-
Verfahren zur Herstellung von elektrischem Isoliermaterial Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von elektrischem Isoliermaterial,
bei dem ein Gemisch von Bleioxyd, Boroxyd, Kieselsäure und Natriumoxyd zur Bildung
eines Glaskörpers erhitzt wird, der, zu feinem Pulver vermahlen, mit gemahlenem
Glimmer derart vermischt wird, daß in dem Gemisch die Glaskomponente den größeren
Anteil bildet und dieses Gemisch nach Verstückung einer Wärmebehandlung unterworfen
und danach in plastischem Zustand z. B. im Spritzverfahren verformt wird, wobei
in einer Stufe des Verfahrens Kryolith zugesetzt wird.
-
Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von glimmerhaltigem Isoliermaterial
bekanntgeworden, nach welchem gemahlenes Glas mit Glimmer und einem Flußmittel gemischt,
geformt und anschließend einer Ofenbehandlung unterworfen wird. Bei diesem bekannten
glimmerhaltigen Isoliermaterial überwiegt der Anteil an mechanisch feinverteiltem
Glimmer. Diese Zusammensetzung bringt jedoch den Nachteil mit sich, daß das hergestellte
Produkt in seiner Anwendungsmöglichkeit insofern beschränkt ist, als dieses Material
nur zu Platten oder Stäben verarbeitet werden kann, für kompliziertere Isolatoren,
wie sie beispielsweise für die Verwendung in Rundfunk- oder Fernsehgeräten benötigt
werden, aber nicht geeignet ist, da zur Herstellung derartiger Isolatoren Spritzgußapparate
Verwendung finden.
-
Bei einem anderen bekannten Verfahren zur Herstellung von elektrischem
Isoliermaterial wird zunächst ein Glas mit einem Zusatz von 7 bis 13% Kryolith hergestellt.
Dieses Glas wird gemahlen und mit Glimmer vermischt, wobei der Anteil des Glimmers
40 bis 70% beträgt. Dieses bekannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß wegen
des hohen Glimmeranteils eine Spritzverformung schwierig ist, wobei hinzukommt,
daß der vergleichsweise hohe Anteil an Kryolith die chemische Widerstandsfähigkeit
des Isoliermaterials beeinträchtigt.
-
Ein anderes bekanntes Isoliermaterial ist aus glasartigem Material
zusammen mit Glimmer und Asbest hergestellt. Hierbei ergibt sich jedoch der Nachteil,
daß die Verwendung von Asbest als Bestandteil der Isoliermasse unbefriedigende Ergebnisse
zeigt, weil sich diese nicht im Spritzgußverfahren verformen läßt.
-
Fernerhin ist ein glimmerhaltiges Isoliermaterial bekanntgeworden,
bei welchem der Glasanteil der Masse auf 40'% beschränkt ist. Wie auch bereits bei
den vorstehenden bekannten Materialien angeführt, lassen auch bei dieser Masse die
Verformbarkeit im Spritzguß sowie die physikalischen Eigenschaften zu wünschen übrig.
Bei einem anderen bekannten Verfahren zur Herstellung von glimmerartigem Isolationsmaterial
besitzt das Gemisch einen Anteil von 60 % gemahlenem Glimmer und 45 % Glasglimmerfritte.
Den glasartigen Bestandteilen kann ein Anteil Kryolith von etwa 1 bis 4% des Gemisches
zugefügt werden. Die maximale Temperatur zur Behandlung des Gemisches beträgt 650°
C. Die anschließende Formgebung durch Pressen erfolgt bei einem Druck von 0,75 t
je 6,45 cm°.
-
Nachteilig wirkt sich bei diesem Isolationsmaterial aus, daß dieses
für eine Spritzverformung nicht geeignet ist, sondern lediglich zu Platten verformt
werden kann.
-
Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgäbe
zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von elektrischem Isoliermaterial zu schaffen,
welches in einfacher Weise durchführbar ist, wobei das Verfahrenserzeugnis zu jeder
gewünschten Raumform weiterverarbeitet werden kann und darüber hinaus eine vergleichsweise
hohe Widerstandsfähigkeit gegen fortdauernde Erhitzung auf hohe Temperaturen besitzt
sowie weitgehend unempfindlich gegen Feuchtigkeit ist.
-
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das 75 bis 80
Gewichtsprozent des gemahlenen Glases und 20 bis 25 Gewichtsprozent des gemahlenen
Glimmers und maximal 2,5 Gewichtsprozent Kryolith enthaltende Gemisch in einem Ofen
einer
Temperatur von 720 bis 750° C ausgesetzt wird und danach durch
Spritzguß in die gewünschte Form gebracht wird. Eine derartige Zusammensetzung des
Gemisches ermöglicht eine Spritzverformung, wobei überdies durch den vergleichsweise
geringen Anteil von Kryolith eine Erhöhung der chemischen Widerstandsfähigkeit des
Isoliermaterials erzielt wird. Der Zusatz des Kryoliths als selbständige Komponente
zu dem Ausgangsgemisch aus Glas und Glimmer hat zur Folge, daß dieser wesentlich
besser als Flußmittel wirkt, wenn er für sich dem Gemisch zugesetzt wird und nicht
bereits im Glas gebunden ist.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die erste
Verfahrensstufe bei der Herstellung des neuen glimmerhaltigen Isolierstoffes darin,
daß ein Glaskörper gebildet wird mit folgenden Bestandteilen:
| Bleioxyd (Pb0) ......... 66 Gewichtsprozent |
| Boroxyd (B203) ........ 9 Gewichtsprozent |
| Siliciumdioxyd (SiO2) ... 23 Gewichtsprozent |
| Natriumoxyd (Na20) .... 2 Gewichtsprozent |
Die erforderlichen Ausgangsstoffe werden gemischt und dann auf eine Temperatur zwischen
1050 und 1100° C erhitzt. Das sich ergebende Glas wird zu einem feinen Pulver gemahlen,
das zur Entfernung von Eisenspuren an Magneten vorbeigeführt wird. Das gemahlene
Glas wird danach mit Glimmer im Verhältnis 75 bis 80 Gewichtsprozent Glaspulver
auf 25 bis 20 Gewichtsprozent Glimmer vermischt.
-
Das Glaspulver wird durch Mahlen des Glases erzeugt, derart, daß es
durch ein Sieb von 200 Maschen je Zoll geht. Es wird dann gemischt mit Glimmer,
der auf eine solche Feinheit gemahlen ist, daß die Teilchen durch ein Sieb von 60
bis 100 Maschen je Zoll gehen, wobei aber nicht mehr als 5% feinkörniger sind, als
es dem Sieb 100 Maschen je Zoll entspricht. Dies ist wünschenswert, sofern ein hoher
Prozentsatz Glas, z. B. 80%, angewandt wird, so daß die vergleichsweise großen Teile
der Glimmerblättchen wie eine Armierung oder Verstärkung des Glases wirken. Andererseits,
wenn Glimmer von zu geringer Teilchengröße angewandt wird, werden die nachfolgend
hergestellten Formkörper schwach und neigen zum Brechen. Während des Vermischens
von Glas und Glimmer wird eine Menge von gemahlenem Kryolith in einem Verhältnis
von etwa 2,5 kg auf je 100 kg des Gemisches zugesetzt. Die Ausgangsstoffe
werden einer gründlichen Vermischung während etwa einer Stunde unterworfen.
-
Das Gemisch von Glas, Glimmer und Kryolith wird in einer Presse zu
Stücken geformt, vorteilhaft von zylindrischer Form, und danach einer Behandlung
in einem Ofen unterworfen. Die Stücke werden in einen Ofen derjenigen Art eingeführt,
in welchem sie so gleichförmig wie möglich auf die Maximaltemperatur erhitzt werden.
Da es sich als unzweclinäßig erwiesen hat, das aus dem vorbeschriebenen Gemisch
erzeugte Vorprodukt bei Temperaturen unter annähernd 720° C und oberhalb etwa 750°
C zu vergießen, sollte die höchste Temperatur während der Ofenbehandlung innerhalb
etwa der genannten Grenzwerte liegen, wobei die genaue Temperaturlage in jedem Falle
von dem Mengenverhältnis der Ausgangsstoffe in dem Gemisch abhängt. Die Dauer dieser
Ofenbehandlung sollte nicht kürzer als 25 Minuten sein und erhöhte sich im Verhältnis
zu dem Volumen des für einen Guß benötigten Materials. Die erhitzten Stücke werden
unmittelbar von dem Ofen zur Speiseeinrichtung einer Spritzgußmaschine gebracht,
in welcher Gußkörper der gewünschten Raumform hergestellt werden. Die Gießtemperatur
liegt zwischen 350 und 400° C und ist abhängig von dem Volumen und der Raumform
der Gußkörper und der Zahl der benötigten Formkerne. Es ist wesentlich, die Temperatur
der Gießform auf der vorbestimmten Höhe während eines Gießvorganges zu halten. Nachdem
dieser beendigt ist, wird der Druck aufrechterhalten, während der Formkörper genügend
abkühlt, um aus der Form entfernt zu werden, worauf er unmittelbar in heißen pulverisierten
Glimmer eingebettet wird, um eine zu schnelle Abkühlung und ein Springen oder Brechen
des Materials zu verhindern.
-
Guß- bzw. Formkörper, die in der beschriebenen Weise hergestellt sind,
können metallische Einsätze enthalten, da das verbesserte Material gut an Metall
haftet. Es ist auch möglich, aus dem hergestellten Material dichte Überzüge (oder
Abdeckungen) auf gewissen Metallen bei einem Druck von wenigstens 1 Atmosphäre herzustellen.
Beispiele solcher Metalle, die in die Masse ganz oder teilweise eingebettet bzw.
mit ihr bedeckt sind, sind Nickel-Chrom-Legierungen, welche einen Dehnungskoeffizienten
haben, der nahe demjenigen des Glimmers liegt. Vorzugsweise wird eine Legierung
benutzt, die aus Nickel, Kohlenstoff, Chrom, Silicium, Kupfer, Mangan und Eisen
besteht.
-
Das nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Material besitzt
eine Reihe von Vorteilen gegenüber anderen vorbekannten Materialien der hier in
Betracht kommenden Gattung. Diese Vorteile sind: a) Die Oberflächenbeständigkeit
gegen Feuchtigkeit ist derjenigen aller vorbekannten glimmerhaltigen Isolierstoffe
überlegen; b) der Verlustwinkel des neuen Isolierstoffes liegt in der Größenordnung
0,0011 im Vergleich zu 0,002 der bekannten derartigen Stoffe; c) die Elektrizitätskonstante
des Isolierstoffes ist 9,6 verglichen mit 10,5 der bekannten Materialien, was einen
Verlustfaktor von 0,01 gegen früher 0,02 ergibt und von besonderer Bedeutung für
Hochfrequenzanwendungen ist; d) das Isoliermaterial vermag eine absolut dichte Verbindung
zwischen dem Material und metallischen Körpern auch unter arktischen oder tropischen
Bedingungen zu sichern.