WO2012041714A1 - Cellulosematerial mit imprägnierung, verwendung dieses cellulosematerials und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Cellulosematerial mit imprägnierung, verwendung dieses cellulosematerials und verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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cellulose material
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impregnated
electrolyte
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Volkmar LÜTHEN
Gabriele Winkler
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Siemens Aktiengesellschaft
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Definitions

  • Impregnated cellulose material use of this cellulose material and process for its preparation
  • the invention relates to a cellulose material, which is provided with egg ⁇ ner, the electrical conductivity of the cellulosic material he ⁇ -increasing impregnation. Moreover, the invention relates to a use of this cellulosic material. Finally, the invention also relates to a process for producing this cellulosic material.
  • an impregnable solid material made of cellulose fibers in an aqueous oxidant tion medium such as. B. a weakly acidic solution of iron (III) chloride solution, cerium (IV) sulfate, potassium hexacyanoferrate (III) or molybdatophosphoric acid can be immersed. Subsequently, the wet cellulosic material is treated either with liquid or vaporous pyrrole compounds at room temperature until the pyrrole is polymerized as a function of the concentration of the oxidizing agent. The thus impregnated cellulosic material is dried at Hauttem ⁇ temperature 24 hours.
  • the oxidizing agent ensures ei ⁇ neminte for the polymerization of pyrrole compounds, Au ßerdem for increasing the electrical conductivity.
  • the specific resistance p of such impregnated cellulose materials can thus be influenced by the concentration of pyrroles and the type of oxidizing agent.
  • Her ⁇ position of the impregnated cellulose material the toxic effect see the pyrrole needs through appropriate working conditions and an appropriate waste disposal into consideration the ⁇ .
  • electrically conductive polymers for example from DE 10 2007 018 540 AI known to use transparent, electrically conductive layers example ⁇ example for the heating of automotive glass.
  • electrically conductive polymers examples include polypyrroles, polyaniline, polythiophenes, polyparaphenylenes, polyparaphenylene-vinylenes and derivatives of the polymers mentioned.
  • a spe ⁇ cial example of such polymers is PEDOT, which the trade name Baytron is marketed by Bayer AG also un ⁇ ter. PEDOT is also known by its systematic name as poly (3,4-ethylene dioxythiophene).
  • the object of the invention is to provide a cellulose material with an impregnation which increases the electrical conductivity of this cellulose material or a process for its production which allows a simplified production.
  • the object of the invention is also to specify a use for this cellulosic material.
  • the genann ⁇ te cellulose material characterized in that the impregnation consists of a polymer which is crosslinked from a negative ion ⁇ mer, in particular PSS, and a positively charged ionomer.
  • the cellulosic material materials of all known forms can be used. Cellulosic materials are preferably prepared as paper, paperboard or pressboard Herge ⁇ . These cellulosic materials may be semi-finished products for technical components, which are advantageously used in the impregnated variant.
  • positively charged ionomers preferably PEDOT or PANI can be used. PEDOT is the already mentioned poly (3,4-ethylene dioxydthiophene).
  • PANI is polyaniline and PSS is polystyrene sulfonate.
  • PSS polystyrene sulfonate.
  • the use of negatively charged and positively charged ionosphere mere advantageously allows particularly simple herstel ⁇ development of the cellulosic material.
  • the ionomers can be easily dissolved in water and are thus led to ⁇ the manufacturing process of the cellulose material, which is also water-based.
  • crosslinking the ionomers following preparation of the cellulosic material the resistivity of the cellulosic material can be lowered.
  • the ionomers polymerize and form an electrically conductive network in the cellulosic material, which is responsible for the reduction of the specific resistance.
  • the process of production with relatively non-toxic substances are performed, so that in comparison to the use of pyrroles much lower demands on the process reliability must be made.
  • no gifti ⁇ gen waste is whose disposal would mean an additional expense.
  • the resistivity p of the p-defined impregnating ⁇ cellulosic material at 10 is 12 Gm. This has in ⁇ play, with the use of the cellulosic material in oil has the advantage that the resistivity of the cellulose material is comparable in order of magnitude to that of the oil, which is why dielectric stress during operation uniformly distributed on the transformer oil and the insulating material.
  • the cellulosic material with an electrical conductivity of the cellulosic material increasing Imstorygnie ⁇ tion which is composed of polymer which is crosslinked from a negative ge ⁇ invited ionomer and a positively charged ionomer, is used as insulation material for a transformer.
  • the cellulosic material is preferably flat and provided over the entire thickness with an at least Wesentli ⁇ chen constant concentration of the intended for impregnation polymer. In this way it can be achieved that the resistivity, in particular when using the cellulosic material as electrical insulation in oil over the entire cross section of the insulation produces a uniform voltage drop (to the present in the electrical insulation in transformers conditions hereinafter more).
  • an aqueous electrolyte is made from a po sitive ⁇ charged ionomer, and a negatively charged ionomer, in particular PSS.
  • Cellulose fibers are added to this electrolyte. This results in a pulp, the starting material for a production of paper, which is drawn from the pulp.
  • the cellulose fibers can also be impregnated with the electrolyte.
  • the electrolyte can be supplied this intermediate.
  • the water of the electrolyte is at least so far removed that the cellulosic material is formed.
  • the cellulosic material already forms a handleable dressing, which can be used as a basis for further processing. This is done by drainage, for example, as known from the manufacture of paper, by Ab ⁇ drop of the pulp on a screen.
  • the Io ⁇ nomere networked preferably a heat treatment above the crosslinking temperature of the respective ionomers required. This forms the already mentioned above network of polymers, which is electrically conductive, and therefore reduces the specific resistance of the Cellulosem- material.
  • PEDOT and / or PANI are used as positively charged ionomers.
  • the advantages associated with the selection of these ionomers have already been explained above.
  • the removal of the water before the crosslinking of the ionomers is supported by a rolling of the cellulosic material.
  • This is be ⁇ Sonders advantageous in a continuous production of the cellulose material, since it can be produced by rolling the Cellulosemateri ⁇ as a long web.
  • the removal of the water and / or the crosslinking of the ionomers is effected by pressing heated rolls against the cellulose material.
  • the heat can beneficial ⁇ way enter into the cellulosic material particularly effective.
  • the necessary crosslinking temperature can be set. Heating of the cellulose material simultaneously causes evaporation of the residual water and thus a drying process. This can be at least initiated by the heated rollers, wherein a final Trock ⁇ NEN can also be done for example in a heat chamber.
  • the cellulosic material is produced by layers of several previously impregnated layers.
  • the cellulosic material according to the invention was prepared according to an exemplary embodiment under laboratory conditions, wherein the process sequence is to be explained in more detail below.
  • a commercially available pressboard was used (hereinafter referred to as "cellulose state of delivery"). This was initially in 90x50 mm pieces with a thickness of 3.1 mm cut. These were heated 95-99 ° C with stirring by a magnetic stirrer until individual layers is started to dissolve in the edge region of the pressing chip temperatures in distilled water at Tempe ⁇ . At this stage, the pressboard was completely soaked with water. The wet one
  • Pressboard was taken out of the water and separated into its individual layers. The separated layers were reheated in distilled water at 95-99 ° C with stirring until more individual leaves dissolved. The individual layers and leaves were removed again from the water and separated to the thinnest separable layer. The very thin, mecha nically ⁇ no longer separable layers were heated with stirring in distilled water (temperature so) until single cellulosic fiber present.
  • the filtration of the resulting pulp was carried out to thin fabric layers.
  • the individual cellulose sefäden were filtered off with the aid of a Büchner funnel ⁇ under application of a vacuum.
  • the filter paper used was a black belt filter from Schleicher & Scholl No. 589 or 595.
  • the fabric layers thus obtained still contained from 270 to 300% of water, based on the original weight of the pressboard used.
  • the fabric layers lie ⁇ KISSING be easily separated from the black band filter.
  • the individual fabric layers were dissolved in individual cellulose threads in an aqueous solution containing one percent by weight PEDOT: PSS solution while stirring with a magnetic stirrer at room temperature. These were impregnated with PEDOT: PSS during the stirring process. After one hour
  • the impregnated fabric layers should be smoothed by rollers.
  • the individual Gewebslagen were superimposed and slightly pressed together with a flat Ge ⁇ subject matter.
  • the stack of impregnated fabric layers was compressed several times with increasing pressure by a roller.
  • the single ⁇ NEN fabric layers were compressed to form a fiber felt impregnated, wherein excess liquid was squeezed out.
  • the Ge ⁇ webestapel was compressed until the thickness of it ⁇ preserved fiber felt about 4 - was 4.5 mm.
  • the polymers should networked who carried ⁇ and a drying of the cellulosic material.
  • ⁇ to the remaining water was removed by evaporation in a drying cabinet between steel plates under pressure.
  • the temperature for drying was chosen so that initially a cross-linking of the polymer took place with each other.
  • the impregnated fiber felt was placed between steel plates. The steel plates were compressed at a pressure of 2.4 KPa.
  • the contact surfaces with which the impregnated fiber felt came into contact were coated with Teflon in order to prevent caking of the unpolymerized starting materials to the metal plates.
  • the crosslinking of the polymer was carried out at 82 ° C and took between 30 and 90 minutes.
  • PANIrPSS controlled the electrical properties so that the specific resistance of the cellulosic material could be changed.
  • the apparatus required could be kept relatively low compared to the use of compounds because of the toxic Pyrrolver- safety of the ver ⁇ used polymers.
  • FIG. 1 shows cellulose fibers, which are surrounded by a network of polymers, in accordance with an embodiment of OF INVENTION ⁇ to the invention the cellulosic material in three-dimensional view,
  • FIG. 2 schematically shows the section through a multilayer cellulosic material according to another embodiment of the cellulosic material according to the invention
  • FIG. 3 shows an embodiment of the Cel ⁇ lulosematerials invention in section, as this is used as insulation in egg ⁇ nem transformer, wherein the applied voltages are shown schematically on the insulating material
  • Figure 4 shows an embodiment of the method according to the invention, shown schematically by a manufacturing plant as a side view and Figure 5 graphically the achieved specific resistances of different embodiments of the cellulosic material according to the invention.
  • a cellulosic material is represented by two cellulose fibers 12 on which polymers 13 are inserted
  • This network 14 is obtained by polymerizing the polymer only after impregnation of the cellulose fibers 12 and preparation of the cellulosic material.
  • the network 14 penetrates the cellulosic material, so that an electrically conductive connection of the electrically conductive polymer is ensured. Therefore, the network 14 of the polymer 13 reduces the resistivity of the cellulosic material in the manner described above.
  • a cellulosic material can also be constructed from a plurality of layers 13.
  • these are layers whose impregnation has taken place only after their production. Therefore, it can be seen that the network 14 of the polymers is in each case only in the vicinity of the surface of the layers 13, because the electrolyte, with which the layers 13 were soaked, had only penetrated into the surface of the individual layers.
  • An electrical insulating material 18 according to Figure 3 consists of multiple layers of paper 19 as cellulosic material, Zvi ⁇ rule which oil layers are twentieth The papers 19 are soaked with oil, which is not shown in detail in Figure 3. For this, the impregnation with BNNT 11 can be seen in FIG. 3 within the papers.
  • Iso-regulation ⁇ surrounds example, in a transformer, the windings used there, which must be electrically insulated from the outside and from each other.
  • the electrical insulation of a transformer must prevent electrical breakthroughs in Be ⁇ drive case when applying an AC voltage.
  • the isolation behavior of the insulation depends on the permittivity of the components of the insulation.
  • the permittivity ⁇ 0 is approximately 2, for the paper ⁇ ⁇ at 4.
  • the insulation with an AC voltage therefore results for the load of the individual insulation components, that the voltage applied to the oil U 0 is about twice is high, as the voltage applied to the paper U p .
  • the BNNT not influence the stress distribution in the inventive insulation, since the permittivity SB also is approximately 4, and therefore the Permittivi ⁇ ty Scomp of the impregnated paper is also at about 4.
  • the voltage U 0 acting on the oil is approximately twice as great as the voltage U comp applied to the nanocomposite (paper).
  • the distribution of the adjacent tension on the individual insulation components is then no longer dependent on the permittivity, but on the specific resistance of the individual components.
  • the specific resistance p Q of oil is 10 12 Gm.
  • ⁇ is about p p of paper around three orders of magnitude higher, at 10 15 Gm. This causes that when a DC voltage is applied, the voltage across the oil U Q is one thousand times the voltage on the paper U p . This imbalance involves the risk of breakdowns in the insulation when the insulation is subjected to DC voltage and electrical insulation fails.
  • the inventively introduced into the paper 19 BNNT 11 are z. B. by a suitable coating of PEDOT: PSS and possibly by an additional doping with dopants with their specific resistance (between 0.1 and 1000 Gern) adjusted so that the specific resistance of the paper P P is reduced.
  • a specific conductivity p C om P can be set for the composite according to the invention, which is approximated to the specific resistance p 0 and, in the ideal case, approximately corresponds to this.
  • a specific resistance p C om P of about 10 12 Gm is the oil applied to the voltage U 0 in the area of the composite anlie ⁇ constricting voltage U C om P / so that a balanced clamping ⁇ voltage profile in the insulation is established. This advantageously improves the dielectric strength of the insulation, since the load on the oil is appreciably reduced.
  • FIG. 4 shows a production plant for a cellulose material in the form of a paper web 22, which adjoins the
  • This system has a first container 23 for an electrolyte 24, wherein in the electrolyte ionomers of PEDOT and PSS are included. In addition, will be out a reservoir 25 cellulose fibers 12 in the electrolyte 24 drizzled. In this way, most ⁇ ter type and therefore not shown in detail, a pulp prepared in the electrolyte at 24 in which is deposited on a sieve-like treadmill 26th This treadmill transferred to a second container 27, where the electrolyte can drain 24, which is produced from the cellulose fibers an already partially enticas ⁇ serte mat.
  • the electrolyte is fed via a pump 28 to a reprocessing plant 29, where the required concentration of PEDOT and PSS is set again.
  • the treated electrolyte can be supplied via an inlet 30 to the first container 23.
  • the paper web 22 is produced in the further course of the process. First he ⁇ followed by a further dewatering by a pair of rollers 31, whereby the liberated in this dewatering step Elect ⁇ rolyt is collected in the container 27th Subsequently pas ⁇ Siert the paper web 22, a next pair of rolls 32, with a comparatively large angle of wrap is accomplished by the S-shaped guide the paper web to the roll pair.
  • the pair of rollers is in fact heated by the heaters 33a indicated so that a heat transfer to the Pa ⁇ pierbahn is possible. Additional heating devices 33b can also be used as support for this purpose.
  • Heating means 33a, 33b, the paper web is brought to polymerization temperature, so that the ionomers polymerize to PEDOT: PSS and forms the network already described above. This treatment also involves further drainage.
  • electrolyte can again be applied to the paper web via a further feed device 34, with the meanwhile largely draining off.
  • absorbent web is absorbent enough so that the cellulose fibers can be soaked with the electrolyte.
  • the paper web 22 passes through another pair of rollers 35 and is thereby dewatered again. Further dehydration and polymerization of the additionally introduced ionomers is achieved via a pair of rollers 36, wherein this can be heated in the manner described for the pair of rollers 32 via heaters 33a, 33b.
  • the paper web 22 leaves the pair of rollers 36 the paper web is largely drained. However, this still contains a residual content of water and is therefore one
  • Drying device 37 is supplied and can be dried in this drying device as needed.
  • the specific resistance p of the paper web 22 produced depends not only on the content of PEDOT: PSS but also on the residual water content. If the Pa ⁇ pierbahn example, be used as electrical insulation in a transformer, it must be impregnated with oil and must therefore possible not contain more water. This is ensured by the subsequent drying in the Tro ⁇ cken worn 37th
  • the drying device 37 may be designed, for example, as an oven.
  • the ⁇ sem electrolyte was fed a stock solution of PEDOT and PSS in each case at a concentration of 1 wt .-%, which was characterized in the one case by an electric conductivity of lxlCT 5 S / cm and in the other case by 1 S / cm.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Cellulosematerial, bestehend aus Cellulosefasern (12), die mit einer Imprägnierung versehen sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Imprägnierung (13) der Cellulosefasern aus elektrisch leitfähigen Polymeren, wie insbesondere PEDOT:PSS vorgesehen wird. Die Imprägnierung bildet eine Art Netzwerk (14), welches aufgrund der elektrischen Leitfähigkeit dieses Netzwerkes den spezifischen Widerstand des Cellulosematerials verringern kann. Hierdurch kann das Cellulosematerial hinsichtlich seiner elektrischen Eigenschaften vorteilhaft an entsprechende Einsatzfälle angepasst werden. Eine Verwendung des Cellulosematerials ist daher auch die elektrische Isolierung von Transformatoren, wobei das Cellulosematerial hierbei mit Transformatorenöl getränkt wird und eine Anpassung des spezifischen Widerstandes des Cellulosematerials an den spezifischen Widerstand des Öls zu einer verbesserten Durchschlagfestigkeit der Transformatorisolation führt. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des oben beschriebenen Cellulosematerials, welches einen geeigneten Imprägnierungsschritt für das Cellulosematerial aufweist.

Description

Beschreibung
Cellulosematerial mit Imprägnierung, Verwendung dieses Cellu- losematerials und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Cellulosematerial, welches mit ei¬ ner die elektrische Leitfähigkeit des Cellulosematerials er¬ höhenden Imprägnierung versehen ist. Außerdem betrifft die Erfindung eine Verwendung dieses Cellulosematerials. Zuletzt betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung dieses Cellulosematerials.
Aus der US 4,521,450 ist es bekannt, dass ein imprägnierfähiges Vollmaterial aus Cellulosefasern in ein wässriges Oxida- tionsmittel, wie z. B. einer schwach säurehaltigen Lösung aus Eisen ( III ) -chloridlösung, Cer ( IV) -sulfat , Kaliumhexacyano- ferrat(III) oder Molybdatophosphorsäure getaucht werden kann. Anschließend wird das feuchte Cellulosematerial entweder mit flüssigem oder dampfförmigem Pyrrol-Verbindungen bei Raumtem- peratur so lange behandelt, bis das Pyrrol in Abhängigkeit von der Konzentration des Oxidationsmittels polymerisiert wird. Das so imprägnierte Cellulosematerial wird bei Raumtem¬ peratur 24 Stunden getrocknet. Das Oxidationsmittel sorgt ei¬ nerseits für die Polymerisation der Pyrrol-Verbindungen, au- ßerdem für eine Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit. Der spezifische Widerstand p solcher imprägnierter Cellulosemate- rialien kann damit über die Konzentration an Pyrrolen und die Art des Oxidationsmittels beeinflusst werden. Bei der Her¬ stellung des imprägnierten Cellulosematerials muss die toxi- sehe Wirkung des Pyrrols durch geeignete Arbeitsbedingungen und eine entsprechende Abfallbeseitigung berücksichtigt wer¬ den . Allgemein ist die Verwendung von elektrisch leitfähigen Polymeren beispielsweise aus der DE 10 2007 018 540 AI bekannt, um transparente, elektrisch leitfähige Schichten beispiels¬ weise für die Beheizung von KFZ-Glas zu verwenden. Beispiele für solche elektrisch leitfähigen Polymere sind Polypyrrole, Polyanilin, Polythiophene, Polyparaphenylene, Polyparapheny- len-Vinylene und Derivate der genannten Polymere. Ein spe¬ zielles Beispiel für solche Polymere ist PEDOT, das auch un¬ ter dem Handelnamen Baytron von der Bayer AG vertrieben wird. PEDOT wird mit seinem systematischen Namen auch als Poly- (3, 4-ethylen-dioxythiophen) bezeichnet .
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Cellulosemateri- al mit einer die elektrische Leitfähigkeit dieses Cellulose- materials erhöhenden Imprägnierung bzw. ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, das eine vereinfachte Herstellung erlaubt. Aufgabe der Erfindung ist es außerdem für dieses Cellulosematerial eine Verwendung anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das eingangs genann¬ te Cellulosematerial dadurch gelöst, dass die Imprägnierung aus einem Polymer besteht, welches aus einem negativen Iono¬ mer, insbesondere PSS, und einem positiv geladenen Ionomer vernetzt ist. Als Cellulosematerial können Materialien aller bekannten Formen verwendet werden. Cellulosematerialien werden vorzugsweise als Papier, Pappe oder Pressspan herge¬ stellt. Diese Cellulosematerialien können Halbzeuge für technische Bauteile sein, welche vorteilhaft in der imprägnierten Variante Verwendung finden. Als positiv geladene Ionomere können vorzugsweise PEDOT oder PANI Verwendung finden. Als PEDOT bezeichnet man das bereits erwähnte Poly- ( 3 , 4-ethylen- dioxydthiophen) . PANI ist Polyanilin und PSS ist Polystyren- sulfonat . Die Verwendung negativ geladener und positiv geladener Iono- mere ermöglicht vorteilhaft eine besonders einfache Herstel¬ lung des Cellulosematerials . Die Ionomere können einfach in Wasser gelöst werden und somit dem Prozess der Herstellung des Cellulosematerials, der ebenfalls wasserbasiert ist, zu¬ geführt werden. Durch Vernetzung der Ionomere im Anschluss an die Herstellung des Cellulosematerials kann der spezifische Widerstand des Cellulosematerials gesenkt werden. Dabei poly- merisieren die Ionomere und bilden in dem Cellulosematerial ein elektrisch leitfähiges Netzwerk, welches für die Verminderung des spezifischen Widerstandes verantwortlich ist. Vorteilhaft kann der Prozess der Herstellung mit vergleichsweise ungiftigen Substanzen, beispielsweise PEDOT, PANI und PSS, durchgeführt werden, so dass im Vergleich zur Verwendung von Pyrrolen wesentlich geringere Anforderungen an die Prozesssicherheit gestellt werden müssen. Außerdem fallen keine gifti¬ gen Abfälle an, deren Entsorgung einen zusätzlichen Aufwand bedeuten würde. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der spezifische Widerstand pp des impräg¬ nierten Cellulosematerials bei 1012 Gm liegt. Dies hat bei¬ spielsweise bei der Verwendung des Cellulosematerials in Öl den Vorteil, dass der spezifische Widerstand des Cellulosema- terials größenordnungsmäßig mit dem des Öls vergleichbar ist, weswegen sich dielektrische Stress im Betrieb gleichmäßig auf das Transformatoröl und das Isolationsmaterial verteilt. Da¬ her ist erfindungsgemäß eine Lösung der Aufgabe dadurch gege¬ ben, dass das Cellulosematerial mit einer die elektrische Leitfähigkeit des Cellulosematerials erhöhenden Imprägnie¬ rung, die aus Polymer besteht, welches aus einem negativ ge¬ ladenen Ionomer und einem positiv geladenen Ionomer vernetzt ist, als Isolationsmaterial für einen Transformator verwendet wird . Das Cellulosematerial ist vorzugsweise flächig ausgebildet und über die gesamte Dicke mit einer zumindest im Wesentli¬ chen gleichbleibenden Konzentration des zur Imprägnierung vorgesehenen Polymers versehen. Hierdurch kann erreicht werden, dass der spezifische Widerstand insbesondere bei der Verwendung des Cellulosematerials als elektrische Isolierung in Öl über den gesamten Querschnitt der Isolierung einen gleichmäßigen Spannungsabfall erzeugt (zu den in der elektri- sehen Isolierung in Transformatoren vorliegenden Verhältnissen im Folgenden noch mehr) .
Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines imprägnierten Cellulosematerials gelöst, bei dem eine Imprägnierung mit organischen Stoffen in folgenden Schritten erfolgt. Zunächst wird ein wässriger Elektrolyt aus einem po¬ sitiv geladenen Ionomer und einem negativ geladenen Ionomer, insbesondere PSS, hergestellt. Diesem Elektrolyt werden Cel- lulosefasern beigemischt. Hierdurch entsteht eine Pulpe, der Ausgangsstoff für eine Herstellung von Papier, welches aus der Pulpe geschöpft wird. Alternativ können die Cellulosefa- sern auch mit dem Elektrolyt getränkt werden. Dieses setzt voraus, dass bereits ein Cellulosefasern enthaltendes Rohma¬ terial vorhanden ist, welches vorzugsweise trocken vorliegt oder in entwässertem Zustand vorliegt, so dass der Elektrolyt diesem Zwischenprodukt zugeführt werden kann. Im nächsten Schritt wird das Wasser des Elektrolyten zumindest so weit entfernt, dass das Cellulosematerial entsteht. Hiermit ist gemeint, dass das Cellulosematerial bereits einen handhabba- ren Verband bildet, der einer weiteren Bearbeitung zugrunde gelegt werden kann. Dies erfolgt durch Entwässerung beispielsweise, wie aus der Papierherstellung bekannt, durch Ab¬ tropfen der Pulpe auf einem Sieb. Zum Schluss werden die Io¬ nomere vernetzt. Hierzu ist vorzugsweise eine Wärmebehandlung oberhalb der Vernetzungstemperatur der betreffenden lonomere erforderlich. Es bildet sich hierdurch das oben bereits erwähnte Netzwerk von Polymeren, welches elektrisch leitfähig ist, und daher den spezifischen Widerstand des Cellulosemate- rials herabsetzt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass als positiv geladene lonomere PEDOT und/oder PANI verwendet werden. Die Vorteile im Zusammenhang mit der Auswahl dieser lonomere sind vorstehend bereits erläutert worden .
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen werden, dass das Entfernen des Wassers vor dem Vernetzen der lonomere durch ein Walzen des Cellulosematerials unterstützt wird. Dies ist be¬ sonders vorteilhaft bei einer kontinuierlichen Herstellung des Cellulosematerials, da durch Walzen des Cellulosemateri¬ als eine lange Bahn hergestellt werden kann. Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn nach dem Vernetzen der lonomere ein vollständiges Trocknen des Cellulosematerials erfolgt. Durch das vollständige Trocknen lässt sich der geforderte Wert für den spezifischen Widerstand erreichen, wobei vorteilhaft eine vergleichsweise genaue Einstellung des spezifischen Widerstandes über die Konzentration des Imprägnierstoffes möglich ist.
Vorteilhaft ist es auch, wenn das Entfernen des Wassers und/oder das Vernetzen der lonomere durch ein Andrücken von beheizten Walzen an das Cellulosematerial erfolgt. Durch den Kontakt zu den beheizten Walzen lässt sich die Wärme vorteil¬ haft besonders effektiv in das Cellulosematerial eintragen. Hierbei kann die notwendige Vernetzungstemperatur eingestellt werden. Durch Erhitzung des Cellulosematerials kommt es gleichzeitig zum Verdampfen des Restwassers und damit zu ei- nem Trocknungsprozess . Dieser kann durch die beheizten Walzen zumindest eingeleitet werden, wobei ein abschließendes Trock¬ nen auch beispielsweise in einer Wärmekammer erfolgen kann. Um Cellulosematerialien größerer Dicke herstellen zu können, kann vorteilhaft vorgesehen werden, dass das Cellulosemateri- al durch Schichten mehrerer vorher imprägnierter Lagen hergestellt wird. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die einzelnen Lagen aus Cellulosematerial so dünn sind, dass eine Imprägnierung zumindest weitgehend über die gesamte Dicke der Lage ermöglicht wird. Dies ist auch dann möglich, wenn die hergestellten Lagen in der oben beschriebenen Weise durch das Elektrolyt getränkt werden und nicht die einzelnen Cellulose- fasern imprägniert werden. Um anschließend zu einem Cellulo- sematerial einer größeren Dicke zu kommen, wird dieses nach der Behandlung mit dem Elektrolyt zu einem mehrlagigen Cellulosematerial geschichtet. Dabei kann eine Vernetzung und/oder Trocknung bereits vor dem Schichten der Lagen begonnen werden. Vorteilhaft ist es aber, einen Abschluss der Vernetzung erst nach dem Schichten der Lagen vorzunehmen, da dann auch eine Vernetzung der Polymere unterschiedlicher Lagen untereinander erfolgen kann, so dass das bereits beschriebene Netz von Polymeren übergreifend über alle Lagen entsteht. Hierdurch lässt sich der spezifische Widerstand auch eines mehr- lagigen Cellulosematerials vorteilhaft mit vergleichsweise wenig Polymermaterial in vergleichsweise starkem Maße erhö¬ hen .
Das erfindungsgemäße Cellulosematerial wurde gemäß einem Aus- führungsbeispiel unter Laborbedingungen hergestellt, wobei der Verfahrensablauf im Folgenden näher erläutert werden soll. Verwendet wurde ein kommerziell erhältlicher Pressspan (im Folgenden Cellulose Lieferzustand genannt) . Dieser wurde zunächst in 90x50 mm große Stücke mit einer Dicke von 3,1 mm zerschnitten. Diese wurden in destilliertem Wasser bei Tempe¬ raturen zwischen 95 und 99° C unter Rühren mittels einem Magnetrührer erhitzt, bis sich einzelne Lagen im Randbereich des Pressspans zu lösen begannen. In diesem Stadium war der Pressspan vollständig mit Wasser vollgesaugt. Der nasse
Pressspan wurde aus dem Wasser genommen und in seine einzelnen Lagen getrennt. Die separierten Lagen wurden erneut in destilliertem Wasser bei 95 - 99° C unter Rühren erhitzt, bis sich weitere einzelne Blätter lösten. Die einzelnen Lagen und Blätter wurden dem Wasser erneut entnommen und bis zur dünnsten trennbaren Schicht vereinzelt. Die sehr dünnen, mecha¬ nisch nicht mehr trennbaren Schichten wurden unter Rühren in destilliertem Wasser (Temperatur s. o.) so lange erhitzt, bis einzelne Cellulosefaser vorlagen.
In einem nächsten Schritt erfolgte die Filtration der so erhaltenen Pulpe zu dünnen Gewebelagen. Die einzelnen Cellulo- sefäden wurden abfiltriert, und zwar mit Hilfe eines Büchner¬ trichters unter Anlegen eines Unterdrucks. Als Filterpapier wurde ein Schwarzbandfilter der Fa. Schleicher & Schöll Nr. 589 oder 595 verwendet. Die so erhaltenen Gewebelagen enthielten noch 270 bis 300 % Wasser bezogen auf das ursprüngliche Gewicht des eingesetzten Pressspans. Die Gewebelagen lie¬ ßen sich leicht vom Schwarzbandfilter trennen.
In einem nächsten Schritt wurden die einzelnen Gewebelagen in einer wässrigen Lösung mit einem Gew.-% PEDOT:PSS Lösung unter Rühren mit einem Magnetrührer bei Raumtemperaturen in einzelne Cellulosefäden aufgelöst. Diese wurden während des Rührvorgangs mit PEDOT:PSS imprägniert. Nach einer Stunde
Rühren wurden die imprägnierten Cellulosefäden nach dem bereits beschriebenen Prinzip unter Unterdruck auf einem
Schwarzbandfilter abfiltriert. Die entstandene Gewebelage ließ sich leicht von dem Schwarzbandfilter ablösen. Die ab- filtrierte PEDOT : PSS-Lösung wurde in einer Saugflasche aufge¬ fangen, wobei nach einer Wiederherstellung der geforderten Konzentration an PEDOT :PSS diese Lösung einer Wiederverwertung zugeführt werden konnte.
In einem nächsten Schritt sollten die imprägnierten Gewebelagen durch Walzen geglättet werden. Hierzu wurden die einzelnen Gewebslagen übereinandergelegt und mit einem flachen Ge¬ genstand leicht aneinandergedrückt . Anschließend wurde der Stapel aus imprägnierten Gewebelagen mehrmals mit steigendem Druck durch eine Walze komprimiert. Dabei wurden die einzel¬ nen Gewebelagen zu einem imprägnierten Faserfilz verdichtet, wobei überschüssige Flüssigkeit herausgedrückt wurde. Der Ge¬ webestapel wurde so lange verdichtet, bis die Dicke des er¬ haltenen Faserfilzes ca. 4 - 4,5 mm betrug.
In einem nächsten Schritt sollten die Polymere vernetzt wer¬ den und eine Trocknung des Cellulosematerials erfolgen. Hier¬ zu wurde das verbliebene Wasser durch Verdampfen in einem Trockenschrank zwischen Stahlplatten unter Druck entfernt. Die Temperatur zum Trocknen wurde so gewählt, dass zunächst eine Vernetzung des Polymers untereinander stattfand. Dazu wurde der imprägnierte Faserfilz zwischen Stahlplatten gelegt. Die Stahlplatten wurden mit einem Druck von 2,4 KPa zusammengedrückt. Die Auflageflächen, mit denen der imprägnierte Faserfilz in Berührung kam, waren mit Teflon beschichtet, um ein Anbacken der noch nicht polymerisierten Ausgangsstoffe an die Metallplatten zu verhindern. Die Vernetzung des Polymers wurde bei 82° C durchgeführt und dauerte zwischen 30 und 90 Minuten. Sobald die Vernetzung abgeschlossen war, wurden zum Endtrocknen Auflageflächen aus Metall verwendet. Die Endtrocknung erfolgt bei 104° C und einem Druck von 4,22 KPa und wurde so lange ausgeführt, bis sich das Gewicht und die Dicke des Cellulosematerials nicht mehr veränderte. Durch die unter Laborbedingungen hergestellten Cellulosemate- rialien ließen sich folgende Vorteile erzielen. Durch Imprägnierung des Cellulosematerials mit PEDOT:PSS oder mit
PANIrPSS konnten die elektrischen Eigenschaften kontrolliert eingestellt werden, so dass der spezifische Widerstand des Cellulosematerials verändert werden konnte. Der apparative Aufbau konnte wegen der toxischen Unbedenklichkeit der ver¬ wendeten Polymere im Vergleich zur Verwendung von Pyrrolver- bindungen verhältnismäßig gering gehalten werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind in den einzelnen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschieden zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigen:
Figur 1 Cellulosefasern, die mit einem Netzwerk von Polymeren umgeben sind, gemäß eines Ausführungsbeispiels des erfin¬ dungsgemäßen Cellulosematerials in dreidimensionaler Ansicht,
Figur 2 schematisch den Schnitt durch ein mehrlagiges Cel- lulosematerial gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Cellulosematerials ,
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Cel¬ lulosematerials im Schnitt, wie dieses als Isolation bei ei¬ nem Transformator zum Einsatz kommt, wobei die anliegenden Spannungen am Isolationsmaterial schematisch dargestellt sind, Figur 4 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, dargestellt schematisch durch eine Fertigungsanlage als Seitenansicht und Figur 5 grafisch die erreichten spezifischen Widerstände unterschiedlicher Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Cellulosematerials .
Gemäß Figur 1 ist ein Cellulosematerial durch zwei Cellulose- fasern 12 repräsentiert, auf denen Polymere 13 ein
ausschnitthaft dargestelltes Netzwerk 14 ausbilden. Dieses Netzwerk 14 wird erhalten, indem eine Polymerisierung des Polymers erst nach Imprägnierung der Cellulosefasern 12 und Herstellung des Cellulosematerials durchgeführt wird. Das Netzwerk 14 durchdringt das Cellulosematerial, so dass eine elektrisch leitende Verbindung des elektrisch leitenden Polymers gewährleistet ist. Daher verringert das Netzwerk 14 des Polymers 13 den spezifischen Widerstand des Cellulosematerials in der oben beschriebenen Weise.
In Figur 2 ist zu erkennen, dass ein Cellulosematerial auch aus mehreren Lagen 13 aufgebaut sein kann. In diesem Fall handelt es sich um Lagen, deren Imprägnierung erst nach ihrer Herstellung erfolgt ist. Daher ist zu erkennen, dass sich das Netzwerk 14 aus den Polymeren jeweils nur in der Nähe der Oberfläche der Lagen 13 befindet, weil das Elektrolyt, mit dem die Lagen 13 getränkt wurden, nur in die Oberfläche der einzelnen Lagen eingedrungen war. Allerdings ist eine Polymerisierung des Polymers erst erfolgt, als die Lagen 13 bereits zum Cellulosematerial zusammengefügt waren, so dass die sich ausbildenden Netzwerke über die Lagen hinweg sich erstrecken und so einerseits zu einem besseren Zusammenhalt des Cellulo¬ sematerials und andererseits zu einer Verringerung des spezi¬ fischen Widerstandes des Cellulosematerials beitragen. Ein elektrisches Isolationsmaterial 18 gemäß Figur 3 besteht aus mehreren Lagen aus Papier 19 als Cellulosematerial, zwi¬ schen denen Ölschichten 20 liegen. Auch die Papiere 19 sind mit Öl getränkt, was in Figur 3 nicht näher dargestellt ist. Dafür ist in Figur 3 innerhalb der Papiere die Imprägnierung mit BNNT 11 zu erkennen. Die gemäß Figur 3 dargestellte Iso¬ lierung umgibt beispielsweise in einem Transformator die dort zum Einsatz kommenden Wicklungen, die nach außen und zueinander elektrisch isoliert werden müssen.
Die elektrische Isolation eines Transformators muss im Be¬ triebsfall bei Anliegen einer Wechselspannung elektrische Durchbrüche verhindern. In diesem Fall ist das Isolationsverhalten der Isolierung von der Permittivität der Komponenten der Isolierung abhängig. Für Öl liegt die Permittivitätszahl ε0 ungefähr bei 2, für das Papier ερ bei 4. Bei einer Bean¬ spruchung der Isolation mit einer Wechselspannung ergibt sich daher für die Belastung der einzelnen Isolationskomponenten, dass die am Öl anliegende Spannung U0 ungefähr doppelt so hoch ist, wie die am Papier anliegende Spannung Up. Wird der erfindungsgemäße Nanokomposit verwendet, bei dem das Papier 19 in der in Figur 3 dargestellten Weise mit BNNT imprägniert ist, so beeinflussen die BNNT die Spannungsverteilung in der erfindungsgemäßen Isolation nicht, da die Permittivitätszahl SB ebenfalls ungefähr bei 4 liegt und daher die Permittivi¬ tät Scomp des imprägnierten Papiers auch bei ungefähr 4 liegt. Damit ist auch bei der erfindungsgemäßen Isolation die am Öl angreifende Spannung U0 ungefähr doppelt so groß wie die am Nanokomposit (Papier) anliegende Spannung Ucomp .
Treten Störfälle am Transformator auf, so kann auch die
Durchschlagfestigkeit der Isolation bei Anliegen von Gleichspannungen von Bedeutung sein. Die Verteilung der anliegenden Spannung auf die einzelnen Isolationsbestandteile ist dann allerdings nicht mehr von der Permittivität abhängig, sondern vom spezifischen Widerstand der einzelnen Komponenten. Der spezifische Widerstand pQ von Öl liegt bei 1012 Gm. Demgegen¬ über ist pp von Papier um drei Größenordnungen höher und liegt bei 1015 Gm. Dies bewirkt, dass bei Anliegen einer Gleichspannung die Spannung am Öl UQ das Tausendfache der Spannung am Papier Up beträgt. Dieses Ungleichgewicht birgt die Gefahr, dass es bei einer Beaufschlagung der Isolation mit einer Gleichspannung zu Durchschlägen im Öl kommt und die elektrische Isolation versagt.
Die erfindungsgemäß in das Papier 19 eingebrachten BNNT 11 werden z. B. durch eine geeignete Beschichtung aus PEDOT:PSS und evtl. durch eine zusätzliche Dotierung mit Dotierstoffen mit ihrem spezifischen Widerstand (zwischen 0,1 und 1000 Gern) so eingestellt, dass der spezifische Widerstand des Papiers PP herabgesetzt wird. Hierdurch lässt sich für den erfindungsgemäßen Komposit eine spezifische Leitfähigkeit pComP einstellen, der an den spezifischen Widerstand p0 angenähert ist und im Idealfall diesem ungefähr entspricht. Bei einem spezifischen Widerstand pComP von ungefähr 1012 Gm liegt die am Öl anliegende Spannung U0 im Bereich der am Komposit anlie¬ genden Spannung UComP/ so dass sich ein ausgeglichenes Span¬ nungsprofil in der Isolation einstellt. Hierdurch wird vorteilhaft die Durchschlagfestigkeit der Isolation verbessert, da sich die Belastung des Öls spürbar verringert.
In Figur 4 ist eine Fertigungsanlage für ein Cellulosemateri- al in Form einer Papierbahn 22 gezeigt, welche sich zur
Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet. Diese Anlage weist einen ersten Behälter 23 für einen Elektrolyt 24 auf, wobei in dem Elektrolyt Iono- mere von PEDOT und PSS enthalten sind. Außerdem werden aus einem Vorratsbehälter 25 Cellulosefasern 12 in den Elektrolyten 24 eingerieselt. Auf diese Weise wird in an sich bekann¬ ter Art und daher nicht näher dargestellt eine Pulpe in dem Elektrolyt 24 hergestellt, welche auf einem siebförmigen Laufband 26 abgeschieden wird. Dieses Laufband führt in einen zweiten Behälter 27, wo der Elektrolyt 24 abtropfen kann, wodurch aus den Cellulosefasern eine bereits teilweise entwäs¬ serte Matte entsteht. Der Elektrolyt wird über eine Pumpe 28 einer Wiederaufbereitungsanlage 29 zugeführt, wo die erfor- derliche Konzentration an PEDOT und PSS wieder eingestellt wird. Der aufbereitete Elektrolyt kann über einen Zufluss 30 dem ersten Behälter 23 zugeführt werden.
Aus dem gewonnenen Cellulosematerial wird im weiteren Verlauf des Verfahrens die Papierbahn 22 hergestellt. Zunächst er¬ folgt eine weitere Entwässerung über ein Walzenpaar 31, wobei auch der bei diesem Entwässerungsschritt frei werdende Elekt¬ rolyt in dem Behälter 27 aufgefangen wird. Anschließend pas¬ siert die Papierbahn 22 ein nächstes Walzenpaar 32, wobei durch die S-förmige Führung der Papierbahn um das Walzenpaar ein vergleichsweise großer Umschlingungswinkel erreicht wird. Das Walzenpaar wird nämlich über die angedeuteten Heizeinrichtungen 33a beheizt, so dass ein Wärmeübergang auf die Pa¬ pierbahn möglich ist. Hierzu können auch zusätzliche Heizein- richtungen 33b unterstützend zum Einsatz kommen. Über die
Heizeinrichtungen 33a, 33b wird die Papierbahn auf Polymerisationstemperatur gebracht, so dass die lonomere zu PEDOT: PSS polymerisieren und sich das bereits vorstehend beschriebene Netzwerk bildet. Bei dieser Behandlung erfolgt auch eine wei- tere Entwässerung.
Nach einem Polymerisieren der lonomere kann über eine weitere Zuführvorrichtung 34 nochmals Elektrolyt auf die Papierbahn aufgebracht werden, wobei die inzwischen weitgehend entwäs- serte Papierbahn saugfähig genug ist, damit die Cellulosefa- sern mit dem Elektrolyt getränkt werden können. Anschließend durchläuft die Papierbahn 22 ein weiteres Walzenpaar 35 und wird hierdurch wieder entwässert. Eine weitere Entwässerung sowie Polymerisierung der zusätzlich eingebrachten Ionomere wird über ein Walzenpaar 36 erreicht, wobei dieses in der zum Walzenpaar 32 beschriebenen Weise über Heizeinrichtungen 33a, 33b beheizbar ist. Sobald die Papierbahn 22 das Walzenpaar 36 verlässt, ist die Papierbahn weitgehend entwässert. Allerdings enthält diese noch einen Restgehalt an Wasser und wird deswegen einer
Trocknungseinrichtung 37 zugeführt und kann in dieser Trocknungseinrichtung nach Bedarf getrocknet werden.
Hierzu ist zu bemerken, dass der spezifische Widerstand p der hergestellten Papierbahn 22 nicht nur vom Gehalt an PEDOT:PSS sondern auch vom Restwassergehalt abhängig ist. Soll die Pa¬ pierbahn beispielsweise als elektrische Isolation in einem Transformator verwendet werden, muss diese mit Öl getränkt werden und darf deswegen möglichst kein Wasser mehr enthalten. Dies ist durch die anschließende Trocknung in der Tro¬ ckeneinrichtung 37 sicherzustellen. Die Trocknungseinrichtung 37 kann beispielsweise als Ofen ausgeführt sein.
Von dem erfindungsgemäßen Cellulosematerial sind mehrere Pro¬ ben hergestellt worden, die hinsichtlich ihres spezifischen Widerstandes p untersucht wurden. Diese Untersuchungen sind in Figur 5 dargestellt. Der spezifische Widerstand der Proben p ist in Q'cm aufgetragen. Zunächst wurde das Cellulosemate¬ rial im Lieferzustand untersucht, um einen Referenzwert zu erhalten. Unter den oben genannten Laborbedingungen wurde weiterhin eine nicht imprägnierte Probe hergestellt und auch diese untersucht. Weiterhin wurden Proben hergestellt, bei denen ein Elektrolyt mit PEDOT und PSS verwendet wurde. Die¬ sem Elektrolyt wurde jeweils mit einer Konzentration von 1 Gew.-% eine Stammlösung von PEDOT und PSS zugeführt, die im einen Fall durch einen elektrischen Leitwert von lxlCT5 S/cm und im anderen Fall durch 1 S/cm gekennzeichnet war.
Der spezifische Widerstand der untersuchten Proben wurde je¬ weils an der Umgebungsluft (ambient air) , nach einer Trock¬ nung bei 104° C für 6:30 Stunden und nach einer Trocknung bei 104° C für 96 Stunden gemessen. Die Säulen in Figur 5 sind in der oben genannten Reihenfolge für jede Probe dargestellt, was sich auch der Legende am rechten Ende der Darstellung gemäß Figur 5 entnehmen lässt.
Vergleicht man zunächst die nicht imprägnierte Probe mit dem Cellulosematerial im Lieferzustand, so fällt auf, dass der spezifische Widerstand der nicht imprägnierten Probe höher ausfällt. Dies ist damit zu erklären, dass bei der Herstel¬ lung der nicht imprägnierten Probe unter Laborbedingungen reinstes Wasser verwendet wurde, wovon beim Cellulosematerial im Lieferzustand nicht auszugehen ist. Vergleicht man die im¬ prägnierten Proben mit der nicht imprägnierten Probe, so wird deutlich, dass das polymerisierte Polymer PEDOT: PSS in den getrockneten Proben sowie auch in der feuchten Probe zu einer Verringerung des spezifischen Widerstandes führt. Zu bemerken ist, dass die Konzentration an PEDOT: PSS in den Proben noch vergleichsweise gering ist. Zu erwarten ist, dass eine Stei¬ gerung der Konzentration von PEDOT: PSS in den Proben auch zu einer weiteren Verringerung des spezifischen Widerstandes führt. Insbesondere kann durch Steigerung des Gehalts an PEDOT: PSS das Cellulosematerial im trockenen Zustand auf ei¬ nen elektrischen spezifischen Widerstand von 1012 Q'm eingestellt werden. Dies ist aus den oben genannten Gründen besonders vorteilhaft für die Verwendung des Cellulosematerials als Isolation von Transformatoren, wenn das Cellulosematerial mit Öl getränkt wird. Der spezifische Widerstand von Trans- formatorenöl liegt nämlich ebenfalls im Bereich von 1012 Ω'm.

Claims

Patentansprüche / Patent Claims
1. Cellulosematerial (19, 22) aus Cellulosefasern, welches mit einer die elektrische Leitfähigkeit des Cellulosemateri- als (19, 22) erhöhenden Imprägnierung versehen ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die Imprägnierung aus einem Polymer (13) besteht, welches aus einem negativ geladenen Ionomer, insbesondere PSS, und einem positiv geladenen Ionomer vernetzt ist.
2. Cellulosematerial (19, 22) nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das positiv geladene Ionomer PEDOT oder PANI ist.
3. Cellulosematerial (19, 22) nach einem der vorangehenden Ansprüche
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass der spezifische Widerstand pp des imprägnierten Cellulo- sematerials (19, 22) bei 1012 Gm liegt.
4. Cellulosematerial (19, 22) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass dieses flächig ausgebildet ist und über die gesamte Di- cke eine zumindest im Wesentlichen gleichbleibende Konzentra¬ tion des zur Imprägnierung vorgesehenen Polymers (13) aufweist.
5. Verwendung eines Cellulosematerials (19, 22) aus Cellulo- sefasern mit einer die elektrische Leitfähigkeit des Cellulo¬ sematerials (19, 22) erhöhenden Imprägnierung, die aus Polymer (13) besteht, welches aus einem negativ geladenen Ionomer, insbesondere PSS, und einem positiv geladenen Ionomer vernetzt ist, als Isolationsmaterial (18) für einen Transfor¬ mator .
6. Verfahren zum Herstellen eines imprägnierten Cellulosema- terials (19, 22) aus Cellulosefasern, bei dem eine Imprägnie¬ rung mit organischen Stoffen erfolgt,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass
• ein wässriger Elektrolyt (24) aus einem positiv gelade- nen Ionomer und einem negativ geladenen Ionomer, insbesondere PSS, hergestellt wird
• Cellulosefasern (12) dem Elektrolyt (24) beigemischt werden oder mit dem Elektrolyt (24) getränkt werden,
• das Wasser des Elektrolyten (24) zumindest so weit ent- fernt wird, dass das Cellulosematerial (19, 22) entsteht und
• die Ionomere vernetzt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass als positiv geladenes Ionomer PEDOT oder PANI verwendet wird .
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das Entfernen des Wassers vor dem Vernetzen der Ionomere durch ein Walzen des Cellulosematerials (19, 22) unterstützt wird .
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass nach dem Vernetzen der Ionomere ein vollständiges Trocknen des Cellulosematerials (19, 22) erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das Entfernen des Wassers und/oder das Vernetzen der Ionomere durch ein Andrücken von beheizten Walzen (29, 31, 32, 36) unterstützt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass das Cellulosematerial durch Schichten mehrerer vorher imprägnierten Lagen (15) hergestellt wird.
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