DE1137782B - Verfahren zur Herstellung von isolierenden Schichtstoffen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von isolierenden Schichtstoffen Aus der deutschen Patentschrift 723 633 bzw. aus der schweizerischen Patentschrift 238399 ist es bekannt, Glimmerplättchen mit Hilfe von organischen oder anorganischen Bindemitteln auf Glasseidengewebe aufzukleben. Als Bindemittel für Glimmer auf Glasseidengewebe wurden auch bereits gemäß der USA.-Patentschrift 2447611 oder gemäß »Kunststoffe«, 40. Jahrgang, S. 181, Organosiloxanharze empfohlen.
• Es ist weiterhin aus der Zeitschrift »Elektrotechnik und Maschinenbau«, Bd. 68, S. 418, bekannt, Glimmerpulpe auf Spezialmaschinen zu dichten, homogenen, bindemittellosen Folien zu verarbeiten, um den Nachteil des Glimmers, brauchbar nur in Plättchen zur Verfügung su stehen, zu vermeiden.
• Die Verarbeitung derartiger bindemittel- und stützkörperloser Folien an Stelle von Glimmerplättchen ist jedoch wegen ihrer niedrigen mechanischen Festigkeit und der sich daraus ergebenden Bruchgefahr mit Schwierigkeiten verbunden und kostspielig. Die Verkittung der Glimmerteilchen durch Bindemittel erleichtert zwar die Verarbeitung der Glimmerfolien, es verbleiben dann jedoch nach der Herstellung der Folien die zu ihrer Entfernung von der bei der Herstellung verwendeten Unterlage und zum Verkleben mit den Glasgeweben erforderlichen Arbeitsgänge und die damit verbundenen Schwierigkeiten.
• Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, isolierende Schichtstoffe auf Grundlage von Glasgeweben und Glimmer unter Verwendung von Organosiloxanharzen als Bindemittel dadurch herzustellen, daß Glimmerfiocken mit einer Teilchengröße von mindestens 0,025 mm Durchmesser aus einer Aufschlämmug auf den Glasgeweben niedergeschlagen, mit einem in einem organischen Lösungsmittel löslichen Organosiloxan imprägniert werden, soweit eine derartige Imprägnierung noch nicht durch Verwendung einer Glimmeraufschlämmung in einer Lösung des Siloxanharzes stattgefunden hat, und anschließend das Harz in an sich bekannter Weise bei erhöhter Temperatur gehärtet wird.
• Somit wird auf überraschend einfache Weise der Arbeitsgang, der bei der getrennten Herstellung der Folie mit der Ablösung derselben von der zu ihrer Herstellung benötigten Maschine verbunden ist, eingespart und der Umgang mit einer mechanisch wenig festen bindemittel- und stützkörperlosen Folie vermieden.
• Der erhaltene Glimmerüberzug ist äußerst gleichmäßig, und die erfindungsgemäß hergestellten Schichtstoffe weisen hohe Durchschlagsfestigkeit, thermische ; Stabilität und Festigkeit auf.
• Die bei dem erfindungsgemäßenVerfahren zu verwendenden Glimmeraufschlämmungen sind Mischungen aus Glimmerflocken und einer beliebigen Dispersionsfiüssigkeit. Geeignete Flüssigkeiten sind z. B. Wasser, Alkohole und Kohlenwasserstofflösungsmittel. Zweckmäßig wird aus wirtschaftlichen Gründen Wasser verwendet. Das erfindungsgemäße Verfahren macht es jedoch auch möglich, die Bildung der Glimmerfolie auf dem Glasgewebe und die Aufbringung des Bindemittels in einem Arbeitsgang zu vereinigen, indem man eine Aufschlämmung des Glimmers in einer Lösung des Siloxanharzes verwendet, so daß es nicht mehr notwendig ist, das Schichtmaterial aus dem Aufschlämmungsbad zu entfernen, zu trocknen und dann erst zu imprägnieren. Das Mengenverhältnis von Glimmer zum Disperb ermittel ist nicht von wesentlicher Bedeutung.
• Wie bereits erwähnt, müssen die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Glimmerflocken eine Teilchengröße von mindestens 0,025 mm Durchmesser aufweisen. Es wurde nämlich gefunden, daß Glimmer -mit einer darunterliegenden Teilchengröße sich zu langsam und ungleichmäßig auf dem Glasgewebe abscheidet und keine orientierten Schichten bildet. Die obere Grenze der Teilchengröße ist nicht von wesentlicher Bedeutung. Je größer die Flocken sind, desto leichter ist es, aus dem Material Schichten herzustellen.
• Soll der Glimmer unmittelbar aus einer Siloxanharzlösung niedergeschlagen werden, so soll die Viskosität der Lösung so niedrig sein, daß sich der Glimmer schnell auf dem Glasgewebe absetzt, wobei das Schichtmaterial durch das Harz genügend imprägniert wird. Zweckmäßig soll die Harzlösung eine Viskosität von weniger als 50 cP haben. Die Konzentration der Lösung: wird also so eingestellt, daß sie die gewünschte Viskosität aufweist und daß die gewünschte Harzaufnahme durch das Schichtmaterial gesichert ist. Geeignete Lösungsmittel sind z. B. Alkohole, wie Äthanol, Butanol usw., Kohlenwasserstoffe und Äther.
• Jeder beliebige, handelsübliche Glimmer kann für die Herstellung des Schichtmaterials verwendet werden, falls er die angegebenen Teilchengröße besitzt. Besonders zweckmäßig ist ein Spezialglimmer, welcher durch Aufspaltung von Abfallglimmer unter der Oberfläche einer Wasser-Methanol-Lösung mittels einer hydraulischen Düse erhalten wird. Es kann aber auch naß oder trocken gemahlener Glimmer, wie er üblicherweise in der Farben- und Dachbelagindustrie verwendet wird, zur Anwendung gelangen.
• Als Bindeharz kann jedes Organosiloxanharz verwendet werden, welches in einem organischen Lösungsmittel löslich ist und zu einem klebefreien Zustand gehärtet werden kann. Die Siloxaneinheiten des Harzes können beliebige Alkyl-, Aryl-, Allcaryl-, Aralkyl-, Alkenyl- oder alicyclische Reste enthalten, welche durch C-Si-Bindungen direkt an die Si-Atome gebunden sind. Die Polymereinheiten des Harzes können entweder alle dem gleichen oder aber verschiedenen Typen angehören und können jeden beliebigen Rest oder auch Mischungen von Resten der obigen Typen aufweisen. Die Harze können weiter auch unsubstituierte Einheiten der Formel SiO2 neben den organisch substituierten Siloxaneinheiten enthalten.
• Dementsprechend können die Harze aus Si02-, R Si O1,5-, R2 Si O- und R3 Si 0o,S-Einheiten bestehen, in denen R einen organischen Rest bedeutet, welcher unmittelbar an Si gebunden ist. Die verschiedenen Einheiten können in beliebigen Mengenverhältnissen vorhanden sein, vorausgesetzt, däß die Löslichkeit und Härtbarkeit des Harzes gewährleistet sind. Zweckmäßig beträgt das durchschnittliche Verhältnis von R-Resten zu Si-Atomen in dem Harz 1 : 1 bis 1,7: 1.
• Besonders geeignet sind Harze, die sowohl Methylals auch Phenylreste an dem gleichen oder an verschiedenen Si-Atomen enthalten, wie z. B. Harze, die eine geeignete Kombination der folgenden Einheiten aufweisen: CH3Si03,2, C6H5Si0312, (CHs)2SiO, (CH2)C,H,SiO und (C,HS)2Si0.
• Zum Niederschlagen des Glimmers auf dem Glasgewebe kann man sich verschiedener Arbeitsweisen bedienen. Man kann entweder schichtenweise arbeiten, indem man die Dispergierflüssigkeit durch das Glasgewebe unter Verwendung eines Vakuums treibt, wobei sich der Glimmer auf dem Gewebe absetzt. Man kann aber auch auf kontinuierliche Weise arbeiten, indem man das Glasgewebe in Form eines Bandes durch einen die Glimmeraufschlämmung enthaltenden Kessel zieht. Das Gewebe wird über Hohlwalzen mit Öffnungen geleitet, in die das Lösungsmittel mit Hilfe eines Vakuums gezogen wird. Dabei setzt sich der Glimmer kontinuierlich auf dem Gewebestreifen fest.
• Nachdem sich der Glimmer abgesetzt hat, wird das Schichtmaterial aus dem Bad entfernt und getrocknet. Falls Wasser, Alkohol oder eine andere Flüssigkeit als Dispergiermittel verwendet wurde, wird das Schichtmaterial nun mit dem Siloxanharz auf beliebige Weise imprägniert. Nach der Imprägnierung wird das Lösungsmittel verdampft und das Schichtmaterial durch Erhitzen auf 70 bis 125°C gehärtet, bis es klebefrei ist. Durch unmittelbare Absetzung des Glimmers aus einer Siloxanharzlösung erübrigt sich ein vorheriges Trocknen.
• Die Härtezeit hängt von der Art des gewünschten Schichtmaterials ab. Soll ein aus je einer einzigen Schicht Glimmer und Glasgewebe bestehendes Produkt hergestellt werden, so härtet man, bis das Harz unschmelzbar geworden ist. Soll jedoch ein aus mehreren solchen Schichten bestehendes Material erhalten werden, so wird die Härtung der einzelnen Schichten abgebrochen, sobald das Material klebefrei geworden ist. Hierauf können die Schichten aufeinandergelegt und unter Erhitzen verpreßt werden, wobei man ein aus einer Vielzahl von Schichten bestehendes Material von beliebiger Dicke erhalten kann. In gleicher Weise kann das Schichtmaterial auch zu jeder gewünschten Form verpreßt werden.
• Um die Härtezeit des Siloxanharzes zu verkürzen, können gegebenenfalls geeignete Katalysatoren, wie z. B. Natrium-, Kalium-, Kobalt-, Blei-, Zink- und Zinnsalze von Carbonsäuren, verwendet werden. Diese Katalysatoren werden im allgemeinen in einer Menge von weniger als 1 Gewichtsprozent, berechnet auf das Harzgewicht, angewandt.
• Gemäß der Erfindung hergestellte Schichtmaterialien besitzen ein Maximum an Durchschlagsfestigkeit, thermischer Beständigkeit und Biegefestigkeit und eignen sich deshalb ausgezeichnet zur Verwendung in der Elektrotechnik. Beispiel 1 Eine Aufschlämmung von Glimmerflocken mit einer Teilchengröße von 0,39 bis 2,34 mm im Querschnitt wird durch Verrühren von Glimmer in Wasser hergestellt. Die Aufschlämmung wird sodann auf einen Streifen Glasgewebe gegossen und das Wasser mittels eines Vakuums durch das Gewebe gesaugt. Auf diese Weise werden insgesamt 35 g Glimmer auf einem 115 g schweren Gewebe niedergeschlagen. Dieser Schichtstoff wird hierauf nach dem Trocknen in einem Ofen bei 110°C in eine 5°/jge Toluollösung eines 33,5 Molprozent Monophenylsiloxan, 28,5 °/o Monomethylsiloxan, 33 °/o Dimethylsiloxan und 5 °/o Phenylmethylsüoxan enthaltenden Siloxanharzes getaucht, sodann bei Zimmertemperatur bis zur Entfernung des Lösungsmittels getrocknet und schließlich 1/2 Stunde bei 200°C gehärtet. Das erhaltene Schichtmaterial ist genügend verkittet, so daß bei seiner Handhabung keine Bruchstellen auftreten. Es wird sodann in eine 60°/oige Toluöllösung eines Siloxanharzes aus 37 °/o Monophenylsiloxan, 35 °/o Monomethylsiloxan und 28 % Dimethylsiloxan getaucht, welche außerdem 0,7 Gewichtsprozent Dibutylzinndiacetat und 0,02 Gewichtsprozent Blei-2-äthylhexoat enthält. Das imprägnierte Schichtmaterial wird dann aus der Lösung entfernt und 10 Minuten bei 110°C gehärtet.
• Das Schichtgewebe wird hierauf um einen auf 200°C erhitzten 2,5-cm-Dorn gewickelt, bis man dreizehn übereinanderliegende Schichten erhält, welche sodann 21/2 Stunden in einem Ofen auf 200°C erhitzt werden. Das so erhaltene röhrenförmige Schichtmaterial besitzt ausgezeichnete Durchschlagsfestigkeit und Biegefestigkeit.
• Beispiel 2 Ein rundes Stück Glasgewebe mit 20 cm Durchmesser wird in eine Nutsche gegeben, und eine wäßrige Aufschlämmung von 10 g Glimmerflocken mit einer Größe von 0,39 bis 2,34 mm wird auf das Tuch gegossen. Nachdem das Wasser durch das Gewebe hindurchgelaufen ist, wird das Schichtmaterial 15 Minuten bei 110°C getrocknet, in eine 5°/oige Toluollösung eines Siloxanharzes aus 33,5 % Monophenylsiloxan, 28,5 °/o Monomethylsiloxan, 33 °/o Dimethylsüoxan und 5 °/o Phenylmethylsiloxan getaucht und sodann 10 Minuten bei 110°C sowie 10 Minuten bei 200°C getrocknet. Hierauf wird es noch einmal in eine 60°/«ige Toluollösung eines Harzes aus 370/, Monophenylsiloxan, 350/, Monomethylsiloxan und 28 °/o Dimethylsiloxan, welche 0,02 Gewichtsprozent Blei-2-äthylhexoat und 0,7 Gewichtsprozent Dibutylzinndiacetat, berechnet auf das Harzgewicht, enthält, getaucht, aus der Lösung entfernt, '/,Stunde an der Luft getrocknet und 10 Minuten bei 110°C gehärtet.
• Auf diese Weise werden acht runde Scheiben hergestellt und so aufeinandergelegt, daß je eine Glasgewebeschicht mit einer Glimmerschicht abwechselt, die beiden äußeren Schichten jedoch aus Glasgewebe bestehen. Dieser Stapel wird sodann 1 Stunde bei 125°C bei einem Druck von 2,1 kg/cm' erhitzt. Das erhaltene Mehrschichtmaterial hat eine Dicke von 3,1 mm und eine Durchschlagsfestigkeit von 350 bis 400 Volt pro 0,025 mm. Beispiel 3 Ein ähnliches Schichtmaterial wie oben wird erhalten, wenn man den Versuch des Beispiels 2 wiederholt und dabei eine Aufschlämmung von 10 g Glimmer in einer 60°/oigen Butanollösung eines Harzes aus 37 °/o Monophenylsiloxan, 35 °/o Monomethylsiloxan und 28 °/o Dimethylsiloxan verwendet. Diese Lösung hat eine Viskosität von 20 cP und enthält 0;02 Gewichtsprozent Blei-2-äthylhexoat und 0,7 Gewichtsprozent Dibutylzinndiacetat, berechnet auf das Harzgewicht.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung von isolierenden Schichtstoffen auf Grundlage von Glasgeweben und Glimmer unter Verwendung von Organosiloxanharzen als Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß Glimmerflocken mit einer Teilchengröße von mindestens 0,025 mm Durchmesser aus einer Aufschlämmung auf den Glasgeweben niedergeschlagen, mit einem in einem organischen Lösungsmittel löslichen Organosiloxan imprägniert werden, soweit eine derartige Imprägnierung noch nicht durch Verwendung einer Glimmeraufschlämmung in einer Lösung des Siloxanharzes stattgefunden hat, und anschließend das Harz in an sich bekannter Weise bei erhöhter Temperatur gehärtet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Organosiloxanharz verwendet wird, das im Durchschnitt 1 bis 1,7 Methyl-und/oder Phenylreste pro Siliciumatom enthält. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 723 633; schweizerische Patentschrift Nr. 238 399; USA.-Patentschrift Nr. 2 447 611; Zeitschrift »E u. M«, 1951, S. 418; Zeitschrift »Kunststoffe«, 40/1950, S. 181.