ELEKTROISOLATIONSPAPIER

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein einfach und kostengünstig herstellbares Elektroisolierpapier mit verbesserter elektrischer Festigkeit bzw. Durchschlagfestigkeit bzw. elektrischer Widerstandsfähigkeit und verbesserten dielektrischen Eigenschaften bzw. Impedanz bzw. Permittivität, ein Verfahren zu seiner Herstellung und Kabel, Transformatoren, Kondensatoren bzw. elektrische Geräte, die mit diesem Isoliermaterial ausgerüstet sind.

[0002] Die Papiere mit einem Anteil an hydrophoben Füllstoffen, wie beispielsweise Glimmer oder Talkum, weisen im Vergleich zu ungefüllten Papieren gleicher Art eine erhöhte Durchschlagsfestigkeit bei niederem elektrischem Verlustfaktor (tan δ) auf.

[0003] Auf Zellulose basierende Papiere haben sich seit langer Zeit als elektrisches Isolationsmaterial für Anwendungen im Hochspannungsbereich etabliert. Die Flächenmassen derartiger Papiere liegen üblicherweise im Bereich von 70-120 g / m² und die Dichte bei 0,6 bis 1,2 g / m², wobei die hohen Dichten im Zusammenwirken mit einer Verdichtung zwischen druckbeladenen Walzen (Kalander) basieren. Als preiswertes Material mit hoher Flexibilität und sehr guten mechanischen sowie elektrischen Eigenschaften spielt Papier noch immer eine große Rolle auf dem Gebiet der elektrischen Isolierungen. Die Anwendungen erstrecken sich auf alle Arten Transformatoren, Kabel und Kondensatoren, insbesondere auf Öl gefüllte Transformatoren, Kabel und Kondensatoren.

[0004] Mit dem schnellen Anwachsen des Stromverbrauchs in den letzten Jahren besteht ein Bedarf an größerer Stromübertragungskapazität durch höhere Betriebsspannungen. Wenn die Übertragungsspannungen zunehmen, werden die elektrische Durchschlagsfestigkeit und die dielektrischen Verluste mehr und mehr ein begrenzender Faktor. Demgemäß besteht eine zunehmende Notwendigkeit möglichst preiswerte Materialien zu finden, welche die Durchschlagsfestigkeit erhöhen und den dielektrischen Verlustfaktor des Isolationsmaterials vermindern. Die gesuchte hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit wird dabei benötigt, um hohen elektrischen Potentialgradienten zu widerstehen und damit die erforderlichen Radialabmessungen der jeweiligen Anwendung zu ermöglichen.

[0005] Der dielektrische Verlustfaktor tan δ ist eine wichtige Größe zur Beurteilung eines Isoliermediums. Die Höhe des Verlustfaktors ist abhängig von der Temperatur, elektrischen Frequenz und Spannung und ist wichtig für den Einsatz eines Dielektrikums in wechselnden elektrischen Feldern. Der dielektrische Verlustfaktor tan δ ist definiert als das Verhältnis von Wirkleistung zu Blindleistung und ist damit ein Maß dafür, wie viel Energie ein Isolierstoff im elektrischen Wechselfeld absorbiert und in Verlustwärme umwandelt. Es ist daher erstrebenswert, den tan δ möglichst klein zu halten.

[0006] Zusätzlich zu den genannten elektrischen Eigenschaften muss das gesuchte Material aus Verarbeitungsgründen eine gewisse Mindestfestigkeit und zur Imprägnierung mit einem elektrisch isolierenden Imprägniermittel, beispielsweise Öl, eine möglichst hohe Permeabilität zur schnellen Durchdringung mit dem für die Isolation verwendeten Imprägniermittel aufweisen.
Die für Kabelisolationen verwendeten Papiere müssen zudem aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften vorzugsweise die Umwickelung des Leiters auf technologisch sinnvolle Weise ermöglichen.

[0007] Nach dem Stand der Technik werden derartige Papiere auf Basis von Zellstoff stets ungefüllt und möglichst aus reinem Kraft-Zellstoff hergestellt. Zur Verlängerung der Lebensdauer des Papiers können dabei auch basische Verbindungen zur Bindung entstehender Säure als Puffer eingebaut werden. Weiterhin können Harze oder synthetische Fasern zur Erhöhung der mechanischen Festigkeiten enthalten sein.

[0008] Damit die elektrische Isolation höheren elektrischen Potentialgradienten bzw. Feldern widerstehen kann, könnte eine mögliche Lösung auch darin liegen, sehr dünne Papiere zu verwenden, da durch Vermindern ihrer Dicke, bei konstanten anderen Eigenschaften, die Durchbruchs- bzw. Durchschlagsfestigkeit erhöht wird. Hierunter würden jedoch die mechanischen Festigkeitseigenschaften des Isolierpapiers leiden was die industrielle Durchführbarkeit des Umwickelungsvorgangs behindert, so dass dies alleine keine sinnvolle Lösung darstellt.

[0009] Beschrieben wird in der DE 4314620A1 und der EP0623936 ein temperaturbeständiges, einfach und kostengünstig herstellbares Elektroisolierpapier auf Basis von Kunststoffharzfasern und Polymerfibrillen, die als Bindemittel für die Fasern wirken. Bisher verwendete Isoliermaterialien sind z. B. harzgetränkte Glasvliese bzw. Glasgewebe, flächige Gebilde aus speziellen Abmischungen mit Zellstoff, Folien aus Polyester oder Polyamide, sowie papierähnliche Produkte aus aromatischen Polyamiden. Diese Isolierstoffe weisen zwar in der Regel gute elektrische und meist auch gute mechanische Eigenschaften auf, ihre Herstellung ist jedoch kostenintensiv, so dass sich die elektrischen Maschinen dadurch nicht unwesentlich verteuern. Einige dieser Papiere sind sehr spröde und brechen insbesondere bei Knickbeanspruchung. Papiere aus aromatischen Polyamiden zeichnen sich durch besonders gute Temperaturbeständigkeit aus, ihre mechanischen Eigenschaften, insbesondere die hohe elastische Rückverformung sind bei der Verarbeitung jedoch nachteilig. Auch lässt die Dauerglimmbeständigkeit zu wünschen übrig. Der DE 4314620A1 und der EP0623936 lag also die Aufgabe zugrunde, Elektroisoliermaterialien bereitzustellen, die gute mechanische und elektrische Eigenschaften aufweisen und temperaturbeständig sind. Diese sind jedoch vergleichsweise teuer und basieren nicht auf nachwachsenden Rohstoffen.

[0010] Im Stand der Technik wird diese Aufgabe durch den Einsatz von 15 bis 95 Gew.% an Kunstharzfasern in Gegenwart von Polymerfibrillen, Kunstharzpulver und mineralischen Füllstoffen gelöst. Insbesondere kommen jedoch Zellstoffe oder andere nachwachsende Faserrohstoffe im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Verfahren und den daraus hergestellten Produkten nicht zum Einsatz.

[0011] Im Stand der Technik sind ferner die US 4180 434 A, US 4748075 A und US 2842185 A bekannt, welche u.a. die Herstellung von Isolierpapier betreffen.

[0012] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die im Stand der Technik bekannten Nachteile wenigstens teilweise zu überwinden und insbesondere ein Papier bereitzustellen, welches bei preiswerter Herstellung sowohl eine hohe Durchschlagsfestigkeit als auch einen geringen dielektrische Verlustfaktor und eine gute Permeabilität für Öl aufweist. Im Gegensatz zu Elektroisolierpapieren aus Kunstharzfasern sollen hierbei überwiegend nachwachsende Rohstoffe ohne Verwendung von erdölbasierenden Faserstoffen zum Einsatz kommen und das Verfahren und die Produkte gegenüber dem Stand der Technik eine erhöhte Wirtschaftlichkeit aufweisen.

[0013] Diese Aufgabe der Erfindung wird durch ein Elektroisolationspapier gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen des Elektroisolationspapiers sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Herstellung des Elektroisolationspapiers und dessen Verwendung gelöst.

[0014] Das erfindungsgemäße Elektroisolierpapier weist eine elektrische Durchschlagfestigkeit von größer 40 kV/mm, vorzugseise größer 60 kV/mm und insbesondere größer 80 kV/mm auf, wobei dies dadurch erzielt wird, dass das erfindungsgemäße Papier 20 bis 99 Gew.-% Zellulose und 1 bis 80 Gew.-% mineralische Füllstoffe aufweist, wobei der mineralische Füllstoff wenigstens ein Schichtsilikat aufweist, welches vorzugsweise Talkum und/oder Glimmer enthält.

[0015] Der Anteil an Zellulose liegt gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform in einem Bereich zwischen 30 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 45 bis 70 Gew.-% und insbesondere ca. 65 Gew.-%. Der Anteil an mineralischen Füllstoffen liegt darüber hinaus vorzugsweise in einem Bereich zwischen 3 bis 65 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 45 Gew.-% und insbesondere ca. 30 Gew.-%.

[0016] Bevorzugt liegt der Anteil von Talkum in dem mineralischen Füllstoff des erfindungsgemäßen Elektroisolierpapier zwischen 1% und 100 %, vorzugsweise zwischen 25 % und 75 %, insbesondere zwischen 35 % und 60 % und besonders bevorzugt über 50 %. Talkum ist ein hydrophobes Mineral, welches aufgrund seiner chemischen und thermischen Stabilität und seiner lamellaren Morphologie vielfältige Anwendungen hat. Man kann Talkum als eine Art anorganisches Polymer betrachten, welches aus zwei "monomeren" Strukturen, nämlich tetrahedralen Silikatsschichten und octahedralen Netzschichten (Brucit-Typ) aufgebaut ist. Nach außen wird dies auf beiden Seiten von einer kontinuierlichen Silikatschicht abgedeckt. Talkum kann unterschiedliche Mengen vergesellschafteter Mineralien enthalten, unter welchen Chlorite (wasserhaltige Aluminium- und Magnesiumsilikate), Magnesit (Magnesiumcarbonat), Calcit (Calciumcarbonat) und Dolomit (Calcium- und Magnesiumcarbonat) vorherrschen. Aufgrund seines niederen Verlustfaktors, den guten dielektrischen Eigenschaften, der hohen thermischen Leitfähigkeit und geringen elektrischen Leitfähigkeit, sowie der vergleichsweise hohen Ölaufnahme und zugleich geringer Neigung zur Wasseraufnahme verbunden mit relativer chemischer Inertheit eignet sich Talkum besonders gut als erfindungsgemäßer Füllstoff.

[0017] Neben Talkum kann der mineralische Füllstoff auch Glimmer als Bestandteil aufweisen, dessen Anteil vorzugsweise zwischen 1% und 80%, insbesondere zwischen 10 bis 50% liegt und besonders bevorzugt größer 20% ist. Es liegt auch im Sinn der vorliegenden Erfindung, als mineralischen Füllstoff ausschließlich Glimmer zu verwenden. Glimmer ist ein klar durchsichtiges Material (Aluminosilikat) mit einem hohen elektrischen Widerstand. Es ist beständig gegen eine konstante Arbeitstemperatur von 550°C und hat einen Schmelzpunkt von ca. 1250°C. Darüber hinaus ist Glimmer beständig gegen fast alle Medien wie z.B. Alkalien, Chemikalien, Gase, Öle und Säuren. Glimmer sind eine Mineralgruppe monokliner bzw. pseudohexagonaler, komplexer Silikate, welche sich durch eine perfekte basale Spaltbarkeit auszeichnen. Sie lassen sich sehr gut in dünne, biegsame und elastische Blättchen spalten. Unter Glimmer werden gemäß der vorliegenden Erfindung echte Glimmer, brüchige Glimmer und Glimmer mit einem Mangel an Zwischenlagen-Kationen verstanden. Von besonderer Bedeutung sind auch Muskovit-Glimmer und Phlogopit-Glimmer.

[0018] Der mineralische Füllstoff, insbesondere auch die einzusetzenden Schichtsilikate haben vorzugsweise eine mittlere Teilchengrößenverteilung von 0,5 bis 400 µm und insbesondere von 1 bis 200 µm und/oder Blättchen mit einer mittleren Dicke von 0,01 bis 100 µm und insbesondere von 0,1 bis 50 µm.

[0019] Bei hohen Füllstoffgehalten kann es bei Zusatz von Füllstoffen zu einer Verringerung der mechanischen Festigkeiten des Papiers aufgrund von geringeren Faser-Faser-Wechselwirkungen kommen. Um dem entgegen zu wirken kann man native oder modifizierte Stärke in Anteilen von 0,1 - 10 Gew.%, insbesondere 2 bis 8 Gew.%, und besonders bevorzugt ca. 4 Gew.% zusetzen, oder auch andere Polyosen, wie beispielsweise natives oder modifiziertes Guar. Gegebenenfalls kann man derartige Polyosen auch in Kombination miteinander zum Einsatz bringen.

[0020] Der Anteil an modifiziertem oder unmodifiziertem Guar kann entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform zwischen 0,1 bis 5 Gew.%, insbesondere 2 bis 4 Gew.% und insbesondere ca. 2,5 Gew.% liegen. Ferner können in Kombination oder allein auch organische Binder verwendet werden, deren Anteil zwischen 0,1 bis 20 Gew.%, insbesondere 3 bis 12 Gew.% und vorzugsweise bei ca. 5 bis 8 Gew.% liegen kann. Als weiteres Additiv kann ferner in Kombination oder allein dem erfindungsgemäße Elektroisolierpapier in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform 0,1 bis 20 Gew.% insbesondere 1 bis 14 Gew.% und insbesondere ca. 5 bis 8 Gew.% eines Nassfestmittels zugegeben werden. Auch die Zugabe eines Hydrophobierungsmittels in Kombination oder allein im Bereich von 0,01 bis 5 Gew.%, insbesondere 0,1 bis 3 Gew.% und vorzugsweise ca. 0,5 Gew.% liegt im Sinn der vorliegenden Erfindung. Darüber hinaus können ferner in Kombination oder allein dem erfindungsgemäße Elektroisolierpapier stickstoffhaltige basische Verbindung in einem Anteil zwischen 0,01 bis 5 Gew.% insbesondere 0,1 bis 3 Gew.% und insbesondere ca. 0,5 Gew.% zugegeben werden.

[0021] Eine weitere Verbesserung kann der Zusatz von Polymeren mit Binder- oder Cobinderfähigkeiten bieten, wie beispielsweise der Zusatz von 0,1 bis 10 Gew.%, insbesondere 1 bis 6 Gew.% von Polyvinylalkohol (PVA).

[0022] Das erfindungsgemäß hergestellte Papier weist ausgezeichnete mechanische Festigkeit auf und kann der hohen Spannung in Hochspannungsgeräten ausgesetzt werden. Dabei ist der Verlustfaktor in dem Isolierpapier gleichmäßig an jeder Stelle vermindert und das Papier kann störungsfrei und im wirtschaftlichen Maßstab sogar noch deutlich preiswerter als vergleichbare Papiere ohne Füllstoff hergestellt werden, da teure Zellstofffasern durch preiswertere natürlich vorkommende Füllstoffe ersetzt werden. So ist die Durchschlagfestigkeit gemessen nach DIN 53481 des erfindungsgemäßen Elektroisolierpapiers größer 40 kV/mm , vorzugsweise größer 60 kV/mm und insbesondere größer 80 kV/mm und/oder die Leitfähigkeit im Heißwasserextrakt gemessen nach TAPPI Standard T 252 ist kleiner 5 mS/m, vorzugsweise kleiner 3 mS/m und insbesondere kleiner 1 mS/m. Auch die Leitfähigkeit 53481 des erfindungsgemäßen Elektroisolierpapiers im Heißwasserextrakt nach TAPPI Standard T 252 ist vorzugsweise kleiner 5 mS/m, insbesondere 3 mS/m und insbesondere kleiner 1 mS/m.

[0023] Als Ausgangsmaterial können alle heute gebräuchlichen Zellstoffe und Polysaccharide zum Einsatz kommen. Aufgrund der höheren vergleichbaren mechanischen Festigkeit und elektrischen Durchschlagsfestigkeit sind Kraft-Zellstoffe hierbei bevorzugt. Der Grad der Fibrillierung soll hierbei aus Gründen der Isolationswirkung einerseits möglichst hoch sein, das heißt der Faserstoff liegt hoch gemahlen vor mit einem Schopper-Riegler-Wert von vorzugsweise 40 bis 80 °SR. Andererseits bildet ein hoch gemahlener Zellstoff ein dichteres Papier mit geringerer Penetrationsgeschwindigkeit des für die Isolation erforderlichen Öls, so dass die Eindringgeschwindigkeit des Öls in das Papier für die Zwecke der wirtschaftlich sinnvollen Produktion zu langsam wird. Aus diesem Grund wird der Fachmann die Mahlung des Zellstoffs unter den genannten Gesichtspunkten einstellen und möglichst in einem Bereich von 20 bis 60 °SR, vorzugsweise bei 25 bis 40 °SR ansiedeln.

[0024] Die eingesetzten Zellstoffe können bei Bedarf auch mit anderen Kunststofffasern versetzt werden, um entweder die mechanischen Festigkeiten des Endproduktes zu erhöhen oder das Endprodukt aus Gründen des Marketings oder der Produktsicherheit zu kennzeichnen.

[0025] Als Füllstoffe können fein gemahlene Feststoffe zum Einsatz kommen, die im Verfahren des Herstellungsprozesses unlöslich sind. Bevorzugt sind hierbei Schichtsilikate wie beispielsweise Glimmer oder Talkum mit möglichst hoher Hydrophobie, gemessen beispielsweise durch den Randwinkel gegenüber Wasser. Mit zunehmender Hydrophobie wird die Anlagerung von Wasser im fertigen Papier erschwert und damit die Trocknung des Papiers zu sehr geringen Wassergehalten von vorzugsweise unter 1 % erleichtert. Bei höherem Wassergehalt im fertigen Isolationspapier verschlechtert sich die Durchschlagsfestigkeit und kommt es zu beschleunigten Alterungsprozessen des verwendeten Isolationspapiers.

[0026] Schichtsilikate insbesondere Zwei- oder Dreischichtsilikate sind insbesondere Mineralstoffe wie Glimmer, Talkum, Serpentin und Tonminerale wie Vermiculit, Muskovit (ein Dreischichtsilicat) (KAl₂[(OH)₂|AlSi₃O₁₀]), Kaolinit (ein Zweischichtsilicat) (Al₄[(OH)₈|Si₄O₁₀]), Phlogopit oder künstliche Schichtsilikate wie zum Beispiel Na₂Si₂O₅.

[0027] Die zugesetzte Stärke kann in der chemisch unmodifizierten Form als verkleisterte oder unverkleisterte Stärke zum Einsatz kommen. Aber auch chemisch modifizierte Stärken, hydrolytisch oder oxidativ oder enzymatisch oder durch physikalische Einwirkungen abgebaute Stärken können hierbei Verwendung finden. Die Stärken können auch in modifizierter Form vorliegen, hydrophob oder ionisch modifiziert. Geringe Substitutionsgrade sind hierbei bei ionisch modifizierten Stärken bevorzugt, da es sonst zu einer Verschlechterung des dielektrischen Verlustfaktors kommen kann.

[0028] Andere Hemicellulosen oder Polyosen, wie beispielsweise natives oder modifiziertes Guar können der Stärke zur Festigkeitssteigerung zugesetzt werden oder diese gegebenenfalls komplett ersetzen. Auch diese können hydrophob oder ionisch modifiziert vorliegen und auch hier gilt analog zur Stärke, dass ein geringer durchschnittlicher Substitutionsgrad bevorzugt ist.

[0029] Eine weitere Verbesserung der elektrischen Isoliereigenschaften kann durch den Zusatz von Polymeren mit Binder- oder Cobinderfähigkeiten erfolgen. Neben den bei der Papierherstellung bzw. Papierveredelung bekannten organischen polymeren Bindersystemen bzw. Latices ist hier der Zusatz von 0,1 bis 5 Gew.% (bezogen auf das fertige getrocknete Endprodukt) von Polyvinylalkohol (PVA) bevorzugt. Die Polyvinylalkohole können hierbei sowohl in voll hydrolisierter als auch teilhydrolisierter Form mit unterschiedlichen Polymerisationsgraden und Kettenlängen, verzweigt oder unverzweigt, als Homo- oder Copolymere vorliegen. Das Auflöseverhalten von Polyvinylalkoholen ist bekanntlich in hohem Maße sowohl von seiner Struktur und dem Verzweigungsgrad, dem Molekulargewicht, als auch von dem Hydrolysegrad abhängig. Von besonderer Bedeutung sind hierbei die Auflösetemperatur, die Rührgeschwindigkeit und Rührdauer sowie die geometrische Ausführung des Rührgefäßes, Rührers und eventuell vorhandener Strömungswiderstände. Der Fachmann wird seine Vorgehensweise dem jeweiligen Produkt gemäß anpassen.

[0030] Um die Hydrophobie des erfindungsgemäßen Elektroisolierpapiers zu erhöhen und damit die Benetzungsgeschwindigkeit mit dem Isolationsöl zu erhöhen, kann dem Papier bei der Herstellung oder auch gegebenenfalls in einem separaten Schritt ein Leimungsmittel zugesetzt werden. Hierfür eigenen sich besonders die dafür bereits bekannten Produkte wie Alkylketendimere (AKD) mit unterschiedlicher Kettenlänge. Aber auch Alkenylbernsteinsäureanhydride (ASA) und auch beispielsweise Paraffine können hierfür zur Anwendung gelangen.

[0031] Festigkeitssteigerungen im Elektroisolierpapier können auch durch den Zusatz von Nassfestmitteln wie beispielsweise Melamin- bzw. Harnstoff-Formaldehydharze, Amidoamin- oder Poylamin-Epichlorhydrinharze oder auch Nassfestmitteln basierend auf Halbacetal- und Acetalbindungen, wie Glyoxale, erzielt werden.

[0032] Um die Langzeitstabilität des erfindungsgemäßen Papiers zu verbessern kann man diesem auch basische Verbindungen, insbesondere stickstoffhaltige basische Verbindungen als Puffer und zur Bindung eventuell entstehender saurer Abbauprodukte zumischen. Bevorzugt sind hierbei stickstoffhaltige Verbindungen wie beispielsweise Dicyandiamide, Melamin enthaltende Verbindungen, Harnstoff enthaltende Verbindungen oder auch Aminogruppen haltige Polymere oder Polyamide.

[0033] Um hohe elektrische Gradienten zu erhalten, könnte eine mögliche Lösung darin liegen, das Merkmal auszunutzen, gemäß welchem die elektrische Durchschlagsfestigkeit von Papier sich in Proportion zu seiner Porosität verändert. Auch diese Lösung hat in ihrer praktischen Anwendung jedoch ihre Grenzen, da das Papier im Verlauf des Verarbeitungsprozesses im Allgemeinen vollständig mit Isolieröl penetriert werden muss. Neben der Frage des Verlustfaktors könnte ein Papier mit beträchtlich höherer Impermeabilität nicht vollständig imprägniert werden, wenn es bei der Anwendung in kompakter Weise und gegebenenfalls mehrfach umwickelt wird. Die erfindungsgemäßen Produkte weisen im Vergleich zu ungefüllten Isolierpapieren eine deutlich höhere Porosität und eine deutlich erhöhte Penetrationsgeschwindigkeit gegenüber oleophilen Flüssigkeiten auf.

[0034] Isolierpapier wird in eine große Vielzahl von Arten und Qualitäten eingeteilt, einschließlich Spulenisolierpapier, Kondensator-Seidenpapier, Hochspannungs-Kondensatorpapier, Kabelisolierpapier, Höchstspannungskabel-Isolierpapier und dergleichen. Papiere aller dieser Arten können gemäß der Erfindung behandelt werden, um die Durchschlagsfestigkeit zu erhöhen und den Verlustfaktor sowie die Alterungsprozesse herabzusetzen.

[0035] Die erfindungsgemäßen Elektroisolierpapiere werden nach den in der Papierindustrie üblichen Verfahren hergestellt. In einer bevorzugten Ausführungsform schlämmt man die faser- bzw. pulverförmigen Ausgangsmaterialien in Wasser auf und stellt eine Suspension mit einem Feststoffgehalt von vorzugsweise 0,1 bis 10 Gew.-% her. Dieser Prozess findet bei üblichen Verfahren zur Papierherstellung im Bereich von pH 4 bis 10 statt, vorzugsweise bei pH 7 bis 9. Die so erhaltene Suspension wird auf üblichen Papiermaschinen, z.B. Langsieb- oder Rundsiebmaschinen oder Gap-Formermaschinen aufgebracht, wo sie flächig verteilt und der Großteil des Wassers entwässert und durch Abpressen sowie Trocknung entfernt wird.

[0036] Durch die Fibrillen werden die Papierfasern zusammengehalten, so dass das entstehende Rohpapier eine ausreichende initiale Nassfestigkeit erhält. Gegebenenfalls kann die Festigkeit des Papiers noch durch festigkeitssteigernde Additive wie native oder modifizierte Stärke, natürlich oder organische Binder sowie Polyvinylalkohole, gesteigert werden. Dieses Rohpapier wird dann bei Temperaturen zwischen 100 und 180°C, vorzugsweise zwischen 80 und 180 °C getrocknet, indem man es z.B. über beheizte Zylinder führt. Anschließend wird es bei erhöhter Temperatur gegebenenfalls unter Druck geglättet und verdichtet. Dies kann auf üblichen Glättwalzen und/oder Walzwerken geschehen, wobei ein relativ hoher Druck auf das Papier ausgeübt wird. Die Temperaturen bei diesem Glätten oder Verpressen liegen erfindungsgemäß in einem Bereich von größer 80°C bzw. 100°C, vorzugsweise größer 160°C bzw. 180°C. Das Papier kann auch durch nachträgliches Tränken mit Harzen weiter verfestigt werden, z.B. mit Epoxid-, Formaldehyd-, Polyester-, Silicon-, Phenol-, oder Acrylatharzen oder mit Polyimiden oder gegebenenfalls durch Tränken mit Lacken auf Basis von beispielsweise Alkylphenolen, Imiden oder Silikonen. Man kann auch Verbundmaterialien herstellen, indem man das Elektroisolierpapier mit Folien, z.B. mit Polyethylen-, Polypropylen- oder Polyimid-Folien kaschiert.

[0037] Sollte es für die Produktanforderungen vorteilhaft sein, kann das erfindungsgemäße Papier im Anschluss an die Herstellung mit Hilfe eines Verdichtungs- und Glättvorgangs (Kalandrierung) nachbehandelt werden. Dies kann zu einem weiterhin verbesserten Durchschlagswiderstand führen.

[0038] Die Erfindung umfasst neben dem Produkt und dessen Herstellungsverfahren auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Elektroisolierpapiers für die elektrische Isolation von Bauteilen oder elektrischen Strom führende Produkte wie beispielsweise Leiterplatten, Batterien und Kondensatoren, Kabel, insbesondere Kabel mit einem geschichteten und imprägnierten Dielektrikum, bei welchen beispielsweise die Isolation überlappt und/oder schraubenförmig gewickelt ist, Transformatoren, insbesondere Öl gefüllte oder trockene Bauarten von Transformatoren, Kombinationen hiervon und dergleichen.

[0039] Nachfolgend wird die Erfindung anhand verschiedener Beispiele beschrieben, wobei darauf hingewiesen wird, dass sich die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt sondern vielmehr auch Abwandlungen und Ergänzungen, wie sie der Fachmann den vorliegenden Unterlagen entnimmt, auch dem Umfang der vorliegenden Erfindung bestimmen.

[0040] Dabei zeigt:

Tabelle 1 den Einfluss verschiedener Zellstofffasern und Stoffzusammensetzungen auf die elektrische Durchschlagfestigkeit und mechanische Festigkeiten;

Tabelle 2 einen Vergleich zwischen Papieren des Standes der Technik mit erfindungsgemäßen Elektroisolierpapieren;

Abbildung 1 Grafik des Ölaufnahmeverlauf für unterschiedliche Papiere in Abhängigkeit der Zeit.

[0041] Die Bestimmung der Durchschlagsfestigkeit erfolgt in Anlehnung an DIN EN 60212 und DIN EN 60243-1. Anders als in DIN EN 60243-1, Abschnitt 4.1.2 erwähnt, wurden jedoch Kugelelektroden aus Stahl von 6,3 mm Durchmesser für den Durchschlagstest verwendet.

[0042] Zur Austestung auf die Eigenschaften als Elektroisolierpapier wurden die Proben mit kommerziell für diese Zwecke üblichem Mineralöl (Nytro Libra) von Firma Nynas für mindestens 30 Minuten komplett getränkt. Alternativ kam Silikonöl XIAMETER PMX-200 von Dow Corning zum Einsatz. Anschließend wurde die Probe in Gegenwart des Isolationsöls einem Feld steigender Spannung ausgesetzt und die Stärke der maximalen Spannung vor dem Durchschlag der Probe automatisch bestimmt. Die so erhaltenen Werte aus mehreren Messungen werden nach relevanten statistischen Methoden, z.B. mit der Weibull Analyse, bewertet. Die Umrechnung auf die elektrische Durchschlagsfestigkeit pro Millimeter erfolgt unter Berücksichtigung der Probendicke.

[0043] Die Zugfestigkeit bzw. der Bruchwiderstand wurde nach EN ISO 1924-2 bestimmt.

[0044] Die Bestimmung der Leitfähigkeit erfolgte auf Basis eines Heißwasserextraktes gemäß dem TAPPI Standard T 252.

[0045] Die in den Beispielen genannten Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht. Der eingesetzte Zellstoff wurde vor der Verwendung auf einen Schopper-Riegler Wert von 32 bis 34 °SR gemahlen.

[0046] Die Beispiele 1 bis 32 in Tabelle 1 betreffen die Auswertung verschiedener Papiere zu Nullproben, welche aus dem angegebenen Zellstoff mit/ohne Zusatz von Füllstoffen und mit/ohne Zusatz von Additiven hergestellt wurden. Dieses Papier wurden sorgfältig getrocknet und in einem Exsikkator über einem Trockenmittel bei konstanter Temperatur von 25 °C klimatisiert. Als Leimungsmittel kam AKD = Alkylketendimer in Form eine käuflichen Dispersion zum Einsatz. Als Nassfestmittel wurde ein Polyamidoamin-Epichlorhydrinharz eingesetzt.

[0047] Die Beispiele 33 bis 35 in Tabelle 1 zeigen Messergebnisse von kommerziell erhältlichen Elektroisolierpapieren.

[0048] Zur Austestung auf die Eigenschaften als Elektroisolierpapier wurden die Papiere mit dem für diesen Zwecke üblichen Mineralöl (Nytro Libra der Firma Nynas) für mindestens 30 Minuten vollständig getränkt. Alternativ kam Silikonöl XIAMETER PMX-200 von Dow Corning zum Einsatz. Die Austestung der Durchschlagsfestigkeit erfolgte mit einer Standardapparatur gemäß dem ASTM Standard D 149-87. Die Messung der Durchschlagsfestigkeitswerte erfolgte stets nach einer Klimatisierung der Probe, entweder im Normklima, in einem mit Trockensubstanz gefüllten Exsikkator oder im Hochvakuum bei Temperaturen von 60 bis 80°C und einer Klimatisierungszeit von 6 bis 48 Stunden. Die anschließende Ölpenetration erfolgte entweder bei Normaldruck oder im Vakuum von bis zu 10^-4 bar.

[0049] In Tabelle 1 ist der Einfluss der Zellstofffasern und der jeweils eingesetzten Füllstoffe und/oder Additive auf die elektrische Durchschlagfestigkeit und mechanische Festigkeit widergegeben. Es ist zu erkennen, dass ungebleichter Kraftzellstoff hierbei die besten Eigenschaften aufweist.

[0050] Das so erhaltene Elektroisolierpapier hat die in Tabelle 1 wiedergegebenen Eigenschaften. Hierbei bedeutet OS die Papieroberseite und SS die dem Sieb bei der Papierherstellung zugewandte Seite. Bei den Festigkeitskennwerten der industriell hergestellten Papiere bedeutet quer die Messung quer zu Laufrichtung der Papiermaschine und längs die Messung in Papiermaschinenrichtung. Bei den auf einem Rapid-Köthen Laborblattbildner hergestellten Vergleichspapieren entfällt dieser Hinweis, da es hier keine bevorzugte Laufrichtung und Faserorientierung gibt.

[0051] Aus Tabelle 1 ist klar zu erkennen, dass sich die erfindungsgemäßen Papiere gegenüber dem Stand der Technik durch einen höheren elektrischen Durchschlagswiderstand bei niederem Verlustfaktor (tan δ) auszeichnen. Darüber hinaus kommt es durch den Ersatz von Faserstoffen durch Füllstoffe zu einem wirtschaftlichen Vorteil. Mit PPS OS/SS in mm ist die Rauigkeit gemessen nach Parker Print Surf auf der Ober- bzw. Siebseite angegeben.

[0052] Die Vorgehensweise zur Herstellung erfindungsgemäßer Produkte kann beispielhaft, aber nicht ausschließlich, folgendermaßen erfolgen:

• Bereitstellen einer abgewogene Menge an z.B. ungebleichtem möglichst reinem Kraftzellstoff oder eine Mischung von Zellstoffen (beispielsweise 360 g ofentrocken = otro).
• Vorlage des Zellstoffs in ein Laboraufschlaggeräte und Auffüllen des Laboraufschlaggeräte mit reinem Wasser. Mit 15 Liter und 360 g Zellstoff ergibt sich beispielsweise eine Stoffdichte beim Aufschlagen von 2,4%.
• Aufgeschlagen des Zellstoffs, beispielsweise für 15 Minuten und anschließend Prüfung des Mahlgrads, ggf weiteres Aufschlagen bis zum Erreichen des gewünschten Mahlgrad.
  Alternativ kann der Zellstoff auch mit jedem anderen geeigneten Gerät fibrilliert werden, beispielsweise mit einem Holländer oder einem Refiner.
• Um den Zellstoff für elektrische Isolierzwecke möglichst rein zu bekommen, kann der Zellstoff im Anschluss beispielsweise mit Hilfe einer Zentrifuge von Verunreinigungen und Ladungsträgern weitergehend befreit werden.

[0053] In Tabelle 2 sind mit den Beispielen 36 bis 43 Untersuchungen zu einem Vergleichspapier nach dem Stand der Technik aus Kraftzellstoff (Nr. 36) dargestellt. Das Vergleichspapier wird mit erfindungsgemäßen Papieren, die mit veränderten Stoffrezepturen hergestellt wurden, d.h. mit/ohne Zusatz von Füllstoffen (Talkum und / oder Glimmer) und mit / ohne Zusatz von Additiven verglichen. Diese Papiere wurde alle sorgfältig getrocknet und in einem Exsikkator über einem Trockenmittel bei konstanter Temperatur von 25 °C klimatisiert.

[0054] Aus den gefundenen Durchschlagswerten in Tabelle 2 ist klar zu erkennen, dass der Zusatz von Talkum und Glimmer oder einer Mischung von Talkum und Glimmer zu einer Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit, zu reduzierter Oberflächenrauigkeit und zu erhöhter Porosität bis knapp zum Faktor 4 führt.

[0055] Abbildung 1 zeigt den Ölaufnahmeverlauf für unterschiedliche Papiere in Abhängigkeit von der Zeit. Verglichen werden hier Papiere ohne Füllstoff mit Papieren mit 20% Glimmer und 20% Talkum als Füllstoff. In allen Fällen kam auf ca. 40 °SR gemahlener Kraftzellstoff zum Einsatz. Diese Abbildung zeigt die Penetrationsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Zeit, gemessen mit einem ultraschallbasierenden Messinstrument (DPA Tester). Je schneller der Kurvenabfall nach Erreichen des Maximums, desto größer ist die Eindringgeschwindigkeit der Flüssigkeit. Die höchste Eindringgeschwindigkeit zeigt das mit Talkum gefüllte Isolierpapier mit zugleich der höchsten Porosität. In dieser Grafik Abb.1 ist klar zu erkennen, dass der Zusatz des Füllstoffs direkt in einer beschleunigten Penetration des Isolieröls in das Papier resultiert. Aufgrund der bis zu mehrere Tage lang dauernden Penetration des Isolieröls im Herstellungsverfahren von Transformatoren ist eine Beschleunigung dieses geschwindigkeitsbestimmenden Schrittes ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen Papiere.

Ansprüche

1. Elektroisolierpapier enthaltend 20 bis 99 Gew.-% Zellulose und 1 bis 80 Gew.-% mineralische Füllstoffe,
dadurch gekennzeichnet, dass
der mineralische Füllstoff Talkum, dessen Bestandteil für den mineralischen Füllstoff zwischen 1 % und 100 % liegt, aufweist und das Talkum eine mittlere Teilchengrößenverteilung von 0,5 bis 400 µm und Blättchen mit einer mittleren Dicke von 0,01 bis 100 µm aufweist,
so dass das Elektroisolierpapier eine Durchschlagfestigkeit gemessen nach DIN EN 60243-1 größer 40 kV/mm und eine Leitfähigkeit im Heißwasserextrakt nach TAPPI Standard T 252 kleiner 5 mS/m aufweist.

2. Elektroisolierpapier gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Anteil an Zellulose 30 bis 80 Gew.-%,vorzugswelse 45 bis 70 Gew.-% und insbesondere ca. 65 Gew.-% beträgt und/oder
der Anteil an mineralischen Füllstoffen 3 bis 65 Gew,-%,vorzugswelse 5 bis 45 Gew.-% und insbesondere ca. 30 Gew.-% beträgt.

3. Elektroisolierpapier gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Bestandteil an Talkum für den mineralischen Füllstoff zwischen zwischen 25 % und 75 %, insbesondere zwischen 35 % und 60 % und besonders bevorzugt über 50 % liegt

4. Elektroisolierpapier gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
der mineralische Füllstoff Glimmer vorzugsweise einen Bestandteil zwischen 1% und 80% aufweist, vorzugsweise 10 bis 50% und besonders bevorzugt größer 20%.

5. Elektroisolierpapier gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
0,1 bis 10 Gew.%, insbesondere 1 bis 6 Gew.% und insbesondere ca. 3 Gew.% Polyvinylalkohol enthalten sind.

6. Elektroisolierpapier gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
0,1 bis 10 Gew.%, vorzugsweise 1 bis 10 % und Insbesondere ca. 4 Gew.% modifizierte oder unmodifizierte Stärke enthalten sind.

7. Elektroisolierpapier gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Durchschlagfestigkeit gemessen nach DIN EN 60243-1 größer 60 kV/mm und insbesondere größer 80 kV/mm ist.

8. Elektroisolierpapier gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitfähigkeit im Heißwasserextrakt nach TAPPI Standard T 252 kleiner 3 mS/m und insbesondere kleiner 1 mS/m beträgt.

9. Elektroisolierpapier gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
0,1 bis 5 Gew.%, insbesondere 2 bis 4 Gew.% und insbesondere ca. 2,5 Gew.% modifiziertes oder unmodifiziertes Guar enthalten sind.

10. Elektroisolierpapier gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
0,1 bis 20 Gew.% insbesondere 3 bis 12 Gew.% und insbesondere ca. 5 bis 8 Gew,% eines organischen Polymers oder Binders enthalten sind.

11. Elektroisolierpapier gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
0,1 bis 20 Gew.% insbesondere 1 bis 14 Gew.% und insbesondere ca. 5 bis 8 Gew.% eines Nassfestmittels enthalten sind.

12. Elektroisolierpapier gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
0,01 bis 5 Gew.% insbesondere 0,1 bis 3 Gew.% und insbesondere ca. 0,5 Gew.% eines Hydrophobierungsmittels enthalten sind.

13. Elektroisolierpapier gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
0,01 bis 5 Gew.% insbesondere 0,1 bis 3 Gew.% und insbesondere ca. 0,5 Gew.% einer stickstoffhaltigen basischen Verbindung enthalten sind.

14. Elektroisolierpapier nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der mineralische Füllstoff eine mittlere Teilchengrößenverteilung von 1 bis 200 pm und/oder Blättchen mit einer mittleren Dicke von 0,1 bis 50 pm aufweist.

15. Verfahren zur Herstellung eines Elektroisolierpapiers nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit den Schritten

- Herstellen einer Faserstoff- Füllstoffsuspension mit einer Faserstoffdichte zwischen 0,1 bis 10%

- Entwässern der Stoffsuspension in einer Papiermaschine;

- Trocknen der mechanisch entwässerten Stoffsuspension bei einer Temperatur zwischen 60 und 180°C, vorzugsweise bei 80-120°C.

16. Verfahren zur Herstellung eines Elektroisolierpapier gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass
die entwässerte und getrocknete Stoffsuspension bei einer Temperatur von größer 100°C, vorzugsweise größer 160°C verpresst und/oder geglättet wird.

17. Verwendung von Elektroisolierpapier gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 für die elektrische Isolation von Bauteilen oder elektrischen Strom führenden Produkten, wie beispielsweise Leiterplatten, Batterien und Kondensatoren, Kabel, insbesondere Kabel mit einem geschichteten und imprägnierten Dielektrikum, bei welchen beispielsweise die Isolation überlappt und/oder schraubenförmig gewickelt ist, Transformatoren, insbesondere trockene oder Öl gefüllte Bauarten von Transformatoren, Kombinationen hiervon und dergleichen, wobei die Verwendung hierbei trocken oder vorzugsweise im Zusammenhang mit einem elektrisch isolierenden Imprägnierungsmittel erfolgt.

Tabelle 1, Seite 1

Nr	Zellstoff	Füllstoffgehalt [Gew.%]	Additiv [Gew.%]	Stärke [Gew.%]	Flächenmasse [g/m2]	Dicke [µm]	Dichte [g/cm3]
1	ungebleichter Kraft	0	0	0	100	121	0,83
2	ungebleichter Kraft	10% Talkum	0	0	103	93	1,11
3	ungebleichter Kraft	20% Talkum	0	0	103	126	0,82
4	ungebleichter Kraft	30% Talkum	0	0	106	86	1,24
5	ungebleichter Kraft	45% Talkum	0	0	98	128	0,76
9	ungebleichter Kraft	50% Talkum	0	3	108	121	0,91
7	ungebleichter Kraft	50% Talkum	1% AKD	3	102	143	0,7
8	ungebleichter Kraft	50% Talkum	1% NFM	3	107	137	0,78
9	ungebleichter Kraft	50% Talkum	0,5% Guar	2,5	106	119	0,89
10	ungebleichter Kraft - kalandriert	0	0	0	100	92,9	0,99
11	ungebleichter Kraft - kalandriert	20% Talkum	0	0	100	97	1,03
12	ungebleichter Kraft - kalandriert	24% Talkum	0	0	97	87	1,12
13	ungebleichter Kraft - kalandriert	28% Talkum	0	0	107	96	1,11
14	ungebleichter Kraft - kalandriert	32% Talkum	0	0	110	95	1,16
15	ungebleichter Kraft - kalandriert	36% Talkum	0	0	103	89	1,15
16	ungebleichter Kraft - kalandriert	40% Talkum	0	0	105	86	1,22
17	ungebleichter Kraft - kalandriert	50% Talkum	1% PVA	0	108	93	1,16
18	ungebleichter Kraft - kalandriert	50%Talkum	0	3	111	90	1,23
19	ungebleichter Kraft - kalandriert	50% Talkum	1% PVA	3	107	87	1,23
20	gebleichter Langfaser	0	0	0	101	115	0,88
21	gebleichter Langfaser	10% Talkum	0	3	104	112	0,92
22	gebleichter Langfaser	20% Talkum	0	0	100	106	0,94
23	gebleichter Langfaser	50% Talkum	0	0	110	96	1,14
24	gebleichter Langfaser	50% Talkum	0	3	101	89	1,13
25	80% Kurzfaser + 20% Langfaser	0	0	0	99	142	0,7
26	80% Kurzfaser + 20% Langfaser	10%Talkum	0	0	101	143	0,71
27	80% Kurzfaser + 20% Langfaser	20% Talkum	0	0	100	137	0,73
28	80% Kurzfaser + 20% Langfaser	50% Talkum	0	0	100	140	0,71
29	80% Kurzfaser + 20% Langfaser	80% Talkum	0	0	101	123	0,82
30	gebleichte Kurzfaser	0	0	0	102	147	0,69
31	gebleichte Kurzfaser	10% Talkum	0	0	99	138	0,71
32	gebleichte Kurzfaser	20% Talkum	0	0	101	135	0,74
33	Industrial Paper 1	0	0	0	135	146	0,92
34	Industrial Paper 2	0	0	0	134	154	0,87
35	Industrial Paper3	0	0	0	117	139	0,84

Tabelle 1, Seite 2

Nr	Bruchlast [kN/m]	Zugfestigkeitsindex [Nm/g]	PPS OS/SS [µm]	Durchlagswiderstand [KV/mm]	tan δ [50 Hz] x 10-2
1	9,5	95,1	9,08/9,11	43,3	4,5
2	6,2	60,3	8,18 / 8,73	78,2	3,8
3	5,0	48,4	6,57 / 8,26	84,1	3,4
4	4,1	38,4	6,31 / 7,91	89,9	3,1
5	3,1	31,9	5,91 / 7,60	90,8	2,8
9	5,3	48,2	6,65 / 6,33	93,1	2,7
7	1,9	19,7	5,84 / 6,86	92,8	2,6
8	2,8	26,1	6,23 / 6,91	91,6	2,8
9	7,1	67,0	6,14 / 6,02	92,5	2,9
10	10,4	104,0	5,04 7 4,55	78,8	4,7
11	9,6	96,0	4,79 / 3,96	84,1	3,2
12	8,4	86,3	4,42 / 3,29	87,1	2,8
13	8,2	76,7	3,80 7 3,38	84,2	2,3
14	7,5	68,4	4,02 / 2,88	85,7	1,1
15	6,1	59,9	3,34 / 2,97	87,7	1,2
16	5,9	56,4	3,03 / 2,74	85,6	1,1
17	2,9	27,0	3,76 / 4,22	83,9	1,2
18	5,0	44,9	3,89 / 2,39	87,0	1,1
19	5,6	52,8	4,33 / 2,58	88,0	1,0
20	8,8	86,3	8,00 / 8,05	61,1	2,1
21	6,4	65,0	8,15 / 7,79	68,5	1,8
22	5,3	51,3	8,92 / 6,47	73,9	1,6
23	2,3	20,7	5,94 / 6,51	85,4	1,0
24	3,2	30,1	6,20 / 7,39	88,7	1,1
25	5,9	59,4	6,41 / 6,29	31,7	5,1
26	4,1	40,7	6,18 / 6,09	73,4	4,3
27	3,4	34,4	6,37 / 6,12	79,2	4,0
28	1,4	13,9	6,75 / 6,10	89,2	3,1
29	0,3	3,2	5,45 / 5,13	97,7	2,6
30	4,9	47,8	6,12 / 6,10	42,6	5,4
31	3,9	39,6	5,82 / 5,95	44,3	4,0
32	3,2	31,4	5,69 / 5,71	49,9	3,6
33	9 / 12,1 (quer/längs)	quer = senkrecht zur Papierlaufbahnrichtung	7,83 / 8,46	48,3	4,8
34	6,7 / 9,2 (quer/längs)	längs = parallel zur Papierlaufbahnrichtung	10,19 / 11,36	48,2	5,0
35	7,0 / 11,9 (quer/längs)		6,95 / 8,87	47,5	4,6

Tabelle 2

Nr	Zellstoff	Füllstoffgehalt [Gew.%]	kalandriert	Flächenmas se [g/m2]	Dicke [µm]	Dichte [g/cm3]	Bruchlast [kN/m]	Zugfestigkeitsi ndex [Nm/g]	PPS Oberseite/Si ebseite	Porosität-Bendtsen (ml/min)	Durchlagswiderstand [KV/mm]
36	Nadelholz Sulfat	ohne	nein	60	84	0,72	6,20	102,9	6,75/6,76	45	70
			ja	61	72	0,84	6,40	105,8	5,31/5,35	35	76
37	Nadelholz Sulfat	20% Phlogopit Glimmer	nein	60	77	0,78	4,91	82,0	5,94/5,74	60	84
			ja	60	64	0,94	4,28	71,5	4,69/4,07	55	92
38	Nadelholz Sulfat	20% Phlogopit Glimmer + 2% PVA	nein	60	79	0,76	4,32	71,8	5,99/5,55	75	87
			ja	60	64	0,94	4,29	71,7	4,32/3,75	45	93
39	Nadelholz Sulfat	40% Phlogopit Glimmer	nein	60	74	0,81	3,60	59,8	5,19/4,68	65	88
			ja	60	61	0,98	3,24	54,1	3,43/3,00	45	96
40	Nadelholz Sulfat	40% Phlogopit Glimmer + 2% PVA	nein	60	73	0,82	3,26	54,5	5,17/4,51	55	90
			ja	60	57	1,05	3,03	50,6	3,73/2,85	45	98
41	Nadelholz Sulfat	40% Talkum + 2% PVA	nein	61	83	0,74	2,99	48,8	5,07/4,20	200	81
			ja	61	64	0,95	3,01	49,8	3,60/2,33	120	87
42	Nadelholz Sulfat	10% Talkum + 10% Phlogopit Glimmer + 2% PVA	nein	60	81	0,74	4,44	74,2	5,74/5,63	50	82
			ja	61	66	0,93	4,28	70,0	4,44/3,46	45	89
43	Nadelholz Sulfat	15% Talkum+5% Phlogopit Glimmer+2% PVA	nein	60	83	0,72	4,29	71,7	5,71/5,18	75	80
			ja	61	64	0,95	4,55	75,2	4,24/3,06	70	88

Claims

1. Electrical insulating paper comprising 20% to 99% by weight of cellulose and 1% to 80% by weight
of mineral fillers,
characterised in that
the mineral filler includes talc, wherein the talc content in the mineral filler is between 1% and 100%, and the talc has a
mean particle size distribution of 0.5 to 400 pm and platelets with a mean thickness of 0.01 to 100 pm,
such that the electrical insulation paper has a dielectric strength measured in accordance with DIN EN 60243-1 greater than 40 kV/rnm and a conductivity in the hot water extract measured in accordance with TAPPI standard T 252 of less than 5 mS/m.

2. The electrical insulating paper according to claim 1, characterised in that the proportion of cellulose is 30% to 80% by weight, preferably 45% to 70% by weight
and in particular approx. 65% by weight and/or
the proportion of mineral fillers is 3% to 65% by weight, preferably 5% to 45% by weight and in particular approx. 30% by weight.

3. The electrical insulating paper according to claim 1, characterised in that the proportion of talc for the mineral filler ranges between
25% and 75%, in particular between 35% and 60% and more preferably greater than 50%.

4. The electrical insulating paper according to claim 1 or 2, characterised in that,
the mineral filler includes between 1% and 80%, preferably between 10 and 50% and more preferably more than 20% of mica.
The electrical insulating paper according to any of the preceding claims, characterised in that

5. it further contains 0.1% to 10% by weight, in particular 1% to 6% by weight and in particular approx. 3% by weight of polyvinyl alcohol.
The electrical insulating paper according to any of the preceding claims, characterised in that

6. it further contains 0.1% to 10% by weight, preferably 1% to 10% and in particular approx. 4.% by weight of modified or unmodified starch.
The electrical insulating paper according to any of the preceding claims, characterised in that

7. the dielectric strength measured in accordance with DIN EN 60243-1 is greater than 60 kV/mm and in particular greater than 80 kV/mm.
The electrical insulating paper according to any of the preceding claims, characterised in that

8. the conductivity in the hot water extract measured in accordance with TAPPI standard T 252 is lower than 3 mS/m and in particular lower than 1 mS/m.
The electrical insulating paper according to any of the preceding claims characterised in that

9. it contains 0.1% to 5% by weight, in particular 2% to 4% by weight and in particular approx. 2.5% by weight of modified or unmodified guar.
The electrical insulating paper according to any of the preceding claims, characterised in that

10. it contains 0.1% to 20% by weight, in particular 3% to 12% by weight and in particular approx. 5% to 8% by weight of an organic polymer or binder.
The electrical insulating paper according to any of the preceding claims, characterised in that

11. it contains 0.1% to 20% by weight, in particular 1% to 14% by weight and in particular approx. 5% to 8% by weight of a wet strength agent.

12. The electrical insulating paper according to any of the preceding claims, characterised in that
it contains 0.01% to 5% by weight, in particular 0.1% to 3% by weight and in particular approx. 0.5% by weight of a hydrophobising agent.

13. The electrical insulating paper according to any of the preceding claims, characterised in that
it contains 0.01% to 5% by weight, in particular 0.1% to 3% by weight and in particular approx. 0.5% by weight
of a nitrogenous alkaline compound.

14. The electrical insulating paper according to any of the preceding claims, characterised in that the mineral filler has a mean particle distribution of 1 to 200 pm and/or platelets with a mean thickness of 0.1 to 50 pm.

15. A method for the manufacture of electrical insulating paper according to any of the preceding claims, said method comprising the steps:

- manufacture of a fibre/filler suspension with a fibrous material density of between 0.1 to 10%

- removal of water from the material suspension in a paper machine;

- drying of the material suspension, from which water has been mechanically removed, at a temperature of between 60 and 180°C, preferably at 80 -120°C.

16. The method for the manufacture of electrical insulating paper according to claim 15, characterised in that
the material suspension, from which water has been removed and which has been dried, is compressed and/or smoothed at a temperature of greater than 100°C, preferably greater than 160°C.

17. A use of electrical insulating paper according to any of the claims 1 to 14 for the electrical insulation of components or products carrying electrical current, including printed circuit boards, batteries and capacitors, cables, in particular cables having a coated and impregnated dielectric, in which the insulation is wound in at least one of an overlapping manner and a helical manner, transformers, in particular dry-type or oil-filled transformers, combinations thereof
and similar types, wherein the use is undertaken one of dry or preferably with an electrically insulated impregnation agent.

Revendications

1. Papier électro-isolant contenant 20 à 99 % en poids de cellulose et 1 à 80 % en poids de matière de charge minérale,
caractérisé en ce que
la matière de charge minérale est de la poudre de talc, dont la proportion du composant de matière de charge minérale se situe entre 1 et 100 %, et que la poudre de talc présente une distribution granulométrique moyenne entre 0,5 et 400 pm et des feuillets d'une épaisseur moyenne de 0,01 à 100 pm,
tel que le papier électro-isolant présente une rigidité diélectrique mesurée selon la norme DIN EN 60243-1 supérieure à 40 kV/rnm et une conductivité dans un produit d'extraction à l'eau chaude selon le standard TAPPI T 252 inférieure à 5 mS/m.

2. Papier électro-isolant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la proportion en cellulose est de 30 à 80 % en poids, de préférence, de 45 à 70 % en poids, et avantageusement, d'environ 65 % en poids et/ou que la proportion en matière de charge minérale est de 3 à 65 % en poids, de préférence de 5 à 45 % en poids, et avantageusement, d'environ 30 % en poids.

3. Papier électro-isolant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la proportion en poudre de talc pour la matière de charge minérale se situe entre 25 et 75 %, de préférence entre 35 et 60 %, et avantageusement, au-dessus de 50 %.

4. Papier électro-isolant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la proportion en matière de charge minérale mica se situe entre 1 et 80 %, de préférence entre 10 et 50 % et avantageusement, au-dessus de 20 %.

5. Papier électro-isolant selon l'une des revendications susmentionnées, caractérisé en ce qu'il contient de l'alcool polyvinylique à proportion de 0,1 à 10 % en poids, de préférence de 1 à 6 % en poids, et avantageusement d'environ 3 % en poids.

6. Papier électro-isolant selon l'une des revendications susmentionnées, caractérisé en ce qu'il contient de l'amidon modifié ou non modifié à proportion de 0,1 à 10 % en poids, de préférence de 1 à 10 % et avantageusement d'env. 4 % en poids.

7. Papier électro-isolant selon l'une des revendications susmentionnées, caractérisé en ce que la rigidité diélectrique, mesurée selon la norme DIN EN 60243-1, est supérieure à 60 kV/mm, et avantageusement, supérieure à 80 kV/mm.

8. Papier électro-isolant selon l'une des revendications susmentionnées, caractérisé en ce que la conductivité dans un produit d'extraction à l'eau chaude selon le standard TAPPI T 252 est inférieure à 3 mS/m, et avantageusement, inférieure à 1 mS/m.

9. Papier électro-isolant selon l'une des revendications susmentionnées, caractérisé en ce qu'il contient du guar modifié ou non modifié à proportion de 0,1 à 5 % en poids, de préférence de 2 à 4 % en poids, et avantageusement, d'environ 2,5 % en poids.

10. Papier électro-isolant selon l'une des revendications susmentionnées, caractérisé en ce qu'il contient un polymère organique ou liant à proportion de 0,1 à 20 % en poids, de préférence de 3 à 12 % en poids, et avantageusement d'environ 5 à 8 % en poids.

11. Papier électro-isolant selon l'une des revendications susmentionnées, caractérisé en ce qu'il contient un agent de résistance à l'humidité à proportion de 0,1 à 20 % en poids, de préférence de 1 à 14 % en poids, et avantageusement d'environ 5 à 8 % en poids.

12. Papier électro-isolant selon l'une des revendications susmentionnées, caractérisé en ce qu'il contient un agent hydrophobant à proportion de 0,01 à 5 % en poids, de préférence de 0,1 à 3 % en poids, et avantageusement, d'environ 0,5 % en poids.

13. Papier électro-isolant selon l'une des revendications susmentionnées, caractérisé en ce qu'il contient un composé azoté basique à proportion de 0,01 à 5 % en poids, de préférence de 0,1 à 3 % en poids, et avantageusement, d'environ 0,5 % en poids.

14. Papier électro-isolant selon l'une des revendications susmentionnées, caractérisé en ce que la matière de charge minérale présente une distribution granulométrique moyenne comprise entre 1 et 200 pm et/ou des feuillets d'une épaisseur moyenne de 0,1 à 50 pm.

15. Procédé pour la fabrication d'un papier électro-isolant selon l'une des revendications susmentionnées, comportant les étapes

- fabrication d'une suspension de charge en matières fibreuses d'une densité entre 0,1 et 10 %

- déshydratation de la suspension de matière dans une machine à papier

- séchage de la suspension de matière déshydratée mécaniquement à une température comprise entre 60 et 180 °C, de préférence entre 80 et 120 °C.

16. Procédé pour la fabrication d'un papier électro-isolant selon la revendication 15, caractérisé en ce que
la suspension de matière déshydratée et séchée est pressée et/ou lissée à une température supérieure à 100 °C, de préférence supérieure à 160 °C.

17. Utilisation du papier électro-isolant selon l'une des revendications 1 à 14 pour l'isolation électrique de composants ou de produits conducteurs de courant électrique, tels les circuits imprimés, les batteries et les condensateurs, les câbles, et plus particulièrement, les câbles avec diélectrique stratifié et imprégné
dans lequel, par exemple, l'isolation se chevauche et/ou est enroulée à la manière d'une vis, des transformateurs, en particulier les types de transformateurs secs ou remplis d'huile, des combinaisons de tels transformateurs et similaires, l'utilisation se faisant alors à sec ou, de préférence, en liaison avec un agent d'imprégnation isolant.

Zeichnung