CH615408A5

CH615408A5 -

Info

Publication number: CH615408A5
Application number: CH1203874A
Authority: CH
Inventors: Julius Carl Hipp
Original assignee: Globe Union Inc
Priority date: 1973-11-30
Filing date: 1974-09-04
Publication date: 1980-01-31
Also published as: IN142205B; IT1025812B; YU304874A; AU7206574A; JPS5086507A; BR7407986A; FR2252996A1; US3943009A; AR206794A1; ZA744853B; BE820946A; DE2441308A1; SE7412142L; YU35747B; CA1017800A; FR2252996B3; ES432425A1

Description

Die Erfindung betrifft einen keramischen Körper, der in die Füllkappe oder den Deckel eines Bleiakkumulators eingesetzt wird und einen Durchtritt der in den Zellen entstandenen Gase gestattet. Gleichzeitig verhindert dieser keramische Körper wirksam jegliches Eindringen von Flammen, die beim Verbrennen der Zellenentlüftungsgase entstehen. Der keramische Körper ist somit dazu bestimmt, einerseits wirksam ein Vordringen der Flammen zu hemmen und anderseits eine Ansammlung grösserer Gasvolumina in der Batterie zu verhindern.

Keramische Materialien wurden bereits bei Bleiakkumulatoren verwendet, um zu verhindern, dass durch äussere Funken oder Flammen im Batterieinneren Explosionen hervorgerufen werden. So ist beispielsweise aus der US-PS 2 341 382 eine ein loses keramisches Material verwendende derartige Anordnung bekannt. In den US-PS 2 471 585 und 3 630 788 sind kombinierte Füll- und Entlüftungsvorrichtungen beschrieben, in denen keramische Materialien röhrenförmigen Aufbaus verwendet werden. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, in der Mehrfach- oder Einfachentlüftungskappe flache, plattenartige Tafeln aus keramischem Material zu verwenden. Eine derartige Anordnung ist in der US-Patentanmeldung mit der Serial Number 354 514 (Anmeldetag: 26.4.1973) beschrieben.

Das Problem bei in Bleiakkumulatoren verwendeten bekannten keramischen Materialien ist die Erhaltung einer (geeigneten) offenen Porosität, so dass das betreffende Material einerseits die Batterie in angemessener Weise entlüftet und anderseits als Flammenbarriere dient. Bisher waren die Teilchengrössenverteilungen entgegen der Bedeutung (gleich-massiger Teilchengrössenverteilungen) für die Verwendung kleindimensionierter keramischer Scheiben oder Plättchen in Batterieentlüftungseinrichtungen ungleichmässig. Andere Schwierigkeiten bei den verfügbaren keramischen Materialien bestanden in der übermässigen Abnutzung der zum Komprimieren der keramischen Grünlinge, z. B. von zusammengeschmolzenem Aluminiumtrioxid, vor dem Brennen in einem Ofen verwendeten Werkzeuge. Um sowohl als Flammenbarriere als auch als Entlüftungsmaterial dienen zu können, muss bei dem keramischen Körper ein sehr kritischer Teilchengrös-senbereich eingehalten werden. Ferner muss der keramische Körper eine normale Transportbeanspruchung aushalten und säure- und hitzebeständig sein. Schliesslich darf er beim Pressen nicht so weit brechen, dass nicht mit dem Bindemittel be- . aufschlagte Teilchen freigelegt werden.

Der Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges poröses keramisches Material zu schaffen, mit dessen Hilfe eine wirksame Entlüftung explosiver Gase aus Akkumulatoren ohne die Gefahr einer Übertragung irgendeines äusseren Brandes in das Akkumulatorgehäuse möglich ist. Das poröse keramische Material sollte unter gegebenen Gasströmungsbedingungen einen innerhalb enger Grenzen gesteuerten Rückdruck aufweisen. Die Erfindung betrifft des weitern ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Körpers. Das erfindungsgemässe keramische Material sollte einerseits säure- und hitzebeständig sein und anderseits in gebrannter Form eine solche Festigkeit aufweisen, dass es ohne Bruch oder Stückchenbildung transportiert und eingebaut werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein offenporiger gebrannter keramischer Körper in Form eines zusammengeschmolzenen homogenen teilchenförmigen Materials zur Verwendung in gasdurchlässigen Deckeln oder Füllkappen zwecks Entlüftung von Batterien, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass er zum grösseren Teil aus einem hochschmelzenden, Aluminium- und/oder Siliziumoxide enthaltenden anorganischen Material einer Teilchengrösse von höchstens etwa 600 Mikron und zum geringeren Teil aus einem niedriger schmelzenden

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Glasbindemittel für das hochschmelzende anorganische Material besteht und eine offene Porosität von 25 bis 50% aufweist.

Die gleichzeitige Verwendung des Glases mit dem höher schmelzenden anorganischen Material ist insofern kritisch, als das Glas in flüssigen Zustand übergehen und die körnigen Aluminium- und Siliziumoxide verbinden muss, ohne dass letztere in Lösung gehen und ohne dass die Teilchenverteilung geändert wird.

Die einem gebrannten keramischen Körper gemäss der Erfindung eigene offene Porosität wird durch geeignete Wahl eines bestimmten Teilchengrössenbereichs bei dem anorganischen Material erreicht.

Vorzugsweise beträgt der Gehalt an anorganischem Material 80 bis 95 Gew. %, der Gehalt an Glasbindemittel 5 bis 20 Gew. %. Ein optimaler Teilchengrössenbereich für den gewünschten Rückdruck der Zellenentlüftungsgase und zur Erfüllung der Aufgabe als Flammenbarriere ist derart, dass 45 Gew. % der Teilchen im Siebbereich von 400 bis 600 Mikron, 45 Gew. % der Teilchen im Siebbereich von 300 bis 400 Mikron und 10 Gew.% der Teilchen im Siebbereich von 200 bis 300 Mikron liegen.

Die bevorzugten anorganischen Materialien bestehen aus Gemischen von Aluminium- und Siliziumoxiden; das niedriger schmelzende Glas besteht vorzugsweise aus einem Gemisch aus Ton und Feldspat. Um eine konstant gesteuerte Verfestigung des grünen keramischen Materials ohne Abnutzung des Werkzeugs erreichen zu können, werden dem hochschmelzenden anorganischen Material und dem niedriger schmelzenden Glas ein Wachs und ein Schmier- bzw. Gleitmittel zugegeben. Das ungebackene bzw. grüne Material wird unter einem Druck von 3,15 bis 4,72 kg/mm2 verfestigt und in einem Ofen bei einer Temperatur von mindestens 1260° C gebrannt.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht in der Teilchengrösse des hochschmelzenden anorganischen Materials. Keines der Teilchen sollte grösser als 600 Mikron sein. Besonders gute Ergebnisse erzielt man, wenn 45 Gew. % des anorganischen Materials eine Teilchengrösse von 400 bis 600 Mikron, 45 Gew.% eine Teilchengrösse von 300 bis 400 Mikron und 10 Gew.% eine Teilchengrösse von 200 bis 300 Mikron aufweisen.

Das bevorzugte hochschmelzende anorganische Material besteht aus dem von der Firma Kyanite Mining Corporation, Dillwyn, Virginia, vertriebenen Handelsprodukt Kyanite. Es können jedoch auch andere hochschmelzende Silikat- und/ oder Aluminiumdioxid enthaltende Materialien, einschliesslich Hochtemperaturgläser, verwendet werden.

Um der pelletisierten keramischen Masse vor dem Brennen eine (aureichende) Grünfestigkeit zu verleihen, wird als mikrokristallines Wachs vorzugsweise das von der Firma Industriai Chemicals and Plastics Division of American Cyan-amid Co., Wayne, N.J. unter der Handelsbezeichnung Hyform Nr. 1201 vertriebene, in Wasser emulgierbare und einen Schmelzpunkt von 79,4° C aufweisende mikrokristalline Wachs in bestimmten Mengenbereichen verwendet. Es können jedoch auch andere Wachse vom mikrokristallinen Typ, die in Wasser emulgierbar sind und einen Schmelzpunkt im Bereich von 50,0 bis 79,4° C oder mehr, vorzugsweise von 79,4° C, in Mengen von 2 bis 15 % des hochschmelzenden anorganischen Materials und Glasbindemittels, verwendet werden. Beispiele für solche Wachse sind die von der Firma So-cony Mobil Oil Co. Inc. unter den Handelsbezeichnungen Mobilciers «C», «M» und «R» vertriebenen Wachsemulsionen.

Anstelle eines als Gleit- bzw. Schmiermittel vorzugsweise verwendeten Gemisches aus Aluminiumpulver und Zinkstearat (einer Teilchengrösse von vorzugsweise 0,044 mm) können auch andere organische oder metallische Substanzen in Mengen von 0,5 bis 5 % des hochschmelzenden anorganischen Materials und Glasbindemittels verwendet werden. Geeignete Gleit- bzw. Schmiermittel sind solche mit niedrigem Reibungskoeffizienten, die beim Brennen der keramischen Masse selbst verbrennen. Beispiele für andere geeignete Gleit- bzw. Schmiermittel sind die Metallsalze langkettiger Fettsäuren, z. B. Calcium-, Barium- oder Bleistearate oder -oleate. Der Anteil des (bevorzugten) Gleit- oder Schmiermittels an pul-verförmigem Aluminium kann entweder weggelassen oder durch andere anorganische Oxidpulver, wie Zink-, Zinn- oder Bleioxidpulver, ersetzt werden. Zur Herstellung der körnigen keramischen Körper gemäss der Erfindung werden die Grünlinge vorzugsweise durch Pelletisieren oder Prägen mittels einer Presse hergestellt. Selbstverständlich kann man die Grünlinge auch durch Extrudieren herstellen. Bei letzterem Verfahren muss jedoch darauf geachtet werden, dass die Grünlinge und die fertigen keramischen Körper geeignete Dichten erhalten.

Ein keramischer Körper gemäss der Erfindung ist als solcher gleichmässig und besitzt eine gleichmässige Teilchen-grössenverteilung. Aufgrund dieser Eigenschaften bildet er eine hochwirksame Flammenbarriere in den Stopfen- oder Deckelteilen von Batterien, insbesondere von Bleiakkumulatoren. Der Rückdruck der Gase durch den keramischen Körper lässt sich in einem engen Bereich steuern, so dass ein hoher Grad an gesteuerten Produkteigenschaften erreicht wird. Keramische Körper gemäss der Erfindung besitzen eine gute Struktur und Stabilität; trotzdem ist ihre Abnutzungswirkung auf das Präge- bzw. Presswerkzeug nicht übermässig stark. Die keramischen Körper gemäss der Erfindung lassen sich ohne grössere Schwierigkeiten auf vorhandenen Vorrichtungen und ohne zusätzliche Ausbildung des Bedienungspersonals herstellen.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.

Beispiel 1

Wie bereits erwähnt, wird als hochschmelzendes anorganisches Material vorzugsweise das von der Firma Kyanite Mining Corporation in Dillwyn, Virginia, unter der Handelsbezeichnung Kyanite vertriebene Material verwendet. Diesem Material kommt die Formel A1203 • Si02 zu. Im «Rohzustand» besitzt dieses Material folgende Analysenwerte und physikalischen Eigenschaften:

Analyse

Bestandteile Gew. %

A1203 59,05

Si02 38,65

FeO 0,94

TiOz 0,67

CaO 0,03

MgO 0,01

Alkalien 0,42

Glühverlust 0,21

Physikalische Eigenschaften

Strich: farblos Härte (auf der Mohsschen Härteskala): 5 bis 7

Seger-Kegel 36 bis 37

spezifisches Gewicht 3,5 bis 3,7

Farbe blaugrün bis farblos

Rohkyanite ist in einer Teilchengrösse von 0,495 mm in Mischung mit Teilchen einer Teilchengrösse von 0,208 bis 0,589 mm erhältlich. Dieses Rohkyanite wurde auf den gewünschten Mikronbereich gesiebt. Der Siebevorgang wurde in

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üblicher Weise derart durchgeführt, dass das Rohmaterial einer Teilchengrösse von 0,495 mm auf eine verschiedene Siebe verschiedener Maschenweite enthaltende Standardsiebvorrichtung, z. B. eine Siebvorrichtung nach Ross Sifter, die mit Doppelschichten einer Maschenweite von 0,417, 0,295 und 0,208 mm aufgebaut war, geschüttet wurde. Beim doppelten Sieben des Kyanites wurden erhalten: Teilchen einer Teilchengrösse von weniger als 0,208 mm von dem Sieb einer Maschenweite mit 0,208 mm; Teilchen einer Teilchengrösse von weniger als 0,295 mm, jedoch grösser als 0,208 mm, vom Sieb einer Maschenweite von 0,295 mm; Teilchen einer Teilchengrösse von weniger als 0,417 mm, jedoch grösser als 0,295 mm, vom Sieb einer Maschenweite von 0,417 mm sowie Teilchen einer Maschenweite von grösser als 0,417 mm von dem Sieb mit der Maschenweite von 0,417 mm, aus dem jegliches Material von grösser als 0,589 mm ausgesiebt wurde. Das das Sieb einer Maschenweite von 0,208 mm passierende Siebgut wurde als zu fein angesehen und verworfen. Das Siebgut wurde wie folgt verwendet:

Gewicht in % Teilchengrösse Menge

45 0,417-0,589 mm 17,554 kg

(417-589 Mikron) 45 0,295-0,417 mm 17,554 kg

(295-417 Mikron) 10 0,208-0,295 mm 3,901 kg

(208-295 Mikron)

Im folgenden wird die Pulverherstellung aus dem Kyanite-Material in Kombination mit dem niedriger schmelzenden Glasbindemittel sowie dem Bindemittel und dem Gleit- bzw. Schmiermittel erläutert. Das Gewicht des Kyanites und des Glases ist für eine 45,359-kg-Charge angegeben, zu der dann das Bindemittel und das Schmier- bzw. Gleitmittel zugesetzt werden.

Material Gew. %

Kyanite 86,00

Glas 14,00

Bindemittel 20,00

Gleit- bzw. Schmiermittel 2,16

Das Glasmaterial bestand aus Ton und Feldspat. Der verwendete Ton bestand aus dem von der Firma J. M. Huber Corp., Havre de Grace, Md. unter der Handelsbezeichnung Kaolex vertriebenen Ton, der verwendete Feldspat wird von der Firma International Minerals Corp., Skokie, III., unter der Handelsbezeichnung Kingman Feldspar vertrieben. Die einzelnen Bestandteile wurden in folgenden Mengen verwendet:

Material Menge

8 Ton 0,508 kg

92 Feldspat 5,840 kg

Das Bindemittel bestand aus mikrokristallinem Wachs, das in Wasser emulgierbar war und einen Schmelzpunkt von 79,4° C aufwies. Das verwendete Wachs wird von der Firma Industriai Chemicals and Plastics Division of American Cyan-amid Co., Wayne, N.J. unter der Handelsbezeichnung Hy-form Nr. 1201 vertrieben.

Das Schmier- bzw. Gleitmittel bestand aus 0,41% Aluminiumpulver und 1,75% Zinkstearat.

Das verwendete Aluminiumpulver bestand aus dem von der Firma Alcoa Distributors unter der Handelsbezeichnung Alcoa Albron Powder Nr. 422 Pigment vertriebenen pulver-

förmigen Aluminium. Das verwendete Zinkstearat besass eine Teilchengrösse von 0,044 mm und wurde von der Firma Witco Chemical Corp., Chicago, III. geliefert.

Die gesamten 9,072 kg des Wachsbindemittels wurden in einen geeigneten Behälter gefüllt und mit einem Propellermischer (60 Upm) durchgerührt. Das durchgerührte Wachs wurde dann mit den 0,508 kg Ton und der Feldspatmenge versetzt. Das erhaltene Gemisch wurde 1 Std. lang durchgemischt. Das die angegebene unterschiedliche Teilchengrösse aufweisende Kyanite-Material wurde in einen beheizten Horizontalflügelmischer eingetragen. Die Heizeinrichtung dieses Mischers wurde auf eine Temperatur von 71,1° C erwärmt. Der Mischer wurde 2 min lang mit dem Kyanite-Material laufen gelassen, wobei ein Drittel dieses Gemisches mindestens dreimal in einminütigen Intervallen recyclisiert wurde.

Hierauf wurde die in der geschilderten Weise hergestellte Glas/Bindemittel-Vormischung langsam in den beheizten Mischer eingetragen. Der Mischer wurde dann etwa 3V2 Std. unter periodischer Recyclisierung von Teilen der Mischung laufen gelassen. Nachdem die einzelnen Materialien gründlich miteinander vermischt sind, werden sie in Stahlpfannen ausgetragen und in einen auf 65,6 ± 5,55° C beheizten Ofen gestellt. Das Material wurde bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von maximal 0,2% getrocknet, was normalerweise etwa 12 bis 16 st in Anspruch nahm. Hierauf wurde das pfannentrockene Material pulverisiert, indem es durch eine Hammermühle bzw. einen Granulator mit einem 2A-Sieb mit 2,36-mm-Löchern laufen gelassen wurde. Das granulierte Material wurde dann mittels eines einschichtigen Rüttelsiebs, z. B. eines Racine Universal Screener einer Maschineneinstellung von 23°, und eines Siebs einer Maschenweite von 1,397 mm gesiebt, um ein Siebgut einer Teilchengrösse von weniger als 1,168 mm zu erhalten. Der gesamte Siebrückstand wurde erneut durch die Hammermühle bzw. den Granulator geschickt und erneut gesiebt. Die Analyse des fertigen Pulvers wurde mittels eines Siebapparats, z. B. nach Fisher-Wheeler, mit Sieben einer Maschenweite von 1,168, 0,589, 0,417, 0,295 und 0,208 mm durchgeführt. Die Siebanalyse musste innerhalb folgender Grenzen liegen:

Maschenweite %

— 1,168 mm 100

+0,589 mm 10-30

+0,417 30-45

+0,295 mm 25-40

+0,208 mm 4-12

-0,208 mm 3-10

Schüttdichte versuche wurden mit einer 100 g schweren Probe des fertigen Pulvers ermittelt. Das Stampfvolumen sollte innerhalb des Bereichs von 74 bis 79 liegen. Mit einer 20 g schweren Probe des fertigen Pulvers wurde der Glühverlust ermittelt. Der Gewichtsverlust sollte im Bereich von 7,0 bis 8,0% liegen. Ferner wurde mit einer 20 g schweren Probe der Trocknungsverlust ermittelt. Er sollte maximal 0,2% betragen. Das vorher behandelte Pulver, dessen Menge 45,359 bis 48,988 kg betrug, wurde mit 199,6 g (oder 0,41%) Aluminiumpulver versetzt. Die erhaltene Mischung wurde 5 min lang in einer Wälztrommel durchgemischt. Ferner wurde der Trommelinhalt mit 1,75% Zinkstearat versetzt, worauf das Ganze 5 min lang durchgemischt wurde. Jede Pulvermenge wurde unmittelbar vor dem Pressen mit nochmals V2% Zinkstearat (25 g pro jeweils 4,539 kg) versetzt. Das erhaltene Produkt war nun pressfertig.

Zum Pressen wurde eine handelsübliche Presse verwendet, wobei das Presswerkzeug eine Grösse besass, dass letztlich ein Teil einer Länge von 2,5 bis 2,54 cm, einer Breite von 1,23 bis

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1,27 cm und einer Höhe von 3,96 bzw. 3,84 bis 4,08 mm, erhalten wurde. Die Presse wurde so eingestellt, dass bei einem Pressdruck von 3,15 bis 4,72 kg/mm2 pro min 30 einzelne Presslinge erhalten wurden. Die erhaltenen Pellets wurden dann in einem Ofen vom kreisförmigen Wagenschiebertyp bei einer Temperatur von 1277° C 19 Std. lang gebrannt.

Die hierbei erhaltenen keramischen Körper stellten bei Verwendung in Entlüftungsstopfen von Bleiakkumulatoren wirksame Flammenbarrieren dar. Die keramischen Körper be-sassen einen derartigen Teilchengrössenbereich und eine derartige Teilchengrössenverteilung, dass bei einem Gasstrom von 4000 ml/min ein Rückdruck in dem engen Bereich von 5V2 bis 7V4 cm Wassersäule resultierte. Die Pressdichte betrug 2,16 bis 2,28 g/cm3. Vorzugsweise sollte der Gasstrom aus einem Wasserstoff/Sauerstoffgemisch, ähnlich wie es auch in der Batterie bei Überlastung entsteht, bestehen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass sich auch mit einem Luft- oder Stickstoffstrom eine geeignete Beziehung erreichen lässt. Die keramische Masse Hess sich bei den angegebenen hohen Drücken ohne übermässige Werkzeugabnutzung pelletisieren. Die Gleichmässigkeit der erhaltenen Pellets, d. h. der geformten Teile, nach zahlreichen Produktionsgängen war gut. Ferner besassen die erhaltenen keramischen Körper aufgrund des vorhandenen Wachsmaterials eine gute Kornfestigkeit. Wegen der Mitverwendung des niedriger schmelzenden Glasbindemittels war ferner die Brennfestigkeit ausgezeichnet. Bei dem Material mit einer Dichte von 2,16 bis 2,28 g/cm3 betrug die Festigkeit, ausgedrückt als Bruchmodul, von 160 bis 178 kg/cm2. Die gebrannten keramischen Körper besassen eine offene Porosität von 25 bis 45 %, einen Schmelzpunkt von über 260° C und eine Säurebeständigkeit, ausgedrückt als Gewichtsverlust, von weniger als V2% bei längerer Einwirkung des Batterieelektrolyten (die Verlängerung entsprach praktisch der unter drastischen Bedingungen zu erwartenden Haltbarkeit eines Entlüftungsventils).

Die folgenden Beispiele 2, 3 und 4 veranschaulichen die Verwendung von Mullite, aufgeschmolzenem Siliziumdioxid und blasigem Aluminiumtrioxid anstelle des Kyanites von Beispiel 1.

Beispiel 2

Bei der Herstellung einer 1500,0-g-Charge (ausgenommen Wachs) wurde folgende keramische Pulverzubereitung verwendet. Die Zusammensetzung der Rezeptur wurde auf das Gesamtgewicht Mullite berechnet.

Material

Gew.%

Mullite Glas

Bindemittel

81,04 18,96 30,02

Als Glas und Wachsbindemittel wurden im vorliegenden Falle ähnlich wie in den folgenden Beispielen 3 und 4 die in Beispiel 1 verwendeten Materialien eingesetzt. Das Mullite war vom selben Lieferanten, von dem auch das Kyanite bezogen wurde erhältlich. Dem Mullite kommt die Formel 3 A1203 • 2Si02 zu. Es besass folgende Analysenwerte:

Bestandteil

Gew.1

A1203

Si02

FeO

Ti02

CaO

MgO

Alkalien

Glühverlust

59,17 38,73 0,94 0,67 0,03 0,01 0,42

Die physikalischen Eigenschaften des Mullites entsprachen praktisch den Eigenschaften des Kyanites, das Mullite besass jedoch ein spezifisches Gewicht von 2,9 bis 3,1.

Das Mullite, Glas und Wachs wurden wie in Beispiel 1 das 5 Kyanite, Glas und Bindemittel behandelt. Es wurden dieselben Mengen an demselben Gleit- bzw. Schmiermittel wie in Beispiel 1 verwendet. Dies gilt auch für die folgenden Beispiele 3 und 4. Der erhaltene keramische Körper entsprach etwa dem keramischen Körper von Beispiel 1. Die Härte des io Mullites war, trotzdem sie merklich niedriger war als die von zusammengeschmolzenen Aluminiumtrioxidprodukten, höher als von Kyanite, d. h. die Abnutzung des Presswerkzeugs war im vorliegenden Falle höher als bei Beispiel 1.

15 Beispiel 3

Es wurde von folgender keramischer Zubereitung ausgegangen:

Material

Gew.%

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aufgeschmolzenes Siliziumdioxid Glas

Bindemittel

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25 Das Gesamtgewicht von aufgeschmolzenem Siliziumdioxid und Glas betrug 300 g. Die Materialien wurden in der in Beispiel 1 geschilderten Weise behandelt. Die erhaltenen keramischen Körper besassen einen höheren Rückdruck, eine geringere Festigkeit und waren teurer als die unter Verwendung 30 von Kyanite hergestellten keramischen Körper von Beispiel 1.

Beispiel 4

Es wurde von folgender keramischer Zubereitung ausgegangen:

35 Material

Gew.%

blasiges A1203 Glas

Bindemittel

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Das blasige Aluminiumtrioxid besass dieselbe Zusammensetzung wie aufgeschmolzenes Aluminiumtrioxid, jedoch eine unterschiedliche Struktur. Das Gesamtgewicht von blasigem Aluminiumtrioxid und Glas betrug 300 g. Die Materialien 45 wurden in der in Beispiel 1 geschilderten Weise behandelt. Die erhaltenen keramischen Körper besassen eine weit geringere Festigkeit und einen grösseren Rückdruckbereich als das unter Verwendung von Kyanite hergestellte Produkt von Beispiel 1.

so Wie bereits ausgeführt, sollte der bevorzugte Teilchengrössenbereich für das hochschmelzende anorganische Material derart sein, dass 50 bis 75 % der Teilchen eine Grösse von 400 bis 600 Mikron besitzen bzw. im Siebbereich von 0,417 bis 0,589 mm liegen und 25 bis 50% der Teilchen eine Teil-55 chengrösse von 200 bis 300 Mikron aufweisen bzw. im Siebbereich von 0,208 bis 0,295 mm liegen. Anderseits können auch 25 bis 50% der Teilchen eine Teilchengrösse von 200 bis 300 Mikron aufweisen bzw. im Siebbereich von 0,208 bis 0,295 mm liegen und 75 bzw. 70 bis 50% der Teilchen eine 60 Teilchengrösse von 300 bis 400 Mikron aufweisen. Eine bevorzugte Menge von 86% des hochschmelzenden Kyanite-Materials und 14% des niedriger schmelzenden Glasbindemittels ist angezeigt. Ganz allgemein können 80 bis 95 % des den grösseren Anteil bildenden hochschmelzenden Kyanites mit 65 5 bis 20% an niedriger schmelzendem Glasbindemittel verwendet werden. Obwohl das bevorzugte Glas aus einer Mischung aus Ton und Feldspat besteht, können als Glasbindemittel auch folgende Gläser verwendet werden:

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Glasrezeptur 1 (Borosilikat-Glas)

Material

Gewicht in kg

Sand (Si02) Nepheline Syenite Borax (wasserfrei) Borsäure Natriumnitrat Arsentrioxid

453,59 53,52 55,34 67,58 2,27 2,27

Dieses Glas besitzt einen Schmelzpunkt von 1000°C.

Glasrezeptur 2 (Bleiborsilikatglas)

Material molekulare Zusammensetzung

Bleioxid

Kaliumoxid

Natriumoxid

Calci umoxid

Aluminiumoxid

Boroxid

Siliziumdioxid

0,20 0,15 0,25 0,40 0,40 0,60 4,00

Dieses Glas besitzt einen Schmelzpunkt von 560 °C.

Glasrezeptur 3 (Bleisilikat)

Material molekulare Zusammensetzung

Bleioxid

Aluminiumoxid

Siliziumdioxid

1,0 0,1 2,0

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Dieses Glas besitzt einen Schmelzpunkt von 650°C.

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Glasrezeptur 4 (Bleialuminiumtrioxidsilikat )

Material Menge in %

Bleioxid 20 Aluminiumoxid Siliziumdioxid

91,2 5,2 3,6

Dieses Glas besitzt einen Schmelzpunkt von 764°C.

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Weiterhin können auch noch andere Gläser mit niedrigerem Schmelzpunkt im Bereich von 538 bis 1371 °C mit Na-trium-, Kalium- und Bleisilikaten verwendet werden.

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Offenporiger gebrannter keramischer Körper in Form eines zusammengeschmolzenen homogenen teilchenförmigen Materials zur Verwendung in gasdurchlässigen Deckeln oder Füllkappen zwecks Entlüftung von Batterien, dadurch gekennzeichnet. dass er zum grösseren Teil aus einem hochschmelzenden. Aluminium- und/oder Siliziumoxide enthaltenden anorganischen Material einer Teilchengrösse von höchstens 600 Mikron und zum geringeren Teil aus einem niedriger schmelzenden Glasbindemittel für das hochschmelzende anorganische Material besteht und eine offene Porosität von 25 bis 50% aufweist.
2. Gebrannter keramischer Körper nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hochschmelzende anorganische Material 80 bis 95 Gew. % und das niedriger schmelzende Glasbindemittel 5 bis 20 Gew. % ausmachen, dass das Glasbindemittel aus 8 Gew. % Ton sowie 92 Gew. % Feldspat besteht und einen Schmelzpunkt von 538 bis 1371 °C aufweist.
3. Gebrannter keramischer Körper nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass darin sowohl Aluminiumoxide als auch Siliziumoxide enthalten sind und dass der Gehalt an Aluminiumoxid grösser ist als der Gehalt an Siliziumoxid.
4. Gebrannter keramischer Körper nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hochschmelzende anorganische Material im wesentlichen aus Aluminiumoxid und Siliziumdioxid besteht und 45 Gew. % hiervon eine Teilchengrösse von 400 bis 600 Mikron, 45 Gew. % hiervon eine Teilchengrösse von 300 bis 400 Mikron und 10 Gew. % hiervon eine Teilchengrösse von 200 bis 300 Mikron aufweisen.
5. Verfahren zur Herstellung eines offenporigen gebrannten keramischen Körpers nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man einen grösseren Teil eines hochschmelzenden, Aluminium- und/oder- Siliziumoxide enthaltenden anorganischen Materials einer Teilchengrösse von höchstens 600 Mikron mit einem geringeren Teil eines niedriger schmelzenden Glasbindemittels für das hochschmelzende anorganische Material und, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht an hochschmelzendem anorganischem Material und Glasbindemittel hierfür, 2 bis 15 Gew.% eines Wachsbindemittels und 0,5 bis 5 Gew. % eines Schmiermittels vermischt, und dass man das erhaltene Gemisch in einem Ofen brennt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als niedrig schmelzendes Glasbindemittel mikrokristallines, in Wasser emulgierbares Wachs mit einem Schmelzpunkt von 79,4° C verwendet.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als Schmiermittel eine Kombination einer organischen Verbindung mit einem anorganischen Metallpulver verwendet.
8. Verfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man 80 bis 95 Gew. % hochschmelzendes anorganisches Material und 5 bis 20 Gew. % Glasbindemittel hierfür verwendet.
9. Verfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man ein im wesentlichen aus Aluminium- und Siliziumoxiden bestehendes hochschmelzendes anorganisches Material verwendet, wobei 45 Gew.% hiervon eine Teilchengrösse von 400 bis 600 Mikron, 45 Gew. % hiervon eine Teilchengrösse von 300 bis 400 Mikron und 10 Gew.% hiervon eine Teilchengrösse von 200 bis 300 Mikron aufweisen.
10. Verfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man das erhaltene Gemisch in dem Ofen bei einer Temperatur von mindestens 1260° C brennt.
11. Verfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man das Gemisch vor dem Brennen bei einem Druck von 3,15 bis 4,72 kg/mm2 pelletisiert.