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La présente invention se rapporte à l'imprégnation d'une plaque d'amiante, liée au ciment, avec des solutions de résine de silicone à basse viscosité en vue d'améliorer ses propriétés électriques, spécialement dans des conditions humides. '
Le procédé de préparation d'un matériau en plaque rigide en liant des fibres d'amiante aveo du ciment et/ou d'autres charges sous pression est bien connu; on utilise une telle plaque pour diverses applications où il faut une bonne xésistance à la chaleur et à l'arc, conjointement avec de bonnes propriétés mécaniques.
Non traitées, ces pla- ques ne conviennent normalement pas pour l'emploi comme isolants électriques, étant donné que l'absorption d'humi- dité est élevée, ce qui fait que les plaques ont des pro- priétés électriques médiocres dans les conditions atmosphé- riques moyennes. On a proposé d'améliorer la résistance à l'humidité et par conséquent les propriétés électriques de
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l'amiante etdes matériaux contonant de l'amiante par im- prégnation avec de la résine de méthylpolysiloxane, avec chauffage ultérieur à une température et pression, élevées.
La quantité de résine requise peut être réduite par l'emploi de silicate d'éthyle comme liant pour la plaque, cas dans lequel on a utilisé des résines de méthyl- ou méthylphényl- polysiloxane pour l'impn@gnation.
Le procédé d'imprégnation sous pression élevée avec des solutions de résines offre l'inconvénient qu'il est préférable d'imprégner l'amiante avant de la mouler en une plaque xigide, parce que jusqu'à présent il était très difficile d'obtenir'une pénétration satisfaisante d'une plaque rigide à texture serrée avec la résine d'imprégna- tion. C'est pourquoi on a de préférence imprégné ou enduit une plaque toute faite d'amiante liée au citent avec une huile ou vernis organique; mais, de ce fait, elle est rendue inflammable et le traitement offre l'inconvénient supplémen- taire de rendre la plaque impropre à l'emploi aux hautes températures.
Un simple enduit superficie.1 de vernis orga- nique ou de silicone est insuffisant puisque la vapeur d'eau peut diffuser à travers l'enduit et être absorbée dans l'in térieur de la plaque ; dans le cas où la plaque enduite est découpée, l'humidité peut être absorbée rapidement par la surface non traitée franchement exposée.
On vient de découvrir suivant la présente invention que l'on peut obtenir une bonne pénétration de sections de plaques en amiante liée au ciment d'épaisseur allant jusqu'à 19 mm quand on utilise une résine de phénylméthylpolysiloxa- ne à basse viscosité et une teneur élevée en solides comme agent d'imprégnation. La basse viscosité permet une bonne pénétration même après que l'amiante a été moulée en une plaque rigide, et la teneur élevée en matières solides con- duit à un pourcentage élevé d'ubsorption de résine, qui donne l'amélioration maxima dans les propriétés électriques de la '
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plaque.
On a également découvert que la résine peut être formée in situ en imprégnant la plaque avec un liquide à basse viscosité qui est le produit de réaction d'un alcoyl- ou aryl-trichlorosilane avec un réactif organique du genre spécifié ci-après. Après imprégnation, lors que les plaques sont chauffées, le liquide avec ou sans catalyseur se ré- ticule pour former une résine de polysiloxane. Ces liquides à basse viscosité constituent des agents d'imprégnation moins coûteux, qui fournissent une plaque avec des propriétés é- lectriques presque aussi bonnes.
Suivant la présente invention on apporte un procédé pour la fabrication'd'un matériau d'amiante liée au ciment, imprégné de siloxane, comprimé et solide, qui satisfait à la norme BS 737, procédé dans lequel un matériau en amiante liée au ciment, comprimé-,et solide, est. imprégné avant ou après découpage et/ou usinage, de préférence sous vide, avec une solution dans un solvant organique d'une résine de poly- siloxane, solution qui possède une viscosité maxima de 200
CS (centistokes) à 25 C et une teneur en solides d'au moins
50% pour une viscosité de 15 à 40 CS, après quoi on élimine le solvant et on durcit la résine.
La solution préférée a une viscosité de l'ordre de '15-40 cs à 25 C et une teneur en solides de l'ordre de 605 en poids.
De plus, suivant.la présente invention on apporte un procédé pour la fabrication d'un matériau en amiante liée au ciment, imprégné de ailoxane, comprimé et solide, qui satisfait à la norme BS 737, procédé dans lequel on imprègne un matériau en amiante liée au ciment, comprimé et solide, avant ou après découpage et/ou usinage, de préférence sous vide, avec un liquide à basse viscosite qui est le produit de réaction obtenu en chauffant un alcoyl- ou aryl-trichlorosi- lane avec un réactif organique qui est capable de réagir avec un alcoyl- ou aryl-trichlorosilane pour donner un pro-
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duit de réaction qui se réticule en una résine de polysilo- xane par chauffag avec ou suas catalyseur,
après quoi le matériau imprègne est davantage chauffé pour convertir le produit de réaction en une résine de polysiloxane.
Des exemples de réactifs organiques que l'on peut utiliser sont les alcools, les aciles organiques et les sels d'acides organiques, l'alcool méthylique donnant les meil- leurs résultats.
Le produit de la présente invention est un matériau isolant relativement peu coûteux, doué de propriétés élec- triques raisonnables, d'une résistance raisonnable à l'hu- midité et d'une résistance excellente à la flamme et à la chaleur pendant de longues périodes. Le coût du matériau traité est faible comparativement aux autres matériaux iso- lants à base de silicone, étant donné que la plaque non trai- trée est très peu coûteuse et que le maximum de résine ab- sorbée atteint est de 11%; tandis que l'absorption d'eau est réduite de 16% à une valeur aussi faible que 3% après plusievxs jours d'immersion totale dans de l'eau.
Les matériaux convenant au traitement suivant la pré- sente invention sont des solides de haute qualité à texture serrée, résistant à l'arc et 4 la chaleur, formés par com- pression de l'amiante et du ciment et satisfaisant aux exi- gences formulées dans la norme BS 737 pour les classes 1, 2 et 3 pour plaques non combustibles, ou qui possèdent des caractéristiques similaires. On les fabrique normalement sous la forme de plaques rigides que l'on peut découper et usiner aisément; on les utilise à l'heure actuelle principa- lement pour l'isolement thermique à haute température; elles sont de mauvais isolante électriques sauf dans des condi- tions de sécheresse,.en raison de la facilité avec laquelle elles absorbent l'eau.
Les solutions de résine et vernis de silicone conve- nant à l'emploi comme agents d'imprégnation pour plaque d'a-
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miante liée au ciment sont celles qui combinent les proprié- tés de bnsse viscosité et-de teneur élevée en solides. La solution préférée est celle d'une résine de méthylphényl- siloxane réglée à une viscosité de 15-40 es à 25 C au moyen d'un solvant aromatique;' la teneur en solides étant de l'or- dre de 60% en poids, pour-que cette solution ait un rapport élevé de solides relativement à la viscosité.
Si la viscosi- té de lu solutien d'imprégnation est trop élevée, l'impré- gnation n'.est pas bonne, mais, si la teneur en solides est trop basse, la quantité de résine absorbée est basse et l'efficacité du traitement est réduite. Ainsi, lorsqu'on dilue une solution de résine,de viscosité de 40 cs à 25 C en vue de former une solution ayant une viscosité de 20 cs à.
25 C, la teneur en solides est abaissée dans une telle me- sure que, malgré que l'imprégnation soit effectuée au moins tout aussi efficacement, J'absorption de résine et par con- s@@uent les améliorations désirées dans les propriétés de la plaque ne sont pas ausi 'grandes.
Les liquides à basse viscosité que l'on peut utiliser cornue agents d'imprégnation moins coûteux pour donner une plaque avec des propriétés électriques presqu'aussi bonnes sont le produit ou mélanges de produits formés en faisant réagir ua alcoyl- ou aryl-trichlorosilane avec un réactif' organique du genre spécifié plus haut. On utilise un réac- tif tel, lorsque le liquide d'imprégnation est durci pour former une résine de siloxane, qu'il se forme le poids mini mum de matière volatile, qu'on obtienne l'absorption maxima de résine mesurée en pourcentage de la quantité de matière absorbée durant l'imprégnation, et qu'il ne subsiste pas de résidus nuisibles du point de vue électrique dans la plaque.
Des réactifs organiques appropriés sont des alcools, tels quel'alcool. méthylique, ou des acides organiques ou leurs. sels, comme l'acide acétique ou l'acétate de sodium, l'alcool méthylique donnant les meilleurs résultats.
Le traitement de la. plaque peut se faire avant ou-
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après que la plaque a été découpée et usinée à la forme voulue. Il est le plus efficace pour des éléments ou pla- ques où la profondeur à imprégner .est de 6,35 mm ou moins, bien qu'il constitue le meilleur traitement pour des sections plus épaisses. Les procédés d'imprégnation que l'on a trouvé être les plus avantageux sont les suivants : Pour'l'imprégnation avec des solutions de résine, on sèche les plaques à environ 150 C pendant 16 heures, ou à une température plus élevée pendant un temps plus court si on le désire, et on les refroidit dans un dessicateur avant de les placer dans un récipient à vide.
Le récipient à vide est mis sous vide, à environ 1 cm de Hg de pression, on fer- me ensuite la soupape vers la pompe à vide et on admet le vernis à la base du récipient, en s'élevant lentement pour recouvrir les plaques. On laisse les plaques immergées dans le vernis pendant environ vingt minutes avant d'admettre de l'air, puis on les laisse immergées à la pression atmosphé- rique pendant 16 heures. On les enlève, les égoutte rapide- ment, on les cuit à 90 C pendant 4 heures pour éliminer le solvant, on les durcit ensuite par cuisson pendant trois à six heures à 200-250 0, le temps et la température dépendant de la nature chimique de la résine utilisée.
Ou bien, on peut imprégner les plaques à la pression atmosphérique. On les sèche comme pour l'imprégnation sous vide, on les refroidit à environ 70 C et on les immerge com- plètement dans la solution de résine. Une immersion de 65 heures donne une bonne absorption, bien qu'il faille 165 heu- res pour une absorption aussi grande que celle obtenue avec l'imprégnation sous vide. Certaines résines ont tendance à bouillonner légèrement sur la surface des plaques, mais on peut frotter légèrement les surfaces avec un papier de verre fin après durcissement pour restaurer le lissé.
On peut ré- duire le bouillonneront à un'minimum en éliminant le solvant aussitôt que possible après enlevèrent de la résine d'impré-
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gnation, étant; conné qu'ainsi on empêche la formation d'une peau superficielle séchée à l'air.
. Les,plaques de fortes épaisseurs sont naturellement plus difficiles à imprégner que les plaques plus minces, et une imprégnation à double immersion donne de meilleurs ré- sultats qu'une immersion simple. Les plaques sont égouttées rapidement après la première imprégnation, on les cuit à
90 C pendant 4 heures pour éliminer tout solvant, puis pen- dant 1 heure à 200 Cm On les réimprègne alors à froid par la méthode au vide ou par immersion de 24 'heures à la pres- sion atmosphérique, on égoutte, on cuit' à 90 C pendant deux heures, puis on durcit à 250 C pendant trois heures.' Par ce procédé on obtient de bons résultats à partir de plaques aussi épaisses que 19 mm.
Pour l'imprégnation avec un produit de réaction li- duide exempt de solvant dans la gamme de viscosité de 1 à
15 es à 25 C, comme le méthyltriméthoxysilane, on immerge les plaques sèches dans le liquide à la pression atmosphéri- que pendant environ 2 heures. Lorsque les plaques sont chaut- fées pour former une résine de méthylsiloxane par réticula- tion, il se produit une perte de poids due à la perte des matières volatiles formées, mais, une ou deux immersions répétées, suivies de périodes courtes de durcissement, con-, duisent à une absorption de résine de 9 à 11%. Pour prévenir un assèchement excessif quand on utilise ces liquides à bas- se viscosité,
on peut ajouter un catalyseur au liquide pour promouvoir un durcissement rapide lors de l'enlèvement du récipient d'imprégnation. L'addition de 0,4% en poids d' hexoate de fer s'est avérée adéquate pour l'utilisation avec le triméthoxysilane.
L'absorption maxima de résine est de l'ordre de 115 en poids, mesurée suivant la norme BS 1137 quand on utilisa une solution de résine avec une viscosité de 15 à 40cs à
25 C et une teneur de 605 en solides pour l'imprégnation,
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mais une absorption aussi ba @@e que 35 produit une forte réduction de l'absorption d'eau. Une plaque non truitée d'a- niiante liée au ciment absorbe jusqu'à 16% de son poids d'eau, jusqu'à 12% étant absorbé [ivres une immersion d'un jour dans l'eau ; elle est virtuellement inutilisable comme isolant é- lectrique dans des conditions humides.
Lorsqu'on traite une telle plaque suivant la présente invention, on réduit l'absorption d'eau à une valeur aussi basse qu'un quart de % ,après un jour d'immersion, et de 3 après trois semaines.
On constate qu'un vieillissement à 250 0 n'exerce que peu d'effet sur la résistance à la flexion de la plaque d'amian- te liée au ciment, imprégnée ou non de résine de silicone ; après 14 jours à 30000, la plaque a toujours un bon aspect, beaucoup meilleur que celui d'un laminé de verre à base de résine de silicone vieilli à chaud dans les mêmes conditions.
Le vieillissement à chaud apporte peu de changement à la résistance électrique à sec, et, la résistance électrique Apres exposition à l'humiditié après 14 jours à 300 C, bien mesurée que diminuée, est toujours bonne. La résistance d'isolement/ suivant les méthodes prescrites dans la norme BS 1137 est aussi bonne que celle de nombreux types de laminés de pa- pier phénoliques et, bien que ne convenant pas pour les ap- plications à hauts voltages, les plaques imprégnées et élé- ments fabriqués à partir de celles-ci trouvent un emploi dans de nombreuses applications à voltage moyen ou inférieur.
La résistance à l'arc est aussi bonne ou meilleure que celle d'un laminé de verre à la silicone, et comparable à celle d'une plaque d'amiante liée au ciment non traitée. La com- binaison du bas prix et du comportement électrique accep ta- ble dans des conditions humides, alliée à de propriétés mé- caniques et une résistance à lu chaleur excellentes, fait que le matériau traité offre de 1'intérêt dans de nombreuase applications où les laminés de verre à base de résines de silicones, etc. , sont actuellement exclus pour des raisons de coût, et comme substitut des plaques de papier phénoli-
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que.,, dans le cas où l'on exige de la ré sistaace à la flam- me.
Des exemples sont des é lé ments pour des applications de chauffage domestiques, des transformateurs du type à sec à voltage bas ou moyen, des'sections à faible tension d'autres transformateurs du type à sec, des labyrinthes d'arc, des plaques de bornes et des panneaux de tableaux de commutation.
Les exemples suivants illustrent l'invention : Exemple 1 -
Des échantillons de .plaque d'amiante liée au ciment "Sindanyo", qualité O.S. 51 ("Sindanyo" est une marque dé- posée de la Turners' Asbestos Co., Ltd), sont imprégnés sous vide avec des solutions dans un solvant organique d' une résine de mé thylphé nylpolysiloxane, fabriquée par Mid- land Silicones Ltd., réglées à des viscosités de 150 es, 40 cs ou 20 es, les viscosités dans chaque cas étant mesu- rées avec une coupe Ford n 4 à 25 C. On sèche les échan- tillons à 15000 pendant trois heures, on les refroidit dans un dessicateur, on les pèse et les place dans un plat dans un récipient à vide.
On ferme la soupape allant à la pompe et on admet du vernis à la base du récipient, s'élevant lentement pour recouvrir les échantillons. On laisse les échantillons 'recouverts pendant vingt minutes, on admet ensuite de l'air et on les laisse immergés à la pression atmosphérique pendant seize heures. On les enlève, les é- goutte rapidement, on les cuit à 80 pendant deux heures. pour enlever le solvant. On cuit les échantillons pendant six heures à 200 C, puis on les refroidit et les pèse de nouveau.
Le-pourcentage moyen d'absorption en poids pour des plaques carrées de 3,8 cm de côté et de 6,35 mm d'é- paisseur est montré dans le tableau donné ci-dessous Viscosité à 25 C 150 cs 40 es 20 es Absorption 1,2% 10,4% 6,4%
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Exemple 2-
EMI10.1
On .rÙné JC'l' ch-;. ¯ - ..:: d-. v :f.L.:,-.ot C.s. 5 à la pression at:.lo3h(;1 i l"Ce .u , y 1'3 7.r: ';ch:l!.1- tillons à 200 C pendant ne'. . . r,:ü, O' - . :iriLdi"5 à 70 0 dans un dessicwteur, on 1L: ¯ :t ... on Le.. 2.....,;,;;',:>:e < ^.v^lte- ment dans une solution d" :; :.:i ay ,i .,." :'':no1i-J;é do z.0 CE a 25 C et une taneur en sol 1,= ;1 6C,. ,:.1 ' . :..::f:J3 les #c7:¯ tillons immerges à 20'C, .;1' c.:: n'- er.-... ', 1; ::'::'Lf.'6:; et e.',-,>.1- tres pendant 160 heures, on 1;
6,)'1".. i,"?c.ï...:¯t' st on les durcit pendant 3 heures à (':;-.,')ca. :.... <. 1'±';1'3:..e E. on calcule l'absorption moyenne 13 iii,;..,: (,-.J-;;;; ,""1':, J...2 cas. On montre les résultats dans le tableau i0:1' l ei-èssràs:
EMI10.2
Epaisseur de la plaque bzz r:, 12,7 mm Absorption de résine :
65 heures d'inversion 8,1% 4,4%
160 " 6 , 2% 5,1% Exemple 3. -.
On imprègne des échantillons de "Sindanyo" C.S. 51
EMI10.3
,-à 1a pressào,n atmosphérique comme suit : on scsne les échan- tillons à 00<'0 pendant 1 heures, on les refroidie a 70 0 dans un dessicateur, on les pèse et on les i -,,21.';3 complète- ment dans une solution de résine ay-nt une viscosl ûa da 15cs à 25 C et une teneur en solides :le 60y. On le,isse les chan- tillons iimergàs à ZOOO pendant lao hampes, on le') égot:-tt3, on les cuit à 9. 00 pendant 4 heures e t des ce;epsrwt;ras s'élevant graduellement en une période de 6 heures 250 C, on durcitfinalement pendant 3 heures 250 C. On les rpèse
EMI10.4
et on calcule duns chaque cas l 'ubsor7tîcn !ilO;'811na ù.' #" sine.
On exécute une seconde inu!1erf.Üon d'une àar3e 1J 24 l1'Ul'es; suivie d'un même prora.:u-ne du dui-ci3--e #ni ou ; on calcule Je nouveau l'absorption de rsine. L.iJ 1'0:'-o!llt::.t;s sont repro- duits dans le tableau ci-c7araous :- Epaisseur de la plaque : 12,7 mm 19 mm Absorption de résine :
EMI10.5
96 heures s d ' 1lulq'= r,:
1 on L',';. 7,25/ 120 " 8,7%
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Exemple 4 -
On immerge des échantillons de plaques "Sindanyo" de 15 cm x 15 cm x 6,35 mm dans du méthyltriméthoxysilane de viscosité de 3 cs à 25 C, contenant de l'hexoate de fer com- me catalyseur, pendant des'périodes de 2 heures, puis on les durcit pendant 1 heure à 200 C, Apres deux immersions et durcissements, on obtient des absorptions de résine de 9,0 à 11,0%.
Exemple 5 -
En utilisant les méthodes d'essai spécifiées dans la norme BS 972 pour plaque en papier phénolique, on immerge dans de l'eau des échantillons de plaque de 3,8 cm x 3,8 cm x 6,35 mm., qui ont été imprégnées 'sous vide, on les enlève périodiquement, on les essuie et on les pèse pour établir l'absorption d'eau. On compare les résultats à ceux d'échan- tillons de même format en plaque non traitée, en laminé de papier phénolique BS 1137 type I, et en laminé de papier phé- nolique BS 1137, type III.
Les valeurs d'absorption d'eau sont indiquées dans le tableau suivant, les valeurs étant des pourcentages en poids :
EMI11.1
<tb> Jours <SEP> d'immersion <SEP> :
<tb>
<tb> dans <SEP> l'eau <SEP> 1 <SEP> 7 <SEP> 15 <SEP> 21 <SEP> 37 <SEP> 42
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> "Sindanyo" <SEP> non
<tb>
<tb>
<tb> traité <SEP> : <SEP> 12,3 <SEP> 15,2 <SEP> 16,1 <SEP> 16,9 <SEP> 17,3 <SEP> 17,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Laminé <SEP> de <SEP> papier <SEP> : <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> phénolique <SEP> B <SEP> 1137 <SEP> : <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> type <SEP> III <SEP> 0.7 <SEP> 3. <SEP> 3 <SEP> 5. <SEP> 6 <SEP> 6. <SEP> 5 <SEP> 7.2 <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> "Sindanyo" <SEP> traité <SEP> : <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> avec <SEP> de <SEP> la <SEP> résine <SEP> : <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> diluée <SEP> à <SEP> 20 <SEP> cs <SEP> de <SEP> :
<SEP>
<tb>
<tb>
<tb> viscosité <SEP> à <SEP> 25 <SEP> C:
<tb>
<tb>
<tb> et <SEP> avec <SEP> une <SEP> teneur:
<tb>
<tb>
<tb> d'environ <SEP> 50% <SEP> en <SEP> : <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> solides <SEP> 0. <SEP> 5 <SEP> 2. <SEP> 3 <SEP> 3. <SEP> 5 <SEP> 3. <SEP> 8 <SEP> 4. <SEP> 2 <SEP> 4.3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> "Sindanyo" <SEP> traité
<tb>
<tb>
<tb> avec <SEP> de <SEP> la <SEP> résine
<tb>
<tb>
<tb> à <SEP> 40 <SEP> cs <SEP> de <SEP> viscosi:
<tb>
<tb>
<tb> té <SEP> à <SEP> 25 <SEP> C <SEP> et <SEP> avec
<tb>
<tb>
<tb> une <SEP> teneur <SEP> en <SEP> soli-
<tb>
<tb>
<tb> des <SEP> de <SEP> 60% <SEP> : <SEP> 0.4 <SEP> 1. <SEP> 8 <SEP> 2. <SEP> 4 <SEP> 2.9 <SEP> 3.0 <SEP> 3.1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Laminé <SEP> de <SEP> papier <SEP> :
<SEP>
<tb>
<tb>
<tb> phénolique <SEP> BS <SEP> 1137:
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> type <SEP> I <SEP> 0.3 <SEP> 1.0 <SEP> 1.4 <SEP> 1. <SEP> 7 <SEP> 1. <SEP> 8 <SEP> -
<tb>
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Exemple 6 -
EMI12.1
Utiliount les mthc,1')1 d'esssi s1);',cii':iAes dans la dans norme BS 972 pour plaque >1,. pi,.h.:l' ptiéno.Liqae,on immerae/de L'eau des échantillons de ?la,,:,llG e 3,8 ce: a. 3,8 cm x 12,7mm qui ont été imprégnés avec une solution de résine ayant une viscosité. de 15 os 'Il 25 C et une teneur en solides de 60%,
EMI12.2
on ls enlève périodique-uent, on les essuie et on las pèse pour déterminer l'absorption d'eau.
Les valeurs de l'absorp- tion d'eau sont indiquées dansle tableau saivant, les va- leurs étant des pourcentages en poids : Jours d'immersion dans l'eau : 1 15 21 Absorption d'eau 0. 3 2.47 3.0 Exemple 7-
Utilisant les méthodes spécifiées plus haut, on expérimente pour l'absorption d'eau des échantillons de plaque de 3,8 cm x 3,8 cm x 12,7 mm qui ont été imprégnés sous vide avec du méthyltriméthoxysilane et qui ont une teneur en solides résineux de 9,8%. L'eau absorbée après une immersion d'un jour est de 0,785 mesurée en pourcentage du poids sec.
Exemple 8 -
On expérimente divers types de plaque pour découvrir l'effet de l'humiditié sur la résistance d'isolement, les méthodes d'essai reposant sur celles prescrites dans la norme BS 1137, appendice H, pour plaque de papier phénoli- que. Le tableau montre les résultats, les valeurs pour le "Sindanyo" imprégnéétant typiques de plusieurs pour des plaques de 10 cm x 10 cm x 6,35 avec une absorption de résine voisine de 5 à 7%, la résistance d'isolement é- tant mesurée en mégohms.
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<tb>
Jours <SEP> d'immersion <SEP> dans
<tb>
<tb> l'eau <SEP> 0 <SEP> 3 <SEP> 8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Laminé <SEP> de'verre-résine: <SEP> 5 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> silicone <SEP> 80x10- <SEP> 0,9x10# <SEP> 240
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> lamine <SEP> de <SEP> papier <SEP> phé <SEP> -:
<tb>
EMI12.4
riolique bis 1177,type 1 2.9x105 3.000 120 "Sindanyo" impre,rne : 3.3x10 !' 1,- 5-
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<tb> Lamine <SEP> de <SEP> papiei <SEP> phé <SEP> -:
<tb>
EMI13.2
pe III 1137' ty" : 1..C).{10 35 6
EMI13.3
<tb> "Sindanyo" <SEP> non <SEP> traité <SEP> : <SEP> 170 <SEP> 0.2
<tb>
Exemple 9 -
On expérimente comme dans l'exemple 8 des échantil- lons de plaque de 7,5cm x 7,5cm x 6,35 mm imprégnés de méthyltriméthoxysilane et durcis, pour obtenir une teneur en résine de 7,7%.
Le changement de résistance d'isolement après immersion de 24 heures dans de l'eau est indiqué ci- dessous : Jours d'immersion dans l'eau : Résistance d'isolement en mégohms
0 2x104 1.5x10 1.9x104
1 64 67 62
REVENDICATIONS
EMI13.4
--------------------------
1/ Procédé de fabrication d'un matériau d'amiante liée au ciment, imprégné de siloxane, comprimé et solide, satisfaisant à la norme BS 737, caractérisé en ce qu'une plaque d'amiante liée au ciment, comprimée et solide, est imprégnée'avant ou après découpage et/ou usinage, de préfé- rence sous vide, avec une solution dans un solvant organique d'une résine de polysiloxane, solution qui possède une visco sité maxima de 200 cs (centistokes)
à 25 C et une teneur en solides d'au moins 50% quand elle a une viscosité de 15 à 40 cs à 25 C, après quoi on enlève le solvant et on durcit la résine .
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The present invention relates to the impregnation of a slab of cement-bonded asbestos with low viscosity silicone resin solutions to improve its electrical properties, especially under humid conditions. '
The process of preparing a rigid plate material by bonding asbestos fibers with cement and / or other pressurized fillers is well known; Such a plate is used for various applications where good heat and arc resistance is required, together with good mechanical properties.
Untreated, these plates are normally not suitable for use as electrical insulators, since the moisture absorption is high, so that the plates have poor electrical properties under atmospheric conditions. - medium risks. It has been proposed to improve the moisture resistance and hence the electrical properties of
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asbestos and asbestos-containing materials by impregnation with methylpolysiloxane resin, with subsequent heating at elevated temperature and pressure.
The amount of resin required can be reduced by using ethyl silicate as the binder for the plate, in which case methyl- or methylphenylpolysiloxane resins have been used for impnation.
The high pressure impregnation process with resin solutions has the disadvantage that it is preferable to impregnate asbestos before molding it into a hard plate, because until now it was very difficult to obtain satisfactory penetration of a tightly textured rigid plate with the impregnating resin. This is why we have preferably impregnated or coated a plate made entirely of asbestos bonded to the quote with an organic oil or varnish; but, as a result, it is rendered flammable and the treatment has the additional disadvantage of rendering the plate unsuitable for use at high temperatures.
A simple surface coating.1 with organic varnish or silicone is insufficient since water vapor can diffuse through the coating and be absorbed into the interior of the plate; in the event that the coated plate is cut, moisture can be absorbed quickly by the openly exposed untreated surface.
It has just been found according to the present invention that good penetration of sections of cement-bonded asbestos slabs up to 19 mm thick can be obtained when a low viscosity phenylmethylpolysiloxane resin is used. high in solids as an impregnating agent. The low viscosity allows good penetration even after the asbestos has been molded into a rigid plate, and the high solids content leads to a high percentage of resin uptake, which gives the maximum improvement in properties. electric '
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plate.
It has also been found that the resin can be formed in situ by impregnating the plate with a low viscosity liquid which is the reaction product of an alkyl- or aryl-trichlorosilane with an organic reagent of the kind specified below. After impregnation, as the plates are heated, the liquid with or without catalyst crosslinks to form a polysiloxane resin. These low viscosity liquids are less expensive impregnating agents, which provide a plate with almost as good electrical properties.
According to the present invention there is provided a process for the manufacture of a cement-bound asbestos material, impregnated with siloxane, compressed and solid, which satisfies the BS 737 standard, a process in which a cement-bound asbestos material, compressed, and solid, is. impregnated before or after cutting and / or machining, preferably under vacuum, with a solution in an organic solvent of a poly-siloxane resin, which solution has a maximum viscosity of 200
CS (centistokes) at 25 C and a solids content of at least
50% for a viscosity of 15 to 40 CS, after which the solvent is removed and the resin is hardened.
The preferred solution has a viscosity of the order of 15 -40 cs at 25 C and a solids content of the order of 605 by weight.
Further, according to the present invention there is provided a process for the manufacture of a cement-bound asbestos material impregnated with aloxane, compressed and solid, which satisfies BS 737, a process in which an asbestos material is impregnated. bonded to cement, compressed and solid, before or after cutting and / or machining, preferably under vacuum, with a low viscosity liquid which is the reaction product obtained by heating an alkyl- or aryl-trichlorosilane with an organic reagent which is capable of reacting with an alkyl- or aryl-trichlorosilane to give a pro-
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reaction product which crosslinks into a polysiloxane resin by heating with or suas catalyst,
after which the impregnated material is further heated to convert the reaction product to a polysiloxane resin.
Examples of organic reagents which can be used are alcohols, organic acids and salts of organic acids, with methyl alcohol giving the best results.
The product of the present invention is a relatively inexpensive insulating material endowed with reasonable electrical properties, reasonable resistance to moisture and excellent resistance to flame and heat for long periods. . The cost of the treated material is low compared to other silicone-based insulating materials, since the untreated plate is very inexpensive and the maximum absorbed resin achieved is 11%; while water absorption is reduced by 16% to as low as 3% after several days of total immersion in water.
Materials suitable for processing according to the present invention are high quality, tight textured, arc and heat resistant solids formed by compressing asbestos and cement and meeting the requirements. in BS 737 for classes 1, 2 and 3 for non-combustible plates, or which have similar characteristics. They are normally manufactured in the form of rigid plates which can be easily cut and machined; they are currently used mainly for high temperature thermal insulation; they are poor electrical insulators except in drought conditions because of the ease with which they absorb water.
Resin and silicone varnish solutions suitable for use as impregnating agents for a-
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Cement-bound properties are those which combine the properties of low viscosity and high solids content. The preferred solution is that of a methylphenylsiloxane resin adjusted to a viscosity of 15-40% at 25 ° C. by means of an aromatic solvent; the solids content being of the order of 60% by weight, so that this solution has a high ratio of solids to viscosity.
If the viscosity of the impregnating solution is too high, the impregnation is not good, but, if the solids content is too low, the amount of resin absorbed is low and the effectiveness of the impregnation. processing is reduced. Thus, when diluting a resin solution with a viscosity of 40 cs at 25 C to form a solution having a viscosity of 20 cs at.
25 C, the solids content is lowered to such an extent that, although the impregnation is effected at least equally efficiently, the resin absorption and therefore the desired improvements in the properties of the resin. the plate is not that large.
Low viscosity liquids which can be used as less expensive impregnating agents to provide a plate with nearly as good electrical properties are the product or mixtures of products formed by reacting an alkyl- or aryl-trichlorosilane with a organic reagent of the kind specified above. A reagent is used such that when the impregnation liquid is hardened to form a siloxane resin, the minimum weight of volatile material is formed, that the maximum resin absorption measured as a percentage of resin is obtained. the amount of material absorbed during the impregnation, and that no electrically harmful residues remain in the plate.
Suitable organic reagents are alcohols, such as alcohol. methyl, or organic acids or their. salts, such as acetic acid or sodium acetate, methyl alcohol give the best results.
The treatment of. plate can be done before or-
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after the plate has been cut and machined to the desired shape. It is most effective for members or plates where the depth to be impregnated is 6.35 mm or less, although it is the best treatment for thicker sections. The impregnation methods which have been found to be the most advantageous are as follows: For impregnation with resin solutions, the plates are dried at about 150 ° C. for 16 hours, or at a higher temperature for one. shorter time if desired, and cooled in a desiccator before placing them in a vacuum container.
The vacuum vessel is evacuated to about 1 cm Hg pressure, the valve is then closed to the vacuum pump and the varnish is admitted to the base of the vessel, slowly rising to cover the plates. . The plates are left immersed in the varnish for about twenty minutes before admitting air, then they are left submerged at atmospheric pressure for 16 hours. They are removed, drained quickly, baked at 90 C for 4 hours to remove the solvent, then hardened by baking for three to six hours at 200-250 0, time and temperature depending on the nature. of the resin used.
Or, the plates can be impregnated at atmospheric pressure. They are dried as for vacuum impregnation, cooled to about 70 ° C. and completely immersed in the resin solution. A 65 hour immersion gives good absorption, although it takes 165 hours for an absorption as great as that obtained with vacuum impregnation. Some resins tend to bubble lightly on the surface of the plates, but the surfaces can be lightly rubbed with fine sandpaper after curing to restore smoothness.
The bubbling can be reduced to a minimum by removing the solvent as soon as possible after removing the impregnating resin.
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generation, being; Known that this prevents the formation of an air-dried surface skin.
. Thicker plates are naturally more difficult to impregnate than thinner plates, and a double dip impregnation gives better results than a single dip. The plates are drained quickly after the first impregnation, they are cooked at
90 C for 4 hours to remove any solvent, then for 1 hour at 200 Cm They are then re-impregnated in the cold by the vacuum method or by immersion for 24 hours at atmospheric pressure, drained, cooked. at 90 C for two hours, then cured at 250 C for three hours. By this process good results are obtained from plates as thick as 19 mm.
For impregnation with a solvent-free liquid reaction product in the viscosity range of 1 to
At 15 ° C to 25 ° C, like methyltrimethoxysilane, the dry plates are immersed in liquid at atmospheric pressure for about 2 hours. When the plates are heated to form a methylsiloxane resin by crosslinking, there is a loss of weight due to the loss of the volatiles formed, but, one or two repeated immersions, followed by short periods of curing, con -, result in a resin absorption of 9 to 11%. To prevent excessive drying out when using these low viscosity fluids,
a catalyst may be added to the liquid to promote rapid curing upon removal from the impregnation vessel. The addition of 0.4% by weight of iron hexoate has been found to be adequate for use with trimethoxysilane.
The maximum resin absorption is of the order of 115 by weight, measured according to the BS 1137 standard when a resin solution with a viscosity of 15 to 40 cts is used.
25 C and a solids content of 605 for the impregnation,
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but absorption as low as 35 produces a strong reduction in water absorption. A non-trea- ted cement bonded nihilate plaque absorbs up to 16% of its weight in water, with up to 12% being absorbed [intoxicated a day's immersion in water; it is virtually unusable as an electrical insulator in humid conditions.
When treating such a plate according to the present invention, the water absorption is reduced to a value as low as a quarter of a%, after one day of immersion, and to 3 after three weeks.
It can be seen that aging at 250 ° C. has little effect on the flexural strength of the cement-bonded asbestos sheet, whether or not impregnated with silicone resin; after 14 days at 30,000, the plate still looks good, much better than that of a hot aged silicone resin based glass laminate under the same conditions.
Hot aging brings little change to the dry electrical resistance, and the electrical resistance after exposure to humidity after 14 days at 300 C, although measured as decreased, is still good. Insulation resistance / following the methods prescribed in BS 1137 is as good as that of many types of phenolic paper laminates and, although not suitable for high voltage applications, impregnated plates and Elements made from them find use in many medium and lower voltage applications.
Arc resistance is as good or better than that of a silicone glass laminate, and comparable to that of untreated cement-bonded asbestos sheet. The combination of low cost and acceptable electrical behavior in humid conditions, together with excellent mechanical properties and heat resistance, make the treated material of interest in many applications where. glass laminates based on silicone resins, etc. , are currently excluded for cost reasons, and as a substitute for phenolic paper plates.
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that. ,, in the event that fire resistance is required.
Examples are items for home heating applications, low or medium voltage dry type transformers, low voltage sections of other dry type transformers, arc labyrinths, hotplates. terminals and switchboard panels.
The following examples illustrate the invention: Example 1 -
Samples of "Sindanyo" cement-bound asbestos board, O.S. 51 ("Sindanyo" is a registered trademark of Turners' Asbestos Co., Ltd.), are vacuum impregnated with organic solvent solutions of methylphenylpolysiloxane resin, manufactured by Midland Silicones Ltd. , set to viscosities of 150 es, 40 cs or 20 es, the viscosities in each case being measured with a Ford # 4 cup at 25 C. The samples are dried at 15,000 for three hours, cooled in a desiccator, weigh them and place them in a dish in a vacuum container.
Close the valve to the pump and admit varnish at the base of the vessel, slowly rising to cover the samples. The samples were left covered for twenty minutes, then admitted to air and left submerged at atmospheric pressure for sixteen hours. They are removed, drained quickly, and cooked at 80 for two hours. to remove the solvent. The samples were baked for six hours at 200 ° C., then cooled and reweighed.
The average absorption percentage by weight for square plates 3.8 cm square and 6.35 mm thick is shown in the table given below Viscosity at 25 C 150 cs 40 es 20 es Absorption 1.2% 10.4% 6.4%
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Example 2-
EMI10.1
We .rÙné JC'l 'ch- ;. ¯ - .. :: d-. v: f.L.:, -. ot C.s. 5 at the pressure at: .lo3h (; 1 il "Ce .u, y 1'3 7.r: '; ch: l! .1- tillons at 200 C for ne'... R,: ü, O '-.: iriLdi "5 to 70 0 in a dryer, on 1L: ¯: t ... on Le .. 2 .....,;, ;;' ,:>: e <^ .v ^ lte - ment in a solution of ":;:.: i ay, i.,.": '': no1i-J; é do z.0 CE at 25 C and a taneur in sol 1, =; 1 6C ,. ,:. 1 '.: .. :: f: J3 the # c7: ¯ tillons submerged at 20'C,.; 1' c. :: n'- er.-... ', 1; ::' :: 'Lf.'6 :; and e.', -,>. 1- very for 160 hours, on 1;
6,) '1 ".. i,"? C.ï ...: ¯t' st they are hardened for 3 hours at (':; -.,') Ca. : .... <. 1 '±'; 1'3: .. e E. we calculate the average absorption 13 iii,; ..,: (, -. J - ;;;;, "" 1 ':, J ... 2 The results are shown in the table i0: 1 'l ei-èssràs:
EMI10.2
Plate thickness bzz r :, 12.7 mm Resin absorption:
65 hours of inversion 8.1% 4.4%
160 "6, 2% 5,1% Example 3 -.
Samples are impregnated with "Sindanyo" C.S. 51
EMI10.3
At atmospheric pressure, as follows: the samples are scsed at 00 <0 for 1 hour, cooled to 70 0 in a desiccator, weighed and screened. 3 completely in a resin solution having a viscosl ûa of 15cs at 25 ° C. and a solids content: 60y. It is, isse the iimergàs chan- nels at ZOOO during the stems, it is') egot: -tt3, they are cooked at 9. 00 for 4 hours and this; epsrwt; ras gradually rising in a period of 6 hours 250 C, finally hardened for 3 hours 250 C. They are repeated
EMI10.4
and we calculate in each case the ubsor7tîcn! ilO; '811na ù.' # "sine.
A second inu! 1erf.Üon of 1J 24 l1'Ul'es is carried out; followed by the same prora.:u-ne dui-ci3 - e #ni or; the absorption of resin is again calculated. L.iJ 1'0: '- o! Llt ::. T; s are shown in the table below: - Plate thickness: 12.7 mm 19 mm Resin absorption:
EMI10.5
96 hours s of 1lulq '= r ,:
1 on L ',' ;. 7.25 / 120 "8.7%
<Desc / Clms Page number 11>
Example 4 -
Samples of 15 cm x 15 cm x 6.35 mm "Sindanyo" plates were immersed in 3 cs viscosity methyltrimethoxysilane at 25 ° C., containing iron hexoate as a catalyst, for periods of 2. hours, then they are cured for 1 hour at 200 ° C. After two immersions and cures, resin absorptions of 9.0 to 11.0% are obtained.
Example 5 -
Using the test methods specified in BS 972 for Phenolic Paper Plates, 3.8 cm x 3.8 cm x 6.35 mm plate samples were immersed in water. impregnated under vacuum, periodically removed, wiped and weighed to establish water absorption. The results were compared with those of samples of the same size in untreated plate, BS 1137 type I phenolic paper laminate, and BS 1137 type III phenolic paper laminate.
The water absorption values are given in the following table, the values being percentages by weight:
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<tb> <SEP> days of immersion <SEP>:
<tb>
<tb> in <SEP> water <SEP> 1 <SEP> 7 <SEP> 15 <SEP> 21 <SEP> 37 <SEP> 42
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> "Sindanyo" <SEP> no
<tb>
<tb>
<tb> processed <SEP>: <SEP> 12.3 <SEP> 15.2 <SEP> 16.1 <SEP> 16.9 <SEP> 17.3 <SEP> 17.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Laminated <SEP> of <SEP> paper <SEP>: <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> phenolic <SEP> B <SEP> 1137 <SEP>: <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> type <SEP> III <SEP> 0.7 <SEP> 3. <SEP> 3 <SEP> 5. <SEP> 6 <SEP> 6. <SEP> 5 <SEP> 7.2 <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> "Sindanyo" <SEP> processed <SEP>: <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> with <SEP> of <SEP> the <SEP> resin <SEP>: <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> diluted <SEP> to <SEP> 20 <SEP> cs <SEP> of <SEP>:
<SEP>
<tb>
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<tb> viscosity <SEP> at <SEP> 25 <SEP> C:
<tb>
<tb>
<tb> and <SEP> with <SEP> a <SEP> content:
<tb>
<tb>
<tb> of approximately <SEP> 50% <SEP> in <SEP>: <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> solids <SEP> 0. <SEP> 5 <SEP> 2. <SEP> 3 <SEP> 3. <SEP> 5 <SEP> 3. <SEP> 8 <SEP> 4. <SEP> 2 < SEP> 4.3
<tb>
<tb>
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<tb>
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<tb> "Sindanyo" <SEP> processed
<tb>
<tb>
<tb> with <SEP> of <SEP> the <SEP> resin
<tb>
<tb>
<tb> to <SEP> 40 <SEP> cs <SEP> from <SEP> viscosi:
<tb>
<tb>
<tb> tee <SEP> to <SEP> 25 <SEP> C <SEP> and <SEP> with
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<tb> a <SEP> content <SEP> in <SEP> solid
<tb>
<tb>
<tb> of <SEP> of <SEP> 60% <SEP>: <SEP> 0.4 <SEP> 1. <SEP> 8 <SEP> 2. <SEP> 4 <SEP> 2.9 <SEP> 3.0 <SEP> 3.1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Laminated <SEP> of <SEP> paper <SEP>:
<SEP>
<tb>
<tb>
<tb> phenolic <SEP> BS <SEP> 1137:
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> type <SEP> I <SEP> 0.3 <SEP> 1.0 <SEP> 1.4 <SEP> 1. <SEP> 7 <SEP> 1. <SEP> 8 <SEP> -
<tb>
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Example 6 -
EMI12.1
Use mthc, 1 ') 1 esssi s1);', cii ': iAes in BS 972 for plate> 1 ,. pi, .h .: l 'ptiéno.Liqae, one immerae / Water samples of? la ,, :, llG e 3.8 ce: a. 3.8cm x 12.7mm which were impregnated with a resin solution having viscosity. of 15 bones to 25 C and a solids content of 60%,
EMI12.2
they are periodically removed, wiped dry and weighed to determine water absorption.
The values of water absorption are given in the following table, the values being percentages by weight: Days of immersion in water: 1 15 21 Water absorption 0. 3 2.47 3.0 Example 7 -
Using the methods specified above, 3.8 cm x 3.8 cm x 12.7 mm plate samples which have been vacuum impregnated with methyltrimethoxysilane and which have a content of resinous solids of 9.8%. The water absorbed after a one day immersion is 0.785 measured as a percentage of dry weight.
Example 8 -
Various types of plate were tested to discover the effect of moisture on insulation resistance, the test methods being based on those prescribed in BS 1137, appendix H, for phenolic paper plate. The table shows the results, the values for the typical "Sindanyo" impregnator for several 10 cm x 10 cm x 6.35 plates with resin absorption in the region of 5 to 7%, the insulation resistance being. measured in megohms.
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<tb>
<SEP> days of immersion <SEP> in
<tb>
<tb> water <SEP> 0 <SEP> 3 <SEP> 8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Glass resin <SEP> laminate: <SEP> 5 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> of <SEP> silicone <SEP> 80x10- <SEP> 0,9x10 # <SEP> 240
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> laminate <SEP> of <SEP> paper <SEP> phé <SEP> -:
<tb>
EMI12.4
riolic bis 1177, type 1 2.9x105 3.000 120 "Sindanyo" imprint, rne: 3.3x10! ' 1, - 5-
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EMI13.1
<tb> Lamine <SEP> of <SEP> papiei <SEP> phé <SEP> -:
<tb>
EMI13.2
pe III 1137 'ty ": 1..C). {10 35 6
EMI13.3
<tb> "Sindanyo" <SEP> not <SEP> processed <SEP>: <SEP> 170 <SEP> 0.2
<tb>
Example 9 -
As in Example 8, 7.5cm x 7.5cm x 6.35mm plate samples impregnated with methyltrimethoxysilane and cured were tested to give a resin content of 7.7%.
The change in insulation resistance after 24 hours immersion in water is shown below: Days of immersion in water: Insulation resistance in megohms
0 2x104 1.5x10 1.9x104
1 64 67 62
CLAIMS
EMI13.4
--------------------------
1 / A method of manufacturing a material asbestos bonded to cement, impregnated with siloxane, compressed and solid, satisfying the BS 737 standard, characterized in that a sheet of asbestos bonded to cement, compressed and solid, is impregnated before or after cutting and / or machining, preferably under vacuum, with a solution in an organic solvent of a polysiloxane resin, which solution has a maximum viscosity of 200 cs (centistokes)
at 25 C and a solids content of at least 50% when it has a viscosity of 15 to 40 cs at 25 C, after which the solvent is removed and the resin cured.