DE1212692B

DE1212692B - Aus mindestens zwei Bauelementen bestehende gasdichte Hohlkoerper

Info

Publication number: DE1212692B
Application number: DEG36765A
Authority: DE
Inventors: John Walker Eustance
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1962-01-02
Filing date: 1963-01-02
Publication date: 1966-03-17
Also published as: BE626775R; NL287368A; GB1032433A

Description

Aus mindestens zwei Bauelementen bestehende gasdichte Hohlkörper Zusatz zum Patent: 1189 240 Gegenstand des Hauptpatents sind aus mindestens zwei Bauelementen bestehende gasdichte Hohlkörper, insbesondere aus Glas, Metall, Keramik oder Bariumtitanat, `deren Bauelemente mittels Superpolyester gasdicht zusammengefügt und dadurch gekennzeichnet sind, daß die zwischen einander gegenüberliegenden Kanten - der Bauelemente eingefügte Dichtung aus einem linearen Superpolyester einer aromatischen Dicarbonsäure mit einem zweiwertigen Phenol besteht, der, in Trichlorphenol :gelöst, bei 75° C eine Viskosität von mindestens 0,5 dl/g aufweist, einen Schmelzpunkt von 300 bis 450° C besitzt und sich erst bei einer Temperatur von über 450° C zersetzt. Der Hohlkörper weist insbesondere die Form eines abgeschlossenen Scheinwerfers oder einer Kathodenstrahlröhre auf. Derart zusammengefügte Hohlkörper lassen sich ohne weiteres ausglühen, ohne daß die Dichtungsstellen spröde und gasdurchlässig werden.
Man hat nun beobachtet, daß in der Luft vorhandener Wasserdampf mit auf der Außenseite der Dichtungsflächen vorhandenem keramischem Material oder Gas reagiert, wodurch alkalische Stoffe freigesetzt werden, welche die aus Superpolyester bestehende Dichtung angreifen und diese im Laufe der Zeit zerstören. Dieser Effekt tritt insbesondere bei weichen Glassorten, beispielsweise Kalziumoxydglas, auf, kann aber auch bei harten Glassorten, beispielsweise Borsilikatglas oder Bleiglas, und bei kristallinem keramischem Material, beispielsweise Porzellan, beobachtet werden.
Es hat sich nun - herausgestellt, daß man einen gasdichten Hohlkörper der eingangs genannten Art gegen die Einwirkung von in der Luft vorhandenem Wasserdampf schützen und beständig machen kann, wenn man erfindungsgemäß von den einander gegenüberliegenden Bauelementkanten, zwischen denen eine Dichtung aus Superpolyester eingefügt ist, wenigstens die aus Glas, Keramik und Bariumtitanat bestehenden Kanten mit einem haftenden Metallüberzug versieht. Vorzugsweise verwendet man einen überzug aus Chrom, Aluminium oder Nickel. Durch den Metallüberzug wird die Dichtung vor den Angriffen der bei Einwirkung von Wasserdampf freigesetzten Alkalien geschützt.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der zeigt F i g. 1 einen teilweisen Querschnitt durch eine Kathodenstrahlröhre nach der Erfindung, F i g. 2 einen teilweisen Querschnitt durch einen abgedichteten Scheinwerfer nach der Erfindung, F i g: 3 einen stark vergrößerten Querschnitt durch ein Verbindungsstück für die Abdichtung von zwei zusammengehörigen Teilen und F i g. 4 eine stark vergrößerte Ansicht einer anderen Möglichkeit einer Verbindung.
F i g. 1 zeigt eine Kathodenstrahlröhre nach er Erfindung, die mit der Ziffer 10 bezeichnet ist und aus. einem trichterförmigen Teil 11 und einer passenden Stirnplatte 12 besteht, die mit einer Anzahl verhältnismäßig temperaturempfindlicher Schichten versehen ist. Der Hals 13 des trichterförmigen Teils 11 enthält die übliche (nicht gezeigte) Elektronenkanone und endet in einem zugespitzten Abschlußstück 19, das von einer Hülse 14. mit Anschlußsteckern 15 umgeben ist. Die gegenüberliegenden Kanten 16 und 18 des Trichters 11 und der Stirnplatte 12 sind jeweils mit einem haftenden Film aus Chrom, Aluminium oder Nickel überzogen. Zwischen diesen mit Metall überzogenen Kanten befindet sich eine Dichtungsschicht 17 aus einem schmelzbaren Kunststoffpolymerisat, vorzugsweise. einem schmelzbaren, linearen Superpolyester einer aromatischen Dicarbonsäure und einem zweiwertigen Phenol mit einer. Viskosität von wenigstens 0,5 dl je Gramm Die Schicht aus dem Dichtungsmaterial kann aus einer vorgeformten Dichtungsmanschette bestehen oder aufgetragen werden.
F i g. 2 zeigt einen Reflektor 21 eines abgedichteten Scheinwärfers 20, .der finit einer spiegelnden (nicht gezeigten) Schicht, vorzugsweise an der Innenseite von 21, versehen ist und einen (nicht gezeigten) Glühfaden aufweist, der finit .den Zuleitungen 26 verbunden ist. Der Scheinwerfer weist auch einen Endteil 22 auf. Auf dem Reflektor 21 sitzt eine Linse 23, deren Kante 24 mit einem haftenden Film aus Metall überzogen ist. Zwischen der Kante 24 und der gegenüberliegenden Kante 26 des Reffektors 21 ist eine Dichtung 17 aus einem schmelzbaren Kunststoffpolymerisat, vorzugsweise einem schmelzbaren, linearen Superpolyester einer aromatischen Dicarbonsäure und einem zweiwertigen Phenol mit einer Viskosität von wenigstens 0,5 dl je Gramm vorgesehen.
Die F i g. 3 und 4 zeigen m einem vergrößerten Querschnitt einen ersten Hüllenteil 31 mit einer Kante 32, die mit einem haftenden Metallüberzug 33 überzogen - ist und .gegenüber .der Kante 35 eines zweiten Hüllenteils 34 hegt. Die Kante 35 ist ebenfalls mit einem haftenden Metallüberzug 36 überzogen; zwischen .den Kanten 32 und 35 befindet sich eine Dichtungsschicht 17: Die Metallüberzüge 33 und 36 können lediglich an den Dichtungsflächen oder -stellen aufgetragen sein oder kömien sich bis in eine oder mehrere .Oberflächen des Gegenstandes fortsetzen, z. B. als reflektierender oder spiegelnder Überzug. Die Dichtungsschicht 17 kann aus einer Dichtungsmanschette bestehen oder anderweitig auf eine oder beide Kanten oder Ränder der zusammengehörigen Teile niedergeschlagen worden sein. Die Teile 31 und 34 können die Stirnplatte und der trichterförmige Teil der Kathodenstrahlröhre nach F i g. 1 oder die Linse und der Reflektor des Scheinwerfers nach F i g. 2 sein.
Bei der Herstellung der Kathodenstrahlröhre nach F i g. 1 werden die beiden Teile 91,12 zunächst mit den zusammenfügbaren Kanten 16 und 18 hergestellt. Diese Kanten müssen nicht genau geschliffen oder poliert oder außerordentlich regelmäßig sein, sollten aber etwa aufeinanderpassen. Beispielsweise kann die Kathodenstrahlröhre einen verhältnismäßig großen Durchmesser besitzen oder eine ungewöhnliche Gestalt aufweisen, so daß die aneinanderzufügenden Kanten 16 und 18 schwierig innerhalb engbegrenzter Toleranzen auszubilden sind, insbesondere wenn die Dehnungseigenschaften der Teile verschieden sind. .
Ein Metallfilm aus Chrom, Aluminium oder Nickel wird auf den Kanten 16 und 18 niedergeschlagen, beispielsweise durch Aufdampfen, Plattieren, Zersetzung von metallischen Verbindungen, z. B. Dicumolchrom u. dgl. m. Die einschlägigen Verfahren für die Auftragung eines metallischen Überzugs sind in der Fachliteratur genau beschrieben. Der Metallfilm kann nur die abzudichtende Fläche bedecken oder kann sich in eine oder mehrere andere Flächen des Gegenstandes fortsetzen.
Zur Aufdampfung haftender Metallfilme wird der zu überziehende Teil gegen die nicht zu überziehenden abgeschirmt und in eine Vakuumkammer gegeben, wobei Metall durch Erwärmen verdampft und auf den Teil niedergeschlagen wird. Dabei wird in der Vakuumkammer ein Vakuum von wenigstens etwa 10-4 mm Quecksilbersäule .aufrechterhalten.
Das Plattieren mit Nickel ohne Verwendung. von Elektrizität hat den Vorteil; daß lediglich die Flächen plattiert. werden, die mit einem Stannochlorid oder Edelmetallsalz, z. B. Palladiumchlorid oder Platinchlorid vor dem Eintauchen in die Nickelsalzlösung, die mit einem Hypophosphit reduziert wurde, geimpft wurde. Es ist also möglich, lediglich die Dichtungsflächen der Teile zu impfen, indem man .die Impflösung auf diese aufpinselt, so @daß .ein Abschirmen der Flächen, die nicht plattiert werden sollen, überflüssig ist.
Bei der Wärmezersetzung von Organometallverbindungen wird der zu überziehende Teil in eine hochgradig evakuierte Kammer gegeben und erwärmt, dann wird .die durch Wärmeeinwirkung zersetzbare Verbindung unter .geregelten Bedingungen eingeführt und zersetzt sich auf ,den warmen Flächen, so daß ein Metallfilm niedergeschlagen wird. Durch Einspritzdüsen kann man die eintretenden Dämpfe der wärmezersetzbaren Organometallverbindung so lenken, daß nur die gewünschten Flächen plattiert werden. Das Verfahren kann zur Herstellung von metallischen. Filmen aus Nickel, Aluminium und Chrom verwendet werden. Für diesen Zweck besonders geeignete Verbindungen sind, wegen des hohen Dampfdruckes, der die Anwendung- einer Flüssigkeit gestattet, die metallischen Bisarenverbindungen, in denen die Arengruppe aus Benzol, Toluol, Cumol oder anderen substituierten Benzolen besteht. Chromdicumol ist im Handel erhältlich und besitzt einen Dampfdruck von weniger als 0,1 mm Quecksilbersäule bei 20° C. Es zersetzt sich leicht bei mehr als 300° C und liefert einen Chromniederschlag.
Bei allen genannten Verfahren kann der niedergeschlagene Film halbdurchsichtig oder trübe sein. Für das erfindungsgemäße Verfahren sind beide Arten von Filmen geeignet. Es wird auch nicht .der Niederschlag eines außerordentlich starken Films gefordert. Es ist lediglich notwendig; daß der Film so dick ist, daß alle Teile der Dichtungsfläche des keramischen Körpers mit .dem Metallfilm überzogen sind.
Das Einfügen der Dichtung ist im Hauptpatent eingehend beschrieben.
Man hat herausgefunden, daß Schichtstoffe aus Glasfasermatten oder -gespinsten bei Gebrauch beeinträchtigt werden, wenn sie dem Einfluß von Wasser oder wasserhaltigen Detergentien ausgesetzt sind. Durch Plattieren -der Matten oder Gespinste mit einem haftenden Film hat man weit verbesserte Ergebnisse erzielt. Beispielsweise wurden zwei Schichtstoffe aus Glasgespinst hergestellt. Der eine bestand aus einem Glasgespinst, das durch ein Silan wasserfest wurde, der andere aus einem Glasgespinst, das mit einem haftenden Chromfilm überzogen wurde, der durch Wärmezersetzung..des Dicumolchroms aufgetragen worden war. Die Glasgespinste wurden durch ein chemisch beständiges, wärmefixierbares Polyesterharz miteinander verbunden. Proben dieser Schichtstoffe wurden fortlaufend einer warmen Lösung eines oberflächenaktiven Mittels ausgesetzt, und es wurde die Biegsamkeit nach Ablauf verschiedener Zeiten gemessen. Der Schichtstoff ohne Metallüberzug behielt lediglich 66 % seiner Biegsamkeit nach 14 Tagen, während der Schichtstoff mit dem Chromfilm mehr als 80% seiner Biegsamkeit noch nach 30 Tagen besaß.

Um die verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen die Einwirkung von Wasserdampf in den Dichtungen mit oder ohne Plattierung der abzudichtenden Flächen aufzuzeigen, wurden die .nachstehend beschriebenen Prüfungen durchgeführt. Keramische Teile, die geprüft werden .sollten, wurden derartig zugeschnitten, daß zwei Stäbe von je 0,62 - 0,62 - 25,4 mm und ein Würfel von 0,62 - 0,62 - 0,62 mm entstanden. Der Würfel wurde zwischen .den beiden Stäben angebracht, um einen U-förmigen Prüfkörper herzustellen. Zwischen den Stäben und dem Würfel wurde ein Polymerisat aus 85 Molprozent p-Phenylenisophthalat und 15 Molprozent p-Terephthalat angeordnet, und es wurden dann die Stäbe bei 400° C unter einem Druck von 3,5 kg/cm2 gegeneinandergepreßt. Die Probestücke wurden dann in eine Dampfkammer gegeben, wobei die eine Dichtungsfläche dem warmen Kondensat und die andere der dampfförmigen Phase ausgesetzt wurde. Die Prüfung wurde bei atmosphärischem Druck durchgeführt. Die Prüfstücke wurden dabei auf 100° C erwärmt. Ein Gewicht von 150 g wurde am Ende des Stabes, d. h. von der Dichtungsstelle entfernt, angebracht und die Zeit bis zum Versagen der Dichtung vermerkt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengestellt:

Keramischer Metallüberzug Stunden

Bestandteil auf der bis zum Bruch

Dichtungsfläche

Calciumoxydglas ... @- 3

Calciumoxydglas - 12

(Oberfläche mit

Silicon behandelt)

Calciumoxydglas ... Chrom (1) * 300

Calciumoxydglas . . . Chrom (2) ** 600

Calciumoxydglas ... Aluminium (2) ** 140

Borsilicatglas ...... - 60

Borsilicatglas ...... Chrom (1) * 1050

* (1) Dichtungsfläche unter Anwendung von

Dicumolchrom überzogen.

** (2) Dichtungsfläche durch Verdampfen des angegebenen

Metalls überzogen.

Ähnliche Ergebnisse wurden an lasiertem und unlasiertem Porzellan sowie bei Nickelüberzügen der Dichtungsfläche erhalten. Bei der vorstehend erwähnten Prüfung trat ein Versgen nach annähernd 60 % der Zeit bei der Dichtung ein, die dem Dampf ausgesetzt war und nach annähernd 40 % der Zeit bei der Dichtung, die in das warme Kondensat getaucht war. Aus den Prüfungsergebnissen geht hervor, .daß eine 50 bis 100fache Verbesserung der Widerstandsfähigkeit der Dichtung gegen eine Beeinträchtigung erreicht wird, wenn .die Dichtungsfläche des keramischen Körpers mit einem Metallüberzug versehen wurde. Bei einer Dichtung zwischen Keramik und Metall ist ies lediglich erforderlich, die keramische Fläche zu schützen. Es ist indessen festgestellt worden, .daß-Kupfer anscheinend katalytisch auf das Polymerisat wirkt und dieses angreift. Besteht also eine der Dichtungsflächen aus Kupfer, dann empfiehlt es sich, die Kupferfläche mit Chrom, Aluminium oder Nickel zu überziehen.

An Stelle von wärmebildsamen Kunstharzmassen oder wärmefixierbaren Harzen können beispielsweise Epoxyharze u. dgl. m. verwendet werden. Die Wahl des schmelzbaren Kunstharzes hängt von der geplanten Verwendung und den Betriebsbedingungen ab, denen die Dichtung widerstehen können muß.

Claims

Patentansprüche: 1. Aus mindestens zwei Bauelementen bestehende gasdichte Hohlkörper, insbesondere aus Glas, Metall, Keramik oder Bariumtitanat, deren Bauelemente mittels Superpolyester .gasdicht zusammengefügt sind, nach Patent 1189 240, d a -durch gekennzeichnet, daß von den einander gegenüberliegenden Bauelementkanten, zwischen denen eine Dichtung aus Superpolyester eingefügt ist, wenigstens die aus Glas, Keramik oder Bariumtitanat bestehenden Kanten mit einem haftenden Metallüberzug versehen sind.
2. Hohlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallüberzug aus Chrom, Aluminium oder Nickel besteht.