DE2264819A1

DE2264819A1 - Fasertuch und dessen verwendung als elektrisches isoliermaterial

Info

Publication number: DE2264819A1
Application number: DE19722264819
Authority: DE
Inventors: Yoshio Fuziwara; Isao Hamana; Shiro Kumakawa
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1971-12-13
Filing date: 1972-12-12
Publication date: 1975-03-27
Also published as: JPS4864222A; DE2260778B2; GB1411443A; FR2163586B1; NL7216920A; FR2163586A1; JPS525612B2; DE2260778A1; NL172571C; NL172571B; IT971817B

Description

Die Erfindung betrifft ein Naphthalatpolyesterfasementhaltendes Tuch und dessen Verwendung als elektrisch isolierendes Material.

Aus Naphthalatpolyestern gefertigte Fasern, die durch Umsetzung von Naphthalin-^,6-dicarbonsäure mit Äthylenglykol erhalten wurden, sind als Industriematerialien, beispielsweise als Kautschuk-Verstärkungsmaterialien, auf Grund ihrer überlegenen mechanischen und thermischen Eigenschaften gegenüber Fasern aus einem Polyäthylenterephthalat bekannt, die seit langem verwendet werden (US-Patentschrift 3 616 852).

509813/0892

In der japanischen Patentanmeldung 7 13o 972 (referiert in Derw. Japanese Pat. Rep. 1971 Nr. 35 sind Fäden mit verbesserter Dehnung beschrieben, die aus Polyäthylen-2,6-naphthalat oder copolymerisiertem Polyäthylen-2,6-naphtha- lat mit einem Gehalt von weniger als 15 Mol-# einer dritten Komponente erhalten wurden. Die grundmolare Viskosität dieses Polyesters ist oberhalb o,3 bei 35⁰C in einem Lösungsmittelgemisch von Phenol und o-Dichlorbenzol.

Es wurde jedoch angenommen, dass die üblichen Naphthalatpolyesterfasern zur Anwendung auf Gebieten, wo gewirkte, gewebte oder nicht-gewebte Tücher aus diesen Fasern bei hohen Temperaturen verwendet werden, insbesondere auf dem Gebiet der elektrischen Isoliennaterialien, ungeeignet sind. Dies hauptsächlich deswegen, weil diese Naphthalatpolyester eine niedrige Dehnung besitzen und eine Verringerung der Zähigkeit bei hohen Temperaturen zeigen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung von Naphthalatpolyesterfasern enthaltenden Tüchern, die für elektrische Isoliermaterialien geeignet sind, gute mechanische Eigenschaften und eine gute Anfärbbarkeit sowie Wärmebeständigkeit besitzen.

Gemäß der Erfindung wird ein Fasertuch geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Naphthalatpolyester mit einem Gehalt von mindestens 85 Mol-# Äthylen-2,6-naphthalat-Einheiten und mit einer Intrinsikviskosität von o,45 bis l,o unter Anwendung einer Spinndüse mit einer Querschnittsfläche von o,o49 bis 3,14 mm² je Loch bei einer Spinntemperatur entsprechend der folgenden Gleichung

28,6 PlJ ^{+ 5o1}'⁴ = ^T = ³⁵'⁷

worin T die Spinntemperatur in ⁰C und £rjj die Eigenviskosität des Polyesters bedeuten, schmelzgesponnen wird und die extrudierten Fäden mit einer Geschwindigkeit von 3ooo bis 12 ooo m je Minute aufgenommen werden.

509813/0892

22ΘΑ819

Dabei wird vorteilhaft eine Spinntemperatur entsprechend den folgenden Gleichungen

28,6 /fr/ + 301,4-^ T * 35,7 BfI + 279,3 T = (73,8 ßrf - 88,6) \fl + 331,6

angewandt, worin T die Spinntemperatur in ° C, J/q/ die Intrinsikviskosität des Polyesters und A die Querschnitts-

fläche in mm je Loch der Spinndüse angeben. Günstigerweise wird ein Streckverhältnis entsprechend der folgenden Gleichung

-7,43 x 10"⁵W + 2,37 = log D £ 2,27 |/T~+ 1,98

angewandt, worin V/ die Aufnahmegeschwindigkeit in m je Minute, D das Streckverhältnis und A den Querschnitts-

P
bereich in mm je Loch der Spinndüse bedeuten.

Die in dem Fasertuch gemäß der Erfindung verwendeten Pasern besitzen eine größere Zähigkeit, Festigkeit und Färbbarkeit, einen höheren Schmelzpunkt und eine geringere Erniedrigung der Festigkeit bei hohen Temperaturen als die üblichen Naphthalatpolyesterfasern.

Vorteilhafterweise sind die Fäden, Fasern oder Garne in dem Fasertuch nicht gestreckt.

Insbesondere wird gemäß der Erfindung ein Fasertuch geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es durch 7/ärmebehandlung eines Fasertuches, das hauptsächlich aus Fäden, Fasern oder Garnen aus einem Haphthalatpolyester mit einem Gehalt von mindestens 85 Mol-# Äthylen-2,6-naphthalat-Einheiten und mit einer Intrinsikviskosität von ο,45 bis l,o

509813/0892

besteht, wobei die Fasern ein Beugungsintensitätsverhältnis (R) zwischen einem Bragg-Reflexionswinkel 2Θ = 18,7 und 2Θ = 15f6°, bestimmt nach dem Röntgenbeugungsverfahren, im Bereich von mehr als 1,73 und bis zu 5,ο besitzen, bei einer Temperatur nicht niedriger als 2o5°C, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des Tuches unter Bedingungen, die die folgenden Gleichungen

T - 205 S 7Oe"^{2 l0S}10*
T . Tm i -70β-²<*-^1ο&10*>

erfüllen, worin T die Wärmebehandlungstemperatur in ⁰C, t die Wärmebehandlungszeit in Sekunden und e die Basis des natürlichen Logarithmus bedeuten, erhalten wurde.

Dieses Pasertuch gemäß der Erfindung ist insbesondere zur Verwendung als elektrisches Isoliermaterial brauchbar.

Wenn das vorstehende Fasertuch als elektrisches Isoliermaterial verwendet wird, wird es in vorteilhafter Weise mit einem Lack imprägniert.

Eine spezielle Ausbildungsform ist ein elektrisch isolierendes Material aus dem Fasertuch gemäß der Erfindung, das im wesentlichen aus Fäden, Fasern oder Garnen eines Naphthalatpolyesters mit einem Gehalt von mindestens 85 Mol-$ Äthylen-2,6-naphthalat-Einheiten mit einer Intrinsikviskosität von o,45 bis l,o besteht, wobei die Fäden, Fasern oder Garne ein Beugungsintensitätsverhältnis (R) zwischen einem Bragg-Reflexionswinkel 20 = 18,7° und 29 = 15,6°, bestimmt nach dem Röntgenbeugungsverfahren, im Bereich von mehr als 1,73 bis zu 5,o besitzen. Die hier verwendeten Pasern werden ge-

509 8137 089 2

mäß der In der DT-PS (Patentanmeldung P 22 6o 778.9-

43) beschriebenen Arbeitsweise erhalten.

Die hier angegebene Intrinsikviskosität (grundmolare •Viskosität) wird aus der Viskosität des Polymeren erhalten, die unter Verwendung einer Lösung des Polymeren in einem Gemisch aus Phenol und o-Dichlorbenzol im Verhältnis 6 : 4 bei 35⁰C gemessen wurde. Wenn die Intrinsikviskosität des Haphthalatpolyesters den Wert l,o überschreitet, wird seine Schmelzviskosität übermäßig hoch, wodurch das Schmelzspinnen schwierig wird. Falls die Intrinsikviskosität weniger als o,45 beträgt, besitzen die erhaltenen Pasern nicht die gewünschten guten Eigenschaften.

Das wesentlichste Merkmal der in dem Tuch gemäß der Erfindung verwendeten Faeern liegt in ihrer neuen kristallinen Struktur, die durch ein Beugungsintensitäts-Verhältnis (R) im Bereich von mehr als 1,73 bis zu 5_too zwischen einem Bragg-Reflexionswinkel 20 = 18,7° und 20 = 15,6° in der Beugungsintensitätsverteilungskurve in Äquatorialrichtung, bestimmt nach dem Röntgenbeugungsverfahren, gekennzeichnet ist.

In der beiliegenden Zeichnung ist Pig. I eine graphische Darstellung, die die Beugungsintensitätsverteilungs^ kurven in der Äquatorialrichtung der liaphthalatpolyesterfasern gemäß der Erfindung und üblicher Naphthalatpolyesterfasern zeigen, welche nach dem Röntgenbeugungsverfahren erhalten wurden. Die Pig. 2 zeigt Belastungs-Dehnungskurven der Naphthalatpolyesterfasern gemäß der Erfindung, üblicher Naphthalatpolyesterfasern und Polyesterfasern mit einem R-Wert von höchstens 1,73.

509813/0892

Pig. 3 zeigt in graphischer Darstellung die Beziehung zwischen der Wärmebehandlungstemperatur und der Wärmebehandlungszeit von gewebten Tüchern gemäß der Erfindung.

Die Bedingungen der Bestimmung der Beugungsintensiläts- kurve, wie in Pig. I gezeigt, waren folgende:

Filter: Nickelfilter	35 kV, 2o mA
Strom:	o,15 mm 0
Beugungsspalt:	1°
Streuschlitz:	o,4 mm
Aufnahmespalt:	1,542 a
Wellenlänge A:

In Fig. 1 zeigt die Kurve 1 die Beugungsintensitätsverteilungskurve der in den Tüchern gemäß der Erfindung verwendeten Fasern,und die Kurve 2 zeigt die Beugungsintensitätsverteilungskurve von üblichen Naphthalatpolyesterfasern. Kurve 3 zeigt die Beugungsintensitätsverteilungskurve von amorphen Naphthalatpolyesterfasern.

Das Beugungsintensitätsverhältnis (R) zwischen dem Bragg-Reflexionswinkel 2 9 = 18,7° und 2 θ = 15,6°, wie ea hier angewendet wird, wird entsprechend der folgenden Gleichung (1) berechnet:

_{R =} Icl8,7° - Ial8,7°
" Icl5,6° - Ial5,6°

° und Icl56°

worin Icl8,7° und Icl5,6° die Beugungsintensitäten (Höhe der Spitze in der Kurve) beim Bragg-Beflexionswinkel von 20 = 18,7° bzw. 2Θ = 15,6° in der Röntgenbeugungsintensi tätsverteilungskurve der Fasern und Ial8,7° und Icl5,6°

50981 3/0892

die Beugungsintensitäten der amorphen Fasern "beim Bragg-Reflexionswinkel von 20 = 18,7° bzw. 2Θ = 15,6° in der Beugungsintensitätsverteilungskurve angeben.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, haben die üblichen Naphthalatpolyesterfasern (Kurve 2) eine hohe Spitze bei einem Bragg-Reflexionswinkel 2Θ = 15,6°, jedoch fehlt praktisch eine Spitze bei 2Θ = 18,7°. Deshalb haben diese Polyesterfasern ein Beugungsintensitätsverhältnis (R) von etwa o,ll. Im Gegensatz hierzu haben die in den Tüchern gemäß der Erfindung verwendeten Naphthalatpolyesterfasern (Kurve 1) eine ausgeprägte Spitze bei 2Θ = 18,7° und ein Beugungsintensitätsverhältnis (R) von etwa 3,lo, was beträchtlich höher als bei den üblichen Naphthalatpolyesterfasern ist.

Aufgrund ihrer neuen kristallinen Struktur behalten die in den Tüchern gemäß der Erfindung verwendeten Fasern eine ausreichende Festigkeit

von mindestens 4,4 g/den bei und besitzen eine höhere Dehnung als die üblichen Fasern. Wenn die Festigkeit der Fasern als T (g/d) angegeben wird und ihre Dehnung als E (#) angegeben wird, haben die Fasern eine Zähigkeit, ausgedrückt durch T χ ί E'von mindestens 21,5, und der Wert E beträgt mehr als 11 bis zu 4o$. Die üblichen Naphthalatpolyesterfasern mit einem R-Wert von beispielsweise etwa o,12 haben eine Zähigkeit von höchstens etwa 21,und es ist unmöglich, deren Festigkeit ohne einen Abfall der Dehnung zu erhöhen.

Die in den Tüchern gemäß der Erfindung verwendeten Naphthalatpolyesterfasern zeigen eine zweite Streckgrenze in ihrer Belastungs-Dehnungs-Kurve. Es ergibt sich aus Fig. 2, daß die Belastungs-Dehnungs-Kurve 1 der in den Tüchern gemäß der Erfindung verwendeten Naphthalatpolyesterfasern zwei

509813/0892

Streckgrenzen bei A und B zeigen. Die Stelle A ist die primäre Streckgrenze und die Stelle B ist die sekundäre Streckgrenze.

Im Gegensatz hierzu zeigt die Belastungs-Dehnungs-Kurve 2 der üblichen Naphthalatpolyesterfasern und die Belastungs-Dehnungs-Kurve 5 von Naphthalatpolyesterfasern mit einem R-Wert von höchstens 1,73 lediglich eine Streckgrenze.

Aufgrund ihrer neuen kristallinen Struktur haben die in den Tüchern gemäß der Erfindung verwendeten Naphthalatpolyesterfasern weit höhere Schmelzpunkte als die üblichen Naphthalatpolyesterfasern, die bei mindestens 275⁰C, üblicherweise mindestens 28o°C liegen.

Der hier angegebene "Schmelzpunkt¹¹ ist die Temperatur, bei dem eine endotherme Spitze in der DSC-Kurve auftritt, die mit 8,5 m Probegewicht bei einer Erhitzungsgeschwindigkeit von Io C/min unter Anwendung eines Perkin-Elmer-Testgerätes bestimmt wurde.

Darüberhinaus zeigen die in den Tüchern gemäß der Erfindung verwendeten Pasern den Vorteil, daß sie höchstens eine geringe Abnahme der Festigkeit bei hohen Temperaturen zeigen. Die in den Tüchern gemäß der Erfindung verwendeten Pasern haben auch eine überlegene Lichtstabilität und Anfärbbarkeit gegenüber den üblichen Naphthalatpolyesterfaeern.

Die Farbstofferschöpfung der üblichen Naphthalatpolyesterfasern mit Dispersfarbstoffen beträgt höchstens 25$, während sie bei den in den Tüchern gemäß der Erfindung enthaltenen Naphthalatpolyesterfasern in der Größenordnung von mindestens 4o# liegt.

509813/0892

Die Farbstofferschöpfung wird in folgender Weise bestimmt: Die Probefasern werden mit einem Färbebad gefärbt, welches 4$ (bezogen auf das Gewicht der Fasern) des Dispersfarbstoffes Dispersol Fast Scarlet B und o,5 g/l eines Dispergiermittels enthält, und zwar bei loo°C während 9© Minuten, wobei das Verhältnis der Fasern zu der Färbeflüssigkeit auf l:loo eingestellt wird. Zu 2 cur der nach dem Fär-

■3 ben verbliebenen Flüssigkeit werden 2 cm Aceton zugesetzt und das Gemisch auf 5o cm unter Verwendung einer wäßrigen Lösung von Aceton (Verhältnis von Aceton zu Wasser 5o : 5o) verdünnt. Die optische Dichte (OD) dieser lösung wurde mit einem Spektrophotometer bestimmt. Die FärbstofferSchöpfung wird durch die folgende Gleichung (2) angegeben.

ODp

Färb st off er Schöpfung ($) = (1 ) x loo (2)

0D_B

worin 0IU und OD-g die optischen Dichten der verbliebenen Flüssigkeit nach der Färbung bzw. der Farbstofflösung sind.

Falls der R-Wert der Haphthalatpolyesterfasern weniger als 1,73 beträgt, steigt der Schmelzpunkt nicht an und es tritt keine Verbesserung der Schlagbeständigkeit und der Ermüdungsbeständigkeit auf.

Baphthalatpolyesterfasern mit einem R-Wert von höher als 5,o können nicht erhalten werden.

Zusätzlich zu den vorstehenden Eigenschaften besitzen die in den Tüchern gemäß der Erfindung enthaltenen Naphthalatpolyesterfasern eine hohe chemische Beständigkeit, gute Dimensionsstabilität gegenüber Wärme und Belastung, hohen Anfangs-Young-Modul und niedrigen Feuchtigkeitsgehalt.

Der Titerwert der gemäß der Erfindung verwendeten Fasern beträgt 0,5 bis loo den/Faden.

509813/0892

- Io -

Die in den Tüchern gemäß der Erfindung verwendeten Pasern können im gezwirnten oder nicht-gezwirnten Zustand vorliegen. Durch eine Streckung der Pasern oder Fäden kann eine Verschlechterung ihrer vorteilhaften Eigenschaften eintreten, und deshalb sollten die Pasern nicht gestreckt werden. Gewünschtenfalls können die Fasern wärmebehandelt oder geschrumpft werden.

Da die in dem Pasertuch gemäß der Erfindung enthaltenen Pasern eine stark verbesserte Zähigkeit und überlegene Wärmestabilität, Pärbbarkeit und Beständigkeit gegen feuchte Wärme besitzen, können verschiedene Störungen, beispielsweiße das Auftreten von Pusseln oder die Verringerung der Festigkeit bei der Verarbeitung der Pasern, beispielsweise bei Web- oder Wirkarbeitsgängen vermieden werden. Somit ergeben diese Pasern Textilgegenstände, welche wertvoll für Handwerks- und Industrieanwendungen sind, bei denen Wärmebeständigkeit gefordert wird. Beispiele für Anwendungen der erfindungsgemäßen Tücher aufgrund ihrer guten Wärmebeständigkeit und Anfärbbarkeit sind Arbeitskleidungen und Teppiche oder Decken für den Gebrauch unter hohen Temperaturen, und aufgrund ihrer guten Wärmebeständigkeit und chemischen Beständigkeit sind Anwendungsbeispiele Gasfilter für hohe Temperaturen. Sie sind besonders wertvoll für elektrische Isoliermaterialien aufgrund ihrer geringen Feuchtigkeitsaufnahme. Weiterhin sind diese Tücher wertvoll für Malerleinwand oder Filter für heißes Wasser aufgrund ihrer guten Beständigkeit gegen feuchte Wärme. Weiterhin können sie unter Ausnützung ihrer guten Wärmeisoliereigenschaften als Wärmeisoliermaterialien verwendet werden.

Die Fasertücher gemäß der Erfindung können leicht durch Weben, Wirken oder Pilzverfahren in üblicher Weise hergestellt werden.

50981 3/0892

- ii -

Aussehen und Handhabungseigenschaften der erhaltenen Fasertücher und Vliese sind mit anderen synthetischen Paser tüchern vergleichbar.

Die Naphthalatpolyesterfasern oder -fäden können zu gewebten Tüchern von gewünschter Textur, beispielsweise Leinengewebe, Köpergewebe oder Satingewebe, gestrickten oder gewirkten Tüchern, wie Rundstrickwaren, oder nichtgewebten Tüchern verarbeitet werden·

Die Stufe der Herstellung von nicht-gewebten Tüchern kann mit der Spinnstufe verbunden werden. Die Fasertücher oder Vliese können vom verwebten, verwirkten, mischgewebten oder mischgesponnenen Typ sein. Außerdem können sie auf Filme oder Papiere unter Bildung eines Schichtstoffes aufgeschichtet sein.

Diese Fasertücher oder Vliese werden dann einer Behandlungsstufe, wie Sieden in einer Schleife, Walzentrocknung oder Wärmebehandlung, zugeführt. Von diesen hat die Wärmebehandlung eineft besonders großen Einfluß auf die Eigenschaften des erhaltenen Fasertuches und die Eigenschaften desselben in den anschließenden Verarbeitungsstufen, d.h. Schrumpfung, Flachheit und Dimensionsstabilitä"fc gegen Wärme.

Die Wärmebehandlungsbedingungen werden durch die Wärmebehandlungstemperatur (T⁰C) und die Wärmebehandlungszeit (t in Sekunden) definiert und es wurde festgestellt, daß die wirksame Warne behändlungstemperatur gemäß der Erfindung nicht niedriger als 2o5°C, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes der Fasern liegt. Ausgedehnte Untersuchungen wurden hinsichtlich der Wärmebehandlungszeit bei verschiedenen Temperaturen ausgeführt. Dabei wurde gefunden, daß durch

509813/089?

Wärmebehandlung des Fasertuches unter Bedingungen, die die folgenden beiden Gleichungen (4) und (5) erfüllen, ein Tuch aus Naphthalatpolyesterfasern erhalten werden kann, das eine überlegene Wärmebeständigkeit und mechanische Festigkeit und gleichfalls Flachheit, Dimensionsstabilität gegenüber Wärme und niedrige Schrumpfung zeigt und das eine gleichförmige Textur besitzt und besonders als elektrisches Isoliermaterial geeignet ist:

T = 205 £ 70e~^{2 los}10^t (4)

T = Tm £ -70e-²⁽⁴"^lo6i0^t) (5)

worin e die Basis des natürlichen Logarithmus ist.

Gemäss Fig. 3, die die Beziehung zwischen der Wärmebehandlungstemperatur und der Wärmebehandlungszeit zeigt, zeigt der durch die Kurven (I) und (II) entsprechend den Gleichungen (1) und (2) umgebene schraffierte Teil eine Kombination von Wärmebehandlungstemperatur und Wärmebehandlungszeit, die in enger Beziehung zu den Eigenschaften des wärmebehandelten Tuches steht, d. h. Dimensionsstabilität bei Wärmeeinwirkung, Stabilität, Schrumpfung und Flachheit.

Wenn diese Beziehung zwischen Wärmebehandlungstemperatur und Wärmebehandlungszeit nicht erfüllt wird, d. h., wenn die Beziehung ausserhalb der durch die Schraffierung gezeigten Teile liegt, sind die Eigenschaften des wärmebehandelten Tuches für praktische Zwecke nicht zufriedenstellend.

Das der Wärmebehandlung unter Erfüllung der vorstehend angegebenen Temperatur- und Zeiterfordernisse unterzogene wärmebehandelte Fasertuch hat eine verbesserte Wärmedimensionsstabilität, Schrumpfung und Flachheit des Fasertuches. Deshalb können in den erhaltenen

50981 3/0892

Tüchern Lacke einheitlich imprägniert werden. Wenn die Tücher zu Form von Bänder geschnitten werden, ist es leicht, sie so zu schneiden, dass sie eine gerade Kante haben.

Die unter den Bedingungen der Gleichungen (4) und (5) durchgeführte Wärmebehandlung kann unter Anwendung bekannter Vorrichtungen, beispielsweise eines Bahnentrockners (Värmebehandlungseinrichtung vom Blasofentyp oder Wännebehandlungseinrichtung vom Walzentyp) durchgeführt werden. Die Wärmebehandlung kann entweder unter Spannung oder unter Ermöglichung einer begrenzten Schrumpfung ausgeführt werden. Da das IJaphthalatpolyestertuch bei der Wärmebehandlung eine begrenzte Schrumpfung erlaubt, und dabei eine verringerte Zähigkeit zeigt, sollte die Schrumpfung vorzugsweise auf nicht mehr als 15 % der ursprünglichen Länge begrenzt sein. Falls der Wert 15 % überschreitet, können die vorstehend angegebenen Vorteile nicht erhalten werden. Die vorstehende Wärmebehandlung kann kontinuierlich im Verlauf der Verarbeitung der Fasern, beispielsweise Weben oder Laugen, oder vor oder nach der Überführung der Fasern in das Endprodukt, beispielsweise elektrische Isoliermaterialien, durchgeführt werden.

Die Naphthalatpolyestertücher und -vliese gemäss der Erfindung haben eine ausreichende Wärmebeständigkeit' im Vergleich zu den üblichen faserartigen elektrischen Isoliermaterialien der Qualität B oder F und besitzen weit überlegene mechanische Eigenschaften und Verarbeitungsfähigkeit. Deshalb tragen sie zu einer kleinen Größe und einem niedrigen Gewicht der Betriebsanlagen bei und können in Maschinen der Anforderung F verwendet werden.

Es wurde versucht, Naphthalatpolyestertücher, die mit einem Lack imprägniert waren, herzustellen, die biegsam,

509813/0892

flexibel und wärmebeständig in einem Ausmaß vom Grad B oder F waren, und diese Eigenschaften selbst unter feuchten Bedingungen in ausreichendem Ausmaß beibehalten. Es wurde dabei gefunden, daß derartige Naphthalatpolyestertücher erhalten werden können, wenn die Naphthalatpolyestertücher mit einem Lack vom Alkyd-, Polyurethan-, Epoxy-, Acrylnitril- oder Silicontyp und sogar wärmebeständigen Anstrichen vom heterocyclischen Typ entweder allein oder in Kombination imprägniert werden.

Die mit dem Lack imprägnierten Naphthalatpolyestertücher haben überlegene mechanische Eigenschaften, d.h. große Zugfestigkeit, Young-Modul, Bruchfestigkeit, Reißfestigkeit und Biegefestigk-eit,und auch gute Wärmeeigenschaften und Dimensionsstabilität,und zeigen stabile elektrische Eigenschaften innerhalb eines weiten Temperaturbereiches. Weiterhin hat das Naphthalatpolyestertuch eine ausreichende Beständigkeit gegenüber verschiedenen Lacken, isolierenden Ölen, Difluordichlormethan, Kühlölen, verschiedenen organischen Lösungsmitteln und Weichmachern. Durch geeignete Wahl eines Lackes gemäß dem Anwendungszweck kann ein faserhaltiges Isoliermaterial erhalten werden, das weit günstiger ist, als die üblichen mit Lacken imprägnierten Tücher. Weiterhin hat dieses faserhaltige Isoliermaterial Handhabungs- und Verarbeitungseigenschaften, die gleich oder besser wie bei gebräuchlichen Materialien sind. Die mit Lacken imprägnierten faserartigen Tücher, die gemäß der Erfindung erhalten wurden, sind ^uch den üblichen mit Lacken imprägnierten Tüchern mit Wärmebeständigkeiten im Bereich B oder F vergleichbar und können als elektrische Isoliermaterialien mit weit besseren Punktionen hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften, der Verarbeitungsfähigkeit, der Qualität und der Quantität, die zugeführt werden kann, verwendet werden.

5098 13/0892

Die elektrischen Isoliermaterialien gemäß der Erfindung können als Tücher, Tuchbänder, Tuchschlauch oder -hüllen in Form von Naphthalatpolyesterfaserstoffen allein oder in Form von laek-imprägnierten Tuchwaren, lackierten Tuchbändern, lackierten Tuchschläuchen oder beschichtetes Pre-preg in der mit einem lack imprägnierten Form verwendet werden. Die elektrischen-Isoliermaterialien gemäß der Erfindung können auch als Schichtstoffe oder als andere bearbeitete Gegenstände durch Verbinden oder Schmelsverbindung unter Anwendung eines organischen Materials, wie Filmen, oder eines anorganischen Isoliermaterials, wie Glas, Asbest, Glimmer, verwendet werden. Sie können auch auf anderen Gebieten unter Einverleibung von verschiedenen Antioxidationsmitteln oder Feuerverzögerungsmitteln verwendet werden.

Die Fasern können in Fasertüchern gemäß der Erfindung in Form von Mischgarnen mit anderen Arten von Fasern enthalten sein, wobei diese Stoffe durch z.B. Mischverwebung,. Zwischenverwebung oder Mischverspinnung erhalten werden.

Darüberhinaus können Wärmebeständigkeit, Flammbeständigkeit und Young-Modul der erfindungsgemäßen Naphthalatpolyesterfaserstoffe verbessert werden, wenn die Naphthalatpolyesterfasern mit aromatischen Polyimidfasern, aromatischen Polyamidimidfasern, aromatischen Polyamidfasern, Fluorpolymerfasern, Glasfasern, Kohlenstoffasern oder Metallfasern vermischt werden oder mit anderen niedrig-schmelzenden Fasern vermischt oder wärmeverschmolzen werden.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung. Die Beugungsintensitätsverteilungskurve in der Äquatorialrichtung nach dem Röntgenbeugungsverfahren, die Belastungs-Dehnungs-Kurve, der Schmelzpunkt, der Schmelzpunkt unter konstanter Länge, die Beständigkeit gegenüber feuchter V/ärme, die Beständigkeit gegenüber trockener Wärme, die Farbstofferschöpfung und das Flaminverzögerungsvermögen wurden nach den folgenden Verfahren ermittelt:

5 03 813/0892

ZZD40

RöntgenbeugungsbeStimmung

Filter: Nickelfilter
Strom: 35 KV, 2o mA
Beugungsspalt: o,15 mm 0
Streuschlitz: 1°
Aufnähmespalt: o,4 um
Wellenlänge,-^: 1,542 Ä

Belastungs-Dehnungs-Kurve

Länge der Probe: 2o cm

Zuggeschwindigkeit: Ioo76/min bei 25⁰C und einer relativen Feuchtigkeit (RH) von 65$

Bei der in der Belastungs-Dehnungs-Kurve erhaltenen Bruchfestigkeit ist eine Verringerung des Titers aufgrund der Zunahme der Dehnung nicht korrigiert.

Schmelzpunkt

Der Schmelzpunkt der Probefasern (Probegewicht: 8,5 mg) wurde mittels eines Kalorimeters unter Erhitzen in einem Ausmaß von lo°C/min bestimmt. Die Probe war im freien Zustand während der Bestimmung und die Temperatur, bei der die endotherme Spitze auftrat, wurde aus der erhaltenen DSC-Kurve abgelesen.

Schmelzpunkt, bestimmt unter konstanter Länge der Fasern

Es erfolgte die gleiche Bestimmung des Schmelzpunktes wie vorstehend, wobei jedoch die Probefasern bei konstanter Länge während der Bestimmung gehalten wurden.

Beständigkeit gegen feuchte Wärme

Das Probestück wurde in Wasser ge während 6 Stunden ohne Beschränkung seiner Länge in einem

Das Probestück wurde in Wasser gegeben und bei 15o C

509813/0892

geschlossenen Gefäß (Autoklav) behandelt und die Festigkeitsbeibehaltung des Probestückes wurde bestimmt.

Beständigkeit gegen trockene Wärme

Das Probestück wurde unter konstanter Länge in einem Heißluftbad bei 15o, 23o und 25o°C während 60 Minuten behandelt und die Festigkeitsbeibehaltung des Probestückes wurde bestimmt.

Färbstofferschöpfung

Dispersfarbstoff: Dispersol Fast Scarlet B, 4$, bezogen auf Fasergewicht Dispergiermittel: o,5 g/l
Verhältnis Gut zu Flüssigkeit: l:loo Färbungstemperatür: loo°C
Färbungszeit: 9o Minuten

Unter den vorstehenden Bedingungen wurden die Probefasern gefärbt. Zu 2 cm der restlichen Flüssigkeit nach der Färbung wurden 2 cnr Aceton zugegeben und die Lösung auf 5o cnr mit einer wäßrigen Lösung au3 Aceton/Ytesser in einem Verhältnis von 5o:5o verdünnt. Die optische Dichte (OD) der Lösung wurde unter Anwendung eines Spektrophbtometers gemessen und die Färbst off er schöpf ung aus der folgenden Gleichung berechnet:

^0DR

Farbstoff erschöpf ung (#) = (1 - ^jp x loo

worin ODj> und 0D_B die optischen Dichten der verbliebenen Flüssigkeit nach der Färbung bzw. der Färbungeflüssigkeit vor der Färbung sind.

! "5 1 "

Flaminbeständigkeit

Anzahl der Zündungen: ASTM D 123o-61 Begrenzender Sauerstoffkonzentrationsindex (LOI):

ASTM D2863-7O

Herstellungsbeispiel

Das nachstehende Beispiel beschreibt die Herstellung eines Polyäthylen-2,6-naphthalatfadens, der in den Faserstoffen gemäß der Erfindung verwendet werden kann.

Ein Polyäthylen-2,6-naphthalat mit einer Intrinsikviskosität von 0,645 wurdB bei einer Spinntemperatur von 315°C durch eine Spinndüse mit kreisförmigen Spinnöffnungen jeweils mit einem Durchmesser von o,4 mm und einer Querschnittsfläche von o,1256 mm schmelzgesponnen und die extrudierten Fäden wurden mit verschiedenen Aufnahmegeschwindigkeiten aufgenommen. Die physikalischen Eigenschaften der erhaltenen Fasern sind in Tabelle I angegeben.

509813/0892

Tabelle I

Versuchs-Nr.

(Vergleich)

Aufnahmegeschwindigkeit (m/min) looo 3ooo

Streckverhältnis 145 47 ο

Titer/Faden (den) 9,64 2,91

Festigkeit (g/den) 2,o3 5,64

Dehnung (#) 173 23,5

Zähigkeit (g Wden) 26,7 27,5

Young-Modul (kg/mm ) 5oo 138o

Schrumpfung in sie- .

dendem Y/asser (#) 25,ο 2,ο

4ooo
62o
2,22
6,34
18,7
27,4
16oo

2,0

5ooo 765 1,79 6,78 11,6 23,1 175o

2,0

Wärmebeständigkeit

(Festigkeitsbeibe haltung) [fo)	Std.	Faden schmelz haftung	78	,5	77,6	74,6
feucht 15o°C χ 6	Std.	Faden schmelz haftung	76	'⁶	74,9	72,7
trocken 25o°Cx 1		75,8	49	,6	56,1	58,o
Farbstoffer schöpfung (#)		o,o58	4,	56	4,47	4,o9
R-Wert	(⁰C)	267,o		281,4	284,7	29o,5
DSC-Schmelzpunkt

DSC-Schmelzpunkt, bestimmt unter konstanter Länge (⁰C)

273,1

286,4

289,7 293,6

Versuch Nr. 1 bezieht sich auf Fasern mit einem R-Wert von weniger als 1,73 zum Vergleich,während die Versuche Nr. 2 und 4 Fasern gemäß der Erfindung betreffen.

509813/0892

- 2ο -

Beispiel 1

Ein Polyäthylen-2,6-naphthalat mit einer Intrinsikviskosität von o,64 wvirde bei einer Spinntemperatur von 315⁰C durch eine Spinndüse mit 24 runden Öffnungen jeweils mit
einem Durchmesser von o,27 mm schmelzextrudiert und mit
einer Geschwindigkeit von 2ooo m/min bzw. 3ooo m/min aufgenommen. Die physikalischen Eigenschaften der erhaltenen Pasern sind aus der Tabelle VII ersichtlich.

Tabelle	Versuchs- Hr.	II	1 (Vergleich)	2
Aufnahmegeschwindig keit (m/min)	2ooo	3ooo
Streckverhältnis	17o	255
Titer/Paden (den)	2,97	1,98
Festigkeit (g/den)	2,64	5,12
Dehnung (#) Zähigkeit (g "if^den)	9o,8 25,1	3o,3 28,2
Young-Modul (kg/mm )	68o	135o
Schrumpfung in siedendem Wasser (#)	37,3	2,1
R-Wert	o,13	4,68
Schmelzpunkt (⁰C)	•271,0	279,8

Versuch Nr. 1 dient zum Vergleich.

50981 3/0892

Diese Fasern wurden gezwirnt, walzengeschlichtet lind nach einem üblichen Verfahren gewebt und gewebte Tücher mit einer Dichte von 72 χ 31 Garne/2,5 cm und einer Breite von 101 cm erhalten. Die Tücher wurden in heisses Wasser gehängt und gelaugt, getrocknet und bei 235° C bei einer Geschwindigkeit von 20 m/Min, in einem Nadelspannrahmen von 15 m Länge wärmebehandelt. Die physikalischen Eigenschaften der gewebten Tücher sind aus Tabelle III ersichtlich (Versuche Nr. 3 und 6).

Tabelle III

Versuch-Nr.	3	1	4		180	5	6	7	8
Fasern aus Ver				170
such-Nr.					2
Zugfestigkeit	110		13
(kg/cm2)	80	Ί3
Kette			740	740	790	530
Schuss	75-95		730	680	700	510
Zugdehnung (%)	70-90	1,8
Kette		1,7	25	27	17	16
Schuss			"31	35	19	26
Zugelastizität	1,2
(kg/cm2 χ 103)	1,1	0,4
Kette		0,5	16 -	15	16	15
Schuss			12	11	13	12
Elmendorf-Reiss-	0,1
festigkeit (kg)	0,1
Kette		10,2	0,8<	0,9<	0,7<	Q,8<
Schuss		schlecht	1,0 <	1,K	o,9<	1,0<
Schrumpfung in
trockner Wärme	30,5
(250° C χ 1 Std.)	schlecht
(%)			1,7	2,2	2,0	2,3
Flachheit			gut	gut	schlecht	gut
(beobachtet mit		205
bloßem		5
Auge)
Wärmebehandlungs	235
bedingungen	45
Temperatur (⁰C)	270	235	275	235
Zeit (Sekunden)	10	45	1200	45

509813/0892

Die Versuche Nr. 3, 4 und 7 dienen zum Vergleich. Versuch Nr. 8 zeigt die Ergebnisse, nachdem das Tuch bei 23o C während 3o Tagen unter Anwendung eines Getriebealterungstestgerätes behandelt wurde.

Die physikalischen Eigenschaften eines aus den Fasern von Versuch Nr. 2 gefertigten gewebten Tuches wurden hinsichtlich variierender Wärmebehandlungsbedingungen bestimmt; die Ergebnisse sind in Tabelle III enthalten.

Das gewebte Tuch von Versuch Nr. 6 wurde in Luft bei verschieden hohen Temperaturen wärmeverschlechtert und ein Teil des erzielten Ergebnisses ist in Tabelle III al3 Versuch Nr. 8 gebracht.

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß diese Tücher in zufriedenstellender Weise als wärmebeständige Materialien im Bereich der Qualität P (155°C)verwendet werden können,

Beispiel 2

Jede Paser der Versuche Nr. 1 und 2 nach Beispiel 1 wurde mit 15 Gew.% Poly-m-phenylenisophthalamidfasern (loo den/5o Fäden, Festigkeit 5,3 g/den, Dehnung 22%) vermischt und das Gemisch verwebt, worauf in üblicher Weise ein Zwirnen, Walzenschlichten und Einziehen zur Bildung gewebter Tücher mit einer Dichte von 72 χ 31 Garne/2,5 cm und einer Breite von lol cm ausgeführt wurde. Die gewebten Tücher wurden in heißes Wasser gehängt und gespült. Nach der Trocknung wurden die Tücher bei 235⁰C in einer Geschwindigkeit von 2o m/min in einem Nadelspannrahmen von 15 m Länge wärmebehandelt.

Die Eigenschaften der erhaltenen gewebten Tücher sind aus der nachstehenden Tabelle IV ersichtlich.

509813/0892

Tabelle IV

Versuchs-Nr.	9	1	Io
Easern aus Versuchs- Nr.		2
Zugfestigkeit (kg/cnr)	125
Kette	115	750
Schuss		690
Zugdehnung (%)	55-65
Kette	45-50	25
Schuss		33
Zugelastizität (kg/cm² χ 10^)	1,0
Kette	Q-,8	12
Schuss		11
Elmendorf-Reissfestig- keit (kg)	0,3
Kette	0,2	1,0
Schuss		1,1«
Trockenwärmeschrumpfung	18,1
(25O⁰C χ 1 Std.)	Beispiel 3	1,4

Das gleiche Naphthalatpolyestertuch wie bei Versuch Nr. 6 von Beispiel 1 wurde mit einem Lack (Copolymeres aus Methylphenylsiloxan und einem Alkydharz, d. h. einem alkydmodifizierten Siliconlack) imprägniert und das harzimprägnierte Tuch bei 12o°C während 7 Minuten getrocknet. Anschließend wurde es bei 2oo°C während 26 Minuten gebacken. Die Menge des imprägnierten Lackes betrug das 2,7-fache des Gewichts des Grundtuches.Zum Vergleich wurde ein gewebtes Tuch aus Polyäthylenterephthalatfäden (5o den/24 Fäden)

50981 3/0892

als Grundtuch verwendet und unter den gleichen Bedingungen wie vorstehend imprägniert und getrocknet. Die Eigenschaften der beiden Tücher wurden verglichen. Die Ergebnisse sind in Tabelle V enthalten. Aus den Werten ergibt es sich, dass das erfindungsgemasse Tuch ausreichend als wärmebeständiges Material innerhalb des Bereiches der Qualität F (155° C) verwendet werden kann, während mit dem Vergleichstuch keine günstigen Ergebnisse erhalten wurden.

	Tabelle	V	210OC	Polyäthylentere- phthalattuch
Eigenschaften	Naphthalatpolyester- tuch	Tagen	(Vergleich)
	Anfangs- nach	420	Anfangs- nach 210 C wert χ 7 Tage
	wert ' χ 7	19	490 150
Zugfestigkeit (15 nun Breite, kg/cm^)	680	800	38 5
Zugdehnung (15 nun Breite, %)	28	6	10⁴< vollstän dig ge schädigt
Schopper-Biege- festigkeit (mehrfacher)	10³<	9x10^	8< 1,3
Mullen-Bruchfe-p stigkeit (kg/cm )	8<	53
Volumenwiderstand (Ohm-cm) j	5,1x10^ 2,		60 0
dielektrische Durchschlagfe stigkeit (KV/mm)	60

50981 3/0892

Beispiel 4

Ein Polyäthylen-2,6-naphthalat mit einer Intrinsikviskosität von o,58 wurde bei einer Spinntemperatur von 3o3°C durch eine Spinndüse mit 48 runden Öffnungen jeweils mit einem Durchmesser von o,4 mm schmelzextrudiert und in verschiedenen Ausmaßen verschränkt, um eine Kohärenz zu erzielen· Dann wurden die verschränkten Fäden mit einer Aufnahmegeschwindigkeit von 3ooo m/min unter Anwendung eines Streckverhältnisses von 653 aufgewickelt. Die Eigenschaften der erhaltenen Fäden sind in Tabelle VI angegeben.

Tabelle VI

Versuchs- Nr.	11	12	13
Versehränkungs- ausmaß * (Anzahl/m)	0	4	Io
Titer/Paden (den)	5,2o	5,22	5,24
Festigkeit (g/den)	5,21	5,18	5,o9
Dehnung (#) Zähigkeit (g f^den)	2o,5 25,5	19,8 25,1	18,3 21,7
R-Wert	4,55	4,55	4,36
Schmelzpunkt (⁰C)	28o,6	28o,4	28o,7

* entsprechend dem Verfahren der britischen Patentschrift 924 o89

509813/0892

Nach der Zwirnung der Pasern wurde ein Schlauch mit einem Innendurchmesser von 2,ο mm hieraus unter Anwendung von 24 Schußspulen gewebt. Die verflochtenen Pasern ergaben einen Schlauch frei von Pusseln, und die Webbarkeit war gut. Die Schläuche konnten als wärmebeständige Materialien im Bereich der Qualität P (155⁰C) zufriedenstellend verwendet werden.

Beispiel 5

Ein Polyäthylen-2,6-naphthalat mit einer Intrinsikviskosität von o,638 wurde bei einer Spinntemperatur von 3o8°C durch eine Spinndüse mit 48 runden Öffnungen jeweils mit einem Durchmesser von o,4 mm schmelzgesponnen. Den extrudierten Fäden wurde eine vorbestimmte Geschwindigkeit mittels eines Paares von Nelson-Walzen erteilt und unter Ansaugen, Ausbreiten und Dispergieren durch eine Luftstromdüse wurden sie unter Bildung einer Bahn oder Lage von Fäden gesammelt. Die Bahn wurde zur Bildung eines nicht-gewebten Tuches genadelt. Die Eigenschaften der erhaltenen Fäden und der nicht-gewebten Tücher sind in der nachstehenden Tabelle VII aufgeführt.

509813/0892

Tabelle	Versuchs- Nr.	VII	15	16
Aufnahmegeschwindigkeit (m/min)	14 (Vergleich)	3ooo	4-OOO
Titer (den)	2ooo	2,28	2,19
Festigkeit (g/den)	2,24	5,32	6,14
Dehnung ($)	2,54	25,1	19,2
Zähigkeit (g "f^den)·	96,4	26,7	26,9
Schrumpfung in siedendem Wasser	•24,8	1,9	1,8
R-Ytert	44,5	4,45	4,38
Schmelzpunkt (⁰C)	o,o8	28o,9	285,o
Eigenschäften des nicht-	"268
gewebten Tuches

Schrumpfungsbereich (Trockenwärme bei 175 C) Värmebeständigkeit

(Z-higkeitsbeibehaltung)

3,4

3,2

Feucht	150"	C	X	6	Std.	Fäden	79	,5	78	,4
Trocken	250°	C	X	1	Std.	schmelz	77	,4	75	,6
						gehaftet

Versuch Nr. 14 dient zum Vergleich für Fasern mit einem R-Wert von weniger als 1,73. Die Versuche Nr. 15 und 16 belegen Fasern gemäß der Erfindung.

50981 3/0892

Claims

DR. E. WIEGAN D Dl PL-1 NG. W. NIEMAN N DR. AA. KÖHLER DIPL-ING. C. 3ESNHARHT MÖNCHEN H/MBUK<3 TELEFON: 555476 \t 8000 M Q N C H E N 2, 9· Sept. 1974 TELEGRAMME: KARPATENT MATH I ID E NSTRASSE 12 TElEX: 5 29 068 KARP O W. 42 Uo/74 13/RS P 22 60 778.9-43 Tr.A. Patentansprüche

1. Fasertuch, dadurch gekennzeichnet, daß es hauptsächlich aus Fäden, Fasern oder Garnen, aus einem Naphthalatpolyester mit einem Gehalt von mindestens 85 Mol-$ Äthylen-2,6-naphthalat-Einheiten mit einer Intrinsikviskosität von o,45 bis l,o besteht, wobei die Fasern, Fäden oder Garne ein Beugungsintensitätsverhältnis (R) zwischen einem Bragg-Reflexionswinkel 2Θ = 18,7° und 20 = 15,6°, bestimmt nach dem Röntgenbeugungsverfahren, im Bereich von mehr als 1,73 bis zu 5,o besitzen.

2. Fasertuch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden, Fasern oder Garne nicht gestreckt sind.

3· Fasertuch, dadurch gekennzeichnet, daß es durch Wärmebehandlung eines Fasertuches, das hauptsächlich aus Fäden, Fasern oder Garnen aus einem Naphthalatpolyester mit einem Gehalt von mindestens 85 Mol-$ Äthylen-2,6-naphthalat-Einheiten und mit einer Intrinsikviskosität von o,45 bis l,o besteht, wobei die Fasern ein Beugungsintensitätsverhältnis (R) zwischen einem Bragg-Reflexionswinkel 2Θ = 18,7° und 2Θ = 15,6°, bestimmt nach dem Röntgenbeugungsverfahren, im Bereich von mehr als 1,73 und bis zu 5,ο besitzen, bei einer Temperatur nicht niedriger als 2o5°C, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des Tuches unter Bedingungen, die die folgenden Gleichungen

509813/0892

T - 205 * 70e"²

- Tm

4. Verwendung des üPasertuches nach Anspruch 3 als elektrisches Isoliermaterial.

5. Verwendung des Fasertüches nach Anspruch 3 als elektrisches Isoliermaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Tuch mit einem lack imprägniert ist.

509813/0892

Leerseite