DE2155764C3 - Verfahren zur Herstellung eines Glasfaservlieses für Isolierplatten - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Glasfaservlieses für Isolierplatten

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Description

Die bindemittelhaltigen Glasfaservliese haben beim Verlassen der eigentlichen Faservliesmaschine, mithin nach der Entwässerung, meistens einen Trockenstoffgehalt von 10 bis 50%. Dieses nasse Gut wird sodann auf vorzugsweise 85 bis 100° C erwärmt. Dabei gehen die Polyvinylalkoholkörner in ihrem eigenen Quellwasser in Lösung und häufen sich ablagernd an den Kreuzungspunkten der Fasern an. Damit dieser Prozeß möglichst wirksam verläuft, empfiehlt es sich, während des Erwärmens nicht zu viel Wasser verdunsten zu lassen. Am besten ist mithin ein Erwärmen mittels I R-Strahler, obgleich sich auch andere Systeme anwenden lassen. Die Temperatur wird dann weiter erhöht und das Wasser beispielsweise unter Durchblasen von Heißluft verdampft. Durch die hierbei auftretende Dehydratisierung des Polyvinylalkohole wird dieser gehärtet und feuchtigkeitsunempfindlich gemacht. Nach diesem Trocknen hat das Vlies ausreichenden Zusammenhang erhalten, um aufgewickelt werden zu können. Glasvliese nv't einem Gewicht von 30 bis 200 g/m2 sind zu bevorzugen.
Beispiel I
100 g E-GIasfasern in einer Länge von 6 mm und einer Stärke von 10±0,5 μ, versehen mit einem 0.7%igen Silanüberzug, werden im Laufe von 30 Minuten in 20 1 Wasser dispergiert; dann werden unter Rühren 15 g trockenes Polyvinylalkoholpulver zugegeben. Dieses Pulver hat einen Verseifungsgrad von 99,5% und eine Viskosität von 30 cP (4% in Wasser von 20r C); 95% des Pulvers haben eine Teilchengröße zwischen 50 und 180 μ und der Quellgrad beträgt 4. Die erhaltene Suspension wird unter Rühren mit Wasser auf 200 1 verdünnt und daraus werden auf einer Laborblattformmaschine Probefolien von 50 i;2g/m2 hergestellt. Die feuchten Folien werden 10 Minuten mit Infrarotstrahlen auf 90 C erwärmt und dann bei einer Endtemperatur von l80nC getrocknet. Anschließend werden Bruchfestigkeit und Bindemittelrc'ention der so erhaltenen Faservliese bestimmt sowie die Leitfähigkeit des Wassers, in dem sie während 24 Stunden bei 200C aufbewahrt werden.
Bruchfestigkeit 12,6 kp/5 cm
Bindemittelretention 93 %
Leitfähigkeit 20 μ S/cm
Beispiel 2
Beispiel I wird wiederholt mit dem Unterschied, daß ein Polyvinylalkoholpulver vom Verseifungsgrad 95% benutzt wird. Die Werte für die Teilchengröße, den Quellgrad und die Viskosität weichen nicht von denen nach Beispiel I ab. Die am Vlies gemessenen Werte betragen:
Bruchfestigkeit 7,5 kp/5 cm
Bindemittelretention 61 %
Leitfähigkeit 20 μ S/cm
Beispiel 4
Beispiel I wird wiederholt mit dem Unterschied, daß ein Polyvinylalkoholpulver mit einer Viskosität von 125 cP verwendet wird. Die am Vlies gemessenen Werte betragen:
Bruchfestigkeit 9,8 kp/5 cm
Bindemittelretention 96%
Leitfähigkeit 20 μ S/cm
Beispiel 5
Beispiel 1 wird wiederholt mit dem Unterschied, daß der gleiche Polyvinylalkohol, aber nicht in Form eines Pulvers oder einer Suspension, sondern in Form einer wäßrigen 5%igen Lösung zugegeben wird. Die am Vlies gemessenen Werte betragen:
Bruchfestigkeit 13,5 kp/5 cm
Bindemittelretention 100%
Leitfähigkeit 68 μ S/cm
Aus den Beispielen 2 bis 5 geht hervor, daß abweichende Viskositäten und Verseifungsgrade zu einem
as ungenügend festen Material führen und daß die Verwendung eines gelösten Polyvinylalkohol den Wert der Leitfähigkei*. zu hoch ansteigen läßt. Außerdem werden bei Übertragung der Methoden der Beispiele 2 bis 5 in den technischen Maßstab Schwierigkeiten durch Schaumbildung beobachtet, die die Homogenität des Vlieses erheblich beeinflussen. Bei Verwendung eines Polyvinylalkohole mit abweichenden Werten für Teilchengröße und Quellwert kann sich übrigens ebenfalls etwas Schaum bilden und das Bindemittel weniger gut und homogen über das Vlies verteilt werden.
Beispiel 6
Beispiel 1 wird wiederholt mit dem Unterschied, daß statt des Polyvinylalkoholpulvers eine 5%ige Polyvinylaeetatmischpolymerdispersion verwendet und etwa 13 g davon auf 100 g Glasfasern aufgetragen werden. Die am Vlies gemessenen Werte betragen:
Bruchfestigkeit 13,2 kp/5 cm
Bindemittelretention 100%
Leitfähigkeit 39 μ S/cm
Diese Resultate erscheinen zwar ziemlich günstig, doch wird festgestellt, daß die Naßfestigkeit in Aceton nur 1,0 kp/5 cm beträgt. Da aber Aceton das zweckmäßigste Lösungsmittel für das vorzugsweise verwendete Harz darstellt, ist dieser Nachteil von entscheidender Bedeutung. Die Naßfestigkeit in Aceton eines nach Beispiel 1 hergestellten Vlieses dagegen beträgt nicht weniger als 12,0 kp/5 cm. Außerdem erweist sich ein mit Polyvinylacetat gebundenes Faservlies als besonders temperaturempfindlich.
Beispiel 3
Beispiel 1 wird wiederholt mit dem Unterschied, daß ein Polyvinylalkoholpulver mit einer Viskosität von 5 cP verwendet wird. Die am Vlies gemessenen Werte betragen:
Bruchfestigkeit 6,2 kp/5 cm
Bindemittelretention 54",,
Beispiel 7
Ein nach Beispiel 1 hergestelltes Vlies wird mit der
Acetonlösung eines Epoxydharzes unter Verwendung eines Diamins als Härter und von BF3 als Beschleuniger imprägniert. Dieses Vlies nimmt das 5fache seines Eigengewichts an Imprägnierflüssigkeit auf und wird
„ Li;„n«„j in h*:«..*.*.% —»:* ι ..r* . — ι cn u:„ ιαλ°/~·
aiiauillivkiuiivi ■ \J ininuicii lull l*uil vvsu I j\j υη ι uw %_
net. Auf diese Weise wird ein klebfreies epoxydprägniertes Glasfaservlies erhalten,
jlien aus diesem Vlies werden dann aufeinander ind zusammengepreßt, und zwar 10 Minuten bei inter einem Druck von lOkp/cni2 und dann 2St un-170°C unter einem Druck von 75 kp/cm2.
Das so erhaltene Laminat ist 1.5 mm stark. Seine Biegefestigkeit (DiN 7735) betrag«. 3000 kp/cm2 und ist somit nur um einen Bruchleil niedriger als bei einem (j-10-Laminat (3500 kp/.m2) Die dielektrischen Eigenschaften des Laminats entsprechen völlig der DIN-Norm für ein G-10-Laminat.

Claims (2)

1 2 wasserstoff- und Melaminharzen aufgebaut sind. Diese Patentansprüche: bekannten Kombinationen entsprechen aber nicht den speziellen Forderungen, die von der National Electrical
1. Verfahren zur Herstellung eines Glasfaser- Manufacturers Ass., USA, in bezug auf die Kombinavlieses für Isolierplatten durch Suspendieren von 5 tion von Papier und Epoxyharz (FR-3 Laminate) bzw. Glasfasern (Ε-Glas) mit einer Länge von 5 bis die Kombination von Glasfaservlies und Epoxyharz 30 mm und einer Stärke von 5 bis 15 μ mit einem (G-IO Laminate) aufgestellt worden sind. Bei der Her-Bindemittel in Wasser, Entwässern dieser Suspen· stellung von Glasfaservliesen auf nassem Wege muß sion auf einer Faservliesmaschine unter Bildung; ein Bindemittel verwendet werden und es hat sich eines ungewebten Vlieses, das unter Erhitzen ge- ίο herausgestellt, daß das Bindemittel einen entscheidentrocknet wird, dadurch gekennzeich- den Einfluß auf die endgültigen Eigenschaften, insben e t, daß man als Bindemittel 5 bis 25 Gewichts- sondere auf die elektrischen Eigenschaften des L-imiprozent, bezogen auf die Glasfasern, eines Poly- nates hat.
vinylalkoholpulvers oder einer Polyvinylalkohol- Bei der Herstellung von Glasfaservliesen sowohl auf
suspension vom Verseifungsgrad 98 bis 100% und 15 nassem Wege als auch auf trockenem Wege muß
von einer Viskosität von 20 bis 100 cP, gemessen jedoch in jedem Fall ein Bindemittel verwendet werden,
in 4%iger Lösung in Wasser von 200C, verwendet. weil die Fasern des Vlieses sonst ungenügenden Zu-
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- sammenhang aufweisen, so daß das Vlies bei der Verzeichnet, daß man ein Polyvinylalkoholpulver in arbeitung mit den Epoxyd- oder anderen Harzen aus-Trockenform mit einer Teilchengröße zwischen ao einanderfallen würde. Als Bindemittel werden für 50 und 180 μ, das einen Quellgrad zwischen 3 und 8 gewöhnlich die verschiedensten Latices von beispielsbei 20° C hat, verwendet. weise Butadienmischpolymerisaten, Polyesterharzen,
Melamin- oder Phenolformaldehydkondensatcn oder
Polyvinylacetat verwendet. In der bereits mehrfach
»5 erwähnten Literaturstelle werden Bindemittel über-
haupt nicht erwähnt und es ist aus dieser Literaturstelle auch nicht abzuleiten, daß die Wahl des Bindemittels einen derartigen entscheidenden Einfluß haben könnte.
Die Erfindung betrifft die Herstellung eines Glas- 30 Überraschenderweise wurde jetzt aber die Lösung
faservlieses für Isolierplatten; Kunststoffisolierplatten dieses Problems gefunden in einem Verfahren zur
dieser Art sind bereits in einer Abhandlung von Ben- Herstellung eines Glasfaservlieses für Isolierplatten
zinger in »Tappi« 49, Nr. 10, S. 460, beschrieben wor- durch Suspendieren von Glasfasern (Ε-Glas) mit einer
den. Sie werden häufig auch für gedruckte Schaltungen, Länge von 5 bis 30 mm und einer Stärke von 5 bis 15 μ
die in der Technik neuerdings immer mehr Eingang 35 mit einem Bindemittel in Wasser, Entwässern dieser
finden, verwendet. Bisher hat man bei diesen gedruck- Suspension auf einer Faservliesmaschine unter bildung
ten Schaltungen den verschiedenen möglichen Behänd- eines ungewebten Vlieses, das unter Erhitzen getrock-
lurigen der Metallüberzugsschicht die bei weitem net wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als
größte Aufmerksamkeit geschenkt, währen-ί dem Bindemittel 5 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf die
Kunststoffträger bisher nur verhältnismäßig wenig 4° Glasfasern, eines Polyvinylalkoholpulvers oder einer
Literatur gewidmet worden ist. Trotzdem hat dieser Polyvinylalkoholsuspension vom Verseifungsgrad 98
Kunststoff träger für die zu erzielende Qualität und bis 100% und von einer Viskosität von 20 bis 100 cP,
Zuverlässigkeit des Ganzen hervorragenden Belang. gemessen in 4%iger Lösung in Wasser von 20aC,
Auch an diesen Träger sind mithin hohe Forderungen verwendet. Diese Lösung war deshalb so überraschend,
zu stellen. In erster Linie soll er ausgezeichnete dielek- 45 weil Polyvinylalkohol nun gerade nicht als ein Material
trische Eigenschaften besitzen, d. h. beispielsweise mit guten dielektrischen Eigenschaften gilt. Außerdem
möglichst geringe elektrische Leitfähigkeit haben; weichen die wiedergegebenen Werte deutlich von
zweitens werden besonders gute Dimensionsstabilität denen der handelsüblichsten Polyvinylalkohole, die
und drittens größte Steifigkeit gefordert. einen Verseifungsgrad von 88 bis 90% und eine Visko-
Der letzten Forderung wegen haben sich Träger aus 50 sität von 4 bis 5 cP haben, ab.
reinem Kunststoff nicht bewährt, und man hat deshalb Die bei der Herstellung der Glasfaservliese gemäß
schon früh zu armierten Kunststoffen gegriffen. Mei- der Erfindung veiwendeten Fasern werden mit dem
stens wird als Armierungswerkstoff Papier angewendet, Bindemittel in Wasser zu einer 0,005 bis 0,05%igen
während für bestimmte Zwecke auch Glasgewebe be- Suspension dispergiert und in dieser Form auf einer
nutzt worden sind. Mit papierarmierten Kunststoffen 55 Faservliesmaschine durch Entwässerung zu einem
jedoch werden im allgemeinen nicht die bei erhöhten ungewebten Glasfaservlies verarbeitet. Die hierfür
Temperaturen gewünschten Steifigkeits- und Stabili- brauchbaren Maschinen sind bekannt, und zwar sind
tätswerte erreicht, während Glasgewebe nicht nur beispielsweise Papiermaschinen für diesen Zweck
besonders teuer ist, -sondern auch Schwierigkeiten besonders geeignet.
beim Auftragen des eigentlichen Kunststoffes bzw. 60 Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, ein beim Imprägnieren mit diesem sowie bei der Weiter- Polyvinylalkoholpulver in Trockenform zu verwenden verarbeitung mit sich bringt. Man hat daher bereits mit einer Teilchengröße zwischen 50 und 180 μ und nach anderen Armierungsmateriaüen als Ersatz für einem Quellgrad bei 20X zwischen 3 und 8. Unter Papier oder Glasgewebe gesucht. Aus der oben schon dem Quellgrad wird das Mehrfache des Eigentrockengenannten Literaturstelle ist es bereits bekannt, als 65 gewichts der Polyvinylalkoholkörner verstanden, das Isolierplatten für gedruckte Schaltungen geeignete sie an Wasser festhalten, wenn sie im 20fachen ÜberLaminate herzustellen, die aus einem Glasfaservlies schuß an Wasser suspendiert werden und die Suspenrni! Kunstharze:!, wie Lpuxyd-, Phenol·, Kohlen,- sion 15 Minuten später abgesaugt wir<j.
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