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Verfahren zur Herstellung von leitfähigen Werkstoffen auf
Wasserglasbasis
Im Reizungsbau-steigt die Nachfrage nachleicht zu beheizenden
Bauteilen
bzw. nach Anstrichen, die beheizbar sind. Die Schwierig-
keit beim Einsatz
derartiger Produkte liegt aber,einmal in der an
sich schon nicht ausreichenden
mechanischen Festigkeit, die sich
bei Anwendung höherer Temperaturen weiter
mindert, Wasserglas wird
nun bekanntlich bei der Verfestigung
von Baustoffen verschiedenster
Art, sowie als. feuerfestes und feuerhemmendes
Anstrichmittel ver-
wandt. Derartige wasserglashaltige Werkstoffe
bzw. trockene Wasser-
glasanstrichfilme sind aber nur geringfügig elektrisch
leitend
(107 bis 1011 Ohm.
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Sinn der Erfindung ist daher die Herstellung eines wasserglashaltigen
Werkstoffes, der elektrisch leitend ist und die bekannten
mechanischen
Eigenschaften des Wasserglasfilms und des mit Wasser-
glas gemischten
Baustoffes auch bei höheren Temperaturen beibehält.
Es wurde nun gefunden,
dass durch Mischen_-#., von Wasserglaslösungen mit leitfähigem
Kohlenstoff einelektrisch leitfähiger, mechanisch
fester Werkstoff gewonnen
werden kann.
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Unter Wasserglas werden di-e bekannten Mischungen
aus Alkalioxid, Kieselsäure und Wasser verstanden, unter leitfähigem Kohlenstoff
Russe,
Graphite und elektrisch leitende Kohlen.
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Sowohl die Wassergläser wie die einzelnen Arten des Kohlenstoffes können
einzeln oder im Gemisch miteinander eingesetzt werden. Schliesslich ist es
noch möglich, den erfindungegemäss®n Gemischen
Pulver korrosionsfester
Metalle, wie Kupferpulver, zuzufügen. *Zinkpulver Als Russe komm ,®n,
seMIltche -bekannten Arten, vor allem aber Furnacerusse und Plammrusse,
als Kohlen vor allem wasssrdampfaktivierte
Glühkohlen
infrage. Als Graphite können sämtliche bekannten
Sorten eingesetzt werden.
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Das Mischungsverhältnis zwischen Wasserglas und dem leitfähigen Kohlenstoff
ist in weiten Grenzen variabel. Es richtet sich nach den Eigenschaften, die
der erfindungsgemäss hergestellte Werk- stoff besitzen soll Grössere
Mengen der gleichen Art des leit-
fähigen Kohlenstoffes setzen naturgemäss
den elektrischen Wider-
stand stärker herab als geringere Mengen. Es zeigte
sich aber, dass
Russ den elektrischen Oberflächenwiderstand stärker vermindert
als.
Graphit oder Kohle. Aufgrund seiner Thixotropierungseigenschaften
bildet Russ leichter eine homogene, gleichmässig zu verteilende
Masse als
Graphit oder Kohlen. Sehr vorteilhaft sind dahen Zusätze
von Russ-Graphit-Kohlemischungen,
da hierbei sowohl der.elektrische Widerstand und das rheologische
Verhalten der Endmischung beliebig
beeinflusst werden können.
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Die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann z. H. durch
Vermischen des gepulverten, leitfähigen Kohlenstoffes mit den Wasserglaslösungen
beliebiger Konzentration erfolgen, und zwar
zur Erzielung einer weitgehenden
Homogenität mit Hilfe eines
schnellaufenden Rührwerkes. Die Wassergläser werden
im allgemei-
nen in Wasser gelöst vorliegen. Es ist möglich, den leitfähigen
-Kohlenstoff
in Form einer wässrigen oder auch organischen Disper-
sion, z. H. in niedrig
molekularen Alkoholen oder Dimethylformamid oder Mineralöl, mit den Wasserglaslösungen
zu vermischen.
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Die erfindungsgemäss hergestellten Werkstoffe besitzen eine hohe elektrische
Leitfähigkeit und mechanische Härte. Sie sind ausser- dem unbrennbar und verändern
ihre mechanischen Eigenschaften bis zu Temperaturen von etwa 1000° C kaum,
ferner haften sie ausge- zeichnet auf Irielen bekannten Werkstoffen,
wie Zementstein, Natur-
stein, Glas, Metall, Asphalt. Sie lassen sich mit
auereichender
Schichtdicke streichen und giessen. Durch Behandlung
mit Säuren
können die Anstrichfilme neutralisiert
werden und werden so,
wie bekannt ist, wasserfest. Weiter können die erfindungsgemäss
. hergestellten Werkstoffe in ihrer Elastizität und Haftfestig-
keit durch
Zusatz von Bitumina, Ölen, Harzen, Wachsen, Silikonen
verändert
werden.
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Wesentlich ist ferner ihre Mischbarken mit fast allen mineralischen Baustoffen
wie Sand, Splitt, Glimmer, Asbest, Kalke, Gipse, Zement,
ausserdem
auch mit Quarzmehl, gefällten Kieselsäuren.
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Die so entstandenen Baustoffe sind elektrisch leitfähig, mechanisch fest
und hochgradig abriebfest. Ihre Elastizität lässt sieh durch
Verwendung
der entsprechenden, mit Bitumina usw. versetzten, erfindungsgemäss
hergestellten Werkstoffe weitgehend des entsprechen-
den Forderungen
einstellen.
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Die erfindungsgemäss hergestellten Werkstoffe können in vielen
tech- nischen Bereichen eingesetzt werden, wie im Hoch- und Tiefbau, be- sonders
für Flächenheizungen,bei Mauertrockenlegungen, in der Pa-
pier- und
Textilindustrie zum Imprägnieren von Papierprodukten und
Geweben jeder Art,
in der Lack- und Farbenindustrie, in der Elektro= technik.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert. (Die
Messung des Oberflächenwiderstandes wurde
nach DIN 53 482
unter Ausserachtlassung
der Schichtdicke des jeweils aufgebrach-
ten Anstrichfilms
vorgenommen.)
Beispiel l
Eine Natronwasserglaslösung
von 40 bis 42o
Be
wurde auf eine Asbestzementplatte
aufgestrichen. Nach dem Trocknen
des Anatrichfilms
be-
trug der
elektrische Widerstand der Oberfläche
2,6 x 105 Ohm.
Beispiel 2
Netzmittel enthielt, und 10 Gewichtsteilen eines Pulvergraphites
(Marke "Kropfmühle")
und 19 Gewichtsteilen Wasser unter Zuhilfe-
nahme
eines Rührwerkes vermischt.
Der elektrische Oberflächenwi-. deratand
betrug 0,7 Ohm.
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Beispiel 3 Zu 30 Gewichtsteilen Natronwasaerglas,
40 bis 42o Be, wurden 3
Gewichtsteile Furnace-Russ,
0,3 Gewichtsteile eines anionenaktiven Netzmittels, 14,5 Gewichtsteile
Wasser und 50 Gewichtsteile
gewaschener Mainwand gemischt. Nach dem Trocknen
des ausserordentlich harten Anstrichfilma betrug der Oberflächenwiderstand
32 Ohm.
Beispiel 4
30 Gewichtsteile Natronwasaerglas,
40 bis 42o Bb, wurden mit 3 Ge-
wichtsteilen Furnace-Russ,
0,3 Gewichtsteilen anionenaktives Netz-
mittel, 9 Gewichtsteilen
Pulvergraphit (Marke "Kropfmühle"), 10,7
Gewichtateilen.Wasser
und 50 Gewichtsteilen gewaschenem Mainsand
vermischt. Der elektrische Oberflächenwiderstand
dieser Mischung
betrug nach dem Antrocknen des Films 0,6 Ohm. Diese Masse
wurde
als ca. 3 mm dicker Anstrichfilm auf eine 1 x 1 m grosse
Aabeatzementplatte aufgebracht@und konnte nach der Kontaktierung
als be-
liebig temperaturregulierbare Heizung verwandt werden.
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Beispiel 5 Zu 30 Gewichtsteilen Natronwasserglas,
40 bis 420 Be, wurden 15
Gewichtsteile einer anionenaktiven
wässrigen Russdspersion mit
20 96 leitfähigem Furnace-Russ
gegeben und mit 5 Gewichtsteilen
Wasser verdünnt, Zu dieser Dispersion
wurden 50 Gewichtsteile ei-
nes gewaschenen Mainaandea gegeben.
Die Messung den Oberflächenwiderstanden wurde nach dem Antrocknen
des Anatrichfilmn vorgenommen,und- betrug 3,2 x 10 1 Ohm.