CS230465B1 - Spósob výroby nízkonasiakavých elektroizolačných vrstvených materiálov na báze organických výstužl a reaktoplastov - Google Patents

Description

- 1-. 230 463

Vynález sa týká spósobu výroby nízkonasiakavých vrstvených elektroizolačných materiálov a laminátov s organickou výstužou a s im-pregnačným spojivom na báze reaktoplastových živíc· Účelom vynálezuje najmá zhospodárnenie a zjednodušenie technologického výrobnéhoprocesu pri zhotovovaní nízkonasiakavých elektroizolačných vrstve-ných materiálov základného typu zo štanďartných surovin, v běžnýchvyhotoveniach, alebo už aj ako laminátov, povrchové plátovaných,resp· upravených pre vytváranie plošných spojov·

Pri výrobě daného typu vrstvených izolantov sa súvislé pásyvýstužového materiálu, obvykle papierov, pri kontinuálnom odvíjaníimpregnujú roztokom spojiva na báze duroplastických živíc, potom sanaimpregnovaný materiál pri vhodnéj teplote priebežne vysúsa, nařeže sa na potřebné rozměry a přířezy, ktoré sa navrstvia na seba tak, \ aby vytvořili medzi lisovacími plechmi zloženú štruktúru, niekedy ajs vrchnou, resp. i spodnou materiálové odlišnou fóliou, a takto pa-ketovaný materiál sa potom pod tlakom a pri zvýšenej teplote lisujepo dobu potřebná na spojenie vrstiev vytvrdením ich živičného spo-jiva· Tento spósob je obvyklý pri výrobě vrstvených izolantov preběžné aplikácie. Z jednej alebo z oboch stráň móžu byť přitom užpri lisovaní aj spojené s tenkou fóliou médi alebo iného kovu, čímsa získá laminát na výrobu dosák plošných spojov·

Pri výrobě materiálov s požadovanými vyššími technickými a naj-mi elektrickými parametrami, ktoré sú v danej súvislosti podmienenépredovšetkým nízkou nasiakavosťou u daných materiálov, prakticky súdve možnosti riešenia: t.j· alebo sa pre výrobu použijú špeciálne,nenasiakavé, resp· už predom preparované nestandardně výstuže a vspojení s týmto len určité druhy impregnantov, v dósledku čoho třebavšak súčasne uplatnit aj podstatnejšie změny pri výrobě, čo je vždyspojené so značné negativnými ekonomickými, organizačnými a inými 2 230 403 problémami, alebo sa zvolí taká alternativa, kde sa pre výrobuaj nízkonasiakavých typov naSalej aplikuje len obvyklá výstuž aběžné impregnanty, pozmění a doplní sa však část výrobněj techno-logie, zaradením do výrobného postupu samostatnéj, novej etapytzv· predimpregnácie, ktorou sa v podstatě kompenzuje a odstraňujenasiakavosť organickej výstuže vyvoláním interakcií jej hydroxylo-vých skupin, například celulózy, s metylolovými skupinami predim-pregnačnej živice· Súvislý pás výstuže sa preto v priebehu samostat-né j přípravnéj etapy najskór napustí Specifickým vodným roztokom,obvykle obsahujúcim reaktívnu živicu rozpustná vo vodě, napříkladna báze metylolfenolov, 3alej vodu alebo iné adekvátně rozpúšťadlo·Tento materiál sa potom vedie cez sušiacu pec, kde sa z něho vodaa prchavé zložky odparia, živičné zložka sa predtvrdí, na požadova-ný stupeň, materiál sa vysuší· Až tento medziprodukt, bežne nazýva-ný predimpregnovaným, v priebehu nasledujúcej, druhéj etapy sa im-pregnuje roztokom vlastného, tvrditeThéhoživičného spojíva, znovasa druhýkrét vysúša, a to až po stav vhodného predtvrdenia živice,potom sa navinie na cievky, resp· rozreže na potřebné rozměry a Sá-lej sa už spracuje obvyklým spósobom·

Technicky aj ekonomicky je nevýhodné, že pri takomto postupesú potřebné na dosiahnutie požadovaného výsledku dve výrobné etapy·Tieto sú predovšetkým spojené so znížením produktivity, výrobnýproces sa stává diskont inuálnym, nepodarkovosť-aer*zvyšuje· V dósled-ku 3alších medzioperácií a manipulácií s kotúčmi materiálu sa u vý-sledných výrobkov prejavuje určité zníženie rovnoměrnosti kvality,kolísavosť hodnót u niektorých technických parametrov, zapříčiněnéodchýlkami u nadvázujúcich faktických podmienok technologických ope-rácií pri oddelenom dvojnásobném spracovévaní a vysúšaní· K uvedené-mu pristupujú z hTadiska ekonomiky, efektivnosti a výrobných kapa-cit zvýšené investičné a prevádzkové náklady, vyvolané potřebou sa-mostatných, resp. rozšířených predimpregnačných aj impregnačných za-riadení, a v spojení s tým vznikajú zvýšené nároky aj na spotřebuenergie, zvyšujú sa mzdové i ostatně produkčně jednicové i režijnénáklady realizácie·

Nevýhody do^terajšieho stavu sa podTa vynálezu odstraňujú rieše-ním, ktorého podstata je charakterizovaná tým, že nízkonasiakavéelektroizolaěné vrstvené materiály na báze organických výstuží areaktoplastov ako impregnačného živičného spojiva vrstiev vyrába-jú sa tým spósobom, že před navrstvením, zlisovaním a vytvrdením 3 - 230 405 sa integruje do vístuží v pomere na hmotnost vysušeného materiálupodiel 20 až 65 hmotnostních percent sušiny reaktoplastového živič-ného spojiv© jednostupňovým naimpregnovanim vístuží roztokem aleboemulziou zhomogenizovanej impregnačnej zmesi, ktorá obsahuje akozákladnú zložku vodno-alkoholický roztok metylolfenolov s moleku-lovou hmotnostou 124 až 184, alebo metylolzlúčeniny derivátov fe-nolu s molekulovou hmotnostou 138 až 233 J připadne metylolmelamínys molekulovou hmotnostou 156 až 306, alebo zmes týchto ako podielv množstve 5 až 95 hmotnostních percent, tvoriaci uvedenú základnúzložku, a kde přitom Salšiu zložku v homogenizovanej impregnačnějzmesi tvoří podiel 5 až 95 hmotnostních percent alebo živičného roz-toku fenolformaldehydovích kondenzátov s molekulovou hmotnostou600 až 1500, alebo xylenolformaldehydovích kondenzátov s molekulo-vou hmotnostou 800 až 2500, alebo fenolickích živíc modifikovánícholejmi a retardérmi s molekulovou hmotnostou 20*000 až 80.000, ale-bo epoxidovích živíc s molekulovou hmotnostou 1.000 až 5.000, alebobutadién-styrénovích živic s molekulovou hmotnostou 10.000 až 50*000,připadne ich zmesi, a kde rozpAštadlom alebo riedidlom živičníchzložiek sú alkoholy, ketony alebo aromáty.

Podiel základnej žložky impregnačnej zmesi sa víhodne připravíkondenzáciou fenolu alebo jeho deiúvátov, alebo melamínu s formal-dehydom, v molámom pomere li 1,5 až l i 3 v alkalickom prostředí,pri teplote 30 až 80 °C. Ako katalyzátory vzniku metylolovích zlú-čenín sa přitom používájú najmfi CaO, JágQ, Ba/OH/^, trietanolamín.

Je možné pre daný účel použit i niektoré komerčně metylolfenolovéroztoky v metylalkohole a vo vodě, metylolmelamí nové živice připra-vené z roztokov metylolmelamínov metodou rozprašovacieho sušenia,rozpustné v alkoholech alebo vo vodě, alebo v zmesiach alkohol-voda.Ak po ich zmiešaní s roztokmi druhej podielovej zložky impregnač-nej zmesi tieto tvoria pravé roztoky, je možné vynechat pridanieěmulgátorov, ktoré sa tu ináč tiež používajú v množstve až 2 hmot-nostních percent.

Zložka, ktorú v impregnačnej zmesi tvoří podiel fenolaldehydo-vej živice, móže byt rózne modifikovaná, například olejom, retardér-mi hořenia, plnivámi atž. Ako aldehydy mdžu byt použité formaldehyd,paraformaldehyd, acetaldehyd, furfurylaldehyd, benzaldehyd aleboich zmesi. Ako fenolické suroviny mdžu byt použité fenol, krezoly,xylenoly alebo iné alkylfenoly a ich zmesi. -Pre vymedzené použiti©sa přitom fenolformaldehydové živice vykondenzujú do kondenzačného 230 465 ** 4 ** stupňa charakterizovaného indexom lomu » 1,5650-1,5750, so stratami pri tvrdnutí počas 4 hodin /135 °G 30-35 % a MBW časom pri 150 °C 150-200 sekúnd· - Xylenolformaldehydové živice na báze hnedouholného xylenolu s funkčnostou 1,9-2,15 sa vykondenzujú do

nD20 » 1,5850-1,5920, so stratami 25-28 %, na "Btt Sas pri 150 °G 700-900 sekúnde - Dřevným olejom modifikované krezol/fenol/ovéfio živice sa vykondenzujú do n^ » 1,550-1,560, so stratami 25-35 %,”B” časom pri 150 °G 350-900 sekúnd·

Ako vhodné epoxidové živice použijú sa také, ktorých epoxy-ekvivalent je v rozmedzí 0,17-0,53 epoxyskupín na 100 g, pričom tieto živice móžu byť alifatické, cykloalifatické alebo i epoxynovola-kového typu· Na ich vytvrdzovanie je možné použit například aroma-tické aminy, ionové katalyzátory, fenolícké živice a alifatickéaminy, konkrétné například 4,4 - diamínodifenylmetán, 4,4*- diamí-nodifenylsulfón, 4,4*- diamínodifenyléter, p-fenyléndiamín, m-fe-nyléndiamín, dikyándiamid, BF^- komplexy pyridinu, anilínu, fenol-formaldehydové, anilínformaldehydové, melamínformaldehydové živice, dietyléntriamín s urýchTovačmi alebo bez nich, pričom použit mož- « no uvedené činidlá tak samotné ako aj ich zmesí·

Ako zvlášť vhodná butadién-styrénová živica pre daný účel sajaví taká, ktorá vykazuje viskozitu 200-280 mPa»s, konverziu 60-65% a bola připravená kondenzáciou polybutadiénu a styrénu za přítom-nosti benzoylperoxidu v prostředí toluénu·

Rozpúštadlom živíc a riedidlom impregnačných zmesí móžu bytalkoholy, ketony, a aromáty, hlavně metylalkohol, etylalkohol,izopropanol, aceton, metyletylketon, diacetónalkohol, metylcello-solve, etylcellosolve, xylén, toluén alebo ich zmesí· Výběr závi-sí od daného impregnačného zariadenia, od spósobu impregnácie atypu impregnačněj zmesi· - Fenolické živice je výhodné riedit s al-koholmi a ketónmi, aromátmi a dimetylformamidom, ako například smetylalkoholom, etylalkoholom, acetónom, toluénom alebo ich zmesmi·V případe použitia epoxidových živíc s ketonmi a aromátmi, napřík-lad s acetónom, metyetylketónom, diacetonalkoholom a s toluénom,xylénom, dimetylformamidom alebo ich zmesmi· Butadién-styrénové ži-vičné roztoky je výhodné riedit s ketónmi a aromátmi·

Vlastná příprava impregnačných zmesí sa uskutoční tak, žeroztoky živíc základnej zložky sa za stálého miešania, připadne zapřidánia emulgátora pridávájú do podielov druhéj zmesnej zložky 230 465 - 5 impregnačněj zmesi, t«j. do roztoku fenolickej, epoxidovéj alebobutadién-styrénovej živice v niektorom z uvedených rozpúštadielalebo v ich zmesiach. Roztoky sa na potřebná impregnačnú viskozi-tu upravujú podl’a povahy použitéj živice, typu impregnačného zá-ři adenia a podmienok impregnácie, přidáním vhodného riedidla-roz-púštadla, ako alkoholov, acetonu, metyletylketónu alebo ich zmesí· V případe, že impregnačný roztok nie je počas impregnácie ani popřidaní emulgátorov homogénny, je potřebné upravit impregnačno-na-nášacie zariadenie. Výstuž sa impregnuje tak, aby celkový obsah živičného spojivavo vysušenej výstuži bol 20 až 60 $· Na impregnáciu je přitom mož-né použit tak doterajšie impregnačně zariadenia na přípravu tzv·prepregov, ako aj rózne špeciálne systémy nanášania, ako napříkladrozprašováním, systémom nanášacích kefiek, navazovacích valcov,impregnáciou žmýkaním medzi valcami alebo impregnáciou ponorom - lakováním» Ďalší postup spracovania naimpregnovanej výstuže je zhod-ný s bežne používanou technológiou přípravy prepregov a vrstvenýchmateřiálov.

Ako výstuž je možné použit predovšetkým rózne papiere na bázebavlny, celulózy, ale aj kombinované druhy a vlákniny, s inými or-ganickými materiálmi, so syntetickými vlákninami, s viskózou, ale-bo čiastočné aj so sklenými vláknami. V súvislosti s vlastným výrobným procesom a volbou alternativmedzi vymedzenými impregnačnými zmesami třeba uviest, že zvláštpozitivně účinky sa dosahujú pri uplatnění zmesí, u ktorých podielzákladnéj živičnéj zložky má jednak výrazné nižší kondenzačný stu-peň v porovnaní s kondenzačným stupňom živičnej zltížky druhého zmesného podielu, a přitom táto druhá zložka impregnačněj zmesi je čonajmenej polárná a jej molekuly sú čo najzložitejšie·

Riešenie podl’a vynálezu umožňuje efektívnym spósobom výrobukvalitných nízkonasiakavých elektrotechnických vrstvených materiá-lov s parametrami rovnocennými, resp« u niektorých technologickýchvlastností dokonca so zlepšenými ukazovatelmi v porovnaní s výrob-kami zhotovenými doterajšou dvojstupňovou impregnáciou· Dosahujesa značné zvýšenie produktivity, odstraňuje sa úzký profil pri vý-robě prepregov, hlavně na báze papierov, zvyšuje sa životnost im-pregnantov, dosahuje sa rovnoměrnost kvality produktov, odstraňu-je sa potřeba špeciálneho predimpregnačného zariadenia, znižuje sa 230 403 položka energetických nákladov, jednicových aj režijnýeh nákla-dov u príslušnej výroby. - Ako ďalšia možnost využitia je při-tom daná, po príslušnom prispdsobení podstaty riešenia aj u vý-roby analogických nízkonasiakavých lisovacích hmót s impregno-vanými organickými plnivami. Pře konkretizáciu daného riešenia sú v čřalšom uvedené pří-klady 1 až 7» ktoré sú pre porovnanie a názornost vyhodnotenév spoločnej tabuTke, kde sú přitom podstatné kombinačně alter-nativy uplatněných zložiek v jednotlivých prikladooh označenénasledujúcimi symbolmi: A - výstuž, B - impregnant a 0 - krycievrstvy. Výstuž - A: 2 A/l - sulfátový papier 60 g/m , A/2 - sulfitový papier 80 g/mz, A/3 - bavlněný papier 120 g/m , A/4 - zmesný bavlněný + sulfitový papier 100 g/m , A/5 - bavlněná tkanina 55 g/m j

Impregnant - B /b/1 + b/2 * b/3/: B/1 - b/1 - 250 hm. d. živica metylolfenolová, /typ Mg-rezol, vý-robek Kablo Bratislava, závod Gumon/, sušina: 38 %f prie-memá molekulová hmotnost: 154* -b/2 - 2000 hm. d. roztok krezolformaldehydovej, olejem me**difikovanej živice /typ RM, výrobek Kablo Bratislava, závodGumon/, sušina 50 %, priemerná molekulová hmotnost: 40.000,index lomu živice bez rozpúštadla n^ s 1,552, čas žela-tinácie pri 150 °C, 11 minút - b/3 - 200 hm. d. aceton; B/2 - b/1 - 380 hm. d. metylolmelamínová živica /typ IZ 7254,výrobok fy Bakelite, NSR/, rozpuštěná v 620 hm. d· vody,priemerná molekulová hmotnost: 186j - b/2 - 1000 hm. d. 50 %-ný roztok krezolformaldehydovéhorezolu /typ M-80, výrobok Kablo Bratislava, závod Gumon/,priemerná molekulová hmotnost: 800j B/3 - b/1 - 500 hm. d. živica /typ Mg-rezol/, ako zložka Speci-fikovaná v b/1 u B/1 vyššie, - b/2 - 600 hm. d. fenolanilínformaldehydová živica /komerč-ného označenia íM-63 A/, ako 55 %-ný roztok v metanole,priemerná molekulové hmotnost: 1000, čas želatinácie pri 230 150 °C: 220 sekúnd; B/4 - b/1 - 600 hm. d. živica ak© Specifikované zložka v b/1u B/1 vyššie, - b/2 - 1000 hm. d· 50 %-ný roztok xylenolformaldehydového rezolu připravený z hnědouhelného xylenolu v molórnom pomere xylenol : formaldehyd s NH-. 1 : 1,24 : 0,06 s vý-20 sledným indexom lomu ηβ » 1,585, priemerná molekulováhmotností: 2000, Sas želatinécie: 800 sekúnd; B/5 - b/1 - 500 hm. d. živica ako zložka špecifikovaná v b/1u B/1 vyššie, - b/2 - 1000 hm. d. 60 %-ný acetonový roztok epoxy živice/komerSného označenia E-1003/, priemerná molekulová hmot-nost: 2500, - b/3 - 36 hm. d. 4,4diamínodifenylmetán + 30 hm. d. 4,4diamínodifenylsulfón, rozpuštěné v 200 hm. d. acetonu; B/6 - b/1 - 550 hm. d. živica ako zložka špecifikovaná v b/1u B/1 vyššie, - b/2 - 1100 hm. d. 70 %-ný roztok fenolického rezolu, při-pravený podlá AO 216 853 příklad 1/b, ale s tým rozdielom,že namiesto trikrezylfolfátu sa použilo 800 hm. d. difenyl-krezylfosfátu a do živice sa přidalo 245 hm. d. pentabróm-difenyléteru a 98 hm. d. kyslišníka antimonitého, - b/3 - 600 hm. d. acetonu; B/7 - b/1 - 1000 hm. d. živica, špecifikácia ktorej je daná vb/1 u B/1 vyššie, - b/2 - 1000 hm. d. 50 %-ného roztoku krezolformaldehydovejživice v metylalkohole, /komerSného oznaSenia M-55/, prie-merná molekulová hmotnost: 1200.

Krycia vrstva - C: C/l - měděná folia s elektrolytickou úpravou TW, t. j. s vrstvouzinku na fólii, hrúbka 0,035 mm, 0/2 - měděná folia s elektrolytickou úpravou TA s vrstvou kysliS-níka medného a s adhezívom, hrúbka 0,035 mm, /0/1 - C/2výrobky firmy YATES, Luxembursko/. 8

Tabulka Příklad 1 2 3 4 5 6 7 A. Výstuž A/l A/l A/l A/l A/l A/2 A/3 A/4 A/5 B. Impregnant B/l B/2 B/3 B/4 B/5 B/6 B/7 /integro-vaná suši-na hm. %/ /40/ /40/ /60/ /40/ /40/ /55/ /65/ C. Kryciavrstva - «η - G/l C/2 we Hodnotenie na-siakavosti vý-robku podláČSN 64 0112pre hrůbku 1,5 v mg 90 80 65 45 55 40 100 Při výrobě vrstvených materiálov podlá daných príkladov sapostupovalo tým spdsobom, že výstuže sa jednostupňovou impreg-néciou naimpregnovali, tieto pásy sa vysunovali pri teplota140-165 C s potom sa nařezali na příslušný formát, navrstvenépakety sa opatřili připadne vrstvou aj medenej fólie a došky savytvrdili v lise pri 150*175 °C a tlaku 5-10 MPa a počas 60-120minút. Naimpregnovanú tkaninu podlá příkladu 7 bolo přitom možnépoužit aj na zhotovenie vinutých vrstvených izolantov, rúrok,tyčí a iných profilových výrobkov.

Riešenie podlá vynálezu je určené pre výrobný sektor zaměře-ný na produkciu najmá elektroiz©lačných materiálov klasickéhotypu.

Claims (1)

1. PŘEĎME Τ VYNÁLEZU 230 403 Spdsob výroby nízkonasiakavých elektroizolačnýeh vrstvenýchmateriálov na báze organických výstuží a reaktoplastov ako impreg-načného živičného spojiva vrstiev, vyznáSujúci sa tým, že přednavrstvením, zlisovaním a vytvrdéním sa integruje do výstuží v pp-mere na hmotnost vysušeného materiálu podiel 20 až 65 hmotnostnýchpercent sušiny reaktoplastového živičného spojiva jednostupňovýmnaimpregnováním roztokom alebo emálziou zhomogenizovanej impreg-načně j zmesi, ktorá obsahuje základná zložku vodno-alkonolickýroztok metylolxenolov s molekulovou hmotnosťou 124 až 184, alebometylolzlácemny derivátov fenolu s molekulovou hmotnosťou 158až 255, připadne mety lolme laminy 8 molekulovou hmotnosťou 156 až506, alebo zmes týchto ako podiel v množetve 5 až 95 hmotnostnýchpercent, tvoriaci uvedená základná zložku, a kde přitom 3alšiuzložku homogerázovanéj impregnačnej zmesi tvoří podiel 5 až 95hmotnostných percent alebo živičného roztoku fenolformaldehydovýchkondenzátov s molekulovou hmotnosťou 600 až 1500, alebo xylenol-formaldehydových kondenzátov s molekulovou hmotnosťou 800 až 2500,alebo fenolických živíc modifikovaných olejmi a retardérmi, s mo-lekulovou hmotnosťou 20.000 až 80.000, alebo epoxidových živíc smolekulovou hmotnosťou 1000 až 5.000, alebo butadién-styrénovýchživíc s molekulovou hmotnosťou 10.000 až 50»000, připadne ich zme-sí, a kde rozpúšťadlom alebo riedidlom živičných zložiek sú alko-holy, ketony alebo aromáty.