WO1998014959A1 - Glimmerband für brandfeste elektrische isolationen - Google Patents

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WO1998014959A1
WO1998014959A1 PCT/CH1997/000339 CH9700339W WO9814959A1 WO 1998014959 A1 WO1998014959 A1 WO 1998014959A1 CH 9700339 W CH9700339 W CH 9700339W WO 9814959 A1 WO9814959 A1 WO 9814959A1
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mica
binder
carbon
organic polymer
mica tape
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PCT/CH1997/000339
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Inventor
Andreas Lutz
Heinz Lutz
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Schweizerische Isola-Werke
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/29—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame
    • H01B7/295—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame using material resistant to flame
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/02—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H01B3/04—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances mica

Definitions

  • the present invention relates to a fire-resistant mica tape, a method for its production, a mica paper particularly suitable for this purpose and the use of the mica tape or mica paper for the insulation of electrical conductors.
  • Fireproof insulation of electrical conductors is mainly used in fire-risk systems with a high concentration of people and property, where in the event of a fire it is important that the functionality of the conductor is maintained for a certain period of time and that corrosive secondary damage or the formation of toxic decomposition products are avoided.
  • mica tapes are mostly used, with the mica tape usually wrapping the electrical conductor in such a way that the mica layer comes to lie directly on the conductor.
  • the mica tapes used usually consist of a reinforcement layer and a mica paper layer which is attached to the reinforcement layer with a binder.
  • a mica paper made of muscovite or phlogopite and a fabric, a nonwoven or a film made of glass, quartz, rock wool, polyethylene and the like is used as the carrier material.
  • Silicone resins usually a methyl silicone resin, are usually used as binders, since they are notable for their particularly high temperature stability, contain only a small amount of combustible organic matter and, when burned, form silicon oxide, which the mica fixed and thus the insulation of the conductor is maintained for a certain time. It is important that the binder does not form any toxic decomposition products (such as hydrochloric acid or hydrocyanic acid) during thermal decomposition, even under low-oxygen conditions, and that it does not lead to any noticeable carbon formation that would cause a short circuit. Silicone resins usually meet these requirements because they contain only a small amount of combustible matter and no heteroatoms that could lead to the formation of toxic or corrosive decomposition products. Silicone resins are therefore generally well suited for the manufacture of fire-resistant mica tapes that pass the fire tests, for example according to IEC 331 or DIN 4102 Part 12.
  • silicone resins are complex to manufacture and therefore very expensive.
  • a catalyst in order to achieve a certain degree of curing and non-stickiness, a catalyst must be added to the silicone resins, which usually has a very high starting temperature of, for example, around 150-180 ° C.
  • the presence of a catalyst can affect the shelf life of the mica tape.
  • pure methyl silicone resins are usually relatively brittle, which can limit the processing speed or the addition of agents that reduce brittleness is necessary.
  • the object of the present invention is therefore to provide a mica tape which is suitable for fire-resistant insulation of electrical conductors, which avoids the disadvantages of the known mica tapes as far as possible and which, in particular, can be manufactured and processed more easily and cheaply.
  • a fire-resistant mica tape comprising a mica paper layer, a reinforcement layer and a binder with which the mica paper layer is attached to the reinforcement layer, the mica tape being characterized in that the binder contains an essentially uncrosslinked organic polymer. which is essentially free of halogen, nitrogen, sulfur, phosphorus, silicon and heavy metal atoms and is essentially free of carbon-carbon multiple bonds.
  • organic polymers which meet the stated conditions burn completely and without carbonization even in the event of fire, even under low-oxygen conditions, while e.g. carbonized aromatic polyester and are therefore not suitable for fire-resistant insulation. Since the polymers used according to the invention also contain no halogen, nitrogen, sulfur, phosphorus and heavy metal ions, they avoid the formation of electrically conductive, corrosive or toxic decomposition products.
  • the mica platelets stick together during a fire when using such polymers as binders, even without the formation of silicon oxide, to the same extent as with silicone resins.
  • This surprising finding allows the silicone resins in fireproof mica tapes to be replaced in whole or in part by cheap and readily available polymers and yet to ensure at least approximately the same good fireproof insulation.
  • the polymer binders used according to the invention are mostly thermoplastics, no drop is observed in the event of a fire. If these binders are used as fully polymerized thermoplastics, there is no chemical reaction during the production of the tape. This enables production to be carried out at lower temperatures and in a shorter time.
  • the present invention enables, for example, an improvement in the storage stability since no further reaction (crosslinking) can take place, and it allows the production of very flexible mica tapes.
  • the binders suitable according to the invention are typically aliphatic and / or cycloaliphatic organic polymers which contain no or as little as possible a proportion of aromatic, unsaturated and / or tertiary structures and no or as little as possible a proportion of the heteroatoms mentioned above. Since the possible formation of electrically conductive, corrosive or toxic decomposition products increases with an increasing proportion of such structures and heteroatoms, a small proportion of, for example, less than about 10% by weight of comonomers which lead to such structures and / or contain such heteroatoms, as a rule, hardly any impairment of the properties can be observed. In particular, a low level of crosslinking or a small proportion of C-C multiple bonds, such as is e.g. in the production of linear polymers due to side reactions or incomplete polymerization, by no means disturbing.
  • substantially uncrosslinked and "essentially free of halogen, nitrogen, sulfur, phosphorus and heavy metal atoms and essentially free of carbon-carbon multiple bonds are therefore to be understood in the context of the present invention in such a way that the polymer is preferably uncrosslinked and free of CC multiple bonds and of the heteroatoms mentioned, but that polymers with a proportion of, for example, at most about 5% by weight %, preferably at most about 1% by weight, of crosslinked units or halogen, nitrogen, sulfur, phosphorus, heavy metal or a carbon-carbon multiple bond containing repetitive units which are still suitable according to the invention if the polymer is mixed with one or more other polymers and / or binder additives such as plasticizers, this also applies analogously to the total amount of crosslinked or repetitive units and binder additives containing halogen, nitrogen, sulfur phosphorus, heavy metal or a carbon-carbon multiple bond, based on the total amount of the binder.
  • the above expression “essentially free of silicon atoms” means that the binder contains at least one organic polymer free of silicon atoms. However, it should not mean that the binder as a whole must be essentially free of silicon-containing polymers. Rather, in addition to one or more polymers free of silicon, the binders which can be used according to the invention may contain one or more silicone resins in an amount of, for example, up to about 50% by weight, based on the total weight of the binder.
  • the essentially uncrosslinked organic polymers which can be used according to the invention are preferably linear polymers which essentially have no atoms other than carbon. have lenstoff, hydrogen and oxygen, ie are composed essentially of carbon and hydrogen atoms or carbon, hydrogen and oxygen atoms.
  • polymers examples include polyalkylenes, such as polyethylenes and polypropylenes, polyvinyl esters, such as polyvinyl acetates, polyacrylic acids and polyacrylic acid esters, polyvinyl alcohols, polyvinyl ethers, such as polyoxymethylenes (polyformaldehydes), polyesters, in particular linear saturated polyesters, and polyalkylene glycols, such as Polyethylene glycols, including the copolymers and / or mixtures of such polymers, for example alkylene / vinyl ester copolymers, such as the ethylene / vinyl acetate copolymer. In general, polymers that do not have cyclic groups are preferred.
  • Polyalkylenes, polyvinyl esters and polyvinyl alcohols and alkylene / vinyl ester copolymers in particular polyethylene, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol and ethylene / vinyl acetate copolymers, have proven to be particularly suitable.
  • ethylene / vinyl acetate copolymers are readily soluble in organic solvents such as toluene and therefore easy to use, and they result in very good adhesion of the mica paper layer and the reinforcement layer and enable the production of particularly flexible mica tapes.
  • the monomers can preferably be present in an ethylene / vinyl acetate weight ratio of about 60:40.
  • Polyvinyl alcohols which also give a very good bond, the advantage that they are soluble in water and absolutely tack-free at room temperature.
  • the binders used according to the invention can If necessary, contain one or more conventional silicone resins and / or conventional additives, which, however, must not have a negative effect on the burning behavior.
  • Silicone resins and / or additives are preferably used in an amount of at most about 5% by weight or the silicone resins and / or additives are selected such that they themselves are also essentially free of halogen, nitrogen, sulfur, phosphorus. and heavy metal atoms, substantially free of carbon-carbon multiple bonds and, in the case of organic polymers, are substantially uncrosslinked.
  • silicone resins that meet this requirement are not critical to the fire resistant properties. For cost reasons, however, a maximum of about 50% by weight of silicone resins will generally be used in the binder, or preferably a binder which is essentially free of silicones.
  • plasticizers which can be mixed into the binder to make the mica tape more flexible;
  • a paraffin or micro wax can be added to a polyvinyl alcohol as a plasticizer, glycerin or a polyethylene glycol with a molecular weight of up to about 400 or an ethylene / vinyl acetate copolymer as a plasticizer.
  • the binder may also preferably contain an inorganic powder such as Al 2 0 3 , Si0 2 and the like; Suitable materials are known to the person skilled in the art, but have so far not been used in the binder but in the jacket.
  • the binder can contain additives such as aluminum trihydrate, magnesium hydroxide and the like, which are formed by the formation of cleavage products Effect "cooling" and reduce the flammability.
  • additives such as aluminum trihydrate, magnesium hydroxide and the like, which are formed by the formation of cleavage products Effect "cooling" and reduce the flammability.
  • Such and other additives are fundamentally known to the person skilled in the art and their suitability for the mica tapes according to the invention can easily be assessed from case to case on the basis of the criteria specified above.
  • mica papers commonly used are suitable for producing the mica tapes according to the invention, i.e. the mica papers that can be used can consist exclusively of mica or have a fiber reinforcement and / or contain a silicone resin. Corresponding tests have shown that such mica papers give very good adhesion and there is no incompatibility with the binders used according to the invention. Mica papers based on muscovite or phlogopite mica are generally preferred.
  • the abovementioned polymers are not only suitable as binders for attaching the mica paper layer to the reinforcing layer, but that they are also particularly suitable for use as binders in the mica paper, in order to improve the tear strength and processability of the mica paper to improve.
  • the invention therefore also relates to a fire-resistant mica paper comprising a binder-containing mica layer, which is characterized in that the binder contains an essentially uncrosslinked organic polymer which is essentially free of halogen, nitrogen, sulfur, phosphorus and silicon and heavy metal atoms and is essentially free of carbon-carbon multiple bonds, as well as the uses such mica paper for fire-resistant insulation of electrical conductors.
  • the binder can preferably consist of one or more such polymers or a mixture of one or more such polymers with one or more silicone resins.
  • the amount of binder can vary depending on the type and thickness of the mica paper and can be, for example, about 5-70 g / m 2 . In general, an amount of binder of about 5 to 30% by weight, based on the amount of mica, is preferred. If the mica paper is to be used for producing a mica tape, it can preferably have an excess of binder on one side.
  • Such a fire-resistant mica paper can be produced in a manner known per se by using a binder which contains an essentially uncrosslinked organic polymer which is essentially free of halogen, nitrogen, sulfur, phosphorus, silicon, and heavy metal atoms and is substantially free of carbon-carbon multiple bonds into which mica paper incorporates.
  • the production can be carried out, for example, by impregnating a mica paper, preferably a binder-free mica paper, with the binder or a solution of the binder.
  • the impregnation can preferably be carried out with a solution of the binder, with diluted solutions advantageously being used in the case of compact mica papers.
  • the impregnation of the mica paper and the further Processing into a mica tape can be carried out in the same operation by impregnating the mica paper with the binder or a solution of the binder immediately before application to the reinforcement layer.
  • the binder-containing mica paper can be obtained by producing the mica paper in a manner known per se from a mica pulp which contains the binder.
  • the binder can be added, for example in the form of powders, fibers and / or fibrids or in the form of a dispersion of the mica pulp, and the polymer / mica / water mixture can be processed to mica paper in a manner known per se on a conventional paper machine.
  • the mica pulp generally contains mica particles in an amount of about 10 to 50 g / 1; the amount of binder can preferably be about 5 to 30% by weight, based on the amount of mica, although higher or lower amounts are also readily possible.
  • suitable wetting agents preferably an anionic, cationic or non-ionic surfactant
  • suitable wetting agents preferably an anionic, cationic or non-ionic surfactant
  • the binder is added as a dispersion, it is generally advisable to add a flocculant to the mica pulp shortly before papermaking in order to flocculate the binder.
  • the binder-containing mica paper obtained in this way can then be solidified in a manner known per se by calendering between two rollers under pressure and elevated temperature. If desired, the calendering process can be integrated directly into the paper manufacturing process. Furthermore, a reinforcing layer, for example a polyethylene film, can also be calendered simultaneously in the calendering process if the mica paper is to be processed directly into a mica tape.
  • the fireproof mica tape can therefore have a binder-containing mica paper as the mica paper layer, in which the binder contains an essentially uncrosslinked organic polymer which is essentially free of halogen, nitrogen, sulfur and phosphorus -, Silicon and heavy metal atoms and is essentially free of carbon-carbon multiple bonds.
  • the same binder can preferably be used in the mica paper and for fastening the mica paper to the reinforcing layer.
  • all carrier materials commonly used in fireproof mica tapes such as fabrics, nonwovens or films made of glass, quartz, plastic and the like, for example glass or quartz longitudinal threads, a glass fabric or a polyethylene film, are suitable.
  • the mica tapes according to the invention mostly consist of a mica paper layer and a reinforcement layer which are glued to the binder. Desired however, the mica tapes according to the invention can also have two or more mica paper layers and / or two or more reinforcement layers, the mica paper layers preferably being bonded to one another and to the adjacent reinforcement layer or the adjacent reinforcement layers with one of the binders used according to the invention.
  • the basis weights of the mica tapes and mica papers according to the invention and the proportions by weight of the mica paper layer, the reinforcing layer and the binder are generally also in the usual ranges.
  • the proportion of the mica paper layer can be at least approximately 50% by weight, the proportion of the reinforcement layer approximately 5 to 40% by weight and the proportion of the binder approximately 5 to 40% by weight, based on the total weight of the mica tape a proportion of the mica paper layer of approximately 60 to 80% by weight, a proportion of the reinforcing layer of approximately 10 to 25% by weight and a proportion of the binder of approximately 10 to 25% by weight is mostly preferred.
  • the basis weights of the mica tapes according to the invention can typically be about 80 to 300 g / m 2 and those of the mica papers typically about 30 to 220 g / m 2 .
  • the invention also relates to a method for producing the new mica tape, which is characterized in that the mica paper layer is attached to the reinforcing layer by means of a binder and the binder contains an essentially uncrosslinked organic polymer which is essentially free of halogen and nitrogen -, sulfur, phosphorus, silicon and Heavy metal atoms and is essentially free of carbon-carbon multiple bonds.
  • the mica tape can be produced in a manner known per se by customary methods which are well known to the person skilled in the art, the most suitable method depending on the case, depending on the materials used and in particular on the properties of the binder.
  • binders which are soluble or dispersible in solvents such as toluene, methyl ethyl ketone, water, acetone, tetrahydrofuran, dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone and the like can be after the kiss coating Process applied to the mica paper and / or the reinforcing layer and after the gluing, the solvent is removed by drying.
  • solvents such as toluene, methyl ethyl ketone, water, acetone, tetrahydrofuran, dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone and the like
  • solvents such as toluene, methyl ethyl ketone, water, acetone, tetrahydrofuran, dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide,
  • the binder can usually also be applied by the so-called hotmelt process, in which the binder liquefies at elevated temperature and e.g. is applied to the reinforcement layer and / or to the mica paper by means of slot dies or spray heads.
  • the binder can be ground, it can also be applied, for example, in the form of a powder, for example using a powder spreader, and then heating of the tape, the bonding can be effected. If desired, the binder can also be sprinkled on in the form of short fibers.
  • the binder may also be in the form of a film, e.g. in the form of a polyethylene film, an ethylene / vinyl acetate film or a composite film, as are known primarily from the packaging industry.
  • the film, together with the reinforcement layer (e.g. glass fabric) and the mica paper can be wound onto a tube so that the binder film comes to rest between the reinforcement layer and the mica paper.
  • the bonding is then achieved by a temperature treatment. Depending on the temperature and duration, the treatment can be varied so that a partial or complete impregnation of the mica paper with binder is achieved.
  • the binder film can also serve as a reinforcing layer if desired.
  • a mica paper which already contains a binder which can be used according to the invention, this can usually be attached to the reinforcing layer, for example a reinforcing film, by mere calendering, ie under the action of heat and pressure, but without additional binder.
  • a mica paper can preferably be used here, on the side on which the Reinforcement layer is applied, has a binder excess. The calendering of the mica paper and the application of the reinforcing layer can preferably be carried out in one operation.
  • one of the methods described above can be used before calendering - for example, using the kiss coating process or the hot melt process or after the powder litter process - another, preferably stickier binder can be applied.
  • the invention further relates to the use of the new mica tape for fire-resistant insulation of electrical conductors.
  • the application can also be carried out in a manner known per se.
  • one or more layers of the tape are wound onto the conductor or a bundle of conductors in such a way that the windings partially overlap.
  • This ELVAX solution was now applied to a glass fabric of 24 g / m (Style 01542 from Interglas) and a mica paper made from phlogopite on a laminating machine using the kiss coating process 90 g / m 2 (SAMICA 52-90 from vonRoll Isola) and applied in a continuous dryer with two temperature zones at 80 ° C and 115 ° C at a production speed of 2 m / min. dried.
  • the proportion of ELVAX 40W binder in the finished product was approx. 22 g / m 2 .
  • the wide web thus produced was then cut into 8 mm wide strips.
  • these tapes were then wound onto a copper wire (diameter 1.38 mm) with an overlap of 50%.
  • the copper conductor insulated in this way was subjected to a fire test in accordance with IEC 331 (test conditions: 3 h, 750 ° C, 400 V), which was passed without failure.
  • a first copper wire was made in the same way with the tape obtained and, for comparison, a second copper wire in an analogous manner with a commercially available one
  • Mica tape (Cablosam 366.19-80 from von Roll Isola), which contains a methyl silicone resin as a binder, is wrapped and the insulation resistance, measured at 220 V AC, is observed from room temperature to 1000 ° C. In both cases, a value of approximately 10,000 ohms was obtained at 1000 ° C.
  • ELVAX 40W 15 parts by weight of ethylene / vinyl acetate copolymer (ELVAX 40W from DuPont) were dissolved in 85 parts by weight of toluene with heating. The solution obtained was diluted to a concentration of 12.5% by weight by adding a toluene / ethanol mixture (volume ratio 5: 1).
  • This ELVAX solution was now applied to a mica paper made of muscovite 75 on a laminating machine using a slot die g / m 2 (SAMICA 11 / 21-75 from vonRoll Isola) and applied in a continuous dryer with three temperature zones at 80 ° C, 100 ° C and 115 ° C at a production speed of 2 m / min. dried.
  • the proportion of the ELVAX 40W binder in the impregnated mica paper was approx. 25 g / m 2 .
  • the mica paper obtained was completely impregnated. On the paint application side, however, there was still enough binder on the mica surface that a 25 ⁇ m thick polyethylene film could be calendered directly without the addition of any binder (calender temperature 60-80 ° C).
  • Polyethylene fibers of the type EST-8 (Mitsui Chemical, Japan), which already contain a wetting agent, were dispersed in water.
  • the fiber suspension A obtained had a solids content of 5 g / l.
  • mica particles By means of thermomechanical and thermochemical treatment of mica (hard ruby muskovite mica), mica particles were obtained which were suspended in water.
  • the aqueous mica suspension B obtained had a solids content of 30 g / l.
  • the particle size distribution of the mica particles was between 25 and 1000 ⁇ m with a 50% value of 190 ⁇ m.
  • the fiber suspension A and the mica suspension B were dispersed in water in such a way that a suspension with a fiber / mica weight ratio of 5:95 and a total solids content of 1% by weight was obtained.
  • This suspension was used on a Fourdrinier paper machine I made a mica paper with a width of 25 cm (temperature of the drying cylinder: 100 ° C). A4 sheets of this paper were then calendered at 150 ° C. and 150 kg / cm (linear printing).
  • the properties of the mica paper are summarized in Table 1.

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Abstract

In einem brandfesten Glimmerband zur Isolation elektrischer Leiter wird zum Verkleben der Glimmerpapierschicht und der Verstärkungsschicht ein Bindemittel verwendet, welches ein im wesentlichen unvernetztes organisches Polymer enthält, das im wesentlichen frei von Halogen-, Stickstoff-, Schwefel-, Phosphor-, Silizium- und Schwermetallatomen und im wesentlichen frei von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindungen ist. Gewünschtenfalls kann auch das Glimmerpapier selbst ein solches Bindemittel enthalten. Glimmerbänder mit einem solchen Bindemittel besitzen ähnliche brandfeste Eigenschaften wie solche mit den üblicherweise verwendeten Silikonharzen, und sie sind einfacher und billiger herstellbar und lagerstabil.

Description

Glimmerband für brandfeste elektrische Isolationen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein brandfestes Glimmerband, ein Verfahren zu dessen Herstellung, ein hierzu besonders geeignetes Glimmerpapier sowie die Verwendung des Glimmerbandes bzw. des Glimmerpapieres zur Isolation elektrische Leiter.
Brandfeste Isolationen elektrischer Leiter werden vor allem in brandgefährdeten Anlagen mit hoher Personen- und Sachwertkonzentration eingesetzt, wo es im Falle eines Brandes wichtig ist, dass die Funktionsfähigkeit des Leiters während einer gewissen Zeit aufrechterhalten bleibt und korrosive Sekundärschäden oder die Bildung giftiger Zersetzungsprodukte vermieden werden. Zu diesem Zweck werden meist Glimmerbänder eingesetzt, wobei der elektrische Leiter mit dem Glimmerband meist so umwickelt wird, dass die Glimmerschicht direkt auf den Leiter zu liegen kommt.
Die verwendeten Glimmerbänder bestehen üblicherweise aus einer Verstärkungsschicht und einer Glimmerpapierschicht, die mit einem Bindemittel an der Verstärkungs- schicht befestigt ist. Im allgemeinen wird ein Glimmerpapier aus Muskovit oder Phlogopit und als Trägermaterial ein Gewebe, ein Vlies oder eine Folie aus Glas, Quarz, Steinwolle, Polyethylen und dergleichen verwendet.
Als Bindemittel werden üblicherweise Silikonharze, meist ein Methyl-Silikonharz, verwendet, da sich diese durch eine besonders hohe Temperaturstabilität auszeichnen, nur einen geringen brennbaren organischen Anteil enthalten und beim Abbrennen Siliziumoxid bilden, das die Glimmer- plättchen fixiert und damit die Isolation des Leiters noch eine gewisse Zeit aufrechterhält. Es ist dabei wichtig, dass das Bindemittel bei der thermischen Zersetzung auch unter sauerstoffarmen Bedingungen keine giftigen Zerset- zungsprodukte (wie Salzsäure oder Blausäure) bildet und nicht zu einer merklichen Kohlenbildung führt, die einen Kurzschluss bewirken würde. Silikonharze erfüllen in der Regel diese Anforderungen, da sie nur einen geringen brennbaren Anteil und keine Heteroatome enthalten, die zur Bil- düng von giftigen oder korrosiven Zersetzungsprodukten führen könnten. Silikonharze sind daher grundsätzlich gut geeignet zur Herstellung brandfester Glimmerbänder, die die Brandtests z.B. nach IEC 331 oder DIN 4102 Teil 12 bestehen.
Silikonharze sind jedoch aufwendig in der Herstellung und daher sehr teuer. Zudem muss den Silikonharzen zur Erreichung einer gewissen Aushärtung und Klebfreiheit ein Katalysator zugegeben werden, der meist eine sehr hohe Start - temperatur von beispielsweise etwa 150-180°C aufweist. An- dererseits kann die Anwesenheit eines Katalysators die Lagerfähigkeit des Glimmerbandes beeinträchtigen. Ferner sind reine Methyl-Silikonharze in der Regel relativ spröde, was die Verarbeitungsgeschwindigkeit limitieren kann oder die Zugabe von Mitteln, die die Sprödigkeit herabsetzen, nötig macht .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Glimmerband bereitzustellen, das sich zur brandfesten Isolation elektrischer Leiter eignet, das die Nachteile der bekannten Glimmerbänder möglichst vermeidet und das insbe- sondere einfacher und billiger hergestellt und verarbeitet werden kann. Die Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst mit einem brandfesten Glimmerband, umfassend eine Glimmerpapierschicht, eine Verstärkungsschicht und ein Bindemittel, mit dem die Glimmerpapierschicht an der Verstärkungsschicht be- festigt ist, wobei das Glimmerband dadurch gekennzeichnet ist, dass das Bindemittel ein im wesentlichen unvernetztes organisches Polymer enthält, das im wesentlichen frei von Halogen-, Stickstoff-, Schwefel-, Phosphor-, Silizium- und Schwermetallatomen und im wesentlichen frei von Kohlen- stoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindungen ist.
Überraschenderweise wurde nämlich festgestellt, dass organische Polymere, die die genannten Bedingungen erfüllen, im Brandfall auch unter sauerstoffarmen Bedingungen vollständig und ohne Verkohlung abbrennen, während z.B. aromatische Polyester verkohlen und daher für brandfeste Isolationen nicht geeignet sind. Da die erfindungsgemäss verwendeten Polymere zudem keine Halogen-, Stickstoff-, Schwefel-, Phosphor- und Schwermetallionen enthalten, vermeiden sie die Bildung elektrisch leitender, korrosiver oder giftiger Zersetzungsprodukte.
Ferner wurde gefunden, dass ein Verkleben der Glim- merplättchen während eines Brandes bei Verwendung solcher Polymere als Bindemittel auch ohne die Bildung von Siliziumoxid im gleichen Masse stattfindet wie mit Silikonhar- zen. Dieser überraschende Befund gestattet es, die Silikonharze in brandfesten Glimmerbändern ganz oder teilweise durch billige und leicht erhältliche Polymere zu ersetzen und dennoch eine mindestens etwa gleich gute brandfeste Isolation zu gewährleisten. Obwohl die erfindungsgemäss verwendeten Polymer-Bindemittel grösstenteils Thermoplaste sind, wird im Brandfall kein Tropfen beobachtet. Werden diese Bindemittel als fertig polymerisierte Thermoplaste eingesetzt, findet während der Bandherstellung keine chemische Reaktion statt. Dadurch kann die Produktion bei niedrigeren Temperaturen und in kürzerer Zeit durchgeführt werden. Weiterhin ermöglicht die vorliegende Erfindung beispielsweise eine Verbesserung der Lagerstabilität, da keine weitere Reaktion (Vernetzung) er- folgen kann, und sie gestattet die Herstellung sehr flexibler Glimmerbänder.
Die erfindungsgemäss geeigneten Bindemittel sind typischerweise aliphatische und/oder cycloaliphatische organischen Polymere, welche keine oder einen möglichst gerin- gen Anteil an aromatischen, ungesättigten und/oder teriären Strukturen und keine oder einen möglichst geringen Anteil der oben genannten Heteroatome enthalten. Da die mögliche Bildung elektrisch leitender, korrosiver oder giftiger Zersetzungsprodukte mit steigendem Anteil solcher Strukturen und Heteroatome zunimmt, ist bei einem geringem Anteil von beispielsweise weniger als etwa 10 Gew.-% an Comonomeren, die zu solchen Strukturen führen und/oder solche Heteroatome enthalten, in der Regel noch kaum eine Beeinträchtigung der Eigenschaften zu beobachten. Insbesondere ist eine ge- ringe Vernetzung oder ein geringer Anteil an C-C-Mehrfach- bindungen, wie sie z.B. bei der Herstellung von linearen Polymeren durch Nebenreaktionen oder unvollständige Polymerisation entstehen können, keineswegs störend.
Die obigen Ausdrücke "im wesentlichen unvernetzt" und "im wesentlichen frei von Halogen-, Stickstoff-, Schwefel-, Phosphor- und Schwermetallatomen und im wesentlichen frei von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindungen" sind daher im Rahmen der vorliegenden Erfindung so zu verstehen, dass das Polymer vorzugsweise unvernetzt und frei von C-C-Mehr- fachbindungen und von den genannten Heteroatomen ist, dass aber Polymere mit einem Anteil von z.B. höchstens etwa 5 Gew.-%, vorzugsweise höchstens etwa 1 Gew.-% an vernetzten oder Halogen, Stickstoff, Schwefel Phosphor, Schwermetall oder eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindung enthaltenden repetitiven Einheiten erfindungsgemäss durchaus noch geeignet sind. Wird das Polymer im Gemisch mit einem oder mehreren weiteren Polymeren und/oder Bindemittelzusätzen wie Weichmachern verwendet, gilt dies sinngemäss vorzugsweise auch für die Gesamtmenge an vernetzten oder Halogen, Stickstoff, Schwefel Phosphor, Schwermetall oder eine Koh- lenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindung enthaltenden repetitiven Einheiten und Bindemittelzusätzen, bezogen auf die Gesamtmenge des Bindemittels.
Der obige Ausdruck "im wesentlichen frei von Siliziumatomen" bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass das Bindemittel wenigstens ein von Siliziumatomen freies organisches Polymer enthält. Er soll jedoch nicht bedeuten, dass das Bindemittel insgesamt im wesentlichen frei von siliziumhaltigen Polymeren sein muss . Vielmehr können die erfindungsgemäss verwendbaren Bindemittel neben einem oder mehreren von Silizium freien Polymeren durchaus ein oder mehrere Silikonharze in einer Menge von beispielsweise bis zu etwa 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Bindemittel, enthalten.
Die erfindungsgemäss verwendbaren, im wesentlichen unvernetzten organischen Polymere sind vorzugsweise lineare Polymere, die im wesentlichen keine anderen Atome als Koh- lenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff aufweisen, d.h. im wesentlichen aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen oder aus Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffatomen aufgebaut sind. Beispiele bevorzugt verwendbarer Polymere sind Po- lyalkylene, wie Polyethylene und Polypropylene, Polyvinyl - ester, wie Polyvinylacetate, Polyacrylsäuren und Polyacryl- säureeester, Polyvinylalkohole, Polyvinylether, wie Poly- oxymethylene (Polyformaldehyde) , Polyester, insbesondere lineare gesättigte Polyester, und Polyalkylenglykole, wie Polyethylenglykole, einschliesslich der Copolymere und/oder Gemische solcher Polymere, beispielsweise Alkylen/Vinyl- ester-Copolymere, wie das Ethylen/Vinylacetat-Copolymer . Im allgemeinen sind Polymere, die keine cyclischen Gruppen aufweisen, bevorzugt.
Als besonders geeignet haben sich Polyalkylene, Po- lyvinylester und Polyvinylalkohole sowie Alkylen/Vinyl- ester-Copolymere, insbesondere Polyethylen, Polyvinylace- tat, Polyvinylalkohol und Ethylen/Vinylacetat-Copolymere erwiesen. Beipielsweise sind Ethylen/Vinylacetat-Copolymere in organischen Lösungsmitteln wie Toluol gut löslich und daher leicht anwendbar, und sie ergeben eine sehr gute Verklebung der Glimmerpapierschicht und der Verstärkungsschicht und ermöglichen die Herstellung besonders flexibler Glimmerbänder. Vorzugsweise können die Monomeren im Ge- wichtsverhältnis Ethylen/Vinylacetat von etwa 60:40 vorliegen. Andererseits haben z.B. Polyvinylalkohole, die ebenfalls eine sehr gute Verklebung ergeben, den Vorteil, dass sie in Wasser löslich und bei Raumtemperatur absolut klebfrei sind.
Die erfindungsgemäss verwendeten Bindemittel können neben einem oder mehreren der genannten Polymere gewünsch- tenfalls ein oder mehrere übliche Silikonharze und/oder übliche Zusatzstoffe enthalten, die aber das Abbrennverhalten nicht negativ beeinflussen dürfen. Vorzugsweise werden Silikonharze und/oder Zusatzstoffe in einer Menge von höch- stens etwa 5 Gew.-% verwendet oder die Silikonharze und/ oder Zusatzstoffe so ausgewählt, dass sie selbst ebenfalls im wesentlichen frei von Halogen-, Stickstoff-, Schwefel-, Phosphor- und Schwermetallatomen, im wesentlichen frei von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindungen und, im Falle von organischen Polymeren, im wesentlichen unvernetzt sind.
Der Anteil an Silikonharzen, die dieses Erfordernis erfüllen, ist für die brandfesten Eigenschaften nicht kritisch ist. Aus Kostengründen wird man aber in der Regel höchstens etwa 50 Gew.-% an Silikonharzen im Bindemittel verwenden oder vorzugsweise ein Bindemittel verwenden, dass im wesentlichen frei von Silikonen ist.
Als Zusatzstoffe können beispielsweise Weichmacher genannt werden, die dem Bindemittel zur Flexibilisierung des Glimmerbandes zugemischt werden können; z.B. kann einem Polyvinylalkohol als Weichmacher Glycerin oder ein Poly- ethylenglykol mit einem Molekulargewicht bis zu etwa 400 oder einem Ethylen/Vinylacetat-Copolymer als Weichmacher ein Paraffin oder Mikrowachs beigemischt werden. Zur Verbesserung der mechanischen Stabilität der Glimmerisolation bei erhöhten Temperaturen kann das Bindemittel ferner vorzugsweise ein anorganisches Pulver wie Al203, Si02 und dergleichen enthalten; geeignete Materialien sind dem Fachmann bekannt, wurden aber bisher nicht im Bindemittel, sondern im Mantel verwendet. Weiterhin kann das Bindemittel Zusätze wie Aluminiumtrihydrat, Magnesiumhydroxid und dergleichen enthalten, die durch Bildung von Abspaltprodukten eine "Kühlung" bewirken und die Brennbarkeit vermindern. Dem Fachmann sind solche und weitere Zusätze grundsätzlich bekannt und ihre Eignung für die erfindungsgemässen Glimmerbänder kann von Fall zu Fall leicht anhand der oben angege- benen Kriterien beurteilt werden.
Zur Herstellung der erfindungsgemässen Glimmerbänder eignen sich grundsätzlich alle üblicherweise verwendeten Glimmerpapiere, d.h. die verwendbaren Glimmerpapiere können ausschliesslich aus Glimmer bestehen oder eine Faserver- Stärkung aufweisen und/oder ein Silikonharz enthalten. Entsprechende Versuche haben ergeben, dass solche Glimmerpapiere eine sehr gute Verklebung ergeben und keine Unverträglichkeit mit den erfindungsgemäss verwendeten Bindemitteln besteht. Glimmerpapiere auf der Basis von Muskovit- oder Phlogopit-Glimmer sind im allgemeinen bevorzugt.
Erfindungsgemäss wurde zudem gefunden, dass die oben genannten Polymere sich nicht nur als Bindemittel eignen, um die Glimmerpapierschicht an der Verstärkungsschicht zu befestigen, sondern dass diese auch vorzüglich zur Verwen- dung als Bindemittel im Glimmerpapier geeignet sind, um die Reissfestigkeit und die Verarbeitbarkeit des Glimmerpapieres zu verbessern.
Die Erfindung betrifft daher ebenfalls ein brandfestes Glimmerpapier, umfassend eine bindemittel-haltige Glimmerschicht, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das Bindemittel ein im wesentlichen unvernetztes organisches Polymer enthält, das im wesentlichen frei von Halogen-, Stickstoff-, Schwefel-, Phosphor-, Silizium- und Schwermetallatomen und im wesentlichen frei von Kohlen- stoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindungen ist, sowie die Verwen- dung eines solchen Glimmerpapiers zur brandfesten Isolation elektrischer Leiter. Das Bindemittel kann vorzugsweise aus einem oder mehreren solcher Polymere bestehen oder ein Gemisch eines oder mehrerer solcher Polymere mit einem oder mehreren Silikonharzen sein. Die obigen Angaben über bevorzugt verwendbare Polymere und über Art und Anteil von gegebenenfalls vorhandenen Silikonharzen gelten in analoger Weise auch für das im Glimmerpapier verwendete Bindemittel . Die Bindemittelmenge kann je nach Art und Dicke des Glim- merpapiers variieren und beispielsweise etwa 5-70 g/m2 betragen. Im allgemeinen ist eine Bindemittelmenge von etwa 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Glimmermenge, bevorzugt. Vorzugsweise kann das Glimmerpapier, wenn es zur Herstellung eines Glimmerbandes verwendet werden soll, auf einer Seite einen Überschuss an Bindemittel aufweisen.
Die Herstellung eines solchen brandfesten Glimmerpapieres kann in an sich bekannter Weise dadurch erfolgen, dass man ein Bindemittel, das ein im wesentlichen unver- netztes organisches Polymer enthält, das im wesentlichen frei von Halogen-, Stickstoff-, Schwefel-, Phosphor-, Silizium- und Schwermetallatomen und im wesentlichen frei von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindungen ist, in das Glimmerpapier einbringt .
Die Herstellung kann beispielsweise so durchgeführt werden, dass man ein Glimmerpapier, vorzugsweise ein bindemittelfreies Glimmerpapier, mit dem Bindemittel oder einer Lösung des Bindemittels imprägniert. Vorzugsweise kann die Imprägnierung mit einer Lösung des Bindemittels erfolgen, wobei im Falle von kompakten Glimmerpapieren mit Vorteil verdünnte Lösungen verwendet werden. Vorzugsweise kann ferner die Imprägnierung des Glimmerpapieres und die Weiter- Verarbeitung zu einem Glimmerband im gleichen Arbeitsgang erfolgen, indem man das Glimmerpapier unmittelbar vor dem Aufbringen auf die Verstärkungsschicht mit dem Bindemittel oder einer Lösung des Bindemittels imprägniert.
Gemass einer weiteren bevorzugten Methode kann das bindemittelhaltige Glimmerpapier dadurch erhalten werden, dass man das Glimmerpapier in an sich bekannter Weise aus einer Glimmerpulpe herstellt, die das Bindemittel enthält. Hierbei kann das Bindemittel beispielsweise in Form von Pulvern, Fasern und/oder Fibriden oder in Form einer Dispersion der Glimmerpulpe zugesetzt und die Polymer/Glimmer/Wasser-Mischung in an sich bekannter Weise auf einer üblichen Papiermaschine zu einem Glimmerpapier verarbeitet werden. Die Glimmerpulpe enthält in der Regel Glimmerparti- kel in einer Menge von etwa 10 bis 50 g/1; die Bindemittel - menge kann vorzugsweise etwa 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Glimmermenge, betragen, wobei jedoch auch höhere oder niedrigere Mengen ohne weiteres möglich sind. Damit die meist unpolaren Polymere im Wasser dispergiert werden können, müssen im allgemeinen geeignete Netzmittel, vorzugsweise ein anionisches, kationisches oder nicht-ionisches Tensid, zugemischt werden, sofern das Polymer nicht bereits ein geeignetes Netzmittel enthält. Wird hingegen das Bindemittel als Dispersion zugegeben, so empfiehlt es sich in der Regel, der Glimmerpulpe kurz vor der Papierherstellung ein Flockulierungsmittel zuzugeben, um das Bindemittel auszuflocken.
Mit dieser Methode kann der vergleichsweise langsame Imprägnierprozess (2-5 m/Min.) umgangen und die Einverlei- bung des Bindemittels in den schnelleren Papierherstel- lungsprozess (8-15 m/Min.) integriert werden. Gewünschtenfalls kann das auf diese Weise erhaltene bindemittelhaltige Glimmerpapier danach in an sich bekannter Weise durch Kalandrierung zwischen zwei Walzen unter Druck und erhöhter Temperatur verfestigt werden. Der Ka- landrierprozess kann gewünschtenfalls direkt in den Papier- herstellprozess integriert werden. Ferner kann im Kalan- rierprozess auch gleichzeitig eine Verstärkungsschicht, z.B. ein Polyethylenfilm, aufkalandriert werden, falls das Glimmerpapier direkt zu einem Glimmerband weiterverarbeitet werden soll.
Gemass einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann daher das brandfeste Glimmerband als Glimmerpapierschicht ein bindemittel-haltiges Glimmerpapier aufweisen, in welchem das Bindemittel ein im wesentlichen un- vernetztes organisches Polymer enthält, das im wesentlichen frei von Halogen-, Stickstoff-, Schwefel-, Phosphor-, Silizium- und Schwermetallatomen und im wesentlichen frei von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindungen ist. Vorzugsweise kann im Glimmerpapier und zur Befestigung des Glimmerpapie- res an der Verstärkungsschicht das gleiche Bindemittel verwendet werden.
Als Verstärkungsschicht der erfindungsgemässen Glimmerbänder eignen sich grundsätzlich alle in brandfesten Glimmerbändern üblicherweise verwendeten Trägermaterialien, wie Gewebe, Vliese oder Folien aus Glas, Quarz, Kunststoff und dergleichen, beispielsweise Glas- oder Quarzlängsfäden, ein Glasgewebe oder eine Polyethylenfolie.
Die erfindungsgemässen Glimmerbänder bestehen meist aus einer GlimmerpapierSchicht und einer Verstärkungs- schicht, die mit dem Bindemittel verklebt sind. Gewünsch- tenfalls können die erfindungsgemässen Glimmerbänder jedoch auch zwei oder mehrere Glimmerpapierschichten und/oder zwei oder mehrere Verstärkungsschichten aufweisen, wobei vorzugsweise die Glimmerpapierschichten untereinander und mit der benachbarten Verstärkungsschicht bzw. den benachbarten Verstärkungsschichten jeweils mit einem der erfindungsgemäss verwendeten Bindemittel verklebt sind.
Die Flächengewichte der erfindungsgemässen Glimmerbänder und Glimmerpapiere und die Gewichtsanteile der Glim- merpapierschicht, der Verstärkungsschicht und des Bindemittels liegen in der Regel ebenfalls in üblichen Bereichen. Beispielsweise kann der Anteil der Glimmerpapierschicht mindestens etwa 50 Gew.-%, der Anteil der Verstärkungsschicht etwa 5 bis 40 Gew.-% und der Anteil des Bindemittel etwa 5 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Glimmerbandes, betragen, wobei ein Anteil der Glimmerpapierschicht von etwa 60 bis 80 Gew.-%, ein Anteil der Verstärkungsschicht von etwa 10 bis 25 Gew.-% und ein Anteil des Bindemittels von etwa 10 bis 25 Gew.-% meist bevorzugt ist. Die Flächengewichte der erfindungsgemässen Glimmerbänder können typischerweise etwa 80 bis 300 g/m betragen und jene der Glimmerpapiere typischerweise etwa 30 bis 220 g/m2.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung des neuen Glimmerbandes, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man die Glimmerpapierschicht mittels eines Bindemittels an der Verstärkungsschicht befestigt und das Bindemittel ein im wesentlichen unvernetztes organisches Polymer enthält, das im wesentlichen frei von Halo- gen-, Stickstoff-, Schwefel-, Phosphor-, Silizium- und Schwermetallatomen und im wesentlichen frei von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindungen ist.
Die Herstellung des Glimmerbandes kann in an sich bekannter Weise nach üblichen, dem Fachmann bestens geläufi- gen Methoden erfolgen, wobei sich die jeweils geeignetste Methode von Fall zu Fall je nach verwendeten Materialien und insbesondere in Abhängigkeit der Eigenschaften des Bindemittels ergibt.
Beispielsweise können Bindemittel, die in Lösungsmit- teln wie Toluol, Methylethylketon, Wasser, Aceton, Tetrahy- drofuran, Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid, Dimethyl- sulfoxid, N-Methylpyrrolidon und dergleichen löslich oder dispergierbar sind, nach dem Kiss-Coating-Verfahren auf das Glimmerpapier und/oder die Verstärkungsschicht aufgetragen und nach dem Verkleben das Lösungsmittel durch Trocknung entfernt werden. Nach dieser Methode können z.B. Lösungen von Polyvinylalkohol in Wasser oder Lösungen eines Ethylen/Vinylacetat-Copolymers in Toluol oder Methylethylketon aufgetragen werden.
Da viele der erfindungsgemäss verwendeten Bindemittel Thermoplaste sind, kann die Auftragung des Bindemittels meist auch nach dem sogenannten Hotmelt-Verfahren erfolgen, bei dem das Bindemittel bei erhöhter Temperatur verflüssigt und z.B. mittels Breitschlitzdüsen oder Sprühköpfen auf die Verstärkungsschicht und/oder auf das Glimmerpapier aufgetragen wird.
Sofern das Bindemittel gemahlen werden kann, kann es beispielsweise auch in Form eines Pulvers z.B. mittels eines Pulverstreuers aufgetragen und durch anschliessende Er- wärmung des Bandes die Verklebung bewirkt werden. Gewünschtenfalls kann das Bindemittel auch in Form von kurzen Fasern aufgestreut werden.
Ferner kann das Bindemittel gewünschtenfalls in Form einer Folie vorliegen, z.B. in Form einer Polyethylenfolie, einer Ethylen/Vinylacetat -Folie oder einer Verbundfolie, wie sie vor allem aus der Verpackungsindustrie bekannt sind. In diesem Fall kann beispielsweise die Folie zusammen mit der Verstärkungsschicht (z.B. Glasgewebe) und dem Glim- merpapier satt auf ein Rohr so aufgewickelt werden, dass die Bindemittelfolie zwischen die Verstärkungsschicht und das Glimmerpapier zu liegen kommt. Durch eine Temperaturbehandlung wird dann die Verklebung erreicht. Je nach Temperatur und Zeitdauer kann dabei die Behandlung so variiert werden, dass zugleich eine teilweise oder vollständige Imprägnierung des Glimmerpapiers mit Bindemittel erreicht wird. Die Bindemittelfolie kann in dieser Herstellungsvariante gewünschtenfalls auch zugleich als Verstärkungsschicht dienen.
Grundsätzlich ist es auch möglich, anstelle der Polymer-Bindemittel die entsprechenden Monomere oder noch reaktiven Oligomere einzusetzen und diese erst bei der Glimmerbandherstellung fertig zu polymerisieren.
Wird ein Glimmerpapier verwendet, das bereits ein er- findungsgemäss verwendbares Bindemittel enthält, so kann dieses meist durch blosses Kalandrieren, d.h. unter Einwirkung von Wärme und Druck, aber ohne zusätzliches Bindemittel, an der Verstärkungsschicht, z.B. einer Verstärkungsfolie, befestigt werden. Vorzugsweise kann hierbei ein Glim- merpapier verwendet werden, das auf der Seite, auf der die Verstärkungsschicht aufgebracht wird, einen Bindemittel - überschuss aufweist. Die Kalandrierung des Glimmerpapiers und das Aufbringen der Verstärkungsschicht können vorzugsweise in einem Arbeitsgang erfolgen. Besteht die Gefahr, dass die Klebkraft der an der Glimmerpapieroberfläche vorhandenen Bindemittelmenge nicht ausreicht, um Verstärkungsmaterialien wie z.B. Glasgewebe zu befestigen, so kann vor der Kalandrierung nach einer der oben beschriebenen Methoden - beispielsweise nach dem Kiss-Coating-Verfahren, nach dem Hotmelt-Verfahren oder nach dem Pulverstreu-Verfahren - ein weiteres, vorzugsweise klebrigeres Bindemittel aufgetragen werden.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des neuen Glimmerbandes zur brandfesten Isolation elektrischer Leiter. Die Anwendung kann ebenfalls in an sich bekannter Weise erfolgen. Üblicherweise werden ein oder mehrere Lagen des Bandes so auf den Leiter oder ein Leiterbündel aufgewickelt, dass die Wicklungen teilweise überlappen.
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter veranschaulicht.
Beispiel 1
15 Gewichtsteile Ethylen/Vinylacetat-Copolymer (ELVAX 40W von DuPont) wurden in 85 Gewichtsteilen Toluol unter Erwärmen gelöst. Die erhaltene Lösung wurde durch Zugabe einer Toluol/Ethanol -Mischung (Volumenverhältnis 8:1) auf eine Konzentration von 12 Gew.-% verdünnt. Auf einer Kaschieranlage wurde nun diese ELVAX-Lösung nach dem Kiss- Coating-Verfahren auf ein Glasgewebe von 24 g/m (Style 01542 von Interglas) und ein Glimmerpapier aus Phlogopit von 90 g/m2 (SAMICA 52-90 der vonRoll Isola) aufgetragen und in einem Durchlauftrockner mit zwei Temperaturzonen bei 80°C und 115°C mit einer Produktionsgeschwindigkeit von 2 m/min. getrocknet. Der Anteil des Bindemittels ELVAX 40W im fertigen Produkt betrug ca. 22 g/m2.
Die so hergestellte Breitbahn wurde danach in 8 mm breiten Bänder geschnitten. In einem nächsten Schritt wurden nun diese Bänder auf einen Kupferdraht (Durchmesser 1,38 mm) mit einer Überlappung von 50% aufgewickelt. Der auf diese Weise isolierte Kupferleiter wurde einem Brandtest nach IEC-Norm 331 (Testbedingungen: 3 h, 750°C, 400 V) unterzogen, der ohne Ausfall bestanden wurde.
Ferner wurde ein erster Kupferdraht in gleicher Weise mit dem erhaltenen Band und, zum Vergleich, ein zweiter Kupferdraht in analoger Weise mit einem handelsüblichen
Glimmerband (Cablosam 366.19-80 der vonRoll Isola), das als Bindemittel ein Methyl-Silikonharz enthält, umwickelt und der Isolationswiderstand, gemessen bei 220 V Wechselspannung, von Raumtemperatur bis 1000°C beobachtet. In beiden Fällen wurde bei 1000°C ein Wert von ca. 10000 Ohm erhalten.
Beispiel 2
15 Gewichtsteile Ethylen/Vinylacetat-Copolymer (ELVAX 40W von DuPont) wurden in 85 Gewichtsteilen Toluol unter Erwärmen gelöst. Die erhaltene Lösung wurde durch Zugabe einer Toluol/Ethanol-Mischung (Volumenverhältnis 5:1) auf eine Konzentration von 12,5 Gew.-% verdünnt. Auf einer Kaschieranlage wurde nun diese ELVAX-Lδsung mittels einer Breitschlitzdüse auf ein Glimmerpapier aus Muskovit von 75 g/m2 (SAMICA 11/21-75 der vonRoll Isola) aufgetragen und in einem Durchlauftrockner mit drei Temperaturzonen bei 80°C, 100°C und 115°C mit einer Produktionsgeschwindigkeit von 2 m/min. getrocknet. Der Anteil des Bindemittels ELVAX 40W im imprägnierten Glimmerpapier betrug ca. 25 g/m2.
Das erhaltene Glimmerpapier war vollständig durchimprägniert. Auf der Lackauftragsseite blieb aber noch genügend Bindemittel auf der Glimmeroberfläche, dass eine 25 μm dicke Polyethylenfolie ohne weiteren Bindemittelzusatz di- rekt aufkalandriert werden konnte (Kalandertemperatur 60- 80°C) .
Beispiel 3
Polyethylenfasern vom Typ EST-8 (Mitsui Chemical, Japan) , die bereits ein Netzmittel enthalten, wurden in Was- ser dispergiert. Die erhaltene Faser-Suspension A besass einen Feststoffgehalt von 5 g/1.
Durch thermomechanische und thermochemische Behandlung von Glimmer (Hard ruby muskovite Glimmer) wurden Glimmerpartikel erhalten, die in Wasser suspendiert wurden. Die erhaltene wässrige Glimmer-Suspension B besass einen Fest- stoffgehalt von 30 g/1. Die Teilchengrössenverteilung der Glimmerpartikel lag zwischen 25 und 1000 μm mit einem 50%- Wert von 190 μm.
Die Faser-Suspension A und die Glimmer-Suspension B wurden in Wasser so dispergiert, dass eine Suspension mit einem Gewichtsverhältnis Fasern/Glimmer von 5:95 und einem totalen Feststoffgehalt von 1 Gew.-% erhalten wurde. Mit dieser Suspension wurde auf einer Fourdrinier-Papierma- schine ein Glimmerpapier in einer Breite von 25 cm hergestellt (Temperatur der Trocknungszylinders : 100°C) . A4-Bo- gen dieses Papiers wurden anschliessend bei 150°C und 150 kg/cm (linearer Druck) kalandriert. Die Eigenschaften des Glimmerpapiers sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
Tabelle 1
Eigenschaften vor Kalandrierung nach Kalandrierung
Totalgewicht [g/m2] 100-108 106
Dicke [mm] 0,114-0,180 0,080-0,103
Zugfestigkeit [N/cm] 2,8-3,2 6-9
Durchschagsfestigkeit
[kV/m ] 17,6 19,8
Porosität nach Gurly
Hill [s/lOOml] 69 966-1823

Claims

Patentansprüche
1. Brandfestes Glimmerband, umfassend eine Glimmerpapierschicht, eine Verstärkungsschicht und ein Bindemittel, mit dem die Glimmerpapierschicht an der Verstärkungsschicht be- festigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein im wesentlichen unvernetztes organisches Polymer enthält, das im wesentlichen frei von Halogen-, Stickstoff-, Schwefel-, Phosphor-, Silizium- und Schwermetallatomen und im wesentlichen frei von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfach- bindungen ist.
2. Glimmerband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Polymer ein lineares Polymer ist, das im wesentlichen keine anderen Atome als Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff aufweist.
3. Glimmerband nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Polymer ein Polyalkylen, Po- lyvinylester, Polyacrylsäureester, Polyvinylalkohol , Poly- vinylether, Polyester, Polyalkylenglykol oder eine Poly- acrylsäure, einschliesslich der Copolymere und/oder Gemi- sehe solcher Polymere, ist.
4. Glimmerband nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Polymer keine cycli- schen Gruppen aufweist .
5. Glimmerband nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Polymer ein Polyalkylen, Polyvinylester oder Polyvinylalkohol oder ein Alky- len/Vinylester-Copolymer ist.
6. Glimmerband nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Polymer Polyethylen, Polyvinylacetat , Polyvinylalkohol oder ein Ethylen/Vinylacetat-Copolyτner ist .
7. Glimmerband nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel im wesentlichen frei von Silikonen ist.
8. Glimmerband nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es Bindemittel in einer Menge von 5 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Glimmerbandes, enthält.
9. Glimmerband nach einem der Anprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Glimmerpapierschicht ein bindemit- tel-haltiges Glimmerpapier ist, in welchem das Bindemittel ein im wesentlichen unvernetztes organisches Polymer enthält, das im wesentlichen frei von Halogen-, Stickstoff-, Schwefel-, Phosphor-, Silizium- und Schwermetallatomen und im wesentlichen frei von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindungen ist.
10. Verfahren zur Herstellung des Glimmerbandes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Glimmerpapierschicht und die Verstärkungsschicht mittels eines Bindemittels verklebt, das ein im wesentlichen unvernetztes organisches Polymer enthält, das im wesentlichen frei von Halogen-, Stickstoff-, Schwefel-, Phosphor-, Silizium- und Schwermetallatomen und im wesentlichen frei von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindungen ist .
11. Brandfestes Glimmerpapier, umfassend eine bindemittel- haltige Glimmerschicht, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein im wesentlichen unvernetztes organisches Polymer enthält, das im wesentlichen frei von Halogen-, Stickstoff-, Schwefel-, Phosphor-, Silizium- und Schwermetallatomen und im wesentlichen frei von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindungen ist.
12. Verfahren zur Herstellung eines brandfesten Glimmerpapieres nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Bindemittel, das ein im wesentlichen unvernetztes organisches Polymer enthält, das im wesentlichen frei von Halogen-, Stickstoff-, Schwefel-, Phosphor-, Silizium- und Schwermetallatomen und im wesentlichen frei von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindungen ist, in das Glimmerpa- pier einbringt .
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass man ein bindemittelfreies Glimmerpapier mit dem Bindemittel oder einer Lösung des Bindemittels imprägniert.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass man das Glimmerpapier aus einer Glimmerpulpe herstellt, die das Bindemittel enthält.
15. Verwendung eines Glimmerbandes nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur brandfesten Isolation elektrischer Leiter.
16. Verwendung eines Glimmerpapieres nach Anspruch 11 zur brandfesten Isolation elektrischer Leiter.
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