DE1802985B2

DE1802985B2 -

Info

Publication number: DE1802985B2
Application number: DE1802985A
Authority: DE
Inventors: Arthur Henry Newark Del. Haroldson (V.St.A.)
Original assignee: Budd Co Philadelphia Pa (vsta)
Current assignee: Budd Co Philadelphia Pa (vsta)
Priority date: 1967-10-13
Filing date: 1968-10-14
Publication date: 1974-09-05
Also published as: JPS4942852B1; DE1802985A1; GB1248778A; ES359068A1; DE1802985C3; US3549789A

Description

das dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus mit die Papierfasern nicht anlösenden Flüssigkeiten Dimethylsulfoxid, RN-Dimetbylformamtd, N,N-Dtmethylacetaraid oder N-Methyl-2-pyrrolidon solvatisierten und nach oder während der Einwirkung von Druck senkrecht zur Babnebene vom Solvatisiermittel durch Verdampfung befreiten Polyamidfaserbahnen besteht.

Gemäß einer vorteilhaftem Ausführungsform der Erfindung besteht das Papier aus mehreren solvati- xo sierten, vor der Verdampfung der Solvatisierflüssigkeit zusammengelegten Faserbahnen, die senkrecht zur Bahnebene zusammengepreßt wurden.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform wird das erfindungsgctnäße Papier zum Um- wickeln eines Kerns, insbesondere eines elektrischen Leiters, verwendet. Dabei kann eine Lage der Papierbahn, die mit der die Papierfasern nicht anlösenden Flüssigkeit getränkt ist, nach teilweiser oder vollständiger Verdampfung der Solvatisierflüssigkeit um einen Kern oder einen anderen elektrische λ Leiter gewickelt: werden; andererseits kann auch eine einzige Lage des imprägnierten Papiers nach teilweiser oder vollständiger Verflüchtigung der Solvatisierflüssigkeit zwischen Platten gepreßt werden. Andererseits ist es möglich, zwei oder mehrere einzelne mit der Solvatisierflüss.igkeit getränkte Lagen der Papierbahn zu einem 5ichichtstofT aufeinander zu legen oder mehrere Lagen der gleichen Papierbahn durch Wickeln der imprägnierten Bahn um einen Kern zu einem Schichtstoff zu verarbeiten und das gebildete Produkt später von dem Kern zu entfernen. Bei der Herstellung von Elektroisolationen kann auch diese Isolation durch Umwickeln eines elektrischen Leiters mit der imprägnierten Papierbahn in situ gebildet werden.

Die Erfindung wird unter Bezugsnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Tn den Zeichnungen bedeutet

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels, worin eine einzige Papierlagi gemäß der Erfindung behandelt wird,

F i g. 2 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels, worin die einzelnen Blätter in einem Stapel laminiert werden,

F i g. 3 ein vergrößerter Schnitt der F i g. 2,

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht, die ein anderes Laminierbeispiel veranschaulicht, bei dem ein Blatt, in Bandform, spiralförmig um einen Kern herumgewickelt wird,

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht, die eine andere Art eines Schichtstoffes veranschaulicht, bsi der ein Blatt in nicht-spiralförmigen Windungen um einen Kern geformt wird,

Fig. 6 eine Endschnittansicht, die noch eine weitere Ausbildung veranschaulicht, bei der das Laminat um einen elektrischen Leiter herumgeformt wird, und

F i g. 7 eine Endschnittansicht, die eine Ausführung ähnlich der F i g. 6 veranschaulicht, bei der jedoch der elektrische Leiter eine Abdeckung einer anderen Isolation zwischen dem Leiter und dem Laminat hat.

Das erfindungsgemäße Papier beruht auf der speziellen Einwirkung des Verdichtungsverfahrens auf die angegebenen Fasern und Fäserchen und bei der Herstellung von Schichtstoffen auf die sich ergebende Bindung zwischen den einzelnen Lagen in dem Schichtstoff. Die angegebenen Solvatisierflüssigkeiten lösen oder zerstören die Fasern oder die Fäserchen oder Teile derselben nicht, und es bildet sich keine klebrige Phase, Es scheint, daß statt dessen die Flüssigkeit wenigstens die Oberflächen der Fasern und Fäserchen solvatisiert und ihr Quellen verursacht, während sie ihre Integrität als einzelne Fasern und Fäserchen beibehalten. Dieses Quellen bewirkt jedoch, daß die einzelnen Fasern und Fäserchen, die sich anfänglich nicht oder höchstens an voneinander entfernten Punkten berühren, sich ausdehnen und sich gegenseitig eng berühren, wodurch sich eine erhöhte Oberflächenberührung ergibt, wodurch die molekulare Anziehung zwischen den sich berührenden Flächen bewirkt wird. Durch die anschließende Verdampfung der Solvatisierflüssigkeit wird diese Wirkung nicht dahingehend rückgängig gemacht, daß die einzelnen Fasern und Fäserchen veranlaßt wurden, sich wieder zu trennen und in ihre ursprüngliche Lage zurückzukehren. Die molekulare Anziehung, die wahrscheinlich auf intermolekularer Anziehung und Adhäsionskräften beruht, die eich aui Grund der großen Nähe der Polymermoleküle UnJ der Stickstoff- und Wasserstoffatome in benachbarten Fasern und Fäserchen ergeben, wird aufrechterhalten. Wenn daher die Fasern und Fäserchen verdichtet werden, wird die Gesamtstruktur ebenfalls verfestigt und verdichtet. Während sich die Fasern und Fäseichen in solvatisierter und dadurch gequollener Form befinden, kann das Material nach Entfernung der Solvatisierflüssigkeit unter Aufrechterhaltung der gewünschten Gestalt zu einem kompakten verdichteten Endprodukt verformt werden, in welchem die Fasern und Fäserchen fest miteinander verbunden sind. Die auftretende Schrumpfung ist sehr vorteilhaft, weil dadurch nicht nur verbesserte Eigenschaften erzielt werden, sondern auch eine dichte Anpassung des Materials, das um einen Kern gewickelt wurde, erzielt wird und eine getreue Nachbildung der Form und der gewünschte Zusammenhalt erzielt werden. Nach Verdunsten der Sovatisierflüssigkeit besteht das erfindungsgemäße Papier im wesentlichen aus dem ursprünglichen Polymeren, weil kein nennenswerte:; zusätzliches Material, wie Bindemittel oder Füllstoffe, bei der Herstellung des Papiers verwendet wurde und durch die Verdichtungsbehandlung keine Zusatz« zurückbleiben. Wie in dem ursprünglichen Papier sind in dem erfindungsgemäßen Papier die einzelnen Fasern und Fäserchen unterscheidbar, wenn sie auch in sehr verdichteter Form vorliegen.

Die vorstehenden Ausführungen gelten sowohl für eine Einzellage wie auch für Schichtstoffe. So dnd twai in den Schichtstoffen die einzelnen Fasern und Fäserchen unterscheidbar, die einzelnen Lagen sind jedoch nur schwierig zu unterscheiden. Es hat den Anschein, daß das Quellen und Verkleben der Fasern und Fäserchen an der Oberfläche einer der Lagen zur Verflechtung urd Verbindung mit den Fasern und Fäserchen an der Oberfläche der benachbarten Lage führt und daß die Fasern nach dem Verdampfen der Solvatisierflüssigkeit in dieser Lage vereinigt bleiben.

Für die Zwecke der Erfindung eignet sich eine Papierbahn aus aromatischen Polyamidfasern und -fäserchen, wie sie in den vorstehend genannten Literaturstellen beschrieben ist. Dieses Papier ist in Dicken von etwa 0,051 mm bis etwa 1,02 mm erhältlich. Das erfindungsgemäß eingesetzte Papier hat jedoch vorzugsweise eine Dicke von etwa 0,051 bhi etwa 0,127 mm. Dieses Papier ist mit einer DichU: von etwa 1 (kalandiertes Material) bis etwa 0,3 (un··

kalandriertes Material) erhältlich; erfindungsgemäß der Entfernung des Solvatisiermittels, z. B. wenn dei wird jedoch vorzugsweise ein Papier mit einer Dichte Gehalt an Solvatisiermittel in dem Papier vorzugsvon mindestens etwa 0,7 verwendet. Ein Beispiel iür weise nicht weniger als etwa 5 Prozent und vorzugsein hoch temperaturbeständiges aromatisches Poly- weise nicht weniger als 10 Gewichtsprozent des Paamid, aus dem die Fasern und Fäserchen des Papiers 5 pierblattes beträgt, das Blatt unter Druck senkrecht gebildet sein können, ist Poly(N-metaphenyleniso- zu seiner Ebene gehalten wird, wenigstens bis der Gephthalamid) im wesentlichen in der /?-Form, das in halt an Solvatisiermittel zu dem Punkte vermindert der US-PS 3 287 324 beschrieben ist. ist, an dem keine weitere wesentliche Schrumpfung

Dip angegebene Solvatisierflüssigkeit, die zum unter den herrschenden Bedingungen eintritt.

Tränken des Papiers verwendet wird, ist eine Flüssig- io Das Pressen kann im Falle eines Einzelblattes, wie

keit, die zur Solvatation des aromatischen Polyamids, dies schematisch in Fig. 1 dargestellt ist, durch Pres-

aus dem die Fasern und die Fäserchen des Papiers sen des Blattes 1 zwischen Platten 2 und 3 erreicht

bestehen, befähigt ist. Solvatisieren soll die Bildung werden. Bei einer einzigen um einen Kern gewickelten

eines Komplexes zwischen einem oder mehreren Lage kann dies auch durch Schrumpfen des Blattes

Molekülen der Flüssigkeit und den aromatischen 15 selbst in situ erreicht werden, wodurch das Blatt ver-

Polyamidmolekülen bedeuten mit dem Ergebnis, daß anlaßt wird, sich eng um den Kern zu legen und so-

die Fasern und Fäserchen ohne Auflösung oder Zer- mit die gewünschten Druckkräfte erzielt werden,

störung gequollen werden. Flüssigkeiten, wie Di- Selbstverständlich kann eine Kombination solcher

methylsulfoxid, N.N-Dimethylformamid, Ν,Ν-Di- Methoden verwendet werden. Für fortlaufende Län-

methylacetamid und N-Methyl-2-pyrrolidon, oder 20 gen einer Bahn können Riemen, Rollen od. dgl, ver-

deren Gemische, wie ein Gemisch von N-Methyl-2- wendet werden, um das gewünschte Zusammenpres-

pyrrolidon und Ν,Ν-Dimethylacetamid im Volumen- sen vorzunehmen.

verhältnis 2 : 1 erwiesen sich als geeignete Sovatisier- Die Verdampfung der Solvatisierflüssigkeit kann mittel. Die genannten Solvatisierflüssigkeiten sind je- durch Anwendung von Wärme und geeigneten B;-doch nur Beispiele für mögliche geeignete Solvatisier- 25 dingungen, einschließlich Temperatur- und Druckflüssigkeiten, und es ist ersichtlich, daß sich auch bedingungen, gefördert werden. Diese Bedingungen äquivalente Materialien eignen. Es wurde allerdings sind auf oie Behandlung einer einzigen Lage sowie festgestellt, daß Aceton, Toluol, Methyläthylketon, auch auf mehrere aufeinandergeschichtete Lagen an-Methylcellosolve, Phenol, Formamid, Essigsäure, wendbar, wie nachstehend im einzelnen erörtert wird. Zinkchlorid einer Dichte von 72° Baume und 1 -Nitro- 3° Bei der Herstellung eines Schichtstoffes werden propan ungeeignet sind. Die Solvatisierflüssigkeit mehrere, d. h. zwei oder mehr Papierlagen, die mit kann in Verdünnung mit einem inerten flüssigen Ver- der angegebenen Solvatisierflüssigkeit getränkt sind, dünnungsmittel, wie Toluol, Aceton und Methyl- schichtmäßig übereinander gestapelt. Dieses mechaäthylketon, verwendet werden und diese Verdünnung nische Ablagern kann durch eine zur Herstellung ist in gewissen Fällen bevorzugt. In solchen Ge- 35 von Schichtstoffen übliche Methode erdelt werden, mischen liegt das Verdünnungsmittel vorzugsweise in So können beispielsweise, wie in Fig. 2 gezeigt wird, einer Menge von nicht mehr als etwa 65 Gewichts- einzelne imprägnierte Blätter 11 aufeinandergestapelt Prozent, vorzugsweise nicht mehr als 50 Gewichts- und zwischen Platten 12 und 13 gepreßt werden, prozent, bezogen auf das Gemisch, vor. Dies kann fortlaufend erfolgen, indem die Bahn

Das Papier wird mit der Solvatisierungsflüssigkeit 40 von einzelnen Vorratsrollen kontinuierlich durch

getränkt, was durch Eintauchen des Papiers in ein Bäder oder Beschichtungswalzen für die Solvatisier-

Bad der Solvatisierungsflüssigkeit, durch Aufpinseln, flüssigkeit geleitet und dann durch den Spalt zwischen

Aufspritzen oder Aufrollen der Solvatisierflüssigkeit Druckwalzen geführt wird. Der Schichtstoff muß

auf das Papier erreicht werden kann. Der Zweck und nicht, wie in Fig. 2 gezeigt ist, flach sein, da die

die Wirkung der Imprägnierung mit der Solvatisie- 45 Platte 12 beispielsweise eine Patrize und die Platte 13

rungsflüssigkeit ist einfach der, die Fasern wie ange- eine Matrize sein können.

geben anzuquellen und einzuengen, und somit wird F i g. 3 veranschaulicht den Aufbau des Papiers

mit der Entfernung der Solvatisierflüssigkeit begon- aus Fasern in dem erfindungsgemäßen aus mehr .ren

nen, ehe die Struktur des Papiers zerstört wird, was Lagen bestehenden Papier und, etwas vergrößert, die eintreten könnte, wenn das Papier während ausge- 50 Vermischung und Verflechtung der Fasern überein-

dehnter Zeitspannen in der Solvatisierflüssigkeit ein- ander angeordneter Lagen,

getaucht gelassen würde. " Die Ausbildung der Schichtstoffe in Rohrform mit

Bei der Behandlung einer einzigen Lage des be- eckigem oder ähnlichem Querschnitt ist in den F i g. 4

schriebenen Papiers wird das Blatt mit der Solvatisier- bis 7 veranschaulicht. In Fig. 4 ist ein verhältnisflüssigkeit imprägniert, und dann wird die Solvatisier- 55 mäßig langes, schmales Blatt (Band) aus imprägnier-

flüssigkeit durch Verdunsten oder Verdampfen von tem Papier 21 in Spiralform um einen Kern 22 ge-

dem Blatt entfernt. Dies allein bewirkt eine Verfesti- wickelt. Während des Wickeins wird genügend Span-

gung der Fasern in dem Papier. Eine weitere Verfesti- nung angewendet, um einen dichten Sitz zwischen

gung der Fasern und weitere Verbesserung der me- dem Papier und dem Kern und zwischen den durch chanischen Eigenschaften wird dadurch erzielt, daß 60 das Wickeln aufgebauten Lagen des Papiers zu er-

das Papier einem Druck senkrecht zu seiner Ebene zeugen. Zusätzlicher Druck kann um den Umfang des

unterworfen wird. Dies kann durchgeführt werden, Rohres herum aufgebracht werden, wie durch eine

nachdem im wesentlichen das gesamte Solvatisie- Rolle oder Rollen, deren Achse parallel zu der des

rungsmittel entfernt worden ist, vorzugsweise wäh- Kerns 22 verläuft. Nach Entfernung der Solvatisierrend noch wenigstens etwas Solvatisierungsmittel in 65 flüssigkeit kann das rohrförmige Laminat von dem

dem Papier vorliegt, d. h. vor im wesentlichen voll- Kern entfernt werden.

ständiger Entfernung des Solvatisiermittels. Dies be- F i g. 5 veranschaulicht im wesentlichen den glei-

Jeutet, daß wenigstens während des letzten Stadiums chen Vorgang wie Fig. 4, wobei jedoch ein verhält-

nismäßig langes Blatt 31 des Papiers einfach um einen Kern 32 herumgewickelt oder herumgewundeii wird. In diesem Falle hat der zur Veranschaulichung gewählte Kern 32 quadratischen Querschnitt. Im übrigen kann der Vorgang derselbe sein wie in F i g. 4. Gemäß einem üblichen Verfahren der Herstellung von flachen Laminaten können die Laminate längs geschlitzt werden, besonders wenn der Kern 32 kreisförmige:. Querschnitt aufweist.

Fig. 6 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Laminat 41 um einen elektrischen Leiter 42 in einer Weise, wie in Verbindung mit den F i g. 4 und 5 erläutert ist, gewickelt wird. In diesem Falle soll das Laminat 41 jedoch als lisoliermantel um den Leiter 42 dienen und wird deshalb nicht von diesem entfernt. Abgesehen hiervon wirkt der elektrische Leiter 42 bei der Bildung des Laminates als ein Kern.

F i g. 7 veranschaulicht eine Abänderung des Ausführungsbeispiels gemäß F i g. 4, wobei das Laminat 41 als ein sehr zäher äußerer Isoliermantel über einer schon auf dem Leiter vorhandenen Isolierabdeckung 53 dient. Die Isolierung S3 kann z. B. aus dem PoIyimid von Pyromellitsäureanhydrid und 1,4-Diaminodiphenyläther, harz-gebundenen Glimmerschuppen. Glimmerpapier, od. dgl. bestehen.

Obgleich die F i g. 4 bis 7 Schichstoffe zeigen, ist es aus der Beschreibung ersichtlich, daß ähnliche Ausführungsformen mit einer einzigen Lage des beschriebenen Papiers an Stelle eines Schichtstoffes erhältlich wären.

Sind die imprägnierten Lagen des Papiers in gewünschter Zahl und Anordnung erst einmal in Schichtanordnung aufeinandergelegt, wird die SoI-vatisierfiüssigkeit durch Verdampfen von dem Laminat entfernt. Verdunsten oder Verdampfen der SoI-vatisierflüssigkeit stellt offensichtlich kein Problem dar. da die Flüssigkeiten verhältnismäßig flüchtig sind. Somit bewirkt einfache Aufbewahrung bei Zimmertemperatur schließlich im wesentlichen vollständige Verdampfung der Solvatisierfiüssigkeit. Zirkulation von trockener — und vorzugsweise warmer — Luft, wie auch verringerter Druck, unterstützen die Verdunstung. Höhere Temperaturen beschleunigen die Verdunstung. Somit wird bevorzugt das imprägnierte Laminat erhitzt, und die Solvatisierfiüssigkeit mit einer Geschwindigkeit zu verdampfen, die nicht größer ist als die, mit der die verdampfte Solvatisierfiüssigkeit sich durch das Laminat zu der umgebenden Atmosphäre bewegen kann, ohne die Bindung zwischen den Lagen, wie durch Blasenbildung, zu unterbrechen. So kann das Laminat auf eine Temperatur oberhalb Zimmertemperatur und bis herauf zum Siedepunkt der Solvatisierfiüssigkeit erhitzt werden, bis der größte Anteil der Solvatisierfiüssigkeit verdampft ist. Danach kann, und vorzugsweise wird, das Laminat auf eine höhere Temperatur erhitzt, z.B. von etwa 135 bis ungefähr 25O⁰C, in Abhängigkeit z. B. von dem Siedepunkt der Solvatisierfiüssigkeit, um die verbleibende Solvatisierflüssigkeit zu entfernen. Die Entfernung der letzten Spur der Solvatisierfiüssigkeit stabilisiert das Produkt.

Mechanischer Druck wird senkrecht zur Ebene der Lagen entweder nach im wesentlichen vollständiger Entfernung der Solvatisierfiüssigkeit oder, vorzugsweise, mindestens während des letzten Teiles der Verdampfung angewendet. Wenn das Laminat durch Wickeln der Lagen um einen Kern, einschließlich um einen elektrischen Leiter, geformt wird, erzeugt die Schrumpfung des Laminates bei Verdunstung der Solvatisierfiüssigkeit diesen Druck. Selbst bei diesem Ausführungsbeispiel kann zusätzlicher mechanischer Druck angewendet werden, um die Luft zwischen den Lagen zu entfernen und um die Lagen in engere Berührung zu bringen, wie durch die Verwendung von Druckrollen um den Umfang. Flache Laminate oder Laminate mit anderen einfachen Formen können zwischen Platten gepreßt werden, wie in F i g. 1 veranschaulicht ist. Die Größe des Druckes kann durch die besondere Struktur des Laminates und die in demselben gewünschten Eigenschaften festgelegt sein, und Drücke bis herauf zu einigen 100 kg/cm² könnten verwendet werden, insbesondere bei Material, aus dem die Solvatisierflüssigkeit im wesentlichen vollkommen entfernt worden ist. Die Größe des Druckes kann auch abhängen von der Menge der Solvatisierflüssigkeit, die in dem Material zur Zeit der Druckanwendung verblieben ist. Beispielsweise, wenn das Material nocn nicht weniger als ungefähr 5 Gewichtsprozent der Solvatisierflüssigkeit enthält, kann der Druck so niedrig wie ungefähr 7,03 kg/cm² sein, während höhere Drücke erforderlich sein können, wenn weniger Solvatisierflüssigkeit vorhanden ist.

Da zur Entfernung des Solvatisiermittels dieses in die Dampfphase übergeführt wird, muß das dampfförmige Mittel entweichen. Übliche Hilfsmittel können notwendigenfalls für diesen Zweck verwendet werden; z. B. können in einer in den Fig. 1 und 2 gezeigten Presse die Oberflächen der Platten mit Mitteln versehen sein, um das Entweichen des verdunstenden Solvatisiermittels zu gestatten. Solche Mittel umfassen z. B. das Vorsehen von Löchern in den Platten, die Ausrüstung der Platten mit durchlöcherten Oberflächen, wie Sieben oder absorbierendes Material, u. dgl. »Atmen«, das das Freigeben des Druckes für eine kurze Zeit oder für kurze Zeiten bedeutet, kann auch hilfreich sein.

Der endgültige, trockene, harte und zähe Schichtstoff kann mechanischen Formungs- und Fertigstell vorgängen unterworfen werden, wie Sandstrahlen, Schleifen, Sägen, Bohren, Pressen, Lochen, Fräsen, Gesenkformen, Drehen auf einer Drehbank u. dgl.

Beispiel 1

Drei 15,24 cm breite, 61,0 cm lange und 0,076 mm dicke Papierblätter, die aus Fasern und Fäserchen eines aromatischen Polyamids (gemäß US-PS 2 999 788) bestehen, werden mit einer Solvatisierfiüssigkeit, die aus 6 Volumteilen N-Methyl-2-pyrrolidon, 3 Volumteilen Ν,Ν-Dimethylacetamid und 4 Teilen Toluol besteht, durch Aufpinseln der Flüssigkeit auf die Oberfläche des Papierblattes imprägniert.

Die imprägnierten Blätter werden dann um einen 1,27 · 1,27 cm starken Kern herumgewickelt, um ein 15,24 cm langes Rohr mit einem quadratischen inneren Querschnitt von 1,27 · 1,27 cm zu bilden. Während des Herumwickeins wird zusätzliche SoI-vatisierflüssigkeit auf die äußere Oberfläche jeder Windung des Papierblattes aufgepinselt. Nachdem die drei Blätter so um den Kern herumgewickelt sind, scheint das Papier gleichmäßig imprägniert zu sein, und die äußeren Kanten und Seiten sind abgerundet, so daß sich ein äußerer, elliptischer Querschnitt ergibt. Nachdem das Papier bei Zimmertemperatur während zwei Stunden gestanden hat, hat es eine gleichmäßige helle, grauweiße Farbe, was anzeigt,

409 530/291

daß die Solvatisierflüssigkeit teilweise verdampft ist. Die Struktur wird dann auf 135° C während etwa 10 Stunden und dann auf 180⁰C während ungefähr 5 Stunden erhitzt.

Nach der Wärmebehandlung hat das Rohr im wesentlichen quadratischen Querschnitt, wobei der Wechsel von elliptischem zu quadratischem Querschnitt durch die Schrumpfung des Papiers während des Erhitzens verursacht wird.

Das Rohr wird dann durch Sandstrahlen behandelt und von dem Kern entfernt.

Auf Mikrophotographien eines Querschnitts des Rohres ist es unmöglich, die einzelnen Lagen zu unterscheiden, obgleich die Faser-Struktur des Papiers immer noch offensichtlich ist.

Beispiel 2

Vier Blätter des im Beispiel 1 verwendeten Polyamidpapiers (15,24 cm breit X 61,0 cm lang X 0,076 mm dick) werden mit der im Beispiel 1 verwendeten Solvatisierflüssigkeit bestrichen und um einen zylindrischen Stahlkern von 5,06 cm Durchmesser gewickelt. Während des Wickeins wird zusätzliche Solvatisierflüssigkeit auf jede Lage wie im Beispiel 1 aufgepinselt. Die Struktur wird dann bei Zimmertemperatur während etwa 3 Stunden stehengelassen, wird dann auf 135° C während ungefähr 10 Stunden, dann auf 180° C während ungefähr 5 Stunden und endlich auf 200° C während etwa einer Stunde erhitzt.

Das sich ergebende Rohr ist nach Abschleifen auf eine glatte Oberfläche und Entfernung von dem Kern gut laminiert. Während der Erhitzung ist es in der Länge von 15,24 cm auf 13,97 cm zusammengeschrumpft. Die Dicke des Rohres ist 0.794 mm.

Reißfestigkeit als das Laminat aus zwei Lagen und ist 0,0226 mm dick.

Das aus vkv Lager, bestehende Laminat ist sehr zäh und elastisch und 0,3 mm dick. Diese Laminate können für chemische und elektrische Anwendungen verwendet werden, z. B. als Batterietrennwände.

Beispiel 4

Dieses Beispiel veranschaulicht die Herstellung eines Laminates als Isolator für elektrische Leiter in situ.

is Ein Kupferhohlkörper (11,2 mm breit X 4,32 mm dick, mit abgerundeten Ecken) wird spiralförmig mit einem imprägnierten 1,27 cm breiten Band Aes aromatischen Polyamidpapiers, das im Beispiel 1 verwendet wurde, bewickelt. Die Dicke der Wicklung

ao beträgt drei Lagen. Die Solvatisierflüssigkeit besteht aus 6 Volumteilen N-Methyl-2-pyrrolidon, 3 Volumteilen Ν,Ν-Dimethylacetamid und 4 Volumteilen Toluol. Die gequollene Struktur bildet sich unmittelbar nach der Imprägnierung und bewirkt,

daß das in Berührung mit dem Kupfer stehende Papier an demselben anhaftet und jede Papierlage an der anderen anklebt. Die Struktur wird dann auf 135° C während ungefähr 8 Stunden erhitzt. Die sich ergebende isolierende Spule kann gebogen und

verdreht werden, ohne die Isolierung zu zerstören.

B e i s ρ i e 1 e 5 bis 30

Beispiel 3

In diesem Beispiel werden flache Laminate mit zwei, drei bzw. vier Lagen durch Aufpinseln auf die im Beispiel 1 verwendeten Blätter aus Polyamidpapier hergestellt, wobei jedes Blatt ungefähr 15,24 cm X 15,24 cm groß und 0.076 mm dick ist und die Solvatisierflüssigkeit aus 6 Volumteilen N-Methyl-2-pyrrolidon, 3 Volumteilen N,N-Dimethvlacetamid, 4 Volumteilen Toluol und 13 Volumteilen Methyläthylketon besteht. Die Laminate werden dann durch Aufeinanderstapeln der angegebenen Anzahl von Lagen abwechselnd in Maschinen- und Querrichtung der Bahn hergestellt. Ein Glasstab wird verwendet, um Luft und überschüssige Solvatisierflüssigkeit von den feuchten Laminaten zu entfernen, und jedes Laminat wird während 3 Stunden luftgetrocknet und dann auf HO⁰C während 18 Stunden erhitzt.

Jedes Laminat wird dann zwischen Stahlplatten bei ungefähr 170° C und 77,33 kg/cm² während ungefähr 10 Minuter, gepreßt. Die Preßplatten werden vor Entfernung der fertiggestellten Laminate gekühlt.

Das sich ergebende, aus zwei Lagen bestehende Laminat ist etwas durchsichtig und hat eine etwas glänzende Oberfläche und eine melierte, grsa-gelbe Farbe. Es ist 0,15 mm dick.

Das Laminat aus drei Lagen hat eine höhere In diesen Beispielen werden aus zwei Lagen bestehende Schichtstoffe aus einem 15,24 cm X 15,24 cm großen, 0,051mm dicken Papier der gleichen Art wie im Beispie! 1 unter Verwendung verschiedener Soivatisierflüssigkeiten hergestellt, die

in der nachstehenden Tabelle angegeben sind Die Bindung zwischen den Lagen jedes Laminates ist angegeben, und die dielektrische Durchschlagfestigkeit wird unter Verwendung einer Elektrode mit t>,.35 mm Durchmesser gemessen. Die Laminate wer-

den durch Eintauchen von zwei Blättern in jede der angegebenen Soivatisierflüssigkeiten hergestellt wobei ein Überschuß der Flüssigkeit mit Abstreifstangen entfernt wird und ein feuchtes Blatt über das andere unter leichtem Rollen zur Entfernung

so yon überschüssiger Solvatisierflüssigkeit und von Luft gelegt wird. Jede solvatisierte Schichtstruktur wird dann zwischen zwei Siebe gelegt; die sich ergebende Schichtung wird dann zwischen zwei Asbestpapierblätter gelegt; die sich ergebende Struktur

wird dann zwischen zwei Lagen von Polsterungspapier gelegt; und diese Struktur wird ihrerseits zwischen zwei Stahlplatten angeordnet. Jedes Laminat wird bei dieser Anordnung dann bei 177° C wahrend 15 Minuten unter einem Druck vcn

so 17,6 kg/cm* und dann unter 70,3 kg/cm"* während etwa einer Stunde gepreßt. Nach Entfernung von der Presse wird jedes Laminat während einer Stunde bei jeder der folgenden Temperaturen erhitzt: 135. .65 180 und 260⁰C. Jedes Laminat wird dann

zwischen Stahlplatten bei ungefähr 180° C und mit einem Druck von ungefähr 126,5 kg/cm? während ungefähr 15 Minuten gepreßt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.

11

Tabelle

12

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

15 Toluol 20 Toluol 30 Toluol 40 Toluol 50 Toluol 10 Aceton

6 Volumteile N-Methylpyrrolidon

3 Volumteile Dimethylacetamid

4 Volumteile Toluol

Gewichtsteile

90 Beispiel 5 Flüssigkeit 4-

80 Beispiel 5 Flüssigkeit +

70 Beispiel 5 Flüssigkeit 4-

60 Beispiel 5 Flüssigkeit 4-

50 Beispiel 5 Flüssigkeit 4-

90 Beispiel 5 Flüssigkeit 4-

80 Beispiel 5 Flüssigkeit

70 Beispiel 5

60 Beispiel 5

50 Beispiel 5

90 Dimelhylsulfoxid 4-

70 Dimethylsulfoxid 4-

80 Dimethylsulfoxid 4-

70 Dimethylsulfoxid 4-

Dimethylformamid

80 Dimethylformamid 4-

60 Dimethylformamid 4-

50 Dimethylsulfoxid 4-

N.N-Dimethylacetamid

N-Methyl-2-pyrrolidon

80 N-Methyl-2-pyrrolidon -¹-

70 N-Methyl-2-pyrrolidon — 30 Aceton

60 N-Methyl-2-pyrrolidon 4- 40 Aceton

80 N-Methyl-2-pyrrolidon 4- 20 Toluol

60 N-Methyl-2-pyrrolidon 4- 40 Toluol

4- 20 Aceton Flüssigkeit + 30 Aceton Flüssigkeit 4- 40 Aceton Flüssigkeit 4- 50 Aceton 10 Toluol 30 Toluol 20 Aceton 30 Aceton Toluol
Toluol
Dimethylformamid

20 Aceton

gut

ziemlich gut

gut

ziemlich gut

gut

ziemlich gut

gut

ziemlich gut

gut

ziemlich gut

gut

154 t

1455 1409 1378 1442 1232 1444 1527 1377 1254 1359

683" 1043 1052 1152

595* 1403 1007 1303 1142 1513 1340 1379 1211 1162 1126

·) Unzulässige Verzögerung dar Entfernung der Solvatisierflüssigkeit führte bei den Beispielen 16 und 20 zu einiger störung der Struktur.
Das in diesen Beispielen verwendete unbehandelte Polyamidpapier hat eine Durchschlagfestigkeit von 600 Volt/25,4 um

Beispiele 31 und

Zwei Sätze von Schichtstoffen werden in gleicher Weise wie in den Beispielen 5 bis 30 hergestellt, wobei 22,86 cm X 22,86 cm große Blätter des Polyamidpapiers verwendet werden. Bei einem Satz von Laminaten werden 20 Blätter Polyamidpapier, 0.05 mm dick, aufeinandergelegt, um ein 0,794 mm dickes Laminat (Beispiel 31) zu ergeben, und in dem schäften werden für jeden Satz gemessen. Die e haltenen Daten sind in der angeführten Tabelle zusammengefaßt.

Beispiel 33

Ein 0,127 mm dickes Blatt, das aus Glimme; splittern und einem Siliconharzbindemittel besteh wird durch Erhitzen auf eine Seite eines 0,025 b 0,051 mm dicken Glasfasergewebes geklebt. Die e

anderen Satz von Laminaten werden 25 Blätter des io haltene Verbundstruktur wird dann um eine Kupfe

Polyamidpapiers, jedes 0,076 mm dick, laminiert, stange herumgewickelt, wobei das Gewebe an d:

um ein 1,59 mm dickes Laminat (Beispiel 32) zu Stange angrenzt, und wird auf 150 bis 175° C e

ergeben. Die Blätter werden alle in derselben Rieh- hitzt. Nach Abkühlung werden drei Lagen des Pol·

tung in bezug auf die Maschinenrichtung (MD) und amidpapiers wie im Beispiel 1, aber 0,G51 mm die

quer zur Maschinenrichtung (CD) gelegt. 15 mit der im Beispiel 1 verwendeten Solvatisierflüssig

Verschiedene physikalische und elektrische Eigen- keit imprägniert und um die bedeckte Stange herum

gewickelt. Diese Kombination wird dann wie im Beispiel X erhitzt. Die behandelte Papierabdeckung bildet einen enganliegenden Isoliermantel mit guten mechanischen Eigenschaften und bober Abriebfestigkeit.

Derselbe Vorgang kann durchgeführt werden, jedoch unter Verwendung einer einzelnen Lage eines Polyamidpapiers, was jedoch einen dünneren Mantel ergibt.

Beispiele 34 und 35

Diese Beispiele veranschaulichen die Verbesserung, die selbst bei Einzellage des erfindungsgemäß behandelten Polyamidpapiers erzielt wird.

Einzelne 22,86 cm x 30,48 cm große Blätter aus kalandriertem Polyamidpapier der im Beispiel 1 verwendeten Art mit verschiedenen Dicken, nämlich 0,178 mm bzw. 0,254IHm, werden in ein Bad der im Beispiel 1 verwendeten Solvatisierflüssigkeit eingetaucht, bis sie gesättigt sind. Nach Entfernung aus dem Bad und Lufttrocknung werden sie in einem Ofen auf 135° C während 13 Minuten erhitzt und dann auf 180⁰C bei 23,4 kg/cm- Druck während

xo 15 Minuten erhitzt. Die Zugfestigkeit, die dielektrische Durchschlagfestigkeit (unter Verwendung einer Elektrode mit 6,35 mm Durchmesser) und die Dichte jedes behandelten Blattes werden ermittelt und mit den Werten des unbehandelten Blattes verglichen.

Beispiel	Dicke in 25,4 μπι	Zugfestigkeit (kg/cm^ä) MD I CD	681,7 827,4 6*4,4 875,3	Durchschlag festigkeit (V/25,4 μοι)	Dichte (g'-:m>)
36 37	7 unbehandelt 7 behandelt 10 unbehandelt 10 behandelt	1216,4 1409,7 1024,5 1483,5	944 1323 707 1041	0,981 1,153 1,001 1,162

Beispiel 36

Dieses Beispiel veranschaulicht weiterhin die Verbesserung einer einzigen Lage des erfindungsgemäß behandelten Polyamidpapiers. Bei diesem Beispiel wird die Solvatisierflüssigkeit im wesentlichen vollkommen vor dem Pressen entfernt.

Ein 6,35 cm X 15,24 cm großes Blatt aus aromatischem Polyamidpapier der im Beispiel 1 verwendeten Art (0,0597 mm dick) wird durch ein Bad der im Beispiel 1 verwendeten Solvatisierflüssigkeit hindurchgeschickt. Überschüssige Flüssigkeit wird von dem Blatt mit einem Glasstab entfernt, und das imprägnierte Papier wird während 3 Stunden luftgetrocknet, auf 135° C während 2 Stunden und dann auf 155° C während 5 Stunden erhitzt. Das sich ergebende trockene Blatt zeigt Zeichen von Schrumpfen und Runzeln oder Kräuseln. Das Blatt wird dann dreimal durch Kalandrierwalzen, die auf ungefähr 166° C erhitzt sind, hindurchgeschickt, wobei der Druck bei jedem Durchgang erhöht wird.

Das sich ergebende Produkt hat eine leicht gelbliche Farbe, ist durchscheinend und hat eine glänzende Oberfläche. Die Vergleichsdaten sind wie folgt:

Anfangliche Dicke
Enddicke

Durchschlagfestigkeit
gemessen mit Elektrode mit
6,35 mm Durchmesser
Vor der Behandlung etwa
Nach der Behandlung ..

Abänderungen sind möglich in der Auswahl der Solvatisierflüssigkeit und in den Techniken und Verfahrenseinzelheiten, ohne von der Erfindung abzuweichen.

Tabelle 2

0,0597 mm

(durchschnittlich) 0,0528 mm

(durchschnittlich)

650 Volt pro 25,4 μηι 1884 Volt pro 25,4 um (durchschnittlich) ti genschaft

Beispiel 31
kg/cm²

Biegefestigkeit,
ASTM D-790,
Zustand A,

MD-I

MD-2

Durchschnitt

CD-I

CD-2

Durchschnitt

Elastizitätsmodul,
ASTM D-790,
Zustand A in kg/cm²

MD-I

MD-2

Durchschnitt

CD-I

CD-2

Durchschnitt ....

1779
1821
1800

1343
1385
1364

0,517 · 10«
0,468 · ΙΟ⁵
0,493 · 10⁵

0,390-105
0,414· 103
0,402 · 10«

Beispiel 32
kg/cm²

1786
1659
1723

1441
1462
1452

0,703 · 10³
0,611· 105
0,657 ■ 105

0,549 · 105
0.567-10·"'
0,558 · 10⁵

15

1 B02

Eigenschaft

Kerbschlagzähigkeit nach Izod, E-48/50
ASTM D-229

MD-I

MD-2

Durchschnitt

CD-I

CD-2

Durchschnitt

Lichtbogenfestigkeit
sec, ASTM D-495 ....

Dichte, g/cm³

Rockwell-Härte »Μ«

Beispiel

kg · m/cm der Kerbe 0,572 0,371 0,472

0,396 0,396

14,5 1,315 89

16	Eigenschaft	Beispiel 36
Verlustfaktor, 10« Hertz
ASTM D-150	0,024
Dielektrizitätskonstante,
10" Hertz ASTM D-150	4,30
Verlustfaktor *, 60 Hertz
ASTM D-150	0,019
Dielektrizitätskonstante,
60 Hertz ASTM D-150	5,24
Isolations-Widerstand,
C 96/35/90 Megohm	1,5-107
Wasser-Absorption, 24 Std.
Gewichtsprozent oder
Volumen	6.46 mg/cm³
Abrieb-Widerstand,
mg/1000 Umdrehungen ..	0,3403
Taber»)

·) Verlustfaktor (»Dissipation Factor«) kann als der dielektrische Kraftlaktor ausgedrückt werden, der nach ASTM-Definition der Cosinus des dielektrischen Phasenwinkel Θ ist.

') Taber — Volles Vakuum,. 1000 g Belastung, 1000 Umdrehungen,
H 18-Scheiben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Fäserchen erfolgt ohne Benutzung von Zusätzen, Bin- Patentansprüche: demjtteln oder Füllstoffen lediglich durch Hitze und Druck. Dieses Papier aus Fasern und Fgsercuen aus

1. Für elektrische IsoUerzwecke geeignetes Pa- Poly(N-metaphenylenisopbthaIamid) ist in der US-PS pier, bestehend aus einer oder mehreren Lagen 5 2 999 788 und in dem »Technical Information Bulleeiner Papierbahn aus verfilzten Fasern und Faser- tin« N-195, September 1965, E. I. DuPont de eben aus aromatischem Polyamid, dadurch Nemours & Copany, Inc., beschrieben. Das Papier gekennzeichnet, daß es aus mit die Papier- ist in einer Dicke von etwa 0,051 mm bis etwa fasern nicht anlösenden Flüssigkeiten Dimethyl- 1,20 mm erhältlich und hat je nach Dicke und Grad sulfoxid, Ν,Ν-Dimethylformamid, Ν,Ν-Dimethyl- io des Kalandrierens eine Dichte von etwa 0,3 bis acetamid oder N-MethyI-2-pyrroUdon solvatisier- etwa 1.

ten und nach oder während der Einwirkung von Dieses Papier ist sehr beständig gegen Fließen bei

Druck senkrecht zur Bahnebene vom Solvatisier- erhöhter Temperatur, was zu Schwierigkeiten bei der

mittel durch Verdampfung befreiten Polyamid- Herstellung von Schichtstoffen und beim Verformen

faserbahnen besteht i₅ solcher Schichtstoffe führt. Um das Papier zu Schicht-

2. Papier nach Anspruch 1, dadurch gekenn- stoffen zu verarbeiten, müssen entsprechend der techzeichnet, daß es aus mehreren solvatisierten, vor rüschen Literatur die Lagen auf eine Temperatur von der Verdampfung der Solvatisierflüssigkeit zu- 282° C unter 21,1 kg/cm² erhitzt, häufig entlüftet und sammengelegten Faserbahnen besteht. dann unter weiterem Entlüften unter 70,J kg/cm² ge-

3. Verwendung von Papier nach Anspruch 1 ao preßt werden. Die Form der so hergestellten Schichtoder 2 zum Umwickeln eines Kerns, insbesondere stoffe ist im allgemeinen auf flache oder im wesenteines elektrischen Leiters, während der Verdamp- liehen flache verhältnismäßig einfache Formen befung der Solvatisierflüssigkeit. schränkt.

4. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch ge- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf der kennzeichnet, daß man ein Papier verwendet, das »5 Basis dieses an sich bekannten Papiers aus verfilzten durch Behandlung mit der Solvatisierflüssigkeit im Fasern und Fäserchen aus Poly(N-metaphenyIeniso-Gemisch mit nicht mehr als 65 Gewichtsprozent, phthalamid) ein für elektrische Isolierzwecke geeiginsbesondere nicht mehr als 50 Gewichtsprozent, netes Papier zuschaffen, dais durch modifizieren diebezogen auf das Gesamtgemisch, eines inerten, ser Papierbahn eine außerordentlich hohe elektrische flüssigen Verdünnungsmittels hergestellt ist. 3° Durchschlagfestigkeit erhält und dadurch besonders

5. Verwend.ng nach Ansprach 4, dadurch ge- gut für elektrische Isolierzwecke geeignet wird. Erfinkcnnzeichnet, daß ein Papier verwendet wird, das dungsgemäß soll ermöglicht werden, auch komplizierdurch Behandlung mit der Suivatisierflüssigkeit tere Schichtkörper dieses Papiers, wie Röhren oder im Gemisch mit Toluol, Aceton r der Methyläthyl- Isoliermäntel, zugänglich zu maichen.

keion als inertem Verdünnungsmittel, hergestellt 35 Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Behandist, lung dieses Papiers mit speziellen Solvatisiermitteln,

welche die Fasern lediglich quellen, Entfernung des Solvatisiermittels und Einwirkung von Druck senk-

recht zu der Papierebene, währenu die Fasern sich

40 noch in solvatisiertem Zustand befinden, gelöst.

Es war zwar bereits bekannt, leder- oder pergamentartige Werkstoffe aus Super-Polyamiden aus einem Wirrvlies von Polyamidfasern durch Walzen

Die Erfindung betrifft ein für elektrische Isolier- oder Pressen dieses Vlieses herzustellen (DT-PS zwecke geeignetes Papier, das aus einer oder mehre- 45 895 585). Bei dem bekannten Verfahren wurde jeren Lagen einer Papierbahn aus verfilzten Fasern und doch, falls ein Quellmittel angewandt wurde, der Fäserchen aus aromatischem Polyamid besteht. Es Verdichtungsvorgang in Gegenwart eines Quellwar bereits ein Papier bekannt und erhältlich, das mittels durchgeführt.

aus Fasern und Fäserchen aus aromatischem Poly- Zur Verdichtung eines Papiers aus Polyäthylen-

amid besteht und ungewöhnlich widerstandsfähig 50 terephthalat-Fasern wurde gemäß OE-PS 218 360 begegen hohe Temperaturen ist und gute elektrische reit: eine Quellbehandlung mit Hilfe von Chloral- und mechanische Eigenschaften aufweist (US-PS hydrat durchgeführt.

999 788). So zeigt es gute mechanische Festigkeit Ferner sind aus der US-PS 3 287 324 Polymeta-

und Zähigkeit sowie lange Lebensdauer bei Tempe- phenylenisoophthalamide bekannt, die in zwei lineraturen über 180⁰C, behält bei 250⁰C 60 Prozent 55 aren Formen, einer in gewissen organischen Lösungsseiner Raumtemperatur-Zugfestigkeit bei, schmilzt mitteln löslichen a-Form und einer in organischen nicht und brennt nicht bei Temperaturen bis über Lösungsmitteln unlöslichen /J-Form vorkommen. 500° C. Diese Kombination von guten elektrischen Unter den zahlreichen angegebenen Verwendungsi'.nd mechanischen Eigenschaften hat zur Verwen- zwecken für diese bekannten aromatischen PoIydung dieses Papiers als elektrisches Isoliermaterial 60 amide wird zwar auch das Gebiet der Elektroisolation und für andere industrielle Anwendungszwecke ge- genannt; aus diesen Angaben ist jedoch nicht die führt. spezielle Möglichkeit ersichtlich, derartige Papiere

Das Papier ist aus zwei verschiedenen Formen des- einer ganz bestimmten Behandlung zur Verbesserung selben aromatischen Polyamids zusammengesetzt; es der elektrischen Eigenschaften zu unterwerfen,
besteht aus. kurzen Fasern und kleinen Fäserchen und 65 Gegenstand der Erfindung ist ein für elektrische wird auf üblichen Papierherstellungsvorrichtungen in Isolierzwecke geeignetes Papier, bestehend aus einer Form eines verfilzten Bandes aus den Fasern und oder mehreren Lagen einer Papierbahn aus verfilzten Fäserchen erhalten. Die Verbindung der Fasern und Fasern und Fäserchen aus aromatischem Polvamid.