EP3622105A1 - Textiles flächengebilde für die elektroisolation - Google Patents

Textiles flächengebilde für die elektroisolation

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Publication number
EP3622105A1
EP3622105A1 EP18716251.6A EP18716251A EP3622105A1 EP 3622105 A1 EP3622105 A1 EP 3622105A1 EP 18716251 A EP18716251 A EP 18716251A EP 3622105 A1 EP3622105 A1 EP 3622105A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
core
sheath
copolymers
binder
fibers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP18716251.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Schneider
Gerald JARRE
Michael Zaplatilek
Andrea Jaeger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Freudenberg KG
Original Assignee
Carl Freudenberg KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Carl Freudenberg KG filed Critical Carl Freudenberg KG
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Pending legal-status Critical Current

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    • D04H3/08—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/14—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between thermoplastic yarns or filaments produced by welding
    • D04H3/147—Composite yarns or filaments

Definitions

  • the invention relates to a textile fabric, in particular for the
  • fabrics for the electrical insulation of electrical devices are well known in the art.
  • textile fabrics are used for the electrical insulation of electric motors, generators or transformers.
  • films for example PET, PEN, PI, etc.
  • films are laminated with the corresponding nonwovens, so that 2 or 3-layer laminates are formed with the structure of nonwoven film or nonwoven film nonwoven.
  • DMD Dynamic - Mylard - Dacron
  • the laminates are then used in motors / generators / transformers for insulation, e.g. as slot insulation, cover slide,
  • Nonwoven material Field coil insulation, anchor insulation.
  • Important requirements for the nonwoven material are: good laminating ability, resin absorption, uniformity of fiber distribution and thickness, high smoothness and the highest possible long-term temperature resistance.
  • the nonwoven fabric can also be used directly, for example: for phase insulation / separation or all-round insulation.
  • the nonwoven fabric is subsequently provided with a resin and thus receives its electrical insulating effect.
  • Impregnation behavior air permeability -> conductivity through plane, highest possible long-term temperature resistance, sufficient mechanical properties for winding processes.
  • an electrical laminating insulation element for an electrical device comprising a thermoplastic film positioned between, adjacent and fixed to two nonwoven sheets, each of the nonwoven sheets being made of multicomponent polymeric fibers.
  • the multicomponent fibers may be core-sheath fibers in which the refractory polymer forms the sheath and the low-melting polymer forms the core of the fiber.
  • the core consists of the low melting polymer (PET) and the shell of the refractory (PPS).
  • Laminatisolationselement contains sulfur. In its degradation in the long-term use there is a risk that it may lead to the formation of acids and others Sulfur compounds and thus corrosion occurs. The presence of sulfur is therefore not desirable in the field of electrical insulation. Moreover, in the case of multicomponent fibers, there is also one
  • WO 2006105836 A1 describes a thermally bonded nonwoven fabric comprising a low-shrinkage core-sheath bicomponent fiber, wherein the low-shrinkage core-sheath bicomponent fiber consists of a crystalline
  • the core consists of
  • PEN Polyethylene naphthalate
  • the nonwoven fabric is used as a filter medium, membrane backing nonwoven and battery separator. It has excellent properties for these applications. However, especially for the electrical insulation, it has the disadvantage that it has too low a thermal stability due to the relatively low glass transition temperature of the polyester jacket.
  • the invention is therefore based on the object, a textile fabric for electrical insulation, for example, for the electrical insulation of electric motors, generators or transformers to provide that the
  • the present invention solves the above-mentioned object by a textile fabric, comprising a base body of at least one layer, wherein the at least one layer PEN, copolymers and / or blends thereof as a binder component, wherein the binder component by applying core / sheath binder fibers, in which the binder fiber coat polymer PEN, Copolymers and / or blends thereof, with temperatures above the glass transition temperature of the binder fiber shell polymer, is available.
  • core / sheath fibers in which the sheath comprises PEN, copolymers and / or blends thereof are outstandingly suitable for providing high-temperature-resistant textile fabrics for electrical insulation.
  • the PEN, the copolymers and / or blends thereof is present as the binding component.
  • the binding component may be present in the form of a more or less deformed fiber structure up to a completely fused continuous phase.
  • Binding component is unusual in the art because these materials tend to have a rather high melting point. According to the invention, however, it has been found that it is possible to use these materials below their melting point as a binding component, if their degree of crystallinity is set low.
  • the binder component is producible starting from core / sheath binder fibers in which the binder fiber sheath polymer PEN, copolymers and / or blends thereof having a degree of crystallinity of less than 80%, for example from 0 to 75%, more preferably from 0 to 70% and especially from 0 up to 60%. That is, the binder fiber shell polymer used to make the binder component preferably has one of the aforementioned degrees of crystallinity.
  • a low degree of crystallization can be achieved in a simple manner by the fact that the core / sheath binder fibers used to produce the sheet according to the invention are non-drawn fibers. So fibers with a high proportion of amorphous PEN, amorphous copolymers and / or amorphous blends thereof. In practical experiments was
  • Cold crystallization temperature is understood to mean the temperature at which a first exothermic maximum of the free enthalpy occurs.
  • exothermic is meant an energy release.
  • PEN is characterized by very high thermal-electrical resistance in the product.
  • PEN with the most diverse technically relevant polymers e.g. Polyesters well tolerated and thus easy to spin as a sheath in a core / sheath fiber. This makes it possible to realize even lower jacket thicknesses.
  • the most diverse technically relevant polymers e.g. Polyesters well tolerated and thus easy to spin as a sheath in a core / sheath fiber. This makes it possible to realize even lower jacket thicknesses.
  • the most diverse technically relevant polymers e.g. Polyesters well tolerated and thus easy to spin as a sheath in a core / sheath fiber. This makes it possible to realize even lower jacket thicknesses.
  • the most diverse technically relevant polymers e.g. Polyesters well tolerated and thus easy to spin as a sheath in a core / sheath fiber. This makes it possible to realize even lower jacket thicknesses.
  • the most diverse technically relevant polymers e.g. Polyesters well tolerate
  • Polymers in their structure improved interface can be increased.
  • Another advantage of using PEN compared to PPS is that it contains no sulfur.
  • the shell of the core / sheath binder fibers used for the production of the textile fabric its advantageous properties, in particular its high thermal-electrical resistance and long-term stability, can be utilized particularly well. In addition, it can thereby act as protection for the internal fiber component.
  • Storage at 1 60 ° C for 1 week prefers a percent reduction in maximum tensile force in at least one direction of less than 5%, preferably less than 4%, for example 0 to 4% and / or an increase in the maximum tensile force in at least one direction of at least 1%,
  • the good storage stability is due to the fact that PEN has a comparatively high glass transition temperature.
  • the degree of crystallization of the PEN component increases over time, which counteracts destabilization by thermal degradation processes.
  • Binder fiber polymer has a cold crystallization temperature in the range of 70 to 200 ° C, more preferably in the range of 80 to 190 ° C, most preferably in the range of 90 to 175 ° C, on. Also preferably, the PEN, the copolymers and / or blends thereof in the binder fiber shell polymer and / or in the binding component one
  • Melting temperature in the range of 180 to 320 ° C, more preferably in the range of 210 to 310 ° C, most preferably in the range of 230 to 300 ° C. These polymers are very suitable for thermal bonding.
  • the binding component PEN is understood to mean polyethylene naphthalate, which may be in the form of a homopolymer, copolymer and / or blend thereof, the PEN in the copolymers and / or blends being mentioned as
  • Main component is present, preferably in a proportion of more than 40 wt. %, more preferably more than 50% by weight, and more preferably more than 60% by weight and in particular more than 90% by weight.
  • Suitable copolymers are, for example, random copolymers, gradient copolymers, alternating copolymers, block copolymers or graft polymers.
  • the copolymers may consist of two, three, four or more different monomers (terpolymers, tetrapolymers).
  • Particularly preferred further comonomers are monomers of the following polymers: aromatic and aliphatic polyesters, aromatic and aliphatic polyamides, aromatic and aliphatic
  • Polyacrylates Polyacrylamides.
  • Blend components polymers having a melting temperature in the range of 180 to 320 ° C, more preferably in the range of 210 to 300 ° C, most preferably in the range of 230 to 290 ° C and / or having a decomposition point in the range of 210 to 800 ° C, more preferably in the range of 300 to 750 ° C, most preferably in the range of 350 to 700 ° C.
  • Particularly preferred further blend components are the following: aromatic polyesters, aromatic
  • Polyamides Polyetheretherketone, poly (p-phenylene-2,6-benzobisoxazole), polyamideimide, polyphenylene sulfide.
  • the PEN is in the
  • Binder fiber coat polymer preferably in a proportion of more than 50% by weight, more preferably more than 75% by weight, even more preferably more than 90% by weight, and especially about 100% by weight, based in each case on the total weight of the jacket , where usual additives such as
  • the fabric is preferably a nonwoven fabric.
  • a nonwoven fabric is an assembly of limited length fibers, filaments or cut yarns of any type and origin that have been somehow joined together into a nonwoven (a fibrous layer, a batt) and bonded together in some manner; excluded from this is the crossing or entangling of yarns, such as weaving, knitting, knitting, lace making, braiding and the production of tufted products.
  • Non-woven fabrics include films and papers.
  • Sheath polymer various polymer (binder fiber core polymer) on.
  • the binder fiber core polymer may or may not (partially) bind or not.
  • the binder fiber core polymer can be partially or completely enclosed by the binding component. The ratio between binder fiber core and
  • Binder fiber coat polymer can be chosen freely. Ratios of 90:10 to 10:90 (weight ratio core: mantle in% by weight), more preferably from 80:20 to 20:80, even more preferably from 80:20 to 30:70 and in particular from 80, have been found to be particularly favorable : 20 to 40: 60 proved.
  • Binder fiber polymer has a higher melting point than that
  • the difference in the melting temperatures of the binder fiber shell polymer and the binder fiber core polymer is preferably at least 2.5 ° C, preferably at least 5 ° C, more preferably at least 7.5 ° C.
  • Glass transition temperature than the binder fiber core polymer preferably at least 10 ° C, more preferably at least 15 ° C. Preference is given to using polymers having a difference in the glass transition temperature of from 5 to 600.degree. C., more preferably from 10 to 500.degree. C., particularly preferably from 15 to 200.degree.
  • the binder fiber core polymer may contain a variety of materials.
  • the binder fiber core polymer is melt spinnable.
  • the binder fiber core polymer is a polyester selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polypropylene terephthalate,
  • Polytetramethylene terephthalate poly (decamethylene) terephthalate, poly-1, 4-cyclohexylenedimethyl terephthalate, polybutylene terephthalate,
  • Sheets containing the aforementioned polymers are easy to recycle.
  • the binder fiber core polymer is selected from the group consisting of poly (decamethylene) terephthalate, poly-1, 4-cyclohexylenedimethyl terephthalate, polybutylene terephthalate, Polyethylene naphthalate, more preferably polyethylene naphthalate,
  • the binder fiber core polymer contains polyethylene terephthalate and / or co-polyethylene terephthalate.
  • copolymers which are used are random copolymers, gradient copolymers,
  • alternating copolymers, block copolymers or graft polymers are suitable.
  • the copolymers may consist of two, three, four or more different monomers (terpolymers, tetrapolymers). Especially preferred others
  • Comonomers are monomers of the following polymers: aromatic and
  • Polysiloxanes, polyacrylates, polyacrylamides are Polysiloxanes, polyacrylates, polyacrylamides.
  • Binder fiber core polymer of from 5 to 100% by weight, more preferably from 50 to 100% by weight and especially from 75 to 100% by weight, based in each case on the total weight of the core, conventional additives such as e.g. Spinning aids, nucleating additives, matting agents and impurities, e.g.
  • Catalyst residues should not be considered.
  • preferred further blend components are polymers having a melting temperature in the range from 180 to 320 ° C., more preferably in the range from 210 to 300 ° C., most preferably in the range from 230 to 290 ° C. and / or with a decomposition point in the range of 210 to 800 ° C, more preferably in the range of 300 to 750 ° C, most preferably in the range of 350 to 700 ° C.
  • a melting temperature in the range from 180 to 320 ° C., more preferably in the range from 210 to 300 ° C., most preferably in the range from 230 to 290 ° C. and / or with a decomposition point in the range of 210 to 800 ° C, more preferably in the range of 300 to 750 ° C, most preferably in the range of 350 to 700 ° C.
  • Especially preferred others are polymers having a melting temperature in the range from 180 to 320 ° C., more preferably in the range from 210 to 300 ° C.
  • Blend components are the following: aromatic polyesters, aromatic amino acids, aromatic amino acids, aromatic amino acids, aromatic amino acids, aromatic amino acids, aromatic amino acids, aromatic amino acids, aromatic amino acids, aromatic amino acids, aromatic amino acids, aromatic amino acids, aromatic amino acids, aromatic amino acids, aromatic amino acids, aromatic amino acids, aromatic amino acids, aromatic amino acids, aromatic amino acids, aromatic amino acids, aromatic amino acids, aromatic amino acids, aromatic amino acids, aromatic amino acids, aromatic amino acids, aromatic amino acids
  • Polyamides polyetheretherketone (PEEK), polybenzobisoxazoles (PBO),
  • Polyamide-imide PAI
  • PPS polyphenylene sulfide
  • the binder fiber core polymer has a melting temperature in the range of 180 to 320 ° C, more preferably in the range of 210 to 300 ° C, most preferably in the range of 230 to 290 ° C and / or a
  • Decomposition point in the range of 210 to 800 ° C, more preferably in the range of 300 to 750 ° C, most preferably in the range of 350 to 700 ° C.
  • the matrix fibers are present in a significantly clearer fibrous form.
  • the cores of the core / sheath binder fibers used for the production of the fabric can function as matrix fibers.
  • further fibers are used as the matrix fibers.
  • the difference in degree of crystallinity between the sheath of the core / sheath binder fibers and the degree of crystallinity of the matrix fibers prior to the thermal treatment is at least 5%, for example from 5 to 80%, more preferably at least 7.5%, for example from 7.5 to 70%. and in particular at least 10%, for example from 10 to 60%, wherein the degree of crystallinity of the matrix fibers is higher than the degree of crystallinity of the sheath of the core / sheath binder fibers.
  • Core / sheath binder fibers with a low degree of crystallinity can be produced in a simple manner, for example by Melt spinning can be obtained in which dispensed with a stretching step.
  • the matrix fibers are formed as core / sheath matrix fibers, comprising
  • Matrix fiber shell polymer and a matrix fiber core polymer Preferably, the difference in degree of crystallinity between the shell is
  • Matrix fiber shell polymer prior to the thermal treatment at least 5%, for example from 5 to 80%, more preferably at least 7.5%, for example from 7.5 to 70% and in particular at least 10%, for example from 10 to 60%, wherein the degree of crystallinity of
  • Matrix fiber polymer is higher than the degree of crystallinity of the sheath of the core / sheath binder fibers.
  • the matrix fiber sheath polymer may be selected from the same polymers as those used for the sheath polymer of the invention for the preparation of
  • Binding component used core / sheath binder fibers are described.
  • the matrix fiber core polymer can also be made from the same polymers
  • the core polymer of the core / sheath binder fibers used for the preparation of the binding component may be selected as described for the core polymer of the core / sheath binder fibers used for the preparation of the binding component.
  • the matrix fiber shell polymer is selected from PEN,
  • Copolymers and / or blends thereof and / or the matrix fiber core polymer of polyethylene terephthalate and / or co-polyethylene terephthalate are preferred.
  • the proportion of PEN, copolymers and / or blends thereof on the one hand and polyethylene terephthalate and / or co-polyethylene terephthalate taken together on the other hand more than 80 wt.%, Preferably more than 90 wt.%, More preferably more than 95 Wt.% And in particular more than 97 wt.%, Each based on the
  • PEN is used as blend and / or copolymer
  • preferred further blend components and preferred copolymers and preferred ratios are those already mentioned above with respect to the binder component.
  • Quantity ratios of the core / sheath binder fibers used for the preparation of the binder component and for the production of the matrix fibers
  • used core / shell matrix fibers are independently selected.
  • Matrix fiber polymer can be different. This makes it possible to easily set different melting ranges.
  • the invention preferably contains the binder fiber shell polymer and the
  • Matrix fiber shell polymer the same polymers or copolymers or blends, however, as explained above, differ in their crystallinity before the thermal treatment.
  • the retention of the fiber structure of the matrix fibers during the thermal treatment in the manufacture of the sheet can be achieved by adjusting a higher degree of crystallinity of the matrix fibers compared to the sheath of the core / sheath binder fibers as described above.
  • the fibers used to make the fabric may be any material.
  • the fibers are staple fibers and / or short cut fibers.
  • Staple fibers, or short cut fibers can by the most diverse known manufacturing processes are manufactured and laid, for example, carding, airlaid, wetlaid process.
  • the proportion of the binding component is 5 to 75 wt.%, Preferably from 5 to 65 wt.% In particular from 10 to 55 wt.%, Each based on the total weight of the sheet.
  • the fiber diameter of the core / sheath binder fibers and the matrix fibers is, independently of one another, preferably in the range from 0.1 to 20 dtex, more preferably in the range from 0.1 to 15 dtex, particularly preferably in the range from 0.1 to 10 dtex. More preferably, the length of the
  • Core / sheath binder fibers from 1 to 90 mm and / or the length of the matrix fibers from 1 to 90 mm, unless they are present as filaments. Since, of course, the shape of at least the core / sheath binder fibers may change during the thermal treatment, the aforementioned fiber dimensions are related to the state prior to the thermal treatment.
  • the sheet preferably contains no further fibers or further fibers only in a proportion of less than 60% by weight, for example from 0 to 60% by weight and / or from 5 to 60% by weight.
  • the fabric contains further fibers, they are preferably configured as monofilaments.
  • these have a melting point or decomposition point of more than 210 ° C, for example from 210 to 2000 ° C, more preferably from 220 to 2000 ° C and in particular from 250 to 2000 ° C.
  • the further fibers are preferably selected from the group consisting of: polyester, in particular, polybutylene terephthalate; Polyamide, especially polyamide 6.6 ( Nylon® ), polyamide 6.0 ( Perlon® ), meta-aramid, para-aramid; aromatic polyamides, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polyimide,
  • Polyamideimide polytetrafluoroethylene (Teflon ®) -, phenolic resin, LCP (liquid crystal polymer), glass, basalt fibers.
  • further fibers selected from the group consisting of: polyamide, poly-p-phenylene terephthalamide, poly-m-phenylene terephthalamide, polyester fibers and mixtures thereof. Due to its good mechanical properties, thermal stability and cost-effectiveness, polyester and in particular polyethylene terephthalate, meta-aramid and / or para-aramid are particularly preferred.
  • Embodiment of the invention by a weight-related machine direction (MD) tensile strength of more than 0.25 N / g, for example from 0.25 to 12 N / g, preferably from 0.5 to 10 N / g and particularly preferably from 0, 75 to 8 N / g.
  • MD machine direction
  • the high tensile strength is advantageous, for example, for the use of the sheet for the sheath of conductors, as a certain strength for the conductor manufacturing process, in which the materials are applied, for example, as a wrap, is necessary.
  • the tensile strengths can be set to preferred values, for example from 15 to 800 N and / or from 25 to 700 N and / or from 35 to 600 N, measured according to DIN ISO 9073-3, depending on the particular application.
  • the textile Sheet material the aforementioned high tensile strengths in the machine direction already at low thicknesses, for example below 3 mm, such as in the range of 0.02 mm to 2 mm, on.
  • the textile fabric can be manufactured in a wide variety of thickness ranges. This allows the use of a tailor-made textile fabric with regard to the most diverse applications in the field of electrical insulation. It has proven to be preferable if the textile fabric has thicknesses according to DIN EN 9073-2 in the range of 0.01 to 2 mm, 0.01 to 1, 7 mm and / or 0.02 to 1, 5 mm.
  • the sheet according to the invention is suitable for a wide variety of applications, preferably for the production of electrical insulating materials, for example for the electrical insulation of electric motors, generators or transformers, in particular for the production of (flexible)
  • it can be manufactured in a variety of forms, for example in the form of a slot lining, a closure, a wedge, a rod, as a wrapping, as a separation layer in ring form or bandage in the cable.
  • the fabric of the invention is also particularly suitable.
  • the textile fabric preferably has a basis weight according to DIN EN 29073-1 of 20 to 400 g / m 2, preferably of 20 to 300 g / m 2, in particular of 30 to 250 g / m 2. Inventive fabrics with such basis weights have excellent stability.
  • the textile fabric preferably has an air permeability measured in accordance with DIN EN ISO 9237 of 5 to 800 l / m 2 * sec, preferably of 10 to 700 l / m 2 * s and in particular of 15 to 600 l / m 2 * s .
  • Weight-related means that for the sheet according to the invention a
  • Air permeability of preferably 0.15 to 200 l / sec * g, preferably from 0.25 to 175 l / sec * g and in particular from 0.35 to 150 l / sec * g.
  • Embodiment of the invention the sheet according to the invention on a coating and or impregnation with a resin.
  • the sheet has a reinforcing layer, for example a plastic film. As a result, a sheet with high mechanical strength and low weight is obtained.
  • the sheet is constructed in multiple layers.
  • the sheet contains at least one further layer in addition to the main body.
  • the further layers could be configured as spunbond layers or staple fiber layers.
  • the other layers can be differ from each other by their function, type of production, fiber type, containing polymers and / or by their color.
  • an anti-pilling treatment for example, an anti-pilling treatment, a hydrophilization or hydrophobing, an antistatic treatment, a treatment to improve the fire resistance and / or to change the tactile
  • Properties or gloss a mechanical treatment such as roughening, sanforizing, sanding or a treatment in the tumbler and / or a treatment to change the appearance such as dyeing or printing.
  • the textile fabric may also be expedient to subsequently provide the textile fabric with one or more additives, for example to coat, the additives being selected, for example, from carbonates, in particular calcium carbonate, carbon blacks, in particular carbon black, graphites, ion exchange resins, activated carbons, silicates,
  • the additives being selected, for example, from carbonates, in particular calcium carbonate, carbon blacks, in particular carbon black, graphites, ion exchange resins, activated carbons, silicates,
  • talc talc
  • clay talc
  • mica silica
  • zeolites chalk
  • calcium and barium sulfate aluminum hydroxide
  • glass fibers and spheres wood flour, cellulose powder, powdered superabsorber, perlite, cork or
  • Plastic granules, ground thermoplastics, cotton, carbon fibers, in particular ground carbon fibers and mixtures thereof By adding a filler and / or additive, for example, the
  • Improvement of the adhesion of the additive and / or filler may include
  • Adhesive / binder can be used, for example based on
  • the layers in the fabric according to the invention preferably the at least one layer and / or the further layers of the base body, as a scrim, tissue,
  • Knitted fabric, knitted fabric, film, foil, nonwoven, or nonwoven fabric configured. As a result, a sheet with high mechanical strength can be obtained.
  • the at least one layer is particularly preferably configured as a nonwoven fabric.
  • the invention also includes a method for producing the
  • a textile fabric which comprises a base body of at least one layer, wherein the at least one layer
  • PEN copolymers and / or blends thereof as a binding component.
  • the first method step comprises the provision of
  • the application of temperature to the layer could take place in an oven and / or in a calender, in air or in an inert
  • Atmosphere or under vacuum Exemplary temperatures are in the range 100 to 290 ° C, preferably from 1 10 to 280 ° C.
  • preferred pressures are line pressures of 20 to 350 N / mm, preferably 40 to 300 N / mm, and more preferably 50 to 275 N / mm.
  • the starting materials used according to the invention are preferably the materials already discussed above with reference to the fabric in the forms, proportions, etc. described.
  • core / sheath binder fibers and / or matrix fibers staple fibers (preferably with a length of 1 to 120 mm) and / or continuous fibers (filaments) can be used.
  • the core / sheath binder fibers and / or matrix fibers have a linear density of from 0.1 to 50 dtex, more preferably from 1.0 to 40 dtex.
  • sheath PEN / core PET Core / sheath fiber
  • Fiber titer 4.8 dtex
  • Core / sheath binder fiber for the production of the binding component
  • sheath PEN / core PET 5 core / sheath binder fiber (sheath PEN / core PET)
  • a batt is placed on a random mats with MD orientation and
  • inventive sheet 1 -4 are obtained.
  • Example 1 was compressed at 50 N / mm, Example 2 with
  • a 60 g / m 2 nonwoven made of 100% PET was used.
  • Comparative Example 1 shows a constant loss of
  • Crystallization and fusion enthalpies were measured by DSC according to DIN EN ISO 1 1357-2 (Issue: 2014-07). The melting points correspond to the temperatures at the maxima of the endothermic enthalpy of fusion. The exothermal crystallization enthalpies and the endothermal
  • the degrees of crystallinity can be calculated from the ratio of the melting and crystallization enthalpies ("Thermoplastic Materials: Properties, Manufacturing Methods, and Applications ", Cristopher C. Ibeh, CRC Press, ISBN: 13: 978-1 - 4200-9384-1, p. 105 ff.) According to:
  • Crystallization enthalpies defined as boundary. The procedure was analogous in the case of the enthalpy of fusion of the matrix fiber.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein textiles Flächengebilde, umfassend einen Grundkörper aus mindestens einer Lage, wobei die mindestens eine Lage PEN, Copolymere und/oder Blends hiervon als Bindekomponente aufweist, wobei die Bindekomponente durch Beaufschlagen von Kern/Mantelbindefasern, bei denen das Bindefasermantelpolymer PEN, Copolymere und/oder Blends hiervon enthält, mit Temperaturen oberhalb der Glasübergangstemperatur des Bindefasermantelpolymers, erhältlich ist.

Description

Textiles Flächengebilde für die Elektroisolation Beschreibung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein textiles Flächengebilde, insbesondere für die
Elektroisolation von elektrischen Vorrichtungen.
Stand der Technik
Die Verwendung von textilen Flächengebilden für die Elektroisolation von elektrischen Vorrichtungen ist aus dem Stand der Technik bekannt. So werden textile Flächengebilde beispielsweise für die Elektroisolation von elektrischen Motoren, Generatoren oder Transformatoren eingesetzt. Hierbei werden Folien (z.B. PET, PEN, PI, etc.) mit den entsprechenden Vliesstoffen laminiert, so dass 2 oder 3-Lagen Laminate mit dem Aufbau Vlies - Folie, bzw. Vlies - Folie - Vlies entstehen. Der klassische Fachbegriff hierfür ist DMD (Dacron - Mylard - Dacron). Die Laminate werden dann in Motoren/Generatoren/Transfomatoren zur Isolation verwendet, z.B. als Nutisolation, Deckschieber,
Feldspulenisolation, Ankerisolation. Wichtige Anforderungen an den Vliesstoff hierbei sind: gute Laminierfähigkeit, Harzaufnahme, Gleichmäßigkeit der Faserverteilung und Dicke, hohe Glätte und eine möglichst hohe Dauertemperaturbeständigkeit. Der Vliesstoff kann aber auch direkt eingesetzt werden z.B: zur Phasenisolierung/ -Trennung oder Rundumisolation. Hierbei wird der Vliesstoff nachträglich mit einem Harz versehen und erhält damit seine elektrisch isolierende Wirkung.
Wichtige Anforderungen an den Vliesstoff hierbei sind: Harzaufnahme und Weiterleitung, Gleichmäßigkeit der Faserverteilung möglichst hohe
Dauertemperaturbeständigkeit, ausreichende mechanische Eigenschaften für Verformungsprozesse. Ein weiteres Anwendungsgebiet für solche Vliesstoffe sind Träger für leitfähige Bänder, die z.B. in der Bewicklung von Roebelstäben zum Einsatz kommen.
Wichtige Anforderungen an den Vliesstoff hierbei sind: Gutes
Imprägnierverhalten, Luftdurchlässigkeit -> Leitfähigkeit through plane, möglichst hohe Dauertemperaturbeständigkeit, ausreichende mechanische Eigenschaften für Wickelprozesse.
Aus der US 201 1 /0012474 A1 ist ein elektrisches Laminatisolationselement für eine elektrische Vorrichtung bekannt, umfassend eine Thermoplastfolie, die zwischen, anliegend an und befestigt an zwei Vliesstoffplatten positioniert ist, wobei jede der Vliesstoffplatten aus polymeren Multikomponentenfasern besteht. Die Multikomponentenfasern können Kern-Mantelfasern sein, in denen das hochschmelzende Polymer den Mantel bildet und das niederschmelzende Polymer den Kern der Faser. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Kern aus dem niedrigschmelzenden Polymer (PET) und der Mantel aus dem hochschmelzenden (PPS).
Nachteilig an dem beschriebenen Laminatisolationselement ist, dass es Schwefel enthält. Bei seinem Abbau in der Langzeitanwendung besteht die Gefahr, dass es zur Entstehung von Säuren und anderen Schwefelverbindungen und damit zu Korrosion kommt. Die Anwesenheit von Schwefel ist deshalb im Bereich Elektroisolation nicht gewünscht. Darüber hinaus kommt im Falle von Mehrkomponentenfasern zudem eine
Unverträglichkeit von PPS und PET zu tragen, was die Herstellung
beispielsweise von PPS/PET Bicofasern erschwert und es nötig macht PPS in einer relativ großen Menge einzusetzen bzw. spezielle und damit aufwendige Kerngeometrien zu verwenden.
Die WO 2006105836 A1 beschreibt einen thermisch gebundenen Vliesstoff enthaltend eine schrumpfarme Kern-Mantel-Bikomponentenfaser, wobei die schrumpfarme Kern-Mantel-Bikomponentenfaser aus einem kristallinen
Polyesterkern und einem mindestens 10°C tiefer schmelzenden, kristallinen Polyestermantel besteht und einen Heißschrumpf bei 170°C kleiner 10% aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Kern aus
Polyethylennaphthalat (PEN). Der Vliesstoff wird verwendet als Filtermedium, Membranstützvliesstoff und Batterieseparator. Für diese Anwendungen weist er hervorragende Eigenschaften auf. Speziell für die Elektroisolation hat er jedoch den Nachteil, dass er auf Grund der relativ niedrigen Glasübergangstemperatur des Polyestermantels eine zu geringe thermische Stabilität aufweist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein textiles Flächengebilde für die Elektroisolation, beispielsweise für die Elektroisolation von elektrischen Motoren, Generatoren oder Transformatoren, bereitzustellen, das die
vorgenannten Nachteile zumindest teilweise ausräumt.
Die vorliegende Erfindung löst die zuvor genannte Aufgabe durch ein textiles Flächengebilde, umfassend einen Grundkörper aus mindestens einer Lage, wobei die mindestens eine Lage PEN, Copolymere und/oder Blends hiervon als Bindekomponente aufweist, wobei die Bindekomponente durch Beaufschlagen von Kern/Mantelbindefasern, bei denen das Bindefasermantelpolymer PEN, Copolymere und/oder Blends hiervon enthält, mit Temperaturen oberhalb der Glasübergangstemperatur des Bindefasermantelpolymers, erhältlich ist.
Erfindungsgemäß wurde gefunden, dass sich Kern/Mantelfasern, bei denen der Mantel PEN, Copolymere und/oder Blends hiervon aufweist, hervorragend dazu eignen hochtemperaturbeständige textile Flächengebilde für die Elektroisolation bereitzustellen. Im erfindungsgemäßen Flächengebilde liegt das PEN, die Copolymere und/oder Blends hiervon als Bindekomponente vor. Dabei kann die Bindekomponente in Form einer mehr oder weniger deformierten Faserstruktur bis hin zu einer vollständig verschmolzenen kontinuierlichen Phase vorliegen.
Die Verwendung von PEN, Copolymeren und/oder Blends hiervon als
Bindekomponente ist in der Technik ungewöhnlich, da diese Materialien in der Regel einen eher hohen Schmelzpunkt aufweisen. Erfindungsgemäß wurde jedoch gefunden, dass es möglich ist diese Materialien auch unterhalb ihres Schmelzpunkts als Bindekomponente einzusetzen, wenn ihr Kristallinitätsgrad gering eingestellt wird. Mithin ist die Bindekomponente herstellbar ausgehend von Kern/Mantelbindefasern, bei denen das Bindefasermantelpolymer PEN, Copolymere und/oder Blends hiervon mit einem Kristallinitätsgrad von weniger als 80%, beispielsweise von 0 bis 75%, noch bevorzugter von 0 bis 70% und insbesondere von 0 bis 60% aufweist. Das heißt, dass das zur Herstellung der Bindekomponente eingesetzte Bindefasermantelpolymer vorzugsweise einen der vorgenannten Kristallinitätsgrade aufweist. Ein niedriger Kristallisationsgrad kann auf einfache Weise dadurch erzielt werden, dass die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Flächengebildes eingesetzten Kern/Mantelbindefasern nicht verstreckte Fasern sind. Also Fasern mit einem hohen Anteil an amorphen PEN, amorphen Copolymeren und/oder amorphen Blends hiervon. In praktischen Versuchen wurde
festgestellt, dass diese amorphen Materialien während einer thermisch induzierten Rekristallisation bereits unterhalb des Schmelzpunktes eine
Bindungsfähigkeit erhalten (Kaltkristallisation). Unter
Kaltkristallisationstemperatur wird die Temperatur verstanden, bei der ein erstes exothermes Maximum der freien Enthalpie auftritt. Unter exotherm wird eine Energiefreisetzung verstanden. Hierdurch können Kern/Mantelbindefasern erhalten werden, die sich deshalb für übliche Bindeverfahren in der
Textilindustrie beispielsweise Kalandrieren eignen.
Vorteilhaft an der Verwendung von PEN ist, dass es sich im Produkt durch sehr hohe thermisch-elektrische Beständigkeit auszeichnet. Zudem ist PEN mit den verschiedensten technisch relevanten Polymeren z.B. Polyestern gut verträglich und somit einfach als Mantel in einer Kern/Mantel-Faser zu verspinnen. Damit lassen sich auch geringere Mantelstärken realisieren. Zudem kann die
Langzeitbeständigkeit auf Grund der durch die gute Verträglichkeit der
Polymere in ihrer Struktur verbesserten Grenzfläche erhöht werden. Weiter vorteilhaft an der Verwendung von PEN verglichen mit PPS ist, dass es keinen Schwefel enthält.
Dadurch, dass das PEN, die Copolymere und/oder Blends hiervon
erfindungsgemäß im Mantel der zur Herstellung des textilen Flächengebildes eingesetzten Kern/Mantelbindefasern vorliegt, können seine vorteilhaften Eigenschaften, insbesondere seine hohe thermisch-elektrische Beständigkeit und Langzeitbeständigkeit besonders gut ausgenutzt werden. Darüber hinaus kann es hierdurch als Schutz für die innen liegende Faserkomponente fungieren.
Darüber hinaus hat sich in praktischen Versuchen gezeigt, dass das
erfindungsgemäße Flächengebilde eine ausgezeichnete
Lagerungsbeständigkeit aufweist, die sich beispielsweise darin äußert, dass die PEN enthaltende Bindekomponente nahezu keine Verschlechterung, bzw. sogar eine Steigerung der Festigkeit bei thermischer Lagerung aufweist (s. Fig. 1 -4). So zeigt das erfindungsgemäße Flächengebilde nach thermischer
Lagerung bei 1 60°C für 1 Woche bevorzugt eine prozentuale Verringerung der Höchstzugkraft in mindestens einer Richtung von weniger als 5%, vorzugsweise von weniger als 4%, beispielsweise von 0 bis 4% und/oder eine Steigerung der Höchstzugkraft in mindestens einer Richtung von mindestens 1 %,
vorzugsweise von mehr als 5%, beispielsweise von 5 bis 100%.
Ohne sich erfindungsgemäß auf einen Mechanismus festzulegen wird vermutet, dass die gute Lagerbeständigkeit darauf zurück zu führen ist, dass PEN eine vergleichsweise hohe Glasübergangstemperatur besitzt. Zudem steigt der Kristallisationsgrad der PEN Komponente mit der Zeit, was einer Destabilisierung durch thermische Abbauprozesse entgegenwirkt. Bevorzugt weist das PEN, die Copolymere und/oder Blends hiervon im
Bindefasermantelpolymer eine Kaltkristallisationstemperatur im Bereich von 70 bis 200°C, bevorzugter im Bereich von 80 bis 190°C, höchst bevorzugt im Bereich von 90 bis 175°C, auf. Ebenfalls bevorzugt weist das PEN, die Copolymere und/oder Blends hiervon im Bindefasermantelpolymer und/oder in der Bindekomponente eine
Schmelztemperatur im Bereich von 180 bis 320°C, bevorzugter im Bereich von 210 bis 310°C, höchst bevorzugt im Bereich von 230 bis 300°C auf. Diese Polymere eignen sich sehr gut zur thermischen Bindung.
Erfindungsgemäß weist die Bindekomponente PEN, Copolymere und/oder Blends hiervon auf. Unter dem Begriff „PEN" wird Polyethylennaphthalat verstanden. Dieses kann als Homopolymer, Copolymer und/oder Blend hiervon vorliegen, wobei das PEN in den Copolymeren und/oder Blends als
Hauptkomponente vorliegt, vorzugsweise in einem Anteil von mehr als 40 Gew. %, noch bevorzugter von mehr als 50 Gew.% und noch bevorzugter von mehr als 60 Gew.% und insbesondere von mehr als 90 Gew.%. Als Copolymere sind beispielsweise statistische Copolymere, Gradientencopolymere, alternierende Copolymere, Blockcopolymere oder Propfpolymere geeignet. Die Copolymere können aus zwei, drei, vier oder mehr verschiedenen Monomeren bestehen (Terpolymere, Tetrapolymere). Besonders bevorzugte weitere Comonomere sind Monomere folgender Polymere: aromatische und aliphatische Polyester, aromatische und aliphatische Polyamide, aromatische und aliphatische
Epoxide, aromatische und aliphatische Polyurethane, Polysiloxane,
Polyacrylate, Polyacrylamide.
Wird das PEN als Blend eingesetzt, so sind bevorzugte weitere
Blendkomponenten Polymere mit einer Schmelztemperatur im Bereich von 180 bis 320°C, bevorzugter im Bereich von 210 bis 300°C, höchst bevorzugt im Bereich von 230 bis 290°C und/oder mit einem Zersetzungspunkt im Bereich von 210 bis 800°C, bevorzugter im Bereich von 300 bis 750°C, höchst bevorzugt im Bereich von 350 bis 700°C. Besonders bevorzugte weitere Blendkomponenten sind folgende: aromatische Polyester, aromatische
Polyamide, Polyetheretherketon, Poly(p-phenylen-2,6-benzobisoxazol), Polyamidimid, Polyphenylensulfid.
Bei der Verwendung von PEN als Homopolymer liegt das PEN im
Bindefasermantelpolymer vorzugsweise in einem Anteil von mehr als 50 Gew.%, noch bevorzugter von mehr als 75 Gew.%, noch bevorzugter von mehr als 90 Gew.%, und insbesondere von etwa 100 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Mantels vor, wobei übliche Zusatzstoffe wie z.B.
Spinnhilfsmittel, Nukleierungsadditive, Mattierungsmittel und Verunreinigungen wie z.B. Katalysatorrückstände nicht berücksichtigt werden sollen. Durch die Bindekomponente kann eine adhäsive Bindung des Flächengebildes bewirkt werden.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist das Flächengebilde ein Vliesstoff. Ein Vliesstoff ist ein Gebilde aus Fasern begrenzter Länge, Endlosfasern (Filamenten) oder geschnittenen Garnen jeglicher Art und jeglichen Ursprungs, die auf irgendeine Weise zu einem Vlies (einer Faserschicht, einem Faserflor) zusammengefügt und auf irgendeine Weise miteinander verbunden worden sind; davon ausgeschlossen ist das Verkreuzen bzw. Verschlingen von Garnen, wie es beim Weben, Wirken, Stricken, der Spitzenherstellung, dem Flechten und Herstellung von getufteten Erzeugnissen geschieht. Nicht zu den Vliesstoffen gehören Folien und Papiere.
Erfindungsgemäß bevorzugt weisen die zur Herstellung des textilen
Flächengebildes eingesetzten Kern/Mantelbindefasern im Kern ein vom
Mantelpolymer verschiedenes Polymer (Bindefaserkernpolymer) auf. Beim Erhitzen der Kern/Mantelbindefasern kann das Bindefaserkernpolymer ebenfalls (teilweise) binden oder nicht. Dabei kann das Bindefaserkernpolymer teilweise oder auch vollständig von der Bindekomponente umschlossen werden. Das Mengenverhältnis zwischen Bindefaserkern- und
Bindefasermantelpolymer kann frei gewählt werden. Als besonders günstig haben sich Verhältnisse von 90:10 bis 10:90 (Gewichtsverhältnis Kern : Mantel in Gew.%), noch bevorzugter von 80 : 20 bis 20 : 80, noch bevorzugter von 80 : 20 bis 30 : 70 und insbesondere von 80 : 20 bis 40 : 60 erwiesen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das
Bindefasermantelpolymer einen höheren Schmelzpunkt auf als das
Bindefaserkernpolymer. Dabei beträgt die Differenz der Schmelztemperaturen des Bindefasermantelpolymers und des Bindefaserkernpolymers vorzugsweise mindestens 2,5°C, bevorzugt mindestens 5°C, besonders bevorzugt mindestens 7,5°C. Bevorzugt werden Polymere mit einer Temperaturdifferenz von 2,5 bis 200°C, noch bevorzugter von 5 bis 150°C, besonders bevorzugt von 7,5 bis 100°C, verwendet. Diese Differenz der Schmelztemperaturen beider Polymere führt zu einer guten Temperaturstabilität.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das
Bindefasermantelpolymer eine um mindestens 5°C höhere
Glasübergangstemperatur als das Bindefaserkernpolymer auf, bevorzugt mindestens 10°C, besonders bevorzugt mindestens 15°C. Bevorzugt werden Polymere mit einer Differenz der Glasübergangstemperatur von 5 bis 600°C, noch bevorzugter von 10 bis 500°C, besonders bevorzugt von 15 bis 200°C, verwendet.
Das Bindefaserkernpolymer kann die verschiedensten Materialien enthalten. Vorzugsweise ist das Bindefaserkernpolymer schmelzspinnbar. Bevorzugt ist das Bindefaserkernpolymer ein Polyester ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenterephthalat, Polypropylenterephthalat,
Polytetramethylenterephthalat, Poly(decamethylen)-terephthalat, Poly-1 ,4- cyclohexylendimethylterephthalat, Polybutylenterephthalat,
Polyethylennaphthalat, Polyglykolsäure, Polylaktide, Polycaprolactone,
Polyethylenadipate, Polyhydroxyalkanoate, Polyhydroxybutyrate, Poly-3- hydroxybutyrat-co-3-hydroxyvalerate, Polytrimethylenterephthalate, Vektrane, Polyethylennaphthalat deren Copolymere und/oder deren Gemische.
Flächengebilde, die die vorgenannten Polymere enthalten, lassen sich gut recyceln.
Weiterhin höchst bevorzugt ist das Bindefaserkernpolymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Poly(decamethylen)terephthalat, Poly-1 ,4- cyclohexylendimethyl-terephthalat, Polybutylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, bevorzugter Polyethylennaphthalat,
Polybutylenterephthalat, deren Copolymere und/oder deren Blends.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Bindefaserkernpolymer Polyethylenterephthalat und/oder Co-Polyethylenterephthalat. Als Copolymere sind beispielsweise statistische Copolymere, Gradientencopolymere,
alternierende Copolymere, Blockcopolymere oder Propfpolymere geeignet. Die Copolymere können aus zwei, drei, vier oder mehr verschiedenen Monomeren bestehen (Terpolymere, Tetrapolymere). Besonders bevorzugte weitere
Comonomere sind Monomere folgender Polymere: aromatische und
aliphatische Polyester, aromatische und aliphatische Polyamide, aromatische und aliphatische Epoxide, aromatische und aliphatische Polyurethane,
Polysiloxane, Polyacrylate, Polyacrylamide.
Bevorzugt beträgt der Anteil der vorgenannten Polymere im
Bindefaserkernpolymer von 5 bis 100 Gew.%, noch bevorzugter von 50 bis 100 Gew.% und insbesondere von 75 bis 100 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Kerns, wobei übliche Zusatzstoffe wie z.B. Spinnhilfsmittel, Nukleierungsadditive, Mattierungsmittel und Verunreinigungen wie z.B.
Katalysatorrückstände nicht berücksichtigt werden sollen.
Wird ein Blend als Bindefaserkernpolymer eingesetzt, so sind bevorzugte weitere Blendkomponenten Polymere einer Schmelztemperatur im Bereich von 180 bis 320°C, bevorzugter im Bereich von 210 bis 300°C, höchst bevorzugt im Bereich von 230 bis 290°C und/oder mit einem Zersetzungspunkt im Bereich von 210 bis 800°C, bevorzugter im Bereich von 300 bis 750°C, höchst bevorzugt im Bereich von 350 bis 700°C. Besonders bevorzugte weitere
Blendkomponenten sind folgende: aromatische Polyester, aromatische
Polyamide, Polyetheretherketon (PEEK), Polybenzobisoxazole (PBO),
Polyamidimid (PAI), Polyphenylensulfid (PPS). Durch geeignete Wahl der verwendeten Polymere können die Temperaturstabilität sowie die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Elastizität, Verformbarkeit und Festigkeit des Flächengebildes, beeinflusst werden.
Ebenfalls bevorzugt weist das Bindefaserkernpolymer eine Schmelztemperatur im Bereich von 180 bis 320°C, bevorzugter im Bereich von 210 bis 300°C, höchst bevorzugt im Bereich von 230 bis 290°C und/oder einen
Zersetzungspunkt im Bereich von 210 bis 800°C, bevorzugter im Bereich von 300 bis 750°C, höchst bevorzugt im Bereich von 350 bis 700°C auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das
Flächengebilde Matrixfasern. Die Matrixfasern liegen im Unterschied zu der Bindekomponente in einer signifikant deutlicheren Faserform vor. Dabei können die Kerne der zur Herstellung des Flächengebildes eingesetzten Kern- /Mantelbindefasern als Matrixfasern fungieren. Besonders bevorzugt werden jedoch zusätzlich oder alternativ zu den Kernen der Kern-/Mantelbindefasern weitere Fasern als Matrixfasern eingesetzt. Vorteilhaft an dem Vorhandensein der Matrixfasern ist, dass die Stabilität des Flächengebildes insgesamt erhöht werden kann.
Vorzugsweise beträgt die Differenz des Kristallinitätsgrads zwischen dem Mantel der Kern/Mantelbindefasern und dem Kristallinitätsgrad der Matrixfasern vor der thermischen Behandlung mindestens 5%, beispielsweise von 5 bis 80%, noch bevorzugter von mindestens 7,5%, beispielsweise von 7,5 bis 70% und insbesondere von mindestens 10%, beispielsweise von 10 bis 60%, wobei der Kristallinitätsgrad der Matrixfasern höher ist als der Kristallinitätsgrad des Mantels der Kern/Mantelbindefasern. Kern-/Mantelbindefasern mit geringem Kristallinitätsgrad können auf einfache Art und Weise, beispielsweise durch Schmelzspinnen erhalten werden, bei dem auf einen Verstreckungsschritt verzichtet wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Matrixfasern als Kern/Mantelmatrixfasern ausgebildet, umfassend ein
Matrixfasermantelpolymer und ein Matrixfaserkernpolymer. Vorzugsweise beträgt die Differenz des Kristallinitätsgrads zwischen dem Mantel der
Kern/Mantelbindefasern und dem Kristallinitätsgrad des
Matrixfasermantelpolymers vor der thermischen Behandlung mindestens 5%, beispielsweise von 5 bis 80%, noch bevorzugter von mindestens 7,5%, beispielsweise von 7,5 bis 70% und insbesondere von mindestens 10%, beispielsweise von 10 bis 60%, wobei der Kristallinitätsgrad des
Matrixfasermantelpolymers höher ist als der Kristallinitätsgrad des Mantels der Kern/Mantelbindefasern.
Das Matrixfasermantelpolymer kann aus den gleichen Polymeren ausgewählt sein, wie sie für das Mantelpolymer der für die Herstellung der
Bindekomponente eingesetzten Kern/Mantelbindefasern beschrieben sind. Auch das Matrixfaserkernpolymer kann aus den gleichen Polymeren
ausgewählt sein, wie sie für das Kernpolymer der für die Herstellung der Bindekomponente eingesetzten Kern/Mantelbindefasern beschrieben sind.
Bevorzugt ist das Matrixfasermantelpolymer ausgewählt aus PEN,
Copolymeren und/oder Blends hiervon und/oder das Matrixfaserkernpolymer aus Polyethylenterephthalat und/oder Co-Polyethylenterephthalat.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Anteil an PEN, Copolymeren und/oder Blends hiervon einerseits und Polyethylenterephthalat und/oder Co-Polyethylenterephthalat andererseits zusammengenommen mehr als 80 Gew.%, bevorzugt mehr als 90 Gew.%, noch bevorzugter mehr als 95 Gew.% und insbesondere mehr als 97 Gew.%, jeweils bezogen auf das
Gesamtgewicht des Grundkörpers.
Wird PEN als Blend und/oder Copolymer eingesetzt, so sind bevorzugte weitere Blendkomponenten und bevorzugte Copolymere und bevorzugte Mengenverhältnisse die bereits oben in Bezug auf die Bindekomponente genannten. Dabei können die Polymere, Zusammensetzungen und
Mengenverhältnisse der für die Herstellung der Bindekomponente eingesetzten Kern/Mantelbindefasern und der für die Herstellung der Matrixfasern
eingesetzten Kern/Mantelmatrixfasern beschriebenen unabhängig voneinander gewählt werden.
So können die Polymere des Bindefasermantelpolymers und des
Matrixfasermantelpolymers verschieden sein. Dies ermöglicht es auf einfache Weise unterschiedliche Schmelzbereiche einzustellen. Erfindungsgemäß bevorzugt enthält das Bindefasermantelpolymer und das
Matrixfasermantelpolymer die gleichen Polymere bzw. Copolymere oder Blends, die sich jedoch, wie oben erläutert, vor der thermischen Behandlung in ihrer Kristallinität unterscheiden.
Die Beibehaltung der Faserstruktur der Matrixfasern während der thermischen Behandlung bei der Herstellung des Flächengebildes kann durch Einstellung eines höheren Kristallinitätsgrads der Matrixfasern im Vergleich zum Mantel der Kern/Mantelbindefasern, wie oben beschrieben erzielt werden.
Die zur Herstellung des Flächengebildes eingesetzten Fasern können
Filamente, Stapel-, und/oder Kurzschnittfasern sein. Erfindungsgemäß bevorzugt sind die Fasern Stapelfasern und/oder Kurzschnittfasern.
Stapelfasern, bzw. Kurzschnittfasern können durch die verschiedensten bekannten Herstellungsverfahren gefertigt und gelegt werden, beispielsweise Kardierverfahren, Airlaid, Wetlaid-Verfahren.
In einer Ausführungsform der Erfindung beträgt der Anteil des PEN oder dessen Copolymere oder Blends von 5 bis 95 Gew.%, vorzugweise von 5 bis 75 Gew.% insbesondere von 10 bis 60 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Flächengebildes. Besonders bevorzugt wird das PEN oder dessen Copolymere in einer eher geringeren Menge eingesetzt. Hierbei ist vorteilhaft, dass das teure PEN materialsparend eingesetzt werden kann, um die Stabilität des Flächengebildes zu erhöhen.
Ebenfalls bevorzugt beträgt der Anteil der Bindekomponente 5 bis 75 Gew.%, vorzugweise von 5 bis 65 Gew.% insbesondere von 10 bis 55 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Flächengebildes.
Bevorzugt liegt der Faserdurchmesser der Kern/Mantelbindefasern und der Matrixfasern, unabhängig voneinander, im Bereich von 0,1 bis 20 dtex, bevorzugter im Bereich von 0,1 bis 15 dtex, besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 10 dtex. Weiter bevorzugt beträgt die Länge der
Kern/Mantelbindefasern von 1 bis 90 mm und/oder die Länge der Matrixfasern von 1 bis 90 mm, sofern sie nicht als Filamente vorliegen. Da sich naturgemäß die Form zumindest der Kern/Mantelbindefasern während der thermischen Behandlung verändern kann, sind die vorgenannten Faserdimensionen auf den Zustand vor der thermischen Behandlung bezogen.
Bevorzugt enthält das Flächengebilde neben den vorgenannten Matrixfasern und Bindekomponenten keine weiteren Fasern oder weitere Fasern lediglich in einem Anteil von weniger als 60 Gew.%, beispielsweise von 0 bis 60 Gew.% und/oder von 5 bis 60 Gew.%. Im Falle, dass das Flächengebilde weitere Fasern enthält, so sind diese bevorzugt als Monofasern ausgestaltet. Ebenfalls bevorzugt weisen diese einen Schmelzpunkt oder Zersetzungspunkt von mehr als 210°C auf, beispielsweise von 210 bis 2000°C, besonders bevorzugt von 220 bis 2000°C und insbesondere von 250 bis 2000°C. Darüber hinaus sind die weiteren Fasern vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Polyester-, insbesondere, Polybutylenterephthalat-; Polyamid-, insbesondere Polyamid 6.6 (Nylon®)-, Polyamid 6.0 (Perlon®)-, meta-Aramid, para-Aramid; aromatische Poylamide, Polyvinylchlorid-, Polyacrylnitril-, Polyimid-,
Polyamidimid-, Polytetraflourethylen (Teflon®)-, Phenolharz-, LCP- (Liquid Crystal Polymer), Glas-, Basalt- Fasern. Insbesondere bevorzugt sind die weiteren Fasern, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Polyamid-, Poly- p-phenylenterephthalamid-, Poly-m-phenylenterephthalamid-, Polyester-Fasern und deren Gemischen. Auf Grund seiner guten mechanischen Eigenschaften, thermischen Beständigkeit und Kostengünstigkeit ist Polyester und dabei insbesondere Polyethylenterephthalat, meta-Aramid und/oder para-Aramid besonders bevorzugt.
Das textile Flächengebilde zeichnet sich in einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung durch eine gewichtsbezogene Zugfestigkeit in Maschinenrichtung (MD) von mehr als 0,25 N/g aus, beispielsweise von 0,25 bis 12 N/g, bevorzugt von 0,5 bis 10 N/g und besonders bevorzugt von 0,75 bis 8 N/g.
Die hohe Zugfestigkeit ist beispielsweise für den Einsatz des Flächengebildes für die Ummantelung von Stromleitern vorteilhaft, da eine gewisse Festigkeit für den Stromleiterherstellungsprozess, bei dem die Materialien beispielsweise als Umwicklung aufgebracht werden, notwendig ist. Grundsätzlich können jedoch die Zugfestigkeiten in Abhängigkeit von den jeweiligen Einsatzzwecken auf bevorzugte Werte eingestellt werden, beispielsweise von 15 bis 800 N und/oder von 25 bis 700 N und/oder von 35 bis 600 N, gemessen nach DIN ISO 9073-3. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das textile Flächengebilde die vorgenannten hohen Zugfestigkeiten in Maschinenrichtung bereits bei geringen Dicken, beispielsweise unter 3 mm, wie zum Beispiel im Bereich von 0,02 mm bis 2 mm, auf. Das textile Flächengebilde kann in den verschiedensten Dickenbereichen gefertigt werden. Dies ermöglicht den Einsatz eines maßgeschneiderten textilen Flächengebildes im Hinblick auf die unterschiedlichsten Anwendungen im Bereich der Elektroisolation. Als bevorzugt hat es sich erwiesen, wenn das textile Flächengebilde Dicken gemäß DIN EN 9073-2 im Bereich von 0,01 bis 2 mm, 0,01 bis 1 ,7 mm und/oder 0,02 bis 1 ,5 mm aufweist.
Derartige Flächengebilde lassen sich aufgrund ihrer geringen Dicke und guten Verformbarkeit besonders gut verarbeiten. Das erfindungsgemäße Flächengebilde eignet sich für die unterschiedlichsten Anwendungen, bevorzugt zur Herstellung von elektrischen Isoliermaterialien, beispielsweise für die Elektroisolation von elektrischen Motoren, Generatoren oder Transformatoren, insbesondere für die Herstellung von (flexiblen)
Laminaten mit Folien im Kern als Isolation für z.B. Nuten oder Deckschieber und/oder als Lagenseparator für die Phasentrennung. Hierzu kann es in den verschiedensten Formen, beispielsweise in Form einer Nutauskleidung, eines Verschlusses, eines Keils, eines Stabs, als Umwicklung, als Separationslage in Ringform oder Bandage im Kabel gefertigt werden. Für eine Verwendung als Trägermaterial für leitfähige Bänder ist das erfindungsgemäße Flächengebilde ebenfalls besonders geeignet.
Für den Einsatz in Form einer Nutauskleidung und/oder für die Isolierung von Stromleitern ist zu berücksichtigen, dass hier der Bauraum bzw. der
vorhandene Platz stark begrenzt ist. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn das textile Flächengebilde nicht zu einer starken Zunahme der Dicke des Laminats führt. In diesen Fällen sind Dicken von unter 1 mm, beispielsweise zwischen 0,01 mm bis 0,07 mm, zwischen 0,02 mm bis 0,5 mm, und/oder von 0,01 mm bis 0,48 mm bevorzugt. Das Flächengewicht kann in weiten Bereichen schwanken. Bevorzugt weist das textile Flächengebilde ein Flächengewicht gemäß DIN EN 29073-1 von 20 bis 400 g/m2, vorzugsweise von 20 bis 300 g/m2, insbesondere von 30 bis 250 g/m2 auf. Erfindungsgemäße Flächengebilde mit solchen Flächengewichten verfügen über eine hervorragende Stabilität.
Bevorzugt weist das textile Flächengebilde eine Luftdurchlässigkeit gemessen nach DIN EN ISO 9237 von 5 bis 800 l/qm*sek auf, vorzugsweise von 10 bis 700 l/qm*sek und insbesondere von 15 bis 600 l/qm*sek auf. Gewichtsbezogen bedeutet das für das erfindungsgemäße Flächengebilde eine
Luftdurchlässigkeit von bevorzugt 0,15 bis 200 l/sek*g, vorzugsweise von 0,25 bis 175 l/sek*g und insbesondere von 0,35 bis 150 l/sek*g.
Es hat sich gezeigt, dass bei den vorgenannten Luftdurchlässigkeiten ein besonders gutes Imprägnierverhalten vorliegt. In einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung weist das erfindungsgemäße Flächengebilde eine Beschichtung und oder Imprägnierung mit einem Harz auf.
Denkbar ist, dass das Flächengebilde eine Verstärkungslage aufweist beispielsweise eine Kunststofffolie. Hierdurch wird ein Flächengebilde mit hoher mechanischer Festigkeit und geringem Gewicht erhalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Flächengebilde mehrlagig aufgebaut. Bevorzugt enthält das Flächengebilde neben dem Grundkörper mindestens eine weitere Lage. Die weiteren Lagen könnten als Spinnvlieslagen oder Stapelfaserlagen ausgestaltet sein. Die weiteren Lagen können sich voneinander durch ihre Funktion, Herstellungsart, Faserart, enthaltenden Polymere und/oder durch ihre Farbe unterscheiden.
Es ist auch denkbar das textile Flächengebilde einer nachträglichen
Behandlung oder Veredelung chemischer Art zu unterziehen, wie
beispielsweise einer Anti Pilling-Behandlung, einer Hydrophilierung oder Hydrophobierung, einer antistatischen Behandlung, einer Behandlung zur Verbesserung der Feuerfestigkeit und/oder zur Veränderung der taktilen
Eigenschaften oder des Glanzes, einer Behandlung mechanischer Art wie Aufrauen, Sanforisieren, Schmirgeln oder einer Behandlung im Tumbler und/oder einer Behandlung zur Veränderung des Aussehens wie Färben oder Bedrucken.
Für manche Anwendungszwecke kann es ferner zweckmäßig sein, das textile Flächengebilde nachträglich mit einem oder mehreren Additiven zu versehen, beispielsweise zu beschichten, wobei die Additive beispielsweise ausgewählt sind aus Carbonaten, insbesondere Calciumcarbonat, Rußen, insbesondere Leitruß, Graphiten, lonenaustauscherharzen, Aktivkohlen, Silicaten,
insbesondere Talk, Ton, Glimmer, Kieselerde, Zeolithe, Kreide, Calcium- und Bariumsulfat, Aluminiumhydroxid, Glasfasern und -kugeln sowie Holzmehl, Cellulose-Pulver, pulverförmiger Superabsorber, Perlit, Kork- oder
Kunststoffgranulat, gemahlene Thermoplasten, Baumwolle-, Carbonfasern, insbesondere gemahlene Carbonfasern und deren Gemischen. Durch die Zugabe eines Füllstoffs und/oder Additivs kann beispielsweise die
Durchlässigkeit für Flüssigkeit und/oder Luft verändert sowie die thermische und/oder elektrische Leitfähigkeit des Materials gesteuert werden. Zur
Verbesserung der Haftung des Additivs und/oder Füllstoffs kann ein
Haftmittel/Bindemittel eingesetzt werden, beispielsweise basierend auf
Polyvinylalkohol, Polyacrylaten, Polyurethanen, Styrol-Butadien-Kautschuk oder Nitril-Butadien-Kautschuk, Polyester-, Epoxid-, Polyurethanharzen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Lagen im erfindungsgemäßen Flächengebilde, bevorzugt die mindestens eine Lage und/oder die weiteren Lagen des Grundkörpers, als Gelege, Gewebe,
Gestricke, Gewirke, Film, Folie, Vlies, oder Vliesstoff ausgestaltet. Hierdurch kann ein Flächengebilde mit hoher mechanischer Festigkeit erhalten werden. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist die mindestens eine Lage als Vliesstoff ausgestaltet. Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Herstellung des
erfindungsgemäßen textilen Flächengebildes, umfassend die folgenden
Verfahrensschritte:
Bereitstellen von Kern/Mantelbindefasern, in denen der Mantel PEN, Copolymere und/oder Blends hiervon aufweist,
Bilden einer die Kern/Mantelbindefasern enthaltenden Lage,
Beaufschlagen der Lage mit Temperatur, wobei die Temperatur oberhalb der Kaltkristallisationstemperatur des Bindefasermantelpolymers liegt, so dass ein textiles Flächengebilde erhalten wird, das einen Grundkörper aus mindestens einer Lage umfasst, wobei die mindestens eine Lage
PEN, Copolymere und/oder Blends hiervon als Bindekomponente aufweist.
Der erste Verfahrensschritt umfasst das Bereitstellen von
Kern/Mantelbindefasern, in denen der Mantel PEN, Copolymere und/oder Blends hiervon aufweist. Das Beaufschlagen der Lage mit Temperatur könnte in einem Ofen und/oder in einem Kalander, in Luft oder in einer inerten
Atmosphäre oder unter Vakuum stattfinden. Beispielhafte Temperaturen liegen im Bereich 100 bis 290°C, bevorzugt von 1 10 bis 280°C. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung findet gleichzeitig oder nachgeschaltet eine Behandlung mit Druck statt. Bei der Behandlung mit einem Kalander sind bevorzugte Drücke Liniendrücke von 20 bis 350 N/mm, bevorzugt von 40 bis 300 N/mm und insbesondere von 50 bis 275 N/mm. Als Ausgangsmaterialien werden erfindungsgemäß bevorzugt die bereits oben in Bezug auf das Flächengebilde diskutierten Materialien in den beschriebenen Formen, Mengenverhältnissen etc. eingesetzt. Als Kern-/Mantelbindefasern und/oder Matrixfasern können Stapelfasern (vorzugsweise mit einer Länge von 1 bis 120 mm) und/oder Endlosfasern (Filamente) eingesetzt werden. Die Kern- /Mantelbindefasern und/oder Matrixfasern weisen einen Titer von 0,1 bis 50 dtex, noch bevorzugter von 1 ,0 bis 40 dtex auf.
Um Wiederholungen zu vermeiden, wird an dieser Stelle auf die obigen
Ausführungen Bezug genommen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Beispiele näher erläutert:
Es werden exemplarisch vier verschiedene erfindungsgemäße Flächengebilde gefertigt:
1. Herstellung verschiedener Flächengebilde
Zunächst wird eine Fasermischung aus den folgenden Fasern in einem
Mischungsverhältnis 60 : 40 (Matrixfaser : Kern-/Mantelbindefaser) hergestellt.
Matrix Faser:
Kern/Mantel-Faser (Mantel PEN / Kern PET)
Fasertiter: 4,8 dtex
Faserlänge von 50mm. Kristallinität PEN : 32%
Kern/Mantelbindefaser zur Herstellung der Bindekomponente:
5 Kern/Mantelbindefaser (Mantel PEN / Kern PET)
Fasertiter: 10,8 dtex
Faserlänge von 50mm.
Kristallinität PEN : 17%
10 Es wird ein Faserflor auf einer Wirrvlieskrempel mit MD Orientierung gelegt und
mittels Druck und Temperatur in einem Kalander mit einer Walzenkonfiguration
Stahl / Stahl bei Temperaturen von 1 60 bis 250°C und Liniendrücken von 50
bis 250 N/mm thermisch verfestigt. Exakte Einstellparameter sind den
entsprechend Produktionsgeschwindigkeiten anzupassen.
15
Hierdurch werden erfindungsgemäße Flächengebilde 1 -4 erhalten.
2. Messung relevanter Parameter der unter 1. hergestellten
Flächengebilde
20
Gewicht Dicke HöchstzugHöchstzug- HöchstzugHöchstzug- Luftdurchkraft kraftdehnung kraft kraftdehnung lässiggewichtsgewichtsgewichtsgewichtskeit
Beispiel bezogen bezogen bezogen bezogen gewichtsMD MD CD CD bezogen
[g/qml [uml [N/gl [%l [N/gl [%1 [l/sek*gl
Vergleich
s- 60 74 3,42 0,35 1 ,32 0,23 0,50 beispiel
1 60 70 0,62 0,03 0,32 0,03 4,50
2 60 69 0,78 0,03 0,42 0,03 4,25
3 74 75 0,82 0,03 0,53 0,03 0,96
4 97 96 0,89 0,02 0,57 0,02 0,55 Beispiel Gewicht Dicke Höchstzugkraft Höchstzugkraft- HöchstzugHöchstzugkraft- Luftdurch¬
MD dehnung kraft CD dehnung lässigkeit
MD CD
[g/qm] [μηη] [N] [%] [N] [%] [l/qm*sek]
Vergleichsbeispiel 60 74 205 21 79 14 30
1 60 70 37 2 19 2 270
2 60 69 47 2 25 2 255
3 74 75 61 2 39 2 71
4 97 96 86 2 55 2 53
Es konnten hochverdichtete Vliesstoffe in 3 verschiedenen Gewichtsvarianten hergestellt werden. Beispiel 1 wurde mit 50 N/mm komprimiert, Beispiel 2 mit
100 N/mm. Es zeigte sich ein eher geringer Einfluss auf die Dicke des
Materials, bzw. die Luftdurchlässigkeit konnte nur geringfügig gesteigert
werden, bei jedoch gleichzeitiger Erhöhung der Höchstzugkraft MD und CD.
Gemäß den Erwartungen wurden bei höheren Flächengewichten höhere
mechanische Festigkeiten und abnehmende Luftdurchlässigkeiten erzielt.
Interessanterweise zeigte sich kein Einfluss auf die Reißdehnung.
3. Prüfung der unter 1. hergestellten Flächengebilde zur
Hochtemperaturbeständigkeit durch Lagerungstests bei 160°C,
bzw. 200°C
Die erfindungsgemäßen Flächengebilde und das Vergleichsbeispiel werden
Lagerungstests bei 1 60°C, bzw. 200°C unterworfen. Die Ergebnisse sind in den Figuren 1 - 4 gezeigt.
Es wurden Vergleichslagerungen angestellt um die verbesserte thermische
Stabilität des erfindungsgemäßen Vliesstoffes im Vergleich zu Standard
Polyethylenterephthalat Produkten aufzuweisen. Als Vergleichsmaterial wurde ein 60 g/m2 Vliesstoff aus 100% PET verwendet. Zur Lagerung wurden die Muster in DIN A4 Größe gestanzt und in einem Ofen (Fa. Memmert, Typ U30) bei 1 60°C, bzw. 200°C und mittlerer Einstellung der Luftumwälzung für 4 Wochen gelagert. Die Lagerung erfolgte auf mittlerer Schiene im Ofen. Pro Vliestype und Woche wurden je 3 Muster verwendet, also insgesamt 12 DIN A4 Muster pro Beispiel. Aus jedem DIN A4 Muster wurde ein Prüfkörper gestanzt und dessen Höchstzugkraft, bzw. Höchstzugkraftdehnung nach DIN ISO 9073-3 bestimmt. Zur Bestimmung der Abnahme der
Eigenschaften nach Lagerung wurde der Mittelwert aus 3 Einzelmessungen (pro Woche und Variante) bestimmt und der gemessene Wert auf den
Ausgangswert vor der Lagerung normiert.
Die relative Abnahme der Höchstzugkraft wurde hierzu als Maß für die thermische Stabilität des Vliesstoffes verwendet. Bei Vergleichsbeispiel 1 wurde erwartungsgemäß eine signifikante Abnahme der Höchstzugkraft MD gefunden. So zeigt Vergleichsbeispiel 1 einen konstanten Verlust der
Höchstzugkraft auf bis zu 28% des Ursprungswertes nach 4 Wochen bei 200°C (Fig. 1 -2). Die hier sichtbaren Schwankungen liegen innerhalb der
Messgenauigkeit der gelagerten Muster. Betrachtet man dagegen die erfindungsgemäßen Vliesstoffe so zeigt sich überraschenderweise, dass die Höchstzugkraft nicht abnimmt sondern zunächst sogar ansteigt und dann nahezu konstant bleibt. Die Steigerungen liegen in einer Größenordnung von 20 bis 50%. Vergleicht man die Lagerungstemperaturen bei 1 60°C mit denen bei 200°C, so zeigt sich, wie nach Arhenius zu erwarten, eine Beschleunigung der ablaufenden Prozesse. Also eine verstärkte Abnahme der Höchstzugkraft des Vliesstoffes auf Basis von PET. Die Ergebnisse sind in Figur 1 und 2 dargestellt.
Analog der Höchstzugkraft wurde die prozentuale Abnahme der
Höchszugkraftdehnung untersucht, also die Dehnung des Prüfkörpers in Prozent bei Versagen des Prüfkörpers nach Messung Höchstzugkraft gemäß DIN EN ISO 9073-3. Analog der Messergebnisse in den Figuren 1 und 2 zeigt sich eine starke verhältnismäßige Abnahme der Werte im Falle des
Vergleichsvliesstoffes. Die Dehnung nimmt bei 1 60°C Lagerungstemperatur auf 10% des Ursprungswertes ab, bei 200°C Lagerungstemperatur auf 3% des Ursprungswertes. Die Abnahme im Falle der PEN/PET basierten Vliesstoffe fällt deutlich geringer aus. Bei 1 60°C erfolgt nach 4 Wochen eine Abnahme auf 47 bis 66% des Ursprungswertes, im Falle einer Lagerungstemperatur von 200°C auf 45 bis 60% des Ursprungswertes.
Man kann also anhand der dargelegten Messwerte darauf schließen das der PEN Mantel den PET Kern schütz und sich somit stabilisierend auswirkt.
Die Ergebnisse sind in Figur 3 und 4 dargestellt.
4. Messmethode zur Bestimmung der Schmelzpunkte,
Zersetzungspunkte, Schmelz- und Kristallisationsenthalpien, der Glasübergangstemperaturen und der Kristallinität Glasübergangstemperaturen, Schmelzpunkte und Zersetzungspunkte,
Kristallisations- und Schmelzenthalpien wurden mittels DSC nach DIN EN ISO 1 1357-2 (Ausgabe: 2014-07) gemessen. Die Schmelzpunkte entsprechen den Temperaturen bei den Maxima der endothermen Schmelzenthalpie. Die exothermen Kristallisationsenthalpien sowie die endothermen
Schmelzenthalpien ergeben sich aus den jeweiligen Integralen der Messkurven. In allen Fällen wurde die erste Aufheizkurve zur Bestimmung der Werte verwendet.
Die Kristallinitätsgrade (K%) lassen sich aus dem Verhältnis der Schmelz- und Kristallisationsenthalpien („Thermoplastic Materials: Properties, Manufacturing Methods, and Applications", Cristopher C. Ibeh, CRC Press, ISBN: 13:978-1 - 4200-9384-1 , S. 105 ff.) nach:
K% = (AHschmelz. - AHKrist.) x 100% / ΔΗ Krist.100%- berechnen.
5. Bestimmung der Kristallisationsenthalpien und Schmelzenthalpien der für die Herstellung der Flächengebilde der Beispiele 1 bis 4 verwendeten Fasern
Prüfgerät: Mettler Toledo
Kühlung: aktive Flüssigstickstoffkühlung
Spülgas: Stickstoff (N2 99,999%) 30 ml/min
Tiegel: Aluminium 40μΙ
Einwaage (mg): 8 bis 12
Probenvorbereitung: mit Skalpell geschnitten
Zur Bestimmung der Integrale wurde das Minimum zwischen beiden
Kristallisationsenthalpien als Grenze definiert. Analog wurde im Falle der Schmelzenthalpie der Matrixfaser verfahren.

Claims

Patentansprüche
1 . Textiles Flächengebilde, umfassend einen Grundkörper aus mindestens einer Lage, wobei die mindestens eine Lage PEN, Copolymere und/oder Blends hiervon als Bindekomponente aufweist, dadurch
gekennzeichnet, dass die Bindekomponente durch Beaufschlagen von Kern/Mantelbindefasern, bei denen das Bindefasermantelpolymer PEN, Copolymere und/oder Blends hiervon enthält, mit Temperaturen oberhalb der Glasübergangstemperatur des Bindefasermantelpolymers erhältlich ist.
2. Textiles Flächengebilde nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bindekomponente in Form einer mehr oder weniger
deformierten Faserstruktur bis hin zu einer vollständig verschmolzenen kontinuierlichen Phase vorliegt.
3. Textiles Flächengebilde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Bindekomponente herstellbar ist ausgehend von Kern/Mantelbindefasern, bei denen das Bindefasermantelpolymer PEN, Copolymere und/oder Blends hiervon mit einem Kristallinitätsgrad von weniger als 80%, beispielsweise von 0 bis 75%, noch bevorzugter von 0 bis 70% und insbesondere von 0 bis 60% aufweist.
4. Textiles Flächengebilde nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde nach thermischer Lagerung bei 1 60°C für 1 Woche eine prozentuale
Verringerung der Höchstzugkraft in mindestens einer Richtung von weniger als 5%, vorzugsweise von weniger als 4%, beispielsweise von 0 bis 4% und/oder eine Steigerung der Höchstzugkraft in mindestens einer Richtung von mindestens 1 %, vorzugsweise von mehr als 5%, beispielsweise von 5 bis 100%, aufweist.
5. Textiles Flächengebilde nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das PEN, die Copolymere und/oder Blends hiervon im Bindefasermantelpolymer eine
Kaltkristallisationstemperatur im Bereich von 70 bis 200°C, bevorzugter im Bereich von 80 bis 190°C, höchst bevorzugt im Bereich von 90 bis 175°C, aufweisen.
6. Textiles Flächengebilde nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das PEN, die Copolymere und/oder Blends hiervon im Bindefasermantelpolymer und/oder in der Bindekomponente eine Schmelztemperatur im Bereich von 180 bis 320°C, bevorzugter im Bereich von 210 bis 310°C, höchst bevorzugt im Bereich von 230 bis 300°C, aufweisen.
7. Textiles Flächengebilde nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengenverhältnis zwischen Bindefaserkern- und Bindefasermantelpolymer von 90:10 bis 10:90 (Gewichtsverhältnis Kern : Mantel in Gew.%), noch bevorzugter von 80 : 20 bis 20 : 80, noch bevorzugter von 80 : 20 bis 30 : 70 und insbesondere von 80 : 20 bis 40 : 60 beträgt.
8. Textiles Flächengebilde nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Bindefasermantelpolymer einen höheren Schmelzpunkt aufweist als das Bindefaserkernpolymer, wobei die Differenz der Schmelztemperaturen des Bindefasermantelpolymers und des Bindefaserkernpolymers vorzugsweise mindestens 2,5°C, bevorzugt mindestens 5°C, besonders bevorzugt mindestens 7,5°C beträgt.
9. Textiles Flächengebilde nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde Matrixfasern aufweist, wobei die Differenz des Kristallinitätsgrads zwischen dem Mantel der Kern/Mantelbindefasern und dem
Kristallinitätsgrad der Matrixfasern vor der thermischen Behandlung mindestens 5%, beispielsweise von 5 bis 80%, noch bevorzugter von mindestens 7,5%, beispielsweise von 7,5 bis 70% und insbesondere von mindestens 10%, beispielsweise von 10 bis 60%, beträgt
10. Textiles Flächengebilde nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrixfasern als Kern/Mantelmatrixfasern ausgebildet sind, umfassend ein
Matrixfasermantelpolymer und ein Matrixfaserkernpolymer.
1 1 . Textiles Flächengebilde nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das
Matrixfasermantelpolymer aus den gleichen Polymeren, Copolymeren und/oder Blends ausgewählt ist, wie das Bindefasermantelpolymer und/oder das Matrixfaserkernpolymer aus den gleichen Polymeren, Copolymeren und/oder Blends ausgewählt ist, wie das
Bindefaserkernpolymer.
12. Textiles Flächengebilde nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an PEN, Copolymeren und/oder Blends hiervon und Polyethylenterephthalat und/oder Co-Polyethylenterephthalat zusammengenommen mehr als 80 Gew.%, bevorzugt mehr als 90 Gew.%, noch bevorzugter mehr als 95 Gew.% und insbesondere mehr als 97 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Grundkörpers beträgt.
Textiles Flächengebilde nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des PEN, dessen Copolymere und/oder Blends von 5 bis 95 Gew.%, vorzugweise von 5 bis 75 Gew.%, insbesondere von 10 bis 50 Gew.%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Flächengebildes beträgt.
Verwendung eines textilen Flächengebildes nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche zur Herstellung von elektrischen
Isoliermaterialien, beispielsweise für die Elektroisolation von elektrischen Motoren, Generatoren oder Transformatoren, insbesondere für die Herstellung von (flexiblen) Laminaten mit Folien im Kern als Isolation für z.B. Nuten oder Deckschieber, als Trägermaterial für leitfähige Bänder und/oder als Lagenseparator zur Phasentrennung.
Verfahren zur Herstellung eines textilen Flächengebildes nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
Bereitstellen von Kern/Mantelbindefasern, in denen der Mantel PEN, Copolymere und/oder Blends hiervon aufweist,
Bilden einer die Kern/Mantelbindefasern enthaltenden Lage, Beaufschlagen der Lage mit Temperatur, wobei die Temperatur oberhalb der Kaltkristallisationstemperatur des
Bindefasermantelpolymers liegt, so dass ein textiles
Flächengebilde erhalten wird, das einen Grundkörper aus mindestens einer Lage umfasst, wobei die mindestens eine Lage PEN, Copolymere und/oder Blends hiervon als Bindekomponente aufweist.
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