DE1185975B

DE1185975B - Process for the production of a mica sheet bonded with silicon dioxide

Info

Publication number: DE1185975B
Application number: DEG35339A
Authority: DE
Inventors: Richard Jay Ketterer
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1961-06-30
Filing date: 1962-06-29
Publication date: 1965-01-21
Also published as: JPS4022434B1; CH434492A; GB992815A; US3183115A; CH405446A

Description

Verfahren zur Herstellung eines mit Siliziumdioxyd gebundenen Glimmerblattes Bekanntlich stellt man Glimmerblättchen, Glimmerpapier oder Glimmermatten dadurch her, indem man natürlichen Glimmer durch Erwärmung spaltet, anschließend fein zerteilt und schließlich unter Anwendung eines zur Papierherstellung bekannten Verfahrens zu Glimmerblättern oder Glimmerfolien verarbeitet. Auf diese Weise hergestellte Glimmererzeugnisse sind jedoch sehr zerbrechlich und weisen nur eine unzureichende Zugfestigkeit auf. Es ist bereits bekannt, zur Glimmerpulpe durch Hydrolyse von Siliconestern gewonnene Kolloide zuzusetzen, um die Festigkeit der Glimmerfolien zu erhöhen. Weiterhin ist es bereits bekannt, daß man die Festigkeit von Glimmerfolien durch Imprägnieren mit harzartigen oder sonstigen Bindemitteln erhöhen kann.Process for the production of a mica sheet bonded with silicon dioxide It is well known that mica flakes, mica paper or mica mats are produced in this way by splitting natural mica through heating and then finely dividing it and finally using a process known in papermaking processed into mica sheets or mica foils. Manufactured this way However, mica products are very fragile and show only an insufficient one Tensile strength. It is already known to produce mica pulp by hydrolysis of Add colloids obtained from silicone esters to increase the strength of the mica films to increase. Furthermore, it is already known that the strength of mica films can be improved by impregnating with resinous or other binders.

Die bekannten Glimmerfolien sind zwar für viele Zwecke geeignet, können jedoch beispielsweise nicht in Elektronenröhren verwendet werden, da sich die organischen Tränkstoffe bei erhöhten Temperaturen zersetzen, wodurch unerwünschte Gase entstehen.The known mica films are suitable for many purposes, can however, for example, cannot be used in electron tubes, since the organic Impregnation substances decompose at elevated temperatures, which creates undesirable gases.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Glimmerblattes zu schaffen, das ohne Bildung schädlicher Gase hohen Temperaturen ausgesetzt und daher in Elektronenröhren verwendet werden kann.The invention is now based on the object of a method for production to create a mica sheet that can withstand high temperatures without the formation of harmful gases exposed and can therefore be used in electron tubes.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zur Herstellung eines mit Siliziumdioxyd gebundenen Glimmerblattes, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Glimmerblatt mit einer wäßrigen Lösung von Ammoniumsilikat getränkt, anschließend zur Austreibung des Ammoniaks zwischen 20° C und 100° C getrocknet und darauf bei einer erhöhten Temperatur gepreßt sowie unter Aufrechterhaltung des Druckes abgekühlt wird.The invention now relates to a method for producing a with silicon dioxide bound mica sheet, which is characterized in that the mica sheet soaked with an aqueous solution of ammonium silicate, then dried to expel the ammonia between 20 ° C and 100 ° C and then at Pressed to an elevated temperature and cooled while maintaining the pressure will.

Das nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Glimmerblatt enthält also keine organischen Reste, aus denen schädliche Gase entstehen könnten.The mica sheet made by the method of the invention contains so no organic residues from which harmful gases could arise.

Die Erfindung wird nun näher an Hand einer Zeichnung erläutert, die eine Elektronenröhre zeigt, in der aus dem erfindungsgemäß hergestellten Material bestehende Abstandshalter verwendet werden.The invention will now be explained in more detail with reference to a drawing, which shows an electron tube in which from the material produced according to the invention existing spacers can be used.

Ganz allgemein wird das Glimmerblatt nach der Erfindung erhalten, indem man eine wäßrige Lösung von Ammoniumsilicat mit- einem Gehalt von etwa 5 bis 30 Gewichtsprozent Ammoniumsilicat durch Walzen aufträgt. Man hat festgestellt, daß das Glimmerpapier bei Sättigung etwa das 1,7fache des Eigengewichts einer Lösung mit einem Gehalt von etwa 15 % Ammoniumsilicat aufgenommen hat. Es leuchtet ein, daß selbstverständlich an Stelle der Auftragung durch Walzen das Glimmerpapier in die Lösung eingetaucht werden kann oder daß die Lösung aufgesprüht, aufgepinselt oder anderweitig durch die den Fachleuten bekannten Verfahren aufgetragen werden kann. Gewöhnlich nimmt das Glimmerpapier, je nach Art der Auftragung, das 0,25 bis 3,5fache des Eigengewichts an Tränkstoff auf.In general, the mica sheet is obtained according to the invention, by making an aqueous solution of ammonium silicate with a content of about 5 to 30 weight percent ammonium silicate is applied by rolling. It has been found that the mica paper when saturated is about 1.7 times the weight of a solution with a content of about 15% ammonium silicate. It makes sense that of course instead of the application by rolling the mica paper in the solution can be immersed or that the solution can be sprayed on, brushed on or otherwise applied by methods known to those skilled in the art can. Usually the mica paper takes, depending on the type of application, the 0.25 to 3.5 times the weight of the impregnation material.

Ist das Papier mit der Anunoniumsilicatlösung gesättigt, dann wird es bei. niedrigen Temperaturen zwischen etwa 20° und 100° C zu einer lederartigen Masse getrocknet, die annähernd das 1,1 bis 2,Ofache Gewicht des ursprünglichen Glimmerblattes besitzt. In Abhängigkeit von der gewünschten Stärke des endgültigen Erzeugnisses in Form eines Blattes oder einer Pappe wird die entsprechende Anzahl von Folien aufeinandergelegt und bei einem Druck von 0,0175 bis 1,4 kg/mm2 mindestens 30 Minuten lang bei 75 bis 200° C gepreßt und unter Druck abgekühlt. Die Anordnung kann, falls ,gewünscht, mindestens 30 Minuten lang bei 100 bis 200° C nachgepreßt werden und unter Druck abgekühlt werden. Ein solches Verfahren liefert eine Glimmerpappe mit der gewünschten Einheitlichkeit und dem gewünschten Zusammenhang, die eine Biegefestigkeit von mehr als 21 kg(mm2 besitzt, und selbst ein mehrstündiges Nachbrennen bei 500° C verringert die Biegefestigkeit nur auf einen Wert von etwa 17,5 kg/mm2. Außerdem wurde festgestellt, daß es sich empfiehlt, die Pappe mit der Ammoniumsilicatlösung erst zu tränken, nachdem sie aus mehreren Glimmerschichten aufgebaut worden war.If the paper is saturated with the ammonium silicate solution, then it at. low temperatures between about 20 ° and 100 ° C to a leather-like Mass dried, which is approximately 1.1 to 2.0 times the weight of the original Owns mica sheet. Depending on the desired strength of the final Product in the form of a sheet or cardboard will be the corresponding number of foils placed on top of one another and at a pressure of at least 0.0175 to 1.4 kg / mm2 Pressed for 30 minutes at 75 to 200 ° C and cooled under pressure. The order can, if desired, re-pressed for at least 30 minutes at 100 to 200 ° C and be cooled under pressure. Such a method provides a mica board with the desired uniformity and the desired cohesion that have a flexural strength of more than 21 kg (mm2) and even after burning for several hours at 500 ° C only reduces the flexural strength to a value of about 17.5 kg / mm2. It was also found that it is advisable to use the cardboard with the ammonium silicate solution to soak only after it had been built up from several layers of mica.

Die Naßfestigkeit des Glimmerpapiers, das mit der erwähnten Ammoniumsilicatlösung getränkt wurde, ist erheblich besser als die eines unbehandelten Papiers. Da die üblicherweise hergestellten Glimmerblätter sehr zerbrechlich sind und schwierig zu handhaben, bedeutet diese Verbesserung der Naßfestigkeit eine erhebliche Vereinfachung bei der Bearbeitung des Materials.The wet strength of the mica paper obtained with the ammonium silicate solution mentioned soaked is considerably better than that of an untreated paper. Since the commonly made mica sheets are very fragile and difficult to handle, this improvement in wet strength means a considerable simplification when processing the material.

Die nachstehenden Ausführungsbeispiele sollen die Herstellung der Glimmerpappe nach der Erfindung eingehender beschreiben. Glimmerpapier, das in herkömmlicher Weise angefertigt worden war und eine Stärke von 0,1 mm besaß, wurde vierfach übereinandergelegt, so daß eine Glimmerpappe entstand, und wurde durch Aufpinseln mit einer 15%igen Ammoniumsilicatlösung getränkt, bis das 1,7fache des Eigengewichts an Lösung absorbiert worden war. Die auf diese Weise behandelte Pappe wurde bei einer Temperatur von 55° C 15 Minuten lang getrocknet, so daß eine lederartige Masse gebildet wurde. Zu diesem Zeitpunkt betrug das Gewicht das 1,35fache des Ausgangsgewichts des Glimmerpapiers. Die geschichtete Pappe wurde 2 Stunden lang bei einem Druck von 0,35 kg/mm2 bei 93°C gepreßt und weitere 2 Stunden bei 200° C. Nachfolgend wurde die Anordnung unter Druck abgekühlt. Die sehr einheitliche Pappe mit einer Stärke von 0,28 mm, die auf diese Weise hergestellt worden war, besaß eine Biegefestigkeit von etwa 21,7 kg/mm2. Verglichen mit der Biegefestigkeit von Stoffen, die mit organischen Bindemitteln getränkt waren, ist dieses Ergebnis ausgezeichnet. Außerdem wurde die Biegefestigkeit des Materials auch nach einer Wärmebehandlung bei erhöhten Temperaturen im wesentlichen beibehalten. Beispielsweise war die Biegefestigkeit nur auf einen Wert von 17,5 kg/mm2 gesunken, wenn der Stoff innerhalb von 2 Stunden auf eine Temperatur von 500° C erwärmt worden war und 1 Stunde lang auf dieser Temperatur gehalten wurde.The following exemplary embodiments are intended to facilitate the manufacture of the Describe mica board according to the invention in more detail. Mica paper that is in conventional Wise made and had a thickness of 0.1 mm, was laid four times on top of each other, so that a mica board was created, and was brushed on with a 15% Ammonium silicate solution soaked until 1.7 times its own weight is absorbed in the solution had been. The cardboard treated in this way was at a temperature of 55 ° C for 15 minutes, so that a leather-like mass was formed. At this point the weight was 1.35 times the original weight of the mica paper. The layered paperboard was applied for 2 hours at a pressure of 0.35 kg / mm2 93 ° C and pressed for a further 2 hours at 200 ° C. Subsequently, the arrangement was under Pressure cooled. The very uniform cardboard with a thickness of 0.28 mm, which on produced in this manner had a flexural strength of about 21.7 kg / mm 2. Compared to the flexural strength of fabrics made with organic binders were soaked, this result is excellent. In addition, the flexural strength was of the material even after heat treatment at elevated temperatures maintained. For example, the flexural strength was only at a value of 17.5 kg / mm2 decreased when the substance reached a temperature of 500 ° C had been heated and was held at this temperature for 1 hour.

Eine andere Pappe mit einer Stärke von 0,75 mm wurde, wie bereits erwähnt, aus Glimrnermatten hergestellt und mit einer 15%igen Lösung aus Ammoniumsilicat bepinselt. Die Pappe absorbierte ihr Eigengewicht an Lösung und wurde nachfolgend 10 Minuten lang bei 55° C zu einer lederartigen Masse getrocknet. Dann wurde sie eine Stunde lang bei 200° C unter einem Druck von 0,35 kg/mm2 gepreßt und unter Druck abgekühlt. Die entstandene Pappe besaß äußerst wünschenswerte Eigenschaften.Another cardboard with a thickness of 0.75 mm was made, as before mentioned, made from Glimrnermatten and with a 15% solution of ammonium silicate brushed. The paperboard absorbed its own weight in solution and was subsequently Dried to a leathery mass at 55 ° C for 10 minutes. Then she became pressed for one hour at 200 ° C under a pressure of 0.35 kg / mm2 and under Pressure cooled. The resulting paperboard had extremely desirable properties.

Wie bereits betont wurde, sind die erfindungsgemäß hergestellten Stoffe nicht nur für elektrische Isolierungen wertvoll oder als Wärmeisolatoren, sondern insbesondere für Verwendungszwecke, die eine Widerstandsfähigkeit gegen erhöhte Temperaturen erfordern und gleichzeitig erfordern, daß keine metallischen Ionen oder gasförmigen Bestandteile vorhanden sind, die bei derartigen Temperaturen abgegeben werden. Sie sind also besonders geeignet als isolierende Trennstoffe in elektrischen Röhren. Die Zeichnung zeigt eine einfache elektronische Triodenröhre, die das erfindungsgemäß gelieferte Material als Trennstoff verwendet. Die Zeichnung zeigt eine Elektronenröhre 1 mit einer Umhüllung 2 der herkömmlichen Art mit einer Unterlage 3 und dem Kontakt 4, der in bekannter Weise in die Umhüllung der Röhre und- in ein Gitter 5 führt, und eine Kathode 6 und eine Wandung 7. Trennvorrichtungen 8 bzw. 9 aus dem erfindungsgemäßen Glimmermaterial am Kopf und am Boden im Innern der Anordnung sind gestanzt und mit Vorsprüngen oder Spitzen versehen, so daß die Bestandteile der Anordnung in entsprechender Lage zueinander gehalten werden und gleichzeitig innerhalb der Röhre entsprechend befestigt sind.As has already been emphasized, the substances produced according to the invention are not only valuable for electrical insulation or as heat insulators, but in particular for purposes that require resistance to elevated temperatures and at the same time require that no metallic ions or gaseous components are present at such temperatures be delivered. They are therefore particularly suitable as insulating separating materials in electrical tubes. The drawing shows a simple electronic triode tube which uses the material supplied according to the invention as a separating material. The drawing shows an electron tube 1 with a casing 2 of the conventional type with a base 3 and the contact 4, which leads in a known manner into the casing of the tube and into a grid 5, and a cathode 6 and a wall 7 or 9 made of the mica material according to the invention on the head and on the bottom in the interior of the arrangement are punched and provided with projections or points so that the components of the arrangement are held in a corresponding position to one another and at the same time are appropriately fastened within the tube.

Weitere kennzeichnende Verwendungsmöglichkeiten für die erfindungsgemäßen Materialien sind beispielsweise elektrische Anwendungen, in denen mit Lichtbogen gearbeitet wird, z. B. bei Lichtbogenkanälen (»are chutes«). Die vorstehend beschriebenen glimmerhaltigen, gebundenen Stoffe lassen sich ebenfalls in elektrodynamischen Maschinen verwenden, als Isolatoren, z. B. bei Nutverkleidungen, Nutkeilen, Kommutatorringen, Phasentrennern, Segmentplatten u. dgl. m. Gewöhnlich sind die erfindungsgemäßen Materialien für alle Anwendungen nützlich, in denen eine hohe elektrische Isolierfähigkeit erforderlich ist, insbesondere . wenn diese bei erhöhten sowie bei gewöhnlichen Temperaturen verlangt wird.Further characteristic uses for the invention Examples of materials are electrical applications in which there is an electric arc is being worked, e.g. B. with arc channels ("are chutes"). The ones described above Mica-containing, bound substances can also be used in electrodynamic machines use as insulators, e.g. B. for slot coverings, slot wedges, commutator rings, Phase separators, segment plates and the like are usually those according to the invention Materials useful for all applications requiring high electrical insulation properties is required, in particular. if this is at elevated as well as at ordinary Temperatures is required.

Claims

Claims: 1. Process for the production of one with silicon dioxide bound mica sheet, noting that the mica sheet soaked with an aqueous solution of ammonium silicate, then for expulsion of ammonia dried between 20 and 100 ° C and then at an elevated temperature pressed and cooled while maintaining the pressure.

2. Procedure according to Claim 1, characterized in that the mica sheet with an aqueous solution is impregnated with ammonium silicate at a content of 5 to 30 percent by weight.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the soaked and dried mica sheet at a temperature of 75 to 200 ° C with a pressure pressed from 0.0175 to 1.4 kg / mm2 and optionally at a temperature of 100 up to 200 ° C with the same or a different pressure within this Pressure area is re-pressed.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that two or more mica sheets either before Soak with the aqueous solution of ammonium silicate or before pressing at increased Temperature are layered on top of each other. Publications considered: Swiss U.S. Patent No. 277,575.