DE2731251B2 - Schichtpreßstoffe für die Elektroindustrie und elektronische Industrie - Google Patents
Schichtpreßstoffe für die Elektroindustrie und elektronische IndustrieInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Schichtpreßstoffe für die Elektroindustrie, die verbesserte Entzündungs- oder
Flammfestigkeit aufweisen sowie gute mechanische und elektrische Eigenschaften und auf ihr Herstellungsverfahren.
Die Herstellung von Schichtpreßstoffen als elektrisches Isoliermaterial ist an sich bekannt: ein Trägermaterial wird mit einem wärmehärtbaren Formaldehyd-Phenolharz getränkt. Allgemein besteht das Trägermaterial aus Cellulose- bzw. cellulosehaltigen Folien. Das
Tränken oder Imprägnieren erfolgt in einer Stufe oder in zwei Stufen. Im letzteren Falle wird zum Vorimprägnieren ein übliches Resol auf Phenolbasis mit sehr
geringer Viskosität eingesetzt Das getränkte Material
ί wird dann im Trockenschacht behandelt um die
Lösungsmittel zu verjagen und einen bestimmten Kondensationsgrad des Harzes zu erreichen. Die
einzelnen Folien oder Bahnen werden dann aufeinandergeschichtet und bei hoher Temperatur verpreßt
ίο Diese aus Phenolharz und Papier aufgebauten
Preßstoffe werden vor allem auf dem Gebiet der elektrischen Haushaltgeräte, der Automobilindustrie
und der Spielwarenerzeugung eingesetzt In diesen Bereichen werden die Harze bekanntlich durch
ι. Einarbeiten von Arylphosphaten, Phosphorsalzen und
Phosphorsäuren, chlorierten Paraffinen, Bromarylverbindungen, Antimonoxid u. a. m. flammfest abgerüstet
Für zahlreiche Anwendungsgebiete wird jedoch jetzt gefordert, daß die Schichtpreßstoffe unbrennbar sind
und der Klassifizierung V 0 oder V I der Tests »UL subject 34« entwickelt von Underwriter Laboratories
USA entsprechen.
Diese Tests werden in folgender Weise durchgeführt: Ein 12,7 mm langer Prüfkörper wird vertikal über
einen Bunsenbrenner mit Durchmesser 9,5 mm gehalten. Der Abstand zwischen dem unteren Rand des
Prüfkörpers und dem Brennerrohr beträgt 9,5 mm und die Höhe der bläulichen Heizflamme des Brenners
19 mm. Man hält den Brenner ein erstes Mal 10 s unter
ίο den unteren Rand (des Prüfkörpers), notiert die Dauer
der ersten Entzündung und hält den Brenner dann ein
zweites Mal (unter den Rand des Prüfkörpers) 10 s und
notiert die Dauer der zweiten Entzündung.
π Entzündungen für die Klassifizierung V 0 nicht mehr als 50 s und für die Klassifizierung V I nicht mehr als 250 s
betragen.
Weiterhin sollen die Schichtpreßstoffe für die Elektroindustrie auch hinsichtlich der folgenden Eigen-
(Nema Ll 1.10.12)
Wasseraufnahme
Isolier-Gesamtwiderstand
Loch- oder Stanzeignung
Um einerseits zufriedenstellende Stanzeigenschaften zu erzielen, müssen die Phenolharze weichgestellt
■-,0 werden, um andererseits V 0 oder V 1 mit Erfolg zu bestehen, müssen wegen des Papierträgers erhebliche
Mengen Flammschutzmittel zugegeben werden. Die Weichmachermenge, die für eine Kaltstanzbarkeit
notwendig ist und die für die Klassierung V 0
γ, erforderliche Menge Flammschutzmittel beeinträchtigen aber in erheblichem Ausmaße die übrigen
Eigenschaften des Schichtpreßstoffes, beispielsweise die Beständigkeit gegenüber Trichloräthylen, die Wasseraufnahme und den Isolierwiderstand. Aus diesem
ho Grunde war es bisher nicht möglich, Schichtpreßstoffe
der Klassierung V I oder V 0 herzustellen, die gleichzeitig die übrigen geforderten guten Eigenschaften aufwiesen.
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung von
M Schichtpreßstoffen auf Basis Cellulose-Phenolharzen,
die den Erfordernissen der Tests »UL94« für die Klassierungen VO und VI genügen, ohne daß die übrigen
obengenannten Eigenschaften beeinträchtigt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schichtpreßstoffe als flammfestmachendes
Mittel 1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Phenolharz, roten Phosphor enthalten, der mit einem in Wasser
und/oder organischen Lösungsmitteln unlöslichen Überzug versehen ist
Die erfindungsgemäßen Schichtpreßstoffe für die Elektroindustrie und elektronische Industrie genügen
außer den bereits genannten Erfordernissen bezüglich der Klassierung VO und Vl folgenden Anforderungen:
Beständigkeit gegenüber Trichloräthylen
(Nema LI 1.10.12) > 2,
Wasseraufnahme(NF26 152) <0,75,
Isolier-Gesamtwiderstand(NFC26 150)ρ 10'°
Stanz- oder Locheignung (NF C 26 250) < 3,
gute Durchscheinbarkeit
Wasseraufnahme(NF26 152) <0,75,
Isolier-Gesamtwiderstand(NFC26 150)ρ 10'°
Stanz- oder Locheignung (NF C 26 250) < 3,
gute Durchscheinbarkeit
Gegenstand der Erfindung sind somit Schichtpreßstoffe für die Elektroindustrie und elektronische
Industrie, die aus mit einem Phenolharz getränkten
ceüulosischen Materia! bestehen, durch Zusatz von rotem Phosphor flammfest gemacht sind und den
Anforderungen der Klassierung VI oder VO der Norm UL94ensprechen.
Gemäß einer ersten Ausführungsform handelt es sich um Schichtpreßstoffe aus celiulosischem Material und
Phenolharz, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie den Klassifizierungen »UL 94« VO und Vl genügen und
gleichzeitig gute mechanische Eigenschaften und eine gute Beständigkeit gegenüber Trichloräthylen aufweisen
und in Verbindung mit einem weichgestellten Phenolharz roten Phosphor enthalten, der mit einem in
Wasser und/oder Alkohol unlöslichen Überzug umhüllt ist, sowie einen Weichmacher.
Gemäß einer besonderen Ausführmigsform handelt j-,
es sich um Schichtpreßstoffe auf der Basis von Cellulose und Phenolharz, die dadurch gekennzeichnet sind, daß
sie den Klassifizierungen »UL94« VO und Vl entsprechen,
gleichzeitig gute mechanische Eigenschaften und eine gute Beständigkeit gegenüber Trichloräthylen
aufweisen und in Kombination mit einem weichgestellten Phenolhan; roten Phosphor, der mit einem wasser-
und/oder alkoholunlöslichen Überzug beschichtet ist, Tetrabrom-bisphenol A sowie einen Weichmacher
enthalten. <r>
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um Schichtpreßstoffe auf der Basis von
Kraftpapier und Phenolharz vom Resoltyp, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie den Klassifizierungen
»UL94« VO und Vl entsprechen, gleichzeitig gute üo
mechanische Eigenschaften und eine gute Beständigkeit gegenüber Trichloräthylen aufweisen und in Kombination
mit einem weichgestellten Phenolharz roten Phosphor, der mit einem wasser- und/oder alkoholunlöslichen
Überzug beschichtet ist, sowie Tetrabrom-bis- V5
phenol A und einen Weichmacher enthalten.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schichtpreßstoffe für die Elektroindustrie oder elektronische
Industrie auf der Basis von celiulosischem Trägermaterial, die der Klassierung VO und Vl der Norm »UL e,o
subject 94« entsprechen, wird das cellulosische Trägermaterial in einem Arbeitsgang mit einem weichgestellten
Resolharz auf der Basis eines Phenols, verdünnt mit einem Methanol/Toluol Gemisch entsprechend einem
Feststoffgehalt von 40 bis 80% getränkt, wobei das «0
Verdünnungsgemisch weiterhin mit umhülltem rotem Phosphor, Tetrabrom-bisphenol A und einem üblichen
Arvlohosohat als Weichmacher kombiniert ist, wobei die Summe aus Weichmacher und feuerabweisendem
Mittel 20 bis 80 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des Harzes, ausmacht
Gemäß einer Abwandlung dieses Verfahrens wird das cellulosische Trägermaterial in zwei Arbeitsstufen
getränkt wobei in der ersten Stufe ein Gemisch aus phenolischem Resolharz und Wasser/Alkohol 50:50
entsprechend einem Feststoffgehalt von 15 bis 25% mit einer Viskosität <500cP und in der zweiten Sthie mit
einem Gemisch aus phenolischem Resolharz und Methanol/Toluol entsprechend einem Feststoffgehalt
von 45 bis 65% kombiniert mit umhülltem rotem Phosphor, Tetrabrom-bisphenol A und einem Arylphosphat
als Weichmacher gearbeitet wird.
3emäß einer besonderen Ausführungsform wird als Phenol für das Resolharz der zweiten Arbeitsstufe ein
alkyliertes Phenol und als Weichmacher für dieses Resolharz ein trocknendes Öl wie Chinaholzöl, Giticicaöl.
Leinöl, Rizinusöl, Tallöl, Sojaöl oder Baumwolföl verwendet
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält der umhüllte rote Phosphor 50 bis 90% roten Phosphor
und weniger als 10% Korn über 80μηι; der unlösliche
Überzug basiert auf mindestens einem Produkt aus folgender Gruppe: Wachse, Paraffine, chlorierte Paraffine,
vernetzbare thermoplastische Harze und wärmehärtbare Harze.
Im ersten Durchzug oder Arbeitsgang wird das Papier mit 12 bis 24% seines Gewichtes Harz
imprägniert. Im zweiten Durchzug oder Arbeitsgang werden 40 bis 80% Harz, gerechnet als Trockengewicht
und bezogen auf das Gewicht des imprägnierten Papiers nach dem ersten Arbeitsgang, aufgebracht.
Als cellulosisches Trägermaterial wird allgemein Cellulosepapier, Kraftpapier oder Gewebe bzw. flächige
Gebilde auf der Basis von Baumwollcellulose.
Das Phenolharz der ersten Arbeitsstufe ist allgemein ein wäßriges Formaldehyd-Phenol Resol geringer
Viskosität, das in Gegenwart einer c.lickstoffbase als Katalysator hergestellt worden ist.
Das Harz der zweiten Arbeitsstufe ist ein übliches Phenolharz oder ein übliches Harz auf der Basis
substituierter oder alkylierter Phenole wie Kresole oder Xylol, p-tert.-Butylphenol, Isopropylphenol oder Cumylphenol.
Als Weichmacher für die Resole verwendet man eine Verbindung aus der Gruppe der trocknenden Öle,
Arylphosphate, Alkylphthalate, Polyvinylalkoholacetale oder chlorierte Paraffine.
Als flammfest- bzw. feuerfestmachendes Mittel können außer Arylphosphaten oder chlorierten Paraffinen
handelsübliche Bromverbindungen Verwendung finden, beispielsweise bromierte Phenole, bromierte
Alkylphosphate oder bromierte Phenyloxide.
Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung.
Herstellungeines
Phenolsharzes für die erste Tränkstufe
Phenolsharzes für die erste Tränkstufe
In einem Laboratoriumsreaktor wurden unter Rückfluß 2260 g Phenol und 2640 g Formaldehyd (30%ige
Lösung) mit 100 g 20%igem Ammoniak bis zu einem Gehalt an freiem Formaldehyd von 1% kondensiert.
Anschließend wurde bis zu einem Harzfeststoffgchalt von 50% destilliert.
Herstellung des
Tränkharzes für die zweite Tränkstufe
Tränkharzes für die zweite Tränkstufe
In einen Reaktor wurden 432 g Xylol, 7,6 g Ammoniaklösung 20%ig, 162 g Paraformaldehyd und
220 g Rizinusöl aufgegeben. Das Ganze wurde kondensiert, bis das Harz bei 20°C eine Trübung hervorrief;
anschließend wurde im Vakuum bis zu einem Feststoffgehalt von 80% destilliert.
Dieses Beispiel betrifft das zweistufige Tränken eines celluloseartigen Trägers
I.Stufe: Das Harz fü.· die erste Tränkstufe wurde mit einem Wasser/Alkohol Gemisch bis auf einen
Feststoffgehalt von 25% verdünnt und zum Tränken von Kraftpapier mit Flächengewicht
115 g/m2 verwendet, entsprechend einer Aufnahme von 20% Feststoff und 4% flüchtigen
Substanzen, bezogen auf das eingesetzte Kraftpapier.
2. Stufe: Das Harz für die zweite Tränksti.ie wurde mit
92 g Methanol und 92 g Toluol versetzt.
Mit diesem Gemisch wurden die in der folgenden Tabelle aufgeführten verschiedenen Prüfkörper hergestellt,
wobei jeweils andere Mengen an Trikresylphosphat, Tetrabrom-bisphenol A und roter Phosphor
zugegeben wurden; der %-Gehalt wurde jeweils auf das Trockengewicht des oben beschriebenen Harzes bezogen.
Als Umhüllung oder Beschichtung der Phosphorteilchen wurden Wachse, Paraffine (2,6), chlorierte
Paraffine, Novolakharze (7) entsprechend einem älteren Vorschlag (DE-AS 26 25 673) und Bis-maleinsäureimid-Harze
(8,9) ebenfalls gemäß einem älteren Vorschlag (P 26 25 692.8) verwendet.
Das in der ersten Stufe vorimprägnierte Papier wurde in der zweiten Stufe mit so viel Harzverdünnung
imprägniert, daß es 100 bis 110 g Harz-Feststoff sowie 4
bis 5% flüchtige Stoffe, bezogen auf das Gewicht des vorimprägnierten Papieres, aufnahm.
Zur Herstellung der Schichtpreßstoffe wurden dann 8 getränkte Papierblätter oder -folien aufeinandergelegt
und 25 min bei 160° C unter einem Druck von 100 kg/cm2 gepreßt.
Die Ergebnisse der mit diesen Schichtpreßstoffen durchgeführten Messungen sind in der folgenden
Tabelle zusammengefaßt; lediglr'i die Zusammensetzung
des zweiten Tränkharzes wurde hinsichtlich der zugesetzten Stoffe von einem Beispiel zum anderen
verändert.
Das Umhüllungs- oder Beschichtungsmaterial für den roten Phosphor ist praktisch ohne Einfluß auf die
Versuchsergebnisse.
Zusatz zu 2. Trankharz und
Eigenschaften der Schichtpreßstoffe
Eigenschaften der Schichtpreßstoffe
Norm
Di phenylcresyl phosphat, %
Tetrabrom-bisphenol A, %
Roter Phosphor (90%ig), %
Trichlorethylen
Wasseraufnahme
Isolier-Gesamtwiderstand nach
24 h bei 50° und Eintauchen
in H2O
Stanzneigung
Gesamibrenndauer
Klassifizierung UL 94
Tetrabrom-bisphenol A, %
Roter Phosphor (90%ig), %
Trichlorethylen
Wasseraufnahme
Isolier-Gesamtwiderstand nach
24 h bei 50° und Eintauchen
in H2O
Stanzneigung
Gesamibrenndauer
Klassifizierung UL 94
30 | 30 | 30 | 30 | 35 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
15 | 15 | 25 | 25 | 0 | 0 | 15 | 15 | 15 | |
0 | 3 | 0 | 0 | 0 | 3 | 3 | 3 | 3 | |
NEMA LI 110· 12 | 3 | 3 | 3 | 1 | 4 | 3 | 3 | 3 | 3 |
NF 26-152 | 0,5 | 0,5 | 0,55 | 0,6 | 0,45 | 0,49 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
C 26-150 (p 1010) | 4 | 3 | 1,5 | 1,3 | 8 | 4 | 3 | 3 | 3 |
C 26-250 | 3 | 3 | 4 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
UL 94 | 70 | 30 | 42 | 38 | 300 | 210 | 30 | 32 | 34 |
Vl | VO | VO | VO | Vl | VO | VO | VO |
Zur Interpretation der Versuche sei daran erinnert, daß ein Schichtpreßstoff für die Elektroindustrie die
bereits mit Bezug auf die Klassierung VO und Vl angegebenen Eigenschaften und darüber hinaus folgende
Eigenschaften aufweisen muß, um verwendet werden zu können:
Beständigkeit gegenüber Trichloräthylen
(Nema Ll 1.10.12) >2
Wasserabsorption(NF26 152) <'J,75
Isolier-Gesamtwiderstand (NF C 26 250)ο IO10 >l Stanzeignung (N F C 26 250) < 3
Wasserabsorption(NF26 152) <'J,75
Isolier-Gesamtwiderstand (NF C 26 250)ο IO10 >l Stanzeignung (N F C 26 250) < 3
außerdem sollen sie durchscheinend sein.
Um einerseits zufriedenstellende .Stanzeigenschaften
zu erhalten, müssen die Phenolharze weichgestellt werden; um andererseits dem Test bzw. der Klassierung
VO oder Vl zu genügen, muß wegen des Papierträger'; eine beträchtliche M .'nge Flammschutzmittel zugege-
ben werden. Die für die Kaltstanzbarkeit erforderliche
Menge Plastifiziermittel und die für die Klassierung VO
erforderliche Menge Flammschutzmittel beeinträchtigen aber sehr stark die übrigen Eigenschaften des
Schichtpreßstoffes, wie die Beständigkeit gegenüber Trichloräthylen, die Wasseraufnahme und den Isolierwiderstand.
Aus diesem Grunde lassen sich derzeit nach dem Stand der Technik keine Schichtpreßstoffe
entsprechend der Klassierung VI oder VO herstellen,die
gleichzeitig du übrigen erforderlichen Eigenschaften aufweisen.
Die Tabelle lehrt nun, daß allein durch die Zugabe des Phosphors gleichzeitig die Klassierung VO und die
übrigen geforderten Eigenschaften erzielt werden (vgl. Beispiele 1 und 2).
Ohne Zusatz von rotem Phosphor
läßt sich zwar durch Erhöhen des Anteils an bromhaltigem Flammschutzmittel die Klassierung VO
läßt sich zwar durch Erhöhen des Anteils an bromhaltigem Flammschutzmittel die Klassierung VO
erreichen, jedoch bei schlechter Stanzbarkeit (Beispie!
bei gleichzeitigem Erhöhen des Anteils an bromhaltigem Flammschutzmittel und Weichmacher genügen die
Schichtpreßstoffe sowohl der Klassierung VO als auch den Erfordernissen für die Stanzbarkeit, aber die
Beständigkeit gegenüber Trichloräthylen wird schlecht
bzw. unzureichend (Beispiel 4).
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sich auch bei der Herstellung von Schichtpreßstoffen der Klassierung Vl gemäß UL 94:
mit Hilfe des roten Phosphors läßt sich in der Tat dieses Merkmal (diese Klassierung) ohne Zusatz von halogenhaltigen Flammschutzmitteln erreichen (Beispiel 6).
mit Hilfe des roten Phosphors läßt sich in der Tat dieses Merkmal (diese Klassierung) ohne Zusatz von halogenhaltigen Flammschutzmitteln erreichen (Beispiel 6).
Claims (5)
- Patentansprüche;!..Schichtpreßstoffe für die Elektroindustrie und elektronische Industrie, die der Klassifizierung V I oder VO der Norm UL 94 entsprechen und gleichzeitig eine Beständigkeit gegenüber Trichloräthylen (Nema LI 1.10.12) über 2, eine Wasseraufnahme (NF 26 152) unter 0,75, einen Isolier-Gesamtwiderstand (NF C 26150) ρΙΟ10 über 1, eine Stanzeignung (NF C 26 250) unter 3 und gute Durchscheinbarkeit aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schichten aus einem celluloseartigen Trägermaterial, das mit einem Phenolharz imprägniert worden ist, das als Mittel zum Flammfestausrüsten roten Phosphor in Mengen von 1 —15Gew.-% enthält, bestehen, der mit einem in Wasser und/oder organischen Lösungsmitteln unlöslichen Überzug versehen ist.
- 2. Schichtpreßstoff nach Anspruch 1, dadurch gckcrtiueiehnei, daß der roie Phosphor mil einer in Wasser und Alkohol unlöslichen Beschichtung aus der Gruppe der Wachse, Paraffine, chlorierten Paraffine, thermoplastischen vernetzbaren Harze, wärmehärtbaren Harze und Maleinsäureimide umhüllt ist, wobei der rote Phosphor selbst 50 bis 90% dieses Mittels ausmacht und das Mittel eine Korngrößenverteilung entsprechend 10% über 80 μπι aufweist.
- 3. Schichtpreßstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial Kraftpapier ist und daß er zusätzlich Tetrabrom-bisphenol A und einen üblichen Phosphorsäureester-Weichmacher enthält.
- 4. Verfahren zur Herstellung der Schichtpreßstoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den celluloseartigen Träger in zwei Stufen imprägniert, wobei in der ersten Tränkstufe das Verdünnungsprodukt mit 15 bis 25% Feststoff eines Phenolharzes in einem 50 :50-Gemisch aus Wasser und Alkohol mit einer Viskosität unter 50OcP verwendet und in der zweiten Tränkstufe das Verdünnungsprodukt mit 45 bis 65% Feststoffgehalt eines weichgestellten Resolharzes auf Phenolbasis eingesetzt wird, das umhüllten roten Phosphor, Tetrabrom-bisphenol A und einen üblichen Arylphosphat als Weichmacher enthält.
- 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man in der ersten Tränkstufe 12 bis 24% Harzfeststoff, bezogen auf den nicht getränkten Träger und in der zweiten Tränkstufe 40 bis 80% Feststoff, bezogen auf das Gewicht des in der ersten Stufe getränkten Trägers aufbringt.
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