FI89526B

FI89526B - Svaorantaendbara, hoegtemperaturbestaendiga pappersartade material baserade pao termostabila polymerer

Info

Publication number: FI89526B
Application number: FI895405A
Authority: FI
Inventors: Klaus Weinrotter; Walter Loy; Robert Vodiunig; Manfred Schobesberger; Claus Schobesberger
Original assignee: Chemiefaser Lenzing Ag
Priority date: 1988-11-29
Filing date: 1989-11-13
Publication date: 1993-06-30
Also published as: CA2003221A1; NZ231505A; NO894719D0; IL92371A0; NO894719L; IL92371A; AU613540B2; JPH02259199A; FI89526C; EP0371957A2; DK585089A; BR8906237A; EP0371957A3; FI895405A0; PT92426A; AU4535389A; TR24477A; DK585089D0; KR900007909A

Description

89526

Termostabiiieihin polymeereihin perustuvat vaikeasti syttyvät, korkeaa lämpötilaa kestävät paperimaiset aineet

Keksinnön kohteena on termostabiiieihin polymeereihin perustuva vaikeasti syttyvä, korkeaa lämpötilaa kestävä paperi-mainen aine sekä menetelmä sen valmistamiseksi.

Termostabiileista polymeereistä valmistetut synteettiset paperit ovat tunnettuja ja niitä käytetään ennen kaikkea säh-köeristyksissä. Eräänä toisena käyttömahdollisuutena ovat niistä valmistetut sandwich-rakenteiden ydinmateriaalit (kennostot).

Tunnetuissa menetelmissä käytetään paperinvalmistuksen tavanomaista tekniikkaa. Tätä varten on kuitenkin tarpeen valmistaa näiden papereiden lähtöaineiksi massoja, jotka eivät sisällä ainoastaan kuituja, vaan myös fibrillejä ja/tai fib-ridejä. Tällä toisella kuitulajilla on vastaava pintaraken-nemuodostus kuin luonnollisilla selluloosapitoisilla kuiduilla. Tämä rakenne on ehdottoman välttämätön synteettisten papereiden valmistamiseksi massoista.

Tällainen valmistusmenetelmä on esitetty esim. julkaisussa US-A-3,756,908. Lähtöaineet ovat aromaattisista polyamideista (m-aramidit) muodostettuja kuituja ja fibridejä, jolloin kuidut valmistetaan tunnetun kehruumenetelmän mukaisesti ja fibridit valmistetaan seostamalla polymeeriliuos. Kuitufib-ridiseoksen vesiliete käsitellään paperikoneella paperiksi, joka voidaan tämän jälkeen vielä kalanteroida.

Myös julkaisun EP-B-0 019 113 kohteena on paperimainen rai-na. Kuitulähtöaine ja amorfiset hiukkaset suspendoidaan yhdessä. Tässä massasta saadaan tunnetun paperinvalmistusmene-telmän mukaisesti paperimaisia rainoja, joiden lujuutta voidaan parantaa lisäämällä silloitusainetta ja säteilyllä.

Julkaisu US-A-2,999,788 käsittelee massan valmistusta erilaisten polymeerien fibrideistä sekä siitä valmistettuja rakenteita .

2 89526

Fibridien valmistusta m-aramideista, joita voidaan käyttää tämän jälkeen synteettisten papereiden valmistamiseksi, on esitetty muutamissa JP-patenttijulkaisuissa (JP 59-47695, JP 60-126400, JP 61-157532, JP 62-85014, JP 62-85015, JP 62-85018) .

Fibridien valmistusta synteettisistä polymeereistä on esitetty myös julkaisussa US-A-3,018,091.

Tähän asti tunnetut, etenkin aromaattisiin polyamideihin perustuvat paperit eivät ole enää tyydyttäviä useillakaan käyttöalueilla niiden lämpötilankestävyyden, vanhenemiskes-tävyyden ja korkeahkoissa lämpötiloissa tapahtuvan kuormi-tettavuuden johdosta.

Tämän keksinnön tehtävänä on eliminoida nämä haitat, jolloin keksinnön mukaisesti valmistetaan korkeaa lämpötilaa kestäviä ja vaikeasti syttyviä paperimaisia aineita, jotka perustuvat yleisen kaavan r 0 0 n c c / \ / \ --N A N-R-- , (I) \ / \ / C C J n

O O

mukaisiin polyimidipolymeereihin, jossa kaavassa n on kokonaisluku, joka on suurempi kuin 1, ja A merkitsee nelisidok-sista aromaattista ryhmää, jona on jokin seuraavista:

XX

XXOX XX XX

I; 3 89526 joissa X on CO, CH2, O, S, CF2 ja R merkitsee ainakin jotakin seuraavista kaksisidoksista aromaattisista ryhmistä CH3 cj'

ch3 ch/TT

ju “ u jolla aineella on yhdistelmänä seuraavat ominaisuudet: ne-liömassa 20 - 1100 g/m2, etenkin 60 - 290 g/m2, LOI-arvo (limited oxygen index) vähintään 32 % O2:a ja Tg-piste (lasisiirtymälämpötila) vähintään 300°C.

Keksinnön mukaisen aineen muina ominaisuuksina voi olla - murtolujuus pitkittäissuunnassa 30 - 120 N/mm2, ja - sähkön läpilyöntilujuus 10 - 65 kv/mm tasajännitteellä ja 15 - 50 kV/mm vaihtojännitteellä.

Polyimidikuidut voidaan korvata osittain muilla korkeaa lämpötilaa kestävillä orgaanisilla tai epäorgaanisilla kuiduilla muuttamatta olennaisesti ominaisuuskirjoa.

Keksinnön mukaiset paperimaiset materiaalit, joiden neliö-massa on 60 - 290 g/m2, voidaan valmistaa siten, että käsiteltävä tasomuodostelma, joka perustuu yleisen kaavan 4 39526 I- 0 0 “1

C C

/ \ / \ --N A N-R--, (I) \ / \ / _ C C J n 0 0 mukaisiin polyimidikuituihin, jossa kaavassa symboleilla n, A ja X on yllä esitetty merkitys, ja R merkitsee kaksisidok-sista aromaattista ryhmää, saatetaan kosketuksiin polyimidi-liuoksen kanssa, kuivatetaan ja mahdollisesti tiivistetään.

Mainitut polyimidikuidut ovat tunnettuja ja ne voidaan valmistaa esimerkiksi julkaisussa AT-B-377.016 esitetyn menetelmän mukaisesti.

Käsiteltävänä tasomuodostelmana käytetään edullisesti kudoksia, kudelmia, kuitumattoja tai neulahuopia, etenkin lämpö-kutistetussa tilassa.

Erittäin sopivia ovat neulahuovat, joiden neliömassa on 40 -150 g/m2 tai vast, esikutistetut neulahuovat, joiden neliö-massa on 60 - 200 g/m2.

Tasomuodostelmat impregnoidaan yleisen kaavan I mukaisen po-lyimidin liuoksella, jossa kaavassa symboleilla n, A, X ja R on yllä esitetty merkitys. Liuottimia ovat etenkin DMF, N-metyylipyrrolidoni (NMP), dimetyyliasetamidi (DMAc), DMSO tai muut vahvasti polaariset liuottimet ja näiden liuottimien seokset. Sekakomponentteina voidaan käyttää myös vähemmän polaarisia tai ei-polaarisia liuottimia, kuten dioksaa-nia, kloorattuja hiilivetyjä jne. Liuoksen polymeeriosuus on etenkin 3-40 paino-%.

Impregnointi voidaan suorittaa jonkin tavanomaisen impreg-nointimenetelmän mukaisesti, jolloin liuoksen lämpötila voi olla 10 - 100°C.

i 5 39526

Korkeammilla lämpötila-alueilla liuoksen alentunut viskositeetti mahdollistaa nopeamman läpikastumisen ja siten suuremman tuotannon.

Tarkoituksenmukaisesti materiaaliraina vedetään polyimidi-liuoksen läpi ja vapautetaan tämän jälkeen liuottimesta. Eräässä edullisessa menetelmätavassa raina ohjataan kastelu-ammeen läpi, jolloin liuotin uutetaan kuumalla vedellä, etenkin 60 - 90°C:ssa. Tämän jälkeen suoritettava kuivatus voi tapahtua säteilyllä, konvektiolämmöllä tai konvektiolla.

Impregnoidut, kuivatetut tasomuodostelmat voidaan vielä tiivistää paksuuden yhdenmukaistamiseksi kiillotuskalanterissa, monitelakalanterissa tai levypuristimessa etenkin 50 -350eC:ssa. Tällöin työskennellään parhaiten 10 - 1000 kN/m:n "viivakuormilla" (telavoima/pituusyksikkö).

On osoittautunut, että keksinnön mukaisia paperimaisia aineita, joiden neliömassa on 60 - 290 g/m2, voidaan valmistaa myös käyttämällä sinänsä tunnettuja paperivalmistuksen tekniikkoja siten, että massa, joka koostuu polyimidikuitujen ja polyimidifibrillien ja/tai polyimidifibridien vesisuspensiosta, jotka sisältävät yleisen kaavan r 0 0 — c c / \ / \ --N A N-R--, (I) \ / \ / C c J n

O O

mukaisia rakenneyksikköjä, jossa kaavassa symboleilla n, A, X ja R on yllä esitetty merkitys, käsitellään sinänsä tunnetulla tavalla paperikoneessa kuitumatoksi ja tästä poistetaan vesi ja sitten se kuivatetaan.

Keksinnön mukaiset paperimaiset aineet, joiden neliömassa on 20 - 1100 g/m2, voidaan valmistaa siten, että massa, joka 6 39526 koostuu polyimidikuitujen ja haluttaessa polyimidifibridien vesisuspensiosta, jotka sisältävät yleisen kaavan r 0 0 -i c c / \ / \ --N A N-R--, (Il \ / \ / c C J n O 0 mukaisia rakenneyksikköjä, jossa kaavassa symboleilla n, A, X ja R on yllä esitetty merkitys, käsitellään sinänsä tunnetulla tavalla paperikoneessa kuitumatoksi ja tästä poistetaan vesi ja sitten se kuivatetaan, jolloin polyimidikuidut käytetään kuitumaton muodostamiseksi hienonnetussa tilassa, nimittäin 0,01 - 120 mm:n kuitupituudessa.

Edullisesti tällöin käytetään eripituisten kuitujen seosta, jolloin saadaan aikaan paperin erittäin hyvä tasaisuus ja lujuus. Käytetyn kuidun titteri on edullisesti 0,7 - 20 dtex.

Polyimidikuitujen tai vast, polyimidifibridien sijasta voi käsiteltävässä massassa olla myös polyvinyylialkoholista koostuvia kuituja. Samoin massaan voidaan sekoittaa muista polymeereistä tai aineista, esim. asbestista, hiilestä koostuvia kuituja, fibridejä ja fibrillejä. Voidaan käyttää kaikkia tavanomaisessa paperinvalmistuksessa käytettyjä täy-teainelaj ej a.

Lähtöaineet voivat olla myös kehruuvärjättyjä värillisten paperien valmistamiseksi. Kuituihin kehrätyt lisäaineet, kuten noki antavat paperille inherentin sähkön johtavuuden.

Kuitumaton muodostus voidaan suorittaa sekä paperikoneessa että kuitumaton märkämuodostimessa tai arkinmuodostimessa.

Kuitumaton lujuuden parantamiseksi massaan voidaan lisätä apuaineita tai vast, sideaineita, jotka perustuvat esim. po- I; 7 39526 lyvinyylialkoholiin tai silikoniin. Nämä voidaan lisätä myös vedestä vapautettuun kuitumattoon suihkuttamalla, ruiskuttamalla, surmattamalla tai upottamalla, minkä jälkeen se kuivatetaan.

Silikoniin perustuvat sideaineet sopivat hyvin kuitumaton lujittamiseksi, koska ne hajaantuvat yli 200eC:n lämpötiloissa ja paperiin jää ainoastaan piidioksidia hienojakoisessa muodossa, mikä ei vaikuta käytännöllisesti katsoen ollenkaan lopputuotteen ominaisuuksiin.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräs edullinen suoritusmuoto on tunnettu siitä, että kuivatettu kuitumatto puristetaan levypuristimessa tai monitelakalanterissa. Myös useita päällekkäin olevia kuitumattoja voidaan puristaa keskenään yhteen.

Tämä voi tapahtua 0,1 - 1000 kN/m:n viivakuormilla ja etenkin 70 - 450°C:n lämpötiloissa. On myös mahdollista puristaa monikerroksisia kuitumattoja, jolloin yksittäisten kerrosten koossapysyminen on taattu polyimidin lämpöplastisuuden ansiosta, jota voidaan vahvistaa vielä lisäämällä sideaineita.

Keksinnön mukaisesti valmistetussa paperimaisessa aineessa on tasainen ja sileä pinta ja se voidaan myös pinnoittaa tunnettujen menetelmien mukaisesti esim. värjättyjen, johtavien tai erittäin kiiltävien pintojen aikaansaamiseksi.

Keksinnön mukainen paperimainen aine sopii myös hyvin käyttötarkoituksiin alueilla, jotka vaativat mm. korkeaa termo-stabiiliutta, esim. sähköteollisuuden eristysmateriaaleiksi, moottoreihin, generaattoreihin ja muuntajiin, edelleen koneenrakennuksen tasomaisiksi tiivistysmateriaaleiksi, esimerkiksi polttomoottoreiden tiivisteiksi, kuten esim. sylinterin kannen tiivisteiksi ja vastaaviksi.

Seuraavissa esimerkeissä keksintöä selitetään vielä lähemmin, jolloin esimerkeissä 1 - 6 ja 10 - 24 selitetään keksinnön mukaisten paperimaisten aineiden valmistusta, joiden e . 39526 neliömassat ovat 60 - 290 g/m2 tai vast. 20 - 1100 g/m2. Esimerkit 7 ja 8 koskevat polyimidi-fibridien tai vast, -fibrillien sinänsä tunnettua valmistusta. Keksinnön mukaisesti valmistettujen paperimaisten aineiden esitetyt ominaisuudet on määritetty seuraavilla testimenetelmillä: LOI (Limiting Oxygen Index) ASTM D-2863 TGA (termogravimetrinen analyysi) - laite: Perkin Elmer TGA/2 - kuumennusnopeus: 20*C/min.

- painohäviöiden määritys DSC (Differential Scanning Calorimetry) - laite: Perkin Elmer DSC/4 - kuumennusnopeus: 20"C/min.

Sähkön läpilyöntilujuus: DIN 53481 Vetolujuus ja venymä: DIN 53455

Esimerkki 1 Lähtöaineet: polyimidi-neulahuopa, valmistettu bentsofenoni-3,3',4,4'-tetrakar-boksyylihappodianhydridistä ja 4,4'-metyleeni-bis-(fenyyli-isosyanaatista) ja 2,4- ja 2,6-tolyleeni-di-isosyanaatista (kaupallinen nimi P 84, valmistaja: Lenzing Aktiengesell-schaft), neliömassa 85 g/m2, leveys n. 150 mm, polyimidiliuos, 20 paino-%:inen P 84 DMF:ssä.

Neulahuopa impregnoitiin 22°C:ssa, kuivatettiin ja tiivistettiin kaksitelakalanterilla, jonka telalämpötila = 250 - 245eC, telarako = 0,04 mm ja laakerivoima = 10 kN.

Keksinnön mukaisesti saadun paperimaisen aineen neliömassa oli 167 g/m2 ja keskimääräinen paksuus oli 0,20 mm.

9 39526

Termiset ominaisuudet: LOI: 36 - 37 % 02:a TGA: suurin painohäviö 530eC:ssa

Tg-piste: 312eC

Mekaaniset ominaisuudet: murtolujuus - pitkittäin: 30 N/rnm* - poikittain: 27 N/mm* venymä - pitkittäin: 8 % - poikittain: 4 % Sähkön läpilyöntilujuus oli tasajännitteessä 40 kv/mm ja vaihtojännitteessä 12 kv/mm.

Esimerkki 2 Lähtöaineet: esimerkin 1 mukainen polyimidi-neulahuopa, jonka neliömassa oli kuitenkin 120 g/ma, leveys n. 150 mm, polyimidiliuos, 10 paino-%:inen P 84 DMF:ssä

Neulahuopa impregnoitiin 15°C:ssa, kuivatettiin ja tiivistettiin kaksitelakalanterilla, jolloin telalämpötila = 250eC, telarako = 0,04 mm ja laakerivoima = 43 kN ja toisen ajon aikana muutoin muuttumattomilla säädöillä 35 kN.

Keksinnön mukaisesti saadun paperimaisen aineen neliömassa oli 238 g/m2 ja keskimääräinen paksuus oli 0,24 mm.

Termiset ominaisuudet: LOI: 36 - 37 % 02: a TGA: suurin painohäviö 530eC:ssa

Tg-piste: 312eC

10 89526

Mekaaniset ominaisuudet: murtolujuus - pitkittäin: 50 N/mm2 - poikittain: 30 N/mm2 venymä - pitkittäin: 6,5 % - poikittain: 3 % Sähkön läpilyöntilujuus oli tasajännitteellä 30 kv/mm ja vaihtojännitteellä 17 kv/mm.

Esimerkki 3 Lähtöaineet: esimerkin 2 mukainen polyimidi-neulahuopa, polyimidiliuos, 15 paino-%:inen P 84 DMF:ssä.

Neulahuopa impregnoitiin 20*C:ssa, kuivatettiin ja tiivistettiin kaksitelakalanterilla.

Keksinnön mukaisesti saadun paperimaisen aineen neliömassa oli 222 g/m2 ja keskimääräinen paksuus oli 0,28 mm.

Termiset ominaisuudet: LOI: 36 - 37 % 02:a TGA: suurin painohäviö 530eC:ssa

Tg-piste: 312°C

Mekaaniset ominaisuudet: murtolujuus - pitkittäin: 33 N/mm2 venymä - pitkittäin: 7,5 % Sähkön läpilyöntilujuus oli tasajänniteellä 25 kv/mm ja vaihtojännitteellä 9 kv/mm.

Esimerkki 4 Lähtöaineet: esimerkin 1 mukainen polyimidi-neulahuopa, jonka neliömassa oli kuitenkin 60 g/m2, leveys n. 150 mm, polyimidiliuos, 30 paino-%:inen P 84 DMF:ssä

Neulahuopa impregnoitiin 55eC:ssa, kuivatettiin ja tiivistettiin kaksitelakalanterilla, jolloin i li 8 9 52 6 telalämpötila = 250°C, telarako = 0,04 mm ja laakerivoima = 10 kN.

Keksinnön mukaisesti saadun paperimaisen aineen neliömassa oli 90 g/nr ja keskimääräinen paksuus oli 0,15 mm.

Termiset ominaisuudet: LOI: 36 - 37 % 02:a TGA: suurin painohäviö 530°C:ssa

Tg-piste: 312°C

Mekaaniset ominaisuudet: murtolujuus - pitkittäin: 50 N/mm2 - poikittain: 30 N/mm2 venymä - pitkittäin: 4 % - poikittain: 3 % Sähkön läpilyöntilujuus oli tasajännitteellä 55 kv/mm ja vaihtojännitteellä 40 kV/mm.

Esimerkki 5 Lähtöaineet: esimerkin 1 mukainen polyimidi-neulahuopa, jonka neliömassa oli kuitenkin 240 g/m2, leveys n. 150 mm, polyimidiliuos, 5 paino-%:inen P 84 DMF:s s ä

Neulahuopa impregnoitiin 20°C:ssa, kuivatettiin ja tiivistettiin kaksitelakalanterilla, jolloin telalämpötila = 250°C, telarako = 0,04 mm ja laakerivoima =40-52 kN.

Keksinnön mukaisesti saadun paperimaisen aineen neliömassa oli 26G g/m2 ja keskimääräinen paksuus oli 0,26 mm.

12 39526

Termiset ominaisuudet: LOI: 36 - 37 % O2:a TGA: suurin painohäviö 530eC:ssa

Tg-piste: 312°C

Mekaaniset ominaisuudet: murtolujuus - pitkittäin: 60 N/mm* - poikittain: 40 N/mm2 venymä - pitkittäin: 9 % - poikittain: 6 % Sähkön läpilyöntilujuus oli tasajännitteellä 25 kV/mm ja vaihtojännitteellä 10 kV/mm.

Esimerkki 6 Lähtöaineet: esimerkin 1 mukainen polyimidi-neulahuopa, jonka neliömassa oli kuitenkin 260 g/m2, leveys n. 150 mm, polyimidiliuos, 15 paino-%:inen P 84 DMF:ssä

Neulahuopa impregnoitiin 20°C:ssa, kuivatettiin ja tiivistettiin kaksitelakalanterilla, jolloin telalämpötila = 230 - 240°C, telarako = 0,04 mm ja laakerivoima = 35 kN.

Keksinnön mukaisesti saadun paperimaisen aineen neliömassa oli 290 g/m2 ja keskimääräinen paksuus oli 0,35 mm.

Termiset ominaisuudet: LOI: 36 - 37 % 02:a TGA: suurin painohäviö 530°C:ssa

Tg-piste: 312"C

Mekaaniset ominaisuudet: murtolujuus - pitkittäin: 110 N/mm2 - poikittain: 90 N/mm2 venymä - pitkittäin: 15 % - poikittain: 12 % 13 3 9 526 Sähkön läpilyöntilujuus oli tasajännitteellä 12 kv/mm ja vaihtojännitteellä 9 kV/mm.

Esimerkki 7

Fibridien valmistus voi tapahtua tunnetulla tavalla esim. ruiskuttamalla polymeeriliuos vesipitoiseen saostuskylpyyn.

Tätä varten P 84:n 5%:nen liuos DMF:ssä syötettiin hammas-pyöräpumpulla kaksiainesuuttimeen ja sumutettiin paineilmalla vesipitoiseen saostuskylpyyn.

suuttimen läpimitta: 1,2 mm syöttömäärä (polymeeriliuos): 100 cmVmin.

paineilman paine: s baaria (600 kPa)

Saatujen fibridien läpimitta oli keskimäärin 2 - 3 mm. Esimerkki 8

Polyimidikuidut, joiden katkopituus oli 5 mm ja titteri 2,2 dtex, hajotettiin vedessä. Tämä suspensio syötettiin sitten kartioraffinööriin ja jätettiin siihen niin pitkäksi aikaa, kunnes fibrillointiaste (fibrillien osuus) oli n. 40 %.

konsentraatio: 4 % kartioroottori (8e): 1500 kierrosta/min. tulopaine: o, 5 baaria (50 kPa) poistopaine: 3,5 baaria (350 kPa) oloaika: 40 min.

Esimerkki 9

Polyimidikuituja, joiden katkopituus oli 5 mm ja titteri 2,2 dtex, kierrätettiin hienoiskumyllyssä (levyiskurimylly, seu-larengas 0,5 mm, uurrepuolisuunnikas, 13.900 kierr./min.) niin kauan, kunnes fibrillointiaste oli n. 90 %.

14 39 526

Esimerkki 10

Polyimidikuidut, joiden kuitutitteri oli 2,2 dtex ja katko-pituus oli 2,5 mm, 5,0 mm ja 10,0 mm, sekä jauhetut polyimidikuidut, joiden pituus oli 0,01 - 5,0 mm, ja polyvinyylial-koholikuidut hajotettiin vedessä määräsuhteessa 16:16:15:50:3, muodostettiin märkämuodostimessa kuitumatoksi ja kuivatettiin. Kuivatetun kuitumaton neliömassa oli 183 g/m2 ja se puristettiin levypuristimessa 280eC:ssa ja 290 baarissa (29000 kPa:ssa).

Termiset ominaisuudet: LOI: 37 - 38 % 02:a TGA: alkoi 564®C:ssa

Tg-piste: 312°C

Mekaaniset ominaisuudet: vetolujuus - pitkittäin: 31 N/mm2 - poikittain: 26 N/mm2 venymä - pitkittäin: 12 % - poikittain: 10 % Sähkön läpilyöntilujuus oli tasajännitteellä 12 kV/mm ja vaihtojännitteellä 6 kV/mm.

Esimerkki 11

Polyimidikuidut, joiden kuitutitteri oli 2,2 dtex ja katko-pituus oli 2,5 mm, 5,0 mm ja 10,0 mm, sekä jauhetut polyimidikuidut, joiden pituus oli 0,01 - 5,0 mm, ja polyvinyylial-koholikuidut hajotettiin vedessä määräsuhteessa 16:16:15:50:3, muodostettiin märkämuodostimessa kuitumatoksi, siitä poistettiin vesi ja se kuivatettiin. Näin valmistetun kuitumaton neliömassa oli 183 g/m2 ja se puristettiin levypuristimessa 70°C:ssa ja 490 baarissa (49000 kPa:ssa).

Termiset ominaisuudet: LOI: 37 - 38 % 02:a TGA: alkoi 564°C:ssa

Tg-piste: 312“C

i 15 39526

Mekaaniset ominaisuudet: vetolujuus - pitkittäin: 27 N/mm2 - poikittain: 22 N/mm2 venymä - pitkittäin: 19 % - poikittain: 15 % Sähkön läpilyöntilujuus oli tasajännitteellä 47 kv/mm ja vaihtojännitteellä 26 kV/mm.

Esimerkki 12

Polyimidikuidut, joiden kuitutitteri oli 0,7 dtex ja katko-pituus oli 2,5 mm, sekä jauhetut polyimidikuidut, joiden pituus oli 0,01 - 5,0 mm, ja polyvinyylialkoholikuidut hajotettiin vedessä määräsuhteessa 48,5:48,5:3 ja muodostettiin märkämuodostimessa kuitumatoksi, siitä poistettiin vesi ja se kuivatettiin. Näin valmistetun kuitumaton neliömassa oli 102 g/m2 ja se puristettiin levypuristimessa 450°C:ssa ja 50 baarissa (5000 kPa:ssa).

Termiset ominaisuudet: LOI: 39 - 40 % 02:a TGA: alkoi 564°C:ssa

Tg-piste: 334eC

Mekaaniset ominaisuudet: vetolujuus - pitkittäin: 67 N/mm2 - poikittain: 56 N/mm2 venymä - pitkittäin: 11 % - poikittain: 9 % Sähkön läpilyöntilujuus oli tasajännitteellä 11 kv/mm ja vaihtojännitteellä 6 kv/mm.

Esimerkki 13

Polyimidikuidut, joiden kuitutitteri oli 1,7 dtex ja katko-pituus oli 2,5 mm ja 5,0 mm, sekä polyvinyylialkoholikuidut hajotettiin vedessä määräsuhteessa 60:37:3 ja muodostettiin märkämuodostimessa kuitumatoksi, siitä poistettiin vesi ja ie 39 526 se kuivatettiin. Näin valmistetun kuitumaton neliömassa oli 70 g/m2 ja se puristettiin levypuristimessa 350°C:ssa ja 250 baarissa (25000 kParssa).

Termiset ominaisuudet: LOI: 38 - 39 % 02:a TGA: alkoi 564eC:ssa

Tg-piste: 328°C

Mekaaniset ominaisuudet: vetolujuus - pitkittäin: 81 N/mm2 - poikittain: 68 N/mm2 venymä - pitkittäin: 7 % - poikittain: 5 % Sähkön läpilyöntilujuus oli tasajännitteellä 14 kv/mm ja vaihtojännitteellä 7 kv/mm.

Esimerkki 14

Jauhetut polyimidikuidut, joiden pituus oli n. 0,01 - 5,0 mm, hajotettiin vedessä ja muodostettiin märkäkuitumatoksi paperikoneessa, siitä poistettiin vesi, siihen suihkutettiin sideainetta ja sitten se kuivatettiin. Näin valmistetun kuitumaton neliömassa oli 40 g/m2 ja se puristettiin kaksitela-kalanterissa 350°C:ssa ja 500 N/m:ssä.

Termiset ominaisuudet: LOI: 38 - 39 % 02:a TGA: alkoi 564°C:ssa

Tg-piste: 328eC

Mekaaniset ominaisuudet: vetolujuus - pitkittäin: 30 N/mm2 - poikittain: 25 N/mm2 venymä - pitkittäin: 12 % - poikittain: 9 % Sähkön läpilyöntilujuus oli tasajännitteellä 13 kv/mm ja vaihtojännitteellä 7 kv/mm.

i,

Esimerkki 15 17 j 9 5 2 6

Jauhetut polyimidikuidut, joiden pituus oli n. 0,01 - 5 mm, hajotettiin vedessä ja muodostettiin märkäkuitumatoksi paperikoneessa, siitä poistettiin vesi, siihen suihkutettiin sideainetta ja sitten se kuivatettiin. Näin valmistetun kuitu-maton neliömassa oli 55 g/m2 ja se puristettiin kaksitelaka-lanterissa 350eC:ssa ja 1000 kN/m:ssä.

Termiset ominaisuudet: LOI: 38 - 39 % 02:a TGA: alkoi 564eC:ssa

Tg-piste: 328°C.

Mekaaniset ominaisuudet: vetolujuus - pitkittäin: 117 N/mm2 - poikittain: 98 N/mm* venymä - pitkittäin: 8 % - poikittain: 5 % Sähkön läpilyöntilujuus oli tasajäänitteellä 75 kV/mm ja vaihtojännitteellä 42 kV/mm.

Esimerkki 16

Jauhetut polyimidikuidut, joiden pituus oli n. 0,01 - 5,0 mm, hajotettiin vedessä ja muodostettiin arkinmuodostimessa kuitumatoksi, siitä poistettiin vesi ja sitten se kuivatettiin. Näin valmistetun kuitumaton neliömassa oli 252 g/m2 ja se puristettiin levypuristimessa 330°C:ssa ja 340 baarissa (34000 kPa:ssa).

Termiset ominaisuudet: LOI: 37 - 38 % 02:a TGA: alkoi 564eC:ssa

Tg-piste: 319°C

is 39526

Mekaaniset ominaisuudet: vetolujuus: 79 N/mm2 venymä: 10 % Sähkön läpilyöntilujuus oli tasajännitteellä 21 kv/mm ja vaihtojännitteellä 11 kv/mm.

Esimerkki 17

Jauhetut polyimidikuidut, joiden pituus oli n. 0,01 - 5 mm, hajotettiin vedessä ja muodostettiin arkinmuodostimessa kui-tumatoksi, siitä poistettiin vesi, siihen suihkutettiin sideainetta ja sitten se kuivatettiin. Näin valmistetun kuitu-maton neliömassa oli 105 g/m2 ja se puristettiin kolmikerroksisena levypuristimessa 350°C:ssa ja 480 baarissa (48000 kPa:ssa). Paperin neliömassa oli 315 g/m2. Näiden kolmen kerroksen erottaminen ei ollut tämän jälkeen enää mahdollista.

Termiset ominaisuudet: LOI: 38 - 39 % 02:a TGA: alkoi 564eC:ssa

Tg-piste: 328®C

Mekaaniset ominaisuudet: vetolujuus: 75 N/mm2 venymä: 13 % Sähkön läpilyöntilujuus oli tasajännitteellä 68 kv/mm ja vaihtojännitteellä 39 kv/mm.

Esimerkki 18

Polyimidikuidut, joiden kuitutitteri oli 2,2 dtex ja katko-pituus oli 2,5 mm, 5,0 mm ja 10,0 mm, sekä jauhetut polyimidikuidut, joiden kuitupituus oli 0,01 - 5,0 mm, hajotettiin vedessä määräsuhteessa 19:16:15:50 ja muodostettiin märkä-muodostimessa kuitumatoksi, siitä poistettiin vesi ja se kuivatettiin 320°C:ssa. Näin valmistetun kuitumaton neliö-massa oli 183 g/m2 ja se puristettiin välittömästi kuiva-tusprosessin jälkeeen kaksitelakalanterissa 22®C:ssa ja 500 kN/m:ssä.

19 3 9 52 6

Termiset ominaisuudet: LOI: 37 - 38 % 02:a TGA: alkoi 564"C:ssa

Tg-piste: 312°C

Mekaaniset ominaisuudet: vetolujuus - pitkittäin: 33 N/mm2 - poikittain: 28 N/mm2 venymä - pitkittäin: 17 % - poikittain: 14 % Sähkön läpilyöntilujuus oli tasajännitteellä 66 kv/mm ja vaihtojännitteellä 37 kv/mm.

Esimerkki 19

Jauhetut polyimidikuidut, joiden pituus oli n. 0,01 - 5,0 mm, hajotettiin vedessä ja muodostettiin arkinmuodostimessa kuitumatoksi, siitä poistettiin vesi ja se kuivatettiin 350°C:ssa. Näin valmistetun kuitumaton neliömassa oli 100 g/m2 ja se puristettiin välittömästi kuivatusprosessin jälkeen levypuristimessa huoneen lämpötilassa (21°C) ja 480 baarissa (48000 kPa:ssa).

Termiset ominaisuudet: LOI: 37 - 38 % 02:a TGA: alkoi 564°C:ssa

Tg-piste: 312°C

Mekaaniset ominaisuudet: vetolujuus: 15 N/mm2 venymä: 18 % Sähkön läpilyöntilujuus oli tasajännitteellä 44 kv/mm ja vaihtojännitteellä 25 kv/mm.

20 ί 9 5 2 6

Esimerkki 20

Jauhetut polyimidikuidut, joiden pituus oli n. 0,01 - 5 mm, hajotettiin vedessä ja muodostettiin märkämuodostimessa kui-tumatoksi, siitä poistettiin vesi, siihen suihkutettiin silikonijälkikäsittelyainetta ja sitten se kuivatettiin 150°C:ssa. Näin valmistetun kuitumaton neliömassa oli 205 g/m2 ja se puristettiin levypuristimessa 320°C:ssa ja 350 baarissa (35000 kParssa).

Termiset ominaisuudet: LOI: 37 - 38 % 02:a TGA: alkoi 564°C:ssa

Tg-piste: 312°C

Mekaaniset ominaisuudet: vetolujuus - pitkittäin: 75 N/mm2 - poikittain: 63 N/mm2 venymä - pitkittäin: 10 % - poikittain: 8 % Sähkön läpilyöntilujuus oli tasajännitteellä 24 kv/mm ja vaihtojännitteellä 13 kv/mm.

Esimerkki 21

Polyimidifibridit ja jauhetut polyimidikuidut, joiden pituus oli n. 0,01 - 5,0 mm, hajotettiin vedessä määräsuhteessa 50:50 ja muodostettiin arkinmuodostimessa kuitumatoksi, siitä poistettiin vesi ja sitten se kuivatettiin 105eC:ssa. Näin valmistetun kuitumaton neliömassa oli 1090 g/m2 ja se puristettiin levypuristimessa 350°C:ssa ja 380 baarissa (38000 kPa:ssa).

Termiset ominaisuudet: LOI: 38 - 39 % 02:a TGA: alkoi 564°C:ssa

Tg-piste: 328 °C

i 2i 39 526

Mekaaniset ominaisuudet: vetolujuus: 57 N/mm2 venymä: 14 % Sähkön läpilyöntilujuus oli tasajännitteellä 31 kv/mm ja vaihtojännitteellä 17 kv/mm.

Esimerkki 22

Polyimidifibridit hajotettiin vedessä ja muodostettiin ar-kinmuodostimessa kuitumatoksi, siitä poistettiin vesi ja se kuivatettiin l05°C:ssa. Näin valmistetun kuitumaton neliö-massa oli 1090 g/m2 ja se puristettiin levypuristimessa 350°C:ssa ja 380 baarissa (38000 kPa:ssa).

Termiset ominaisuudet: LOI: 38 - 39 % 02:a TGA: alkoi 564°C:ssa

Tg-piste: 328°C

Esimerkki 23

Polyimidikuidut, joiden pituus oli 2,5 mm ja joiden titteri oli 2,2 dtex, hajotettiin vedessä ja muodostettiin arkinmuo-dostimessa kuitumatoksi, siitä poistettiin vesi, siihen ruiskutettiin silikonijälkikäsittelyainetta ja se kuivatettiin 150°C:ssa. Näin valmistetun kuitumaton neliömassa oli 210 g/m2 ja se puristettiin levypuristimessa 320eC:ssa ja 350 baarissa (35000 kPa:ssa).

22 39526

Termiset ominaisuudet: LOI: 37 - 38 % 02:a TGA: alkoi 564°C:ssa

Tg-piste: 312eC

Mekaaniset ominaisuudet: vetolujuus: 88 N/mm2 venymä: 12 % Sähkön läpilyöntilujuus oli tasajännitteellä 21 kv/mm ja vaihtojännitteellä 10 kv/mm.

Esimerkki 24

Polyimidikuidut, joiden pituus oli 120 mm ja titteri oli 20 dtex, hajotettiin vedessä ja muodostettiin arkinmuodostimes-sa kuitumatoksi, siitä poistettiin vesi, siihen ruiskutettiin silikonijälkikäsittelyainetta ja se kuivatettiin 150eC:ssa. Näin valmistetun kuitumaton neliömassa oli 503 g/m2 ja se puristettiin levypuristimessa 320eC:ssa ja 350 baarissa (35000 kPa:ssa).

Termiset ominaisuudet: LOI: 37 - 38 % 02:a TGA: alkoi 564°C:ssa

Tg-piste: 312eC

Mekaaniset ominaisuudet: vetolujuus: 81 N/mm2 venymä: 20 % Sähkön läpilyöntilujuus oli tasajännitteellä 19 kv/mm ja vaihtojännitteellä 7 kv/mm.

li

Claims

23 39 526

1. Vaikeasti syttyvä, korkeaa lämpötilaa kestävä, paperimai-nen aine, joka perustuu yleisen kaavan |— ° O c c / \ / \ -- N A N-R--, (I) \ / \ / C C J n O O mukaisiin polyimidikuituihin, jossa kaavassa n on kokonaisluku, joka on suurempi kuin 1, ja A merkitsee nelisidoksista aromaattista ryhmää, jona on jokin seuraavista: ΧχζΧ “ XXXX joissa X on CO, CH2, 0, S, CF2 ja R merkitsee ainakin jotakin seuraavista kaksisidoksisista aromaattisista ryhmistä 24 89 526 -©—©- fr- ch3 ch3 I fr “ fr jolla aineella on yhdistelmänä seuraavat ominaisuudet: ne-liömassa 20 - 1100 g/ma, etenkin 60 - 290 g/m2, LOI-arvo (limited oxygen index) vähintään 32 % O2:a ja Tg-piste vähintään 300 °C.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen paperimainen aine, tunnettu siitä, että sen muina ominaisuuksina on - murtolujuus pitkittäissuunnassa 30 - 120 N/mm2, ja - sähköinen läpilyöntilujuus 10 - 65 kv/mm tasajännitteessä ja 15 - 50 kv/mm vaihtojännitteessä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen paperimainen aine, tunnettu siitä, että polyimidikuidut on korvattu osittain muilla korkeaa lämpötilaa kestävillä orgaanisilla tai epäorgaanisilla kuiduilla.

4. Menetelmä jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukaisen vaikeasti syttyvän, korkeaa lämpötilaa kestävän paperimaisen aineen valmistamiseksi, jonka neliömassa on 60 - 290 g/m2, tunnettu siitä, että käsiteltävä tasomuodostelma, joka perustuu yleisen kaavan 25 39526 r 0 ° -i c c / \ / \ --N A N-R--, (I) \ / \ / C C J n 0 0 mukaisiin polyimidikuituihin, jossa kaavassa symboleilla n, A ja X on yllä esitetty merkitys, ja R merkitsee kaksisidok-sista aromaattista ryhmää, saatetaan kosketuksiin polyimidi-liuoksen kanssa, kuivatetaan ja mahdollisesti tiivistetään.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että käsiteltävänä tasomuodostelmana käytetään kudoksia, kudelmia, kuitumattoja tai neulahuopia, etenkin lämpökutistetussa tilassa.

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että polyimidiliuoksena käytetään yleisen kaavan I mukaisten polyimidien liuosta, jossa kaavassa symboleilla n, A, X ja R on yllä esitetty merkitys, polaarisessa liuottimessa, etenkin dimetyyliformamidissa, dimetyyli-sulfoksidissa, N-metyylipyrrolidonissa (NMP), dimetyyliase-tamidissa (DMAc) tai näiden seoksessa.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että polyimidiliuoksen polymeeriosuus on 3 - 40 paino-%.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 4-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuivatettu tasomuodostelma tiivistetään kiillotuskalanterissa, monitelakalanterissa tai levypuristimessa etenkin 50 - 350°C:ssa.

9. Menetelmä jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukaisen vaikeasti syttyvän, korkeaa lämpötilaa kestävän paperimaisen aineen valmistamiseksi, jonka neliömassa on 60 - 290 g/m2, tunnettu siitä, että massa, joka koostuu polyimidi- 26 39526 kuitujen ja polyimidifibrillien ja/tai polyimidifibridien vesisuspensiosta, jotka sisältävät yleisen kaavan r- O 0 C C / \ / \ --N A N-R--, (I) \ / \ / _ C C J n O 0 mukaisia rakenneyksikköjä, jossa kaavassa symboleilla n, A, X ja R on yllä esitetty merkitys, käsitellään sinänsä tunnetulla tavalla paperikoneessa kuitumatoksi ja tästä poistetaan vesi ja sitten se kuivatetaan.

10. Menetelmä jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukaisen vaikeasti syttyvän, korkeaa lämpötilaa kestävän paperimaisen aineen valmistamiseksi, jonka neliömassa on 20 - 1100 g/mJ, tunnettu siitä, että massa, joka koostuu polyimidi-kuitujen ja haluttaessa polyimidifibridien vesisuspensiosta, jotka sisältävät yleisen kaavan — ° ° c c / \ / \ --N A N-R--, (I) \ / \ / _ C c J n o o mukaisia rakenneyksikköjä, jossa kaavassa symboleilla n, A, X ja R on yllä esitetty merkitys, käsitellään sinänsä tunnetulla tavalla paperikoneessa kuitumatoksi ja tästä poistetaan vesi ja sitten se kuivatetaan, jolloin polyimidikuidut käytetään kuitumaton muodostamiseksi hienonnetussa tilassa, nimittäin 0,01 - 120 mm:n kuitupituudessa.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että vesisuspensio sisältää vielä lisäksi poly-vinyylialkoholista koostuvia kuituja. 27 3 9 526

12. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuitumattoa ei muodosteta paperikoneessa, vaan märkämuodostimessa tai arkinmuodostimessa.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 10 - 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massaan lisätään apuaineita tai vast, sideaineita tai ne levitetään vedestä vapautetun kui-tumaton päälle.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kuivattu raina ruiskutetaan siliko-niyhdisteillä ja kuivatetaan tämän jälkeen.

15. Yhden tai useamman patenttivaatimuksen 10 - 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuivatettu kuitumat-to puristetaan levypuristimessa tai monitelakalanterissa.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että useita päällekkäin olevia kuitumattoja puristetaan keskenään yhteen. 28 39526