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.

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.

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 / m ² und die Dichte bei 0,6 bis 1 ,2 g / m ² , 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. 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.

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.

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. 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.

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. 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.

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. 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.

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.

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.

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.-%. 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. 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.

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

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. 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.

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). 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.

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. 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. 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. Schichtsilikate insbesondere Zwei- oder Dreischichtsilikate sind insbesondere Mineral Stoffe wie Glimmer, Talkum, Serpentin und Tonminerale wie Vermiculit, Muskovit (ein Dreischichtsilicat) (KAI ₂ [(OH)2|AISi ₃ Oio]), Kaolinit (ein

Zweischichtsilicat) (AI [(OH) ₈ |Si ₄ Oio]), Phlogopit oder künstliche Schichtsilikate wie zum Beispiel Na2Si2O ₅ .

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.

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.

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.

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.

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.

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. 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.

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. 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. 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 festig keitssteigernde 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-, Polypropylenoder Polyimid-Folien kaschiert. 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. 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.

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. 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. 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.

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.

Die Zugfestigkeit bzw. der Bruchwiderstand wurde nach EN ISO 1924-2 bestimmt. Die Bestimmung der Leitfähigkeit erfolgte auf Basis eines Heißwasserextraktes gemäß dem TAPPI Standard T 252.

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.

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

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. 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. 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.

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 6) 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. 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.

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.

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.

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.