DE2004234B2 - Haertbares hydrolytisch verbessertes glas zum herstellen von elektrotechnischen isolierbauteilen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft Glaszusammensetzungen, die Ziel der vorliegenden Erfindung sind neue Glasfür die Herstellung von elektrischen Isolierbauteilen, zusammensetzungen für die Herstellung von Glasbeispielsweise von gehärteten Glasisolatoren, bestimmt isolatoren, die die Nachteile der bisher für diesen sind. Zweck verwendeten Glaszusammensetzungen nicht

Gläser für elektrische Isolierzwecke enthalten im 5 aufweisen und insbesondere folgende Eigenschaften

allgemeinen Bleioxid. Wegen dieses PbO-Gehaltes besitzen:

sind solche isolierenden Gläser relativ schwer kost- _{L Hohe Wärmedehnungsko}ef_nzienten und hohe

spiehg und fur eme Härtung (Erzeugung einer Druck- _E._Modui_s, _darmt die Gläser optimal gehärtet

vorspannung in der Oberflache) wenig geeignet. werden können-

Außerdem wird z. B. für Gleichspannungsisolatoren xo _{2 hohg Transformationstemper}aturen (Tg-Werte);

die Verwendung von Bleiglas deshalb vermieden wed _{auch diese Eigenschaft ist für die} Härtung eine

es bei hohen Feldstarken und Temperaturen sehr eicht _wicMi Voraussetzung, weil nur damit die hohen

zur Bleiausscheidung (»Bleibaume«) kommen kann, oberflächlichen Druckvorspannungen im Betrieb

wodurch die Isolierkörper zerstört werden. aufrechterhalten werden können;

Fur Hochspannungsisolatoren, ζ B Kappenisola- 15 ₃_ _verbessertes elektrisches Isolationsvermögen;

toren aus Glas, werden häufig Alkali-Kalk-Silikat- ₄ chemische Beständigkeit; die neuen Gläser

gaser verwendet, bei denen das Verhältnis der Alkalien _{soUten in} ^ _{bessere Klasse faUen als die}

Na und K zueinander so gewählt ist daß em Minimum hydrolytische Klasse 4 (meist Verwendung im

des Verlustfaktors erreicht wird. Er liegt bei diesen FreienV

Gläsern allgemein im Bereich um 30 · 10~³ bei 50 Hz; 20 ₅_ _{hohe Entglasungsf estigke}it (wichtig und notwendig

die Dielektrizitätskonstante hegt bei etwa 7, der für Automatenfertieune)

r*₁₀₀-Wert (^ = IO⁸Q-Cm) bei 200 bis 250⁰C. tür Automatenlertigung;.

Der Verlustfaktor der bekannten Isolationsgläser ist Außerdem sollen die Gläser ein so günstiges Zähig-

jedoch für viele Zwecke noch unerwünscht hoch, der keitsverhalten aufweisen, daß sie bei relativ tiefen

Tk ₁₀(ΓWert zu niedrig. Insgesamt werden heute Gläser 25 Temperaturen erschmolzen, geläutert und vollauto-

mit einem höheren Isolationsvermögen gefordert. matisch verarbeitet werden können.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Isolations- Es wurde nun gefunden, daß sich diese Bedingungen glaser ist ihre relativ geringe chemische, insbesondere in vollem Maße erfüllen lassen durch Gläser, die hydrolytische Beständigkeit. Die hierfür bekannten folgenden Zusammensetzungsbereich in Gewichts-Gläser liegen in der 4. hydrolytischen Klasse. 30 prozent aufweisen:

Von besonderer Bedeutung für die Entwicklung ,

moderner Glasisolatoren ist schließlich die Härtung SiO₂ 57,4 bis 66,5

solcher Gläser geworden; durch Erzeugung einer B₂O₃ 2,5 bis 10,7

Druckvorspannung in der Glasoberfläche kann die Al₂O₃ 5,0 bis 7,6

mechanische Festigkeit der Isolatoren erheblich ver- 35 Na₂O 3,5 bis 5,0

bessert werden. Viele der bekannten Isolationsgläser K₂O 13,0 bis 16,7

haben einen zu niedrigen Wärmedehnungskoeffi- BaO 2,0 bis 5,0

zienten und zu niedrige Ε-Moduls, um optimal CaO 2,0 bis 4,0

gehärtet werden zu können. MgO 0,0 bis 2,0

Komponenten

Gewichtsprozent Zusammensetzung von

Nr. 1

Nr. 2

Nr. 3

Nr. 4

Nr. 5

SiO₂

B₂O₃

Al₂O₃

Na₂O

K₂O

BaO

CaO

MgO

Summe Gewichtsprozent

oc ■ 10⁷ (20 bis 300°C)/°C

Tg (⁰C); η ~ ΙΟ¹³-⁵ Poise

Ew (⁰C); η ~ 10⁷·⁶ Poise

Va (⁰C); η ~ 10⁴ Poise

AT(Va-Bv/)

Diente (g/cem)

T₄₁₀₀(⁰C) (ρ = 10⁸Ω· cm)

Ε-Modul (kp/mm²)

Hydrolytische Beständigkeit nach DIN 12 111

Laugenbeständigkeit nach DIN 52 322

Entglasungsverhalten

66,5 2,5 5,0 5,0

13,0 5,0 3,0

60,0
5,0
7,6
4,0

16,4
3,0
4,0

60,0 5,6 7,0 3,7

16,7 2,0 3,0 2,0

60,4 7,2 5,0 4,0

16,4 3,0 4,0

57,4

10,7

16,4

100,0

100,0

100,0

100,0

100,0

89,0

544

750

1117

367

2,52 303 7113

0,14 (III. Kl.)

119 (II. Kl.)

90,4

2,52
308
7378

0,06
(II. Kl.)

135
(II. Kl.)

88,5

562

758

1082

324

2,48 307 7226

0,05 (II. Kl.)

143 (II. Kl.)

91,0

565

736

1012

276

2,53 327 7542

0,08 (III. Kl.)

150 (II. Kl.)

88,0 564 728 994 266

2,55 337 7610

0,10 (III. Kl.)

203 (III. Kl.)

> 775°C keine Kristallisation nach 60 Minuten Temperzeit und aufsteigender Temperatur

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Es hat sich gezeigt, daß die Gläser einen hohen teilen, gekennzeichnet durch folgenden

Wärmedehnungskoeffizienten > 88 · 10~⁷/°C sowie Zusammensetzungsbereich in Gewichtsprozent:

ein elektrisches Isolationsvermögen Tk₁₀₀ > 300⁰C gjQ 57 4 bis 66

aufweisen. _B q² 25 bis

Die Tabelle enthält fünf Ausführungsbeispiele in 5 Al O 50 bis

Gewichtsprozent aus dem zuvor genannten Zu- -^* q ^'5 bis

sammensetzungsbereich, zusammen mit den Eigen- ^ q -jj'o ^j₅ γ£η

schaftswerten. _BaQ 20 bis

Alle Gläser nach der Erfindung lassen sich entweder q~ 20 bis

mit maximal 0,10 Gewichtsprozent As₂O₃ oder mit 10 MeO 00 bis

maximal 0,15 Gewichtsprozent Na₂O als Sulfat läutern, ' '

bei gleichzeitiger Einführung von 0,70 Gewichts- 2. Glas nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

Prozent Na₂O oder 0,70 Gewichtsprozent K₂O als folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent:

Nitrat. ^ 5 «^q

Die Gläser nach der Erfindung lassen sich zwischen 15 25 B O²

1440 und 1470⁰C erschmelzen; die Läutertemperatur /q _Al O

beträgt 1480⁰C. Die Verarbeitungstemperaturen bei ^'q -^ q

Einsatz eines Preßautomaten liegen zwischen 1100 und 23Ό K 6

1200⁰C und die Kühltemperaturen für die gefertigten ^ ^

Artikel zwischen 560 und 580⁰C. Die Kühlzeit hängt 20 ^

ab von der Wandstärke der Artikel. Im allgemeinen '

sind ¹I₂ bis 2 Stunden ausreichend. 3. Glas nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent

Ausführungsbeispiel 1 60,0 SiO₂

Erforderliche Rohstoffmengen für 100 kg berechnetes ₇'_{0 A}1 Λ

Glas: 49,00 kg Sand, 3,80 kg Rasorit, 26,20 kg 3'7Na²O³

Kalifeldspat, 0,34 kg Natriumsulfat, 1,90 kg Natrium- γ£η ^- q

nitrat, 4,94 kg Soda, 15,00 kg Pottasche, 5,40 kg Kalk, ₂Ό BaO

6,50 kg Bariumkarbonat. 30 3'q Q_aQ

Ausführungsbeispiel 4 2,0 MgO

Erforderliche Rohstoffmengen für 100 kg berechnetes _{4 G]sß nach An h x} gekennzeichnet durch

Glas: 43,00 kg Sand, 11,00 kg Rasorit, 26,20 kg Kali- folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent:

feldspat, 0,34 kg Natriumsulfat, 0,80 kg Soda, 1,50 kg 35

Kaliumnitrat, 18,96 kg Pottasche, 7,20 kg Kalk, 57,4 SiO₂

3,90 kg Bariumkarbonat. 10,7 B₂O₃

5,0 Al₂O₃

Claims (1)

Patentansprüche: 3,5 Na2O 40 16,4 K2O

1. Härtbares, hydrolytisch verbessertes Glas 5,0 BaO

zum Herstellen von elektrotechnischen Isolierbau- 2,0 CaO