B32B 27/42

Zgłoszenie ogłoszono: 88 07 07

Opis patentowy opublikowano: 1991 04 30

Twórcy wynalazku: Kazimierz Biernacki, Zbigniew Wyderka, Alicja Zgadzaj, Krzysztof Kozubski, Bernard Kriger, Wacława Iwan, Bernard Chwaliszewski

Uprawniony z patentu tymczasowego: Zakłady Tworzyw Sztucznych „Erg“, Gliwice (Polska)

Sposób wytwarzania materiałów warstwowych

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania materiałów warstwowych, zwłaszcza elektroizolacyjnych w postaci płyt, rur i prętów polegający na utwardzaniu w warunkach podwyższonego ciśnienia i temperatury nośników organicznych impregnowanych spoiwem.

W dotychczasowych metodach wytwarzania tworzyw warstwowych nośniki organiczne i nieorganiczne nasyca się alkoholowymi lub wodnymi roztworami żywic fenolowych typu rezolowego żywic odpowiednio modyfikowanych.

Znane jest z opisu patentowego PRL nr 102 192 stosowanie wodnych roztworów żywic fenolowych z dodatkiem zmiękczacza. Nie zapewniają one jednak wysokich własności dielektrycznych wymaganych dla materiałów elektroizolacyjnych. Z opisu patentowego PRL nr 142 836 znane jest stosowanie do impregnacji nośników wodnego roztworu żywicy fenolowo-krezolowoformaldehydowej zawierającej na 1 część wagową żywicy fenolowej 1-6 części wagowych żywicy krezolowej.

Znane są alkoholowe roztwory żywic ksylenolowo-formaldehydowych. Stosowanie tych żywic zapewniłoby wysokie własności dielektryczne wyrobu, niemniej niejednorodna struktura izometryczna ksylenoli nie zapewnia standardowości żywicy, tym samym wymaganych ustabilizowanych parametrów przetwórstwa. Truność w rozdziale związków trójfunkcyjnych od jedno i dwufunkcyjnych mimo niewątpliwych zalet ksylenoli, dostępności żywicy i niskiego kosztu wytwarzania powodują, że surowiec ten jest nieprzydatny i niestosowany do impregnacji nośników stosowanych do materiałów elektroizolacyjnych warstwowych.

W badaniach nad udoskonaleniem procesu wytwarzania materiałów warstwowych, w tym nad udoskonaleniem stosowanych spoiw impregnacyjnych, zwłaszcza pod kątem podwyższenia własności dielektrycznych i obniżenia kosztów wytwarzania, nieoczekiwanie stwierdzono, że alkoholowy roztwór żywicy ksylenolowo-formaldehydowej miesza się w pewnej ilości z wodnym roztworem żywicy fenolowo-krezolowo-formaldehydowej. Odpowiednio dobrany skład surowcowy i sposób wytwarzania żywicy nie zakłóca wymaganej standardowości a zapewnia uzyskanie wyrobu o podwyższonych własnościach dielektrycznych, niskiej chłonności wody oraz dobrej wykrawał2

151 849 ności przy jednocześnie wysokich własnościach mechanicznych wyrobu. Natomiast w procesie wytwarzania wyrobów warstwowych uzyskano zmniejszenie ilości rozpuszczalników organicznych oraz obniżenie temperatur przetwórstwa, a tym samym zmniejszenie zużycia energii.

Istota rozwiązania polega na impregnacji nośników organicznych i nieorganicznych wodnym roztworem żywicy fenolowo-krezolowo-formaldehydowej zawierającej 10-30% wagowych żywicy ksylenowo-formaldehydowej skondensowanej w obecności katalizatora aminowego. Wskazana jest impregnacją nośników wodnym roztworem żywicy fenolowo-krezolowo-formaldehydowej zawierającej 25% wagowych żywicy ksylenolowo-formaldehydowej.

Zaletą rozwiązania jest to, że otrzymane spoiwo przy niskiej lepkości 30-50 sek według kubka Forda nr 4 zawiera ąź 70% części stałych, co eliminuje konieczność rozcieńczania roztworu przed procesem impregnacji, a tym samym konieczność dodatkowego zużycia rozpuszczalników stosowanych tylko w celu uzyskania odpowiedniej wiskozy pozwalającej' na dogłębną penetrację nośnika przez żywicę. W procesie suszenia rozpuszczalniki są odparowane i wzrost ich ilości wiąże się ze wzrostem zużycia energii potrzebnej do ich odprowadzenia oraz ze wzrostem zanieczyszczenia środowiska,, bowiem rozpuszczalniki odprowadzane są do atmosfery. Ponadto dodatek wielofunkcyjnych reaktywnych ksyłenoli zawartych w spoiwie pozwala sterować czasem utwardzania i powodować jego skrócenie, co umożliwia obniżenie temperatur przetwarzania, a tym samym zmniejszenie zużycia energii niezbędnej w procesie. Stosowanie spoiwa według wynalazku pozwala na obniżenie o co nąjmfiiej₁5^oC temperatury suszenia i prasowania w stosunku do dotychczasowych spoiw przy niezmienionych pozostałych parametrach — czas i ciśnienie.

Wytworzone materiały warstwowe metodą według wynalazku posiadają własności dielektryczne nawet dwukrotnie wyższe, w stosunku do uzyskiwanych przy stosowaniu wodnego roztworu żywicy fenolowo-krezolowo-formaldehydowej niemodyfikowanej. Sposób wytwarzania materiałów warstwowych według wynalazku przedstawiony jest poniżej w przykładach.

Przykład I. Wannę urządzenia impregnacyjnego ^pełnia się wodnym roztworem żywicy fenolowo-krezolowo-formaldehydowej zawierającej 25% żywicy ksylenolowo-formaldehydowej. Przez tak przygotowany roztwór przepuszcza się tkaninę bawełnianą o gramaturze 130 g/m² tak, aby zawartość żywicy w nośniku wynosiła 45-50% wagowych. Następnie tkaninę suszy się do uzyskania części lotnych 6-8% wagowych. Wysuszony nośnik tnie się na arkusze i prasuje się znanymi metodami. Grubość uzyskanego materiału steruje się ilością warstw nośnika. ‘Wyrób badany posiada następujące własności:

Wytrzymałość na rozwarstwianie — 436 daN

Wytrzymałość na zginanie — 136 MPa

Oporność wnętrzowa dla płyt o grubości 8 mm po przygotowaniu 70°C/4 godziny — 6 χ 10¹¹Ω

1-minutowa próba napięciowa w oleju 90°C prostopadle do warstw — 20 kV

Przykład II. Wannę urządzenia impregnacyjnego napełnia się wodnym roztworem żywicy fenolowo-krezolowo-formaldehydowej zawierającej 25% żywicy ksylenolowo-formaldehydowej. Przez tak przygotowany roztwór zawierającej przepuszcza się papier celulozowy o gramaturze 125 g/m² do uzyskania 50-55% wagowych zawartości żywicy na nośniku. Następnie impregnowany papier suszy się do uzyskania 4-6% części lotnych. Nośnik tnie się na arkusze i prasuje znanymi metodami w temperaturze 150°C pod ciśnieniem 8 MPa w czasie 4min/mm grubości płyty. Wykonany materiał badany według DIN 7735 dla typu HP 2062.8 posiada następujące własności dla płyt o grubości 3 mm.

Wytrzymałość na rozciąganie — 145 N/m² (wymagane 70 N/mm²)

Wytrzymałość na zginanie — 174 N/mm² (wymagane 80 N/mm²)

1-minutowa próba napięciowa w oleju prostopadle do warstw 90°C — 25 kV/3 mm (wymagane 25 kV/3 mm)

1-minutowa próba napięciowa w oleju równolegle do warstw 90°C — 40 kV/3 mm (wymagane 25 kV/3 mm)

Współczynnik stratności dielektrycznej — 0,005 (wymagane 0,008)

Odporność na prądy pełzne — zgodna

151 849

Przykład III. Wannę urządzenia impregnacyjnego napełnia się wodnym roztworem żywicy fenolowo-krezolowo-formaldehydowej zawierającej 30% żywicy ksylenolowo-formaldehydowej Przez tak przygotowany roztwór przepuszcza się papier celulozowy o gramaturze 125 g/m do uzyskania 55-60% wagowych żywicy na nośniku. Następnie impregnowany papier suszy do uzyskania 6-8% części lotnych. Nośnik tnie się na arkusze i prasuje znanymi metodami. Wytworzony materiał według DIN 7735 dla typu HP 2062.8 posiada następujące własności dla płyt o grubości 0,5 mm posiada następujące własności elektryczne:

— oporność izolacji po H2O/24 godz. — 30Ω (wymagane 25) —1-minutowa próba napięciowa w oleju 90°C, równolegle do warstw — 40 kV/3 mn (wymagane 20 kV/30 mn)

1-minutowa próba napięciowa w oleju90° prostopadle do warstw — 30 kV/3 mm (wymagane 20 kV/3 mm)

Współczynnik stratności dielektrycznej — 0,005 (wymagane 0,003)

Odporność na prądy pełzne — zgodna

Przykład IV. Wannę urządzenia impregnacyjnego napełnia się wodnym roztworem żywicy fenolowo-krezolowo-formaldehydowej zawierającej 20% wagowych żywicy ksylenolowoformaldehydowej. Przez tak przygotowany roztwór przepuszcza się wstęgę papieru celulozowego o gramaturze 140 g/m^{1 2} do uzyskania 40-45% wagowych żywicy w nośniku. Następnie suszy do uzyskania części lotnych 4-8% wagowych. Tak przygotowany nośnik tnie się na arkusze i prasuje znanymi metodami. Wytworzony materiał konstrukcyjny przebadany według PN-73/E-29080 posiada następujące następujące własności dla płyt o grubości 3 mm.

Wytrzymałość na zginanie prostopadle do warstw — 179 MPa (wymagane 150)

Wytrzymałość na zginanie w temperaturze 120°C — 92 MPa (wymagane 50 MPa)

Przykład V. Wannę urządzenia impregnacyjnego napełnia wodnym roztworem żywicy fenolowo-krezolowo-formaldehydowej zawierającej 25% wagjwych żywicy ksylenolowoformaldehydowej. Przez tak przygotowany roztwór przepuszcza się papier celulozowy o gramatu rze 140 g/m² zawierający dodatki uniepalniające do zawartości żywicy w nośniku 30-35% wagowych. Następnie papier suszy się do uzyskania 6-8% części lotnych. Tak przygotowany nośnik tnie się i prasuje znanymi metodami. Uzyskany materiał posiada własności samogasnące.

Przykład VI. Wannę urządzenia impregnacyjnego napełnia się wodnym roztworem żywicy fenolowo-krezolowo-formaldehydowej zawierającej 20% wagowych żywicy ksylenolowo formaldehydowej. Przez tak przygotowany roztwór przepuszcza się tkaninę bawełnianą o gramaturze 400 g/m² do uzyskania zawartości żywicy 45-:50% wagowych w nośniku. Następnie nośnik suszy do uzyskania 4-6% części lotnych. Tak przygotowany nośnik tnie się na arkusze i prasuje pod ciśnieniem 9 MPa w temperaturze 155°C w czasie 4,5 min/mm grubości. Wytworzony materiał kontrukcyjny przebadany według PN-73/E-29080 charakteryzuje się następującymi własnościami dla płyt o grubości 10 mm.

Wytrzymałość na zginanie — 136 MPa (wymagane 120 MPa)

Wytrzymałość na ściskanie równolegle do warstw— 177 MPa (wymagane 120 MPa)

Wytrzymałość na rozwarstwianie — 436 do N (wymagane 30 do N)

Claims

Zastrzeżeniapatentowe

1. Sposób wytwarzania materiałów warstwowych, polegający na impregnowaniu wodnymi roztworami żywic fenolowo-krezolowo-formaldehydowych nośników organicznych i nieorganicznych, następnie na suszeniu impregnowanego materiału przy jednoczesnej kondensacji żywicy i następującym po tym utwardzeniu kilku warstw nośnika w warunkach podwyższonej temperatury i ciśnienia, znamienny tym, że nośnik impregnuje się wodnym roztworem żywicy fenolowokrezolowo-formaldehydowej zawierającym 10-30% wagowych żywicy ksylenolowoformaldehydowej skondensowanej w obecności katalizatora aminowego.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się wodny roztwór żywicy fenolowokrezolowo-formaldehydowej zawierający 25% wagowych żywicy ksylenolowo-formaldehydowej skondensowanej w obecności katalizatora aminowego.