DE2658679C2

DE2658679C2 - Elektroisolierendes Plattenmaterial

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Publication number: DE2658679C2
Application number: DE19762658679
Authority: DE
Inventors: Lvovi&ccaron; Aleksandrovi&ccaron; &Ccaron;ischov; Eduard Lvovi&ccaron; Leningrad Akim; Leonid Michajlovi&ccaron; Antonov; Gennadij Poluektovi&ccaron; Barykin; Vladimir Jevlampievi&ccaron; Bogoslovskij; Venjamin Vasiljevi&ccaron; Charitonov; Valerij Dmitrijevi&ccaron; Gerasimov; Vasilij Vladimirovi&ccaron; Korschak; Artjom Emmanuilovi&ccaron; Vladimir Kravtschik; Tatjana Vladimirovna Kudim; Lev Borisovi&ccaron; Sokolov; Pjotr Maksimilianovi&ccaron; Moskva Valezkij; Vitalij Aleksandrovi&ccaron; Vasiljev; Svetlana Vasiljevna Vinogradova
Original assignee: INSTITUT ELEMENTOORGANICESKICH SOEDINENIJ AKADEMII NAUK SSSR MOSKVA SU; LENINGRADSKAJA BUMAZNAJA FABRIKA GOSNAK LENINGRAD SU; VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT SINTETICESKICH SMOL VLADIMIR SU
Current assignee: INSTITUT ELEMENTOORGANICESKICH SOEDINENIJ AKADEMII NAUK SSSR MOSKVA SU; LENINGRADSKAJA BUMAZNAJA FABRIKA GOSNAK LENINGRAD SU; VSESOJUZNYJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ INSTITUT SINTETICESKICH SMOL VLADIMIR SU
Priority date: 1976-12-23
Filing date: 1976-12-23
Publication date: 1983-07-21
Also published as: DE2658679A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft elektroisolierende Plattenmaterialien.

Die Erfindung kann eine breite Anwendung bei der Herstellung von Isoliermaterialien für elektrische Maschinen, Transformatoren, Kabel und andere Er-Zeugnisse elektrotechnischer Zweckbestimmung finden.

Zur Zeit sind Elektroisoliermaterialien für Nuten-, Stirn,- Lagen-, Sektions-, Windungs- und Leiterisolation bekannt, die mit synthetischem Papier überzogene Polymerfolien darstellen. Die Verwendung von Papier als Platten- (Band-) Elektroisolierstoff oder als Bestandteil dieses Elektroisolierstoffes ist dadurch bedingt, daß das Papier, welches eine bestimmte Porosität aufweist, die Möglichkeit Für die Imprägnierung des Isolierstoffes mit Schutzlacken und Kompoundmassen schafft; außer- so dem kann das Papier in Bogenform mit ausreichender Stärke hergestellt werden, wodurch die erforderliche Größe der elektrischen und der mechanischen Festigkeit der Isolierstoffschicht gewährleistet wird; das Papier weis« Biegevermögen, darunter auch bei einer größeren Stärke des Bogens (0,7 bis 0,8 mm) auf und behält gut die Biegungsform bei. Die letztgenannte Eigenschaft in Verbindung mit einer ausreichend hohen Festigkeit und Dehnbarkeit ermöglicht die Verwendung VQn Papier zum Stanzen von Teilen, eine Vereinfaehung so und Beschleunigung der Handmontage und die Anwendung der automatischen Montage von Maschinen.

Die Polymerfolien als Bestandteil von Plattenmaterialien, die durch einen Schutzüberzug aus Papier gegen Schrammen geschützt sind, verleihen dank ihrer mechanischen und dielektrischen Eigenschaften dem Elektroisoliermaterial eine hohe Festigkeit, Dehnbarkeit, Beständigkeit gegen den Durchschlag sowie einen hohen Wert des elektrischen Widerstandes, Derartiges ElektroisoHermaterial ist für dessen Anwendung bei erhöhten Temperaturen geeignet, weil seine und Folie aus wärmebeständigen Polymeren hergestellt werden.

Es ist ein wärmebeständiges Elektroisoliermaterial bekannt, das ein auf der Basis von aromatischen Polyamiden hergestelltes synthetisches Papier enthält (S. A. G. Frazer »Polymere mit hoher Wärmebeständigkeit«, Chemie, M, 1971, Seiten 278 bis 286). Als Bestandteile dienen bei der Herstellung dieses Papiers kurze Fasern aus aromatischem Polyamid und kleine faserige Teilchen aus demselben Polymer, d. h. Fibriden. (S. US-PS 29 88 782, 29 99 788, 30 18091, 30 94 511, 37 56 908), mit weichen der Raum zwischen den Fasern gefüllt wird, und die als Bindemittel dienen, indem sie die Ausbildung eines dichten und festen Gefüges des Papierbogens gewährleisten. Das Papier aus ? «omatischen Polyamiden wird in Papierherstellungsmaschinen aus einer wäßrigen Suspension von Fasern und Fibriden gegossen. Um den Papierbogen zu verdichten und diesem Festigkeit zu verleihen, wird er einer wärmemechanischen Behandlung in einem Kalander ausgesetzt oder gepreßt. Das aus aromatischen Polyamiden hergestellte Papier weist eine Stärke von 51 bis 760 μπι, eine Zugfestigkeit von 44,15 bis 147,15 N/mm² (450 bis 1500kp/cm²), eine Bruchdehnung von 6 bis 22%, eine elektrische Festigkeit von 17,7 bis 31,5 kV/mm, und einen dielektrischen Verlustfaktor bei 1000Hz (1,0-1,6) · 10-² auf. Das Papier ist gegen die Wirkung von erhöhten Temperaturen beständig, was dessen kontinuierliche Verwendung bei einer Temperatur von 220⁰C innerhalb von 10 Jahren ermöglicht (S. oben A. G. Frazer).

Durch die DE-OS 21 34 668 ist ein plattenförmiges elektrisch isolierendes Material bekannt, das synthetische Kurzfasern und Fasern aus einem Polyester enthält.

Außerdem sind elektroisolierende Plattenmaterialien bekannt, welche eine Polyethylenterephthalat - (S. Equipment Industrie), 1969, Nr. 7, Seite 31) — oder eine Polyimidfolie (S. Frazer A.G. Seiten 282 bis 286) enthalten, weiche von beiden Seiten mit einem Papier aus aromatischen Polyamiden überzogen ist. Das Papier wird mit Folie durch Zusammenleimen (Fusulation/Circuits, 1971,17, Heft 5,14) verbunden. Die Eigenschaften dieser Materialien sind in der Tabelle I angeführt.

Tabelle 1

Eigenschaften	Typ der Folie	Polyamid-
	Polyälhylen-	folie
	terephthalat-
	folie	82,35
1. Zugfestigkeit, N/mm²	93,14-107,84	8
2. Bruchdehnung, %	80	27 bis 35
3. Elektrische Festigkeit,	50 bis 60
kV/mm		> 180
4. Maximale Betriebs·	155
temperatur, ° C

Die Verwendung von aromatischen Polyamiden für die Herstellung vom Elektroisolierpapier gewährleistet eine hohe Festigkeit und Wärmebeständigkeit dieses Papiers. Gleichzeitig weisen aromatische Polyamide infolge der Besonderheiten ihrer chemischen Struktur

Eigenschaften auf, die in erster Linie das Elektroisoliervermögen der auf der Basis von aromatischen Polyamiden hergestellten Materialien negativ beeinflussen.

Das Vorhandensein von polaren Amjdogruppen in aromatischen Polyamiden verursachtbedeutende dielektrische Verluste, Der dielektrische Verlustfaktor weist bei den aromatischen Polyamiden üblicherweise eine Größenordnung von 10~² auf, was es nicht gestattet, diese Polymere als Hochfrequenzdielektrika oder auch <° als Mittelfrequenzdielektrika zu verwenden. Das Vorhandensein von Amidogruppen ruft außerdem eine bedeutende Sorption der Feuchtigkeit aus der Umwelt (Gleichgewichtswasseraufnahmevermögen des aus aromatischen Polyamiden hergestellten Papiers beträgt bei einer 50%igen relativen Feuchtigkeit etwa 5%, und bei einer 95%igen Feuchtigkeit — etwa 8%) — s. A.G. Frazer, Seite 280, was sich auf die dielektrischen Daten der Materialien negativ auswirkt.

Die Besonderheiten der chemischen Struktur der aromatischen Polyamide verursachen auch technologische Schwierigkeiten bei der Herstellung von Materialien, die insbesondere durch eine mangelhafte Löslichkeit der Polymere dieser Klasse hervorgerufen sind. Die aromatischen Polyamide lassen sich nur in polaren aprotonen Lösungsmitteln vom Amidotyp, und zwar Dimethylformamid, Dimethylazeiamid, Methylpryrrolidon, Tetramethylharnstoff oder in einigen konzentrierten Säuren auflösen.

Da die genannten Lösungsmittel mit aromatischen ^Jo Polyamiden stark reagieren, kann man die restlichen Lösungsmittel aus Fiberiden und Fasern, welche aus einer Lösung geformt werden, sct-.wer entfernen. Noch komplizierter ist die Regenerierung von hochsiedenden Amidolösungsmitteln (Siedepunkt .'150⁰C) insbeson- ^}i> dere in dem Falle, wenn sie mit Glyzerin vermischt werden, das als Fällungsmittel bei der Herstellung von Fiberiden verwendet wird (S. US-PS 29 88 782).

Zu den Nachteilen des bekannten Elektroisoliermate-HaIs, das aus einer mit einem aus aromatischem Polyamid hergestellten Papier überzogenen Polyäthy-Ienterephthalatfolie besteht, gehört eine niedrige Wärmebeständigkeit (bis 155° C), obwohl das Papier für einen längeren Betrieb bei einer Temperatur von 260⁰C geeignet ist. Eine Verminderung der Wärmebeständig- ⁴^ keit des Kompositionsmaterials wird dadurch hervorgerufen, daß es Folie und Adhäsionsprodukt enthält, welche in dieser Hinsicht mit den aromatischen Polyamiden nicht gleichkommen.

Das Verbinden des Polyamidpapiers mit Polyimidfo- '" lie ermöglicht die Herstellung eines Materials mit einer hohen Wärmebeständigkeit; infolge einer nicht ausreichenden Verformbarkeit der Polyamidfolie weist das Material jedoch eine geringe Dehnbarkeit (s. Tabelle 1) auf. Dieser Umstand bildet einen Nachteil, weil an ^5l ähnliche Materialien hohe Forderungen nicht nur hinsichtlich der Festigkeit, sondern auch hinsichtlich der Dehnbarkeit gestellt werden.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der genannten Nachteile. ^b0

Der vorliegenden Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, ein solches elektroisoljerendes Plattenmaterial herzustellen, das wärmebeständige, lineare, schwach polare Polymere enthält, welche diesem Material ein niedriges Wasseraufnahmevermögen, ein niedriges Niveau von dielektrischen Verlusten und eine erhöhte Verformbarkeit mitteilen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem elektroisolierenden Plattenmaterial, das ein Papier einschließt, welches 20 bis 80 Gew.-% synthetische Kurzfasern und 80 bis 20 Gew.-% ein faseriges Bindemittel aus einem Polymer enthält, erfindungsgemäß das genannte faserige Bindemittel 70 bis 100 Gew.-% Fiberiden aus aromatischen Polyestern von Ms-Phenolen und aromatischen Dikarbonsäuren mit einer Erweichungstemperatur von 185 bis 350° C enthält.

Das gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene elektroisolierende Plattenmaterial weist ein Wasseraufnahmevermögen auf, das um das 3,5 bis 6fache unter dem Wasseraufnahmevermögen des bekannten Materials liegt. Außerdem wurde bei dem erfindungsgemäßen Material ein Stand von dielektrischen Verlusten in Höhe von 10-³ erreicht

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das erfindungsgemäße elektroisolierende Plattenmater?al zusätzlich eine Folie mit einer Stärke von 10 bis zu 250 μπι aus aromatischen Polyestern von bis-Phenolen und aromatischen Dikarbonsäuren mit Temperaturen der Erweichung von 185 bis 350° C enthält

Das Plattenmateria! gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Bruchdehnung von 18% auf.

Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung können als aromatische Polyester zweckmäßigerweise Copolyester von bis-Phenolen und aromatischen Dikarbonsäuren mit einer Erweichungstemperatur von 185 bis 350° C verwendet werden.

Es ist zweckmäßig, die Folie (Lh dem Papier im Kontaktverfahren bei Temperaturen zwischen 190 und 350° C und einem Druck von 5,88 bis 932 N/mm² (60 bis 95 kp/cm²) zu verbinden. Durch die Verwendung von Polymeren mit einer bestimmten chemischen Struktur wurde es möglich, einzelne Schichten des erfindungsgemäßen Materials, d. h. des Papiers und der Folie ohne Anwendung von Adhäsionsprodukten zu verbinden, und auf diese Weise die Technologie der Herstellung von elektroisolierenden Plattenmaterialien zu vereinfachen.

Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand von der nachstehenden Beschreibung des elektroisolierenden Plattenmaterials und des Verfahrens zur Herstellung des elektroisolierenden Plattenmaterials sowie von den Beispielen der Ausführung der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Der Fachbegriff »Fiberiden« ist bekanntlich mit dem Fachausdruck »faseriges polymeres Bindemittel« sinnverwandt. Gemäß der vorliegenden Erfindung können Fibriden aus Polymerverbindungen folgender Struktur verwendet werden:

ο υ

O O

Ό CS

m χ χ "»

X V ί ο υ—υ—υ ¹^

O O O

U <Ο

O U

CS

U O O ,0

as ν/ S ο υ —υ —υ ^Μ

ο ο υ

1Λ1 CS

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υ—υ—υ

ο—υ—υ ro

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υ ο

ο υ

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O

X V χ

υ—υ—υ

6)

O- \ ο

U O

U O O

es χ \Χ χ

υ—υ—υ

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25

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CII₁

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25

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25

^C1 CH, ^Cl

Cl ^CHj Cl

25

CH₁

O>ooc<O)> CH

°\O}^C<(- )>ooc

CH₁
50

^co°

50

CH₁

40

CH₁

CH₂

50 25

^co-

IO

NHCH₂CH,(

O C —

25

50

^ooc'

50

co—

CH₃

>o— cr>

25

50

it Ziflern wird hier und nachfolgend der Geha.i an bis-Phenol und Säurebruchstücken in Mol angegeben.

Die Grenzen der oben genannten Intervalle des Gehaltes an Komponenten in dem erfindungsgemäßen Material sind dadurch bestimmt, daß bei einem Gehalt an synthetischen Kurzfasern von weniger als 20 Gew.-°/o die mechanische Festigkeit des Papiers unter dem Wert liegt, der die Verwendung des Papiers als selbständiges elektroisolierendes Material (ohne die festigenden Unterlagen) sichert, und bei einem Gehalt an dem faserigen Bindemittel aus dem Polymeren von weniger als 20 Gew.-°/o vermindern sich stark die mechanische und die elektrische Festigkeit des Papiers das als Bestandteil des elektroisolierenden Plattenmaterials verwendet wird.

Um einen wesentlichen positiven Einfluß der aromatischen Polyester auf die Eigenschaften des Papiers (z. B., Feuchtigkeitsbeständigkeit) zu ermöglichen, sollen mindestens 70 Gew.-% faserige Bindemit-',slkcrriponsp.ts ihrer chemisch?" Natur nach aromatische Polyester sein.

Die aromatischen Polyester und die Copolyester von bis-Phenolen und aromatischen Dikarbonsäuren weisen infolge der Sättigung der Moleküle mit aromatischen Kernen hohe Erweichungstemperaturen auf. Der Zweck der vorliegenden Erfindung wird dadurch verwirklicht, daß man als Basis für die Herstellung von elektroisolierenden Plattenmaterialien Polyester mit einer Wärmebeständigkeit (einer Erweichungstemperatur) von mindestens 185°C verwendet.

Nach der Polarität der Moleküle bilden die aromatischen Polyester ein Mittelding zwischen nicht polaren und stark polaren Polymeren. In Übereinstimmung damit sind die dielektrischen Verluste der aromatischen Polyester nicht so niedrig, wie bei den nicht polaren Polymeren, z. B., Polyäthylen; sie liegen jedoch um eine Größenordnung niedriger als die dielektrischen Verluste von solchen stark polaren Polymeren, wie Polyamide oder Cellulose. Der dielektrische Verlustfaktor der aromatischen Polyester beträgt (3 — 8) · 10"³, wodurch deren Verwendung als Mittelfrequenzdielektriken möglich wird.

In Molekülen der aromatischen Polyester tragen die chemischen Hauptgruppen zu einer erhöhten Sorption der Feuchtigkeit nicht bei. Im Ergebnis beträgt das maximale Wasseraufnahmevermögen der aromatischen Polyester etwa 1 %, was um das 1 Of ache niedriger, als bei aromatischen Polyamiden ist.

Zum Unterschied von den aromatischen Polyamiden und den anderen wärmebeständigen Polymeren lassen sich sogar die besonders wärmebeständigen aromatischen Polyester, z. B., die auf der Basis von Phenolphthalein hergestellten aromatischen Polyester sehr gut in vielen weitverbreiteten und zugänglichen leichtflüchtigen Lösungsmitteln, z. B., Chloroform, Tetrachloräthan, Tetrahydrofuran, Dioxan, Cyclohexanon auflösen. Diese Eigenschaft der aromatischen Polyester ermöglicht eine verhältnismäßig einfache und wirtschaftlich vorteilhafte Herstellung der Fiberiden aus Lösungen, weil die Regenerierung der Lösungsmittel und der Fällungsmit-

tel nicht kompliziert gestaltet werden kann.

Die Fiberiden können nach bekannten Methoden, z. B., durch die Fällung des Polymeres aus konzentrierten Lösungen hergestellt werden (s. z. B. »Neue chemische Fasern zur technischen Verwendung« Smirnow W. S., Peretjolkin K. E., Fridman A. ]., Moskau. Chemie-Verlag, 1973). Die Fiberiden sollen eine solche Qualität aufweisen, daß sie die Rolle eines Bindemittels bei der Bildung von plattenförmigen Strukturen erfüllen können und diesen Strukturen die erforderliche Festigkeit im feuchten, ausgetrockneten und endgültig bearbeiteten Zustand verleihen.

Zur Erreichung der mechanischen und der elektrischen Festigkeit soll der Gehalt an Fiberiden im Papier vorzugsweise 70 Gew.-% und mehr betragen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält das Papier das als Bestandteil des erfindungsgemäßen elektroisolierenden Materials verwendet wird, wie das oben angegeben wurde. 20 bis 80 Gew.-"/o faseriges Bindemittel aus einem Polymer, wobei mindestens 70 Gew.-% faseriges Bindemittel Fiberiden sind, die oben erläutert wurden. Auf diese Weise wird die Möglichkeit der Verwendung (bis zu 30 Gew.-% von dem gesamten Gehalt) des faserigen Bindemittels einer anderen chemischen Natur, z. B., der Baumwollcellulose vorgesehen, die zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit des Gießens von Papier zugesetzt wird.

Als Verstärkungsbestandteil des Papiers, der die Festigkeit des Papiers und seine Biegebeständigkeit gewährleistet, dienen synthetische Kurzfasern (mit einer Länge von 4 bis 10 mm) mit einer ausreichend hohen Festigkeit und Wärmebeständigkeit. Vorzugsweise werden Fasern mit einer Wärmebeständigkeit gewählt, die nahe an der Wärmebeständigkeit der Fiberiden vom entsprechenden Typ liegt; dadurch wird bei der wärmemechanischen Bearbeitung des Papiers infolge eines teilweisen Nachschmelzens der Fiberiden und der Fasern die maximale Festigkeit der Verbindung derselben erreicht.

Die Festigkeit des Papiers, das auf der Basis von aromatischen Polyester hergestellt worden ist, wird durch die Verwendung von Fasern aus wärmebeständigen Polymeren mit ausreichend hoher Festigkeit als Verstärkungsbestandteil erreicht; diese wärmebeständigen Polymere werden auf der Basis von Poly-m-Phenylenisophthalamid (mit einer Festigkeit von 45 gs/tex), Poly-4,4'-diphenylensulfonterephthalamid (35 bis 40 gs/ tex). Polyoxadiazolfasern (25 bis 30 gs/tex) und Polyäthylenterephthalat (60 bis 65 gs/tex) hergestellt

Die Festigkeit des elektroisolierenden Materials wird dadurch gewährleistet, daß neben der Verwendung des oben beschriebenen festen Papiers zwischen zwei Schichten dieses Papiers eine Folie aus aromatischen Polyestern und/oder Copolyestern von bis-Phenolen und aromatischen Dikarbonsäuren angeordnet wird, d.h. eine Folie, die beispielsweise, aus pol;--.ieren Verbindungen folgender Struktur besteht:

11

12

U O O

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υ—υ—υ

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13

14

Die Bruchspannung der genannter; Folien ist ausreichend hoch und beträgt 63,77 bis 117,72 N/mm² (650 bis 1200 kp/cm²). Die Stärke der Folie wird so gewählt, daß die Festigkeit des Materials (nach dem Verbinden des Papiers mit der Folie) die Belastung s übersteigt, für welche die Isolation berechnet ist.

Damit das Papier und die Folie, welche für die Herstellung des Isoliermaterials verwendet werden, hinsichtlich der Wärmebeständigkeit einander entsprechen, werden diese in der Regel aus einem und demselben aromatischen Polyester hergestellt

Die gleiche chemische Zusammensetzung der Fiberiden und der Folie erleichtert das Verbinden der Folie mit dem Papier; zum Verbinden der Folie mit dem Papier werden die erweichten Oberflächen derselben in Kontakt gebracht Die gleiche Erweichungstemperatur der beiden Bestandteile gestattet es, den Prozeß des Verbindens (das Zusammenschweißen) ohne überflüssige Überhitzung einer der Komponenten durchzuführen. Wenn sich die Bestandteile nach ihrer chemischen Zusammensetzung unterscheiden, können vorzugsweise Folien mit einer etwas niedrigeren Erweichungstemperatur im Vergleich zu den Fiberiden, die im Papier enthalten sind, verwendet werden.

Die Vorteile des Verbindens des Papiers mit der Folie durch den Kontakt ihrer erweichten Oberflächen derselben (Zusammenschweißen) bestehen darin, daß, eritens, in das zu verbindende Material keine anderen Stoffe, wie Adhäsionsproduk'.e, eingeführt werden, die die Eigenschaften des Materials (z. B., die Wärmebe- jo ständigkeit) negativ beeinflussen können, und, zweitens, bei der Verwendung eines Kalanders die Verwendung zusätzlicher Ausrüstungen zum Verbinden des Papiers mit der Folie sich überflüssig macht sowie die Technologie der Herstellung des Materials vereinfacht a wird, weil das Kaladrieren des Papiers und das Verbinden desselben mit der Folie miteinander vereinigt werden können.

Die Bruchdehnung der Folien aus den aromatischen Polyestern, die 100 bis 120% erreicht, gewährleistet eine ausreichend hohe Verformbarkeit des Kompositionsmaterials, die für dessen Anwendung beim automatischen oder mechanisierten Zusammenbau der Maschinen notwendig ist.

Bei der Herstellung des Kompositionsmaterials, dasr, Folie enthält, wird die Stärke der Schichten von Papier und Folie ausgehend von folgenden Erwägungen gewählt: 1) Herstellung einer maximal zulässigen Stärke, die durch die Abmessungen der entsprechenden Maschine und der Isolation derselben bestimmt wird; 2) Gewährleistung der erforderlichen mechanischen und elektrischen Festigkeit; 3) Gewährleistung des erforderlichen Grades der Biegsamkeit, der Dehnbarkeit und der Fähigkeit des Isoliermaterial nach der Biegung und dem Ausdrücken seine Form beizubehalten.

Es werden vorzugweise Folien mit einer Stärke von 10 bis 250 pjn und Papier mit einer Stärke von 50 bis 500 μπι verwendet

Die Folien aus aromatischen Polyestern können durch Gießen aus Lösungen oder durch Extrudieren der Schmelze hergestellt werden.

Das Gießen von Papier kann in gewöhnlichen Papierherstellungsausrüstungen oder in einer modifizierten und für die Herstellung von synthetischen Papieren eingerichteten Ausrüstung durchgeführt werden. Das Gießen wird aus einer wäßrigen Suspension durchgeführt dessen Gleichmäßigkeit und sonstige Eigenschaften den Anforderungen entsprechen sollen, die an Papiermasse gestellt werden. Die gewöhnlich zu verwendeten Konzentrationen der Suspension in einer Höhe von 0.05 bis 0,15% werden in Abhängigkeit von der Art der Ausrüstung, der erforderlichen Stärke des Papierbcgens, der Eigenschaften der Papiermasse und den anderen Parametern gewählt

Nach dem Gießen und Trocknen wird der Papierbogen einer wärmemechanischen Behandlung in einem Kalander oder in einer Presse ausgesetzt, um es zu verdichten und zu verfestigen. Als Hauptparameter dssnl bei der Behandlung die Temperatur, die ungefähr mit der Erweichungstemperatur des Polymeres zusammenfallen soll, aus welchen die Fiberiden hergestellt worden sind. Bei einer niedrigeren Temperatur können die verhärteten Polymerteilchen keine Kohäsionsbindungen miteinander bilden. Bei einer übermäßig hohen Temperatur werden Fiberiden vollständig geschmolzen und verwandeln sich in eine Monolithmasse, die erhöhte Brüchigkeit gewinnt und Porösität einbüßt

Beispiele 1 bis 6

Zur Herstellung des Papiers wird eine gleichmäßige wäßrige Suspension mit einer Konzentratin von 0,09% einer Mischung von Fiberiden aus Polyester der chemischen Formel:

COO

-OC

OCO

und Fasern von Poly-nvPhenylenisophthalamid aufbereitet, die in einem in der Tabelle 2 angegebenen Verhältnis genommen werden. Das Papier wird in einem Bogengießapparat unter Laborverhältnissen hergestellt. Der nasse Bogen wird bis zum Erhalten des konstanten Gewichts bei Temperaturen zwischen BQ to und 120° C getrocknet und zwischen den bis auf eine Temperatur von 20O⁰C erhitzten Platten einer Presse innerhalb von 30 sek. unter einem Druck von 5,88 bis 7,85 N/mm² (60 bis 80 kp/cm²) gepreßt. Es wird Papier mit Eigenschaften hergestellt, die in der Tabelle 2 angeführt sind:

308129/79

Tabelle 2	Zusammensetzung des Papiers	Fasern	Eigenschaften des	Papiers	Zugfestigkeit	elektrische Festigkeit
Nr. der	Fiberiden	Gew.-%	Stärke	Feuchtegehalt bei relativer Feuchtigkeit 77,5%	kp/cm²	kV/mm
Beispiele	Gew.-%	80	am	Gew.-%	210	7,8
	20	50	210	2,85	273	12,0
1	50	40	210	-	370	14,0
2	60	30	200	-	530	23,0
3	70	30	190	1,10	550	25,0
4	70	20	400	1,27	390	32 Ό
5	80		190	1,0
6

Beispiel 7

Aus einer wäßrigen Suspension mit einer Konzentration von 0,08% einer Mischung enthaltend 65% aus Polyestern mit einer chemischen Formel:

COO

OCO

-OC

CH₃

hergestellte Fiberiden und 35% Polyoxadiazol-Fasern wurde in einer Papierherstellungsmaschine ein Papierband mit einer Breite von 420 mm gegossen. Nach dem Trocknen in einer Trockenanlage wird das Band einem Superkalander zugeführt, wo es einer wärmemechanischen Behandlung bei einer Temperatur von 200⁰C unter einem Druck von 60 bis 80 kg/lauf.cm ausgesetzt wird. Die Geschwindigkeit des Kalandrierens beträgt

COO

-OC

OCO CO —

180 bis 200 mm/sek. Es wird ein Papier hergestellt, dessen Eigenschaften in der Tabelle 3 angeführt sind.

Beispiel 8

Aus einer wäßrigen Suspension mit einer Konzentration von 0,08% einer Mischung, enthaltend 60% Fiberiden, die aus Polyester mit einer chemischen Formel:

hergestellt sind, sowie 30% Polyoxadiazol-Fasern und 10% Baumwollcellulose wird wie in Beispiel 7 ein Papier gegossen und einer wärmemechanischen Behandlung ausgesetzt. Die Eigenschaften des hergestellten Papiers sind in der Tabelle 3 angeführt.

Beispiele 9bis24 Gemäß dem Verfahren, das in Beispielen 1 bis 6 beschrieben worden ist, wird ein Papier hergestellt, das aus einer Mischung von 30% Fasern aus Poly-m-phenylenisophthalamid (Typ I), oder aus Polyoxadiazol (Typ 2), oder aus Poly-4,4'-diphenyIensulfonterephthalamid (Typ 3) oder Polyäthylenterephthalat (Typ 4) und 70% Fiberiden aus aromatischen Polyestern und Copolyestern besteht. Die Zusammensetzung und die Eigenschaften des Papiers sind in der Tabelle 4 angeführt.

Tabelle 3

Papier gemäß	Eigenschaften	des Papiers	elektrische	der dielektrische	spezifisches Vo=
Beispiel	Stärke	Zugfestigkeit	Festigkeit	Verlustfaktor	lumen pro Wider
					stand
			kV/mm		Ohm/cm
	μΓΠ	N/mm²	30	3,2 ■ 10"³	1,7 · 10¹⁵
7	80	46,08	28	6,1 · ΙΟ"³	8,0 · 10^M
8	80	49.02

R e i s ρ i e 1 e 25 bis 28

Aus einer gleichmäßigen wäßrigen Suspension mit einer Konzentration von 0,14% einer Mischung von aus aromatischen Polyestern hergestellten Fiberiden und wärmebeständigen Fasern wird gemäß dem in Beispielen 1 bis 6 angeführten Verfahren (mit Ausnahme der Temperatur der Behandlung) ein Papier hergestellt und einer wärmemechanischen Behandlung ausgesetzt Die Zusammensetzung, die Eigenschaften und die Temperatur des Pressens von Papier werden in der Tabelle 5 angeführt.

10

15

20

30 20

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υ ^ a ΐ

ο ο g ο U

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Tabelle 4 (Fortsetzung)

Nrn. der Die aus Polyester mit der chemischen Formel*) hergestellten Fiberide Beispiele

^co°

-OC

— 0

25

ooc

25 25

CH₃ C.

^{1 oco}

50

25

ooc

CH₃

50

co —

— ^0C

^C0Ü

25

CH₃

c/QNooc

CH₃

50

Type der Fasern

Temperatur Feuchte- Der dielektrische

der Er- gehalt b. relal. Verlustfaktor d.

weichung vom Feuchtigkeit, Papiers

Polyester**) 77,5%

(Gew.-%) 5

1,5

1,4

1,6

2,1

3,7 ·

"³

4,1 · 10"³

3,7 · 10"³

5,1 ·

"³

NJ

CD (X)

K)

Libelle 4 (f^;ortse!/iinn)

Nrn. der Die uns Polyester mit iler chemischen l'onnel*) heinostellicn l'ihehiU' Beispiele

NO,

— O

NO,

ooc

IO

^Cl CH₃ ^C1

-o <O> c <Q

25

Cl ^CHl Cl

Br

25 50

Br

CH,

40

CH₃

O>coo<g>|<g>o-

CH₃

25

CO-

-OC

fqxp.

25

CH,

50

coo.

50

CH,

?<o>^ooc<S>^cü-

CH₃

50

25

Type der Fasern

CO-

Temperatur dir Erwi;ichung vom Polyester*·)

Feuchtegehalt b. relat. Feuchtigkeit,

77,5%

(üew.-%)

Der dielektrische Verlustfaktor d. Papiers

2,1

1,2

1,3

1,2 - 1(T²

5,9 · 10"³

9,5 · 10-^J

3,5 ■ 10"^J

Tabelle 4 (Fortsetzung)

Nrn. der Die aus Polyester mit der chemischen Formel·) hergestellten Fiberide Beispiele

-oc

25

coo

50

ooc<cö:

25

50

CO-

50

Type der Temperatur Feuchte-Fasern der Er- gehalt b. reü>t.

weichung vom Feuchtigkeit.

Polyester**) 77,5%

4 5

Der dielektrische Verlustfaktor d. Papiers

28.5

2,0

5,0 ■ 10"

280

1,8

6,9 ■ 10

-3

290

2,2

6,0 · 10

-3

285

1,0

1,9 · 10"

Tabelle 4 (Fortsetzung)

Nrn. der Die «us Polyester mil der chemischen Formel*) hergestellten l-ibcridc Beispiele

Type der Fasern

Temperatur der Erweichung vom Polyester··)

Feuchtegehalt b. relat. Feuchtigkeit,

77,5%

(Gew.-%)

Der dielektrische Verlustfaktor d. Papiers

-OC

10

40

CH₃

^ooc <O> ^co°

NHCH₂CH₂O CH₃

c —

25

-OC

25

1,4

0,7

4,1 ·

6,3 · 10"

3,2 · 10"

KJ

00

*) Mit Ziffern ist der Gehalt an bis-Phenol- und Säurebruchstücken in Mol angegeben.

♦*) Die Erweichungstemperatur wurde als Punkt der Knickung der Kurve »Verformung der Peretration-Temperatur« bestimmt, die an Tabletten aus dispersen Polymeren bei einer konstant wirkenden Belastung von 0,49 N/mm² (5 kp/cm^J) bei einer Geschwindigkeit des Anstiegs der Temperatur von 4°C/min gemessen worden war.

Tab-lie 5

Nr.
der
Beispiele

Zusammensetzung des Papiers

Fiberide
aus Polyester
gemäß
Beisp.

Typ d.
F'aser
gemäß
Beisp.
9 bis 23

Verhältnis zwischen Fiberiden und Fasern

lemperatur d. wärme mecha nischen Behandlung Eigenschaften des Papiers

Stärke Zugfestig

keit

Bruchdehnung

ΜΠΊ

kp/cm²

elektrische
Festigkeit

kV/mm

14
15
19
20

1
1
2
2

R p i ς η i ρ ! 29

I : 1

7:3 4: 1 7:3

230 270 290 300

Elektroisnlierendes Plattenmaterial wird durch das Pressen von zwei Papierbogen hergestellt, die gemäß Beispiel 7 hergestellt, jedoch keiner Wärmebehandlung ausgesetzt worden sind.

Die Papierbogen mit einer zwischen diesen eingelegten Polyesterfolie gemäß Beispiel 10 werden zwischen den Platten einer Presse bei einer Temperatur von 200±5°C unter einem Druck von 5,88 bis 7,85 N/mm¹ (60 bis 80 kp/cm²) innerhalb von 30 sek gepreßt.

Die Zusammensetzung und die Eigenschaften des i« hergestellten Materials sind in der Tabelle 6 angeführt.

Beispiel 30

Elektroisolierendes Plattenmaterial gemäß Beispiel 28 wird durch gemeinsames Kalandrieren von zwei η Papierschichten mit einer zwischen diesen eingelegten Folie hergestellt. Die Temperatur der zu erwärmenden Walzen des Kalanders beträgt 220°C, der Druck 96 kg/lauf.cm, die Geschwindigkeit des Kalandrierens - 180 bis 200 mm/sek. Die Zusammensetzung und die-to Eigenschaften des hergestellten Materials sind in der Tabelle 6 angeführt.

Beispiel 31 Elektroisolierendes Plattenmaterial wird du^rch ge--»i 200
190
220
210

236
512
515
340

5,1

8,0

10,0

11,4

15,2
20,0
19,0
19.0

meinsames Pressen von 7wpi Rngrn Panier.

Beispiel 26 hergestellt wurde, mit der zwischen diesen Papierbogen eingelegten Polyesterfolie gemäß Beispiel

19 zwischen den Platten einer Presse bei einer Temperatur von 285^X—5°C unter einem Druck von 5.88 bis 7.85 N/mm² (60 bis 80 kp/cm²) innerhalb von 30 sek hergestellt. Die Zusammensetzung und die Eigenschaften des hergestellten Materials sind in der Tabelle 6 angeführt.

Beispiel 32

Elektroisolierendes Plattenmaterial gemäß Beispiel 30 wird durch Zusammenleimen mit einem bei der Erwärmung erhärtenden siliziumorganischen Harz hergestellt. Die Zusammensetzung und die Eigenschaften des hergestellten Materials sind in der Tabelle 6 angeführt.

Beispiel 33

Elektroisolierendes Plattenmaterial wird durch Zusammenleimen von zwei Schichten Papier, das gemäß Beispiel 25 hergestellt wurde, mit der zwischen diesen Papierbogen eingelegten Polyesterfolie gemäß Beispiel

20 mittels eines erhärtenden siliziumorganischen Harzes erhalten. Die Zusammensetzung und die Eigenschaften des hergestellten Materials sind in der Tabelle 6 angeführt.

Tabelle 6

Nr.

Zusammensetzung des

7

Stärke

80

Materials

Stärke

50

Eigenschaften

des Materials

elektr.

pcuchtcgchiill

der dielektrische

Erwcichtempcra-

ro

der

7

80

150

Festigkeit

bei relativer

Verlustfaktor

tur

Bei

Papier

26

200

Folie

80

Zugfestigkeit

Bruch

Feuchtigkeit

cn
OO

spiele

26

um

200

um

80

dehnung

von 77,5%

σ)
^■4

Gemäß

25

3

180

aus Poly

5

80

Beispiel

ester gemäß

kV/nn

%

⁰C*)

Beispiel

8

9

10

11

N/mm²

%

26

1,2

3,5 · 1O'^J

210

1

2

4

6

7

35

0,8

3,2 · 10"¹

210

29

10

43,14

10,2

28

1,6

6,5 ■ ΙΟ"·¹

280

30

10

59,82

18,5

25

1,5

6,7 · ΙΟ'³

280

31

19

56,86

14,6

22

1.5

6,1 · W³

280

32

19

58,82

15,0

33

20

63,72

14,0

*) Die Erweichungstemperatur wurde als ein Punkt der Knickung der Kurve »Verformung der Dehnungstemperatur« bestimmt, die im Streifen des Materials bei einer konstant wirkenden Belastung von 0,98 N/mm² und einer Geschwindigkeit der Erwärmung von 5°C/min gemessen worden war.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektroisoljerendes Plattenmaterial, das ein Papier einschließt, welches 20 bis 80 Gew.-% synthetische Kurzfasern und 80 bis 20 Gew.-% eines faserigen Bindemittels aus einem Polymer enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das faserige Bindemittel 70 bis 100 Gew.-% Fiberiden aus aromatischen Polyestern von bis-Phenolen und in aromatischen Dokarbonsäuren mit einer Erweichungstemperatur von 185 bis 350⁰C enthält

2. Elektroisolierendes Plattenmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich eine Folie mit einer Stärke von mm 10 bis 250 μίτι ΐί enthält, die aus aromatischen Polyestern von bis-Phenolen und aromatischen Dikarbonsäuren mit einer Erweichungstemperatur von 185 bis 350⁰C hergestellt ist

3. Elektroisolierendes Plattenmaterial nach An-Sprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als aromatische Polyester Copolyester von bis-Phenolen und aromatischen Dikarbonsäuren mit einer Erweichungstemperatur von 185 bis 350⁰C verwendet.

4. Verfahren zur Herstellung vom elektroisolierenden Plattenmaterial nach Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinden der Folie mit dem Papier im Kontaktverfahren bei einer Temperatur von 190 bis 350⁰C und einem Druck von 5,88 bis 932 N/mm² durchgeführt wird.