DE1251837B

DE1251837B -

Info

Publication number: DE1251837B
Application number: DEA40892A
Authority: DE
Priority date: 1963-07-16
Publication date: 1967-10-12
Also published as: FR1367824A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

HOlb

DeutscheKl.: 21c-2/21

Nummer: 1 251 837

Aktenzeichen: A 40892 VIII d/21 c

Anmeldetag: 7. August 1962

Auslegetag: 12. Oktober 1967

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von mindestens 1 mm starken Hartpapierplatten aus mit Kunstharz gebundenen Papierschichten als Ausgangsmaterial für mit Stanzausschnitten versehene Platten für elektrotechnische Zwecke, z. B. als Basismaterial für gedruckte Schaltungen.

Einen für die allgemeinen Bedürfnisse der Elektrotechnik günstigen Preis erreicht man zur Zeit nur mit Hartpapierplatten, die aus mit Phenolharz gebundenen Papierschichten bestehen. Diese bekannten Hartpapierplatten haben gute mechanische und elektrische Eigenschaften. Sie weisen aber keine befriedigende Stanzfähigkeit auf, wenn ihre Stärke 1 mm oder mehr beträgt. Die Stanzbarkeit spielt aber insbesondere bei Verwendung als Basismaterial für gedruckte Schaltungen eine große Rolle. Es müssen häufig komplizierte Stanzausschnitte hergestellt werden, die gegebenenfalls sehr kleine Abstände voneinander haben, so daß geringe Stegbreiten verbleiben, die beim Stanzen sehr leicht aufreißen. Anderer- a° seits benötigt man vielfach Platten von mindestens 1 mm Stärke, um die gewünschte mechanische Festigkeit zu gewährleisten.

Man hat schon, um ein rißfreies Stanzen zu ermöglichen, das genannte Hartpapier kurzfristig auf Temperaturen von 150° C und darüber erhitzt und in heißem Zustand gestanzt. Dieses Verfahren war aus fertigungstechnischen Gründen sehr ungünstig. Die Entwicklung ist dann dahin gegangen, daß man die spröden Phenolharze mehr oder weniger stark plastifiziert hat, so daß die Hartpapierplatten bei etwa 100° C stanzfähig waren. Es entstanden die sogenannten Wannstanzqualitäten, z. B. der Hartpapiertype 2063 nach DIN 7735, mit spezifischen mechanischen und elektrischen Eigenschaften. Die Prüfung und Bewertung der Stanzbarkeit von Schichtstoffen wurde festgelegt in der Vornorm DIN 53488 und für die Bewertung von Basismaterial für gedruckte Schaltungen in die Vornonn DIN 40802 übernommen. Der Wunsch der Verarbeitung, bei möglichst wenig über Raumtemperatur liegenden Temperaturen rißfrei stanzen zu können, führte zu den sogenannten kalt stanzbaren Hartpapieren, wobei der Begriff kaltstanzbar sich bis jetzt keineswegs nur auf Raumtemperatur beschränkt, sondern auch Stanzungen bei Vorwärmungen bis etwa 60° C umfaßt. Bekannt sind heute Hartpapierplatten aus mit Phenolharzen gebundenen Papierschichten, die bei 50 bis 60° C Anwärmung gut stanzbar sind und in ihren übrigen Eigenschaften den Anforderungen der Norm entsprechen. Jedoch ist es bisher nicht möglich gewesen, schwierigere Stanz-Verwendung von Hartpapierplatten

als Ausgangsmaterial für mit Stanzausschnitten

versehene Platten für elektrotechnische Zwecke

Anmelder:

Aachen-Gerresheimer

Textilglas G. m. b. H. - Gevetex, Aachen

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Rudolf Wolf, Düsseldorf

schnitte bei Raumtemperaturen fehlerfrei auszuführen.

Grundsätzlich könnte man durch eine stärkere Weichmachung der Harze die Stanzbarkeit der Hartpapierplatten bei Raumtemperatur verbessern. Dieser Möglichkeit sind jedoch Grenzen gesetzt, da die Hartpapiere dann zu weich würden, eine ungenügende Formbeständigkeit erhielten und sehr leicht zu Verwerfungen neigen würden, insbesondere wenn sie später Betriebstemperaturen über Raumtemperatur ausgesetzt würden.

Eine in den meisten Fällen ausreichende Stanzbarkeit bei Raumtemperatur kann bei Schichtstoffen erreicht werden, bei denen das Trägermaterial aus organischen oder anorganischen Geweben besteht. Als Bindeharz sind dabei bekanntgeworden Phenol-, Polyester-, Epoxyd- sowie Melaminharze. Derartige unter dem Namen Hartgewebe bekanntgewordene SchichtstoSe sind aber sehr teuer.

Auf anderen technischen Gebieten sind bereits Schichtstoffe aus Papier und Kunststoff bekanntgeworden, die durch Faserstoffe verstärkt sind. Die deutsche Auslegeschrift 1 058 466 offenbart ein mit einem härtbaren Phenolharz getränktes rohes Baumwollgewebe mit einer Stärke von 0,1 mm, das auf einer Seite mit einer und auf der anderen Seite mit zwei Lagen von mit härtbarem Phenolharz getränkten Papierbahnen bedeckt und danach warm verpreßt ist. Die auf diese Weise erhaltene Folie hat eine Dicke von etwa 0,4 mm. Insgesamt sind Dicken von höchstens 0,6 mm vorgesehen. Bei der Anwendung dieser Folien ist vorgesehen, daß sie mit Schneidwerkzeugen, insbesondere mit Scheren, nach Art von Tischlerfurnieren bearbeitet werden können. Die Verwendung, auf die sich die Erfindung bezieht.

* M w Λ W f

ist in der deutschen Auslegeschrift 1058 466 weder offenbart noch nahegelegt. Dabei ist zu berücksichtigen, daß das Schneiden mit Scheren nicht zu vergleichen ist mit komplizierten Stanzschnitten und daß das Problem des Kaltstanzens erst bei Dicken von über 0,6 mm Bedeutung hat. Diese Tatsache ist offenbart in der Zeitschrift »Kunststoff-Rundschau«, Heft 4, April 1958, S. 132, rechte Spalte, Zeilen 2 bis 4. Das deutsche Gebrauchsmuster 1 739 055 beschreibt eine Mehrschichtenisolation auf Hartpapierbasis, die beidseitig Deckschichten aus mit kriechstromfestem Bindemittel imprägnierten Gewebelagen aufweist, um die geringe Kriechstromfestigkeit des Phenolhartpapiers zu verbessern. Die Verwendung, auf die die Erfindung sich bezieht, ist auch in diesem Gebrauchsmuster weder offenbart noch nahegelegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, als Ausgangsmaterial für mit Stanzausschnitten versehene Platten für elektrotechnische Zwecke solche Hartpapierplatten von mindestens 1 mm Dicke zu verwenden, die preisgünstig sind und auch bei Raumtemperatur rißfrei gestanzt werden können, auch wenn es sich um schwierige Stanzschnitte handelt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung gekennzeichnet durch die Verwendung von mindestens 1 mm starken Hartpapierplatten aus mit Kunstharz gebundenen Papierschichten und Verstärkungseinlage aus anorganischen Fasern, z. B. Glasfasern, als Ausgangsmaterial für mit Stanzausschnitten versehene Platten für elektrotechnische Zwecke, z. B. als Basismaterial für gedruckte Schaltungen.

Durch Versuche wurde überraschenderweise festgestellt, daß die beschriebenen Hartpapierplatten bereits mit einigen wenigen Verstärkungseinlagen nicht nur eine Festigkeitserhöhung, sondern hervorragende Eigenschaften beim Stanzen bei Raumtemperatur zeigen, und zwar auch dann, wenn die Hartpapierplatten 1 mm und mehr Stärke aufweisen. Überdies hat sich herausgestellt, daß diese hervorragenden Eigenschaften beim Stanzen bei Raumtemperatur praktisch bei jedem für die Hartpapierherstellung geeigneten Kunstharz gegeben sind. Dabei ist bei einigen wenigen Verstärkungseinlagen aus den genannten Fasern nahezu keine, zumindest keine nennenswerte Verteuerung des Hartpapiers gegeben. Somit ist die Kaltstanzfähigkeit bei der erfindungsgemäßen Verwendung in sehr viel preisgünstigerer Weise erreicht als bei den obengenannten bekannten Hartgewebeplatten, die über ihre ganze Dicke aus teurem Material bestehen.

Als Basismaterial für gedruckte Schaltungen kommen beispielsweise in Frage Hartpapierplatten von etwa 1,5 mm Stärke mit einer Kupferauflage von etwa 35 μπι. Durch Versuche wurde festgestellt, daß solche Hartpapierplatten aus mit Kunstharz gebundenen Papierschichten und Verstärkungseinlagen aus Fasern rißfrei gestanzt werden können, und zwar sowohl bei Raumtemperatur wie auch warm. Weiterhin wurde durch Versuche festgestellt, daß ein Hartpapier, welches an und für sich lediglich eine Warmstanzqualität darstellt, durch die Verstärkungseinlage aus Fasern bei Raumtemperatur stanzbar gemacht werden kann. Durch die erfindungsgemäße Verwendung kann man also auf eine stärkere Plastifizierung der Harze und die damit verbundenen Nachteile (ständige Weichheit des Materials und daher Mangel an Formbeständkeit) verzichten.

■•β Als Fasern kommen in Frage mineralische Fasern, Ij und zwar insbesondere Glasfasern. Welches Verstärkungsmaterial bei der Herstellung des Hartpapiers zweckmäßig zu verwenden ist, hängt von dem gewünschten Effekt und von wirtschaftlichen Gesichtspunkten ab.

Eine zweckmäßige Ausführungsart der zur erfindungsgemäßen Verwendung bestimmten Platte ist gekennzeichnet durch eine Ausbildung der Verstärkungseinlage aus Fasern als Gewebe oder gewebeähnliches Gebilde und/oder chemisch und/oder mechanisch gebundenes Vlies oder Matte.

Durch Versuche wurde festgestellt, daß bereits die Einführung eines einzigen dünnen billigen Glasgewebes in den Schichtstoff (zwischen die Papierschichten) dem Hartpapier die Fähigkeit verleiht, daß beim Stanzen auch von eng beieinanderliegenden Löchern sich keine Rißbildung zeigt. Ein einziges dünnes Glasgewebe bewirkt aber keine nennenswerte

ao Preiserhöhung. Die mit diesem Glasgewebe versehene Hartpapierplatte ist bei Verwendung des billigen Phenolharzes erheblich preisgünstiger als eine Hartgewebeplatte, wie sie oben erwähnt ist, oder als eine Platte unter Verwendung von Melamin-, Polyester- oder Epoxydharzen. Die Verstärkungseinlage aus Fasern kann auch aus Glas, insbesondere Glasseide, bestehende Garne, Zwirne, Stränge, und zwar auch in geschnittener oder gemahlener Form, in zwei oder mehr Richtungen verteilt, aufweisen.

Es hat sich nämlich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Verstärkungen alle möglichen Richtungen aufweisen, damit die gestanzten Löcher jede beliebige Lage zueinander haben können, so daß auf diese Weise das rißfreie Stanzen in jedem Fall gleich gut durchgeführt werden kann. An und für sich ist es bei eng nebeneinander liegenden Stanzlöchern, die zwischen sich nur eine geringe Stegbreite aufweisen, vorteilhaft, wenn die Verstärkungsfasern so gerichtet sind, daß sie den Steg der Länge nach durchlaufen, ohne beim Stanzen abgeschnitten worden zu sein. Die quer dazu verlaufenden Fasern, die also sich nur von Lochrand zu Lochrand erstrecken, haben eine sehr viel geringere Wirkung in bezug auf die angestrebte Erhöhung der Stanzfestigkeit.

Die Verstärkungeinlage aus Fasern kann bei der zur erfindungsgemäßen Verwendung bestimmten Platte ein- oder mehrlagig sein. Mehrere Lagen können eine gemeinsame Schicht bilden. Sie können aber auch mehrere jeweils einlagige Schichten darstellen. Wie oben bereits gesagt, genügt grundsätzlich ein einziges einlagiges dünnes Glasgewebe, um den angestrebten Zweck zu erreichen.

Eine Ausführungsart der zur erfindungsgemäßen Verwendung bestimmten Platte ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage aus Fasern etwa in der Mitte der Plattendicke sitzt.

Eine andere Ausführungsart der zur erfindungsgemäßen Verwendung bestimmten Platte ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage aus Fasern ein- oder beidseitig dicht unter der Oberfläche des Hartpapiers sitzt.

Durch Versuche wurde festgestellt, daß die etwa in der Mitte der Plattendicke sitzende Verstärkungseinlage vorzugsweise bei dünneren Platten und die ein- oder beidseitig dicht unter der Oberfläche des Hartpapiers sitzende Verstärkungseinlage vorzugsweise bei dickeren Platten besondere Vorteile aufweisen kann.

Claims

Eine spezielle Ausführungsart der zur erfindungsgemäßen Verwendung bestimmten Platte ist gekennzeichnet durch eine bis fünf, insbesondere zwei bis drei, vorzugsweise zwei Papierdeckschichten über der Verstärkungseinlage aus Fasern. Es hat sich herausgestellt, daß es für das rißfreie Stanzen vorteilhaft ist, nur etwa eine bis fünf Papierdeckschichten über der Verstärkungseinlage aus Fasern vorzusehen, wobei dann bei dickeren Platten mit nur einer einzigen Verstärkungseinlage dicht unter der Oberfläche des Hartpapiers auf der einen Seite der Platte die Dicke des Hartpapiers in der Hauptsache durch die von der Oberfläche aus gesehen unterhalb der Verstärkungseinlage befindlichen Papierschichten gegeben ist. Sind dagegen zwei Ver-Stärkungeinlagen vorgesehen, die sich dicht unter der Oberfläche des Hartpapiers auf der einen Seite der Platte und auf der anderen Seite der Platte befinden, so können zweckmäßig diese beiden Verstärkungseinlagen je mit einer bis fünf Papierdeckschichten ab- gedeckt sein, und die Dicke des Hartpapiers ist dann bei dickeren Platten in der Hauptsache gegeben durch die zwischen den beiden Verstärkungseinlagen befindlichen Papierschichten. Die zur erfindungsgemäßen Verwendung bestimmte Platte kann ferner gekennzeichnet sein durch eine Kupferkaschierung auf ihrer einen Seite und durch einen Sitz der Verstärkungseinlage aus Fasern dicht unter der Oberfläche des Hartpapiers auf ihrer anderen Seite. Es hat sich herausgestellt, daß beim Vorhandensein einer Kupferkaschierung dieser Sitz der Verstärkungseinlage vorteilhaft ist. ' Die zur erfindungsgemäßen Verwendung bestimmte HPlatte kann als Bindeharz ein Melamin-, Polyester-, Epoxyd- oder insbesondere eine Phenolharz enthalten. Phenolharz ist nach dem gegenwärtigen Stand der Technik besonders preisgüstig und kommt daher in erster Linie in Frage, zumal auch das an und für sich spröde Phenolharz bei der erfindungsgemäßen Verwendung mit der beschriebenen Verstärkungseinlage ein bei Raumtemperatur gut stanzfähiges Hartpapier ergibt. Im übrigen kann auch die zur erfindungsgemäßen Verwendung bestimmte Platte eine geringe Plastifizierung des Harzes haben. Eine solche geringe Plastifizierung ist möglich, da durch die Ver-Stärkungseinlage die Stanzfähigkeit auch bei Raumtemperatur voll gegeben ist. Sie ist andererseits anzustreben, um der Platte eine gute Formbeständigkeit zu geben. Die zur erfindungsgemäßen Verwendung bestimmte Platte wird beispielsweise so hergestellt, daß zwischen das mit Kunstharz imprägnierte Papier die Verstärkungselemente eingeführt und die imprägnierten Schichten unter Einwirkung von Druck und Hitze alsdann verpreßt werden. Im folgenden ist als Beispiel ein Versuch beschrieben, der mit und an einer für die erfindungsgemäße Verwendung bestimmten Platte ausgeführt wurde. Ein 50-g-Glasgewebe wurde einlagig zwischen mehreren Lagen von mit Phenolharz getränktem BaumwolI-papier eingeführt und mit diesem zu einer Hartpapierplatte von-1,5 mm Stärke verpreßt. In diese Platte wurden bei Raumtemperatur in einem Arbeitsgang Löcher in einem Abstand von 0,5 bis 4 mm gestanzt (0,5 bis 1, 0 bis 1, 5 bis 2, 0 bis 2, 5 bis 3, 0 bis 3, 5 bis 4,0 mm), ohne daß eine Rißbildung bis Stegbreite 1,0 mm erfolgte. Lediglich der 0,5-mm-Steg war gerissen. Die gleiche Platte ohne Glasgewebe war warmstanzfähig und hielt, bei Raumtemperatur gestanzt, nur eine Stegbreite bis 3,5 mm aus. In der Zeichnung sind die zur erfindungsgemäßen Verwendung bestimmten Platten an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 schematisch in vergrößertem Maßstab einen Teilquerschnitt durch eine solche Platte, wie sie vorzugsweise bis etwa 1 mm Plattenstärke in Frage kommt, F i g. 2 schematisch im Maßstab der F i g. 1 einen Teilquerschnitt durch eine andere Platte mit zwei Verstärkungseinlagen, wie dies vorzugsweise bei Platten über 1 mm Dicke in Frage kommt, F i g. 3 schematisch im Maßstab der F i g. 1 und 2 einen Teilquerschnitt durch eine Platte von einer Dicke mit vorzugsweise über 1 mm mit nur einer Verstärkungseinlage und F i g. 4 schematisch im Maßstab der F i g. 1 bis 3 einen Teilquerschnitt durch eine Platte mit einer Dicke vorzugsweise über 1 mm, mit einer Verstärkungseinlage und einer Kupferfolie von vorzugsweise etwa 35 μπι, wobei die Platte als Ausführungsbeispiel anzusehen ist für Basismaterial für gedruckte Schaltungen mit einseitiger Kupferauflage. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, die eine Platte mit einer Dicke von vorzugsweise bis etwa 1 mm betrifft, ist die Verstärkungseinlage 2 etwa in der Mitte der Platte vorgesehen. Beiderseits der Verstärkungseinlage 2 befinden sich die Papierschichten 1. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist der Papierkern 5 beiderseits mit Verstärkungseinlagen 4 versehen. Über den Verstärkungseinlagen 4 befinden sich etwa eine bis fünf Lagen der Papierdeckschicht 3. Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 ist der Papierkern 7 nur an einer Seite mit einer Verstärkungseinlage 8 versehen. Über der Verstärkungseinlage 8 befinden sich etwa eine bis fünf Lagen der Papierdeckschicht 6. Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 4 ist der Papierkern 9 auf der einen Seite mit der Verstärkungseinlage 12 und darüber mit etwa ein bis fünf Lagen der Papierdeckschicht 11 versehen. Auf der anderen Seite ist der Papierkern mit einer Kupferfolie 10 von etwa 35 μηι Stärke versehen. Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 4 ist ein Beispiel für Basismaterial für gedruckte Schaltungen mit einseitiger Kupferauflage. Patentansprüche:

1. Verwendung von mindestens 1 mm starken Hartpapierplatten aus mit Kunstharz gebundenen Papierschichten und Verstärkungseinlagen aus anorganischen Fasern, z. B. Glasfasern, als Ausgangsmaterial für mit Stanzausschnitten versehene Platten für elektrotechnische Zwecke, z. B. als Basismaterial für gedruckte Schaltungen.

2. Zur Verwendung nach Anspruch 1 bestimmte Platte, gekennzeichnet durch eine Ausbildung der Verstärkungseinlage aus Fasern als Gewebe oder gewebeähnliches Gebilde und/oder chemisch und/oder mechanisch gebundenes Vlies oder Matte.

3. Zur Verwendung nach Anspruch 1 bestimmte Platte, gegebenenfalls auch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver-