包含非織造纖維網(wǎng)的絕緣材料的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供絕緣材料，所述絕緣材料包含非織造纖維網(wǎng)，所述非織造纖維網(wǎng)包含多根長(zhǎng)紡粘聚酯雙組分纖維。所述多根雙組分纖維的每一根包含：約20重量％至約80重量％在芯中的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)，以及b)約80重量％至約20重量％在圍繞所述芯的外皮中的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)，其中所述以重量％計(jì)的含量是基于多根雙組分纖維的每一根的總重量計(jì)的。本發(fā)明還提供電氣裝置，所述電氣裝置包括絕緣材料和介電流體，以及介電材料，所述介電材料包含浸漬有至少10重量％介電流體的非織造纖維網(wǎng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】包含非織造纖維網(wǎng)的絕緣材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于電絕緣體的非織造纖維網(wǎng)。所述非織造纖維網(wǎng)包括多根長(zhǎng)紡粘聚酯雙組分纖維。
【背景技術(shù)】
[0002]電力變壓器通常具有必須由介電(即不導(dǎo)電)材料分開(kāi)的導(dǎo)線(xiàn)繞組。通常，將線(xiàn)圈和介電材料浸到流體介電傳熱介質(zhì)中，以絕緣導(dǎo)體并耗散運(yùn)行中產(chǎn)生的熱。傳熱介質(zhì)也必須起到電介質(zhì)的作用。在典型的布置中，將纖維質(zhì)和/或芳族聚酰胺紙或板用作介電材料。纖維質(zhì)/芳族聚酰胺材料圍繞導(dǎo)線(xiàn)而纏繞，用于隔離繞組介質(zhì)，還可用作繞組或其他元件例如芯的結(jié)構(gòu)支撐件。流體傳熱介質(zhì)通常為油，其可以是例如礦物油或足夠穩(wěn)定的植物油。
[0003]在變壓器的使用中，介電材料和傳熱流體會(huì)受到明顯的電磁場(chǎng)和明顯的溫度波動(dòng)以及電涌和電擊穿影響。隨著時(shí)間的推移，這些相對(duì)極端的條件會(huì)導(dǎo)致介電材料失效和/或傳熱流體劣化。此外，介電和傳熱流體還可因變壓器內(nèi)的氧遷移和產(chǎn)水或進(jìn)水而直接和間接降解。具有延長(zhǎng)的使用壽命的穩(wěn)定的介電材料和傳熱流體可提供經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)。
[0004]已公開(kāi)了多種材料可用于電力變壓器應(yīng)用中。例如，專(zhuān)利申請(qǐng)公布W02010 /151548公開(kāi)了用于油填充的變壓器的織物可包括紙材、聚酯、聚酯膜、芳族聚酰胺紙諸如Nomex?、纖維素、牛皮紙、有機(jī)和無(wú)機(jī)紙材、織造和非織造材料、層壓材料如DMD。
[0005]就可供選擇的方案而言，仍然需要更低成本的絕緣材料，所述絕緣材料具有適于高溫并適于長(zhǎng)期用于電力變壓器的物理特性。相似地，存在對(duì)包括此類(lèi)絕緣材料的電氣裝置的需要。還存在對(duì)介電材料的需要，所述介電材料包含浸潰有介電流體的可供選擇的絕緣材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，描述了絕緣材料，所述絕緣材料包括:
[0007]非織造纖維網(wǎng)，所述非織造纖維網(wǎng)包括多根長(zhǎng)紡粘聚酯雙組分纖維，其中所述多根雙組分纖維的每一根包含:
[0008]a)約20重量％至約80重量％在芯中的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)；以及
[0009]b)約80重量％至約20重量％在圍繞所述芯的外皮中的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)，
[0010]其中以重量％計(jì)的含量是基于所述多根雙組分纖維中每一根的總重量計(jì)的。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，描述了介電材料,所述介電材料包括浸潰有至少10重量％介電流體的非織造纖維網(wǎng)，其中所述非織造纖維網(wǎng)包括多根長(zhǎng)紡粘聚酯雙組分纖維，其中所述多根雙組分纖維的每一根包含:
[0012]a)約20重量％至約80重量％在芯中的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)；以及
[0013]b)約80重量％至約20重量％在圍繞所述芯的外皮中的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)，
[0014]其中以重量％計(jì)的含量是基于所述多根雙組分纖維中每一根的總重量計(jì)的。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，描述了電氣裝置，所述電氣裝置包括:
[0016]介電流體和絕緣材料；
[0017]其中所述絕緣材料包括非織造纖維網(wǎng)，所述非織造纖維網(wǎng)包括多根長(zhǎng)紡粘聚酯雙組分纖維，并且其中所述多根雙組分纖維的每一根包含:
[0018]a)約20重量％至約80重量％在芯中的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)；以及
[0019]b)約80重量％至約20重量％在圍繞所述芯的外皮中的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)，
[0020]其中以重量％計(jì)的含量是基于所述多根雙組分纖維中每一根的總重量計(jì)的?！揪唧w實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明公開(kāi)了絕緣材料，所述絕緣材料包括非織造纖維網(wǎng)，所述非織造纖維網(wǎng)包括多根長(zhǎng)紡粘纖維，其中所述多根長(zhǎng)紡粘纖維的每一根包含在芯中的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)(PET)和在圍繞芯的外皮中的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)(PTT)。本發(fā)明還公開(kāi)了電氣裝置，所述電氣裝置包括介電流體和絕緣材料，其中所述絕緣材料包括非織造纖維網(wǎng)，所述非織造纖維網(wǎng)包括多根長(zhǎng)紡粘纖維，其中所述多根長(zhǎng)紡粘纖維的每一根包含在芯中的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)和在圍繞芯的外皮中的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)。本發(fā)明還公開(kāi)了介電材料，其中所述介電材料包括浸潰有至少10重量％介電流體的非織造纖維網(wǎng)，其中所述非織造纖維網(wǎng)包括多根長(zhǎng)紡粘纖維，其中所述多根長(zhǎng)紡粘纖維的每一根包含在芯中的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)和在圍繞芯的外皮中的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)。
[0022]參照以下術(shù)語(yǔ)描述本文所述的方法、組合物和制品。
[0023]如本文所用，在不定冠詞“一個(gè)”或“一種”用于陳述或描述本發(fā)明方法中存在的步驟時(shí)，應(yīng)當(dāng)了解，除非明確提供了相反的陳述或描述，此類(lèi)不定冠詞的使用不將所述方法中存在的步驟數(shù)限制為一。
[0024]如本文所用，當(dāng)數(shù)量、濃度或其它數(shù)值或參數(shù)以范圍，優(yōu)選范圍或優(yōu)選上限數(shù)值和優(yōu)選下限數(shù)值的列表形式給出時(shí)，它應(yīng)被理解為具體地公開(kāi)由任何范圍上限或優(yōu)選數(shù)值和任何范圍下限或優(yōu)選數(shù)值的任何一對(duì)所構(gòu)成的所有范圍，而不管所述范圍是否被單獨(dú)地公開(kāi)。凡在本文中給出某一數(shù)值范圍之處,該范圍都意在包括其端點(diǎn)，以及位于該范圍內(nèi)的所有整數(shù)和分?jǐn)?shù)，除非另行指出。不旨在將本發(fā)明的范圍限制為限定范圍時(shí)詳述的具體值。
[0025]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“包含”、“包括”、“具有”或“含有”，或者其任何其他變型旨在包括非排他的包括。例如，包含一系列元素的組合物、混合物、工藝、方法、制品或設(shè)備不必僅限于那些元素，而可以包括其它未明確列出的元素，或此類(lèi)組合物、混合物、工藝、方法、制品或設(shè)備固有的元素。
[0026]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“重量％ ”是指重量百分比。
[0027]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“牛皮紙”是指通過(guò)硫酸鹽制漿法制成的紙材，其中所述紙材由紙漿纖維(通常來(lái)自木材或其它植物纖維)的纖維網(wǎng)組成，所述纖維網(wǎng)由含水漿液在線(xiàn)材或篩網(wǎng)上形成并通過(guò)氫鍵保持在一起。牛皮紙還可包含多種添加劑和填料。參見(jiàn)，例如，Handbook of Pulping and Papermaking, Christopher J.Bierman,學(xué)術(shù)出版社，1996。[0028]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“熱升級(jí)牛皮紙(thermally upgraded Kraft paper) ”是指在紙材的一面或兩面上施用環(huán)氧樹(shù)脂以改善所述紙材的熱性能的牛皮紙。
[0029]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“非織造纖維網(wǎng)”與“非織造片材”、“非織造層”以及“非織造織物”互換使用。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“非織造”是指無(wú)規(guī)取向的纖維、長(zhǎng)絲或線(xiàn)所制造片材、纖維網(wǎng)或棉絮定位成形成不具有可識(shí)別圖案的平面材料。非織造纖維網(wǎng)的例子包括熔噴纖維網(wǎng)、紡粘纖維網(wǎng)、梳理纖維網(wǎng)、氣流成網(wǎng)纖維網(wǎng)、濕法成網(wǎng)纖維網(wǎng)、和射流噴網(wǎng)法纖維網(wǎng)、以及包含多于一個(gè)非織造層的復(fù)合纖維網(wǎng)。使用“直接鋪列”法有利地制備用于本文所公開(kāi)的方法和制品的非織造纖維網(wǎng)?！爸苯愉伭小笔侵笇胃w維或叢絲直接紡絲或收集成纖維網(wǎng)或片材，而不將長(zhǎng)絲卷繞在包裝上或收集絲束。
[0030]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“紡粘纖維”是指通過(guò)將熔融熱塑性聚合物材料由噴絲頭的多根細(xì)小的、通常為圓形的毛細(xì)管擠出成纖維而形成的纖維，隨后通過(guò)拉伸并隨后淬滅纖維而迅速減小擠出纖維的直徑。還可使用其它纖維橫截面形狀諸如橢圓形、多葉形等。紡粘纖維一般是長(zhǎng)并且通常具有大于約5微米的平均直徑。紡粘非織造纖維網(wǎng)通過(guò)如下形成:將纖維隨機(jī)鋪列在收集表面如多孔篩網(wǎng)或成型帶上，并通過(guò)本領(lǐng)域已知的方法如通過(guò)熱輥壓延或通過(guò)在高壓下使纖維網(wǎng)穿過(guò)飽和蒸汽室來(lái)紡粘所述纖維。例如，所述非織造纖維網(wǎng)可在位于整個(gè)非織造纖維網(wǎng)的多個(gè)熱粘結(jié)點(diǎn)處熱點(diǎn)粘結(jié)。
[0031]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“雙組分纖維”是指纖維包含一對(duì)沿所述纖維的長(zhǎng)度彼此緊密附著的聚合物組分，使得纖維的橫截面為例如并列型、皮-芯型或其它適宜的橫截面。雙組分皮/芯型聚合物纖維的橫截面可為圓形、三葉形、五葉形、八葉形(像圣誕樹(shù))、啞鈴形、海島型或換句話(huà)講星形。纖維也可呈并列排列。
[0032]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“連續(xù)纖維”是指無(wú)限或極端長(zhǎng)的纖維。實(shí)際上，“連續(xù)纖維”中可具有由于制造過(guò)程的一個(gè)或多個(gè)斷裂，但是“連續(xù)纖維”可區(qū)別于切割成預(yù)定長(zhǎng)度的短纖維。
[0033]包括皮-芯型構(gòu)型的多個(gè)連續(xù)紡粘雙組分纖維的非織造纖維網(wǎng)公開(kāi)在2010年12月17日提交的共同擁有的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)12 / 971415中，該文獻(xiàn)全文以引用方式并入本文。紡粘雙組分纖維的皮組分和芯組分之間的重量比優(yōu)選為25: 75。雙組分纖維具有在2微米至20微米范圍內(nèi)的平均纖維直徑。在一個(gè)實(shí)施例中，每根雙組分纖維包含75重量％在芯中的PET和25重量％在圍繞所述芯的外皮中的PTT。在另一個(gè)實(shí)施例中，每根雙組分纖維包含50重量％在芯中的PET和50重量％在圍繞所述芯的外皮中的PTT。
[0034]在另一個(gè)實(shí)施例中，每根雙組分纖維包含約20重量％至約80重量％在芯中的PET和約80重量％至約20重量％在圍繞芯的外皮中的PTT。在另一個(gè)實(shí)施例中，每根雙組分纖維包含約25重量％至約50重量％在芯中的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)和約75重量％至約50重量％在圍繞芯的外皮中的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)。
[0035]用于本發(fā)明所公開(kāi)的非織造纖維網(wǎng)的紡粘纖維的皮組分的PTT具有在0.9dl / g至1.3dl / g或0.95dl / g至1.05dl / g范圍內(nèi)的特性粘度。
[0036]在一個(gè)實(shí)施例中，“聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)”(PTT)為包含至少70摩爾％對(duì)苯二甲酸丙二醇酯重復(fù)單元的均聚物或共聚物。優(yōu)選的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)包含至少85摩爾％，更優(yōu)選地至少90摩爾％，甚至更優(yōu)選地至少95摩爾％或至少98摩爾％，以及最優(yōu)選地約100摩爾％的對(duì)苯二甲酸丙二醇酯重復(fù)單元。[0037]共聚物的例子包括使用3種或更多種反應(yīng)物制成的共聚酯，每種反應(yīng)物均具有兩個(gè)成酯基團(tuán)。例如，共聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)可使用共聚單體制成，所述共聚單體選自具有4-12個(gè)碳原子的直鏈的、環(huán)狀的和支鏈脂族二羧酸(例如丁二酸、戊二酸、己二酸、十二烷二酸、1，4_環(huán)己二羧酸)；不是對(duì)苯二甲酸并具有8-12個(gè)碳原子的芳族二羧酸(例如間苯二甲酸和2，6-萘二甲酸)；具有2-8個(gè)碳原子的直鏈的、環(huán)狀的和支鏈脂族二醇(不是1，3_丙二醇，例如乙二醇、1，2-丙二醇、1，4_ 丁二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、以及1，4_環(huán)己二醇)。所述共聚單體在共聚酯中的含量通常在約0.5摩爾％至約15摩爾％范圍內(nèi)，并且其含量可以為至多30摩爾％。
[0038]在一個(gè)實(shí)施例中，PTT由衍生自可再生資源的1，3-丙二醇與對(duì)苯二甲酸或酸等同物縮聚而制成。在一個(gè)實(shí)施例中，PTT包含按重量計(jì)至少20%并且在一些情況下至少30%的可再生資源的成分。適于本發(fā)明所公開(kāi)的非織造纖維網(wǎng)的示例性PTT以商標(biāo)Sorona?購(gòu)自DuPont Company (Wilmington, DE)。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明所公開(kāi)的非織造纖維網(wǎng)具有按所述纖維網(wǎng)的總重量計(jì)至少5%的可再生資源含量。
[0039]可再生資源的1，3_丙二醇包含植物吸收的來(lái)自大氣二氧化碳中的碳，所述植物構(gòu)成了用于制備1，3_丙二醇的原料。換句話(huà)講，可再生資源的1，3_丙二醇僅包含可再生的碳，而不包含基于化石燃料或基于石油的碳。
[0040]尤其優(yōu)選的1，3_丙二醇的可再生資源是使用可再生生物來(lái)源如玉米原料經(jīng)由發(fā)酵方法制備的。例如，能夠?qū)⒏视娃D(zhuǎn)化為1，3-丙二醇的細(xì)菌菌株存在于菌種克雷伯氏菌屬(Klebsiella)、朽1樣酸桿菌屬(Citrobacter)、梭菌屬(Clostridium)和乳桿菌(Lactobacillus)中。所述技術(shù)公開(kāi)于多個(gè)公布中，包括美國(guó)專(zhuān)利5，633，362,5, 686，276和5，821，092。美國(guó)專(zhuān)利5，821，092特別公開(kāi)了一種使用重組生物體由甘油生物制備1，3-丙二醇的方法。該方法引入了對(duì)1，2-丙二醇具有特異性的異源pdu 二醇脫水酶基因轉(zhuǎn)化的大腸桿菌(E.coli)。轉(zhuǎn)化后的大腸桿菌(E.coli)在存在甘油作為碳源的情況下生長(zhǎng),并從生長(zhǎng)培養(yǎng)基中分離出I，3-丙二醇。由于細(xì)菌和酵母都能夠?qū)⑵咸烟?如玉米糖)或其它碳水化合物轉(zhuǎn)化為甘油，因此公開(kāi)于這些公布中的方法提供了 I，3-丙二醇單體的可再生資源。
[0041]因此，衍生自可再生資源的1，3-丙二醇的PTT對(duì)環(huán)境的影響較小，這是因?yàn)榻M合物中所用的1，3-丙二醇不耗減化石燃料，并且降解時(shí)將碳釋放回到大氣中以被植物再次利用。因此，本發(fā)明組合物的特征可在于更加天然，并且具有比包含基于石油的1，3_丙二醇的相似組合物更小的對(duì)環(huán)境的影響。
[0042]聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)(PET)可包含多種共聚單體，包括二甘醇、環(huán)己烷二甲醇、聚(乙二醇)、戊二酸、壬二酸、癸二酸、間苯二甲酸等。除了這些共聚單體外，也可以使用支化劑，如均苯三甲酸、均苯四甲酸、三羥甲基丙烷和三羥甲基乙烷、以及季戊四醇。聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)可利用已知的聚合反應(yīng)技術(shù)由對(duì)苯二甲酸或其低級(jí)烷基酯(例如對(duì)苯二甲酸二甲酯)與乙二醇或這些有機(jī)物的共混物或混合物來(lái)獲得。用于本發(fā)明所公開(kāi)的非織造纖維網(wǎng)的紡粘纖維的芯組分的PET具有在0.58dl / g至0.75dl / g或0.62dl / g至0.69dl / g范圍內(nèi)的特性粘度。
[0043]皮-芯型紡粘纖維的皮組分和/或芯組分可包含其它常規(guī)的添加劑諸如染料、顏料、抗氧化劑、紫外穩(wěn)定劑、紡絲油劑等。在一個(gè)實(shí)施例中，所述外皮包含0.1重量％至0.33重量％分散在PTT中的二氧化鈦，所述二氧化鈦具有約300mm的平均粒度。
[0044]上文所公開(kāi)的非織造纖維網(wǎng)可使用本領(lǐng)域已知的紡粘法來(lái)制備，例如描述于Rudisill等人于8 1 2 1 1999所提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)60 / 146，896中，該文獻(xiàn)以引用方式并入本文(作為PCT專(zhuān)利申請(qǐng)WOOl / 09425公布)。所述紡粘法可使用預(yù)聚結(jié)模(其中不同的聚合物組分在從擠出孔擠出前接觸)或后聚結(jié)模(其中不同的聚合物組分通過(guò)獨(dú)立的擠出孔擠出并且在離開(kāi)毛細(xì)管之后接觸以形成雙組分纖維)來(lái)實(shí)施。
[0045]本發(fā)明所公開(kāi)的非織造纖維網(wǎng)可使用任何適宜的雙組分紡絲體系制得，例如由Nordson Fiber Systems Inc.(Duluth, GA)和 Hills Inc.(ff.Melbourne, FL)制造的 #NF5型。首先，在90°C至120°C范圍內(nèi)的溫度下將兩種聚合物PET和PTT干燥至含水量小于50ppm。干燥后，將兩種聚合物在高于它們?nèi)埸c(diǎn)并低于最低分解溫度的溫度下獨(dú)立地?cái)D出。PTT可在245°C至265°C下擠出并且PET可在280°C至295°C下擠出。擠出后，將兩種聚合物定量送入紡絲組件中，其中將所述兩個(gè)熔體流獨(dú)立地過(guò)濾，然后通過(guò)一疊分配盤(pán)組合從而得到具有皮-芯型橫截面的多排纖維。將所述紡絲組件保持在285°C至295°C下。以0.5g/孔/分鐘至3g/孔/分鐘的聚合物通過(guò)率，將PTT和PET聚合物紡絲通過(guò)每個(gè)毛細(xì)管?？墒褂镁匦为M槽噴射器將拉細(xì)力施用到一束纖維上。將退出噴射器的雙組分纖維收集到成型帶上以形成雙組分纖維的非織造纖維網(wǎng)?？稍诔尚蛶路绞┯谜婵找詭椭强椩炖w維網(wǎng)固定到成型帶上。所述成型帶的速度可變化以獲得不同基重的非織造纖維網(wǎng)。
[0046]可使用本領(lǐng)域已知的方法將非織造纖維網(wǎng)熱粘結(jié)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述非織造纖維網(wǎng)可使用本領(lǐng)域已知的方法用不長(zhǎng)點(diǎn)、線(xiàn)圖案或其它間斷粘結(jié)圖案熱粘結(jié)。間斷熱粘結(jié)可在紡粘纖維網(wǎng)表面上的離散點(diǎn)處施用熱或壓力來(lái)形成，例如通過(guò)將層狀結(jié)構(gòu)通過(guò)圖案化壓延輥與光滑輥形成的輥隙或在兩個(gè)圖案化輥之間形成的輥隙。將一個(gè)或兩個(gè)所述輥加熱以熱粘結(jié)纖維網(wǎng)。當(dāng)纖維網(wǎng)透氣性重要時(shí)，如在服裝最終應(yīng)用中，優(yōu)選將纖維網(wǎng)間斷粘結(jié)以提供更具透氣性的纖維網(wǎng)。
[0047]在一種方法中，使非織造纖維網(wǎng)在110°C至130°C范圍內(nèi)的粘結(jié)溫度和500N / cm至1500N / cm范圍內(nèi)的粘結(jié)輥隙壓力下，在兩個(gè)光滑金屬輥之間形成的輥隙之間熱粘結(jié)。最佳的粘結(jié)溫度和壓力是粘結(jié)期間的線(xiàn)速度的函數(shù)，其中較快的線(xiàn)速度一般要求更高的粘結(jié)溫度。然后將熱粘結(jié)片材卷繞到輥上。
[0048]在熱圖案粘結(jié)期間，紡粘纖維的皮組分中的PTT在對(duì)應(yīng)于圖案化輥上升高的突起的離散區(qū)域中部分熔融以形成融合粘結(jié)，所述融合粘結(jié)將紡粘纖維粘合在一起以形成粘性粘結(jié)的紡粘片材。根據(jù)粘結(jié)條件和皮組分中使用的聚合物，皮組分中的聚乙烯還可在熱圖案粘結(jié)期間部分熔融。PET芯組分在熱粘結(jié)期間不熔融并有利于纖維網(wǎng)的強(qiáng)度。粘結(jié)軋制圖案可以為本領(lǐng)域已知的那些中的任一種，并且優(yōu)選為離散點(diǎn)或線(xiàn)粘結(jié)的圖案。非織造纖維網(wǎng)還可使用超聲能量來(lái)熱粘結(jié)，例如使纖維網(wǎng)通過(guò)焊頭和旋轉(zhuǎn)砧輥(例如在其表面上具有突起圖案的砧輥)之間。
[0049]作為另外一種選擇，非織造纖維網(wǎng)可使用本領(lǐng)域已知的穿流粘結(jié)法來(lái)粘結(jié)，其中使經(jīng)加熱氣體諸如空氣在足以將纖維粘合在一起的溫度下通過(guò)纖維網(wǎng)，其中所述纖維在其交叉點(diǎn)處彼此接觸，同時(shí)纖維網(wǎng)承載在多孔表面上。
[0050]包含PTT-PET作為皮-芯型纖維的紡粘非織造纖維網(wǎng)令人驚奇地具有比PET-PTT或100% PTT纖維或100% PET纖維作為皮-芯型纖維的可比性非織造纖維網(wǎng)更高的強(qiáng)度(拉伸強(qiáng)度、抓樣撕裂強(qiáng)度以及破裂強(qiáng)度)。非織造纖維網(wǎng)具有在25gsm至500gsm或40gsm至200gsm或50gsm至150gsm范圍內(nèi)的基重。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“縱向”(MD)是指產(chǎn)生非織造纖維網(wǎng)的方向(例如，在非織造纖維網(wǎng)形成期間，其上鋪列纖維的支承表面的行進(jìn)方向)。術(shù)語(yǔ)“橫向”(XD)是指在纖維網(wǎng)平面上與縱向大致垂直的方向。
[0051]所述非織造纖維網(wǎng)可具有在所述纖維網(wǎng)的縱向和橫向上所測(cè)量的，在0.7N / gsm至5N / gsm或0.75N / gsm至2N / gsm范圍內(nèi)的每單位基重的拉伸強(qiáng)度(根據(jù)ASTMD1117-01和D5035-95)。所述非織造纖維網(wǎng)可具有在所述纖維網(wǎng)的縱向和橫向上所測(cè)量的，在1.5N / gsm至ION / gsm或1.5N / gsm至5N / gsm范圍內(nèi)的每單位基重的抓樣撕裂強(qiáng)度(根據(jù)ASTM D1117-01)。所述非織造纖維網(wǎng)可具有在所述纖維網(wǎng)的縱向和橫向上所測(cè)量的，在3.5KPa / gsm至IOKPa / gsm或3.5KPa / gsm至5KPa / gsm范圍內(nèi)的每單位基重的破裂強(qiáng)度。所述非織造纖維網(wǎng)可具有在所述纖維網(wǎng)的縱向和橫向上所測(cè)量的，在
0.4N / gsm至5N / gsm或0.4N / gsm至0.75N / gsm范圍內(nèi)的每單位基重的梯形撕裂強(qiáng)度(根據(jù)ASTM5733)?？蓪⑺龇强椩炖w維網(wǎng)壓制或壓延。
[0052]包含如本文所述的非織造纖維網(wǎng)的絕緣材料可與介電流體一起使用，所述介電流體包括甘油三酯油，諸如植物油、基于植物油的流體、以及藻油。還可使用介電流體諸如礦物油、合成酯、硅流體、以及聚α-烯烴。通常，介電流體具有約500ppm或更少的含水量。植物油的例子包括但不限于向日葵油、低芥酸菜籽油、油菜籽油、玉米油、橄欖油、椰子油、棕櫚油、高油酸大豆油、商品大豆油、蓖麻油、以及它們的混合物?？墒褂玫幕谥参镉偷牧黧w的例子是Envirotemp? FR3? 流體(Cooper Industries, Inc.)和BIOTEMP?可生物
降解的電介質(zhì)絕緣流體(ABB)。術(shù)語(yǔ)“藻油”是指類(lèi)脂組分，其包括由微藻細(xì)胞諸如小球藻(Chlorella)、Parachlorel la、杜氏鹽藻(Dunaliella)等產(chǎn)生的三?；视?，例如如專(zhuān)利
申請(qǐng)公布US2010 / 0303957中所公開(kāi)的。可使用的高著火點(diǎn)烴油的例子可以為R-Temp^
烴油(Cooperlndustries, Inc.)。合成酯的例子包括多元醇酯,其包含鏈長(zhǎng)小于約10個(gè)
碳原子的脂肪酸部分?？墒褂玫目缮藤?gòu)獲得的合成酯包括以商品名Midelli 7131 (The
Micanite and Insulators C0.,Manchester UK)、RKOT138流體(FMC,Manchester,
UK)、以及 ENVIR0TEMP200 不燃液(Cooper Power Fluid Systems)銷(xiāo)售的那些。
[0053]在一個(gè)實(shí)施例中，介電流體包含甘油三酯油。在一個(gè)實(shí)施例中，所述甘油三酯油包括植物油、基于植物油的流體、藻油、或它們的混合物。在一個(gè)實(shí)施例中，植物油包括高油酸大豆油。
[0054]包括如本文所述的非織造纖維網(wǎng)的絕緣材料還可與介電流體一起使用，所述介電流體包含多元醇酯的混合物，所述多元醇酯衍生自多元醇與脂肪酸酯的混合物的反應(yīng)，所述多元醇包括季戊四醇、三羥甲基丙烷、新戊二醇或它們的組合，所述脂肪酸酯衍生自包含脂肪酸部分的高油酸大豆油，其中所述高油酸大豆油具有:i)大于65%脂肪酸部分的油中C18: I含量；ii)小于20%脂肪酸部分的油中C18: 2和C18: 3總含量。此類(lèi)介電流體具有多種期望的性能，包括良好的氧化穩(wěn)定性。氧化穩(wěn)定性與介電流體中的不飽和度相關(guān)，并且可例如通過(guò)使用用于測(cè)定油穩(wěn)定性指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方法來(lái)測(cè)量。用于制備多元醇酯的混合物的大豆油的高油酸含量有助于對(duì)介電流體提供良好的氧化穩(wěn)定性。此外，期望此類(lèi)介電流體是可生物降解的，因?yàn)樗鼈冄苌阅軌蚩焖偕锝到獾闹参镉?。已發(fā)現(xiàn)包含衍生自粗制HOS油的脂肪酸的TMP酯混合物的介電流體滿(mǎn)足在根據(jù)OE⑶Guideline301B的28天CO2進(jìn)化測(cè)試條件下的“快速生物降解”(“Ready Biodegradation”)標(biāo)準(zhǔn)。公布的加拿大專(zhuān)利申請(qǐng)CA2594765公開(kāi)了三羥甲基丙烷的三油酸酯的生物降解能力(28d BOD / COD)為72%。在優(yōu)選的實(shí)施例中，介電流體包含至少約30重量％,或至少約50重量或至少約70重量％ ,或至少約80重量％ ,或至少約90重量％至約100重量％的包含HOS油的脂肪酸部分的多元醇酯的混合物。
[0055]在一個(gè)實(shí)施例中，所述介電流體包括甘油三酯油、包含多元醇酯的混合物、或它們的組合；其中，所述甘油三酯油包括植物油、基于植物油的流體、藻油、或它們的混合物；并且所述包含多元醇酯的混合物衍生自以下物質(zhì)的反應(yīng):a)多元醇，所述多元醇包括季戊四醇、三羥甲基丙烷、新戊二醇、或它們的組合；以及b)脂肪酸酯的混合物，所述脂肪酸酯衍生自包含脂肪酸部分的高油酸大豆油；其中所述高油酸大豆油具有i)大于65%脂肪酸部分的油中C18: I含量；以及ii)小于20%脂肪酸部分的油中C18: 2和C18: 3總含量。
[0056]植物油通常具有高百分比的飽和的和不飽和的有機(jī)酸的甘油三酯。油酸為在許多天然油(包括向日葵油、橄欖油、紅花油、低芥酸菜籽油以及大豆油)中作為甘油三酯發(fā)現(xiàn)的單不飽和酸。高油酸大豆(HOS)油可衍生自高油酸大豆種子，其已經(jīng)被基因修飾以產(chǎn)生高油酸含量，如世界專(zhuān)利公布W094 / 11516中所公開(kāi)的，所述文獻(xiàn)全文以引用的方式并入本文。高油酸大豆種子是其中油酸占油中脂肪酸部分大于65%，并且優(yōu)選地占油中脂肪酸部分大于75%的大豆種子。高油酸大豆油可衍生自如美國(guó)專(zhuān)利5，981，781中所公開(kāi)的高油酸大豆種子，該文獻(xiàn)全文以引用的方式并入本文。高油酸大豆油可通過(guò)此類(lèi)工序如精煉、漂白和除臭來(lái)純化(如美國(guó)專(zhuān)利5，981，781中所公開(kāi)的)，以獲得經(jīng)精煉、漂白和除臭的高油酸大豆油(RBD HOS油)。HOS油和/或RBD HOS油可用于本文所公開(kāi)的方法中以制備包含多元醇酯的混合物的介電流體。在一個(gè)實(shí)施例中，HOS油可包含經(jīng)精煉、漂白和除臭的高油酸大豆油。
[0057]甘油三酯組合物為連接至三個(gè)脂肪酸分子上的甘油主鏈。純植物油為某些脂肪酸的甘油三酯，所述脂肪酸具有一般在16至22個(gè)碳原子范圍內(nèi)的碳鏈，但是也可存在少量更短和/或更長(zhǎng)的碳鏈。如果碳鏈不具有雙鍵，則其為飽和油，并標(biāo)記為Cn:0，其中η為碳原子數(shù)。具有一個(gè)雙鍵的碳鏈為單不飽和的并且標(biāo)記為Cn:1 ;具有兩個(gè)雙鍵的那些碳鏈被標(biāo)記為Cn:2,并且具有三個(gè)雙鍵的那些被標(biāo)記為Cn:3。作為例子,棕櫚酸為C16: O酸,硬脂酸為C18: O酸,油酸為C18: I酸,亞油酸為C18: 2酸,并且亞麻酸為C18: 3酸。所述酸以混合態(tài)作為甘油三酯，并且當(dāng)油水解時(shí)，它們被分離成酸和甘油組分。
[0058]高油酸大豆油具有大于65%脂肪酸部分的油中C18: I含量，以及小于20%脂肪酸部分的油中C18: 2和C18: 3總含量。在一個(gè)實(shí)施例中，所述HOS油具有大于約70%脂肪酸部分的C18: I含量，以及小于15%脂肪酸的C18: 2和C18: 3總含量。在一個(gè)實(shí)施例中，所述HOS油還包含小于15%脂肪酸部分的C16: O和C18: O總含量。在一個(gè)實(shí)施例中，所述HOS油具有大于約75%脂肪酸部分的C18: I含量，以及小于10%脂肪酸部分的C18: 2和C18: 3總含量。在一個(gè)實(shí)施例中，所述HOS油具有大于約80%脂肪酸部分的C18: I含量，以及小于10%脂肪酸的C18: 2和C18: 3總含量。
[0059]多元醇酯的混合物可由HOS油以?xún)蓚€(gè)合成步驟獲得。在第一合成步驟中，可將包含脂肪酸部分的HOS油通過(guò)堿催化反應(yīng)用醇轉(zhuǎn)換成甘油和脂肪酸酯混合物。脂肪酸酯混合物包含HOS油的脂肪酸部分。第一合成步驟在下文方案I中表示，其中所述醇示為R4OH,并且R1、R2和R3代表甘油三酯原料中和脂肪酸酯產(chǎn)物R1CO2R' R2CO2R4和R3CO2R4中脂肪酸部分的相同或不同的C15至C21碳鏈。注意，盡管HOS油包含甘油三酯的混合物從而滿(mǎn)足上文所述高油酸大豆油的實(shí)施例中所述的高脂肪酸部分的C16: 0、C18: 0、C18: 1、C18: 2和C18: 3含量，但是在方案I中僅示出HOS油的一種甘油三酯作為原料。
[0060]
【權(quán)利要求】
1.絕緣材料，包含: 非織造纖維網(wǎng)，其包含多根長(zhǎng)紡粘聚酯雙組分纖維，其中所述多根雙組分纖維的每一根包含: a)約20重量％至約80重量％在芯中的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)；以及 b)約80重量％至約20重量％在圍繞所述芯的外皮中的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)， 其中以重量％計(jì)的含量是基于所述多根雙組分纖維中每一根的總重量計(jì)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣材料，其中所述非織造纖維網(wǎng)具有在約160°C下的植物油中浸潰約4周之后，至少約70%的縱向斷裂拉伸強(qiáng)度保持率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣材料，其中所述非織造纖維網(wǎng)具有在約160°C下的植物油中浸潰約4周之后，至少約55%的縱向伸長(zhǎng)保持率。
4.根據(jù)權(quán)利 要求1所述的絕緣材料，其中所述非織造纖維網(wǎng)具有在約25gsm至約500gsm范圍內(nèi)的基重。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣材料，其中將所述非織造纖維網(wǎng)壓制或壓延。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣材料，其中所述多根雙組分纖維的每一根包含: a)約25重量％至約50重量％在芯中的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)；以及 b)約75重量％至約50重量％在圍繞所述芯的外皮中的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣材料，其中所述多根雙組分纖維的每一根包含: a)75重量％在芯中的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)；以及 b)約25重量％在圍繞所述芯的外皮中的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣材料，其中所述多根雙組分纖維的每一根包含: a)50重量％在芯中的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)；以及 b)50重量％在圍繞所述芯的外皮中的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣材料，還包含牛皮紙和/或熱升級(jí)牛皮紙。
10.介電材料，包含浸潰有至少10重量％的介電流體的非織造纖維網(wǎng)，其中所述非織造纖維網(wǎng)包含多根長(zhǎng)紡粘聚酯雙組分纖維，其中所述多根雙組分纖維的每一根包含: a)約20重量％至約80重量％在芯中的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)；以及 b)約80重量％至約20重量％在圍繞所述芯的外皮中的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)， 其中以重量％計(jì)的含量是基于所述多根雙組分纖維中每一根的總重量計(jì)的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的介電材料，其中所述非織造纖維網(wǎng)具有在約160°C下的植物油中浸潰約4周之后，至少約70%的縱向斷裂拉伸強(qiáng)度保持率。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的介電材料，其中所述非織造纖維網(wǎng)具有在約160°C下的植物油中浸潰約4周之后，至少約55%的縱向伸長(zhǎng)保持率。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的介電材料，其中所述介電流體包含甘油三酯油、包含多元醇酯的混合物、或它們的組合；其中 所述甘油三酯油包括植物油、基于植物油的流體、藻油、或它們的混合物；并且 所述包含多元醇酯的混合物衍生自以下物質(zhì)的反應(yīng): a)多元醇，所述多元醇包括季戊四醇、三羥甲基丙烷、新戊二醇、或它們的組合；以及 b)脂肪酸酯的混合物，所述脂肪酸酯衍生自包含脂肪酸部分的高油酸大豆油；其中所述高油酸大豆油具有i)大于65%脂肪酸部分的油中C18: I含量；以及 ii)小于20%脂肪酸部分的油中C18: 2和C18: 3總含量。
14.電氣裝置，包括: 介電流體和絕緣材料； 其中所述絕緣材料包含非織造纖維網(wǎng)，所述非織造纖維網(wǎng)包含多根長(zhǎng)紡粘聚酯雙組分纖維，并且其中所述多根雙組分纖維的每一根包含: a)約20重量％至約80重量％在芯中的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)；以及 b)約80重量％至約20重量％在圍繞所述芯的外皮中的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)， 其中以重量％計(jì)的含量是基于所述多根雙組分纖維中每一根的總重量計(jì)的。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電氣裝置，其中所述介電流體包含甘油三酯油、包含多元醇酯的混合物、或它們的組合；其中 所述甘油三酯油包括植物油、基于植物油的流體、藻油、或它們的混合物；并且 所述包含多元醇酯的混合物衍生自以下物質(zhì)的反應(yīng): a)多元醇，所述多元醇包括季戊四醇、三羥甲基丙烷、新戊二醇、或它們的組合；以及 b)脂肪酸酯的混合物，所述脂肪酸酯衍生自包含脂肪酸部分的高油酸大豆油；其中所述高油酸大豆油具有` i)大于65%脂肪酸部分的油中C18: I含量；以及 ii)小于20%脂肪酸部分的油中C18: 2和C18: 3結(jié)合含量。
【文檔編號(hào)】D04H3/16GK103890256SQ201280051339
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月26日
【發(fā)明者】G.芬維斯, M.A.哈梅, B.S.康, L.克里斯納默伊, S.雷博伊拉特 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司