DE1117079B - Biegsames Vlies aus vereinigten Polyesterfasern - Google Patents

Description

• Biegsames Vlies aus vereinigten Polyesterfasern Die Erfindung betrifft ein biegsames Vlies aus vereinigten Polyesterfasern mit einem Riesgewicht von 6,8 bis 27 kg, bestehend aus Polyester-Stapelfasern von praktisch kristalliner Struktur von mindestens etwa 2,5 cm Länge, das durch Verschweißen von Einzelfasern an ihren Kreuzungspunkten in der Wärme hergestellt und insbesondere für elektrische Isolationszwecke geeignet ist.
• Es ist bekannt, daß Polyesterfasern ein ausgezeichnetes elektrisches Isolationsmaterial darstellen. Sie sind korrosionsfest, nehmen kaum Feuchtigkeit auf, sind in Ölen und üblichen organischen Lösungsmitteln unlöslich und weisen eine gute Wärmebeständigkeit auf. Diese Eigenschaften verschlechtern sich auch bei längerem Gebrauch nicht.
• Es war nun wünschenswert, ein hochwertiges Isolationsmaterial dadurch herzustellen, daß man Polyesterfasern zu einem Schichtengebilde vereinigt, z. B. zu einem Vlies. Dieses Gebilde könnte dann noch mit einem elektrisch isolierenden Lack getränkt werden. Außerdem besäße es den Vorzug der Flexibilität.
• Es ist bereits bekannt, Vliese aus synthetischen Fasern an den Berührungspunkten miteinander zu verschweißen. In den meisten Fällen wurde jedoch bisher, um die Fasern zum Verschweißen geeignet zu machen, ein Weichmacher verwendet. Dies hat bei der Verwendung als elektrisches Isolationsmaterial Nachteile, da der Weichmacher bei höheren Temperaturen verdampfen und dadurch sowohl die Isoliereigenschaften beeinträchtigen als auch die metallischen Bestandteile korrodieren kann. Ein einfaches Verschweißen von nichtweichgemachten Fasern ist aber nicht zweckmäßig, da die Fasern wegen des geringen Schmelzpunktintervalls in unerwünschter Weise zusammensintern.
• Nun sind Polyesterfasern als synthetische Textilfasern bekannt und im Handel erhältlich. Sie werden aus einem zweiwertigen Alkohol, z. B. Äthylenglykol, und einer aromatischen Dicarbonsäure, z. B. Terephthalsäure, geschmolzen und durch Spinndüsen gepreßt. Die ausgepreßten Fäden werden bei der Herstellung des normalen technischen Produktes gereckt, so dal3 die gezogenen Fäden wegen der Orientierung der Pölymerisatmoleküle in Richtung der Faserachse (kristalliner Zustand) eine höhere Erweichungstemperatur, höhere Zugfestigkeit und Elastizität und geringere Streckbarkeit besitzen. Die endlosen Fäden werden zu Stapelfasern zerschnitten.
• Die »nichtgereckte« Polyesterfasersorte ist ein Zwischenprodukt, das amorph ist und eine nicht- ; orientierte Molekularstruktur besitzt. Soweit gegenwärtig bekannt, wurde es vor dieser Erfindung nicht als Endprodukt für technische Verwendungszwecke hergestellt, obwohl erhebliche Mengen als Abfall bei der Herstellung der »gereckten« Sorte anfallen. Dieser Abfall wurde gewöhnlich verworfen oder als solcher verkauft. Endlose Fäden desselben können zu Stapelfasern zerschnitten werden.
• Fasern der »gereckten« Sorte können nicht als alleiniger Faserbestandteil benutzt werden. Der Schmelzpunkt der aus Athylenglykol und Terephthalsäure hergestellten Polyesterfaser liegt bei etwa 240° C, wobei der Temperaturbereich, in dem die Faser erweicht und schmilzt, sehr klein ist. Dadurch ist es nicht möglich, die Fasern in zufriedenstellender Weise durch Erhitzen und Pressen selbsttätig miteinander zu verbinden, -da die Fasern entweder nicht so weit erweicht werden, daß sie miteinander verschmelzen können, oder so weich sind, daß sie ineinanderlaufen.
• Polyesterfasern der »nichtgereckten« Art können ebenfalls nicht als alleiniger Faserbestandteil benutzt werden. Diese Fasern besitzen einen Erweichungsbereich zwischen etwa 150 und 230° C, was bei Anwendung von Wärme und Druck zu umfangreichem Ineinanderlaufen führt.
• Es wurde jedoch gefunden, daß eine gekrempelte Mischung der beiden Fasersorten durch Erwärmen und leichtes Pressen zu einem- Ganzen vereinigt werden kann, so daß die nichtgereckte Fasersorte an ihren Kreuzungspunkten, ohne daß die Fasern ineinanderlaufen, sich von selbst verbindet.
• Das erfindungsgemäße Vlies besteht aus einem Gemisch von nichtweichgemachten gereckten und nichtgereckten Polyester-Stapelfasern, wobei die nichtgereckten Fasern aus dem gleichen Polyester wie die gereckten Fasern bestehen und vor der Vereinigung einen Erweichungstemperaturbereich besitzen, der unterhalb des Temperaturbereiches liegt, innerhalb dessen die gereckten Fasern erweichen und schmelzen, und die nichtgereckten=Fasern in einem Mengenanteil von ungefähr 40 bis 60 Gewichtsprozent vorliegen und ohne Mitwirkung eines zusätzlichen Klebemittels an ihren Kreuzungspunkten autogen zu einem Netzwerk verbunden sind, in das die gereckten Fasern, ohne miteinander verbunden zu sein, eingeflochten sind.
• Die bindenden Fasern bestehen also aus einem Material, das unbehandelt in armorphem Zustand vorliegt. Als Folge der weiter unten beschriebenen Hitze- und Druckeinwirkung werden diese Fasern kreuzweise miteinander verschweißt. Die gereckten Fasern bleiben von der Hitzeeinwirkung völlig unberührt; man. könnte vermuten, daß sich auch die, eigentliche Struktur der nichtgereckten Fasern nicht wesentlich verändert. Das ist jedoch nicht der Fall. Nach dem Zustandekommen der Bindungen tritt eine Kristallisation in der ursprünglich amorphen Faser ein. Dieser nunmehr kristallinen Struktur kommt eine große Bedeutung hinsichtlich der Fähigkeit zu, die gestreckten, nichtbindenden Fasern festzuhalten. Die außergewöhnliche Festigkeit der entstehenden Bindung ist bemerkenswert, insbesondere, wenn man berücksichtigt, daß die bindenden Fasern infolge ihres kristallinen Charakters eine relativ geringe Bruchfestigkeit aufweisen. Selbst wenn man das Vlies wiederholt knittert, so daß die zerbrechlichen bindenden Fasern zwischen den Bindestellen zerbrechen, bleiben die Bindungen selbst intakt, und das Vlies büßt - abgesehen von einer etwas größeren Biegsamkeit und Formbarkeit - nichts von seiner ursprünglichen Festigkeit ein.
• Obwohl vor der Verarbeitung ein erheblicher Unterschied bezüglich der Erweichungstemperaturen zwischen den bindenden, nichtgestreckten, anfänglich amorphen Fasern und den kristallinen, orientierten, gestreckten Fasern vorhanden ist, weisen im fertigen Vlies beide Faserarten praktisch den gleichen Bereich der Erweichungstemperatur auf. Daraus ergibt sich, daß das fertige Vlies überraschenderweise viel höhere Temperaturen standzuhalten vermag als die bindenden Fasern in ihrem amorphen Ausgangszustand. Die Kristallisation führt auch zu einer Verminderung der Absorption von Feuchtigkeit.
• Das erfindungsgemäße Vlies besitzt infolge der Tatsache, daß die gereckten Fasern ohne Verbindung untereinander in das Netzwerk eingeflochten sind, trotz der hohen Festigkeit eine poröse, offene Struktur. Hierdurch ergibt sich nicht nur eine größere Biegsamkeit, sondern- es kann auch ein hoher Prozentsatz der Oberfläche der einzelnen Fasern mit einem Imprägnierungsmittel - in Berührung kommen. Das Vlies ist gut zur Imprägnierung mit elektrisch isolierenden Lacken geeignet und besitzt ein hohes »Aufnahmeverhältnis« (Verhältnis des Gewichts des Imprägniermittels zutn Gewicht der Fasern). Auf Grund diesr Struktur- ist praktisch die gesamte Oberfläche jeder Faser frei zugänglich und die Möglichkeit, daß Luft eingeschlossen wird, ausgeschaltet. Im Gegensatz dazu wird die Struktur gewebter Stoffe aus Garnen gebildet, die aus gedrillten, miteinander versponnenen Fasern bestehen, wobei die Fasern jedes Garnes einander entlang ihrer Längsachsen berühren und Luft zwischen den Fasern eingeschlossen werden kann. Eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Polyester-Vheses besteht deshalb darin, daß es mit einem -elektrisch isolierenden Material imprägniert ist. Der Begriff »Lack« wird in seinem weitesten Sinne angewandt und ist nicht auf ölharzlacke beschränkt. Das Lackimprägniermittel kann eine weiche und streckbare Polymerisatmasse, z. B. eine in der Wärme erhärtende Polyester- oder Epoxyharzmasse sein, die nach dem Aufbringen, z. B. nachdem das imprägnierte Band auf eine Spule aufgewickelt wurde, durch Erhitzen des imprägnierten Vlieses vollständig »gehärtet« werden kann.
• Das erfindungsgemäße Vlies kann zu Streifen oder Bändern mit genau eingehaltener Breite und mit nicht ausfasernden Kanten zerschnitten werden. Derartige Bänder sind mindestens 201% streckbar. Infolge der großen Biegsamkeit des Vlieses eignen sie sich zum Umwickeln von Spulen und anderen Gegenständen, wobei sie sich gut anpassen. Infolge der besonderen Struktur bleibt die relative Bewegung der Fasern in bezug auf die Fläche gering, was für eine günstige Anpassung sorgt. Im Gegensatz dazu ist ein gewebtes Band (etwa 6,5,% bei gewebten Baumwollbändern).
• Das erfindungsgemäße Vlies kann ferner auf einen Polyesterfilm geschichtet werden und so eine biegsame Filmfaserfolie ergeben, die ausgezeichnete Eigenschaften für elektrische Isolationen, z. B. zur Schlitzisolierung, sowohl mit oder ohne Imprägniermittel besitzt.
• Eine Ausführungsform des Polyestervlieses ist deshalb dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies autogen auf einen vorgeformten Polyesterfilm aufgeschweißt ist.
• Das typische einlagige Vlies besitzt ein Riesgewicht von 6,8 kg (Gewicht von 268 m2). Ein zu einem Ganzen vereintes Vlies aus zwei Lagen mit einem Riesgewicht von 13,5 kg kann leicht hergestellt werden, indem eine vorher hergestellte, zu einem Ganzen vereinte einlagige Schicht mit einer zweiten gekrempelten Schicht bei gleichzeitigem Erwärmen und Weichpressen überschichtet ' wird, wodurch die zweite Schicht in sich verbunden und mit der ersten Schicht zu einem Ganzen vereinigt wird, da sich die offenliegenden Fasern an ihren Berührungspunkten verbinden. Diese Zweilagenschicht kann dann durch Wiederholung des Verfahrens in eine Dreilagenschicht usw: übergeführt werden. Die Produkte, die von besonderem Interesse sind, bestehen aus einer bis vier Lagen-und besitzen Riesgewichte von etwa 6,8 bis -27 kg. Für elektrische Isolierbänder werden gegenwärtig Zwei- und Dreilagengebilde mit Kiesgewichten von 13,5 bzw. 20,25 kg bevorzugt.
• Das erhaltene Vlies kann mit einer verdünnten Lösung oder einer Emulsion eines überzugsstoffes in einem flüchtigen Lösungsmittel behandelt werden, der beim Trocknen eine oberflächliche Imprägnierung durch einen wasserdichten, isolierenden Lack ergibt, der einen dünnen Überzug auf den Fasern bildet, so daß ein modifiziertes faseriges Vlies erhalten wird, das noch ausreichend porös, streckbar und anpassungsfähig ist. Ein Beispiel hierfür ist eine wäßrige Emulsion von Polyesterausgangskondensat, die einen Polykondensationskatalysator enthält, beim Erwärmen trocknet und sich auf dem imprägnierten Vlies absetzt, so daß auf den Fasern eine Verklebung aus Polyesterlack erhalten wird. Durch diesen Überzug fasert das Vlies nicht, und die Zugfestigkeit wird erhöht. Ein Vlies, das mit einem Polyesterharz imprägniert ist, kann durch Erwärmen und Pressen selbsttätig mit einem Polyesterfilm verbunden werden.
• Durch vollständiges Imprägnieren des porösen Vlieses mit irgendeinem elektrisch isolierenden Lack wird ein biegsames, gelacktes isolierendes Vlies erhalten, das zweckmäßige Eigenschaften besitzt, die sowohl auf die Eigenschaften des faserigen Vlieses als auch auf die relativ große Menge Lack in bezug auf das Volumen oder das Gewicht der Fasern zurückzuführen sind. Wenn ein Vliesband zum Umwickeln von elektrischen Spulen benutzt wird, wird z. B. in gleicher Weise durch anschließendes Imprägnieren mit isolierendem Lack wegen der Kombination der günstigen Eigenschaften ein gut isolierender Überzug erhalten.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Biegsames Vlies aus vereinigten Polyesterfasern mit einem Riesgewicht von 6,8 bis 27 kg, bestehend aus Polyester-Stapelfasern von praktisch kristalliner Struktur von mindestens etwa 2,5 cm Länge, das durch Verschweißen von Einzelfasern an ihren Kreuzungspunkten in der Wärme hergestellt und insbesondere für elektrische Isolationszwecke geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Gemisch von nichtweichgemachten gereckten und nichtgereckten Polyester-Stapelfasern besteht, wobei die nichtgereckten Fasern aus dem gleichen Polyester wie die gereckten Fasern bestehen und vor der Vereinigung einen Erweichungstemperaturbereich besitzen, der unterhalb des° Temperaturbereiches liegt, innerhalb dessen die gereckten Fasern erweichen und schmelzen, und die nichtgereckten Fasern in einem Mengenanteil von ungefähr 40 bis 60 Gewichtsprozent vorliegen und ohne Mitwirkung eines zusätzlichen Klebemittels an ihren Kreuzungspunkten autogen zu einem Netzwerk verbunden sind, in das die gereckten Fasern, ohne miteinander verbunden zu sein, eingeflochten sind.
2. 2. Polyestervlies nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem elektrisch isolierenden Material imprägniert ist.
3. 3. Polyestervlies nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es autogen auf einen vorgeformten Polyesterfilm aufgeschweißt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Melliand Textilberichte, 1952, S. 112l113.