DE2534041C3 - Bicomponent fiber !! of the matrix / fibril type, processes for their preparation and their uses - Google Patents
Bicomponent fiber !! of the matrix / fibril type, processes for their preparation and their usesInfo
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- DE2534041C3 DE2534041C3 DE19752534041 DE2534041A DE2534041C3 DE 2534041 C3 DE2534041 C3 DE 2534041C3 DE 19752534041 DE19752534041 DE 19752534041 DE 2534041 A DE2534041 A DE 2534041A DE 2534041 C3 DE2534041 C3 DE 2534041C3
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Die Erfindung betrifft Bikomponentenfasern vom Matrix/Fibrillen-Typ, die aus Polycarbonat als kontinuierlicher Matrix und darin dispergierten Polypropylenfibrillen bestehen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung der Bikompotientenfasern sowie ihre Verwendung zur Herstellung eines im wesentlichen aus Fasern bestehenden flächigen Materials, insbesondere eines kompakten Faservlieses, das mit Vorteil als elektrisches Isoliermaterial für verschiedene OF-Kabel für ultrahohe Spannungen oder Kondensatoren verwendet werden kann, da es keine Formveränderung, z. B. durch Quellen, Auflösungsvorgänge oder Haarrißbildung eingeht, wenn es in Berührung mit Isolierölen, z. B. Mineralölen oder so synthetischen ölen, kommt und eine kompakte Struktur besitzt, die durch eine Gurley-Porosität von mindestens 500 see/100 ml gekennzeichnet ist.The invention relates to bicomponent fibers of the matrix / fibril type made from polycarbonate as a continuous Matrix and polypropylene fibrils dispersed therein exist. The invention also relates to a method for producing the bicompotient fibers as well as their use for the production of a flat material consisting essentially of fibers, in particular a compact fiber fleece, which is advantageous as an electrical insulating material for various OF cables for ultra-high voltages or capacitors can be used as there are no Shape change, e.g. B. by swelling, dissolution processes or hairline cracking when it is in Contact with insulating oils, e.g. B. mineral oils or something synthetic oils, and has a compact structure, thanks to a Gurley porosity of at least 500 see / 100 ml is marked.
Der hier verwendete Ausdruck »Polycarbonat« bezeichnet lineare Polymere, die periodisch wiederkeh- s.s rende KohlensäureestergruppenThe term “polycarbonate” used here denotes linear polymers that recur periodically see p rende carbonic acid ester groups
( OC O )(OC O)
Ij OIj O
f)Of) O
im Molekül enthalten. Diese Polycarbonate sind an sich bekannte Stoffe. Ihre Herstellung kann z. B. nach dem Phosgenverfahren, bei dem Phosgen mit einem r>s 4,4'-Dihydroxydiarylalkan, wie Bisphenol A, in Gegenwart einer wäßrigen Lösung einer Base und eines Lösungsmittels umgesetzt wird, oder nach dem Umesterungsverfahren erfolgen, bei dem das 4,4'-Dihydroxydiarylalkan bei hohen Temperaturen mit einem Diester der Kohlensäure unter vermindertem Druck umgesetzt wird.contained in the molecule. These polycarbonates are substances known per se. Their production can e.g. B. after the Phosgene process in which phosgene with an r> s 4,4'-dihydroxydiarylalkane, such as bisphenol A, in the presence an aqueous solution of a base and a solvent is reacted, or after Transesterification process take place in which the 4,4'-dihydroxydiarylalkane at high temperatures with a diester of carbonic acid under reduced pressure is implemented.
Polycarbonatfasern sind mit dem ernsthaften Nachteil behaftet, daß sie oft lokal und sehr stark brüchig werden, wenn sie unter Spannung in ein Isolieröl eingetaucht werden. Demgemäß kann aus Polycarbonatfasern bestehendes faseriges flächiges Material in der Praxis nicht verwendet werden, und keiner der bisherigen Versuche, aus Polycarbonatfasern bestehendes flächiges Isoliermaterial, wie Papier, Faservliese oder gewebtes Material herzustellen, war erfolgreich.Polycarbonate fibers suffer from the serious disadvantage that they are often locally and very severely fragile when immersed in an insulating oil under tension. Accordingly, made of polycarbonate fibers existing fibrous sheet material not used in practice, and none of the previous attempts, flat insulating material consisting of polycarbonate fibers, such as paper, nonwovens or making woven material has been successful.
Aufgabe der Erfindung ist daher eine Polycarbonatfaser, die nicht brüchig wird, wenn sie unter Spannung in ein Isolieröl eingetaucht wird.The object of the invention is therefore a polycarbonate fiber that does not become brittle when under tension in an insulating oil is immersed.
Es wurde nun gefunden, daß die Erscheinung der Sprödigkeit bei Polycarbonatfasern auf das Haarrißphänomen zurückgeht, das bei sog. amorphen Polymeren auftritt, und daß die Sprödigkeit bei Polycarbonatfasern durch Verhinderung des Auftretens dieses Haarrißphänomens verhindert werden kann.It has now been found that the appearance of brittleness in polycarbonate fibers is due to the crazing phenomenon that occurs with so-called amorphous polymers, and that the brittleness of polycarbonate fibers by preventing this crazing phenomenon from occurring.
Gegenstand der Erfindung sind Bikomponentenfasern vom Matrix/Fibrillen-Typ, bestehend aus 50 bis 95 Gew.-°/o Polycarbonat als kontinuierliche Matrix und 5 bis 50 Gew.-% Polypropylen, das als Vielzahl ultrafeiner einzelner Fibrillen vorliegt, die sich über die gesamte Polycarbonatmatrix dispergiert befinden und im wesentlichen parallel zueinander über einen erheblichen Abstand in Längsrichtung des Fadens erstrecken.The invention relates to bicomponent fibers of the matrix / fibril type consisting of 50 to 95 fibers % By weight of polycarbonate as a continuous matrix and 5 to 50% by weight of polypropylene, the multitude of ultrafine individual fibrils are present that are dispersed throughout the polycarbonate matrix and are essentially extend parallel to one another over a considerable distance in the longitudinal direction of the thread.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beträgt die Menge der Polypropylenkomponente 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Fäden.According to one embodiment of the invention, the amount of the polypropylene component is 10-30 % By weight, based on the weight of the threads.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung solcher Bikomponentenfasern, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Polycarbonat und das Polypropylen gründlich vermischt und dieses Gemisch aus der Schmelze unter weiterem Mischen verspinnt.The invention also relates to a method for producing such bicomponent fibers is characterized in that the polycarbonate and the polypropylene are thoroughly mixed and this Mixture spun from the melt with further mixing.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigtThe invention is explained below with reference to the drawing. It shows
Fig. 1 eine Mikroskopphotographie, aus der der in der Polycarbonatfaser von Vergleichsbeispiel 1 erzeugte Haarrißzustand hervorgeht,1 is a microscope photograph from which that formed in the polycarbonate fiber of Comparative Example 1. FIG Shows hairline crack condition,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Bikomponentenfaser aus einem Polycarbonat und einem Polyäthylenterephthalat, wie in Vergleichsbeispiel 3 beschrieben, wobei die Bezugszahlen I und 2 die Polycarbonatkomponente bzw. die Polyäthylenterephthalatkomponente bezeichnen,Figure 2 is a schematic representation of a bicomponent fiber made of a polycarbonate and a polyethylene terephthalate, as in Comparative Example 3 described, the reference numerals I and 2 denoting the polycarbonate component and the polyethylene terephthalate component, respectively describe,
Fig.3 eine schematische Darstellung einer Bikomponentenfaser gemäß der Erfindung, wobei die Bezugszahlen I und 3 die Polycarbonatkomponente bzw. die Polypropylenkomponente bezeichnen,3 shows a schematic representation of a bicomponent fiber according to the invention, wherein the reference numerals I and 3 denote the polycarbonate component and the Denote polypropylene component,
F i g. 4 bis 9 in Form von graphischen Darstellungen das Verhältnis zwischen Zugfestigkeit und Dehnung der in den Beispielen 1 bis 3 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 beschriebenen Fasern, undF i g. 4 to 9 in the form of graphs the relationship between tensile strength and elongation of the fibers described in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, and
Fig. 10 eine zentrale Querschnittsansicht eines Energiekabels, wie in den Beispielen 7 bis 9 hergestellt10 is a central cross-sectional view of a power cable as produced in Examples 7-9
Wie bereits dargelegt, werden Polycarbonatfasern unter Spannung oder in einem Isolieröl im Verlaufe der Zeit lokal und sehr stark brüchig. Fig. 1 zeigt eine optische Mikroskop-Photographie, die das Haarrißphänomen wiedergibt, das beim Eintauchen einer Polycarbonatfaser in ein Dodecylbenzol-Isolieröl unter in Richtung der Faserachse angewendeter Spannung auftritt. Aus F i g. 1 geht deutlich hervor, daß zahlreicheAs already stated, polycarbonate fibers are under tension or in an insulating oil in the course of the Time local and very fragile. Fig. 1 shows an optical microscope photograph showing the crazing phenomenon reproduces that when a polycarbonate fiber is immersed in a dodecylbenzene insulating oil under in Applied stress occurs in the direction of the fiber axis. From Fig. 1 clearly shows that numerous
winzige Haarrisse oder Sprünge entstehen, die eine gute Lichtreflexion ergeben und sich senkrecht zur Spannungsrichtung, d. h. senkrecht zur Richtung der Faserachse, erstrecken.tiny hairline cracks or cracks arise, which result in good light reflection and are perpendicular to the direction of tension, d. H. perpendicular to the direction of the fiber axis.
Die physikalischen Eigenschaften der Polycarbonatfaser verändern sich von der unmittelbar nach dem Spinnvorgang vorliegenden Duktilita i hin zur Sprödigkeit durch Bildung und Entwicklung (weiteres Wachstum) solcher Haarrisse, und wenn man weiterhin zusätzliche Spannung anwendet, findet leicht Faserbruch statt. Wird die Faser als Elektroisoliermaterial verwendet, so findet unter dem Einfluß eines elektrischen Schocks leicht Durchschlag statt.The physical properties of the polycarbonate fiber change from immediately after Spinning process present ductility i towards brittleness through formation and development (further growth) such hairline cracks, and if additional tension is continued to apply, fiber breakage is easy to find instead of. If the fiber is used as an electrical insulation material, it takes place under the influence of an electrical one Shocks easily breakdown instead.
Dieses Haarrißphänomen bei Polycarbonatfasern wirkt sich so aus, daß bei zusätzlicher Anwendung von Spannung, z. B. durch eine Belastung oder ein Lösungsmittel, die Spannung sich auf bestimmte Stellen der amorphen Bereiche des faserbildenden Polymeren, insbesondere auf diejenigen amorphen Bereiche mit physikalischen und chemischen Strukturdefekten, konzentriert, und das Polymere in diesen amorphen Bereichen einem viskosen Fließvorgang unterliegt, was zur Orientierung des Polymeren in Spannungsrichlung führt. Diese Orientierung des Polymeren in der Spannungsrichtung überträgt sukzessive auf benachbarte Bereiche. Zusammenfassend läßt sich sagen, daß die Orientierung (Haarrißbildung) des Polymeren, die in einem Teil der Faser stattfindet, entwickelt wird oder ein weiteres Wachstum in Richtung des Fa.->erquerschnittes eingeht, wodurch die Faser in lokalisierten Bereichen sehr stark brüchig wird.This hairline crack phenomenon in polycarbonate fibers has the effect that with the additional use of Voltage, e.g. B. by stress or a solvent, the tension on certain points of the amorphous areas of the fiber-forming polymer, especially those with amorphous areas physical and chemical structural defects, concentrated, and the polymer in these amorphous Areas subject to a viscous flow process, which leads to the orientation of the polymer in the stress direction leads. This orientation of the polymer in the direction of tension transfers successively to neighboring ones Areas. In summary it can be said that the orientation (hairline cracking) of the polymer, which in part of the fiber takes place, is developed or further growth in the direction of the company cross-section enters, making the fiber very brittle in localized areas.
Im allgemeinen wird die Haarrißerscheinung bei Polymeren durch konzentrierte Einwirkung einer Spannung auf physikalische und chemische Strukturdefekte bewirkt, wie die Ordnung-Unordnung-Grenzfläche, die Molekülkettenenden und heterogenen Bereiche (wie Staubteilchen, Schüppchen, Blasen usw.). Bei Polycarbonatfasern nimmt man an, daß die Haarrißerscheinung durch die gleichen Ursachen bewirkt wird. In general, the hairline cracking phenomenon in polymers is caused by the concentrated action of a Stress on physical and chemical structural defects such as the order-disorder interface, the molecular chain ends and heterogeneous areas (such as dust particles, flakes, bubbles, etc.). at Polycarbonate fibers are believed that the crazing phenomenon is caused by the same causes.
Demgemäß besteht eine grundsätzliche Lösung des Problems der Beseitigung der Haarrißbildung bei Polycarbonatfasern darin, strukturell defekte Bereiche in Fasern, wie die obengenannten, zu beseitigen. Es ist jedoch bei der technischen Produktion im wesentlichen unmöglich, diese defekten Bereiche vollständig zu beseitigen.Accordingly, there is a fundamental solution to the problem of elimination of crazing Polycarbonate fibers in removing structurally defective areas in fibers such as those mentioned above. It is however, in the case of technical production, it is essentially impossible to completely cover these defective areas remove.
Bei der Untersuchung des der Polycarbonatfasersprödigkeit zugrundeliegenden Mechanismus wurde gefunden, daß wegen der Verursachung der Sprödigkeit sowohl durch die Erzeugung von Haarrissen als auch die weitere Entwicklung hiervon, selbst wenn die Bildung von Haarrissen nicht verhindert wird, die Versprödung der Polycarbonatfasern dadurch verhindert werden kann, indem man lediglich die weitere Entwicklung oder Ausdehnung der Haarrisse verhindert. Zusammenfassend läßt sich somit sagen, daß erfindungsgemäß die in der Polycarbonatkomponente auftretende Haarrißbildung (Orientierung) durch eine andere (zweite) Komponente verhindert bzw. unterbrochen wird, die gleichmäßig in der Faser dispergiert und angeordnet ist, um die Entwicklung von Haarrissen zu verhindern und hierdurch wiederum die Polycarbonatfaser vor der Versprödung zu bewahren.When investigating the mechanism underlying polycarbonate fiber brittleness, it was found that because of causing the brittleness both by the generation of hairline cracks and the further development of this, even if the formation of hairline cracks is not prevented, the embrittlement The polycarbonate fibers can be prevented by merely allowing further development or Prevents hairline cracks from spreading. In summary, it can thus be said that according to the invention the in the polycarbonate component occurring hairline cracks (orientation) by another (second) Prevents or interrupts component that is evenly dispersed and arranged in the fiber, to prevent the development of hairline cracks and thereby in turn protect the polycarbonate fiber from the To preserve embrittlement.
Es wurde angenommen, daß bessore Ergebnisse dann erhalten weiden würden, wenn die andere Komponente, die die Entwicklung oder das Wachstum der Haarrisse unterbricht, in der Polycarbonatkomponente dispergiert und angeordnet werden könnte. Demgemäß wurdeIt was believed that better results would be obtained if the other component, which interrupts the development or growth of the hairline cracks, dispersed in the polycarbonate component and could be arranged. Accordingly was
zunächst ein Polyester, der mit dem Polycarbonat gut verträglich ist und einen Schmelzpunkt besitzt, der etwa demjenigen des Polycarbonats gleichkommt, und bisher als elektrisches Isoliermaterial verwendet wird, als andere (zweite) Komponente ausgewählt.first a polyester that works well with the polycarbonate is compatible and has a melting point approximately equal to that of polycarbonate, and so far used as electrical insulating material is selected as the other (second) component.
Eine Faser, die durch Einverleiben eines Polyesterharzes in Pelletform in ein Polycarbonat, gleichmäßiges Vermischen in der Schmelze und Schmelzspinnen des geschmolzenen Gemisches (wie im einzelnen in Vergleichsbeispiel 3 beschrieben) erhalten wird, besitzt eine Struktur gemäß Fig. 2. Wegen der guten Verträglichkeit mit der Polycarbonatkomponente befindet sich die Polyesterkomponente in der Polycarbonatkomponente gleichmäßig vermischt und dispergiert und besitzt keine unabhängige, identifizierbare fasrige Struktur. Es wurde gefunden, daß die Haarrißentwicklung in solchen Bikomponentenfasem nicht verhindert werden kann. Mit anderen Worten, die Haarrißentwicklung kann so lange nicht verhindert werden, wie sich die andere (zweite) Komponente nicht in dispergierter Anordnung befindet, bei bei der eine geordnete, mehr oder weniger bündelähnliche, ultrafeine fasrige Struktur aufrechterhalten bleibt.A fiber made by incorporating a polyester resin in pellet form into a polycarbonate, uniform mixing in the melt and melt spinning of the molten mixture (as described in detail in Comparative Example 3) is obtained a structure according to FIG. 2. Because of the good compatibility with the polycarbonate component the polyester component is uniformly mixed and dispersed in the polycarbonate component and does not have an independent, identifiable fibrous structure. It was found that the development of hairline cracks cannot be prevented in such bicomponent fibers. In other words, the development of hairline cracks cannot be prevented as long as the other (second) component is not dispersed in Arrangement is in which an ordered, more or less bundle-like, ultra-fine fibrous structure is maintained.
Es wurde gefunden, daß Polypropylen zusammen mit Polycarbonaten aus der Schmelze versponnen werden kann, jedoch wegen seiner geringen Verträglichkeit mit Polycarbonaten keinen gleichmäßig dispergierten, mehr oder weniger homogenen, nichtfasrigen Zustand, wie in Fig. 2 dargestellt, zu bilden vermag. Im allgemeinen findet Polypropylen kaum als elektrisches Isoliermaterial Verwendung, da das Polymere in Ölen, wie Dodecylbenzol und Mineralöl, leicht gequollen wird und eine schlechte Maßhaltegenauigkeit besitzt. Erfindungsgemäß wird jedoch gezielt Polypropylen mit niedriger Ölbeständigkeit als Komponente zur Unterbrechung der Haarrißentwicklung in Polycarbonatfasern ausgewählt. It has been found that polypropylene is spun from the melt together with polycarbonates can, however, due to its poor compatibility with polycarbonates, no longer be uniformly dispersed or less homogeneous, non-fibrous state, as shown in Fig. 2, is able to form. In general Polypropylene is rarely used as an electrical insulating material because the polymer is found in oils such as Dodecylbenzene and mineral oil, is easily swollen and has poor dimensional accuracy. According to the invention however, polypropylene with low oil resistance is targeted as a component for the interruption the development of hairline cracks in polycarbonate fibers.
Bikomponentenfasem, die durch gleichmäßiges Vermischen von Polypropylen in Pelletform mit einem Polycarbonat in der Schmelze und Schmelzspinnen der geschmolzenen Mischung erhalten werden, besitzen eine Struktur, wie in Fig. 3 dargestellt. Aus F i g. 3 ist ersichtlich, daß die Polypropylenkomponentc wegen der schlechten Verträglichkeit eine bündelähnliche Form von ultrafeinen Fibrillen annimmt und in diesem Zustand in der Polycarbonatkomponente, die die Fasermatrix bildet, dispergiert und angeordnet wird. Die Haarrißentwicklung in Polycarbonatfasern kann ohne die Ausbildung einer solchen spezifischen Struktur nicht verhindert werden.Bicomponent fibers, which by mixing evenly of polypropylene in pellet form with a polycarbonate in the melt and melt spinning the molten mixture has a structure as shown in FIG. From Fig. 3 is it can be seen that the polypropylene component is a bundle-like one because of the poor compatibility Takes the form of ultrafine fibrils and in this state in the polycarbonate component that the Fiber matrix forms, disperses and is arranged. The development of hairline cracks in polycarbonate fibers can without the formation of such a specific structure cannot be prevented.
Die Bezeichnung »bündelähnliche Form« oder »bündelähnliche Struktur« bedeutet, daß die Polypropylenkomponente in Form vielfacher, unabhängiger, ultrafeiner Schichten oder Fibrillen anwesend ist, die sich innerhalb einer Matrix oder kontinuierlichen Phase der Polypropylenkomponente statistisch verteilt befinaen, im wesentlichen in Längsrichtung erstrecken und in der Matrix eingebettet sind. Im Querschnitt besitzt die Bikomponentenfaser das Aussehen einer großen Zahl verschieden großer Inseln aus der Polypropylenkomponente, die in einem Meer aus der Polycarbonatkomponente verteilt sind, Der Querschnitt der Polypropyleninseln kann an sich erheblich variieren; sämtliche Inseln sind jedoch sehr klein im Verhältnis zu der Gesamtquerschnittsfläche der Faser. Die vorgenannte Konfigurationsbezeichnung »Inseln im Meer« wird nur bezüglich des Querschnitts der Faser verwendet. Die Polycarbonatkomponente ist in Längsrichtung der Faser kontinu-The term "bundle-like shape" or "bundle-like structure" means that the polypropylene component is present in the form of multiple, independent, ultrafine layers or fibrils, which are statistically distributed within a matrix or continuous phase of the polypropylene component, extend substantially in the longitudinal direction and are embedded in the matrix. In cross-section, the Bicomponent fiber the appearance of a large number of islands of different sizes made from the polypropylene component, which are distributed in a sea of the polycarbonate component, the cross section of the polypropylene islands can vary considerably in itself; however, all of the islands are very small in relation to the total cross-sectional area the fiber. The aforementioned configuration designation "islands in the sea" is only used with reference to the cross section of the fiber is used. The polycarbonate component is continuous in the longitudinal direction of the fiber
ierlich. Die Polypropylenschichten oder -fibrillen besitzen auch eine erhebliche Länge in Längsrichtung der Faser, d. h., die Polypropylenschichten oder -fibrillen besitzen im Mittel eine Länge von mindestens einigen Zentimetern; einzelne von ihnen können jedoch auch langer oder kürzer sein. Die Polypropylenschichten oder -fibrillen erstrecken sich im wesentlichen in Längsrichtung und im allgemeinen parallel zueinander in der Faser. Teile der Peripherie der Faser sind durch ultrafeine Polypropylenfibrillen besetzt, und der restliche Teil der Peripherie der Fasern ist durch das Polycarbonat besetzt.respectable. The polypropylene layers or fibrils possess also a substantial length in the longitudinal direction of the fiber, i.e. i.e., the polypropylene layers or fibrils have an average length of at least a few centimeters; however, some of them can also be longer or shorter. The polypropylene layers or fibrils extend substantially into Longitudinal and generally parallel to each other in the fiber. Parts of the periphery of the fiber are through ultrafine polypropylene fibrils occupied, and the remaining part of the periphery of the fibers is through that Polycarbonate occupied.
Es kann jedoch kein merklicher Effekt erreicht werden, wenn die Menge der Polypropylenkomponente geringer als 5 Gewichtsprozent ist, und wenn die Menge der Polypropylenkomponente 50 Gewichtsprozent übersteigt, ist die Maßhaltegenauigkeit der erhaltenen Faser wegen der Quellung der Polypropylenkomponente herabgesetzt. Die Maßhaltegenauigkeit kann durch die Matrix aus der Polycarbonatkomponente auf einem hohen Niveau gehalten werden, vorausgesetzt, daß die Menge der Polypropylenkomponente 50 Gewichtsprozent nicht übersteigt. Insbesondere, wenn die Menge der Polypropylenkomponente 10 bis 30 Gewichtsprozent beträgt, wird die durch Haarrisse bedingte Sprödigkeit der Faser wirksam verhindert und die Maßhaltegenauigkeit in starkem Maße verbessert.However, no noticeable effect can be obtained when the amount of the polypropylene component is less than 5 weight percent, and when the amount of the polypropylene component is 50 weight percent exceeds the dimensional accuracy of the obtained fiber because of the swelling of the polypropylene component degraded. The dimensional accuracy can be achieved through the matrix of the polycarbonate component on a high levels provided that the amount of the polypropylene component is 50 percent by weight does not exceed. Especially when the amount of the polypropylene component is 10 to 30 percent by weight the brittleness caused by hairline cracks becomes effectively prevents the fiber and greatly improves the dimensional accuracy.
Ultrafeine Fasern oder Fibrillen der Polypropylenkomponente, die sich im wesentlichen gleichmäßig in bündelähnlicher Form dispergiert befinden, besitzen die Wirkung, das in der Polycarbonatkomponente verursachte Haarrißwachstum (Orientierung) zu unterbrechen. Überraschenderweise wurde gefunden, daß solche ultrafeinen Fibrillen die Wirkung besitzen, sogar jegliche Haarrißbildung (Orientierung) selbst zu verhindern, wenn die Spannung relativ gering ist. Man nimmt an, daß diese Wirkung auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß die Polypropylenkomponente die Spannung in der Faser verteilt und keine lokalisierten höheren Spannungskonzentrationen auftreten.Ultrafine fibers or fibrils of the polypropylene component that are substantially uniformly distributed in are dispersed in bundle-like shape, have the effect that caused in the polycarbonate component To interrupt hairline crack growth (orientation). Surprisingly, it has been found that such ultrafine fibrils have the effect of even preventing any hairline cracking (orientation) themselves, when the voltage is relatively low. It is believed that this effect is due to the fact is that the polypropylene component distributes the tension in the fiber and not localized higher ones Stress concentrations occur.
Polycarbonate werden bisher in Form von Folien als isoliermaterial für elektrische Bauteile, wie Kondensatoren und Transformatoren, verwendet, da sie eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und hervorragende dielektrische Eigenschaften besitzen und auch als elektrisches Isoliermaterial geeignet sind. Polycarbonatfolien besitzen den Vorteil, daß sie einen geringen dielektrischen Verlust aufweisen, sind jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß ihr öleintauchverhalten wegen ihrer glatten Oberfläche schlecht ist und ihre Durchschlagsfestigkeit mit zunehmender Dicke abrupt abfällt.Polycarbonates are currently in the form of films as insulating material for electrical components, such as capacitors and transformers, as they are excellent in heat resistance and excellent have dielectric properties and are also suitable as electrical insulating material. Polycarbonate films have the advantage of having a low dielectric loss, but with the The disadvantage is that their oil immersion behavior is poor because of their smooth surface and their dielectric strength drops abruptly with increasing thickness.
Erfindungsgemäß werden diese Nachteile der PoIycarbonatfilme dadurch überwunden, daß man Polycarbonatfasem aus Polycarbonaten herstellt und diese Fasern zu fasrigem flächigem Material, wie Faservliese, Papiere und gewebtes Material, verarbeitet Wenn dieses faserige flächige Material als Isoliermaterial für OF-Kabel für 500 oder 750 kV verwendet wird, sollte das flächige Material eine Durchschlagfestigkeit (Impuls-Durchschlagfestigkeit) von mindestens 120 kV/mm besitzen. Hierzu sollte das fasrige flächige Material eine kompakte Struktur und angesichts des öleintauchverhaltens eine poröse Struktur, vorzugsweise eine Faservliesstruktur, besitzen. Die Bedingungen lassen sich somit so zusammenfassen, daß das fasrige flächige Material ein kompaktes Faservlies mit gleichmäßiger, feinporöser Struktur, gekennzeichnet durch eine Gurley-Porosität von mindestens 500 sec/100 ml, sein sollte.According to the invention, these disadvantages of the polycarbonate films are overcome by using polycarbonate fibers made of polycarbonates and these fibers into fibrous flat material, such as nonwovens, Papers and woven material, processed When this fibrous sheet material as an insulating material for OF cable is used for 500 or 750 kV, the flat material should have a dielectric strength (pulse dielectric strength) of at least 120 kV / mm. For this purpose, the fibrous flat material should have a compact structure and, in view of the oil immersion behavior, a porous structure, preferably one Fiber fleece structure. The conditions can thus be summarized in such a way that the fibrous flat Material a compact fiber fleece with a uniform, fine-pored structure, characterized by Gurley porosity of at least 500 sec / 100 ml.
1st die Gurley-Porosität geringer als 500 sec/100 ml so kann' das flächige Fasermaterial wegen seiner schlechten Durchschlagfestigkeit nicht verwendet werden, und wenn das flächige Fasermaterial keine s feinporöse Struktur, wie Folien, besitzt, kann es wegen seines schlechten Öleintauchverhaltens nicht verwendet werden. Somit ist für den genannten Zweck ein Faservlies mit einer Gurley-Porosität von 500 bis 50 000 sec/100 ml erforderlich.If the Gurley porosity is less than 500 sec / 100 ml the flat fiber material cannot be used because of its poor dielectric strength, and if the flat fiber material does not have a fine-pored structure, such as foils, it can be because of due to its poor oil immersion behavior. Thus, for the stated purpose, a Fiber fleece with a Gurley porosity of 500 to 50,000 sec / 100 ml required.
ίο In der vorliegenden Beschreibung wird die Bezeichnung »eine Gurley-Porosität von mindestens 500 see/ 100 ml« zur Kennzeichnung der Kompaktheit der Struktur verwendet. Dieser Ausdruck bedeutet, daß die Probe eine Luftdurchlässigkeit von mindestens 500 see/ 100 ml, gemessen nach Prüfnorm JIS P-8117, die zui Prüfung der Luftdurchlässigkeit von Papier und Pappe bzw. Karton dient, unter Verwendung eines Prüfgerät! vom B-Typ (Gurley-Densometer) besitzt.ίο In the present description, the designation »A Gurley porosity of at least 500 see / 100 ml« to indicate the compactness of the Structure used. This expression means that the sample has an air permeability of at least 500 seconds / 100 ml, measured according to test standard JIS P-8117, the zui Testing the air permeability of paper and cardboard is used using a test device! of the B-type (Gurley densometer).
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht deshalbAnother object of the invention is therefore
ίο darin, flächiges Fasermaterial aus Polycarbonatfaserr und Faservliese aus Polycarbonatfasern zur Verfügung zu stellen, die eine gleichmäßige, feinporöse Struktur gekennzeichnet durch eine Gurley-Porosität vor mindestens 500 sec/100 m, vorzugsweise 500 bii 50 000 sec/100 ml, besitzen.ίο in it, flat fiber material made of polycarbonate fiber and to provide nonwovens made of polycarbonate fibers that have a uniform, fine-pored structure characterized by a Gurley porosity of at least 500 sec / 100 m, preferably 500 bii 50,000 sec / 100 ml.
Diese Aufgabe wird durch die Verwendung dei erfindungsgemäßen Bildkomponentenfasern zum Her stellen eines im wesentlichen aus Fasern bestehender flächigen Materials, insbesondere eines kompakter Faservlieses, gelöst.This object is achieved through the use of the image component fibers according to the invention provide a flat material consisting essentially of fibers, in particular a more compact one Fiber fleece, dissolved.
Angesichts des Merkmals, daß sich die ultrafeiner Fibrillen der Polypropylenkomponente in bündelähnli eher Form in der Polycarbonatkomponente dispergier und angeordnet befinden, die die Fasermatrix erstellt sind die Bikomponentenfasern der Erfindung mit einei ausgezeichneten Haarrißbeständigkeit und einer ausge zeichneten ölbeständigkeit ausgerüstet. Demgemät zeichnen sich aus diesen Fasern hergestellte fasrigf flächige Materialien, wie Papier, Faservliese odei gewebte Stoffe, dadurch aus, daß sie keine struktureilet Formänderungen, wie Quellen, Lösevorgänge odei Haarrißerscheinungen eingehen, selbst wenn das fasrigf Material in ein Isolieröl eingetaucht wird. Deshall können solche fasrigen flächigen Materialien mi großem Vorteil als elektrisches Isoliermaterial verwen det werden. Insbesondere Faservliese, die aus solcher zusammengesetzten Polycarbonatfasern nach her kömmlichen Verfahren hergestellt sind, überwinder sämtliche Nachteile der Polycarbonatfolien und könnerIn view of the feature that the ultrafine fibrils of the polypropylene component are similar in bundles rather form dispersed and located in the polycarbonate component that creates the fiber matrix are the bicomponent fibers of the invention with one excellent resistance to hairline cracks and excellent oil resistance. Accordingly Fibrous flat materials made from these fibers, such as paper, nonwovens or other materials, stand out Woven fabrics, in that they do not have any structural changes in shape, such as swelling, dissolving processes or the like Hairline cracks appear even if the fibrous material is immersed in an insulating oil. Deshall such fibrous sheet-like materials can be used with great advantage as electrical insulating material be det. In particular, nonwovens made from such composite polycarbonate fibers Conventional processes are produced, overcome all the disadvantages of the polycarbonate films and can
so mit großem Vorteil als elektrisches Isoliermaterial, nich nur für Kondensatoren und Transformatoren, sonderr auch für Starkstromkabel verwendet werden.so with great advantage as an electrical insulating material, nich Can only be used for capacitors and transformers, but also for power cables.
Kompakte Faservliese, die aus diesen zusammenge setzten Polycarbonatfasern bestehen und eine gleich mäßige feinporöse Struktur mit einer Gurley-Porositä von mindestens 500 sec/100 ml besitzen, sind insbeson dere als elektrisches Isoliermaterial für OF-Kabel füi Ultrahochspannung und Kondensatoren od. dgl. geeig net, da z. B. durch Quellen, Lösevorgänge odei Haarrisse bedingte Formänderungen, selbst in Isolier ölen, nicht auftreten.Compact nonwovens made of these composed polycarbonate fibers and one of the same moderate, fine-pored structure with a Gurley porosity of at least 500 sec / 100 ml, are in particular as electrical insulating material for OF cables füi Ultra-high voltage and capacitors or the like. Appropriate, as z. B. by sources, dissolving processes or odei Changes in shape caused by hairline cracks, even in insulating oils, do not occur.
Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung voi Vliesstoffen besteht darin, daß man Fasern untei Anwendung von Wärme, Druck und/oder Lösungsmit teln miteinander verbindet Grundsätzlich ist zui Herstellung eines kompakten Faservlieses ein Verfah ren mit kombinierter Anwendung von Wärme, Drucl und einem Lösungsmittel bekanntOne known method of making nonwovens is to divide fibers Application of heat, pressure and / or solvents connects with each other Basically, zui Production of a compact fiber fleece a method with the combined use of heat, pressure and a solvent known
Dieses bekannte Verfahren führt jedoch im besten Fall zu Produkten mit einer Gurley-Porosität von etwa 200sec/100 ml. Wenn man ein Produkt mit kompakterer Struktur nach diesem bekannten Verfahren herstellen will, besitzt das erhaltene Produkt Folienform. Nach diesem bekannten Verfahren ist es unmöglich, ein Faservlies mit der gewünschten gleichmäßigen feinporösen Struktur mit einer Gurley-Porosität von mindestens 500 see/100 ml zu erhalten. Der Grund hierfür liegt darin, daß die zur Erzeugung einer gleichmäßigen feinporösen Struktur erforderlichen Bedingungen bei dem bekannten Verfahren, das eine kombinierte Anwendung von Wärme, Druck und einem Lösungsmittel vorsieht, nicht gesteuert werden können.This known process, however, at best results in products with a Gurley porosity of about 200sec / 100 ml. If you manufacture a product with a more compact structure using this known method the product obtained is in the form of a film. According to this known method, it is impossible to obtain a Nonwoven fabric with the desired, uniform, fine-pored structure with a Gurley porosity of at least 500 see / 100 ml. The reason for this is that the to produce a uniform fine-pored structure required conditions in the known method, which a combined Application of heat, pressure and a solvent cannot be controlled.
Bei der erfindungsgemäßen Verwendung der Bikomponentenfaser zur Herstellung von kompakten Faservliesen können die Bedingungen zur Erzeugung einer gleichmäßigen feinporösen Struktur leicht gesteuert werden.When using the bicomponent fiber according to the invention for the production of compact fiber webs The conditions for producing a uniform, fine-pored structure can be easily controlled will.
Dabei stellt man ein Gewebe aus den Bikomponentenfasern vom Matrix/Fibrillen-Typ mit einem mittleren Faserdurchmesser von weniger als 15 μ her und imprägniert es mit einem bei Raumtemperatur inaktiven flüssigen Gemisch (2)A fabric is made from the bicomponent fibers of the matrix / fibril type with an average fiber diameter of less than 15 μ and impregnates it with a liquid mixture that is inactive at room temperature (2)
Das flüssige Gemisch (2) enthält (a) 5 bis 90 Gew.-% eines Lösungsmittels für mindestens eine Komponente der Bikomponentenfasern und (b) 95 bis 10 Gew.-% eines Nichtlösungsmittels für beide Komponenten der Fasern, das mit dem Lösungsmittel (a) mischbar ist und einen höheren Siedepunkt als das Lösungsmittel (a) besitzt. Anschließend wird das imprägnierte Gewebe unter Wärmeeinwirkung verpreßt, wobei die Fasern in dem Gewebe miteinander verbunden werden.The liquid mixture (2) contains (a) 5 to 90% by weight of a solvent for at least one component of the bicomponent fibers and (b) 95 to 10% by weight of a nonsolvent for both components of the Fibers that are miscible with solvent (a) and have a higher boiling point than solvent (a) owns. The impregnated fabric is then pressed under the action of heat, the fibers in the tissue are connected to each other.
Dabei ist es möglich, ein Faservlies aus zusammengesetzten Polycarbonatfasern mit gleichmäßiger feinporöser Struktur herzustellen.It is possible to use a fiber fleece made of composite polycarbonate fibers with a more uniform, fine-pore structure To produce structure.
Wichtig ist, daß die zur Herstellung eines kompakten porösen Faservlieses verwendeten Bikomponentenfasern einen mittleren Faserdurchmesser von unter etwa 15 μ besitzen. Ist der mittlere Faserdurchmesser größer als 15 μ, so ist die Anzahl der Fasern pro Gewichtseinheit herabgesetzt, und es läßt sich keine gute Gleichmäßigkeit erhalten. Wenn ein aus dickeren Fasern bestehendes Gewebe mit einem flüssigen Gemisch aus einem Lösungsmittel und einem Nichtlösungsmittel, das bei Raumtemperatur inaktiv ist, imprägniert und dann das Gewebe unter Wärmeeinwirkung verpreßt, kann in den Fasern eine ausreichende Deformation nicht erreicht werden, und man erhält kein kompaktes Faservlies. Es ist jedoch unpraktisch, Fasern mit einem mittleren Faserdurchmesser von unter etwa 0,5 μ zu verwenden.It is important that the bicomponent fibers used to produce a compact, porous fiber fleece have an average fiber diameter of less than about 15 μ. Is the mean fiber diameter larger than 15 μ, it is the number of fibers per unit weight and good uniformity cannot be obtained. If one of the thicker ones Fabric made up of fibers with a liquid mixture of a solvent and a nonsolvent, which is inactive at room temperature, impregnated and then the fabric under the action of heat compressed, sufficient deformation cannot be achieved in the fibers and none is obtained compact fiber fleece. However, it is impractical to use fibers with an average fiber diameter less than about 0.5 μ to be used.
Aus den erfindungsgemäßen Bikomponentenfasern wird ein Gewebe mit einem mittleren Faserdurchmesser von 0,5 bis 15 μ geformt. Die Faserform spielt an sich keine besondere Rolle. Erfindungsgemäß können z. B. kurzgeschnittene Fasern, Stapelfasern oder lange oder Endlosfäden verwendet werden. Weiterhin können zur Herstellung von Geweben aus den Bikomponentenfasern alle bekannten Methoden angewendet werden, wie das Luftauflegeverfahren, das Flocken- bzw. Krempelverfahren oder das Naßauflegeverfahren.A fabric with an average fiber diameter is made from the bicomponent fibers according to the invention shaped from 0.5 to 15 μ. The fiber shape itself does not play a special role. According to the invention, for. B. Short cut fibers, staple fibers or long or continuous filaments can be used. Furthermore, for Manufacture of fabrics from the bicomponent fibers all known methods are used, such as the air laying method, the flaking or carding method or the wet laying method.
Im allgemeinen wird es bevorzugt, die Gewebe nach der sog. Spinn-Verbindungsmethode herzustellen, die darin besteht, daß man einem Polycarbonat das Polypropylen in Form von Pellets einverleibt, ein gleichmäßiges Vermischen in der Schmelze vornimmt, das geschmolzene Gemisch aus der Schmelze verspinnt, und die gesponnenen Einzelfasern auf einem Sieb ablegt. Das Einheitsgewicht des Gewebes kann nach Maßgabe des Verwendungszwecks gewählt werden. Besonders vorteilhafte Ergebnisse werden dann erreicht, wenn das Einheitsgewicht des Gewebes innerhalb eines Bereiches von 50 bis 150 g/m2 liegt.In general, it is preferred to manufacture the fabrics by the so-called spun-bond method, which consists in incorporating the polypropylene into a polycarbonate in the form of pellets, uniformly mixing in the melt, spinning the melted mixture from the melt, and the spun individual fibers are deposited on a sieve. The unit weight of the fabric can be selected according to the purpose of use. Particularly advantageous results are achieved when the unit weight of the fabric is within a range from 50 to 150 g / m 2 .
Das so erhaltene Gewebe wird dann mit einem flüssigen Gemisch imprägniert, das bei Raumtemperatur nicht reaktiv ist und aus (a) 5 bis 90 GewichtsprozentThe fabric obtained in this way is then impregnated with a liquid mixture which is at room temperature is non-reactive and consists of (a) 5 to 90 percent by weight
ίο eines Lösungsmittels für mindestens eine Komponente der Polypropylen-Polycarbonat-Fasern und (b) 95 bis 10 Gewichtsprozent eines Nichtlösungsmittels für beide Komponenten der zusammengesetzten Fasern besteht, wobei das Nichtlösungsmittel (b) mit dem Lösungsmittelίο a solvent for at least one component the polypropylene-polycarbonate fibers and (b) 95 to 10 weight percent of a nonsolvent for both Components of the composite fibers consists of the nonsolvent (b) with the solvent
(a) mischbar ist und einen höheren Siedepunkt als das Lösungsmittel (a) besitzt. Das Nichtlösungsmittel (b) wird als eine Komponente des flüssigen Gemisches zur Steuerung der Aktivität des Lösungsmittels einverleibt. Der Siedepunkt des Nichtlösungsmittels, seine Verträglichkeit mit dem Lösungsmittel, sowie die dem flüssigen Gemisch einverleibte Menge sind von großer Bedeutung. (a) is miscible and has a higher boiling point than solvent (a). The nonsolvent (b) is incorporated as a component of the liquid mixture for controlling the activity of the solvent. The boiling point of the nonsolvent, its compatibility with the solvent, as well as that of the liquid The amount incorporated in the mixture is of great importance.
Wenn der Siedepunkt des Lösungsmittels höher als derjenige des Nichtlösungsmitteis liegt, verdampft bei
Wärmezufuhr das Nichtlösungsmittel zuerst, wobei eine Erhöhung der Lösungsmittelkonzentration eintritt, und
somit wird eine Steuerung der Aktivität des Lösungsmittels unmöglich.
Da das Nichtlösungsmittel einen höheren Siedepunkt als das Lösungsmittel besitzt, wird beim Imprägnieren
des Gewebes mit dem flüssigen Gemisch, das bei Raumtemperatur inaktiv ist, und anschließender Preßverbindung
unter Erwärmen das Lösungsmittel in dem flüssigen Gemisch aktiviert, so daß mindestens eine
Komponente der Bikomponentenfasern gequollen wird. Da jedoch die Konzentration des Lösungsmittels
während der Preßverbindungsstufe nicht erhöht wird, kann ein übermäßiges Quellen oder Lösen bzw. Anlösen
der Fasern, was einen Formverlust der Faser mit sich bringen würde, gesteuert bzw. verhindert werden.
Weiterhin wird durch die Anwesenheit des Nichtlösungsmittels während der Preßverbindung unter Erwärmen
die Bildung von feinen Pqren gefördert, wodurch kleine Hohlräume entlang den Fasern in dem Gewebe
zurückbleiben, wodurch wiederum eine Deformationsund Fixierwirkung bezüglich der Fasern ausgeübt wird,
ohne daß das fasrige Gewebe in Film- bzw. Folienform umgewandelt wird. Vorzugsweise liegt der Siedepunkt
des Nichtlösungsmittels mindestens 100C höher als der
Siedepunkt des Lösungsmittels. Selbst wenn jedoch der Siedepunkt des Nichtlösungsmittels weniger als 10° C
über dem Siedepunkt des Lösungsmittels liegt, können ähnlich gute Ergebnisse erhalten werden, wenn man die
Bedingungen für die Preßverbindung unter Erwärmen sorgfältig auswählt und kontrolliertIf the boiling point of the solvent is higher than that of the nonsolvent, when heat is applied, the nonsolvent evaporates first, increasing the solvent concentration, and thus control of the activity of the solvent becomes impossible.
Since the nonsolvent has a higher boiling point than the solvent, when the fabric is impregnated with the liquid mixture, which is inactive at room temperature, and then pressed together with heating, the solvent in the liquid mixture is activated so that at least one component of the bicomponent fibers is swollen. However, since the concentration of the solvent is not increased during the press-bonding step, excessive swelling or loosening of the fibers, which would cause the fiber to lose its shape, can be controlled or prevented. Furthermore, the presence of the nonsolvent during the press connection with heating promotes the formation of fine particles, whereby small voids remain along the fibers in the fabric, which in turn exerts a deformation and fixing effect on the fibers without the fibrous fabric in film or . Foil shape is converted. Preferably, the boiling point of the nonsolvent at least 10 0 C higher than the boiling point of the solvent. However, even if the boiling point of the nonsolvent is less than 10 ° C higher than the boiling point of the solvent, similarly good results can be obtained if the conditions for the press joint with heating are carefully selected and controlled
Weiterhin ist es kritisch, daß das flüssige Gemisch aus dem Lösungsmittel und dem Nichtlösungsmittel inaktiv ist, d.h. die zusammengesetzte Polycarbonatfaser bei Raumtemperatur (18 bis 25° C) nicht zu quellen vermag.It is also critical that the liquid mixture of the solvent and the nonsolvent be inactive i.e. the composite polycarbonate fiber at Room temperature (18 to 25 ° C) is unable to swell.
Wenn die Aktivität des Lösungsmittels während des Zeitraums, der mit der Beendigung der Imprägnierung mit dem flüssigen Gemisch beginnt und bis zur Einleitung der Preßverbindung unter Erhitzen dauert, nicht unterdrückt wird, ist es für das Lösungsmittel unmöglich, eine gleichmäßige, gesteuerte Aktivität in dem Gewebe zu manifestieren.If the activity of the solvent during the period elapsed with the completion of the impregnation begins with the liquid mixture and lasts until the press connection is initiated with heating, is not suppressed, it is for the solvent impossible to manifest a steady, controlled activity in the tissue.
Bevorzugte Kombinationen von Lösungsmittel und Nichtlösungsmittel sind in Tabelle I zusammengestelltPreferred combinations of solvent and nonsolvent are listed in Table I.
Tabelle I
Flüssiges GemischTable I.
Liquid mixture
Lösungsmittelsolvent
NichtlösungsmittelNonsolvent
Tetrahydrofuran
Methylenchlorid
Tetrachloräthan
TrichloräthylenTetrahydrofuran
Methylene chloride
Tetrachloroethane
Trichlorethylene
Wasser
Methanolwater
Methanol
Hydroxyäthylacetat
n-HeptanHydroxyethyl acetate
n-heptane
Weiterhin kann ein sog. Nichtlösungsmittel aus mindestens zwei Lösungsmitteln und ein sog. Misch-Nichtlösungsmittel aus mindestens zwei Nichtlösungsmitteln aus Lösungsmittelkomponente und Nichtlösungsniitieikomponente verwendet werden, vorausgesetzt, daß die vorgenannten Bedingungen erfüllt sind.Furthermore, a so-called non-solvent composed of at least two solvents and a so-called mixed non-solvent can be used of at least two nonsolvents from the solvent component and the nonsolvent component provided that the above conditions are met.
Die Imprägnierung des Gewebes mit dem flüssigen Gemisch erfolgt nach herkömmlichen Verfahren, z. B. Spritz- und Tauchverfahren. Vorzugsweise wird das Gewebe vor der Imprägnierstufe einer Preßbehandlung unterworfen, da die Imprägnierung durch diese Vorbehandlung erleichtert wird. Die Imprägniermenge des flüssigen Gemisches wird nach Maßgabe des gewünschten Kompaktheitsgrades in dem erhaltenen Vliesstoff beliebig ausgewählt. Im allgemeinen ist es jedoch bevorzugt, daß die imprägnierte Menge des flüssigen Gemisches 10 bis 500 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Gewebes, beträgt.The fabric is impregnated with the liquid mixture by conventional methods, e.g. B. Spray and immersion processes. Preferably the fabric is press treated prior to the impregnation step because the impregnation is facilitated by this pretreatment. The amount of impregnation of the liquid mixture is obtained in accordance with the desired degree of compactness in the Any non-woven fabric selected. In general, however, it is preferred that the impregnated amount of the liquid mixture is 10 to 500 percent by weight, based on the weight of the tissue.
Ein etwaiger Überschuß des flüssigen Gemisches wird von dem mit dem flüssigen Gemisch imprägnierten Gewebe durch Absaugen oder Pressen entfernt, so daß man ein imprägniertes Gewebe mit der gewünschten Menge an dem flüssigen Gemisch erhält Anschließend wird das Gewebe unter Erwärmen durch Pressen verbunden. Diese Preßverbindung unter Erwärmen wird im allgemeinen unter Verwendung eines Kalanders vorgenommen, wobei vorzugsweise bei einem Kalanderdruck von 30 bis 300 kg/cm2 gearbeitet wird. Die Temperatur wird nach Maßgabe des Drucks ausgewählt, und die Preßverbindung erfolgt im allgemeinen bei Temperaturen von 120 bis 160° C. 1st die Temperatur zu hoch, so schrumpfen die Fasern und man erhält kein gleichmäßiges flächiges Material.Any excess of the liquid mixture is removed from the fabric impregnated with the liquid mixture by suction or pressing, so that an impregnated fabric with the desired amount of the liquid mixture is obtained. The fabric is then connected by pressing while heating. This press connection with heating is generally carried out using a calender, preferably at a calender pressure of 30 to 300 kg / cm 2 . The temperature is selected in accordance with the pressure, and the press connection is generally carried out at temperatures of 120 to 160 ° C. If the temperature is too high, the fibers shrink and a uniform, flat material is not obtained.
Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Bikomponentenfasern unter den vorgenannten Bedingungen erhält man ein kompaktes Faservlies mit gleichmäßiger feinporöser Struktur und einer Gurley-Porosität von mindestens 500sec/100ml. Erfindungsgemäß kann der Kompaktheitsgrad auf eine Gurley-Porosität von 10 000 bis 20 000 see/100 ml und gegebenenfalls 50 000 see/ 100 ml erhöht werden, indem man die Bedingungen, wie den Anteil des Lösungsmittels in dem flüssigen Gemisch, die Temperatur während der Preßverbindungsstufe, den Faserdurchmesser und den Anteil der Polypropylenkomponente, der sich in der zusammengesetzten Polycarbonatfaser innerhalb der vorgenannten Bereiche dispergiert befindet entsprechend steuert und weiterhin solche Bedingungen, wie das Einheitsgewicht des Gewebes und den Druck während der Preßverbindungsstufe, einstelltWhen using the bicomponent fibers according to the invention under the aforementioned conditions a compact fiber fleece is obtained with a uniform, fine-pored structure and a Gurley porosity of at least 500sec / 100ml. According to the invention, the Degree of compactness to a Gurley porosity of 10,000 to 20,000 see / 100 ml and optionally 50,000 see / 100 ml can be increased by changing the conditions, such as the proportion of solvent in the liquid mixture, the temperature during the press-bonding step, the Fiber diameter and the proportion of the polypropylene component that is in the composite Polycarbonate fiber is located within the aforementioned ranges dispersed accordingly controls and further such conditions as the unit weight of the fabric and the pressure during the press-bonding step, adjusts
Ein nach den vorgenannten Verfahrensstufen hergestelltes kompaktes Faservlies, das eine gleichmäßige feinporöse Struktur mit einer Gurley-Porosität von mindestens 500sec/100ml besitzt, zeigt gute öleintaucheigenschaften und unterliegt keinen Formveränderungen, wie Quellen, Auflösung oder Haarrißerscheinungen, bei Berührung mit einem Isolieröl. WeiterhinA compact fiber fleece produced according to the aforementioned process steps, which has a uniform has a fine-pored structure with a Gurley porosity of at least 500sec / 100ml, shows good oil immersion properties and is not subject to changes in shape, such as swelling, dissolution or hairline cracks, when in contact with an insulating oil. Farther
4040
4545
5°5 °
5555
60 besitzt dieses kompakte Faservlies eine sehr hohe Durchschlagfestigkeit. Somit können diese Faservliese mit Vorteil als elektrisches Isoliermaterial, z. B. für OF-Kabel für Ultrahochspannungen, Transformatoren oder Kondensatoren usw. verwendet werden. 60 this compact fiber fleece has a very high dielectric strength. Thus, these nonwovens can be used with advantage as electrical insulating material, e.g. B. for OF cables for ultra high voltages, transformers or capacitors, etc. can be used.
Der vorstehend verwendete Ausdruck »Gewebe« bezeichnet nicht nur die eigentlichen Gewebe, sondern steht stellvertretend für sämtliches aus Fasern bestehendes flächiges Material, z. B. auch Faservlies usw.The term "tissue" used above denotes not only the actual tissue, but stands for all flat material consisting of fibers, e.g. B. also fiber fleece etc.
Weiterhin ist die Erfindung vorstehend hauptsächlich im Zusammenhang mit elektrischem Isoliermaterial beschrieben, das in Isolieröle eingetaucht werden soll. Aufgrund ihrer ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften, z. B. ihrer ausgezeichneten ölbeständigkeit, können die erfindungsgemäßen Bikomponentenfasern und das daraus hergestellte flächige Material mit Vorteil jedoch auch auf anderen technischen Gebieten verwendet werden.Furthermore, the invention above is primarily in the context of electrical insulating material described to be immersed in insulating oils. Due to their excellent physical properties, z. B. their excellent oil resistance, the bicomponent fibers according to the invention and the flat material produced therefrom, however, is also used with advantage in other technical fields will.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.The examples illustrate the invention.
90 Gewichtsprozent Poly-(4,4'-dihydroxydiphenyI-2,2-propancarbonat) als Polycarbonat und 10 Gewichtsprozent Polypropylen werden in Form von Pellets zu einer homogenen Mischung vermischt Dieses Gemisch wird einem Extruder aufgegeben und mit einer Polymerfließgeschwindigkeit von 10 g/min und einer Temperatur von 280° C durch 50 Düsenoffnungen, jeweils mit einem Durchmesser von 0,3 mm, extrudiert. Das Spinnkabel wird mit einer Geschwindigkeit von 150 m/min aufgewickelt, wobei man ein Spinnkabel mit Einzelfäden mit jeweils einem Durchmesser von etwa 50 μ erhält.90 percent by weight poly (4,4'-dihydroxydiphenyl-2,2-propane carbonate) as polycarbonate and 10 percent by weight polypropylene are in the form of pellets too a homogeneous mixture mixed This mixture is fed to an extruder and with a Polymer flow rate of 10 g / min and a temperature of 280 ° C through 50 nozzle openings, each with a diameter of 0.3 mm, extruded. The tow is driven at a speed of 150 m / min wound, with a tow with individual threads, each with a diameter of about 50 μ received.
Zur Haarrißerzeugung werden die erhaltenen Einzelfäden in einem Schnelltest auf ein Glasrohr mit einem äußeren Durchmesser von 2,43 cm unter einer Spannung von 400 kg/cm2 aufgewickelt und in diesem Spannungszustand in ein bei 8O0C gehaltenes Dodecylbenzol-Isolieröl eingetaucht. Es werden fünf Prüfmuster hergestellt, die nach einer Zeitdauer von 0,3,25,50 bzw. 150 Stunden aus dem Öl genommen werden. Anschließend werden die Zugfestigkeit und die Dehnung bzw. Bruchdehnung gemessen. Die Ergebnisse sind aus F i g. 4 ersichtlich. Man sieht, daß die Versprödung der Polycarbonatfaser vollständig verhindert werden kann. Beobachtungen unter einem optischen Mikroskop zeigen, daß in dem Prüfmuster, das 150 Stunden in das Isolieröl eingetaucht worden ist, winzige Haarrisse vorhanden sind; eine Entwicklung oder weitere Ausdehnung der Haarrisse tritt jedoch nicht ein. Weiterhin treten bei allen Prüfmustern keine Formveränderungen, z. B. durch Quellen, ein.For Haarrißerzeugung the filaments obtained are cm in a rapid test of a glass tube having an outer diameter of 2.43 under a tension of 400 kg / cm 2 wound and immersed in this state of tension in a bath maintained at 8O 0 C dodecylbenzene insulating oil. Five test samples are made, which are removed from the oil after a period of 0, 3, 25, 50 or 150 hours. The tensile strength and the elongation or elongation at break are then measured. The results are from FIG. 4 can be seen. It can be seen that the embrittlement of the polycarbonate fiber can be completely prevented. Observation under an optical microscope shows that tiny hairline cracks are present in the test specimen which has been immersed in the insulating oil for 150 hours; however, the hairline cracks do not develop or expand further. Furthermore, there are no changes in shape in any of the test samples, e.g. B. by sources, a.
Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt wobei jedoch ein Mischungsverhältnis von Polycarbonat zu Polypropylen von 80 :20 Gewichtsprozent angewendet wird.The procedure of Example 1 is repeated, but with a mixing ratio of polycarbonate Polypropylene of 80:20 percent by weight is used.
Bei der Bestimmung der Zugfestigkeit und der Dehnung bzw. Bruchdehnung gemäß Beispiel 1 erhält man die aus F i g. 5 ersichtlichen Ergebnisse. Auch bei diesem Beispiel wird keine Faserversprödung beobachtet und die Untersuchungen mit einem optischen Mikroskop bestätigen, daß keine Haarrißbildung stattfindet. Darüber hinaus werden auch keine Formveränderungen beobachtetWhen determining the tensile strength and the elongation or elongation at break according to Example 1 one from FIG. 5 apparent results. In this example, too, no fiber embrittlement is observed and the examinations with an optical microscope confirm that there is no crazing. In addition, no changes in shape are observed
Das Verfahren von Beispiel I wird wiederholt, wobei jedoch ein Mischungsverhältnis von Polycarbonat zu Polypropylen von 60 :40 Gewichtsprozent angewendet wird.The procedure of Example I is repeated, but with a mixing ratio of polycarbonate to Polypropylene of 60:40 percent by weight is used.
Die Ergebnisse der Messungen der Zugfestigkeit und der Dehnung sind aus F i g. 5 ersichtlich. Man sieht, daß die Faserversprödung wirksam verhindert wird, und die Beobachtungen unter einem optischen Mikroskop bestätigen, daß eine leichte Haarrißbildung in dem Prüfmuster stattfindet, das 150 Stunden in die Isolierflüssigkeit eingetaucht worden ist. Es wird jedoch keine Entwicklung oder Vergrößerung der Haarrisse beobachtet. Bei diesem Prüfmuster tritt zwar eine gewisse Zunahme des Faserdurchmessers durch Quellung ein; diese ist jedoch minimal.The results of the measurements of tensile strength and elongation are shown in FIG. 5 can be seen. One can see that the fiber embrittlement is effectively prevented, and the observations under an optical microscope confirm that slight hairline cracking takes place in the test specimen, which is 150 hours into the Insulating liquid has been immersed. However, there will be no development or enlargement of the hairline cracks observed. With this test sample there is a certain increase in the fiber diameter due to swelling one; however, this is minimal.
Vergleichsbeispiel 1Comparative example 1
Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch kein Polypropylen verwendet wird, d. h. die Fasern bestehen zu 100 Gewichtsprozent aus dem Polycarbonat.The procedure of Example 1 is repeated except that no polypropylene is used; H. the Fibers consist of 100 percent by weight of the polycarbonate.
Die Ergebnisse der Messungen der Zugfestigkeit und der Dehnung sind aus Fig. 7 ersichtlich. Man sieht, daß die Faser eine drastische Versprödung erleidet. Eine unter Verwendung eines optischen Mikroskops angefertigte Photographic des Prüfmusters, das 25 Stunden in das Isolieröl eingetaucht worden ist, ist in Fig. 1 gezeigt Man sieht, daß eine große Anzahl von Haarrissen entstanden ist.The results of measurements of tensile strength and elongation are shown in FIG. One can see that the fiber suffers drastic embrittlement. One made using an optical microscope Photographic of the test sample that has been immersed in the insulating oil for 25 hours is shown in FIG. 1 It can be seen that a large number of hairline cracks have arisen.
Vergleichsbeispiel 2Comparative example 2
Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch ein Mischungsverhältnis von Polycarbonat zu Polypropylen von 25 :75 Gewichtsprozent verwendet wird.The process of Example 1 is repeated, but using a mixing ratio of polycarbonate Polypropylene of 25:75 percent by weight is used.
Der Haarriß-Schnelltest wird unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 unter einer Spannung von 400 kg/cm2 vorgenommen; da jedoch die Drehung der Faser extrem ist und Teile der Faser abgeschnitten werden, ist die Messung unmöglich. Demgemäß wird der Test mit auf 300 kg/cm2 verminderter Spannung wiederholt. Die Ergebnisse sind aus F i g. 8 ersichtlich. Die durch Quellung verursachten Vergrößerungen des Faserdurchmessers und Dimensionsveränderungen sind außerordentlich stark; die Fasern können in der Praxis nicht verwendet werden.The rapid hairline crack test is carried out under the same conditions as in Example 1 under a tension of 400 kg / cm 2 ; however, since the twist of the fiber is extreme and parts of the fiber are cut off, the measurement is impossible. Accordingly, the test is repeated with the tension reduced to 300 kg / cm 2. The results are from FIG. 8 can be seen. The enlargement of the fiber diameter and dimensional changes caused by swelling are extraordinarily strong; the fibers cannot be used in practice.
Vergleichsbeispiel 3Comparative example 3
Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch Polyethylenterephthalat anstelle von Polypropylen bei einem Mischungsverhältnis von Polycarbonat zu Polyethylenterephthalat von 75 :25 Gewichtsprozent verwendet wird. Die Messungen erfolgen gemäß Beispiel i.The procedure of Example 1 is repeated, but using polyethylene terephthalate instead of polypropylene with a mixing ratio of polycarbonate to polyethylene terephthalate of 75: 25 percent by weight is used. The measurements are carried out according to example i.
Die Meßergebnisse bezüglich der Zugfestigkeit und der Dehnung sind aus F i g. 9 ersichtlich. Man sieht, daß die Faser sehr stark spröde ist, ähnlich wie im Fall der Faser, die ausschließlich aus dem Polycarbonat besteht. Die Beobachtungen unter einem optischen Mikroskop zeigen, daß in dem Prüfmuster, das 25 Stunden in das Isolieröl eingetaucht worden ist, entwickelte Haarrisse entstanden sind. Eine Quellung der Faser wird nicht beobachtet; die Versprödung durch Entstehung und Entwicklung der Haarrisse ist jedoch außerordentlich stark. Dies bestätigt, daß durch Einverleibung von Polyethylenterephthalat kein wesentlicher Effekt erzielt werden kann.The results of measurements with regard to tensile strength and elongation are shown in FIG. 9 can be seen. One can see that the fiber is very brittle, similar to the case of the fiber which consists exclusively of the polycarbonate. The observations under an optical microscope show that in the test specimen which is 25 hours into the When insulating oil has been immersed, hairline cracks have developed. There is no swelling of the fiber observed; however, the embrittlement caused by the formation and development of hairline cracks is extraordinary strong. This confirms that the incorporation of polyethylene terephthalate does not produce any substantial effect can be.
Das in Beispiel 2 erhaltene Einzelfadenkabel wird auf 50 mm Länge geschnitten. Aus den erhaltenen Fasern wird nach dem Luftauflegeverfahren ein Wirrvließ mit 75 g/m2 Flächengewicht hergestellt. Anschließend wirdThe monofilament cable obtained in Example 2 is cut to a length of 50 mm. A tangled web with a weight per unit area of 75 g / m 2 is produced from the fibers obtained by the air lay-up process. Then will
ίο das erhaltene Vlies einer Kalanderbehandlung bei einer Temperatur von 1500C unter einem linearen Druck von 100 kg/cm2unterworfen.ίο subjected to the obtained non-woven to a calendering treatment at a temperature of 150 0 C under a linear pressure of 100 kg / cm 2.
Das so erhaltene Faservlies besitzt eine Dicke von 0,125 mm, eine scheinbare Dichte von 0,60g/cniJ und eine Zugfestigkeit von 3,6 kg/15 mm Breite. Dieses Faservlies kann mit Vorteil als elektrisches Isoliermaterial für Stromkabel, Separatoren, Kondensatoren usw. verwendet werden, da es keine Formveränderungen, z. B. durch Quellung, Auflösung oder Haarrisse eingeht, wenn es in ein Isolieröl eingetaucht wird.The nonwoven fabric thus obtained has a thickness of 0.125 mm, an apparent density of 0.60 g / cni J and a tensile strength of 3.6 kg / 15 mm width. This nonwoven fabric can be used with advantage as an electrical insulating material for power cables, separators, capacitors, etc., as there are no changes in shape, e.g. B. by swelling, dissolution or hairline cracks when it is immersed in an insulating oil.
70 Gewichtsprozent Poly-(4,4'-dihydroxydiphenyl-2,2-propancarbonat) als Polycarbonat und 30 Gewichtsprozent Polypropylen werden in Form von Pellets zu einem homogenen Gemisch vermischt. Das erhaltene Gemisch wird einem Extruder aufgegeben und dort geschmolzen. Die Schmelze wird bei einer Polymerfließgeschwindigkeit von 5 g/min und einer Temperatur von 28O0C durch 50 Düsenöffnungen extrudiert, die jeweils einen Durchmesser von 0,3 mm besitzen. Das erhaltene Spinnkabel wird mit einer Geschwindigkeit70 percent by weight of poly (4,4'-dihydroxydiphenyl-2,2-propane carbonate) as polycarbonate and 30 percent by weight of polypropylene are mixed in the form of pellets to form a homogeneous mixture. The mixture obtained is fed to an extruder and melted there. The melt is extruded at a polymer flow rate of 5 g / min and a temperature of 28O 0 C through 50 orifices each having a diameter of mm 0,3. The tow obtained is at a speed
1,5 von 300 m/min aufgewickelt und bei einer Temperatur von 1500C zu einem Spinnkabel verstreckt, dessen Einzelfäden jeweils einen Durchmesser von etwa 12 μ besitzen. Nachdem man das erhaltene Spinnkabel auf 50 mm Länge geschnitten hat, wird aus den geschnittenen Phasen nach dem Luftauflegeverfahren ein Wirrfaservlies mit 80 g/m2 Flächengewicht hergestellt. Dieses Vlies wird dann leicht gepreßt und 15 Sekunden in ein flüssiges, bei Raumtemperatur inaktives Gemisch eingetaucht, das 15 Gewichtsprozent Methylenchlorid (Kp. 400C) als Lösungsmittel, und 50 Gewichtsprozent Methanol (Kp. 65°C) sowie 35 Gewichtsprozent Wasser (Kp. 100°C) als Nichtlösungsmittel enthält. Überschüssiges flüssiges Gemisch wird durch eine Absaugvorrichtung entfernt, so daß die Menge des von dem Vlies aufgenommenen flüssigen Gemisches 100 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Vlieses, beträgt. Hierauf wird das imprägnierte Vlies einer Kalanderbehandlung bei einer Temperatur von 140° C und einem linearen Druck von 150 kg/cm unterworfen.1.5 of 300 m / min and drawn at a temperature of 150 0 C to form a tow, the individual threads of which each have a diameter of about 12 μ. After the tow obtained has been cut to a length of 50 mm, a tangled fiber fleece with a weight per unit area of 80 g / m 2 is produced from the cut phases by the air lay-up process. This web is then lightly pressed and 15 seconds immersed into a liquid, inactive at room temperature mixture containing 15 weight percent methylene chloride (Kp. 40 0 C) as a solvent and 50 weight percent methanol (bp. 65 ° C) and 35 weight percent water (Kp . 100 ° C) as a non-solvent. Excess liquid mixture is removed by a suction device so that the amount of liquid mixture taken up by the fleece is 100 percent by weight, based on the weight of the fleece. The impregnated fleece is then subjected to a calendar treatment at a temperature of 140 ° C. and a linear pressure of 150 kg / cm.
Methylenchlorid stellt ein gutes Lösungsmittel für das Polycarbonat dar und besitzt nur ein geringes Lösevermögen für Polypropylen bei erhöhter Temperatur. Methylenchlorid ist mit Wasser nicht mischbar; durch Verwendung von Methanol können jedoch die drei Flüssigkeiten homogen miteinander vermischt werden.Methylene chloride is a good solvent for the polycarbonate and has only a slight one Dissolving power for polypropylene at elevated temperature. Methylene chloride is immiscible with water; however, by using methanol, the three liquids can be mixed homogeneously with one another will.
Das so erhaltene Polycarbonat-Faservlies besitzt eine Dicke von 0,10 mm, eine scheinbare Dichte von 0,80 g/cm3, eine Zugfestigkeit von 7,1 kg/15 mm Breite, eine Gurley-Porosität von 4500sec/100 ml und eine Impuls-Durchschlagsfestigkeit von 135kV/mm. Dieses Faservlies erleidet überhaupt keine Formveränderungen beim Eintauchen in ein Isolieröl und ist somitThe polycarbonate nonwoven fabric thus obtained has a thickness of 0.10 mm, an apparent density of 0.80 g / cm 3 , a tensile strength of 7.1 kg / 15 mm in width, a Gurley porosity of 4500 sec / 100 ml and a Impulse dielectric strength of 135kV / mm. This fiber fleece does not suffer any changes in shape when immersed in an insulating oil and is therefore
besonders geeignet für OF-Kabel für uitrahohe Spannungen sowie elektrische Zubehörteile.Particularly suitable for OF cables for extremely high voltages and electrical accessories.
90 Gewichtsprozent Poiy-(4,4'-dihydroxydiphenylproparcarbonat) als Polycarbonat und Ϊ0 Gewichtsprozent Polypropylen werden in Form von Pellets zu einem homogenen Gemisch vermischt. Dieses Gemisch wird einem Extruder aufgegeben und dort geschmolzen. Dieses geschmolzene Gemisch wird bei 290° C und einer Polymerfließgeschwindigkeit von 10 g/min durch 240 Düsenöffnungen mit einem Durchmesser von jeweils 0,3 mm, die in Reihe angeordnet sind, versponnen. Die gesponnenen Einzelfäden werden gedämpft und verstreckl durch Anblasen mit Heißluft von 400°C unter einem Druck von 4 kg/cm2, die aus Schlitzen austritt, welche beidseitig der linearen Spinndüse mit der Düsenreihe so angeordnet sind, daß der Durchmesser der gesponnenen Fäden auf 6 μ reduziert wird. Die gesponnenen Fäden werden direkt auf einem Siebband abgelegt, so daß man ein Vlies mit einem Flächengewicht von 100 g/m2 erhält.90 percent by weight of poly (4,4'-dihydroxydiphenylproparcarbonate) as polycarbonate and Ϊ0 percent by weight of polypropylene are mixed in the form of pellets to form a homogeneous mixture. This mixture is fed to an extruder and melted there. This molten mixture is spun at 290 ° C. and a polymer flow rate of 10 g / min through 240 nozzle openings, each 0.3 mm in diameter, arranged in series. The spun single threads are steamed and stretched by blowing hot air at 400 ° C under a pressure of 4 kg / cm 2 , which emerges from slots which are arranged on both sides of the linear spinneret with the row of nozzles so that the diameter of the spun threads is 6 μ is reduced. The spun threads are placed directly on a sieve belt, so that a fleece with a weight per unit area of 100 g / m 2 is obtained.
Dieses Vlies wird bei 80° C leicht zusammengedrückt und dann 20 Sekunden in ein bei Raumtemperatur inaktives flüssiges Gemisch eingetaucht, das 20 Gewichtsprozent Tetrahydrofuran (Kp. 65° C) als Lösungsmittel für das Polycarbonat, und 10 Gewichtsprozent Äthanol (Kp. 78° C) sowie 70 Gewichtsprozent Wasser (Kp. 100°C) als Nichtlösungsmittel für das Polycarbonat und das Polypropylen enthält. Hierauf wird überschüssiges flüssiges Gemisch mittels einer Saugvorrichtung entfernt so daß die Menge des in dem Vlies verbleibenden flüssigen Gemisches 150 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Faservlieses, beträgt. Anschließend wird das Vlies einer Kalanderbehandlung bei einer Temperatur von 140° C unter einem linearen Druck von 250 kg/cm unterworfen. In diesem Beispiel erfolgt die Verwendung des Äthanols zur Verbesserung des Eindringens des flüssigen Gemisches in das Vlies.This fleece is gently compressed at 80 ° C and then 20 seconds in a at room temperature Immersed inactive liquid mixture containing 20 percent by weight of tetrahydrofuran (bp 65 ° C) as solvent for the polycarbonate, and 10 percent by weight of ethanol (boiling point 78 ° C) and 70 percent by weight of water Contains (bp 100 ° C) as a nonsolvent for the polycarbonate and the polypropylene. Thereupon becomes excess liquid mixture removed by means of a suction device so that the amount of in the fleece remaining liquid mixture is 150 percent by weight, based on the weight of the nonwoven fabric. Subsequently, the web is calendered at a temperature of 140 ° C under a linear Subjected to pressure of 250 kg / cm. In this example the ethanol is used for improvement the penetration of the liquid mixture into the fleece.
Das so erhaltene Polycarbonat-Faservlies besitzt eine Dichte von 0,13 mm, eine scheinbare Dichte von 0,77 g/cm3, eine Zugfestigkeit von 8,2 kg/15 mm Breite, eine Gurley-Porosität von 2500sec/10O ml und eine Impuls-Durchschlagsfestigkeit von 130kV/mm. Dieses Faservlies erleidet beim Eintauchen in Isolieröl keine Formveränderung und kann somit vorteilhaft als elektrisches Isoliermaterial für OF-Kabel für ultrahohe Spannungen, Transformatoren, Kondensatoren usw. verwendet werden.The polycarbonate nonwoven fabric thus obtained has a density of 0.13 mm, an apparent density of 0.77 g / cm 3 , a tensile strength of 8.2 kg / 15 mm width, a Gurley porosity of 2500 sec / 10O ml and a Impulse dielectric strength of 130kV / mm. This fiber fleece does not change its shape when immersed in insulating oil and can therefore be used advantageously as an electrical insulating material for OF cables for ultra-high voltages, transformers, capacitors, etc.
Faservliese, die nach den vorstehenden Beispielen hergestellt worden sind, eine Gurley-Porosität von mindestens 500 sec/100 ml besitzen und aus zusammengesetzten Polycarbonatfasern aus einer Polycarbonatkomponente als Matrix und einer Polypropylenkomponente, die im wesentlichen gleichmäßig in der der Polycarbonatkomponentenmatnx in Form von Bündeln aus ultrafeinen Fasern dispergiert angeordnet ist, bestehen, können mit Vorteil als Isolierschicht für Stromkabel verwendet werden. Diese Isolierschicht besitzt ausgezeichnete elektrische Eigenschaften, z. B. bezüglich Dielektrizitätskonstante, dielektrischem Verlustwinkel, Wechselstrom-Durchschlagsfestigkeit und Impuls-Durchschlagsfestigkeit, erleidet keine Schaden durch Haarrisse oder Quellung bzw. Auflösung beim Eintauchen in Isolieröl und besitzt eine sehr gute Maßhaltegenauigkeit.Nonwovens produced according to the preceding examples have a Gurley porosity of have at least 500 sec / 100 ml and composed of polycarbonate fibers composed of a polycarbonate component as a matrix and a polypropylene component that is substantially uniform in that of the Polycarbonate component matnx is arranged in the form of bundles of ultrafine fibers dispersed, exist, can be used with advantage as an insulating layer for power cables. This insulating layer has excellent electrical properties, e.g. B. with regard to dielectric constant, dielectric loss angle, AC dielectric strength and impulse dielectric strength, suffers no damage due to hairline cracks or swelling or dissolution when immersed in insulating oil and has a very good Dimensional accuracy.
Die Anwendung eines erfindungsgemaßen Faservli ses zur Herstellung eines Stromkabels ist in dei nachfolgenden Beispielen beschrieben.The use of a nonwoven fabric according to the invention How to manufacture a power cable is described in the following examples.
s Beispiel 7 s example 7
Ein Stromkabel-Prüfmuster des Typs, der eine einzigen Hohlkern als Leiter enthält, wie in F i g. 1 dargestellt, wird aus einem Faservlies-Band mit einei Gurley-Porosität von 600 sec/100 ml aus zusammengeA power cord test pattern of the type containing a single hollow core as a conductor, as shown in FIG. 1 shown, is composed of a fiber fleece tape with a Gurley porosity of 600 sec / 100 ml
to setzten Polycarbonatfasern mit einem Faserdurchmes scr von 6 μ, enthaltend 90 Gewichtsprozent Polycarbo natkomponente als Matrix und 10 Gewichtsp ozen Polypropylenkomponente, dispergiert in der Polycarbo natkomponentenmatrix in Form von Bündeln au:to put polycarbonate fibers with a fiber diameter scr of 6 μ, containing 90 percent by weight of polycarbonate component as matrix and 10 percent by weight Polypropylene component, dispersed in the polycarbonate component matrix in the form of bundles of:
ultrafeinen Fasern,hergestellt. In Fig. 10bezeichnet di Bezugszahl 11 einen Oldurchgang, der durch Wickel eines Fadenbündels 12 aus nichtrostendem Stahl i offenkettiger Spiralform entstanden ist, und di< Bezugszahl 13 einen Leiter, der durch Verseilen einei Vielzahl von Kupfer- oder Aluminiumdrähten erhalte worden ist. Die Bezugszahlen 14, 15, 16, 17 und If bezeichnen eine innere Halbleiterschicht, eine isolierende Schicht, die durch Aufwickeln des vorgenannte Faservlies-Bandes, imprägniert mit einem Alkylbenzol Isolieröl erhalten worden ist, eine äußere Halbleiter schicht, eine Metailumhüllung bzw. eine außen Korrosionsschutzschicht. Die elektrischen Eigenschaf ten des so erhaltenen Modellkabels sind in Tabelle Il zusammengestellt.ultrafine fibers. In Fig. 10, di denotes Reference numeral 11 is an oil passage made by winding a thread bundle 12 made of stainless steel i open-chain spiral shape has arisen, and di <reference number 13 a conductor, which by stranding a Variety of copper or aluminum wires has been obtained. The reference numerals 14, 15, 16, 17 and If denote an inner semiconductor layer, an insulating layer formed by winding the aforesaid Non-woven tape, impregnated with an alkylbenzene Insulating oil has been obtained, an outer semiconductor layer, a Metailumhüllung or an outside Corrosion protection layer. The electrical properties of the model cable thus obtained are shown in Table II compiled.
Ein Modellkabel, ähnlich demjenigen des Beispiels wird unter Verwendung eines Faservlies-Bandes mi einer Gurley-Poroshät von 1300 sec/100 ml aus zusammengesetzten Polycarbonatfasern mit einem Faser durchmesser von 6 μ, bestehend aus 90 Gewichtspro zent einer Polycarbonatkomponente und 10 Gewichts prozent Polypropylen, das in der Polycarbonatkomponentenmatrix in Form von Bündeln aus ultrafeinen Fasern dispergiert ist, hergestellt. Die elektrischen Eigenschaften des so erhaltenen Modellkabels sind in Tabelle II zusammengestellt.A model cable similar to that of the example is made using a non-woven fabric tape mi a Gurley porosity of 1300 sec / 100 ml of composite polycarbonate fibers with one fiber diameter of 6 μ, consisting of 90 percent by weight of a polycarbonate component and 10 weight percent of polypropylene contained in the polycarbonate component matrix in the form of bundles of ultra-fine Fibers is dispersed, produced. The electrical properties of the model cable thus obtained are shown in Table II compiled.
Ein Modellkabel, ähnlich demjenigen des Beispiels wird unter Verwendung eines Faservlies-Bandes mi einer Gurley-Porosität von 5800 sec/100 ml aus zusam mengesetzten Polycarbonatfasern mit einem Faser durchmesser von 6 μ, bestehend aus 90 Gewichtsprozent einer Polycarbonatkomponente als Matrix und 10 Gewichtsprozent einer Polypropylenkomponente, die in der Polycarbonatkomponentenmatnx in Form von Bündeln aus ultrafeinen Fasern dispergiert ist, hergestellt. Die elektrischen Eigenschaften des so erhaltenen Modellkabels sind in Tabelle II zusammengestellt.A model cable similar to that of the example is made using a non-woven fabric tape mi a Gurley porosity of 5800 sec / 100 ml composed of polycarbonate fibers put together with one fiber diameter of 6 μ, consisting of 90 percent by weight of a polycarbonate component as a matrix and 10 Percentage by weight of a polypropylene component which is contained in the polycarbonate component matrix in the form of Bundles made of dispersed ultrafine fibers. The electrical properties of the thus obtained Model cables are compiled in Table II.
Vergleichsbeispiel 4Comparative example 4
Ein Modellkabal, ähnlich demjenigen des Beispiels 7 wird unter Verwendung eines Faservlies-Bandes mi einer Gurley-Porosität von 120 sec/100 ml aus zusam mengesetzten Polycarbonatfasern mit einem Faserdurchmesser von 6 μ, bestehend aus 90 Gewichtspro zent einer Polycarbonatkomponente als Matrix und 10 Gewichtsprozent einer Polypropylenkomponenle, dieA model cab, similar to that of Example 7, is made using a non-woven fabric tape mi a Gurley porosity of 120 sec / 100 ml composed of composed polycarbonate fibers with a fiber diameter of 6 μ, consisting of 90 percent by weight of a polycarbonate component as a matrix and 10 Weight percent of a polypropylene component that
ds in der Polycarbonatkomponentenmatrix in Form voi Bündeln aus ultrafeinen Fasern dispergiert ist, herge stellt. Die elektrischen Eigenschaften des so erhaltenen Modellkabels sind in Tabelle Il zusammengestellt.ds in the polycarbonate component matrix in the form of voi Bundles of ultrafine fibers is dispersed, Herge provides. The electrical properties of the thus obtained Model cables are compiled in Table II.
Eigenschaftcharacteristic
Dimensiondimension
Modellkabe!
Beispiel 7Model cable!
Example 7
Beispiel 8 Beispiel 9Example 8 Example 9
Vergleichsbeispiel 4 Comparative example 4
Gurley-PorositätGurley porosity
Dielektrizitätskonstante (bei 800C)
Dielektrischer Verlustwinkel (bei 800C)
Wechselstrom-Durchschlagsfestigkeit
Impuls-DurchschlagsfestigkeitDielectric constant (at 80 0 C)
Dielectric loss angle (at 80 0 C)
AC dielectric strength
Impulse dielectric strength
Aus Tabelle II geht hervor, daß im Fall des Kabels mit einer Gurley-Porosität von 120sec/100 ml (Vergleichsbeispiel 4) sowohl die Wechselstrom-Durchschlagsfestigkeit als auch die Impuls-Durchschlagsfestigkeit, gering sind; dieses Kabel ist somit für die Praxis ungeeignet Bei Kabeln mit einer Gurley-Porosität von mindestens 500 sec/100 ml (Beispiele 7 bis 9) treten die vorgenannten Vorteile nicht auf, und bezüglich der Impuls-Durchschlagsfestigkeit erreicht man eine überraschende Verbesserung. Es zeigt sich somit, daß diese Kabel ausgezeichnet als Ultrahochspannungskabel geeignet sind. Weiterhin ist aus den Werten für die Dielektrizitätskonstante und den dielektrischen Verlust-From Table II it can be seen that in the case of the cable with a Gurley porosity of 120 sec / 100 ml (Comparative Example 4) both the AC dielectric strength as well as the impulse dielectric strength, are low; this cable is therefore for practice unsuitable In cables with a Gurley porosity of at least 500 sec / 100 ml (Examples 7 to 9), the The aforementioned advantages do not exist, and with regard to the pulse dielectric strength, a surprising one is achieved Improvement. It can thus be seen that these cables are excellent as ultra-high voltage cables are suitable. Furthermore, from the values for the dielectric constant and the dielectric loss
winkel ersichtlich, daß diese Kabel unabhängig von der Gurley-Porosität einen sehr niedrigen dielektrischen Verlust aufweisen. Diese gemäß den Beispielen 7 bis 9 erzielten vorteilhaften Eigenschaften gehen auf die ausgezeichneten Eigenschaften des verwendeten Faservlieses zurück.Winkel shows that these cables, regardless of Gurley porosity, have a very low dielectric Exhibit loss. These advantageous properties achieved according to Examples 7 to 9 are due to the excellent properties of the fiber fleece used.
Weiterhin besitzen die erfindungsgemäßen Stromkabel der Beispiele 7 bis 9 ausgezeichnete Eigenschaften dahingehend, daß die Isolierschichten bei Berührung mit Isolieröl keine Quellung, Auflösung oder Haarrißschäden zeigen, und eine sehr gute Form- und Dimensionsstabilität besitzen. Furthermore, the power cables of Examples 7 to 9 according to the invention have excellent properties to the effect that the insulating layers do not swell, dissolve or hairline cracks when they come into contact with insulating oil show, and have a very good shape and dimensional stability.
Hierzu 6 Blatt ZeichnungenIn addition 6 sheets of drawings
Claims (4)
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8663474 | 1974-07-30 | ||
| JP49086634A JPS5172610A (en) | 1974-07-30 | 1974-07-30 | Kaishitsu sareta horikaaboneetoseni oyobisono senishiito |
| JP3302575 | 1975-03-20 | ||
| JP50033025A JPS51109370A (en) | 1975-03-20 | 1975-03-20 | |
| JP6351275A JPS51140183A (en) | 1975-05-29 | 1975-05-29 | Power cable |
| JP6351275 | 1975-05-29 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2534041A1 DE2534041A1 (en) | 1976-02-19 |
| DE2534041B2 DE2534041B2 (en) | 1977-06-08 |
| DE2534041C3 true DE2534041C3 (en) | 1978-01-26 |
Family
ID=
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