具有改善的压缩性能的片材结构制造技术

本发明专利技术涉及压板，所述压板包括多个具有热稳定的絮凝物和至少４０重量％的芳族聚酰胺纤条体的层片，所述压板具有０．９ｍｍ或更大的最终平均厚度，所述压板还具有２５体积％或更少的孔隙率以及由以下公式定义的以百万帕斯卡为单位的层片粘附力（Ｙ）Ｙ＞２．９７（Ｘ）（－０．２５）其中（Ｘ）为压板的厚度，单位为毫米；所述压板可具有１．６％或更小的压缩率和０．１８％或更小的压缩形变。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改善的压缩性能的片材结构
技术介绍
1.专利
本专利技术涉及具有改进的局部层片分层性能和压缩性能的片材结构及其制备方法。 这些片材结构包括可适用于电绝缘、复合结构、以及其他应用的纸材和压板。2.相关技术的描沭包含芳族聚酰胺纤条体的厚片材结构通常通过使用湿法工艺来制备材料的层片， 然后将所述材料的多重层片进行热压或压实来形成。此类具有至多约0. 9-1. Omm的最终平均或标称厚度的多重层片的片材结构通常被称为纸材。如果最终平均或标称厚度为 0. 9-1. Omm或更大，该片材结构通常被称为压板。如果在最终片材结构中层片层之间的粘附力(即层片粘附力)既不足够高也不均勻，则在该片材结构上的附加工序例如裁切为窄条和/或小部件的穿孔可导致片材结构的分层以及该部件的损失。具体地讲，对较小穿孔部件的期望以及对高速穿孔操作的使用均需要改进的局部层片粘附力。这些穿孔操作还需要片材结构平坦并且不变形；否则不可能制备精确尺寸和必要形状的最终部件。将层片层进行热层压从而制备芳族聚酰胺压板的示例性方法公开于授予ftxwost 的美国专利4，752，355、和授予Hendren的美国专利5，076，887和5，089，088。这些方法都需要在所述热层压之前且在270至320摄氏度的温度下从层片中除去水分。美国Hayes 的制备厚纸材的美国专利4，481，060是在层压前完全干燥层片的需求的例证，常规的观点是一旦热片材结构离开高压缩区域，层片中包含的任何过量的水分就将闪蒸，从而导致片材中的区域分层，并且产生本领域中通常所说的“泡罩”，使得纸材或纸板无法使用。授予 Memeger的美国专利4，515，656对该效应进行了说明，其中粘着的、膨胀的、高度中空的片材(通常不可用于压板)通过以下方法制备提高片材中的水含量至按重量计至少60%， 在压力和温度下加热该湿片材，从而迅速地将水蒸发，并且同时使片材膨胀。该方法在层片内和层片间形成了无规膨胀的宏单元。然而，未审查的日本专利公布昭M-50613公开了芳香族聚酰胺纸材层压的材料的制备方法，其中将水、或者水和溶于水的有机溶剂加入到芳香族聚酰胺纸材中从而将该纸材的含水量提高至6至30重量％。然后将这些湿纸材中的若干个一起成层，然后将组合层在常温(室温)下进行第一压缩，然后将该层加热至低温，同时保持对组合层的压缩。所述低温低于本公布中所谓的“芳香族聚酰胺的熔融温度”并且在150至230C的范围内，优选在170至190C的范围内。在所述低温热压之后，冷却到100C或更低，同时保持对分层材料的压力。最初的两个步骤，即在室温下未加热压缩中的第一压缩步骤和随后在低温下进行后续的轻度加热的第二步骤，据说与其他方法相比在低温下制备了分层材料。遗憾的是，该方法产生了具有高压缩率的分层材料，正如公开内容中的实例所显示的那样。所述分层材料具有在15至23%范围内的压缩率。该材料可压缩性过高并且刚性不足，以至于无法适于作为电绝缘体例如隔片和/或棒状物、或者需要最小压缩率和压缩形变的其他结构的组件。所以，所需的是致密片材结构，例如具有改进的层片粘附力和足够的压缩特性的厚纸材和压板的改进的制备方法。专利技术概述在一个实施方案中，本专利技术涉及压板，所述压板包括多个具有热稳定的絮凝物和至少40重量％的芳族聚酰胺纤条体的层片，所述压板具有0. 9mm或更大的最终平均厚度， 所述压板还具有25体积％或更少的孔隙率以及由以下公式定义的以百万帕斯卡为单位的层片粘附力(Y)Y > 2· 97(X)㈠ 25)其中⑴为压板的厚度，单位为毫米；所述压板可具有1.6%或更小的压缩率和 0. 18%或更小的压缩形变。专利技术详述本专利技术涉及改善的密实片材结构如压板，其具有改善的层片粘附力，从而具有改善的局部分层性能，同时还具有改善的压缩特性，尤其是改善的压缩形变。所谓层片粘附力是指根据ASTM D 952-02测量的所述片材的Z方向上结构的分层中的峰值载荷。采用方法制得该改善的多层片片材结构，所述方法包括下列步骤将包含芳族聚酰胺纤条体和热稳定的絮凝物的多个层片组合，所述层片具有1. 5至7重量％的含水量； 在保持所述片材在压力下的同时，在高温下将所述多个层片热层压足以形成片材结构的时间，然后将该结构冷却至低于100C的温度，同时保持在所述片材结构上的压力。在一些实施方案中，在压缩循环的终点时所得的片材结构在片材结构中具有至少1 %的水分。所得的具有40重量％或更多纤条体并且致密得达到25体积％或更小的孔隙率的片材结构具有如以下公式所定义的层片粘附力(Y)，单位为兆帕Y > 2. 97 (X) (_0-25)其中(X)为压板的厚度，单位为毫米；所述压板可具有1.6%或更小的压缩率和 0. 18%或更小的压缩形变。通过该方法制备的压板具有惊人的并且非常期望的压缩特性。具有低压缩率和低压缩形变的压板意味着所述压板的厚度量纲在电气器件的设计中用作隔片时更稳定并且更有效。在一些实施方案中，压缩形变为0. 18%或更小，所述压缩形变在电力预留容积下可能的压力和一些其他事件期间为不可逆的压缩变形。在一些实施方案中，所述压板的压缩率也是低的，为1.6%或更小。在所述片材结构中使用的层片可通过干法成网或湿法成网的方法来形成。在一些实施方案中，使用湿法成网的方法来在从实验室筛选至商业级的造纸机器(例如长网造纸机、滚筒机、或斜网纸机)的任何等级的设备上形成芳族聚酰胺片材。一般的方法涉及在含水液体中制备芳族聚酰胺纤条体、热稳定纤维以及其他可能的成分的分散体，将液体从所述分散体中排出以获得湿组合物，并且干燥所述湿纸组合物。分散体可通过分散纤维然后添加纤条体材料，或者通过分散纤条体然后添加纤维来制备。所述分散体也可以通过将纤维分散体与纤条体分散体合并来制备。分散体中的纤维浓度按分散体的总重量计可在0.01 至1. 0重量％的范围内。纤条体在所述分散体中的浓度按固体的总重量计可为至多90重量％。可向纸组合物中添加具有粉末或纤维形式的附加成分，例如用于调节片材传导性和其他特性的填料、颜料、抗氧化剂等。分散体中的含水液体一般为水，但是可包括各种其他物质，如pH调节物质、成型助剂、表面活性剂、消泡剂等。含水液体通常按如下方式从分散体排出将分散体引导至筛网或其他有孔支撑件上，保留分散的固体，然后使液体流过，从而得到湿纸组合物。一旦所述湿纸组合物在载体上形成，就通常进一步使用真空或其他压力将其脱水并且通过将剩余液体蒸发来进一步进行干燥从而形成在所述片材结构中使用的层片。所述层片包含至少10重量％的芳族聚酰胺纤条体，并且剩余物一般是热稳定的絮凝物。如本文所用，术语“纤条体”是指小的薄膜状的基本上为二维颗粒的细分聚合物产物，其具有约100至1000微米的长度和宽度和仅约0. 1至1微米的厚度。纤条体通过使聚合物溶液流动至与该溶液的溶剂不混溶的液体的凝固浴中来制得。聚合物溶液流在聚合物凝固时经历剧烈剪切力和紊流。在一些实施方案中，所述层片包含至少40重量％的芳族聚酰胺纤条体。当例如在压板中期望极刚性的片材结构时，这些具有较高的纤条体含量的层片是最有用的。可用于所述芳族聚酰胺纤条体的合适的芳族聚酰胺聚合物是聚酰胺，其中至少 85%的酰胺(-C0-NH-)键直接连接至两个芳族本文档来自技高网...

【技术保护点】
（Ｘ）（－０．２５）其中（Ｘ）为所述压板的厚度，以毫米为单位。１．包括多个层片的压板，所述多个层片具有热稳定的絮凝物和至少４０重量％的芳族聚酰胺纤条体，所述压板具有０．９ｍｍ或更大的最终平均厚度，所述压板具有２５体积％或更小的孔隙度，以及由以下公式定义的以百万帕斯卡为单位的层片粘附力（Ｙ）Ｙ＞２．９７

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·R·列维特，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US