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Oberflächenkaschierte Schichtstoffe mit Deckschichten aus mit Glasfasern
besonderer Art verstärkten und aefüllten Epoxyd-Glasfaser-Vliesen auf der Basis
modifizierter Auftragsmassen Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind kaschierte
Schichtstoffe, die mit mindestens einer Decklage aus mit Cllasfasern besonderer
Art verstärkten und gefüllten Epoxyd-Glasfaser-Vliesen ein- oder zweiseitig kaschiert
sind Kaschierte Schichtstoffe mit den unterschiedlichsten Kaschierungsmaterialien
sind seit langem bekannt Letztere dienen im allgemeinen dazu, die Oberflächen der
Untergrundmaterialien technisch zu verbessern.
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Auch können Oberflächeneigenschaften damit erzielt werden, die für
die <iIeinige Verwendung des tTntergrundmaterials nicht charakteristisch sind.
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Die Jlerstellunq der kaschierten Schichtstoffe erfolgt unter anderem
in der Weise, daß die Kaschierungsmaterialien
und die Untergrundmaterialien
(im folgenden auch als Kernmaterial, Kernpapier usw. bezeichnet) unter Hitze und
Druck miteinander verpresst werden. Die Unter grundmaterialien bestehen dabei in
der Regel aus Phenol-Melamin-Polyester- und Epoxyd-Schichtstoffen , entsprechend
der DIN-Vorschrift 7735, Blatt 2, 3, 4 und 11, oder anderen ähnlichen Erzeugnissen.
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Bei solchen Kaschierungen müssen oft neben den Vorteilen der Oberflächenveredlung
auch Nachteile in Kauf genommen werden. Sie bestehen meist darin, daP sich die Orundeigenschaften
des Kernmaterials zu Ungunsten der durch die Kaschierung erzielten Verbesserungen
an der Oberfläche ändern. Zum Beispiel: Beschichtung von Phenol-Schichtstoffen mit
Melamin-Laminat.
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Es können sich aher aucrh preisliche Nachteile insofern ergeben, als
beispielsweise sehr teure Epoxydschichtstoffe eingesetzt werden müssen, um neben
der Oberflächenverbesserung elektrisch hochwertige Grundeigenschaften des Kernmaterials
voll zu erhalten. Zum Beispiel : Beschichtung von Phenol-Schichtstoffcn mit Epoxyd-Papier
oder Epoxyd-Gewebe.
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Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile zu beseitigen sind, wenn
die Oberflächen der bekannton Grundmaterialion mit neuen Schichtstoffen spezieller
Art, wie sie in der Patentanmeldung ... vom gleichen Tag derselben Anmelderi n (Patent
.. ) beschrieben sind, als Kaschierungsmaterialien kaschiert werden. Diese Schichtstoffe
werden nachstehend als Deckschichtstoffe bezeichnet.
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Diese Deckschichtstoffe enthalten als Trägermaterialien besondere
Glasfaser-Vliese, als Füllstoffe Talkum, Calciumcarbonat, Quarzmehl oder Ärosil
und als Kunstharze mit Beschleunigern oder II=rtcrn präformulierte und halogenierte
Epoxydharze
auf Bisphenol A oder Bisphenol B-Basis, die mit abgewandelten Formaldehyd-Vorkondensaten
oder Polyesterharzen modifiziert sind.
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Die Trägermaterialien sind spezielle Clasfaser-Vliese, die auch microlith-Glasfaser-Vliese
genannt werden. Diese speziellen (,lasfaser-Vliese bestehen aus Glasstapelfasern
unterschiedlicher Länge und aus einzelnen raserelementen, wobei die Faserverteilung
regellos und zweidimensional in Form eines @lächengebildes ist. Insbesondere haben
sich als besonders gut geeignete microlith-Glasfaseer-Vliese der Type o.R.5o/NG
erwiesen, die von der Firma Schuller/Wertheim hergestellt werden.
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Die technische Verarbeitung, die Rohstoffauswahl und die Zusammensetzung
dieser Vliese ermöglichen eine Aufnahme der Auftragsinassen bis zum 9fachen ihres
Eigengewichtes.
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Ein Vorteil bietet die grosse Variationsbreite der Auftragsgewichte.
Sie lassen sich je nach Qualitätserwartung und wirtschaftlichen Gesichtspunkten
und je nach Anwendungsbereich der Laminate entsprechend verschieben.
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Es können auch gemischte Trägermaterlalien verwendet werden, die beispielsweise
aus bis zu Go % der speziellen Glasfaser-Vliese und bis zu 40 % Cellulose bestehen.
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Bevorzugt als Füllstoff wird Talkum.
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Die für die Oberflächenkaschierung gemäss vorliegender Erfindung verwendeten
neuen Schichtstoffe enthalten Kunstliarze, die mit Beschleunigern oder Ilärtern
präformulierte und halogenierte Epoxydharze auf Bisphenol A oder Bisphenol i3-Jasis
sind, die ihrerseits mit abgewandelten Formaldehydvorkondensaten oder Polyesterharzen
modifiziert sind. Diese abgewandelten bzw. modifizierten Formaldehydvorkondensate
sind Reaktionsprodukte aus
a) Formaldehyd, Paraformaldehyd bzw.
Hexamethylentetramin mit b) ihrerseits modifizierten Phenolen, Kresolen, Xylenolen,
harnstoff und Melamin.
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Die Modifikationsmittel sind: für die Phenole: einfache oder gemischte
Phosphorsäureester verschiedener, gegebenenfalls halogenierter, einwertiger oder
mehrwertiger Phenole und Alkohole für die Kresole bzw.
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Xylenole; Kolophonium- bzw. Holzöl oder entsprechende andere Verbindungen,
die Ilarzsäuren mit konjugierten Doppelbindungen enthalten für harnstoff bzw.
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Melamin: Alkyl- oder Arylguanamine, Toluolsulfonamide und dhnliche.
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Diese Modifikationsmittel können während oder nach der Resolkondensation
beigemischt oder mit den Vorkondensaten umgesetzt werden.
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Die mitverwendeten ungesättigten Polyesterharze sind abgestimmtc Gemische,
die im allgemeinen je eine Verbindung aus den folgenden Crtippen enthalten: 1. mehrbasische
ungesättigte Carbonsäuren, wie z.B.
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Maleinsäure, Puvarsäure, Itaconsaure oder deren Anhydride, gegebenenfalls
auch gesättiq3te, mehrbasische Säuren wie z.b. Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure,
Phthalsäure, Isophthalsäure und Tetrachlorphthnlsäure.
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2. Ungesättigte einwertige oder gesättigte zweiwertige Alkohole wie
z.B. Allylalkohol, Glykole, wie z.B.
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Äthylenglykol, 1,3-Butylenglykol, 1,2-Propylenglykol und Neopentylglykol.
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3. Ungesättigte polymerisierbare Verbindungen wie z.B.
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Styrol, Cyclopentadien, Vinylacetät, Cyclohexen, Diallylphthalat
Wer Methylmethacrylat.
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Als besonders geeignet haben sich Polyesterharze erwiesen, die von
der Firma Reichhold-Chemie hergestellt werden und als Itarztypen UP 403 und UP 320
bezeichnet werden und mit oder ohne Härtungsinitiatoren eingesetzt werden können.
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Das Ergebnis dieser Kaschierung ist, daß nicht nur die Oberflächeneigenschaften
aller Untergrundmaterialien (DIN 7735) mit Ausnahme der Silikonschichtstoffe entscheidend
verbessert werden1 sondern daß sich an den Oberflächen gänzlich neue Eigenschaften
einstellen, die sonst für das nicht-kaschierte Untergrundmaterial nicht spezifisch
sind.
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Diese Eigenschaften sind: die Kriechstrom- die Lichtboqen- und die
Kohlenspurfestigkeit. Zum Beispiel lässt sich sogar die Eigenschaftspalette der
in der DIN-Tabelle aufgeführten Epoxyd-Hartpapiere der Typen 2361 und 2361.1 uni
die vorgenannten Eigenschaften bei gleichzeitiger Kostensenkung erweitern.
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Es wurde weiterhin gefunden, daß sich außer der Oberflächenveredlung
auch die Grundeigenschaften der in der DIN-Tabelle 7735 aufgeführten Phenol-, Melamin-
und Polyester-Schichtstoffe in vorteilhafter Weise ändern. Die Anhebung der Grundeigenschaften
hängt von der jeweiligen Einzeltype des Shhichtstoffes ab. Sie ist am höchsten bei
der Verwendung von IIartpapier 2061 oder 2o,61.6. Sie ist noch verhältnismässig
hoch bei der Kaschierung von Hartpapier 2063. Als Endergebnis ergeben sich Schichtstoffe
in den Oualitätsstufen von Epoxyd, Hartpapier nach DIN 7735, entsprechend den Typen
2361 und 2361.1.
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Darüber hinaus können besonders hohe Ansprüche an folgende Eigenschaften
gestellt erden: a) Wasserfestigkeit mit Werten von 5 -io mg (nach DIN: 40 mg) b)
Wärmefestigkeit mit einem Wert von 160°C (nach DIN: 130°C) c) Nichtbrennbarkeit
mit einem Wert von SE O bis SE 1 (nach UL 94) d) Isolationswiderstände mit einem
Wert von io nach 24 h Wasserlagerung.
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Der ernorme preisliche Vorteil liegt darin, daß es möglich ist, durch
die Kaschierung von billigem Untergrundmaterial (Hartpapier 2061) elektrisch hochwertige
Schichtstoffe zu erzeuaen.
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Kaschierungsmaterialien sind generell alle aus microlith-Glasfaser-Vliesen
bestehenden Schichtstoffe, wobei diese Glasfaser-Vliese mit den oben erläuterten
gefüllten Auftraqsnassen imprägniert sind. Als Beispiele für die Herstellung der
einzelnen Komponenten der Auftragsmassen und ihre Cemische seien genannt.
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A (mit überschüssigen Epoxydanteilen) : 1.
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Aus 1 Mol Phenol, 1 Mol Formaldehyd und 0,06 Mol Diphenyl-kresyl-phosphat
wird ein mit Ammoniak kondensiertes und mit Phosphorsäureester modifiziertes flüssiges
Phenol-Formaldehyd-Resol hergestellt.
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2.
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Aus 0,35 rol Phenol, o,65 Mol m-p-kresol, 1 Mol Formaldehyd und Kolophonium,
bestehend aus mindestens 90 % A@ietinsäure wird ein mit Ammoniak kondensiertes und
mit Earzsäure modifiziertes flüssiges Phenol/Kresol-Formald@hv@ Resolgemisch hergestellt.
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3.
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Aus verschiedenen Xylenol-Isomeren, Formaldehyd und Holzöl wird ein
mit Ammoniak kondensiertes und mit Holzöl modifiziertes Xylenol-Resol hergestellt.
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Allenkombinationen von 1 - 3 wird das Wasser entzogen.
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4.
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Aus 1 Mol Melamin, 2 - 2,5 jiol Formaldehyd und o.p.Toluolsulfonamid
wird ein mit Ammoniak kondensiertes und mit Toluolsulfonamid modifiziertes, alkohollösliches
Melamin-Formaldehyd-Festharz hergestellt.
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5.
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Ungesättigtes Polyesterharz.
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Ungesättigte Polyesterharze sind bekannt. Verwendet werden können
z.B. von der Firma Reichold-Chemie hergestellte Polyesterharze beispielsweise der
Type UP 320 bzw. UP 403. Das ungesättigte Polyesterharz wird mit einem Härtungsinitiator
und der Harzkomponente aus Beispiel 6 gemischt.
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Die anfallenden Umsetzungsprodukte von 1 - 5 werden mit Talkum gefüllt.
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6.
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Die iierstellung der Epoxydharze ist allgemein bekannt.
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Das Epoxydharz ist halogeniert und mit einem unterschüssigen Anteil
an Härter bzw. Beschleuniger präformuliert. Als halogenierte Epoxydharze eignen
sich insbesondere die bromierten Epoxydharze. In diesem Beispiel wird ein Epoxydharz
des Typs 0138/H verwendet, dessen ilerstellung durch die Firma Rütag, Duisburg,
erfolgt.
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Die Harzmischungen zwischen 1. und 6., 2. und 6. bzw. 3.
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und 6., 4. und 6., 5. und 6. @rfolgen derart, daß das @estharzverhältnis
der ein-zelnen Kombinationen mindestens 20 @ 80 und höchstens 40 : 60 heträgt. Der
Füllstoffanteil
liegt mit jeweils 20 - 30 Gew.-% pro loo g Laminat
optimal B (mit, unterschUssiqem Epoxydanteil) 7.
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Es wird ein esol hergestellt wie unter l.; die Mischung mit Harz 6.
erfolgt so, daß das Festkörperverhältnis zwischen beiden Komponenten mindestens
55 : 45 und höchstens 70 : 30 beträgt. Der Füllstoffanteil (z.B. Talkum) liegt pro
loo g Laminat mit 35 - 45 Gew.-F optimal.
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Die Auftragsmassen der einzelnen Mischungen aus 1. mit 6., 2. mit
6., 3. mit 6., 4. mit 6., 5. mit 6. und 7. mit 6.
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werden mit einem Lösemittelgemisch aus fAceton/Methanol (1 : 1) verdUnnt.
Sodann werden jeweils im Tauchverfahren microlith-Glasfaservliese der Type o.R.50/NG
mit einem Flächengewicht von 50 g/m2 mit den gefüllten Harzlösungen imprägniert
und so getrocknet, daß sich ein Massenauftrag von mindestens 200 g, aber höchstens
450 g/m2 ergibt.
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Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines kaschierten
Schichtstoffes ist dadurch gekennzeichnet, daß die am Aufbau beteiligten Trägermaterialien
im Aufbauverhältnis ihrer Komponenten folgende Charakteristiken ergeben: a) im Zahlenverhältnis
von mindestens 6,5 t 1 Xernbogen ; Deckbogen höchstens 1 s 1 b) im Gewichtsverhältnis
von mindestens 1,5 : 1 Kernharz : Deckharz höchstens o,5 : 1 c) im Gewichtsverhältnis
von mindestens 9 : 1 Papier : Glasfaser höchstens 1 : 1.
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Weiterhin beträgt die Auflagentiefe der Deckschichten mindestens-?,2
und höchstens 1 mm je nach Erfüllung abgestufter Anforderungen auf die Kriechstrom-Lichtbogen-und
Kohlenspurfestigkeit.
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Auch kann die Aufbaupraktik bei der Herstellung des Laminates nicht
nur auf die Oberflächenkaschierung beschränkt bleiben, sondern eine gleichzeitige
Kaschierung innerhalb der Kern lage erfolgen.
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Beispiel 1 Hergestellt wird kaschiertes Hartpapier auf der @asis von
Hartpapier 2061 nach DIN 7735 - Plattenstärke 1,5 mm.
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Kaschierungsmaterial : bestehend aus der Mischung der oben genannten
Komponente 1 $ der Auftragsmassen Aufiagentiefe der Deokschichten: beidseitig o,4
mm Ergebnisbetrachtung unter folgenden Gesichtspunkten; a) hinsichtlich der Oberflächenmerkmale
b) hinsichtlich der Crundmerkmale c) hinsichtlich der bevorzugten Eigenschaftsmerkmale
zu a) lichtbogen- und kohlenspurfest zu b} Anhebung der Isolations-und der übrigen
Eigenschaften, beispielsweise auf das Niveau v@n Epoxyd-@artpapier 2361.1 zu c)
Wasserfestigkeit (5 - 10 mg) Wärmefestigkeit (160°C) geringe Schrumpfung Warmstanzbarkeit/70°C
mit KW von @@@ @@@@ Beispiel 2 Hergestellt wird kaschiertes Hartpapier a@@ des @a@@s
@@@ Hartpapier 2063 nach DNI 7733 - Plattenst@rk@; 3 5 @@ Kaschierungsmaterial:
besteher@ @@@ d@@ @@@@@@ der @@en genannt@@ Komp@nent@ @@@ @ @ @@r Auflagentiefe
der Deckschichten: beid@eitig 0,4 mm
Ergebnisbetrachtung unter
folgenden Gesichtspunkten: a) hinsichtlich der Oberflächenmerkmale b) hinsichtlich
der Grundmerkmale c) hinsichtlich der bevorzugten Figenschaftsrnerkrale zu a) lichtbogen-
und kohlenspurfest zu b) Anhebung der Isolations- und der übrigen Eigenschaften
auf das Niveau der Epoxydschichtstoffe Hp 2361 und 2361.1 zu c) wie unter Beispiel
1, Punkt c), jedoch mit verbesserter Korrosion.
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Beispiel 3 Hergestellt wird kaschiertes Hartpapier ar der Basis vOn
Hp 2062.8 nach DIN 7735 - Plattenstärke ib mm Kaschierungsmaterial : bestehend aus
der @ischung der oben genannten Komponenten 4 mit 6 der Auftragsmassen.
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Auflagentiefe der Deckschichten : beidseitig 0, 6 mm Ergebnisbetrachtung
unter folgenden Gesichtspunkten; a) hinsichtlich der Oberflächenmerkmale b) hinsichtlich
der Grundmerkmale c) hinsichtlich der bevorzugten Eigenschaftsmerkmaie Zu a) lichtbogen-
und kohlenspurfest, kr@@chstro@fait zu b) Anhebung der Isolations- und der übrigen
Eigenschaften, beispielsweise auf das Niveau von @poxyd-Hartpapier 2361. 1 zu c)
wie unter Beispiel 1) Pankt c), @@@@@h ist die stanzbarkeit etwas verringert @ @@@,
@@@@@@ erhöht sich die Glutbeständigke@@ @@ @@ @@@ höchste Stufe der Nichthrennbarkeit
@@@@
Beispiel 4 Hergestellt werden kaschierte Asbest- und textile
Gewebelaminate beispielsweise auf der Basis von liartgeweben Hgw 2031, w 2081, 2082,
2082.5, 2083.5 u.dgl. - Plattenstärke 1,5 mm.
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Kaschierungsmaterial: hestehend aus den oben genannten Mischungen
der Komponenten der Auftragsmassen beliebiger Wahl Auflagentiefe der Deckschichten
beidseitig mindestens o,4 mm.
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Ergebnisbetrachtung unter folgenden Gesichtspunkten: a) hinsichtlich
der Oberflächenmerkmale b) hinsichtlich der Grundmerkmale, c) hinsichtlich der bevorzugten
Eigenschaften.
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Zu a) Je nach Auswahl der Vliese und der Auflagentiefe sind hohe oder
niedrige Qualitätsabstufungen in der Kriechstrom- der Lichtbogen- und der Kohlenspurfestigkeit
zu erreichen.
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zu b) Für alle Sorten deutliche Anhebung der Isolationseigenschaften,
besonders im Hinblick auf die Spannungsfestigkeit und den dielektrischen Verlustfaktor.
Dies gilt teilweise auch für die elektrische Korrosion.
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zu c) In der Regel gilt Beispiel l, Punkt c), jedoch sind unterschiedliche
Wertungen für die Stanzbarkeit, die Glutbeständigkeit und die Nichtbrennbarkeit
festzustellen.
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Die erfindungsgemässen oberflächenkaschierten Schichtstoffe können
z.B. als Basismaterial für Bandleitersysteme zur Herstellung von Leiterplatten,
z.B. für Coryzuter, elektronische Datenverarbeitungsapparate, als flexible B@nder
in der Isolationstechnik, als Deckschichtenmaterial
zur Herstellung
von Mischlaminaten usw. verwendet werden.
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Patentansprüche