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Verfahren zum Herstellen von Brandsätzen zum Prüfen von
Bauelementen gegenüber kurzzeitig einwirkenden hohen
Wärmebelastungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Brandsätzen zum Prüfen von Bauelementen gegenüber kurzzeitig einwirkenden hohen Wärmebelastungen, bestehend aus einer beim Erreichen der Zündtemperatur stark exotherm reagierenden Mischung aus Metallpulvern mit Metalloxyde, vorzugsweise Aluminiumpulver und Eisenoxyd in dem als Thermit bekannten stöchiometrischen Verhältnis, in die ein elektrischer Zünddraht eingefügt ist.
Die verwendeten Brandsätze sollen gasentwicklungsfrei reagieren und dienen allgemein zum Prüfen von Isolierstoffen und im einzelnen zum Prüfen der Wärmefestigkeit von Isolierstoffen für elektrische Ausrüstungen.
Es ist bekannt, Isolierstoffe, insbesondere Kunststoff-Formteile für elektrische Geräte, gegenüber einer kurzzeitig einwirkenden Wärmebelastung nach der sogenannten Glühdommethode zu prüfen. Diese Prüfungsmethode ist jedoch nicht geeignet, eine Werkstoffbelastung herbeizuführen, wie sie durch einen unter bestimmten elektrischen Bedingungen kurzzeitig zündenden Lichtbogen gegeben ist. Es ist daher schon vorgeschlagen worden, die Lichtbogenfestigkeit von Kunststoffteilen an elektrischen Geräten durch die äquivalente chemische Energie eines kleinen Brandsatzes, der kurzzeitig abbrennt, zu testen. Gegen- über dem Lichtbogen besitzt der aus Aluminium- und Eisenoxyd (Thermit) im bekannten stöchiometri- schen Verhältnis gemischte Brandsatz eine wesentlich bessere Reproduzierbarkeit für vergleichende Prüfungen.
In der Pyrotechnik sind Zünder bekannt, die durch eine Zündpille mittels eines Glühdrahtes elektrisch gezündet werden und entweder aus der als Thermit bekannten oder einer andern beim Erreichen der Zündtemperatur stark exotherm reagierenden Mischung organischer und anorganischer Verbindungen bestehen. In ähnlichem Zusammenhang ist für bestimmte Mischungen aus SicherheitsgründendieVorschrift bekannt, sogenannte elektrische Zündpille für Sprengstoffe erst bei einer Temperatur von mindestens 10000 C durch eine Stromstärke von mindestens 2 A elektrisch zu zünden. Für die Prüfung von Werkstoffen gegenüber einer kurzzeitig wirkenden hohen Wärmebelastung sind solche hohe Zündgrenzen ohne Bedeutung und als Nachteil anzusehen.
Das kleine Volumen des für die genannten Wärmebelastungsprüfungen in Betracht kommenden Brandsatzes und eine einfache Handhabung der Prüfungsmethode erfordern möglichst niedere Zündtemperaturen und Zündstromstärken.
Es sind anderseits aus der franz. Patentschrift Nr. 1. 218. 811. der USA- Patentschrift Nr. 2. 768, 072. der brit. Patentschrift Nr. 750, 390 sowie der deutschen Auslegeschrift 1052881 bereits Verfahrenzum Herstellen von Sprengstoffmischungen bekannt. Es handelt sich hiebei um hochbrisant reagierende Stoffe, die bei der Verbrennung möglichst grosse Gasmengen entwickeln sollen. Bekannt sind ferner aus der franz.
Patentschrift Nr. 1. 136. 980 pyrotechnische Wirkstoffe, die im wesentlichen aus in unterschiedlicher Zu-
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sammensetzung gemischter brennbaren Metallpulvem mit ungesättigten Polyesterharzen bestehen und in
Gegenwart von Härtem und Beschleunigern zu Stoffen entsprechend unterschiedlicher Verbrennungsge- schwindigkeiten polymerisiert werden. Die für solche Stoffmischungen in Betracht kommenden Kunst- stoffanteile sind sehr hoch, so dass bei ihrer Verbrennung ebenfalls eine erhebliche Gasentwicklung auf- tritt. Als dosierte Brandsätze zum Prüfen der Wärmefestigkeit von Formkörpern sind jene bekannten Stoff- mischungen nicht geeignet, weil sie auf Grund ihrer hohen Gasentwicklung entweder wie ein Sprengstoff deflagieren oder verpuffen.
Für die Anwendung eines Brandsatzes im Rahmen des Wärmebelastungs-Prüfverfahrens sind darüber hinaus noch andere Forderungen zu berücksichtigen. Die einem Lichtbogen äquivalente Energie soll bei der Prüfung von Gehäusen für elektrische Geräte, insbesondere solchen aus Kunststoff, möglichst punkt- förmig entladen werden. Eine lose geschüttete Thermitmischung ist als Brandsatz dafür wenig geeignet, zumal die sich in kleinen Kontaktklemmenräumen von elektrischen Geräten nicht immer prüfungsgerecht unterbringen lässt.
Es wurde nun gefunden, dass man vielseitig zu handhabende, an den Zuleitungsdrähten ihrer elektri- schen Zünder länger oder kürzer zu befestigende und in enge Räume der zu prüfenden Bauteile zündbereit einzusteckende Brandsätze erhält, wenn die exotherm reagierende metallthermische Mischung zusammen mit einem Kunstharzbindemittel eines auf die Gesamtmenge bezogenen Anteiles von weniger als 15% so- wie einem Lösungsmittel zu einem Teig gemischt, in an sich bekannter Weise dosiert, unter Einfügen des elektrischen Zünddrahtes in eine Form gepresst, der entformte Pressling anschliessend im Vakuum ge- trocknet und danach mit einem Lacküberzug versehen wird.
Die metallthermische Mischung reagiert im wesentlichen ohne Gasentwicklung. Nach einem weite- ren Merkmal der Erfindung werden die nach diesem Verfahren hergestellten Brandsätze so ausgebildet, dass die Zuleitungen zum Zünddraht nach der gleichen Seite etwa parallel aus dem Pressling herausgeführt sind.
Zur Herstellung der kompakten Brandsätze werden etwa 50 Gew.-Teile Thermitpulver, das in dem bekannten stöchiometrischen Verhältnis aus Aluminium- und Eisenoxydpulver gemischt ist, zusammen mit etwa 3 Gew.-Teilen einesHarzbindemittels und etwa 10 Gew.-Teilen eines entsprechenden Lösungs- mittels zu einem homogenen Teig geknetet. Die teigige Mischung wird dosiert und in eine Formhöhlung gestrichen, die zylindrisch oder kegelförmig ausgebildet sein kann. Die Dosierung der Masse muss zur
Erzielung einer engen Energietoleranz des zündenden Brandsatzes mit einer Genauigkeit von mindestens
5% vorgenommen werden.
Danach wird der an seinen Stromzuleitungsdrähten befestigte Zünddraht, der einen Widerstand von etwa 0, 3 bis 0, 8 Ohm, vorzugsweise 0, 5 Ohm, besitzt, in die in der Formhöhlung befindliche Masse eingedrückt. Der gesamte Inhalt der Form wird mittels eines dem Formquerschnitt entsprechenden Stempels gepresst. Der aus der Formhöhlung gehobene Pressling wird anschliessend in einer
Vakuumkammer mehrere Stunden bei etwa 20 - 50 Torr und Temperaturen zwischen 50 und 900 C ge- trocknet. Zur Erhöhung der Festigkeit des Brandsatzes sowie zur Erzielung eines gewissen Sprüheffektes, wie er bei Lichtbogenentladungen auftritt, wird der getrocknete Brandsatz zuletzt mit einem Überzug versehen, der vorzugsweise durch Tauchen aufgebracht wird.
Für diesen Überzug kommen sowohl Kunst- stoffdispersionen, irreversibel härtbare Kunstharze oder handelsübliche Lacke in Betracht.
Die Anwendung der Brandsätze beim Prüfen der lichtbogenähnlichen Wärmebelastung in engen Räu- men, wie sie insbesondere an den Anschlussklemmen von elektrischen Geräten gegeben sind, wird wesent- lich erleichtert, wenn die beiden Zuleitungsdrähte für den in den Brandsatz eintretenden Zünddraht nach der gleichen Seite etwa parallel herausgeführt sind. Diese Zuführungsdrähte können zur Erhöhung ihrer gemeinsamen Steifigkeit, die sie zum freitragenden Halten des Brandsatzes am gewünschten Prüfort be- fähigt, bereits vor dem Pressen des Brandsatzes verdrillt werden.
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