DE1935809A1 - Abschirmung,insbesondere Abschirmbahn,bestehend aus einer Elektroisolierbahn als Unterlage und einer darauf aufgebrachten,Russ enthaltenden Beschichtung - Google Patents

Description

• Abschirmung, insbesondere Abschirmbahn, bestehend aus einer Elektroisolierbahn als Unterlage und einer darauf aufgebrachten, Ruß enthaltenden Beschichtung.
• Es sind bereits Abschlrmbahnen bekannt, bei welchen der elektrisch leitende Ruß in die Masse, insbesondere in die Pulpe, eingebracht ist.
• Solche Abschirmbahnen weißen Jedoch einen verhältnismäßig hohen Oberflächenwiderstand etwa in der Größenordnung von 1 biß 10 k-Ohm auf. Sie werden vornehmlich für Kabel, insbesondere Fernmeldekabel, eingesetzt, um die einzelnen Adern vor Fremdfeldern zu schiltzen bzw.
• um das Übersprechen zu vermeiden. Die Einwirkung der Fremdfelder auf die Adern ist aber in starkem Maße von dem Oberflächenwiderstand der Abschirmbahnen abhängige Man ist daher bestrebt Abschir;nbahnen anzuwenden, welche einen verhdltnismäßig niedrigen Qberflächenwiderstand aufweisen, wobei ferner die Forderung gestellt ist, daß zwischen der leitfähigen Oberfläche der Abschirmbahn und der Gegenfläche ein hoher Isolationswiderstand besteht.
• Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, den Oberflächenwiderstand von Abschirmbahnen wesentlich herabzusetzen, so daß die Abschirmwirkung dieser Abschirmbahnen bei Einhaltung eines hohen Isolationswiderstandes zwischen der leitfähigen Oberfläche und der Gogenfläche wesentlich verbessert wird.
• Es ist bereits bekannt, Aluminiumfolien als Abschirmbahnen a wenden, jedoch sind Abschirmbahnen aus Aluminium durchgehend leittähig und es müßte bei Erflillung der Forderung der Querisolierung eine mindestens einseitige Isolierung vorgesehen werden.
• Außerdem ist die Aufbringung einer Aluminiumfolie komplizierter und wesentlich kostspieliger als die Aufbringung von Isolierbahnen.
• Der vorliegenden erfindung liegt di. Schaffung einer Abschirmung, insbesondere eine Abschirmbahn, insbesondere für Kabel, zugrunde, welche sich durch eine einfache, reproduzierbare und kostensparende Herstellung auszeichnet und bei homogener Beschaffenheit der Widerstandsschicht einen niedrigen Oberflächenwiderstand bei bchem Querwiderstand aufweist. Ausgehend von einer Abschirmbahn, bestehend aus einer Elektroisolierbahn als Unterlage und einer darauf aufgebrachten, Ruß enthaltenden Beschichtung, besteht die Erfindung darin, daß die Beschichtung aus einer Mischung von Run und einem in: Wasser löslichen oder dispergierbaren, nicht isolierend wirkenden Bindemittel besteht.
• Die Beschichtung kann einseitig vorgenommen werden. Um einen besonders niedrigen Widerstand su erhalten, werden gemäß einem weitemn wesentlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung beide Oberflächen der Abschirmbahn mit einer Ruß enthaltenden Beschichtung versehen, Dadurch läßt sich der wirksame Oberflächenwiderstand beider Oberflächen auf die Hälfte des Oberflächenwiderstandes einer Seite herabsetzen, wobei aber der in den meisten Fällen gewünschte hohe Querwiderstand, d. h. der Widerstand von Oberfläche zu Oberfläche, bestehen bleibt. Wird diese: Bedingung nicht gewünscht, dann ist es auch möglich, beide Rußbeschichtungen elektrisch parallel zu gchalten.
• FUr die Unterlage kann jeder geeignete Werkstoff Verwendung finden.
• Als vorteilhaft, insbesondere preiswert, haben sich Unterlagen aus einem naßfest gemachten Elektroisolierpapier erwiesen. Vorteilhaft ist das naßfest gemachte Papier ein Polyäthylenimin enthaltendes Papier. Die Unterlage kann aber auch vorteilhaft eine Elektroisolierfolie, wie eine Polyesterfolie, eine Azetatfolie, eine fluorierte ihlenwasserstofffolie, eine Poly@midfolie oder dgl.
• sein. Eine der Oberflächen dieser Folien ist vorteilhaft aufgerauht bzw. matt, so daß das Ruß enthaltende Bindemittel auf der Folie gut verankert ist.
• Als Ruß kann jeder geeignete Ruß Verwendung finden. Als vorteilhaft hat sich die Verwendung von Gas- oder Flammruß mit niedrigem Asche- und Extraktgehalt erwiesen. Vorteilhaft beträgt die Teilchengröße des Rußesdim Mittel etwa 270 bis 280 Angström, und der elektrische Widerstand des Rußes beträgt bei 300 atm etwa 0,06 Ohm mal cm.
• Als in Nasser lösliches oder dispergierbares, nicht isolierend wirkendes Bindemittel wird vorteilhaft ein Tierleim, ein Alginat, Stärke, Carboxylmethylzellulose, einFolyglykol mit einem Molekulargewicht von über 1000 angewendet. Als vorteilhaft hat sich auch eine Mischung aus Tierleim und Alginat erwiesen.
• Der Tierlim als Bindemittel für sich oder in Verbindung mit einem Alginat ist vorteilhaft ein Hautleim, während das AIginatsfür sich oder in der Mischung mit Tierleim vorteilhaft ein Natrium Ainat ist, d. ho ein Alginat, welches durch Neutralisation von Alginsäure und Natriumhydroxyd entstanden istX Die Erfindung ist nachstehend und in Verbindung mit den Figuren 1 bis 4 beispielsweise beschrieben.
• In der Figur 1 ist ein Teil einer Abschirmbahn dargestellt, welche aus einer Unterlage 10 und der Beschichtung 12 besteht. Figur 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der mit dem Kreis- 14 -bezeichneten Ecke der Abschirmbahn nach der Figur 1. Die Beschichtung besteht, wie insbesondere aus der Darstellung der Figur 2 hervor geht, äus den Rußteilchen 16 und dem Bindemittel 18.
• Wie insbesondere aus der Darstellung der Figur 2 ersichtlich, befindet sich der größte Teil der Rußteilchen 46 auf der Oberfläche in mehr oder weniger inniger Berührung, während der Teil der Beschichtung 12, welcher mit der Unterlage 10 vereinigt ist, mehr an Bindemittel 18 enthält. Dies wird auf die Oberflächenspannung der Rußteilchen zurückgeführt0 Durch diese Oberflächenspannung neigen die Rußteilchen dazu, an die Oberfläche des Bindemittels aufzuschwemmen, so daß sich die einzelnen Ruß teilchen nach der Trocknung miteinander berühren und auf diese Weise der hiedrige Oberflächenwiderstand zustande kommt.
• Die Zusammensetzung der Beschichtung 12 kann von verschiedener Ausführung sein, was von der Art des Bindemittels von dem gewünschten Oberflächenwiderstand, der erzielt werden soll, abhängt.
• Ausführungsbeispiel 1 Es wird ein Tierleim in einer 1- bis 10 %igen Dispersion in Wasser angesetzt. Dieser Dispersion wird eine Menge Ruß inwässriger Anteigung zugesetzt, so daß, bezogen auf den festen Hautleim, eine Menge von 5 Ruß in der fertigen Beschichtungsflüssigkeit enthalten ist. Mit diesem Ansatz ist es pralctisch möglich, jeden gewünschten Oberflächenwiderstand zwischen 2000 Ohm und etwa 50 Ohm zu erzielen. Der erzielte Oberflächenwiderstand ist dabei von der aufgebrachten Menge der Mischung BindemittqpWasser-Ruß pro Quadratmeter Unterlage abhängig.
• Als vorteilhaft hat sich beispielsweise ein Auftrag von 15 g pro Quadratmeter Beschichtungsmasse - trocken gerechnet - auf der Unterlage erwiesen.
• Für die vorgenannte Beschichtung hat sich praktisch ein Oberflächenwiderstand von etwa 170 Ohm (gemessen nach DIN 53 482) ergeben.
• Soll der Oberflächenwiderstand geringer gemacht werden1 dann muA die Menge des verwendeten Rußes erhöht werden.
• Durch die Anwendung eines Hautleimes wird eine gute Oberflächenleitfähigkeit erzielt. Hautleim eignet sich jedoch nicht für alle Arten von Beschichtungsverfahren gleich gut.
• Beispiel 2 Einer 1- bis 5 siegen Alginat-Lösung in Wasser wurde vorher in Wasser angeteigter Ruß zugegeben. Die Menge an Ruß wurde so gewählt, daß sich in der fertigen Beschichtungsmasse 5 % Ruß bei einer 2,5 %igen Alginat-Lösung ergeben.
• Nach diesem Rezept wurde, bei einer Auftragsmenge von 10 g Festmasse auf einen Qua-dratmeter Unterlage, ein Oberflächenwiderstand von etwa 170 Ohm erzielt.
• Beispiel 3 Einer 1- bis 4 eigen Stärkelösung in Wasser wurden 4 % Ruß,welcher vorher in Wasser angeteigt war, zugesetzt. Es ergab sich ein Oberflächenwiderstand nach der Trocknung von 23p Ohm bei einer Auftragsmenge von 10 g an Feststoff je Quadratmeter Unterlage.
• Beispiel 4 Es wurden eine 1- bis 4 ziege Carboxylmethylzellulose-Lösung in Wasser mit 4 % Ruß, der vorher angeteigt war, aufgetragen. Nach der Trocknung ergab sich ein Oberflächenwiderstand von 230 Ohm bei einer Auftragsmenge der Trockensubstanz von 10 g pro Quadratmeter Unterlage.
• Beispiel 5 Ee wurde eine 10 ziege wässrige Lösung von Polyglycol mit einem mittleren Molekulargewicht von 1500 angesetzt und dieser 5 % Ruß, der vorher in Wasser angeteigt war, zugesetzt. Bei einem Auftrag von 5 g Bes4hichtungsmasse in festem Zustand pro Quadratmeter Unterlage wurde ein Oberflächenwiderstand von 130 Ohm erzielt.
• bei den nach diesen Beispielen angefertigten Abschirmbahnen hat sich ergeben, ds die Abtriebfestigkeit und die Biegefähigkeit für besondere Ansprüche bei Anwendung einer Unterlage aus naßfest gemachtem Papier allen Anforderungen genügt.
• Um weiter erhöhten Anforderungen gerecht an werden, werden, wie nachstehend angegeben, Mischungen verschiedener Bindemittel verwendet.
• Beispiel 6 In einer 5 zeigen wässrigen Lösung ist folgende Feststoffverteilung angesetzt: 13,0 % Natrium-Alginat 43,5 % Hautleim 43,5 % Ruß Bei einer Auftragsmenge von 1 g Feststoff pro quadratmeter Unterlage ergab sich ein Oberflächenwiderstand von 600 Ohm.
• Bei einer Feststoffmenge von 5 g pro Quadratmeter ergab sich ein Oberflächenwiderstand von 200 Ohm.
• Bei einer Feststoffmenge von 10 g pro Quadratmeter ergab sich ein Oberflächenwiderstand von 100 Ohm.
• Wurde auf eine Unterlage von 1 Quadratmeter eine Feststoffmenge von 15 g aufgetragen, dann ergab sich ein Oberflächenwiderstand von 40 Ohm.
• Die vorstehend genannten Widerstandswerte lassen sich weiter verringern, wenn die Abschirmbahnen kalandriert werden, d. h., wenn die Beschichtung, insbesondere die Rußteilchen, zusammengedrückt werden, so daß deren gegenseitiger Kontakt inniger wird.
• So wurde beispielsweise bei dem Rezept unter 6, bei welchem eine Feststoffmenge von 15 g je Quadratmeter Unterlage Anwendung fand, durch Kalandrieron ein Oberflächenwiderstand von 10 Ohm anstelle von 40 Qhm erzielt.
• Dei dem Beispiel der Anwendung der Mischung von Bindemitteln aus Alginat und Hautleim entstehen besonders vorteilhafte rheologische Eigenschaften und demgemäß besondere Vorteile bezüglich der Gleichmäßigkeit der Beschichtung, und damit die guten, homogenen und reproduzierbaren Oberflächeneigenschaften, welche von der Beschichtungsrichtung bzw. der Laufrichtung der Unterlage unabhängig sind.
• Diese Widerstandswerte der Oberfläche einseitig beschichteter Unterlagen und die genannten Eigenschaften ergeben sich nicht nur, wenn für die Unterlage eine Papierbahn angewendet wird, sondern auch bei der Anwendung von Kunststoffolien als Unterlage.
• Der Vorteil der Anwendung von Folien, insbesondere Kunststofffolien als Unterlage, besteht insbesondere darin, daR diese eine höhere mechanische Festigkeit haben können, wobei es jedoch zweckmäßig ist, nur gereckte Kunststoffolien zu verwenden. Kunststoffolien werden in besonders gelagerten Fällen dann angewendet, wenn an die mechanische Festigkeit der Schirmung höhere Anforderungen gestellt werden als an Abschirmbahnen mit Papierunterlagen, welche sich wirtschaftlicher erstellen lassen.
• Ein weiterer Vorteil der Anwendung von Kunststoffolien besteht dann, wenn beide Seiten der Kunststoffolien mit einer Rußschicht versehen werden. Durch die Kunststoffolie wird hierbei ein besonders hoher und einwandfreier Querwiderstand erzielt.
• Wird als Unterlage Papier angewendet, dann ist ein hoher Querwider- -stand wegen der möglicherweise stärkeren Eindringung der Rußteilchen in das Papier nicht mehr so gut gewährleistet, wie bei der Anwendung von Kunststoffolien.
• Eine Ausführung sform einer beidseitig beschichteten Abschirmbahn ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt. In Figur 3 ist eine Unterlage 10 sowohl mit einer oberen Beschichtung 20 als auch mit einer unteren Beschichtung 22 versehen, Wie aus der stark vergrößel-ten Darstellung der Figur 4 hervorgeht, befindet sich7ähnlich wie in Verbindung mit den Figuren 1 und 2 beschrieben, der größte Teil der Rußteilchen 16 auf den Oberflächen in mehr oder weniger inniger Berührung, während der Teil der Beschichtung 20, 22, welcher mit der Unterlage 10 vereinigt ist, mehr an Bindemittel 18 enthält.
• Die erzielten Widerstandswerte der Oberflächen lassen sich ebenfalls verringern, wenn die Abschirmbahn kalandriert wird.
• Die vorstehend angeführten Mischungen sind nicht darauf beschränkt, auf Bahnen und ähnlichen Unterlagen aufgebracht zu werden. Sie lassen sich vielmehr auch in vorteilhafter Weise zur Beschichtung von Oberflächen anwenden, weiche zur Beeinflussung elektrostatischer Felder, z0 B. in Hochspannungsanlagen, bei Transformatoren und dglO, erforderlich sind.

Claims (17)

Ansprüche

1. Abschirmung, insbesondere Abschirmbahn, bestehend aus einer Elektroisolierbahn als Unterlage und einer darauf aufgebrachten, Ruß enthaltenden Beschichtung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Beschichtung aus einer Mischung von Ruß und einem in Wasser löslichen oder dispergierbaren, nicht isolierend wirkenden Bindemittel, besteht.

2. Abschirmung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß beide Seiten der Unterlage mit einer Beschichtung versehen sind.

3. Abschirmung nach Anspruch 1 und 2', dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage ein naßfest gemachtes Elektroisolierpapier ist.

4. Abschirmung nach Anspruch 1 und 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das naßfest gemachte Papier ein polyäthylenimid enthaltendes Papier ist.

5. Abschirmung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage eine Elektroisolierfolie, wie eine Polyesterfolie, eine Azetatfolie, eine fluorierte Kohlenwasserstoffolie, eine Polymidfolie oder dgl. ist.

I 6. Abschirmung nach Anspruch 9 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ruß ein Gas- oder Flammruß mit niedrigem Asche- und Extraktgehalt ist.

7. Abschirmung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße des Rußes im Mittel etwa 270 bis 280 Angström beträgt.

8. Abschirmung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichhet, daß der spezifische Widerstand des Rußes bei 300 atm etwa 0,06 Ohm mal cm beträgt.

9. Abschirmung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Tierleim ist.

lOo Abschirmung nach Anspruch 1 bis 8 dadurch geicennzeichnet, daß das Bindemittel ein Alginat ist.

11. Abschirmung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Stärke ist.

12,. Abschirmung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Carboxylmethylzellulose ist.

13. Abschirmung nach Anspruch 1 bis , dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Polyglycol mit einem Molekulargewicht von über 1000 ist.

14. Abschirmung nach Anspruch 1 bis 8 Z dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel eine Mischung aus Tierleim und Alginat ist.

15e Abschirmung nach Anspruch 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Tierleim ein Hautleim ist.

16. Abschirmung nach Anspruch 10 bis 14 dadurch gekennzeichnet, daß das Alginat ein Natriumalginat ist.

17. Abschirmung nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sie kalandriert ist.

L e e r s e i t e