DE2058490A1 - Synthetisches Isolierpapier fuer die elektrische Isolation und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Synthetisches Isolierpapier fuer die elektrische Isolation und Verfahren zu seiner Herstellung

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DE2058490A1 DE19702058490 DE2058490A DE2058490A1 DE 2058490 A1 DE2058490 A1 DE 2058490A1 DE 19702058490 DE19702058490 DE 19702058490 DE 2058490 A DE2058490 A DE 2058490A DE 2058490 A1 DE2058490 A1 DE 2058490A1
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Kuniyuki Nakayama
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Description

  • Synthetisches Isolierpapier für die elektrische Isolation und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung betrifft elektrisches Isoliermaterial mit verbesserter dielektrischer Festigkeit bzw. Durchschlagfestigkeit bzw. dielektrischer Widerstandsfähigkeit und verbesserten dielektrischen Verlusten, ein Verfahren zu seiner Herstellung und ein Aabel, das mit diesem Isoliermaterial ausgerüstet ist.
  • In den letzten Jahren wurde die Nachfrage nach elektrischer Kraft in den besiedelten Gebieten und in den Industriegegenden immer grösser. Um diesen Bedarf erfüllen zu können, hat man die verwendete Spannung erhöht und die Transmission von Spannungen so hoch wie 500 KV oder 750 KV wird in Betracht gezogen, Somit müssen Kabel fiir solche hohen Ubertragungsspannungen und für elektrische Vorrichtungen und Ausrüstungen, die damit verbunden sind, solche hohen Spannungen aushalten können. Die Eigenschaften, die ein Isoliermaterial besitzen muss, damit es höheren tIbertragungsspannungen ausgesetzt werden kann, schliessen ein, dielektrische Festigkeit, hohe mechanische Festigkeit, eine Stabilität während längerer Zeit und thermische Stabilität. Elektrische Kabel müssen weiterhin einen niedrigen dielektrischen Verlust besitzen.
  • Die bekannten Isolierfolien bzw. Isolierstreifen bzw, Isolierbögen sind Isolierpapier oder Kunstoffilme. Der chemische Hauptbestandteil des Isolierpapiers ist Cellulose und somit ist die thermische Stabilität des Papiers niedrig. Bei Temperaturen, die obenhalb 120°C liegen, tritt beachtliche Zersetzung durch Wärme auf.
  • Papiere, die Amine enthalten oder Papiere, die Cyanoalkylverbindungen enthalten, wurden vorgeschlagen, um diese Nachteile zu überwinden, aber es hat sich herausgestellt, dcl Ss sie keine zufriedenstellenden Ergebnisse liefern. Weiterhin hat das Isolierpapier einen hohen dielektrischen Verlustfaktor, der beachtlich höher ist als 3,1 x 10-3, ein Wert, der als Standard für 500 KV OF-Kabel gesetzt wurde. Dernentsprechend besteht in dem Gebiet der OF-Kabel eine starke Nachfrage nach Isoliermaterialien bzw, Isolierfolien mit niedrigem dielektrischem Verlust.
  • Auf der anderen Seite werden nicht nur bei OF-Kabeln, sonde auch auf anderen Gebieten von elektrischen Artikeln, bei denen Isolierfolien verwendet werden, Isolierfolien mit höherer. thermischer Stabilität gefordert.
  • Man verwendet auf dem Gebiet der elektrischen Kabel Kunststofffilme, um den dielektrischen Verlustfaktor zu vermindern. In dieser Beziehung sind Kunststoffilme, wie Polycarbonat/Polysul fon/Polyphenylenoxydfilme (P.P.O), Polyäthylenfilme (PE) oder Polypropylenfilme (PP) recht zufriedenstellend. Werden solche Filme jedoch in OP-Kabeln verwendet, wird ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Öl zu einem Problem, da sie mit einem Isolieröl in den Kabeln verträglich sein müssen bzw. mit diesem koexistent sein müssen. Werden sie zusammen mit einem Mineralisolieröl oder mit einem synthetischen 01, wie mit Polybuten und Alkylbenzolen,verwendet, so schwellen die Kunststoffilme, sie losen sich, sie bekommen Sprünge, brechen usw., was ihre praktische Anwendung nachteilig beeinflusst, Es ist daher nötig, neue Isolieröle zu finden.
  • Ein Artikel, der einen Kunststoffilm in gewundener und laminior ter Porm enthält und der mit einem Isolieröl imprägniert werden soll, hat im allgemeinen eine glatte Oberfläche und daher ist es schwierig, dass das Öl eindringt und es besteht dSler die Neigung, dass sich Hohlräume bilden und daher ist für die Herstellung solcher Artikel eine übertriebene Genauigkeit erforderlich. Um diese Nachteile der Kunststoffilme zu überwinden, wurden Vorschläge gemacht, die Oberfläche der Kunststoffilme zu prägen oder man hat vorgeschlagen, alternativ ein Isolierpapier und einen Plastikfilm aufzuwickeln. Jedoch hat sich herausgestellt, dass der zuerst erwähnte Vorschlag in Bezug auf die ÖlwidersttBndsfahigkeit schlecht war und der letzte Vorschlag bringt einen dielektrischen Verlustfaktor, der nicht zufriedenstellend ist.
  • Fin anderer grosser Nachteil der Kunststoffilme ist die Beziehung zwischen der Dicke des Isoliermaterials und der dielektrischen Festigkeit. Im allgemeinen-ist diese Beziehung so, dass bei zunehmender Isolierdicke die dielektrische Festigkeit pro Einheit der Dicke abnimmt, Wennedie Isolierdicke gering ist, ist die dielektrische Festigkeit eines Kunststoffilms wesentlich höher als die eines Isolierpapiere. Andererseits ist die dielektrische Festigkeit des Kunststoffilms, wenn die Isolierdicke grösser wird, wesentlich niedriger als die von Isolierpapier, Die dielektrische Festigkeit von Kunststoffilm neigt dazu, dass sie mit zunehmender Dicke eine plötzliche Abnahme zeigt, wohingegen die Abnahme im Falle von Isolierpapier nur allmählich auftritt.
  • Dementsprechend zeigt ein Isoliermaterial, bei dem Kunststofffilme verwendet werden, die dicker sind als die aus Isolierpa pier in Bezug auf die Wärme eigenschaften und dem niedrigen dielektrischen Verlustfaktor, Schwierigkeiten, Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein neues Isoliermaterial für elektrische Zwecke, das einen niedrigen dielektrischen Verlustfaktor und hohe dielektrische Festigkeit auf wünschenswerte Weise vereinigt und das einheitlich mit Isolierflüssigkeiten, wie Isolierölen, Isoliergasen oder Isolierfirnissen bzw. -lacken, imprägniert werden kann. Dieses Isoliermaterial ist für die Verwendung für Kabel für extrem hohe Spannung und andere elektrische Anwendungen geeignet.
  • Erfindungsgemäss wird ein synthetisches Isolierpapier für die Verwendung bei der elektrischen Isolation nach dem Imprägnieren mit einer Isolierflüssigkeit geschaffen, wobei das Papier eine Folie enthält, die ein faserartiges Substrat und eine Matrix aus einem Polymeren, das darin einheitlich verteilt ist, enthält, wobei die Folie hergestellt wird, indem man ein poröses faserartiges Netz bzw. Gewebe oder Folienmaterial mit einer Lösung eine organischen Polymerisats mit hohem Molekulargewicht so imprägniert, dass die Menge des aufgenommenen organischen Polymerisats mit hohem Molekulargewicht 5 bis 70 Gew;- beträgt, berechnet auf das Gewebe- oder Folienmaterial, das organische Polymerisat dreidimensional auf dem Gewebe oder auf der Folie ausfällt und koaguliert und danach das behandelte Gewebe oder die behandelte Folie unter Druck kalandriert, wobei die Folie einheitliche feine Hohlräume besitzt mit einem Ilohlraumverhältnis im Bereich von 10 bis 70 %.
  • tiberraschenderweise zeigt das synthetische erfindungegemässe Isolierpapier eine überlegene Widerstandsfähigkeit gegenüber Öl und es kann leicht mit Öl imprägniert werden. Das Isoliermaterial enthält Fasern und feine Öltröpfchen oder Membranen, die in der Matrix des Polymerisats dispergiert sind. Es weist eine hohe elektrische Festigkeit auf und eine geringfügig abnehmende Tendenz in der Beziehung zwischen der Isolationsdicke und der dielektrischen Festigkeit.
  • Im folgenden soll das faserartige Gewebe- oder Folienmaterial näher beschrieben werden.
  • FaserartigesGewebe oder Folienmaterial, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann irgendwelches Fasergut aus jedem gewünschten Material sein. Es kann ein gewebtes Tuch aus Filamenten oder Fasern, ein nicht-gewebtes Tuch oder eine Kombination von diesen beiden sein. Im allgemeinen sind von Standpunkt der Einheitlichkeit der Fasern in dem synthetischen Isolierpapier oder vom Standpunkt der Verteilung der feinen Hohlräumelnichtwgewebter Tuche aus Filamenten oder Stapelfasern oder ähnlichen Materialien bevorzugt. In Bezug auf die Grösse der Pilamente oder Stapelfasern bestehen keine besonderen Beschränkungen. Jedoch sind Fasern bzw. Filamente mit feinem Denier und kleinen Querschnitten bevorzugt, da sie die Bildung von feinen Hohlräumen leichter erlauben. Da grössere Denier die Bildung von grösseren Hohlräumen bewirken, sind die Eigenschaften des synthetischen Isolierpapiers besser, wenn der Denier der Filamente oder Stapelfasern bestimmten Beschränkungen unterworfen wird. Dementsprechend sind 1,0 bis 10 Denier bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt.
  • Das nicht-gewebte Tuch, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, kann durch Zusammenschmelzen von Fasern miteinander durch Selbstschmelzadhäsion gebildet sein oder es kann hergestellt werden, indem man ein Bindemittel oder Fasern, die selbst als Bindemittel wirken, verwendet, um dem Gewebe Festigkeit und Zugfestigkeit zu verleihen. Man kann ebenfalls ein Gewebe oder eine Matte aus Stapelfasern verwenden, die miteinander nicht verbunden sind und die nicht aneinander haften und die nicht selbsttragende Eigenschaften aufweisen, Das Gewebe oder die Mattekännengemäss Verfahren hergestellt werden, die per se bekannt sind.
  • Wenn beispielsweise die Länge der Stapelfasern 10 bis 50 m beträgt, kann man ein Gewebe oder eine Matte aus Stapelfasern, die man durch Verwendung einer gewebebildenden Vorrichtung, wie einer Kardiervorrichtung oder einem Garnettöffner bzw. einer Garnettvorrichtung, erhält, direkt verwenden. Derartige Gewebe oder Matten können auch vor ihrer Verwendung laminiert oder genadelt werden.
  • Wenn die Faserlänge 1,0 bis 10 mm beträgt, werden die Fasern durch bekannte Vorrichtungen aufgeschlämmt und dann in eine Polien herstellende Vorrichtung gegeben, um ein Gewebe oder eine Folie (water leaf) zu ergeben, was dann als faserartiges Substrat in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • Werden kontinuierliche Filamente verwendet, legt man an die Filamente elektrostatische Ladung an und die Filamente werden in Gewebeform angeordnet.
  • Die nicht-gewebten Tuche sind dem Pachmann bekannt, Diese Gewebe oder Matten werden als faserförmiges Substrat direkt oder nachdem sie gemäss dem Schmelzverfahren oder durch Verbinden verbunden wurden, verwendet.
  • Die Filamente oder Stapelfasern, die bei der Herstellung des erfindungsgemässen synthetischen Isolierpapiers verwendet vierden, sind nicht auf irgendeine Weise beschränkt. Beispielsweise können sie hergestellt werden aus natiirlichen Fasern, wie aus pflanzlichen, tierischen und Mineralfasern, regenerierten Cellulosefasern, Proteinfasern, synthetischen Fasern, wie Fasern aus Celluloseestern, Polyamiden, Polyvinylalkohols Polyvinylidenchlorid, Polyvinylchlorid, Polyacrylnitril, Polyestelm, Polyolefinen, Polycarbonat, Polyphenylenoxyd, Polyfluoräthylen und Polysulfon und ebenfalls kann man anorganische Fasern, wie Pasern aus Glas, Gesteinen oder Schlacke,verwenden, Diese Faw sern können allein oder in Kombination mit einer oder mehreren Arten verwendet werden. Die Arten und Pormen der Fasern sollen im Hinblick auf die beabsichtigte Verwendung des entstehenden Isoliermaterials ausgewählt werden.
  • Es ist selbstverstandlich, dass die verwendeten Fasern eine elektrische Festigkeit aufweisen sollen, die einem bestimmten Standard entsprechen, beispielsweise mehr als 120 KV bei einer Dicke von 1 mm. Wenn eine Zun,alrme des thermischen dass Widerstande beabsichtigt ist, ohne dass es erforderlich ist/ g tnne müssen natürliche oder synthetische anorganische Fasern, wie Glasfasern, Gesteinwolle oder Asbest ausgewählt werden und als synthetische Fasern müssen Polycarbonatfasern, Polyphenylenoxydfasern, Polysulfonfasern, Polyfluoräthylenfasern, Polyacrylnitrilfasern, Polyesterfasern und aromatische Polyamidfasern ausgewählt werden. Soll der dielektrische Verlustfaktor vermindert werden, beispielswei&e, wenn das Isoliermaterial bei OP-Kabeln verwendet werden soll, so soll das Material selbst einen niedrigen dielektrischen Verlustfaktor aufweisen, obgleich dieser stark von dem organischen Polymerisat mit hohem Molekulargewicht, das in der Matrix verwendet wird, abhängt und so werden Polyolefinfasern, Polyfluoräthylenfasern, Polyesterfasern, Polyphenylenoxydfasern, Polysulfonfasern, aromatische Polyamidfasern und Glasfasern ausgewählt.
  • Synthetische Isolierpapiere mit verschiedenen einzelnen Eigenschaften können hergestellt werden, indem man solche geeigneten Fasern mit geeigneten organischen Polymerisaten mit hohem Molekulargewicht vereinigt.
  • Das Verhältnis an Hohlräumen () in der Folie liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 70 Vo, wenn die Folie zusammengefallenist bzw. bei einem Druck von 500 g/cm2 zusammengepresst wurde. Ist das Maß an Hohlräumen geringer als 30 %, dann wird das Maß an Hohlraume in dem entstehenden synthetischen Isolierpapier ebenfalls geringer, obgleich es etwas von den Beschichtungsbedingungen bei der Anwendung einer Lösung des organischen Polymerisats mit hohem Molekulargewicht abhängt. Als Polge davon, nimmt, genau wie bei einem Film, die mechanische Festigkeit, wie die Zugfestigkeit zu, aber bei der dielektrischen Festigkeit, die von den Dickeeigenschaften abhängt, tritt weniger Verbesserung auf, Das Maß an IIohlräumen kann bis zu 10 % vermindert werden, wobei einige elektrische Eigenschaften geopfert werden. Verhältnisse an Hohlräumen, die über 70 % liegen, bringen mit sich, dass keine kleinen Hohlräume mehr gebildet werden können und eine Zunahme der dielektrischen Festigkeit kann nicht mehr beobachtet werden.
  • *)die in N,N'-Dimethylformamid oder N,N'-Dimethylacetamid löslich sind, Celluloseesterpolymere, die in Aceton und ähnlichen Lösungsmitteln löslich sind, Polyester, Polyamide, Polyurethane, Polycarbonat, Polysulfon, Polyacrylnitril und Mischpolymerisate dieser Verbindungennylpolymere, die in Cyclohexanon löslich sind, und Polyalkylacrylate, die in Methanol löslich sind, und ähnliche Polymere.
  • Natürlich sollte das verwendete Matrixharz eine dielektrische Konstante besitzen, die von dem Isoliermaterial gefordert wird, und weiterhin sollte es einen niedrigen dielektrischen Verlust aufweisen und es sollte in dem verwendeten Isolieröl nicht löslich cein, Der Fachmann kann leicht die Art des Matrixharzes gemäss der Art des verwendeten Isolieröls bestimmen. Matrixharze, die für die vorliegende Erfindung besonders nützlich sind, schliessen beispielsweise ein Polycarbonatharze, Polyrhenylenoxydharze, Polysulfonharze, Polyesterharze, Polyamidharze und Polyolefinharze (Polyäthylen oder Polystyrol usw.).
  • Es ist wünschenswert, dass das synthetische erfindungsgemässe Isolierpapier 5 bis 70 Gew.-, vorzugsweise 10 bis 30 Gew.-%, des Matrixharzes eingearbeitet enthält, berechnet auf das faserartige Gewebe- oder Folienmaterial, Für die Bildung einheitlicher und feiner Hohlräume in dem synthetischen Isolierpapier ist es wichtig, dass das faserartige Gewebe- oder Folienmaterial mit dem beschriebenen Matrixharz in Form einer Lösung imprägniert wird und dass sich das Harz aus der Lösung auf dem Gewebe-oder Folienmaterial ausscheidet und dass das behandelte Material einer Kalandrierbehandlung unterworfen wird. Einfaches Überziehen des faserartigen Substrats mit dem Polymerisat oder Überschichten mit einem Polymerisat, das ein Treibmittel enthält, und dann Verschäumen liefert kein Isolierpapier für elektrische Zwecke mit der wünschenswerten Kombination von geringem elektrischen Verlust und hoher elektrischer Stärke beim Imprägnieren mit einer Isolierflüssigkeit, selbst wenn es ein Hohlraumverhältnis von 10 bis 70 % enthält, wie es bei der vorliegenden Erfindung er Fall sein muss.
  • In der vorliegenden Anmeldung und in den Ansprüchen bedeutet das Verhältnis bzw. das Maß an Hohlräumen (cC) der Wert, den man gemäss er folgenden Gleichung erhält, worin V2 das Massenvolumen der Folie bedeutet und das Produkt der Dicke (t) der Folie und der Fläche (s) der Folie darstellt und V1 ist das Nettovolumen der Folie, das beispielsweise durch ein spezifisches lichtemeesgerät, durch Vergleich mit Luft, bestimmt wird (Gerät 930 von der Toshiba Beckman Kabushiki Kaisha, Japan), Das faserartige Gewebe oder die Matte hat vorzugsweise eine scheibare Dichte von 0,2 bis 1,0 g/cm3, obgleich sie gemäss der Faserlänge variieren kann.
  • Bei dem erfindungsgemässen synthetischen Isolierpapier ist das organische Polymere mit hohem Molekulargewicht einheitlich in dem beschriebenen faserartigen Substratgewebe verteilt und feine Hohlräume einheitlicher Grösse, die für die Imprägnierung mit der Isolierflüssigkeit erforderlich sind, sind ebenfalls einheitlich verteilt. Das organische Polymere mit hohem Molekulargewicht, das in dem faserartigen Gewebesubstrat verteilt ist, wird in der vorliegenden Anmeldung als Matrixpolymerisat oder -harz bezeichnet, Solche Matrixharze können alle Polymeren sein, die in einem Mösungsmittel löslich sind und filmbildende Eigenscha£ten besitzen. Spezifische Beispiele von Matrixharzen schliessen ein: Kunststoffe aus Polyolefin, natürliche und synthetische Kautschuke, Polystyrol, Polyvinylacetat, Polyalkylmethacrylat, Polyphenylenoxyd und Mischpolymerisate, die hauptsächlich Styrol enthalten und die in aromatischen Lösungsmitteln löslich sind, Matrixharze können allein oder in Kombination von zwei oder mehreren Harzen verwendet werden.
  • Andere Materialien können zu dem synthetischen Isolierpapier zugefügt werden, um ihm spezielle Eigenschaften zu verleihen.
  • Beispielsweise besitzt ein synthetisches Isolierpapier, ds unter Verwendung eines Matrixharzes hergestellt wurde, das feinverteiltes Pulver, das Glimmer enthält, eine höhere dielektrische Festigkeit, da die dünnen Glimmerflocken einheitlich an der Oberfläche des synthetischen Isolierpapiere verteilt sind.
  • Ein synthetisches Isolierpapier, das unter Verwendung eines Matrixharzes hergestellt wurde, das eine starke dielektrische Verbindung, wie Bariumtitanat enthält, besitzt eine hohe dielektrische Konstante.
  • Im folgenden wird die Hesqtellung des synthetischen Isolierpapiers beschrieben.
  • A) Überziehen mit einer Harzlösung Gemäss der vorliegenden Erfindung wird ein faserartiges Substrat mit der beschriebenen Lösung eines Polymeren überzogen.
  • Das Imprägnierverfahren oder das Beschichtungsverfahren mit dieser Lösung unterliegt keinen besonderen Beschränkungen und solche bekannten Beschichtungsverfahren, wie Beschichten durch Eintauchen, Beschichten mit Walzen, Beschichten durch Sprühen oder Beschichten durch Rakel- b Messerauftragmaschinen können verwendet werden. Wenn das Gewebe oder die Matte selbst keine selbststützenden Eigenschaften besitzt, wird das Beschichten auf einer geeigneten Trägervorrichtung durchgeführt und das Substrat wird durch einen Tank geleitet, der die Überzugslösung enthält, danach wird das Harz in einer zuvor bestimmten Menge abgequetscht. Das Beschichten kann auch so durchgeführt werden, indem man die Überzugslösung auf ein Gewebe oder eine Matte, die sich auf einer Fördervorrichtung befinden, aufspricht oder indem man das Gewebe oder die Ma-tte durch Überzugswalzen leitet. - In diesem Fall sollte das verwendete Lösungsmittel so gewährt werden, dass sich das Harz, aber nicht die Fasern lösen. Die Löslichkeit des Matrixharzes in dem Lösungsmittel sollte mindestens 5 %, vorzugsweise mindestens 10 betragen. Die Art des Lösungsmittel, die verwendet wird, wird gemäss der Art des Matrixharzes ausgewählt, d.h. dass das ausgewählte Lösungsmittel von dem organischen Polymeren mit hohem Molekulargewicht, das es lösen soll abhängt.
  • Beispiele von Lösungsmitteln, die zweckdienlich bei dem erfindungsgemässen Verfahren verwendet werden können, schliessen ein: aromatische Kohlenwasserstofflösungsmittel, wie Benzol, Xylol und Toluol, Ketone, wie Aceton, Methyläthylketon und Cyclohexanon und Amide, wie N,N'-Dimethylformamid und N,N'-Dimetllylacetamid. Ausser diesen können Kohlenstofftetrachlorid, Chloroform, Dichloräthan, Trichloräthan, N-Methylpyrrolidon, Ameisensäure, Schwefelsäure, Phenole und Ester mit guten Ergebnissen verwendet werden. Diese Lösungen können allein oder miteinander in Mischung eingesetzt werden.
  • Bei der vorliegenden Erfindung kann man auch Ultraschallvibration anwenden, wenn min das faserartige Substrat in die Lösung des organischen Polymeren mit hohem Molekulargewicht eintaucht.
  • Wird ein faserartiges Substrat einfach in eine Lösung des Polymeren eingetaucht, kann es möglich sein, dass mit der lösung nicht vollkommene Imprägnation erreicht wird, und zwar an den dichten und verdrehten Faserstellen und es besteht die Möglichkeit, dass Blasen, die schwierig vollkommen zu entfernen sind, verbleiben, Wenn in einem dichten Teil der Faser Blasen verbleiben, so sind diese auch noch bei der nachfolgenden Koagulations-und Ausfällungsstufe vorhanden und bei dem Kalandrieren. Beispielsweise können im Falle von synthetischem Isolierpapier mit einer Dicke von 100 ju diese Blasen eine Grösse von 30µ in der Richtung der Dicke aufweisen und sich durch die Faser in der Richtung der Dicke erstrecken.
  • Bei snnthetischen Isolierpapieren, die mit 01 imprägniert sind, hängt die dielektrische Festigkeit von der BuStpermeabilität des Isolierpapiers, insbesondere von der Feinheit und der Einheitlichkeit der Hohlräume ab. Wenn grosse Blasen vorhanden sind, nimmt die dielektrische Festigkeit des Isolierpapiers ab.
  • Daher hat ein synthetisches Isolierpapier mit grossen Blasen nicht nur eine durchschnittliche niedrige dielektrische Festigkeit, sondern einige Teile des Papiers haben extrem schlechte dielektrische Festigkeit verglichen mit anderen Papierteilen.
  • Es ist schwierig, die zuvor erwähnten Blasen zu entfernen und die Neigung, dass diese entstehen, nimmt mit zunetmender Herstellungsgeschwindigkeit des synthetischen Isolierpapiers zu.
  • Erfindungsgemäss jedoch werden die Blasen, die in den dichten verdrehten Teilen der Faser vorhanden sind, wirksam entfernt, indem man das faserförmige Substrat in eine Lösung des Polymeren mit hohem Molekulargevricht eintaucht und mit Ultraschall bestrahlt.
  • Das Überziehen bzw. Beschichten mit dem Matrixharz kann man in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung leicht kontinuierlich durchführen, indem man das Fasergut nötigenfalls zusammen mit einem geeigneten Trägermaterial in einen Tank leitet, der mit einem Ultraschallvibrationsgenerator ausgerüstet ist und der eine Lösung des Polymeren mit dem hohen olekulargewicht enthält, wobei das Fasergut in die Lösung eingetaucht wird.
  • Die maximale Vibration kann an. das Fasergut angewendet werden, das mit der polymeren Lösung imprägniert werden soll, indem man die Entfernung ( Acm) zwischen dem Fasergut und dem Ultraschallgenerator ungefähr so wählt, dass sie dem Wert der folgenden Gleichung entspricht: worin V die Schallgeschwindigkeit (cm/Sek.) in der Polymerisatlösung und A die Anzahl der Vibrationen (Hz/Sek.) der Ultraschallvibration bedeuten, nämlich die Entfernung, die 1/4 der Wellenlänge entspricht. In einer Polymerlösung mit einer Dichte von 1 ist der Wert V ungefähr 1500 m/Sek, Die Frequenz der verwendeten Ultraschallvibration sollte 16 Iz oder mehr betragen,um die Blasen vollständig zu entfernen. Ist die Frequenz höher als 50 KHz, so wird der Wert zu klein. Weiterhin ist es nötig, dass die Abgabe an Ultraschallvibration 2 mindestens 0,5 Watt/cm beträgt. Wenn die Abgabe wesentlich geringer ist als dieser Wert, wird die Antischaumwirkung vermindert.
  • B) Koagulation des Matrixharzes Das Matrixharz, mit dem das Fasergut in Form einer Lösung imprägniert ist, wird dann auf dem Substrat durch geeignete Bedingungen niedergeschlagen.
  • Gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein faserartiges Gewebe oder eine faserartige Matte, die mit einer Lösung des organischen Polymeren mit hohem Molekulargewicht imprägniert ist, in ein flüssiges Medium eingetaucht, das mit dem organischen Lösungsmittel mischbar ist, das aber für das Polymere kein Lösungsmittel ist und wobei dann das Polymere auf dem faserartigen Gewebe oder der Matte niedergeschlagen wird. Wenn das Lösungsmittel in dem Koagulationstank zur Extraktion und Lösung des Lösungsmittels der polymeren Lösung eine zu geringe Löslichkeit zeigt, so wird das Polymere nur unvollständig koaguliert oder ausgefällt und die Polymerlösung verlässt die faserförmige Folie bevor sie koaguliert ist. Daher sollte dat Lösungsmittel in dem Koagulationstank für das Lösungsmittel der Polymerlösung ein gutes Lösungsmittel sein. Aus diesem Grunde gibt das Verfahren, bei dem man in Lösungsmittel eintaucht, relativ grosse und grobe Hohlräume von ausgefällte organischen Polymeren mit hohem Molekulargewicht. Es ist jedoch auch möglich, relativ kleine Hohlräume zu erhalten, indem man das Matrixharz, das organische Lösungsmittel für das Matrixharz und das flüssige Koagulationsmedium sorgfältig auswählt und das Polymere langsam ausfällt.
  • Auf jeden Pall wird das so behandelte Gewebe oder die so behandelte platte anschliessend kalandriert, Durch diese Behandlung werden die Eigenschaften, die von den Hohlräumen abhängen, begrenzt, abhängig von den Kalandrierbedingungen, beispielsweise indem die Hohlräume zusammenfallen.
  • Koagulation durch einen Temperaturwechsel oder durch Anwendung eines Lösungsmittels in Dampfform ist unzureichend und man sollte so etwas besser als Vorkoagulation bezeichnen. In einem solchem Fall sollte die vollständige Koagulation dadurch erreicht werden, das man ein Koagulationslösungsinittel verwendet.
  • Die Geschwindigkeit der Koagulation hängt haupt.scichlich von der Extraktionsgeschwindigkeit des Lösungmittels aus der Lösung des Polymeren oder durch den Ersatz des Lösungsmittels ab und daher ist es nötig, dass das Koagulationslösungsmittel ein gutes Lösungsmittel für das Lösungsmittel der I'olnmerisatlösung ist. Hilfsvorrichtungen, wie Rühren oder Ultraschallvibration sind wirksam, um das Koagulationsverfahren zu beschleunigen.
  • Aus wirtschaftlichen Gründen ist es am meisten bevorzugt, dass das Koagulationsmittel Wasser ist. Wird Wasser als Koagulationslösungsmittel verwendet, kann man als Lösungsmittel fiir das Polymere Ketone, wie Aceton, Amide, wie N,N'-Dimethylformamid und N,N'-Dimethylacetamid, Alkohole, wie Methanol, N-lvlethylpyrrolidon, Cyclohexanon, Ameisensäure, Schwefelsäure und Phenole verwenden. Ist das Lösungsmittel für die polymere Lösung ein aromatisches Lösungsmittel, Chloroform, Kohlenstofftetrachlorid, Dichloräthan, Trichloräthan, Phenol oder Ester, kann man Wasser als Koagulationslösungsmittel nicht verwenden und in diesem Pall verwendet man als Koagulationslösungsmittel Methylalkohol oder Äthylalkohol. Andere Lösungsmittel können ebenfalls als Koagulationslösungsmittel eingesetzt werden, aber hier wurden Wasser und Alkohole als Beispiele für Koagulationslösungsmittel aufgezählt, die für viele Lösungsmittel der Polymerenlösung eingesetzt werden können.
  • Bei einer anderen erfindungsgemässen Ausführungsform wird ein mit der Polymerlösung imprägniertes Fasergut auf eine Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts der Lösung abgekühlt, um das Polymere in einer dreidimensionalen Netzstruktur auszufällen.
  • Bei diesem Gefrier-Koagulationsverfahren gefriert das Lösung mittel allein und nur das organische Polymere wird ausgeschieden und fällt aus. Das ausgefallene Polymere nimmt in diesem Fall die Form einer Matrix einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur an, die sich um die gefroreren Lösungsmittelkristalle ausbildet. Wenn die Lösungsmittelkristalle geschmolzen sind, und das Lösungsmittel durch irgendwelche Verfahren, wie Pressen, Verdampfen oder Extraktion, entfernt wurde, sind feine Hohlräume einheitlich im Inneren verteilt und innerhalb des Faserguts wurde eine Harzmatrix mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur gebildet.
  • Um in der Polymerenmatrix feine Hohlräume zu erhalten, ist schnelles Au<;frieren bevorzugt. Langsames Ausfrieren liefert gro9süre Hohlräume, Um das Fasergut, das Jet der Polymerlösung imprägniert ist, schnell unterhalb des Gefrierpunkts abzukUlI]en, wird ein flüssiges Kühlmedium verwendet und das faserförmige Substrat, das mit der Polymerlösung imprägniert ist, wird in das flüssige Kühlmedium eingetaucht. Durch dieses Vorgehen wird die Geschwindigkeit des Wärmeaustausches zwischen dem Kühlmedium und dem Fasergut erhöht und ein schnelles Abkühlen wird möglich. Als Kühlmedium kann man Alkohole bei Kühltemperaturen bis ungefähr -600C verwenden. Verflüssigte Gase, wie verflüssigter Stickstoff und verflüssigte Luft können als Kühlmedium bei extrem niedrigen Temperaturen verwendet werden.
  • Andere Kühlmedien können ebenfalls verwendet werden, solange sie nicht die Eigenschaften des synthetischen Isolierpapiers nachteilig beeinflussen.
  • Die Extraktion des Lösungsmittels nach dem Ausfällen der Polymerenmatrix kann man durch irgendwelche Verfahren, die bekannt sind, erreichen, wie durch Pressen,Extraktien und Waschen und Verdampfen.
  • Im Falle des Verfahrens, bei das Lösunrsmittel der Polymerlösung durch ein Nichtlösungsmittel (Lösungsmittelersatzverfahren) ersetzt wird, wird das Polymere in relativ grossen Teilchen ausgefällt und relativ grosse Hohlräume bleiben in dem Matrixharz. Dlrch Kalandrieren werden diese Hohlräume stark ZU kleinen Hohlräumen zusammengepresst und die gesamten Hoh3rumo werden dadurch einheitlich.
  • Wird jedoch die imprägnierte Polymerlösung gemäss dem zuletzt erwähnten Verfahren gefroren, so werden einheitliche Hohlräume in der Matrix des ausgefällten Polymeren gebildet. Ein nachfolgendes Kalandrieren der Produkte macht es möglich, dass die Hohlräume eine Isolierflüssigkeit feinverteilter aufnehmen als dies bei dem synthetischen Isolierpapier der Fall ist, das man gemäss dem Lösungsmittelersatzverfahren erhalt, wobei die dielektrische Festigkeit noch erhöht wird.
  • Die Polymerenmatrix, die durch das Frierverfahren ausgefällt wird, befindet sich in kristallisiertem Zustand und nicht in einem gelförmigen Zustand, verglichen mit der Lösungsmittelersatzmethode und daher zeigt sie bessere mechanische Festigkeit, verbunden mit der integrierten dreidimensionalen Netzwerkstruktur.
  • C) Kalandrieren mit Walzen Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird die so erhaltene poröse Folie einem Kalandrieren mit Walzen bei Druck und Temperatur unterworfen, wobei eine Folie gebildet wird mit einem Verhältnis von Hohlräumen im Bereich von 10 bis 70 cN.
  • Die Temperatur beim Kalandrieren sollte mindestens 1000 niedriger sein als der Schmelzpunkt des koagulierten Polymeren. Vorzugsweise sollte sie jedoch 10 bis 500C niedriger sein als der Schmelzpunkt des koagulierten Polymeren. Wenn eine Temperatur gewählt wird, die nahe am Schmelzpunkt des Polymen liegt, so wird das Polymere flüssig und schmilzt zu einem Film, was mit sich bringt, dass die Hohlräume in dem synthetischen Isolierpapier verschwinden. Wenn andererseits die Temperatur zu nieartig ist, tritt ein Flüssigwerden und eine Schmelzhaftung kaum auf und die Hohlräume fallen nicht zu kleineren Grössen zusammen bzw. verkleinern sich nicht und dadurch wird die mechanische Festigkeit des synthetischen Isolierpapiers nicht er-2 höht. Der Druck beim Kalandrieren beträgt 10 bis 300 kg/cm verzu@@@@@@ 10 bis 50 kg/cm² @@ 50 kg/cm2 zu dem Punkt @@ die Kelen vorzugsweise 10 bis 50 kg/cm , an dem Punkt, wo die Kalanderwalze in Kontakt mit der Folie kommt. Extrem niedrige Drucke liefern keine Verbesserung der dielektrischen Festigkeit, da kaum Verflüssigung und Schmelzhaftung des koagulierten Polymeren auftritt. Andererseits nimmt das Flüssigwerden und die Schmelzhaftung überhand, wenn der Druck zu hoch ist und das Polymere nimmt die Form eines Films an.
  • Auf die beschriebene Weise erhält man somit ein synthetisches Isolierpapier mit einer Zahl feiner Hohlräume.
  • Das erfindungsgemässe Kalandern mit Walzen kann in feuchtem Zustand durchgeführt werden und wenn man es so durchführt, ist es möglich, die Spannung, die eine Koronaentladung initiiert, in dem elektrisch isolierenden Papier auf einem hohen Wert zu halten.
  • Wird die Folie, die behandelt werden soll, zuerst getrocknet und dann kalandriert, werden sich in der ausgefällten PolymerS matrix auf dem Fasergut geschlossene Zellen bilden, wenn die Druckkrcifte zwischen den Kalariderwalzen so hoch wie 300 kg/cm2 wären. Solche Hohlräume bleiben in Form von geschlossenen Zellen, selbst wenn das synthetische Isolierpapier mit einem Isolieröl imprägniert wird, und das Isolieröl würde die Yolie nicht durchdringen, sondern in den Zellen verbleiben. Dies kann die Ursache für eine ungewöhnliche niedrige Koronainitiationsspannung sein. Wenn andererseits die Folie in feuchtem Zustand kalandriert wird, sind die Hohlräume in dem Matrixpolymerisat als offene Zellen vorhanden und sie werden nicht zu geschlossenen Zellen. Wenn das Produkt daher mit einem Isolieröl imprägniert wird, füllen sich alle Hohlräume mit dem Isolieröl und es wird verhindert, dass eine sehr niedrige Koronaentladungsiniiationsspannune auftritt. Da die Anzahl derartiger geschlossener Zellen sehr gering ist, selbst in synthetischem Isolierpapier, das sehr niedrige Koronainitiationsspannug zeigt, ist es sehr schwierig, ihre Anwesenheit mit dem blossen Auge festzustellen. Jedoch kann man die obige Annahme machen, da beim Erhöhen des Drucks des Isolieröls beim Impragnieren die Koronaentladungsinitiationsspannung einer gewöhnlichen Probe abnimm-t, aber bei einer ungewöhnlichen Probe, ändert erhöhter Druck kaum die Koronaentladungsinitiationsspannung.
  • Bei dieser Ausführungsform wird eine poröse Folie durch die K -landerwalzen gepresst, wenn sie mit dem Koagulationslösungs mittel oder mit einer Waschflüssigkeit angefeuchtet ist, ohne dass sie vorher getrocknet wurde. Eine solche Kalanderbeliandlung bringt mit sich, dass die Hohlräume, die in dem Polymeren vorhanden sind, zusammenfallen und dass ein syn-thetischec Isolierpapier gebildet wurde, das eine Anzahl von feine kontinuierlichen Hohlräumen besitzt. Um den feuchten Zustand zu erreichen, ist es vorzuziehen, dass die oben erwähnte Flüssigkeit in einer Menge von mindestens 30 Gew.-% vorhanden ist.
  • d) Modifikation des Herstellungsverfahrens Die beiliegenden Zeichnungen sind beispielshafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Fig.1 ist eine schematische Ansicht, um eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zu erläutern.
  • Figuren 2 und 3 sind schematische Ansichten, die andere Ausführusformen der vorliegenden Erfindung erläutern und bei denen ein syntheti.scJIes Isolierpapier für elektrische Zwecke unter Verwendung eines faserförmigen Gewebes, das keine selbsttragenden Eigenschaften besitzt, hergestellt wird.
  • Fig. 4 ist eine schematische Ansicht einer anderen erfindungagemessen Ausführungsform.
  • Die Figuren 5 bis 10 sind Ansichten, die die Anordnung der faserförmigen Folie, die eine koagulierte Harzmatrix enthält, der Walzen und eines elastischen Körpers bei der Kalandersufc des erfindungsgemässen Verfahrens zeigen.
  • Fig. 11 ist ein Querschnitt eines elektrischen OF-Kabels mit einem einfachen Kern, bei dem man das elektrisch oolierende synthetische Papier verwendet hat, und Fig. 12 ist ein Querschnitt eines elektrischen OX-Kabels} mit drei Kernen, ei dem man das elektrisch isolierende synthetische erfindungsgemässe Papier verwendet hat.
  • Eine erfindung-gemanse Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 näher erläutert. Ein selbsttragendes nichtgewebtes Tuch 1 wird von einer Beschickungswalze abgewickelt und in eine Lösung des organischen Polymeren mit hohem Molekulargewicht, die in einem imprägnierbad vorhanden ist, geleitet und mit der Polymerlösung imprägniert. Das nicht-gewobene Tuch, das mit einer Lösung des Polymeren imprägniert ist, wird durch ein Paar Abquetschwalzen 3 geleitet, um den Polymergehalt auf einen zuvorbestimmten Wert einzustellen und dann wird es in ein Koagulationsbad 4 geleitet, das sich in dem Koagulationsbadbehälter befindet. Hier wird das, Polymerisat koaguliert. Das nicht-gewebte Tuch, auf dem sich das koagulierte Polymere befindet, wird dann durch eine Waschflüssigkeit 5 geleitet, die sich in einem Waschtank befindet, und wobei das Lösungsmittel fast vollständig entfernt wird. Das nicht-gewebte Tuch wird dann in einem Vorwärmofen 6 getrocknet und auf ein zuvor bestimmtes Maß an Hohlräumen durch die heissen Kalanderwalzen 7 gepresst. Danach wird es auf einer Rolle als Isolationspapier 8 für elektrische Zwecke aufgewickelt. Bei dieser Ausführungsform ist es erforderlich, dass das nicht-gewebte Tuch etwas Zugfestigkeit besitzt. Eine Zugfestigkeit von ungefähr 500 g ist für ein Blatt mit einer Breite von 5 cm erforderlich, obgleich die Zugfestigkeit variieren kann in Abhängigkeit von dem Material und Herstellungsbedingungen. Solche Zugfestigkeit kann man durch Selbstschmelzadhäsion (self-melt-adhesion) der Fasern oder durch Verwendung eines Klebstoffs erreichen.
  • Bei dem beschriebenen Verfahren besteht der Zweck des Waschens darin, das Lösungsmittel der Überzugslösung zu entfernen. Es ist daher bevorzugt, dass die Waschflüssigkeit die gleiche ist wie das Koagulationslösungsmittel. Wenn jedoch Koagulationslösungsinittel, wie Alkohol, oder andere Lösungsmittel als Wasser verwendet werden, ist die Verwendung solcher Koagulationslösungsmittel als Waschflüssigkeit nicht wirtschaftlich vorteIlhaft. Werden aromatische Lösungsmittel, Chloroform, Rohlenstofftetrachlorid, Dichloräthan und Trichloräthan, d.h. Lösungsmittel mit relativ niedrigen Siedepunkten, verwendet, so kann man das Lösungsmittel der Polymerlösung durch Verdampfen oder Trocknen entfernen, indem man direkt von der Koagulationsstufe zu der Trocknungsstufe geht und die Waschstufe auslässt. Im Falle von Lösungsmitteln mit relativ hohen Siedepunkten, wie Phenolen und Estern,ist es möglich, die behandelte Faserfolie mit einer Lösung eines oberflächenaktiven Mittels zu waschen und zu extrahieren, indem man Ultraschallvibration verwendet und dann mit Wasser zu waschen, um das Lösungsmittel und das oberflächenaktive Mittel zu entfernen.
  • Bei der Vortrocknungsstufe soll Waschflüssigkeit entfernt werden. Dafür sind keine besonderen Vorrichtungen erforderlich.
  • Die Temperatur der faserartigen Folie sollte, wenn sie den Vortrocknungsofen verlässt, vorzugsweise ähnlich sein der Tempetatur der Kalanderwalzen.
  • Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung von synthetischem Isolierpapier für elektrische Zwecke wird ein Gewebe oder eine Matte aus Staelfasern, die miteinander nicht verbunden sind, und miteinander nicht verschmolzen sind, mit einer Lösung eines organischen Polymerisats von hohem Molekulargewicht in einem organischen Lösungsmittel so imprägniert, dass die Menge an Polymerisat 5 bis 70 Ges.» , berechnet auf das Gewebe oder die Matte beträgt. Das Gewebe oder die Watte wird dann in ein flüssiges Medium eingetaucht, das mit dem organischen Lösungsmittel mischbar ist, aber für das Polymere ein Nichtlösungsmittel ist, wobei das Polymere auf den Stapelfasern ausgefällt wird. Die entstehende Folie wird dann unter Erwärmen und unter Druck kalandriert, wobei eine Folie gebildet wird, die ein Hohlraumverhältnis im Bereich von 10 bis 70 % aufweist.
  • Bei dieser Ausführungsform wird als Fasergut ein Gewebe oder -eine Matte von Stapelfasern verwendet, die miteinander nicht verbunden sind oder durch Schmelzen verbunden wurden. Es kann auch ein Gewebe oder eine Matte aus Stapelfasern verwendet werden, die im wesentlichen keine selbsttragenden Eigenschaften besitzen. Der Ausdruck selbsttragende Eigenschaften" (selfsupporting properties), wie er in der vorliegenden Erfindung und in den Ansprüchen verwendet wird, bedeutet, dass die Faser selbst eine Zugfestigkeit hat, die äussere Kräfte aushält und dass sie ihre eigene Borm beibehalten kann. Da ein selbsttragendes nicht-gewebtes Tuch eine relativ hohe scheinbare Dichte hat, wenn es mit einer Lösung des Matrixharzes imprägniert wird, besteht die Möglichkeit, dass sich das Matrixharz als Schicht nahe an der Oberfläche des Tuchs ausbreitet und dass die Verteilung des Matrixharzes oft nicht einheitlich ist. Ein nicht-gewebtes Tuch, das durch Anwendung eines Klebstoffs selbst tragend gemacht wurde, kann bei der Wärmebehandlung, die oft nach der Anwendung des Klebstoffs durchgeführt wird, nachteilig beeinflusst zu werden.
  • Diese erfindungsgemässe Ausführungsform eignet sich besonders für Gewebe oder Matten aus Stapelfasern, die im wesentlichen nicht miteinander verbunden sind oder aneinanderkleben. Derartige Gewebe oder Matten zeigen im allgemeinen schlechte selbst tragende Eigenschaften. Die Anwendung einer Matrixharzlösung wird deshalb durchgeführt, indem man das Gewebe oder die Matte auf einer geeigneten Trägervorrichtung transportiert, indem man sie in solchem Zustand durch das Bad, das die Matrixharzlösung en-thält leitet und es anschliessend zu den Abquetschwalzen führt.
  • Die Anwendung der Matrixharzlösung kann ebenfalls durch Versprühen der Überzugslösung auf das Gewebe oder die Matte erfolgen, die auf einer Trägervorrichtung transportiert werden,oder indem man das Gewebe oder die Watte durch Überzugswalzen leitet.
  • Die zuvor beschriebene Alrsführungsform wird in Einzelheiten UII-ter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 später beschrieben.
  • Bei einer anderen erfindungsgemässen Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines synthetischen Papiers wird das Fasergut, das mit einer Lösung des organischen Polymeren mit hohem Molekulargewicht imprägniert ist, in ein flüssiges Koagulationsmedium, das mit dem Lösungsmittel der Polymerisatlosung mischbar ist, das aber für das Polymere kein Lösungsmittel ist, eingetaucht, dann wird die entstehende Folie unter Druck und Erwärmen kalandriert. Bei diesem Verfahren wird die Koagulation des organischen Polymeren mindestens an den Grenzflächen zwischen dem flüssigen Koagulationsmedium und der Polymerisatlösung erreicht und dann wird die Koagulation zu Ende geftihrt, indem man das folienartige Material Ultraschallvibration in Anwesenheit des flüssigen Koagulationsmediums aussetzt.
  • Das kritische Merkmal dieser Ausführungsform besteht darin, dass die Koagulation des organischen Polymeren mindestens an der Grenzfläche zwischen dem flüssigen Koagulationsmedium und der Polymerisatlösung bewirkt wird und dass die Koagulation dann beendet wird, indem man das erhaltene folienartige Material in Anwesenheit des flüssigen Koagulationsmediums Ultrasche vibration aussetzt.
  • Wird ein faserartiges Substrat, das mit einer Lösung eines Polymerisats imprägniert ist, in ein Koagulationsmedium eingetaucht, so tritt die Koagulation des Polymeren zuerst an de GrenzflXchen zwischen der Lösung des Polymeren und dem Soagulationsmedium auf, was auf die Affinität zwischen dem Koagulationsmedium und dem Lösungsmittel der Lösung zurückzuführen ist. Der Ersatz des Lösungsmittels durch das Koagulationsmedium muss anschliessend durch ein Film des koagulierten Polymeren verlaufen und die GeschvfindigReit, durch die das Lösungsmittel ersetzt wird, wird um so langsamer je weiter der Ersatz fortgeschritten ist.
  • Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das zelluläre Polymere in dem Zustand, wie es in dem Film des Po lymeren und in der Netzstruktur der Pasern enthalten ist, mit Ultraschallwellen bestrahlt, wobei die zelluläre nicht-koagulierte Polymerlösung, die in dem Folienmaterial vorhanden ist, feinverteilt und einheitlich in dem Folienmaterial dispergiert wird, wobei ein syntMetisches Papier mit einheitlichen und feinen Hohlräumen gebildet wird. Durch Anwendung derartiger Ultraschallvibration wird der Ersatz des Lösungsmittels durch das Koagulationsmedium beachtlich beschleunigt.
  • Ultraschallvibration mit einer Frequenz, wie sie im allgemeinen zur Emulgierung von öligen Stoffen verwendet wird, kann eingesetzt werden, wobei die bevorzugte Frequenz beispielsweise 20 bis 300 KC beträgt.
  • Die Bestrahlung mit Ultraschallvibration kann zu einer Zeit durchgeführt werden, wenn der Polymerfilm an den Grenzflächen zwischen der Polymerlösung und dem Koagulationsmedium bereits gebildet ist und andererseits die Polymerlösung noch in dem Folienmaterial.verbleibt. Die Zeit derartiger Bestrahlung hängt von der Art des Polymeren des Lösungsmittels und dem Koagulationsmedium, der Temperatur usw. ab, Im allgemeinen jedoch ist es bevorzugt, dass die Ultraschallvibration nach der Vorkoagulierung des Paserguts, das mit der Polymerlösung imprägniert ist, durchgeführt wird. Man kann auch eine Mischung von Stapelfasern und der Polymerlösung beim Eintauchen in ein Koagulationsmedium während 0,5 bis 3 Minuten mit Ultraschallvibration bestrahlen.
  • Die Vorkoagulierung und die Koagulierung unter Bestrahlung mit Ultraschallvibration kann in einem einzigen Koagulationsbad durchgeführt werden. Um jedoch die Entfernung des Lösungsmittels von der Polymerlösung vollständig zu erreichen, ist es bevorzugt, die Vorkoagulierung und die Koagulierung unter Ultraschallvibration in einer Vielzahl von Koagulationsbädern durchzuführten.
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird eine beispielshafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Von einer Einführungswalze wird ein selbsttragendes nicht-gewebtes Tuch gewickelt und in eine Lösung des Polymeren mit hohem Molekulargewicht, die in einem Imprignierbad enthalten ist, geleitet, wo es mit der Polymerlösung imprägniert wird. Das nichtgewobene Tuch, das mit der Polymerlösung imprägniert ist, wird durch ein Paar Abquetschwalzen 3 geleitet, um den Polymergehalt auf einen zuvor bestimmten Wert einzustellen und dann wird es in eine Koagulationslösung 4, die in dem Koagulationsbad enthalten ist, geleitet, wo eine Vorkoagulation des Polymers stattfindet. Das nicht-gewobene Tuch, das präkoaguliertes Polymeres enthält, wird dann in eine Koagualtionswaschlösung 5 eingeleitet, die in einem Nachkoagulationsbad enthalten ist.
  • Das Nachkoagulationsbad enthält einen Generator 9 für Ultraschallvibration und unter Bestrahlung mit Ultraschallvibration und vollständige Koagulation des Polymeren wird die Entfernung des Lösungsmittels der Polymerlösung erreicht.
  • Das nicht-gewobene Tuch, das das koagulierte Polymere enthält, wird dann in einem Vortrockenofen 6 getrocknet und durch heisse Kalanderwalzen auf ein zuvor bestimmtes Hohlraumverhältnis gepresst, danach wird es auf einer °llRls synthetisches Isolierpapier 8 für elektrische Zwecke aufgewickelt.
  • Gemäss einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird bei dem Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Isolierpapiers ein poröses faserartiges Substrat mit einer Bösung eines kristallinorganischen Polymeren mit hohem Molekulargewicht imprägniert, das Matrixpolymere an dem faserartigen Substrat in dreidimensionaler Form ausgefällt und dann wird die poröse Folie unter Erwärmen und Druck kalandriert, wobei die Folie bei einer Temperatur von mindestens 80°C und über der Glasübergangstemperatur (T ) des Matrixpolymeren aber unter halb des Schmelzpunkts (Um des Matrixpolymeren für eine Zeit wärmebehandelt, die ausreicht, im wesentlichen das gesamte Polymere zu kristallisieren.
  • Diese Wärmebehandlung kann vor oder nach der Kalanderstufe durchgeführt werden. Das kritische Merkmal dieser AusführungS-form besteht darin, dass vor oder nach der Kalanderstufe die poröse Folie oder das synthetische Isolierpapier bei einer Temperatur von mindestens 80°C und über Glasübergangstemperatur (tag) des Matrixpolymeren, aber unterhalb seines Schmelzpunkts (Tm) für eine Zeit, die ausreicht, um im wesentlichen das gesamte Matrixpolymere zu kristallisieren, in der Wärme behandelt wird.
  • In synthetischem Isolierpapier, das durch die Lösungsmittelersatzmethode oder durch die Äusfriermethode hergestellt wurde, hat das Matrixharz einen niedrigen Kristallisationsgrad und es ist fast amorph, da das Ausfällen des Matrixpolymeren sehr schnell geschieht und es anschliessend nicht ausreichend wärmebehandelt wird, um Kristallisation zu erreichen. Daher hat das so erhaltene synthetische Is-olierpapier geringe Elastizität und zuviel Dehnung und es hat einen grossen tang Bei der Herstellung von Kabeln oder Kondensatoren, bei denen Isolierpapier in aufgewickeltem oder laminiertem Zustand verwendet werden, werden mehr Elastizität und weniger Dehnung bevorzugt. Weiterhin müssen IsoXlierpapiere für Kabel und Kondensatoren niedrigen dielektrischen Verlust zeigen. Diese Rigenschaften kann man erreichen, wenn das Matrixharz in dem synthetischen Isolierpapier fast vollkommen kristallisiert, Man erhält dann auch Eigenschaften, die für hohe Spannungsübertragung erforderlich sind.
  • Die allgemeine Wirkung der Kristallisation des Matrixharzes in dem synthetischen Isolierpapier zeigt sich in einer erhöhten Elastizität des synthetischen Isolierpapiers.
  • Ist das Matrixharz ein organisches Polymeres mit hohem Nolekulargewicht, wie ein Polyamid, Polyester, Polyimid, Polyäther, Polycarbonat und Polysulfon, wird der permanente Dipol innerhalb der Harzmoleküle durch die Kristallisation niedergehalten und als Folge davon werden die dielektrischen Eigenschaften verbessert oder der tang #-Wert wird vermindert.
  • Die Kristallisation eines Polymeren mit hohem },Iolekulargeviicht kann als Verfahren verstanden werden, bei dem eine kristalline Phase mit einem bestimmten Kristallinitätsgrad im allgemeinen in Form runder Kristalle sich im Laufe der Zeit ausbildet.
  • Die Wechsel im Zeitverlauf des Volumenverhältnisses a einer kristallinen Phase mit einem bestimmten Kristallisationsgrad werden mathematisch durch die folgende Gleichung von Avrami ausgedrückt.
  • α=exp(-Rtn) worin R die Kristallisationsgeschwindigkeitskonstante, t die Zeit,und n eine Konstante, die durch die Art der Kristallisation definiert ist, bedeuten.
  • Aus der Gleichung von Avrami ist ersichtlich, dass, wenn das Matrixharz feststeht, das Wachstum der kristallinen Phase stark von der Kristallisationsgeschwindigkeitskonstante abhängt. Die Kristallisationsgeschwindigkeitskonstante R ist ein Wert, der von der Temperatur abhängt und der bei zunehmender Temperatur grösser wird. Mit anderen Worten,die Behandlung mit Wärme ist eine allgemeine Methode, um ein Polymer es zu kristallisieren und bei höheren Temperaturen wird dieses Ziel innerhalb von kürzerer Zeit erreicht. Daher kann die Wärmebehandlung zur Kristallisation des Matrixnarzes in dem synthetischen Isolierpapier während jeder beliebigen Zeit ausgeführt werden, solange nicht praktische Erwägungen eine Rolle spielen.
  • Geeignete Wärmebehandlungsbedingungen sollten im Hinblick auf praktische Erwägungen gewählt werden. Die Wechsel in Eigenschaften eines synthetischen Isolierpapiers durch Eristallisation wurden bestimmt, indem man die Temperaturen variierte und indem man verschiedene Matrixharze verwendete. b"-s wurde gefunden, dass eine praktikable Brwarmungstemperat-ur mindestens 80°C beträgt und über der Glasübergangstemperatur (Tg) des Matrixharzes, aber unterhalb dessen Schmelzpunkt (Tm) liegt.
  • Die Schmelztemperatur (Um) und die Glasübergangstemperatur (T ) g des verwendeten Harzes hängen stark von der Art des Harzes ab.
  • Beispielsweise hat Polycarbonatharz eine Glasübergangstempera tur von 120 bis 1500C und der in der Literatur angegebene Schmelzpunkt liegt bei 220 bis 23000. Aber das koagulierte Polycarbonat ist amorph und hat einen Schmelzpunkt von 180 bis 19500.
  • Polyamide und Polyester haben eine Glasübergangstemperatur von nicht mehr als 10000 und daher sind die geeigneten Wärmebehandlungstemperaturen für diese Harze wesentlich höher als die genannte Temperatur und vorzugsweise betragen sie mindestens 11000. Polyolefine, wie Polyäthylen und Polypropylen haben eine Glasübergangstemperatur unterhalb OOC, aber die praktische Wärmebehandlungstemperatur liegt um 80°C. Somit liegen die praktisch verwendbaren Wärmebehandlungstemperaturen der Matrixharze oft wesentlich höher als die Glasübergangstemperatur der Harze, aber als Ganzes kann man sagen, dass sie im Bereich über der Glasübergangstemperatur und unter dem Schmelzpunkt liegen.
  • Die Kristallisationsstufe des Matrixharzes durch Wcirmebehandlung kann vor oder nach der Kalanderstufe durchgeführt werden, wenn diese nach der Waschstufe ist. Es jst jedoch nicht wiinschenswert, in einem kontinuierlichen Verfahren tur die lIerstellung von synthetischem Isolierpapier eine Wärmebehandlungsstufe anzuschliessen, da die Wärmebehandlungsstufe oft mehrere Tage bis zu 10 Tagen und länger dauert. Dementsprechend wird die Kristallisation des synthetischen Isolierpapiers durch Wärmebehandlung nach der Kalanderstufe durchgeführt. Da das kristallisierte Ijatrixpolymere einen hohen Fliesspunkt und hohe Elastizität zeigt, ist Kalandrieren nach der Wärmebehandlung nachteilig.
  • Daher wird in dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die erhaltene Folie bei einer spezifischen Temperatur vor oder nach dem Kalandrieren wärmebehandelt, wobei das entstehende synthetische Isolierpapier eine hohe Elastizität, verminderte Dehnung und verbesserte dielektrische Eigenschaften, wie tang # aufweist.
  • Gemäss einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei dem Verfahren zur Herstellung von synthetischem Isolierpapier wird ein poröses Fasergut mit einer Lösung eines organischen Polymeren mit hohem Molekulargewicht imprägniert, das Polymere wird in dreidimensionaler Porm auf dem Fasergut ausgeschieden und die entstehende poröse Folie wird dann kalandriert unter Druck und Erwärmen, wobei man einen elastischen Körper, der eine Elastizität von 1 x 1 o2 bis 2 x 105 kg/cm2 besitzt, auf mindestens einer Seite der porösen Seite anbH.ngt.
  • Die kritischen Merkmale dieser Ausführungsform sind die, dass eine poröse Folie, die ein Fasergut enthält, wobei das Pasergut koaguliertes Matrixharz enthält, kalandriert wird, während man einen elastischen Körper mit einer Elastizität von 1 x 102 bis 2 x 105 kg/cm2 auf mindestens einer Fläche der Folie anbringt.
  • Die Fasern, die in dem synthetischen Isolierpapier enthalten sind, haben hohe Elastizität und Druckfestigkeit, da natürliche Fasern stark kristallisiert sind und die synthetischen Fasern stark orientiert sind. Die Matrixharze jedoch haben eine niedrigere scheinbare Elastizität und Druckfestigkeit als die Fasern, da die r'latrixharze porös und fast amorph sind.
  • Wird ein synthetisches Isolierpapier einer Kalanderbehandlung durch starre Walzen mit glatter Oberfläche, wie mit Stahlwalzen, dessen Oberflächen mit Chrom plattiert sind, unterworfen, wird die meiste Druckkraft von den Fasern aufgenonmen und das Matrixharz wird nur elastisch deformiert, ohne dass es durch die Walzen zusammenfällt. Dadurch wird eine kompakte Mikron struktur nicht erreicht und die Buftpermeabilität des synthetischen Papiers wird nicht verbessert. Die Buftpermeabilität des Papiers wird in gewissem Ausmaße verbessert, wenn die Kalanderrollwalzen zwischen den Walzen einen grösseren Druck haben, so dass das Harz der Matrix ebenfalls verformt wird, aber das so behandelte synthetische Isolierpapier hat eine hohe Dichte und ein vermindertes Hohlraumyerhältnis. Das Papier wird dann an Isolierpapier, das ähnlich ist einem Film und es hat unerwünschte Dickeeigenschaften bei der dielektrischen Festigkeit.
  • Wird jedoch die poröse Folie gegen einen elastischen Körper kalandriert, kann auf jeden Teil des Matrixharzes in dem porösen Folienmaterial einheitlicher Druck angewendet werden. Zur Zeit der Druckanwendung kann der Teil des porösen FoZienmRterials, bei dem die verdrehten Fasern dicht sind, in den elastischen Körper eindringen und in den Teil der Folie, bei dem die Fasern weniger verdreht sind, kann der elastische Körper eindringen. Es ist somit möglich, das Matrixharz wirksam zu pressen. Auf diese Weise kann man durch einheitliches Pressen des Matrixmaterials in dem porösen Folienmaterial und ohne das der Dichteteil des Fasergut des porösen Polienmaterials oder der Teil der Pasern, bei dem die Fasern stark vorwickelt sind, stärker gepresst werden muss, ein synthetisches Isoliermaterial mit verbesserter dielektrischer Festigkeit und verbesserter Luftpermeabilität herstellen.
  • Der elastische Körper, der verwendet wird, hängt von den Arten der Fasern und des Matrixharzes, die in dem synthetischen Isolierpapier vorhanden sind, ab.
  • Allgemein gesagt, gilt, dass die Elastizität des elastischen Körpers geringer sein sollte als die der Fasern und grösser als die des Matrixharzes. Wenn ein Druck auf die poröse Folie über einen elastischen Körper angewendet werden vnirde, der eine Elastizität aufweist, die grösser ist als die Elastizität der Fasern, dann wäre der Faserteil der Folie nicht in, der Lage, in den elastischen Körper einzudringen und daher wäre es nicht möglich, mit dem elastischen Körper den Teil des tlatrixhar es zusammenzupressen. Dementsprechend wäre das Ergebnis das gleiche als wenn man die Folie mit starren Walzen mit glatter Oberfläche behandelt.
  • Wenn andererseits auf die poröse Folie Druck angcwendet z.i.rd, indem man einen elastischen Körper mit einer Elastizität, die geringer ist als die des Matrixharzes, verwendet, wiirde nur der elastische Körper deformiert werden und ein Zusammenpressen des synthetischen Isolierpapiers würde nicht gelingen. Eine Zunahme in der Luftpermeabilität könnte dann auch nicht er-vartet werden.
  • Die Elastizität der Fasern und des Matrixharzes unterscheidet sich abhängig von den Arten. Fjjr die gleiche Art unterscheidet sich die Elastizität in Abhangigkeit von dem Kristallisationsgrad und dei Orienierungsgrad (Dehnung) oder Temperatur. Vom praktischen Standpunkt aus, sind die Wechsel in der Elastizität, die durch die Temperatur bedingt auftreten, wichtig.
  • Im allgemeinen verursachen erhöhte Temperaturen Elastizitätsabnahme. Wenn daher die poröse Folie bei hohen Temperaturen kalandriert wird, kann die Luftpermabilität der Folie unter Verwendung eines elastischen Körpers mit relativ geringer Elastizitcit und mit geringen Druckkräften verbessert werden.
  • Die Elastizität des elastischen Körpers ist abhängig von verschiedenen Faktoren über einen grossen Bereich wirksam. Sie hängt von dem Material des synthetischen Isolierpapiers und den Kalandrierbedingungen ab. Es ist daher schwierig, sie genau zu definieren. Gemass eigenen Versuchen wurde gefunden, dass elastische Körper mit einer Elastizität im Bereich von 1 x 102 kg/cm2 bis 2 x 105 kg/cm2 verwendet werden können. Der elastische Körper muss ein einheitlicher Körper sein oder er kann aus einer Vielzahl von einzelnen Bestandteilen bestehen.
  • Als Materialien für elastische Körper können verwendet werden natürlicher Kautschuk, verschiedene synthetische Kautschuke, wie Chloropren-, NBR-, SBR-, EPR- EPTR- und Silikonkautschuk und Kunststoffe, wie Polyäthylen, Polypropylen, Polyamide und Pluor enthaltende Polymere. Faserartige elastische Körper, die durch Pressen unter hohem Druck von Ccllulosefasern hergestellt wurden, wie Baumwolle und Pulpe und VJollasbestfasern, entweder allein oder vermischt, und Papier, das mit Epoxyharz imprägniert ist, mit Elastizitäten von ungefähr 1 x 105 kg/cm2 können ebenfalls verwendet werden.
  • Verschiedene Verfahren können angewandt werden, um zu kalandrieren, wenn man einen elastischen Körper verwendet. Verschiedene Beispiele der Kalandrierverfahren sind in den Figuren 5 bis 10 dargestellt.
  • Die Figuren 5 und 6 sind Querschnitte der Walzen 2 und 2' an deren Oberflächen die elastischen Körper 3 und 3' angebracht sind. In der Fig. 5 ist der elastische Körper 3 auf einer der Walzen angebracht, mit denen das synthetische Isolierpapier 1 behandelt wird. In Fig. 6 sind die elastischen Körper auf beiden Walzen 2 und 2' angebracht. Die Figuren 7 und 8 zeigen Verfahren, bei denen folienartige elastische Körper 4 und 4' zusammen mit dem synthetischen Isolierpapier zum Kalandriere.ri verbunden werden. In Fig. 7 wird der folienartige elastische Körper nur über eine Walze geleitet und in Fig. 8 wird er entlang beider Walzen geleitet.
  • Die Figuren 9 und 10 zeigen ein Verfahren, bei dem das synthetische Isolierpapier kalandriert wird, während gürtelartige elastische Körper 5 und 5' zwischen den Druckwalzen 2 und 2' entlang geleitet werden, über die Kalanderwalzen 6 und 6'. In der Fig. 9 wird der elastische Körper entlang einer Oberfläche des synthetischen Isolierpapiers und in Fig. 10 entlang beider Oberflächen des synthetischen Isolierspapiers geleitet. Es kann andere Ausführungsformen geben, um den elastischen Körper zu verwenden. Der wichtige Punkt ist jedoch der, das man beim Verwenden eines elastischen Körpers bei Pressen der porösen Folie ein synthetisches Isolierpapier erhält, das ausreichende Luftpermeabilität, d.h. ausreichende dielektrische Fest;igkeit, aufweist.
  • Das synthetische erfindungsgemässe Isolierpapier kann ebenfalls nach einem modifizierten Verfahren hergestellt werden, bei dem eine Lösung von zwei oder mehreren Polymeren mit hohem f.Iolekulargewicht verwendet wird und wobei man auf gleiche Weise wie oben beschrieben koaguliert und danach die poröse Folie in ein Lösungsmittel eintaucht, das nur ein spezifisches Polymer in Lösung löst und wobei dieses spezifische Polymere entfernt wird. Diese Entfernung kann man vor oder nach der Kalendrierung durchgeführen. Dieses Verfahren wird im einzelnen im folgenden näher beschrieben.
  • Polystyrol ist in dem zuvor erwähnten Lösungsmittel löslich und ebenfalls gut löslich in N,N -Dimethylacetamid, was auch Polyamide löst. Beispielsweise werden Polyamid und Polystyrol in N,N -Dimethylacetamid gelöst, wobei man eine 15°,tige Lösung (5 C/o Polystyrol und 10 % Polyamid) herstellt. Diese Überzugslösung wird auf ein nicht-gewebtes Tuch aus Polyester angebracht und durch Wasser koaguliert. Gemäss den üblichen Verfahren wird die behandelte nicht-gewobene Folie gewaschen, getrocknet und heiss kalandriert und in Benzol eingetaucht, um nur das Polystyrol zu entfernen. Gemäss diesem Verfahren erhalt man ein synthetisches Isolierpapier mit einem Hohlraumverhältnis von 50 't und eine Garley-Luftpermeabilität von 1200 Sek./ 100 cm3. Das synthetische Isolierpapier hat vor der Extraktion in Benzol ein Hohlraumverhältnis von 30 Vc und eine Garley Luftpermeabili-tät von 20000 Sek./100 cm3.
  • Gemäss der vorliegenden Erfindung erhält man ein synthetisches Isolierpapier für elektrische Zwecke, indem ein Matrixharz einheitlich in einem Fasergut dispergiert ist und worin einheitliche feine Hohlräume gleichmässig disPergiert sind.
  • Wird das erfindungsgemässe synthetische Isolierpapier für elektrische Zwecke mit einer Isolierungsflüssigkeit, wie einem Isolieröl, Isoliergasen und Isolierlacken imprägniert, so kann man ein Isoliermaterial erhalten, das alle wünschenswerten Eigenschaften, wie niedrigen dielektrischen Verlust und hohe dielektrische Festigkeit vereinigt. Weiterhin zeigt dieses neue Isoliermaterial beim Erhöhen der Dicke weniger Abnahme in der dielektrischen Festigkeit als bekannte Isoliermaterialien.
  • Beisniele von Isolationsölen, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, schliessen ein OF-Kabelöle der Mineralölart, Polybutenöle, naphthenartige Mineralöle, ans denen die aromatischen Bestandteile entfernt wurden, Alkylbenzolöle und Polysiloxanöle.
  • Als Isolierflüssigkeiten können verwendet werden verflüssigte Gase, wie flüssiger Stickstoff, flüssiger Wasserstoff und flüssiges Helium, und als Isoliergase seien genannt Schwefelhexafluorid.
  • Die erfindugnsgemässen platischen OF-Kabel können hergestellt werden, indem man das erfindungsgemässe synthetische Isolierpapier in Vielschichten um einen Leiter wickelt, dann eine Ölschicht darinnen schafft, um eine isolierende Schicht zu bilden und eine Hülle aus Aluminium und Blei darum legt Mit dem Isolieröl wird unter Vakuum imprägniert. Das erfindungsgemässe Kabel kann auch hergestellt werden, indem man synthetisches Isolierpapier um einen Leiter in Vielschichten wickelt, eine Schutzschicht schafft und eine Vielzahl derartiger Leiter, die mit synthetischem Isolierpapier umwickelt sind, zusammen mit einer Ölschicht zusammen verbindet, eine Umhüllung aus Äiwninium oder Blei schafft und das Kabel mit einem Isolieröl imprägni ert.
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 11 wird ein hohles öF-Kpbel mit einem Kern beschrieben. Die Nummer 1 bezeichnet einen Ölgang, der dadurch gebildet wird, indem man frostfreie Stahlkode 1' zu einem Rohr verformt und die Nummer 2 ist ein Leiter, der durch Verdrehen einer Vielzahl von Metalldrähten um das Äussere des Ölwegs 1 gebildet wurde. An der äusseren Sei.te des Leiters 2 befindet sich eine semileitende Schicht 3, um die ein semileitendes Band 2, ein semileitendes Kraftpapier gewickelt wurde, das Kohlenstoff enthält und eine isolierende Schicht 4, auf die das synthetische Isolierpapier imprägniert mit einem Isolieröl gewunden wird und dann wird eine äussere halbleitende Schicht 5 angebracht, die im wesentlichen gleich ist wie die innere halbleitende Schicht 3. Weiterhin werden aussen Schutzscll-ich-ten unter Verwendung eines Metallbande und eine aussere Schicht 7, die mit Metall überzogen ist, angebracht. An der äusseren Seite der überzogenen Metasllschicht kann man eine antikorrosiv wirkende Schicht von Neopren usw. anbringen, damit iie e Kabel gegenüber Korrosion widerstandsfähig sind oder man kann eine Verstärkungsschicht aus einem Stahlgürtel oder aus Draht anbringen.
  • Erfindungsgemässe OF-Kabel mit drei leitenden Kenen werden unter Bezugnahme auf Fig. 12 näher erl..utert. In dieser Figur bedeutet die Ziffer 11 ein Leiter, an dessen äusserer Seite sich eine halble.itende Sc]aicht 12 befindet, eine isolierende Sc}licll-t 13, zu , die erfindungsgemäss synthetis c}ies Isolierpapier, das erfindungsgemäss mit Isolieröl imprägniert ist, enthält, eine äussere halbleitende Schicht 14 und eine Schutzschicht 15, wobei die Schichten in der angegebenen Reihenfolge angeordnet sind.
  • Die drei umhüllten Kerne werden in krei sförrii ger Anordnung zueinander mit Ölgängen 10 und Einsehliessunt;en 17 angeordnet und um sie herum wird eine Schicht 18 geschalffen, die innen mit Netall überzogen ist. Eine Verstärkungsschicht 19, eine antikorrosive Schicht 20 und eine äussere, mit. Metall überzogene Schicht 21 werden dann anschliessend aufgebracht.
  • Das synthetische erfindungsgemässe Isolierpapier kann. auch bei der herstellung von röhrenartigen Leitungen ohne weiteres verwendet werden.
  • Erfindungsgemäss wird das synthetische Isolierpapier, wie es beschrieben ist, zwischen elektrischen Leitern angebracht und dann mit einem nck getränkt, wenn es als Isoliermaterial verwendet wird. Alle im handel erhältlichen Lacke bzw, Firnisse können verwendet werden. Insbesondere können für diesen Zweck mit guten Ergebnissen Lacke aus thermisch stabilen synthetischen Harzen, wie ungesättigten Polyestern, Epoxyharzen, Alkydharzen, Silikonharzen, Polyimidharzen und Polybenzimidazolharzen oder Lacke, die Asphalt und synthetische Harze enthalten, verwendet werden.
  • Syntehtischeserfindungsgemässes Isolierpapier kann mit Isolierlacken sehr gut imprägniert werden und es halt diese zurück.
  • Ausserdem zeigt es hohe Luftpermeabilität. Das erfindungsgemässe Isoliermaterial für elektrische Zwecke hat ebenfalls einen niedrigen dielektrischen Verlust und hohe dielektrische Festigkeit.
  • Die bekannten Isolierpapiere und Lacke, die bei Anwendungen für elektrische Zwecke verwendet wurden, zeigen geringe thermische Stabilität und Festigkeit und ihre elektrischen Eingenschaften sind nicht zufriedenstellend. Weiterhin, wenn bekannte nichtgewebte Tuche oder gewebte Tuche als Substrate zurn imprägnieren mit Lacken verwendet werden, tritt der Nachteil auf, dass das entstehende Isoliermaterial eine niedrige Luftpermeabilität aufweist und es ist nicht möglich, ausreichende dielektrische Festigkeit zu erhalten.
  • Wird die Dicke des Substrats erhöht, um die Luftpermeabilitsi.t zu erhöhen, so tritt pro Dickeeinheit des Isoliermaterials eine Abnahme der dielektrischen Festigkeit auf.
  • Das erfindungrsgemässe Isoliermaterial kann in jeder gewünschten Form, wie in Folien, Bändern, Röhren, als Isolatoren in Schlangen für verschiedene elektrische Anwendungen, Einlassteile für Kabel, röhrenförmige Kabel und anderen Arten von Kabeln verwendet werden.
  • Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie jedoc zu beschranken, Beispiel 1 Ein nicht-gewehter Stoff, hergestellt durch Eigenschmelzverfahren (self-fusion method) aus Polyester (Polyäthylentereph thalat) Stapelfasern oder Filamenten mit einem Durchmesser von ungefähr 15 Mikron, vftrd als Grundstoff verwendet. Die Porosität dieses nicht-gewebten Stoffes beträgt 70% und seine Dicke bei einem Druck von 500 g/cm² 170 Mikron. Dieser nicht-gewebte Stoff wird einzeln mit einer 10%igen Lösung von Polycarbonat in N,N'-Dimethylformamid und mit einer 10%igen Lösung von Polyäthylenterephtahlat in Metakresol behandelt. Die Menge an angewandtem Harz beträgt 15 , berechnet auf den Stoff. Die Polycarbonatlösung wird durch Wasser koaguliert und danach wird der Überzug mit Wasser gewaschen. Die Polyäthylenterephthalatlösung wird mi.t Methylalkohol koaguliert, Danach wird der Stoff unter der Einwirkung von Ultraschall in Wasser gewaschen. Der Schmel punkt des Polyearbonats und des Polyäthylenterephthalats liegt in der Gegend von 250°C, aber da die auf die oben beschriebene Wei se koagulierten Polymeren amorph sind, ist nicht nur der Bereich des Schmelzpunkts breiter, sondern er wurde ebenfalls erniedrige mit der Folge, dass die Bearbeitungstemperatur beim heissen Kalandrieren im Bereich von 160 bis 19000 liegen sollte. Ein Zwischenwalzendruck von 40 kg wird bei der Kalanderbehandlung verwendet. Die Porosität des entstehenden synthetischen Isolierpapier beträgt 45 %. Die Isolierdauerhaftigkeit und die dielektrischen Eigenschaften dieses synthetischen Isolierpapiers, wenn es mit Öl imprägniert ist, sind in Tabelle I angegeben. Die Dicke des Isolierpapiers beträgt 115 ion. Das Isolieröl, das zum Imprägnieren des Papier verwendet wurde, ist Dodecylbenzolöl.
  • Tabelle I Eigenschaften bei Impulsdurchschlgs-80°C, 50Hz, spannung bei 1 mm 1 KV/mm larität) (KV) verwendetes Polymere # tang C(%) Polycarbonat 2,54 0,054 145 Polyäthylen- 2,70 0,068 139 terephthalat Diese Isolierpapiere sind geeignet fiir OF-Katel mit geringem Verlustwinkel bzw. für verlustarme OF-Kabel.(low loss OF-cables) Beispiel 2 Die Eigenschaften von synthetischen Isolierpapieren, die man erhält, indem man 10 C/a feinverteiltes Glimmerpulver zu jeder der Überzugslösungen des Beispiels 1 gibt, sind in Tabelle II angegeben.
  • Tabelle II Eigenschaften bei Impulsdurchschlags-80°C,50 Hz, spannung bei 1 mm Dicke (negative Po-1 KV/mm larität) (KV) verwendetes Polymere # Polycarbonat 2,58 0,057 158 Polyäthylen- 2,74 0,068 152 terephthalat Beispiel 3 Ein nicht-gewebtes Tuch (Dicke 170 Mikron), hergestellt aus 4,6-Nylonfilament mit einem Durchmesser von ungefähr 15 Mikron wird mit einer Überzugslösung, die 15% 4,6-Nylon, gelöst in Methanol, das gelöstes Kaliumchlorid enthält, behandelt. Die Menge an angewandtem Harz, berechnet auf das Tuch, beträgt 20 . Wasser wird als Koagulierungslösungsmittel und als Waschlösungsmittel verwendet. Da der Schmelzpunkt von 4,6-Nylon bei ungefähr 300°C liegt, wird die Kalanderbehandlung bei Temperaturen von 230°C und einem Druck von 50 kg durchgeführt, um das Tuch zu bearbeiten. Das so erhaltene synthetische Isolierpapier hat eine Porosität von 50 % und- in ölimprägniertem Zustand zeigt es eine Impulsdurchschlagsspannung bei 1 mm Dicke (nega-tive Polarität) von 158 KV und E beträgt 3,45. Dieses synthetische Isolierpapier hat ausgezeichnete Wärmewiderstandsfähigkeit. Das Isolieröl, das zum Imprägnieren dieses Papiers verwendet wurde, war Dodecylbenzolöl.
  • Beispiel 4 Ein nicht-gewebtes Pabrikat bzw Tuch mit einer Dicke von 150 Mikron, das aus Polyacrylnitrilfilamenten mit einem angefähren Durchmesser von 15 Mikron hergestellt worden war, wird mit einer 10%igen Lösung von Polyacrylnitril in N,N'-Dimethylform amid behandelt. Die angewandte Menge b beträgt 15 c/o. Das entstehende Isolierpapier hat eine Porosität von 40 % und in ölimprägniertem Zustand zeigt es eine Impulsdurchschlagsspannung bei 1 mm Dicke von 140 KV und E bei 50 IIZ beträgt 3,6. Dieses Produkt zeigt ausgezeichnete Wärmwiderstandfähigkeit. Das Isolieröl, das in diesem Pall zum Imprägnieren des Papiers verwendet worden war, war Dodecylbenzolöl.
  • Beispiel 5 Ein synthetisches Isolierpapier, das man erhält, indem man 10 Bariumtitanat mit einer Teilchengrösse, die geringer ist als 1 Mikron, zu der Polyacrylnitrillösung von Beispiel 4 gibt, liefert ein wärmewiderstandsfähiges Material mit guten dielek trischen Eigenschaften, £= 50 bis 10.
  • Beispiel 6 Wn nicht-gewebtes Gewebe, das aus Polyesterstapelfsern riit einem F'-lamentdurchmesser von ungefähr 15 Mikron erhalten wurde, wird als Grundstoff verwendet. Die Porosität dieses nicht gewebten Fabrikats beträgt 70 % und bei einem Druck von 500 g/cm² hat en eine Dicke von 170 Mikron. Eine 10%ige Lösung von Polycarbonat in N,N'-Dimethylformamid wird auf das nicht-gewobene Fabrikat angebracht. Die aufgebrachte Menge beträgt, berechnet auf das Gewebe, 15 %. Ein Stück des nicht gewebten Fabrikats.
  • das mit Polycarbonatlösung behandelt wird, wird mit Wasser koaguliert unil gewaschen, während ein anderes Stück nach dem Gefirekongulationsverfahren behandelt und dann mit Wasser gewaschen wird. Da die Gefriertemperatur einer 10%igen Polycar bonatlösung in N,N'-Dimethylformamid ungefähr -65°C beträgt, wird das Gewebe durch Eintauchen in flüssigen Stickstoff wäh rend 3() Sekunden gefroren. Die zwei Folien werden dann heiss kalandriert bei einer Walzentemperatur von 170°C und einem Druck zwischen den Walzen von 2 kg/cm2. Das so erhaltene synthetische Isolierpapier wird mit Dodecylbenzolöl imprägniert und die dielektroschen Eingeschaften und die dielektrische Festig keit werden in ölimprägniertem Zustand bestimmt. Die erhaltene Ergebnisse sind in Tabelle III angegeben.
  • Tabelle III Probe Dicke Porosität Dielektrische Eigenschaften Impulsdurchschlagsbei 80°C, 50Hz, spannung bei 1 mm (µ) (%) 5 KV/mm Dicke (negative Polarität) (KV) # tang #(%) Durch- Differenz schnitt zwischen von 10 Maximum-Proben u. Minimumwerten Synthetisches Isolierpapier, 115 43 2,49 0,055 147 14 erhalten durch das Gefrierkoagolationsverfahren Synthetisches Isolierpapier, 115 45 2,54 0,060 135 22 erhalten durch das Lösungsmittelersatzverfahren Aus Tabelle III ist ersichtlich, dass der durchschnittliche Wert der dielektrischen Festigkeit bei synthetischem Isolierpapier, das nach der Ausfrierkoagulationsmethode erhalten wird, nicht nur gross ist, sondern dass der Streubereich ebenfalls sehr klein ist. Die dielektrischen Eigenschaften sind im Falle dieses Isolierpapiers ebenfalls verbessert. Man nimmt an, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass das Isolierpapier, das nach der Ausfrierkoagulationsmethode erhalten wird, etwas kristalliner ist als das Papier, das nach der Lc.sungsmittelersatzmethode erhalten wird, bei dem das koagulierte Harz in armorphem Zustand vorliegt.
  • Beispiel 7 Eine 106,4ige Lösung von Polyäthylenterephthalat in Metakresol wird unter identischen Bedingungen wie in Beispiel 6 auf das Fasergut angewendet, Anschliessend wird eine Pro nach dem Lösungsmittelersatzverfahren mit Methanol behandelt und dann wird mit Wasser unter der Einwirkung von Ultraschall gewaschen. Eine andere Probe erd nach der Ausfrierkoagulationsmethode behandelt.
  • Da die Gefriertemperatur einer 10%igen Lösung von Polyester in Metakresol bei ungefähr OOC liegt, wird die Gefrierkoagulation ausgeführt, indem man den Stoff während 30 Sekunden in Methanol bei -30°C taucht. Das Waschen wird dann auf gleiche Weise wie bei dem Lösungsmittelersatzverfahren durchgeführt. Die hei.sse Kalanderbehandlung wird dann bei einer Walzentemperatur von 185°C und einem Zwischenwalzendruck von 20 kg/cm² durchgeführt.
  • Beide erhaltenen synthetischen Isolierpapiere haben eine Dicke von 110 Mikron und eine Porosität von 43 %, Nach Imprägnieren dieser Isolierpapiere mit Dodecylbezolöl wurden ihre dielek--trischen Eigenschaften und ihre dielektrische Festigkeit gernessen, wobei man die in Tabelle IV angegebenen Ergebnisse erhielt.
  • Tabelle IV Probe Dielektrische Eigenschaften Impulsdurchschlagsbei 80°C, 50Hz, spannung bei 1 mm Dicke 5 KV/mm (negative Polarität) (KV) # tang #(%) Durchschnitt Differenz von 10 zwischen Maximum-Proben Maximum- u.
  • Minimumwerten Synthetisches Isolierpapier, er- 2,65 0,060 127 20 halten durch das Gefrierkoagolationsverfahren Synthetisches Isolierpapier, er- 2,70 0,068 118 32 erhalten durch das Lösungsmittelersatzverfahren Beispiel 8 Eine 8%ige Lösung aus Polyäthylen in Xylol wird auf ein nichtgewebtes Tuch (Dicke 180 Mikron), das aus Polyäthylenfilamenten mit einem Durchmesser von 10 Mikron erhalten worden war, aufgebracht. Die Menge an aufgebrachten Harz beträgt, berechnet auf das Tuch 15 %, Dieses Tuch wird dann 30 Sekunden in flüssigem Stickstoff gefroren und danach in heisser Luft bei 13000 getrocknet und dann einer heissen Kalanderbehandlung unterworfen, wobei die Walzen eine Temperatur von 80°C besitzen und ein Druck von 20 kg/cm² angewendet wird. Die dielektrischen Eigenschaften und die dielektrische Festigkeit bei Bedingungen von SF6 10 kg/cm² wurden von diesem synthetischen Isolierpapier und einem Polyäthylenfilm bestimmt, wobei man die in Tabelle V angegebenen Ergebnisse erhielt.
  • Tabelle V Probe Dielektrische Eigen- Impulsdurchschlagsschaften bei 50°C, spannung bei 1 mm Dicke 50 Hz, 5 KV/mm (negative Polarität) (KV) # tang #(%) Brfindungsgemässes syn- 1,54 0,026 110 thetisches Isolierpapier Polyäthylenfilm 2,07 0,035 115 Beispiel 9 Eine 0,5/dge wässrige Aufschlämmung aus Polyesterfasern von Filamenten mit einer Länge von 3 mm und 1,5 Denier wird auf einer sich bewegenden Drahtgaze zu einer Folie verarbeitet, die eine Dicke besitzt, die 65 g pro m2 entspricht. Diese Folie (water-leaf) wird zu einem synthetischen Isolierpapier verarbeitet, wobei man eine Vorrichtung verwendet, deren Anordnung in Pig. 2 angegeben ist.
  • Die Folie 1 wird auf einem Sieb- bzw. Gittergürtel unter Verwendung eines Riemenpaars 2 transportiert. Eine N,N'-Dimethylacetamidlösung, die Polycarbonat in einer Konzentration von 10 % enthält, wird auf die Folie mit einer Versprühvorrichtung 4 angebracht. Die Menge an angebrachtem IIarz betragt in diesem Pall 40 %, berechnet auf die Folie. Danach wird die Folie, die mit der Harzlösung imprägniert ist, weitertrsnsportiert, während sie zwischen ein Paar Gittergürtel 3,3' iiber eine fixierte Platte 5 zu den Druckwalzen 6 geleitet wird, wo die Folie mit der Harzlösung innigst imprägniert wird. Danach wird di.e mit ilarzlösung imprägnierte Folie in einen Koagulationstarik geleitet, der Wasser enthält, während sie noch an einem Paar Drahtgürtel3,3' eingehängt ist, wobei die Koagulation des Rarzes auf der Folie bewirkt wird. Da die Folie, die aus Faser und koaguliertem Matrixharz besteht, eine Festigkeit von mindestens 1 kg/cm2 besitzt, wird sie von dem Drahtgürtel 3 abgenommen und aussen am Koagulationstank zusammen mit dem Drahtgürtel 3' entlang geleitet und zu einer Waschstufe geführt.
  • Die gewaschene Folie wird getrocknet und bei 160°C vorerwärmt und danach bei einer Temperatur von 160 bis 17500 und einem 2 Druck von 2,0 kg/cm2 kalandriert, Das entstehende synthetische Isolierpapier hat eine Dicke von 100 Mikron, eine Porosität von 45 % und eine Zugfestigkeit von 7,0 kg/cm , Die elektrischen Eigenschaften, wie die dielektrische Pestigkeit und die dielektrischen Eigenschaften dieses synthetischen Isolierpapiers sind, nachdem es mit einem alkylbenzolartigen syrr thetischen Öl imprägniert wurde, in Tabelle VI angegeben.
  • Tabelle VI Dielektrische Eigenschaften (8000, 50 HZ): E 2,73 tang # (%) 0,054 spezifischer Widerstand (#.cm): 1 x 1016 (volume inherent resistivity) Dielektrische Festigkeit (1 mm Dicke, Öldruck 2,0 kg/cm2): Impulsdurchschlagspannung (KV) 143 Ad Kurzzeitdurchschlagspannung (KV) 57 Ein ähnliches synthetisches Isolierpapier kann man ebenfalls erhalten, wenn man anstelle der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung eine Vorrichtung verwendet, die teilweise in Fig. 3 gezeigt ist, wobei die Folie zwischen einem Paar Drahtgürtel 8,8' befestigt ist und in eine Lösung eines organischen Polymeren mit hohem Molekulargewicht, das in Tank 9 enthalten ist, eingetaucht wird, und danach wird der Überschuss der Flüssigkeit durch ein Paar Abquetschwalzen 10 abgequetscht.
  • Beispiel iq Polyesterfasern mit einer Filamentlänge von 30 mm und 1,5 Denier werden mittel eines Luftstroms auf die Oberfläche eines porösen endlosen Gürtels aufgebracht, der über eine Saugvorrichtung bzw.
  • eine Saugbox transportiert wird, wobei man ein trockenes fasern artiges Gewebe bzw. Netzwerk erhält mit 70 g/m2. Dieses Verfahren zur Herstellung eines trocknen nicht-gewebten Fabrikats bzw, Gewebes ist als Texpa-Verfahren bekannt. Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung wird verwendet und ein synthetisohes Isolierpapier wird aus dem faserartigen Tuch hergestellt.
  • Das faserartige Tuch 1 wird auf einem Drahtgürtel 3 unter Verwendung eines Gürtelpaars 2 transportiert. Eine N,N'-Dimethylacetamidlösung, die 10 ß Polycarbonatharz enthält, wird auf das Tuch angebracht, wobei 40 %, berechnet auf das Tuch aufgebracht werden. Danach wird das faserförmige Gewebe, das.mit Harzlösung imprägniert ist, während es an einem Drahtgürtel 3,3' festgemacht ist, zu der fixierten Platte 5 und den Druckwalzen 6 transportiert, z das Gewebe innigst von der Harzlösung durchtränkt wird. Danach wird das faserartige, mit Harzlösung imprägnierte Gewebe, während es noch zwischen den Drahtgürteln 3,3' festgemacht ist, in einen Koagulationstank geleitet, der reines Wasser enthält, worin das Harz auf dem Gewebe koaguliert wird. Da die Folie aus Faser und koaguliertem Matrixharz eine Festigkeit von mindestens 1 kg/cm² besitzt, wird sie von dem Drahtgürtel 3 abgemacht und aussen am Kongulationstank zusammen mit dem Drahtgürtel 3' entlanggeführt und in eine Waschzone geleitet.
  • Die gewaschene Folie wird getrocknet und bei 160°C vorerhitzt und danach bei einer Temperatur von 160 bis 17500 und einem Druck von 1,5 kg/cm2 kalandriert.
  • Das so erhaltene synthetische Isolierpapier hat eine Dicke von 110 Mikron, eine Porosität von 50 % und eine Zugfestigkeit von 8,0 kg/o 3 Die elektrischen Eigenschaften dieses synthetischen Isolierpapiers, wie seine dielektrische Festigkeit und seine dielektrischen EigenSchaften, nachdem es mit einem alkylbenzolartigen synthetischen Öl imprägniert wurde, entsprechen den in Tabelle VI oben angegebenen Werten. Seine Zugfestigkeit ist verbessert und seine Widerstandsfähigkeit gegenüber Flexen ist bemerkenswert verbessert, da die verwendeten Fasern im vorliegenden Fall lang waren.
  • Ein ähnliches synthetisches Isolierpapier wird ebenfalls gemäss diesem Verfahren erhalten, wenn man an Stelle der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung eine Vorrichtung verwendet, die teilweise in Fig. 3 gezeigt ist und wobei das faserartige Gewerbe zwischen einem Paar Drahtgürteln 8,8' festgemacht wird, in eine Lösung eines organischen Polymeren mit hohem Molekulargewicht, die in Tank 9 enthalten ist, getaucht wird und wenn danach die überschüssige Flüssigkeit durch ein Paar Abquetschwalzen entfernt wird.
  • Beispiel 11 Ein synthetisches Isolierpapier wird hergestellt, wobei man die in Fig. 4 gezeigte Vorrichtung verwendet.
  • Ein nicht-gewebtes Fabrikat (Gewicht 75 g/m2), , das durch Selbstschmelzverfahren aus Polyester-(Polyäthylenterephthalat)-Fasern mit einem Filamentdurchmesser von ungefähr 15 Mikron erhalten wurde, wird als Fasergut verwendet. Dieses nicht-gewobene Fabrikat wird in eine ziege Lösung von Polycarbonat in Dimethylacetamid eingetaucht, wobei die Anwendungsmenge (berechnet aus der Lösung) so eingestellt wird, dass 100 g/m2 angewendet werden.
  • Eine Probe davon wird in reinem Wasser koaguliert und anschliessend 1 Stunde in einem Strom von reinem Wasser gewaschen.
  • Eine andere Probe wird 1 Stunde in reines Wasser eines ersten Koaguliertanks eingetaucht, um eine Vorkoagulation zu bewirken und danach wird sie in reines Wasser in einem zweiten Koagulationstank eingetaucht, wo sie 10 Minuten mit Ultraschallvibration von ungefähr 30 KC behandelt wird und danach wird sie 25 Minuten mit Wasser gewaschen. Beide Proben werden dann getrocknet und danach mit heissen Kalanderwalzen mit einer Oberflächentemperatur von 190°C und einem Druck am Kontaktpunkt, von 20 kg/cm2 behandelt. Die Proben werden dann bei 1200C im Vakuum getrocknet und mit synthetischem Öl der Dodecylbenzolart imprägniert. Die so erhaltenen Proben werden auf ihre Impulsdurchschlagsspannung geprüft, indem man sie auf eine Dicke von 1 mm laminiert hatte. Ihre elektrischen Eigenschaften werden bei einer Dicke von 0,4 mm, wie auch ihre scheinbare Dichte und ihre Buftpermeabilität bestimmt, Tabelle VII Probe Schein- Porosi- Luftpermabi- Impulsdurch- Dielektrische Eigenbare tät lität schlagsspan- schaften bei 80°C Dichte (Sek./100 cm³ nung bei 1 mm (%) Luft) Dicke (KV) # tang #(%) Keine Einwirkung 0,78 41 750 120 2,78 0,068 von Ultraschallvibration Einwirkung von 0,65 50 1500 135 2,56 0,059 Ultraschallvibration Beispiel 12 Eine 10%ige Polyesterlösung in Metakresol wird in einer Menge von 80 g/m² auf das nicht-gewebtes Fabrikat des Beispiels 11 aus Polyester aufgebracht. Nach der Koagulation während 1 t.Iinute in Methanol wird eine Probe mit einem Strom von reinen Wasser während 30 minuten gewaschen und die andere Probe wird 10 Minuten in einem Strom von reinem Wasser gewaschen und gleichzeitig der Einwirkung von Ultraschallvibration von 30 KC ausgesetzt und anschliessend erneut 20 Minuten gewaschen. Diese Proben werden unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 kalandriert und dann untersucht, wobei man die in Tabelle VIII angegebenen Ergebnisse erhält.
  • Tabelle VIII Probe Schein- Porosi- Luftpermabi- Impulsdurch- Dielektrische Eigenbare tät lität schlagsspan- schaften bei 80°C Dichte (Sek./100 cm³ nung bei 1 mm (%) Luft) Dicke (KV) # tang #(%) Keine Einwirkung 0,80 42 450 115 2,83 0,117 von Ultraschallvibration Einwirkung von 0,72 48 1300 130 2,69 0,082 Ultraschallvibration Beispiel 13 Ein nicht-gewebtes Fabrikat mit einer Dicke von 150 Mikron und einer Porosität von 7Q %, das aus Polyesterstapelfasern mit cinem Filamentdurchmesser von ungefährt 15 Mikron erhalten wurde, wird mit einer 10%igen Lösung von Polycarbonat In N,N'-Dimethylacetamid so behandelt, dass die aufgebrachte Harzmenge 15 %, berechnet auf das Fabrikat, beträgt. Gemäss dem Lösungsmittelersatzverfahren wird mit reinem Wasser koaguliert und anschliessend mit reinem Wasser gewaschen. Danach wird getrocknet und dann bei einer Temperatur von 160°C und einem Zwischenwalzendruck von 5,0 kg/cm² kalandriert. Das entstehende synthetische Isolierpapier hat eine Dicke von 115 Mikron, eine Porosität von 40 % und eine Garley-Luftpermeabilität von 2300 Sekunden. Es hat eine Zufestigkeit von 10,6 kg/15 mm Weite, einen Elastizitätsmodul von 1,1 x 10² kg/mm² und eine Dehnung bis zum Bruch von 40 6/0. In ölimprägniertem Zustand sind seine dielektrischen Eigenschaften bei 80°C, 50 HZ, 2,5 KV/mm, £ = 2,65 un.d tang &= 0,054 %.
  • Versuche wurden durchgeführt, um die Zeit zu bestimmen, die erforderlich ist, delait tang & geringer wird als 0,035 bei den verschiedenen Temperaturen. Die Ergebnisse sind: Überhalb 100 Tage bei 80°C, 40 Tage bei 100^°C, 17 Tage bei 120°C, 8 Tage bei 1400C, 5 Tage bei 16000 und 3 Tage bei 180°C.
  • Der Tg des Polycarbonatharzes, des Matrixharzes beträgt 120 bis 150°C. Da hieraus, wie auch aus den vorhergehenden Ergebnissen ersichtlich ist, dass eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur, die niedriger ist als 120°C, von einem praktischen Standpunkt aus problematisch ist.
  • Ein synthetisches Isolierpapier, das eine Wärmebehandlungbei 140°C während 8 Tagen unterworfen wurde, zeigt praktisch in seinen Eigenschaften keine Wechsel wie in seiner Dicke, Porosität und Luftpermeabilität, aber andererseits werden seine mechanischen Eigenschaften, wie auch seine dielektrischen Eigenschaf ten stark verbessert. Die Zugfestigkeit beträgt 11,8 kg/15 mm Weite, der Elastizitätsmodul beträgt 1,8 x 10² kg/mm² und die Dehnung bis zum Bruch beträgt 21 . Andererseits zeigt ein Isolierpapier in ölimprägniertem Zustand folgende dielektrische Eigenschaften bei Bedingungen von 80°C, 50 HZ, 2,5 KV/mm 6=2,63 und tang 0,0300,4 Der Tm von Polycarbonat, dem Matrixharz, beträgt nach Literaturangaben 220 bis 230°C. Bei amorphem Polycsrbonat, wie es in der vorliegenden Erfindung vorliegt, nimmt er ab und liegt in der Grössenordnung von 180 bis 19500.
  • Als Folge dieser Abnahme des Tm schmilzt das Matrixharz bei dem synthetischen Isolierpapier, das eine Wärmebehandlung von 180°C während 3 Tagen unterworfen wurde und an der Oberfläche findet Schrumpfen statt. Die mechanischen Eigenschaften und die dielektrischen Bigenschaften dieses Isolierpapiers werden jedoch verbessert, aber in der Luftpermeabilität findet eine grosse Abnahme statt und man erhält eine Garley-Luftpermeabilität von nur 120 Sekunden. Dieses Papier ist als Isolierpapier für ultrahohe Spannungen nicht so sehr geeignet.
  • Der Tm eines Matrixpolycarbonatharzes, dessen Kristallinität durch geeignete Wärmebehandlung erhöht wurde, beträgt 220 bis 23000 und daher zeigt ganz allgemein gesagt synthetisches Isolierpapier, das in Wärme behandelt wurde, eine verbesserte Wärmewiderstandfähigkeit.
  • Beispiel 14 Eine 10%ige Lösung von Polycarbonat in N,N'-Dimethylformamid wird auf ein nicht-gewebtes Tuch mit einer Dicke von 170 Mikron und einer Porosität von 70 %, das aus Polyesterfasern mi.t Filamenten, dessen Durchmesser ungefähr 15 Mikron beträgt, hergestellt wurde, aufgebracht. Nachdem die Lösung angewendet wurde, wird mit reinem Wasser koaguliert und das Fabrikat mit reinem Wasser gewaschen. Dieses Pabrikat wird, nachdem es getrocknet wurde, unter verschiedenen Bedingungen kalandriert, synthetische Isolierpapier, das nach dieser Behandlung bei Zimmertemperatur mit chromplattinierten Stahlwalzen und einem Druck von 50 kg/cm² behandelt wurde, hat eine Dicke von 115 kron, eine Garley-Luftpermabilität von 230 Sekunden und eine Porosität von 25 .
  • Wird das synthetische Isolierpapier zwischen Polypropylenfil mit einer Dicke von 150 Mikron und einem Elastizitätsmodul v@ 1 x 104 kg/cm² befestigt und bei Zimmertemperatur mit den zum erwähnten Stahlwalzen bei einem Druck von 30 kg/cm² behandelt, so hat das entstehende Isolierpapier eine Dicke von 115 Mikron eine Garley-Luftpermeabilität von 7500 Sekunden und eine Porosität von 34 % und es ist somit für Isolationszwecke geeignet.
  • Anschliessend wird eine Kalanderbehandlung bei einer Tempe -r tur von 1200C un-ter Verwendung einer fluorhaltigen kautschuk tigen Folie mit einer Dicke von (),5 mm und einem Elastizitäte modul bei 120°C von ungefähr 4 x 102 kg/cm2 als elastischen Körper durchgeführt. Ein Zwischenwalzendruck von 20 kg/cm² wie verwendet. Das entstehende synthetische Isolierpapier hat eine Dicke von 124 Mikron, eine Garley-Luftpermeabilität von 3800 @ekunden und eine Porosität von 43 % und es hat somit Eigenschaften, die es für seine Verwendung; als Isolierpapier geeignet machen.
  • Beispiel 15 Eine 7%ige Lösung von Polyäthylen, hergestellt nach dem Hochdruckverfahren in Xylol, wird auf ein nicht-gewebtes Fabrikat mit einer Dicke von 120 Mikron und einer Porosität von 70 %, das aus Polyester'faser mit einem Filamentdurchmesscr von u?lJ;efähr 15 Mikron hergestellt wurde aufgebracht und danach wird durch Gefrieren bei -30°C in Methanol koaguliert. Das Fabrikat wird dann durch Behandeln bei 1900C mit heisser Luft von dem Xylol befreit und danach auf folgende Weise kalandriert.
  • Das Fabrik wird mit chromplattinierten Stahlwalzen bei 80°C Walzenobenflächentemperatur und einem Druck von 30 kg/cm² kalandriert, wobei man synthetisches Isolierpapier mit einer Dicke von 60 Mikron, einer Garley-Luftpermeabilität von 1200 Sekunden und einer Porosität von 8 % erhält, ein Produkt, das für die Verwendung als Isolierpapier nicht geeignet ist.
  • Das Gewebe wird dann mit Chloroprenwalzen, deren Walzenoberflächentemperatur 8000 beträgt, , bei einen Druck von 10 kg/cm2 kalandriert. Der Elastizitätsmodul von Chloropren bei 8000 beträgt ungefähr 15 x 102 kg/cm² Das entstehende Produkt ist als Isolierpapier geeignet. Es besitzt eine Dicke von 80 1-likron, eine Garley-Luftpermeabilität von 3700 Sekunden und eine Porosität von 47 .
  • Beispiel 16 Synthetische Isolierpapiere, die man erhält, indem man die Kalanderbehandlungen, wie in Beispiel 14 und 15 ausgeführt, wobei das poröse Fasergut und das organische Polymere mit hohem Molekulargewicht, mit dem das Fasergut imprägniert wird, variiert werden. Die Behandlungstemperatur und der Druck zwi schen den Walzen wird ebenfalls variiert. Die Eigenschaften den so erhaltenen synthetischen Isoliserpapier sind in Tabelle IX angegeben.
  • Tabelle IX Ver- Faser Matriyharz Kalandrierbedingungen Eigenschaften des synthetisuch- schen Isolierpapiers Nr. Temperatur Art der Druck (°C) Walzen (kg/cm²) Garley- Dicke Porosität Luftpermeabili- (µ) (%) tät (Sek.) 1 Polyamid Polyamid Raumtemp. Stahl 200 140 100 28 2 " " " Baum- 120 2800 110 47 wolle (ME* 5x104) 3 " " 120 harter Si- 80 6800 110 46 likonkautschuk (ME 1x103) 4 " " 120 Asbest 80 380 105 36 (ME 1x105) 5 Polytetra- Polycarbo- Raumtemp. " 180 1500 110 45 fluoräthy- nat len 6 " " " Baumwolle 150 3100 110 47 7 " " 80 " 100 3700 115 52 8 " " 150 Stahl 200 150 95 21 9 Polyacrylo- Polyester Raumtemp. harter Si- 130 450 120 58 nitril likonkautschuk 10 " " 100 " 80 1200 115 49 11 " " 150 " 50 6500 110 45 Tabelle IX (Fortsetzung) Ver- Faser Matrixharz Kalandrierbedingungen Eigenschaften des synthesuch- tischen Isolierpapiers Nr. Temperatur Art der Druck (°C) Walzen (kg/cm²) Garley- Dicke Porosität Luftpermeabili- (µ) (%) tät (Sek.) 12 Polyacrylo- Polyester 150 Stahl 200 200 100 27 nitril 13 Asbest Polyacrylo- 120 Asbest 180 2300 100 34 nitril 14 " " 120 harter Sili- 50 5300 115 55 konkautschuk 15 " " Raumtemp. Chloropren 80 780 120 62 (ME 3x10²) 16 " " " Polyäthylen 180 8900 110 50 mit hoher Dichte (ME 5x10³) *) ME bedeutet den Elastizitätsmodul (kg/cm²) Beispiel 17 Eine 0,5 %ige wässrige Aufschlämmung von Polyesterfasern mit 1,5 Denier und einer Filamentlänge von 3 mm werden auf einer Drahtgaze zu einer Folie (water-leaf) mit einer Dicke von 65 g/m2 verarbeitet. Diese Folie wird unter der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung zu einem synthetischen Isolierpapier verarbeitet.
  • Die Folie 1 wird auf dem Drahtgürtel 3 unter Venvendung des Gürtels 2 transportiert. Die Folie wird mit der Sprühvorrichtung 4 mit einer N,N'-Dimethylacetamidlösung, die 10 ,8 Polycarbonatharz enthäl-t, behandelt, wobei die angewandte Menge 40 Va beträgt, berechnet auf die Faser. Die so imprägnierte Folie wird dann, während sie noch zwischen einem Paar Drahtgtirteln 3,3' befestigt ist, zwischen der festen Platte 5 und den Druckwalzen 6 durchgeleitet, damit bessere Imprägnierung stattfindet und während die Folie noch zwischen den Drahtgürteln 3,3' befestigt ist, wird sie in ein Koagulationstank geleitet, der reines Wasser enthält und wo das Harz auf den Fasern koaguliert. Da die Folie aus koaguliertem Matrixharz und Faser eine Festigkeit von mindestens 1 kg/1 crn2 besitzt, wird sie von dem Drahtgürtel 3 abgemacht und aussen an dem Koagulationstank entlang zusammen mit dem Drahtgürtel 3' geleitet und dann in eine Waschzone geführt, Die gewaschene Folie wird getrocknet und bei 16000 vorerwärmt und dann bei einer Temperatur von 160 bis 175°C und einem Druck von 2,0 kg/cm² kalandriert.
  • Das so erhaltene'synthetische Isolierpapier hat eine Dicke von 100 Mikron, eine Porosität von 45 % und eine Zugfestigkeit von 7,0 kg/cm2 Dieses Isolierpapier wird zwischen Rollen, die einen Durchmesser von 1 mm besitzen, aufgewickelt und dann mit einem Polyesterharzlack imprägniert, Das mit dem Lack imprägnierte Werkstück hat die folgenden Eigenschaften: Im Falle, wenn Im Falle, wenn erfindungsge- mit Lack behandelmässes Isolier- tes Papier verpapier verwendet wendet wird wird Widerstand über 1000 M# 500 M zur Durchschlagsspannung (KV/mm) 24 Stunden in 35 30 100 % RH Abnahme im Widerstand weniger als beim Stehenlassen 10% 50% Abnahme in der Xähiglreit, Spanrnrng auszuhalten nach Behandlung 10 % 50 durch Erhitzen während 10 Stunden bei 150°C Beispiel 18 Ein nicht-gewebtes Fabrikat mit einer Porosität von 70 % und einer Dicke von 170 Mikron, hergestellt aus Polyesterfasern mit eine Filamentdurchmesser von ungefähr 15 Mikron, wird in eine 10%ige Lösung von Polycarbonat in Dimethylacetamid eingetaucht.
  • In dem Tank mit der Polymerlösung ist ein Utraschalloszillator, der eine Vibrationszahl von 28 KHZ und eine Abgabe (onpart) von 1 Watt/cm² besitzt, vorhanden. Der Entfernung # zwischen dem nicht-gewebten Fabrikat und der Seite, aus der die Oszillationen austreten, beträgt 13 mm und die Eintauchlänge des nicht-gewebten Pabrikats beträgt 40 cm. Das nicht-gewebte Fabrikat wird in die polymere Lösung unter solchen Bedingungen eingetaucht, dass man eine Produktionsgeschwindigkeit von 5 m/min erhält. Die Menge an imprägniertem Polymeren beträgt 25 %.
  • Das nicht-gewebte Pabrikat, das mit der polymeren Lösung imprägniert ist, wird nach Koagulation mit reinem Wasser mit reinem Wasser gewaschen und getrocknet. Es wird dann uit Baumwollwalzen bei 80°C und einem inneren Walzendruck von 100 kg/cm2 kalandriert.
  • Man erhält so ein synthetisches Isolierpapier mit einer Dicke von 110 Mikron und 43 % Porosität.
  • Fiir Vergleichszwecke wird ein synthetisches Isolierpapier auf ähnliche Weise hergestellt, was aber nicht Ultraschallvibrationen ausgesetzt wird.
  • Die so erhaltenen synthetischen Isolierpapiere werden mit Isolieröl imprägniert und dann wird ihre Impulsdurchschlagsspannung geprüft , und zwar werden zwei Folien aufeinander gelegt.
  • Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle X angegeben.
  • Tabelle X Impulsdurchschlagsspannung Probe durchschnitt- maximaler Wert minimaler Wert licher Wert (KV/mm) (KV/mm) (KV/mm) mit Ultraschall be- 163 172 145 handelt mit Ultraschall nicht 153 166 121 behandelt Beispiel 19 Synthetisches Isolierpapier wurde wie in Beispiel 18 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, dass eine Herstellungsgeschwin digkeit (Eintauchgeschwindigkeit) von 10 m/min verwendet vard.
  • Diese Proben werden ebenfalls auf ihre ImpuIsdurchschl-agsspannung untersucht, wobei man die in Tabelle XI erhaltenen Ergebnisse erhält.
  • tabelle XI Impulsdurchschlagsspannung Probe durchschnitt- maximaler Wert minimaler Wert licher Wert (KV/mm) (KV/mm) (KV/mm) mit Ultraschall be- 165 175 145 handelt mit Ultraschall nicht 145 157 120 behandelt Beispiel 20 Ein synthetisches Isolierpapier wird gemäss dem in Beispiel 18 beschriebenen Verfahren hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Koagulation nicht in Wasser durchgeführt wird, sondern, dass das imprägnierte Gewebe 5 Sekunden in flüssiger Luft eingetaucht wird, um die Lösung zu frieren und danach wird das Gewebe mit Wasser gewaschen.
  • Die Impulsdurchschlagsspannung des so erhaltenen synthetischen Isolierpapiers ist nachfolgend angegeben: Durchschnittlicher Wert 164 KV/mm Maximaler Wert 173 KV/mm Minimaler Wert 146 KV/mm Beispi'el 21 Ein nicht-gewebtes Fabrikat (Porosität 70 %, Dicke 170 Mikron) wird mit einer 10 Gew.-%igen Lösung von Polycarbonat in Dimethylformamid behandelt und imprägniert, berechnet auf das Gewicht des Fabrikats,beträgt die Menge an aufgenommenem Polycarbonat 23 %. Das nicht-gewebte, mit der Harzlösung imprägnierte Gewebe wird dann in einen Koagulationstank eingetaucht, der Wasser enthält, danach wird mit Wasser gewaschen. Das so erhaltene Harz enthaltende Fabrikat wird in zwei Teile geteilt.
  • Ein Teil des Fabrikats wird, während e3 noch in feuchtem Zustand ist, kalandriert (bezeichnet als Probe A), während der andere Teil gut in heisser Luft bei 11000 getrocknet wird (Feuchtigkeitsgehalt 0,5 %) und danach wird er kalandriert (bezeichnet als Probe B). Man erhält so zwei Proben von synthetischem Isolierpapier. Für beide Proben werden die gleichen Kalandrierbedingungen gewählt. Als Behandlungstemperatur wird Zimmertemperatur gewählt und die Kalanderwalzen bes-tehen aus einer Kombination einer Baumwoll- und einer Stahlwalze und ein Druck von 130 kg/cm² zwischen den Walzen wird verwendet.
  • Die auf diese Weise erhaltenen synthetischen Isolierpapiere A und B haben die in Tabelle XII angegebenen Eigenschaften.
  • Tabelle XII Probe Dicke Scheinbare Dichte Garley-Luft-(µ) (g/cm³) permeabilität (Sek./100 cm³ Luft) A 112 0,75 2500 100 0,76 2800 Die synthetischen Isolierpapiere werden in Streifen von 25 mm Breite geschnitten und dann wird eine Isolierschicht hergestellt, indem man die Streifen um eine Kupferröhre mit einem äusseren Durchmesser von 20 mm wickelt, wobei die Enden der Streifen aneinanderangrenzen und die zweite Schicht so aufgewunden wird, dass sie die Streifen der ersten Schicht überlappt, und zwar um ein Drittel der Breite der Streifen und dann wird eine dritte Schicht angebracht, die auf ähnliche Weise die Streifen der zweiten Schicht um ein Drittel der Breite überlappt. Eine äussere Elektrode wird unter Verwendung dieser Isolierschicht auf übliche Weise hergestellt, wobei man eine Zinnfolie mit einer Dicke von 15 Mikron verwendet und wonach eine weitere Verstärkungsschicht mit synthetischem Harzpapier gebildet wird. Danach trocknet man bei 12000 im Vakuum und imprägniert mit entlüftetem Öl bei üblichem Atmosphärendruck.
  • Die so hergestellte Probe wird verwendet, um die Anfangsspannung der Koronaentladung zu messen. 2'ür Vergleichs zwecke werden Messungen a Proben ausgeführt, bei denen der verwendete Öldruck üblicher Atmosphärcndruck plus 1 kg/cm2 ist. Diese Proben werden in der Vorrichtung zur J3estimmung der Koronamessungen auf übliche Weise befestigt und ihre Anfangskoronaentladungsspannung wird bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle XIII angegeben.
  • Tabelle XIII Probe A Probe B Versuch- Atmosphären- Atmosphärendruck Atmosphären Atmosphärendruck Bemer-Nr. druck plus 1 kg/cm² druck plus 1 kg/cm² kungen 1 18,6 19,2 17,4 18,9 2 18,9 19,4 18,1 19,0 3 18,5 19,0 18,3 18,7 4 19,2 19,4 12,0 12,3 abnorme Probe 5 18,5 19,1 18,4 19,0 6 18,7 19,0 17,6 18,3 7 19,3 19,4 12,5 12,6 abnorme Probe 8 18,9 19,8 18,8 19,1 9 19,0 19,5 17,4 18,4 10 18,6 19,7 17,9 18,3

Claims (1)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e Synthetisches Isolierpapier für die Verwendung bei der elektrischen Isolation nach der Imprägnierung mit einer Isolierflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass das Papier eine Folie enthält, wobei die Folie ein faserförrniges Substrat und ein Matrixpolymer, das darin einheitlich verteilt ist, enthält und hergestellt wird, indem man ein poröses, faserförmiges Gewebe- oder Folienmaterial mit einer Lösung eines organischen Polymeren mit hohem Molekulargewicht imprägniert, so dass von dem organischen Polymeren mit hohem Molekulargewicht 5 bis 70 , berechnet auf das Gewebe- oder Folie material, vorhanden sind, das organische Polymere dreidimensional auf dem Gewebe oder der Folie ausfällt und koaguliert und danach das behandelte Gewebe oder die behandelte Folie unter Druck kalandriert, wobei die Folie einheitliche feine Hohlräume mit einem Hohlraumverhältnis im Bereich von 10 bis 70 % besitzt.
    2. Synthetisches Isolierpapier gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das faserförmige Gewebe aus einem nichtgewebten Tuch aus Stapelfasern oder Filamenten mit 1,0 bis 10 Denier besteht und dass das nicht-gewebte Tuch ein Hohlraumverhältnis von 10 bis 70 °%0 besitzt, wenn es zusainiflenge-2 drückt wurde bei einem Druck von 500 g/cm² und dass es ein Gewicht von 0,2 bis 1,0 g/cm² besitzt.
    5. Synthetisches Isolierpapier gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stapelfasern oder Pilamente ausgewählt werden unter Glasfasern, Steinwolle und Asbestfasern.
    4. Synthetisches Isolierpapier gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stapelfasern oder Filamente ausgewählt werden unter Polyesterfasern, Polyolefinfasern, Polyacrylnitrilfasern, Polyamidfasern, Polycarbonatfasern, Polyphenylenoxydfasern, Polysulfonfasern und Polyfluoräthylenfasern.
    5. Synthetisches Isolierpapier gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Polymere mit hohem Moleklargewicht ausgewählt wird aus der Gruppe, die enthält filmbildende Polycärbonat, Polyphenylenoxyd-, Polysulfon-, Polyesters Polyamid-und Polyolefinharze.
    6, Synthetisches Isolierpapier gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixharz 5 bis 50 Gew.-agO eines Iodifizierungsmittels, wie Glimmerpulver und Bariumtitanat enthält.
    7. Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Isolierpapiers für die Verwendung bei der elektrischen Isolation nach der Imprägnierung mit einer Isolationsflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass man ein poröses faserförmiges Gewebe- oder Folienmaterial mit einer Lösung eines organischen Polymeren mit hohem Molekulargewicht imprägniert, wobei die Menge sn aufgenommenem Polymeren 5 bis 70 Gew.-%, berechnet auf das Gewebe- oder Folienmaterial, beträgt, die behandelte Folie oder das behandelte Gewebe in ein flüssiges Medium, das mit dem Lösungsmittel der organischen Polymerlösung mischbar ist, aber für das Polymere kein Lösungsmittel ist, eintaucht, wobei das Polymere auf dem Fasergut ausfällt und die entstehende poröse Folie unter Druck kalandriert, wobei eine Folie mit einem Hohlraumverhältnis im Bereich von 10 bis 70 % gebildet wird.
    8. Verfahren gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das faserförmige Gewebe-oder Folienmaterial in die Lösung des Polymeren unter Bestrahlung mit Ultraschallvibration eingetaucht wird, um in dem Gewebe- oder Polienmaterial vorhandene Blasen zu entfernen.
    9. Verfahren gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewebe oder eine Matte aus Stapelfasern, die miteinander nicht verbunden sind und nicht durch Schmelzen haftend aneinanderkleben, mit einer Lösung eines organischen Polymeren mit hohem Molekulargewicht in einem organischen Tösungsmittel Imprägniert wird und dass das behandelte Gewebe oder die behandelte Matte in ein flüssiges Koagulations- -medium eingetaucht wird, wobei es durch eine Pörderungsvorrichtung befördert wird.
    10. Verfahren gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Koagulation des organischen Polymeren mit hohem olekulargewicht mindestens an den Grenzflächen zwischen dem flüssigen Koagulationsmedium und dem Lösungsmittel des Polymeren bewirkt wird und dass dann das folienartige Material in Anwesenheit der KoagulationsSlüssigkeit Ultraschallvibration ausgesetzt wird, um die Koagulation zu vervollständigen.
    11. Verfahren gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie oder das synthetische Isolationspapier vor oder nach dem Kalanders bei einer Temperatur, die über die Glasübergangstemperatur (tag) des itrixpolyn1eren, aber unter dessen Schmelzpunkt (Tm) liegt, für eine Zeit, die ausreicht, um das Polymere Im wesentlichen zu kristallisieren, wärmebehandelt wird.
    12. Verfahren gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein elastischer Körper mit einer Elastizität von 1 x 102 bis 2 x 105 kg/cm2 mindestens auf einer Oberfläche der porösen Folie aufgebracht wird und dass die Folie dann in diesem Zustand kalandriert wird.
    13. Verfahren gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Folie feucht kalandriert wird.
    14. Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Isolierpapiers für die Verwendung bei der elektrischen Isolation nach der Imprägnierung mit einer Isolationsflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass man ein poröses faserförmiges Gewebe-oder Folienmaterial mit einer Lösung eines hochmolekularen organischen Polymeren so imprägniert, dass die Menge an aufgenommenm Polymeren, berechnet auf das Fasergut, 5 bis 70 Gew.-91o beträgt, das faserförmige Substrat, dass mit der Lösung des Polymeren imprägniert ist, auf eine Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts des Lösungsmittels, für das Polymere kühlt, wobei das Polymere in einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur auspolymerisiert und dann die b-elandelte poröse Folie unter Druck heiss kalandriert, wobei eine Folie mit einem Hohlraumverhältnis im Bereich von 10 bis 70 °,4 gebildet wird.
    15. Verfahren gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das faserförmige Gewebe- oder Folienmaterial in die Lösung des Polymeren unter Bestrahlung mit Ultraschallvibration eingetaucht wird, um in dem Gewebe- oder Folienmaterial Blasen zu entfernen.
    16. Verfahren gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Tuch oder eine Matte aus Stapelfasern, die miteinander nicht verbunden sind oder durch Schmelzen haftend miteinander verbunden wurden, mit einer Lösung eines organischen Polymeren mit hohem Molekulargewicht in einem organischen Lösungsmittel imprägniert wird und dass das behandelte Tuch oder die behandelte Matte in ein flüssiges Koagula-tionsmedium eingetaucht wird, wobei das Substrat auf einer Pördervorrichtung befördert wird.
    17. Verfahren gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Koagulation des organischen Polymeren mit hohem Tiolekulargewicht mindestens an den Grenzflächen zwischen dem flüssigen Koagulationsmedium und der Polymerlösung bewirkt wird und dass dann das folienartige Material in Gegenwart der Koeulationslussigkeit Ultraschallvibration ausgesetzt wird, um die Koagulation zu beendigen.
    18. Verfahren gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie oder das synthetische Isolierpapier vor oder nach dem Kalandrieren bei einer Temperatur, die überhalb der GlasumvVandlungstemperatur (Ug) des Matrixpolymeren, aber unterhalb dessen Schmelzpunkt (Tm) liegt, wärmebehandelt wird für eine Zeit die ausreicht, um das Polymere im wesentlichen zu kristallisieren, 19. Verfahren gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein elastischer Körper mit einer Elastizität von 1 x 10 bis 2 x 105 kg/cm2 auf mindestens eine Oberfläche der porösen Folie aufgebracht wird und dass die Folie dann in diesem Zustand kalandriert wird.
    20. Verfahren gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Folie in feuchtem Zustand kalandriert wird.
    21. Elektrisches Isoliermaterial enthaltend a) ein synthetisches Papier, das eine Folie enthält, die ein faserförmiges Substrat und darin einheitlich verteilt ein Matrixpolymeres enthält, wobei die Folie hergestellt wird, indem man ein poröses Fasergut oder ein poröses Polienmaterial mit einer Lösung eines organischen Polymeren mit hohem Molekulargewicht so imprcigrniert, dass die Menge an Polymerem mit hohem Molekulargewicht, die aufgenommen wird, 5 bis 70 Gew.-% berechnet auf das Gewebe- oder Polienmaterial, beträgt, das organische Polymere dreidimensional auf dem Fasergut oder der Folie ausfällt und koaguliert und danach das behandelte Fasergut oder die behandelte Polie unter Druck kalandriert, so dass die Folie einheitliche feine Hohlräume rnit einem IIohlraumverhältnis im Bereich von 10 bis 7 aufweist und b) eine Isolierflüssigkeit, mit der das synthetische Papier imprägniert ist und die ausgewählt wird unter Isolierölen, Isoliergasen und Isolierlacken.
    22, Elektrisches Kabel, das enthält einen Leiter, ein Isolierpapier, das aussen um den Leiter in Vielschichten gewickelt ist und eine Hülle um das Pspier, wobei das Kabel ein Isolieröl und ein Isoliergas darin enthält und wobei das Isolierpapier ein syntlietisches Papier ist, das eine Folie en-thält, die ein Fasergut und darin einheitlich verteilt ein Matrixpolymeres enthält und wobei die Folie hergestellt wird, indem man ein poröses Fasergut oder ein Folienma-teriil mit einer Lösung eines organischen Polymeren mit hohem Molekulargewicht so imprägniert, dass die Menge an aufgenommenem organischem Polymeren 5 bis 70 Gew.-%, berechnet auf das Substrat oder das Folienmaterial, beträgt, das organische Polymere dreidimensional auf dem Substrat oder Folienmaterial ausgefällt und koaguliert wurde und danach das behandelte Substrat oder Folienmaterial unter Druck kalandriert wurde, wobei die Folie einheitliche feine Hohlräume in einem IIohlraumverhältnis von 10 bis 70% besitzt.
    23. Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Papiers für die Verwendung bei der elektrischen Isola-tion nach dem Imprägnieren mit einer Isolierflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass man ein poröses faserförmiges Substrat oder Folienmceterial mit einer Lösung von zwei Polymeren mi.t hohem Molekulargewicht imprägniert, so dass die Menge an aufgenommenen Polymeren 5 bis 70 Gew.-%, berechnet auf das Substrat cder Folienmaterial, beträgt, das Fasergut oder die Folie, das so behandelt ist, in ein flüssiges Liedirnn eintaucht, das mit dem Lösungsmittel der Polymerenlösung mischbar ist, das aber für die beiden Polymeren kein Lösungsmittel ist und wobei die beiden Polymeren auf dem Fasergut ausfallen und koagulieren, das poröse Folienmaterial un-ter Druck un-ter Bildung einer Folie, die ein Hohlraumverhältnis im Bereich von 10 bis 70 % besitzt, kalandriert und danach die Folie in ein Lösungsmittel eintaucht, das nur eines der beiden Polymere löst, um das lösliche Polymere zu lösen, wobei das Hohlraumverhältnis und die Luftpermeabilität des entstellenderl Papiers weiter verbessert werden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102012205046A1 (de) * 2012-03-29 2013-10-02 Siemens Aktiengesellschaft Elektroisolationskörper für eine Hochspannungsrotationsmaschine und Verfahren zum Herstellen des Elektroisolationskörpers

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