DE2458038A1

DE2458038A1 - Hochtemperaturbestaendiger vliesstoff und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2458038A1
Application number: DE19742458038
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Chem Dr Bischoff; Holger Buchwald; Werner Schaefer
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1974-12-07
Filing date: 1974-12-07
Publication date: 1976-08-26
Also published as: JPS597819B2; JPS5182079A

Description

Hochtemperaturbeständiger Vlies stoff und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung betrifft einen hochtemperaturbeständigen Vliesstoff aus gebundenen synthetischen Stapel- und/oder Endlosfasern und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Der Vlies stoff zeichnet sich durch eine besonders gute Dauertemperaturbeständigkeit aus, wie sie für zahlreiche Anforderungen, z.B. auf dem Elektro-Isolationssektor erwünscht ist.
Es ist bekannt, Vliesstoffe auf dem Elektro-Isolationssektor, z.B. als Trägermaterial für Isolationsharze einzusetzen. Dazu werden üblicherweise Materialien verwendet, die aus loo % Polyesterfasern bestehen. Solche Vliesstoffe werden zur späteren Weiterverarbeitung in Form von sogenannten Prepregs eingesetzt. Dies bedeutet, daß diese mit einem reaktiven Isolationsharz, meist auf Basis von Epoxiden und Polyimiden, getränkt werden und das Harz durch eine Wärmebehandlung in den sogenannten B-Zustand überführt wird. In diesem Zustand ist das Harz noch nicht vollständig ausgehärtet. Die vollständige Aushärtung erfolgt erst nach Einbau z.B. in einen Transformator oder einen Elektromotor. Es kann aber auch sein, daß das Vlies ohne vorherige Tränkung verarbeitet wird und erst danach zur Erzielung der Isolationseigenschaften mit einem der vorstehend genannten Harze beträufelt wird.
Solange beim späteren Betrieb Dauertemperaturen von maximal 1650 C nicht überschritten werden, sind solche Vliesstoffe in Kombination mit Isolierharzen mit großer Sicher heit als Isolatorenmaterial verwendbar.
Die steigenden Anforderungen auf dem Elektroisolationssektor machen die Suche nach geeigneten Isolationsmaterialien höherer Beständigkeit, insbesondere höhere Dauertemperaturbeständigkeit notwendig. Es müssen in steigendem Maße Isolationsmaterialien verarbeitet werden, die gegen Dauertemperaturen bis zu 250° C beständig sind. Die Beständigkeit gegen kurzfristige Temperatureinwirkungen soll dabei noch höher liegen, zweckmäßig bis zu einem Bereich 0 von etwa 35o C. Innerhalb des vorstehend angegebenen Temperaturbereiches sind z.B. Feinstglasgewebe und Papiere auf Basis von Polyarylamiden einsetzbar. Derartige Produkte sind jedoch meist nicht in dem erforderlichen Maße gleichmäßig strukturiert und oft zuzüglich zu dick. Neben der erhöhten Temperaturbeständigkeit sind auch geringe Stärken - unter 2ooyii, vorzugsweise von etwa 30 bis 80 -erwünscht. Um eine optimale Isolierung auch bei Hochspannungen zu garantieren, soll das Isolationsharz sehr gleichmäßig von dem als Träger dienenden Vlies stoff aufnommen werden. Dies ist bei den bisher bekannten Materialien nicht der Fall. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen hochtemperaturbeständigen und dabei dünnen Vliesstoff von sehr gleichmäßiger Porosität zu entwickeln.
Erfindungsgemäß wird ein hochtemperaturbeständiger Vliesstoff aus gebundenen synthetischen Stapel- und/oder Endlosfasern vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er bis zu etwa 35o0C temperaturbeständige und bei wenigstens 200 bis 25o0C dauertemperaturbeständige Fasern aus Polyarylamid, Polyarylimid, Polyarylester und/oder Polyarylanhydrid enthält, die ohne zusätzliches Bindemittel an ihren Kreuzungspunkten miteinander verbunden sind, Als besonders geeignet haben sich Polyarylamide erwiesen, die durch Kondensation aus Isophthalsäure und m- Phenylen - Diamin erhalten werden und bis zu etwa 35o°C gegenüber kurzzeitigen Temperatureinwirkungen beständig sind. Die Dauertemperaturbeständigkeit liegt dabei sicher im Bereich von etwa 200 bis 25o0C. Hierbei sind insbesondere solche Polyarylamide zweckmäßig, deren Molekulargewicht innerhalb des Bereiches von etwa 20 ooo bis 70 ooo liegt. Die Fasern sollen eine im wesentlichen kristalline Struktur aufweisen. Der Vliesstoff ist nach einer bevorzugten Ausführung gleichmäßig etwa 20 bis 300 /u stark. Er weist bei einer Dauertemperaturbelastung innerhalb des Bereiches von etwa 200 bis 25o0C noch etwa 60 % seiner Reißfestigkeit bei Raumtemperatur auf. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Vliesstoffe erfolgt derart, daß zunächst in an sich bekannter Weise auf trockenem oder nassem Wege ein Vlies aus den hochtemperaturbeständigen Fasern abgelegt wird, das dann ohne Zusatz eines Bindemittels durch ein etwa 80° C heißes Bad aus LiCl oder wasserfreies Mg C12 enthaltendes Dimethylformamidbad geführt wird, wobei die Fasern oberflächlich angelöst werden, und daß das so vorbehandelte Vlies dann in an sich bekannter Weise nach der Entfernung des Dimethylformamids durch Anwendung von Druck und Hitze, z.B. durch Kalandrieren, verfestigt wird. Die Bindung der Fasern erfolgt damit an den Faserkreuzungspunkten und es entsteht ein stabiler Vliesstoff mit sehr gleichmäßiger Porosität. Druck und Temperatur ist während des Kalandrierens so einzustellen, daß die kristalline Struktur der Fasern erhalten bleibt. Die Temperatur und Druckverhältnisse sind gegebenenfalls durch einfache Vorversuche zu ermitteln.
Beispiel 2 Man bereitet ein Vlies aus 80 g/m' Polyarylamidfasern mit einem Molekulargewicht von ca. 50 ooo und einer Temperaturbeständigkeit bis ca. 35o0C. Dieses Vlies wird durch eine etwa 80 0C heiße Lösung von Dimethylformamid und LiCl geführt. Die Lösung enthält etwa 2% LiCl. Die Polyarylamidfasern werden dabei angelöst. Die LiCl-haltige Dimethylformamidlösung wird in geeigneter Weise, z.B.
durch Anwendung eines Gegenstromverfahrens vollständig wieder aus dem Vlies entfernt und die Bindung der Fasern durch Kalandrieren bei etwa 200 OC herbeigeführt. Der erhaltene Vliesstoff eignet sich gut als Elektroisolationsmaterial und hat eine Dicke von ca. 9o bis loo/u.
Es ist wichtig, daß das Dimethylformamid und das LiCl vollständig aus dem Vlies entfernt werden. Die Struktur der Vliese kann je nach den Arbeitbedingungen, insbesondere der Einwirkungszeit des LiCl-haltigen Dimethylformamids verschieden sein. Das Dimethylformamid und das LiCl können im Kreislauf zurückgewonnen und wieder verwendet werden

Claims

Patentansprüche: 1. Hochtemperaturbeständiger Vliesstoff aus gebundenen synthetischen Stapel- und/oder Endlosfasern, dadurch gekennzeichnet, daß er bis zu etwa 350° C temperaturbeständige und bei wenigstens 200 bis 2 50° C dauertemperaturbeständige Fasern aus Polyarylamid, Polyarylimid, Polyarylester und/oder Polyarylanhydrid enthält, die ohne zusätzliches Bindemittel an ihren Kreuzungspunkten miteinander verbunden sind.
2. Vliesstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er Fasern mit einem Molekulargewicht von etwa 20 ooo bis 70 ooo enthält.
3. Vliesstoff nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß er Fasern-von im wesentlichen kristalliner Struktur enthält.
4. Vlie-sstoff nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er gleichmäßig etwa 20 bis 300 P stark ist.
5. Verfahren zur Herstellung eines Vliesstoffes nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein in an sich bekannter Weise auf trockenem oder nassem Wege abgelegtes bindemittel freies Vlies durch ein etwa 80° C heißes Bad aus LiCl oder wasserfreies Mg Cl2 enthaltendes Dimetbylformamidbad geführt wird, wobei die Fasern oberflächlich angelöst werden, und daß das so vorbehandelte Vlies dann grf,in an sich bekannter Weise nach der Entfernung des Dimethylformamids durch Anwendung von Druck und Hitze, z.B. durch Kalandrieren, verfestigt wird.