DE2731784C2

DE2731784C2 - Elektrisch isolierende Einbettungsmasse

Info

Publication number: DE2731784C2
Application number: DE19772731784
Authority: DE
Inventors: Karl Günter 6074 Rödermark Sturm
Original assignee: Individual
Current assignee: STURM, KARL GUENTER, 6074 ROEDERMARK, DE
Priority date: 1977-07-14
Filing date: 1977-07-14
Publication date: 1984-12-06
Also published as: DE2731784A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisch isolierendes Gemisch aus gekörntem Magnesiumoxid und einem gekörnten silikatischen Zusatzstoff.

Es ist bekannt, erschmolzenes oder gesintertes und auf Körnung aufbereitetes Magnesiumoxid als elektrischen Isolierstoff zwischen spannungsführenden Hcizwendeln und den Rohrmänteln in elektrischen Rohrheizkörpern der Elektrowärme- und Haushaltsgeräte-Industrie einzusetzen.

Neben einem hohen elektrischen Widerstand bcsit/.t insbesondere das erschmolzene Magnesiumoxid auch j5 eine gute Wärmeleitfähigkeit, weshalb im allgemeinen das erschmolzene Magnesiumoxid bevorzugt wird.

Im allgemeinen schmilzt man calcinicrtcn Magnesit im Lichtbogenofen, um zu einem reinen, dichten Magnesiumoxid zu kommen, welches dann zu Pulvern der Korngröße 0 bis 0,37 mm vermählen wird. Die auf diese Weise hergestellten MgO-Pulver werden in bekannter Weise mittels spezieller Rohrfüllmaschinen in Rohre eingefüllt derart, daß die zentrisch im Rohr befindliche Hcizwcndel vom Pulver eingebettet wird. Anschließend werden die gefüllten Rohre nach Verschluß der Rohrenden mittels Hammer- oder Walzmaschincn einer Durchmesserreduktion unterworfen. Hierbei tritt gleichzeitig eine Längung der Rohre ein. Bei der Durchmesserreduktion werden die Pulverteilchen fest ancinandcrgedrückt, um so eine bessere Wärmeableitung zu bewirken.

Eine gute Wärmeableitung ist wichtig, weil die Temperatur der Heizwendel um so höher wird, je langsamer die Wärme nach außen abfließen kann. Hohe Hcizleitertemperaturen sind unerwünscht, da sie zu einer Verkürzung der Lebensdauer des Heizelements führen bzw. die Heizleistung einschränken. Außerdem bewirken hohe Heizleitertemperaturen eine Erhöhung der mittleren Temperatur der MgO-Schicht, wodurch der elektrische Widerstand erniedrigt wird. Der spezifische Volumenwiderstand (in Ohm χ cm) von MgO ist stark temperaturabhängig. Im Mittel verringert er sich um 2 bis 3% pro "C Temperaturerhöhung.

Ursprünglich setzte man Magnesiumoxid ohne jegliche weitere Zusatzstoffe ein. Es zeigte sich jedoch, daß derartige Füllungen die Anforderungen, die an Rohrheizkörper seitens der Elektrowärme- und Haushaltsgeräte-Industrie gestellt werden, nur unbefriedigend erfüllen. Es wurden deshalb in der Vergangenheit verschiedentlich Zusätze vorgeschlagen, die eine Senkung der Ableitströme, die dem spezifischen Volumenwiderstand proportional sind, bewirken sollten, um den Sicherheitsanforderungen zu genügen.

Der Wirkungsmechanismus von Zusätzen ist auch heute noch nicht ganz geklärt. Es sind sowohl physikalische als auch chemische Reaktionsmechanismen denkbar, wahrscheinlich eine Kombination aus beiden.

In der US-PS 22 80 517 werden als Zusatzstoffe spinellbildende Oxide, speziell AI₂Oj mit anschließender Glühung in oxidierender Atmosphäre und Abschreckung zwecks Verhinderung der Kristallisation der Verunreinigungen vorgeschlagen.

Aus der US-PS 35 83 919 sind Siliciumdioxid, Erdalkalisilikat, Erdmctallsilikate und Tonmineralien, bevorzugt bo Quarz und Mullit als Zusätze bekannt.

Als Zusatzstoffe sind auch gesinterte Magnesiumsilikate, die durch Glühen von Talkum, Speckstein, Enstatit oder dgl. oberhalb von 1 IOO"C hergestellt werden, bekannt (vgl. DE-PS 19 21 789).

In der DE-OS 23 63 790 wird der Zusatz von erschmolzenem, gekörntem Magnesiumeisenaluminiumsilikat beschrieben.

Die genannten Zusätze haben zwar eine verbessernde Wirkung auf das Ableitstromverhalten, jedoch reicht diese in vielen Fällen nicht aus. Besonders bei hochbelasteten Rohrheizkörpern, z. B. bei einer Obcrflächenbelastung von größer als 8 W/cm², sind die Leckströme (Ableitströme) zu hoch. Auch die Lebensdauer der Heizelemente ist eingeschränkt, bzw. es ist eine großzügige Dimensionierung der Rohre erforderlich. Außerdem müssen

aufgrund der teilweise nicht ausreichenden Wirkung der genannten Zusätze hochreine Magnesitqualitäten eingesetzt werden, die nur sehr schwer erhältlich sind. Weiterhin zeigt sich bei diesen bekannten Rohrheizfüllungen, daß sie in ihrer elektrisch isolierenden Wirkung bei längerem Gebrauch der Rohrheizkörper mehr oder weniger stark nachlassen. Auch unterhalb 8 W/cm² Oberflächenbelastung ist eine Absenkung der Ableitströme anzustreben, da hierdurch eine Verringerung der Isolierschicht e-möglicht wird. Parallel ergib! sich die Möglichkeit einer kleineren Dimensionicrung der Rohrheizkörper, was technisch und wirtschaftlich vorteilhaft ist.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine wärmeleitende, elektrisch isolierende Einbettungsmasse zur Verfügung zu stellen die im praktischen Gebrauch verminderte Ableitströme (Leckströme) aufweist Hierdurch wird die elektrische Sicherheit für die Benutzer erhöht oder, im Falle ausreichender elektrischer Sicherheit, können die Rohrheizkörper wirtschaftlicher dimensioniert werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung neuartiger Zusätze gelöst, deren wesentliches Merkmal der glasige Charakter und eine bestimmte Glastransformationstemperatur ist

Gegenstand der Erfindung ist ein elektrisch isolierendes, wärmeleitendes Gemisch aus gekörntem Magnesiumoxid und einem gekörnten silikatischen Zusatzstoff, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Zusatzstoff ein technisches alkali- und schwermeiallarmes Glas mit einer Transformationstemperatur von 650⁰C bis 1000⁰C ist und daß der Gehalt des Gemisches an diesem Zusatzstoff 0,65 bis 5 Gew.-°/o, vorzugsweise 0,2 bis 2 Gew.-%, insbesondere 1,0 bis 1,5 Gew.-% beträgt.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung derartiger Gemische als körnige Rohrfüllungen für elektrische Heizkörper. Die Glastransformationstemperatur wird nach Dl N 52 324 gemessen.

Im Sinne der Erfindung geeignete technische Gläser sind Spezialgläser, wie sie in der Technik zur Herstellung geformter Gebilde mit hoher Temperaturbelastbarkeit, z. B. in der Thermometrie und im Apparatebau, eingesetzt werden. Derartige Gläser zeichnen sich durch mangelnde Kristallisationsfähigkeit aus. Im allgemeinen sind bei ihrer Herstellung keine besonderen Maßnahmen, wie z. B. die Einhaltung eines besonderen Temperaturprogramms beim Abkühlen der Schmelzen, zur Verhinderung der Kristallisation erforderlich. Sie zeichnen sich weiter dadurch aus, daß der Wert für den spezifischen elektrischen Volumenwiderstand wenigstens 10⁸ Ohm χ cm bei Temperaturen oberhalb 400° C, vorzugsweise oberhalb 550° C beträgt.

Der Alkalioxidgehalt der erfindungsgemäß eingesetzten Gläser soll möglichst gering sein, z. B. 0 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise < 1 Gew.-%.

Der chemisch-analytisch bestimmte AliOj-Gchalt derartiger an sich bekannter Gläser liegt im Bereich von 15 bis 25 Gew.-%, und der SiC>2-Gehalt im Bereich von 45 bis 60 Gew.-°/o.

Als hauptsächliche weitere Oxide enthalten diese Gläser MgO, CaO, BaO, B₂Oi sowie gegebenenfalls ZrO₂. Die Summe dieser Oxide liegt im allgemeinen zwischen 8 und 28 Gew.-%. Die Mengenbereiche dieser Einzeloxide können in verhältnismäßig weiten Bereichen variiert werden.

Die chemische Zusammensetzung geeigneter technischer Gläser bewegt sich in folgenden Grenzen:

SiO₂ 45bis60Gew.-%

AI₂Oj 15bis25Gew.-%

MgO 4bisl2Gew.-%

CaO 3bis9Gew.-%

BaO 1 bis 7 Gew.-%

ZrO₂ 0bis3Gcw.-%

TiO₂ 0 bis 0,1 Gew.-%

B₂Os 0,1 bis 7 Gcw.-%, vorzugsweise bis zu 2 Gew.-% Na₂O 0bisl,5Gew.-%

K₂O ca. 0,05 Gew.-%

Fe₂O₃ 0 bis 0,1 Gew.-%

NiO ObisO,iGew.-%

TiO₂ 0 bis 0,1 Gew.-%

Anionen wie Sulfite und Chloride jeweils kleiner als 0,1 Gew.-%

Grundsätzlich können aber auch andere '.echnische alkali-freie oder alkali-arme Gläser mit einer Glastransformationstemperatur im Bereich von 650°C bis 1000"C eingesetzt werden.

Als Hauptbestandteil für die erfindungsgemäße gekörnte Einbettungsmasse wird bevorzugt erschmolzenes, gekörntes Magnesiumoxid verwendet, das aus in der Natur vorkommenden Mineralien oder Salzen auf wirtschaftliche Weise gewonnen werden kann. Z. B. kann es durch Kalzinieren von Magnesit (MgCOi), anschließendes Schmelzen und Zerkleinern auf Korngrößen kleiner etwa 0,4 mm hergestellt werden.

Die chemische Zusammensetzung eines solchen MgO bewegt sich dabei etwa in folgenden Grenzen:

MgO 94bis98Gew.-%

SiO₂ l,Obis3.5Gew.-»/o

CaO 0,5 bis 2,0 G c w.-%

As₂O₃ 0,02 bis 0.25 Gew.-%

Fe₂O₃ 0,01 bis 0,10 Gcw.-% _b5 NiO 0,01 bis 0,03 Gew.-°/o

gegebenenfalls sind Spuren von SO₃", Cl', B₂O₁, TiO>, NajO und/oder K₂O vorhanden. Die Korngrößenvcrtei-

lung der handelsüblichen Magnesiumoxide bewegt sich zwischen etwa 0,01 und 0,37 mm, wobei die Anteile über etwa 0,12 mm stark überwiegen.

Anstelle von erschmolzenem, gekörntem Magnesiumoxid kann z. B. auch gesintertes Magnesiumoxid eingesetzt werden. Dabei kann man /.. B. von Magnesia usta (auf chemischem Wege durch Fällung hergestelltes, sehr feinteiliges Magnesiumoxid, meist mit Korngrößen unter 5 μΐη) ausgehen, die pelletisiert und bei Temperaturen von etwa 1500 bis 2000°C gesintert wird, wonach anschließend die Pellets auf die gewünschten Korngrößen zerkleinert werden.

Wird, z. B. für Spezialzwecke, ein besonders gut elektrisch isolierendes Material mit guter Wärmeleitfähigkeit verlanngt, ist es zweckmäßig, das erschmolzene, gekörnte Magnesiumoxid vor dem Vermischen mit dem ίο Zusatzstoff einer Glühung, vorzugsweise einer oxidierenden Glühung bei 800 bis 1200° C zu unterziehen.

Bekanntlich wirkt sich auch die Korngrößenverteilung von gekörnten Stoffen auf die Fließfähigkeit und auf die Fülldichte aus. Die Fülldichte des MgO ist für die Endverdichtung bei vorgegebener Reduktion der gefüllten Rohre von Bedeutung, denn die Endverdichtung hat einen großen Einfluß auf die Wärmeleitfähigkeit. Eine höhere Wärmeleitfähigkeit bewirkt aber ein niedrigeres Temperaturgefälle von der Heizwendel zum Rohrman- !5 te!. Daraus ergibt sich im Rohrheizkörper bei gleicher Oberflächenicrrscpratur eine niedrigere Durchschnittstemperatur und infolge der Tempcraturabhüngigkcit der elektrischen Leitfähigkeit damit eine niedrigere elektrische Leitfähigkeit. Durch Einstellung einer bestimmten Kornverlcilung des eingesetzten Magnesiumoxids kann somit die Qualität der Einbettungsmassc weiter verbessert werden.

Zur Feststellung der optimal anzustrebenden Kornverteilung des MgO-Pulvers kann man sich des im Handel erhältlichen Körnungsnetzes nach Rosin, Rammler und Sperling (RRS-Diagramm DIN 4190) als Hilfsmittel bedienen.

Nach dieser Methode wird das gemahlene und gegebenenfalls anschließend kornformbehandelte MgO zunächst in die 15 Fraktionen der ASTM-Prüfsiebung aufgeteilt. Anschließend v/erden die Fraktionen so zusammengestellt, daß die Siebanalyse im RRS-Diagramm eine Gerade ergibt. Durch die Lage und Neigung der Geraden ist die gewählte Kornverleilung genau definiert.

Die Lage der Geraden läßt sich durch den im RRS-Diagramm gekennzeichneten Körnungsparameter d' definieren. Die Neigung der Geraden kann man durch einen frei wählbaren Bezugspunkt, z. B. dem Anteil der Fraktion 350 bis 420 μ im Gemisch festlegen.

Es hat sich gezeigt, daß in bezug auf die Fließeigenschaften (Rieselfähigkeit) MgO-Korngemische folgender Kornzusammensetzung am vorteilhaftesten sind:

d' Anteil 350 bis 420 μπι

35 180 Obis lGew.%

190 Obis 2Gcw.%

200 Ibis 3Gew.%

210 2 bis 5Gew.%

220 3 bis 8Gew.^u/u

40 230 6bis10Gcw.%

240 8bisl2Gcw.%

Durch die Variationsmöglichkeit im Anteil der Fraktion 350 bis 420 μιη kann man unterschiedliche Fülldichten

ohne wesentliche Beeinträchtigung der Ricselfähigkcit einstellen. Für die oben angegebenen Anteile der Fraktion 350 bis 420 μΐη erhält man Fülldichten zwischen 2,4 und 2,5 g/cm³, wodurch eine Anpassung der Füllungen an die praktischen Anforderungen möglich ist. Die Fülldichte wird ermittelt durch Befüllen eines Meßrohrs von

250 mm Länge und 8,5 mm lichte Weite in einer vollautomatisch arbeitenden Vibrationsfüllmaschine.

Bevorzugt werden daher bei hoch beanspruchten Rohrheizkörpern als Hauptbestandteil der erfindungsgemäßen Einbettungsmasse derart zusammengesetzte MgO-Korngemische eingesetzt.
Das als Zusatzstoff erfindungsgemäß eingesetzte Glas wird zweckmäßig auf Korngrößen kleiner 0,06 mm

ZcrKicincfi.

Grundsätzlich können die erfindungsgemäßen Gläser aber auch mit Korngrößen kleiner 0,4 mm eingesetzt werden.

Die elektrische Isolierfähigkeit wird bestimmt durch Messung der Ableitströme in mA bei in der Praxis üblichen Oberflächenbelastungen in W/cm². Mit steigender Temperatur der Heizwendel steigen auch die Ableitströme (Leckströme). Bei vorgegebenen Rohrdurchmessern müssen diese Leckströme beim Gebrauch der Rohrheizkörper aus Sicherheitsgründen so niedrig wie möglich gehalten werden.

Die Wirksamkeit der erfindungsgemäß eingesetzten Gläser als körniger Zusatz zu Magnesiumoxid war nicht

vorhersehbar. So steigt der Ableitstrom bei Zusatz eines normalen Flachglases (Glastransformationstemperatur 520⁰C) schon bei niedrigen Obcrflächenbclastungcn stark an. Hingegen bewirkt ein 0,2⁰/oiger Zusatz eines erfindungsgemäßen Glases mit einer Glastransformationstemperatur von 730^DC eine Senkung der Ableitströme

um den Faktor 4, bezogen auf ein Magnesiumoxid ohne Zusatz. (Siehe Beispiel 6b und V6a).

Besonders günstig für die Praxis wirkt sich die Senkung der Ablcitströme bei mittleren Belastungen (im Bereich von etwa 6 bis 8 W/cm²) aus, da die Mehrzahl der Rohrheizkörper in der Praxis für diesen Bereich dimensioniert ist.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Einbettungsmassen ist ihr gutes Langzeitverhalten. Dieses gute Langzeitverhalten wird insbesondere bei solchen Einbettungsmassen beobachten, die den Zusatzstoff in Mengen von größer 1 Gew.% enthalten. Bei einer Oberflächenbelastung von 10 W/cm².60 Min. wird im allgemeinen

eine Senkung der Ableitströme beobachtet. (Vergl. Beispiele 1 a, 1 b, 3a, 3b, 4a, 4c, 5b, 5c, 6a, 7a und 8a).

Bei der Beurteilung der Meßwerte muß man berücksichtigen, daß es sich um Ergebnisse handelt, die an einem technischen Produkt gewonnen wurden. Neben den Schwankungen der Zusammensetzung des Rohstoffs, die auch noch innerhalb einer Charge auftreten können, wirken sich außerdem die Schwankungen folgender Einflußgrößen auf die Ableitströme aus: Legierungsaufbau des Rohrmantels. Wandstärke des Rohrmantels, s Lage der Wendel im Rohr, Widerstand der Wendel, Durchmesserreduktion, Kornverteilung, punktuelle Verunreinigung (z. B. Kohleteilchen) und Raumtemperatur bei der Messung.

Diese Schwankungen führen dazu, daß der Grad der Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik scheinbar schwankt. Die typische Verbesserung, die durch die erfindungsgemäßen Gläser bewirkt wird, spiegelt sich in den Beispielen 1—4 und 7 wider. Grenzfälle einer weniger deutlichen oder außerordentlich starken Verbesserung sind die Beispiele 5 und 6. Die typische relative Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik (DE-OS 23 63 790) ist bei den Belastungsstufen wie folgt:

Oberfläfhenbelastung	Prozentuale Verbesserung
5 W/cm²	0 - 20%
6 W/cm²	10-30%
7 W/cm²	10-30%
8 W/cm²	10-30%
9 W/cm²	10-20%
lOW/cm^	15-30%

Beispiel 9a zeigt die vorteilhafte Verwendungsmöglichkeit bei ungeglühtein MgO. Ein Vergleich der Beispiele 5 und 7 zeigt die Überlegenheit der Kornverteilung B gegenüber A. Die niedrigen Werte des Beispiels 1 spiegeln die Vorteilhafligkeit der Glühung A wider.

Es wurde weiterhin gefunden, daß eine Senkung der Ableitströmc auch erreicht werden kann, wenn die erfindungsgemäßen Einbettungsmassen zusätzlich zu den technischen Gläsern 0,2 bis 2 Gew.% eines erschmolzenen gekörnten Magnesiumeisenaluminiumsilikats enthalten, das in etwa den Cordierit-Zusammensetzungen mit 45 bis 70 Gew.% SiO₂,15 bis 35 Gew.% Al₂O₁ und 10 bis 25 Gew.% MgO. sowie ggf. bis ca. 5 Gew.% CaO entspricht, wobei bis zu etwa 70 Gew.%, vorzugsweise 20 bis 50 Gew.% des MgO durch Eisenoxid, berechnet als FeO, ersetzt sind.

Wie Beispiele Ib, 2b, 3c, 4c, 5c, 6c und 7b zeigen, unterscheiden sich derartige Füllungen vorteilhaft von Füllungen nach dem Stand der Technik.

Die Herstellung und Anwendung dieser Magnesiumeisenaluminiumsilikate werden in der DE-OS 23 63 790 geschildert. Sie werden durch Erschmelzen von Rohstoffgemischen, wie Bayerionerde, Quarzsand sowie kalziniertem Magnesit und Eisenoxidrot, vorzugsweise unter anschließendem schnellen Abkühlen der Schmelze, z. B. unter Verwendung kleiner dickwandiger Formen oder unter Verwendung von Formen, die mit metallischen Kühlkörpern gefüllt sind, hergestellt. Sie werden im folgenden mit »Cordierit« bezeichnet.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen elektrisch isolierenden Gemische als Rohrfüllungen für elektrische Heizkörper ergeben sich eine Reihe von Vorteilen: Auf Grund der guten elektrisch isolierenden Eigenschaften und der guten Wärmeleitfähigkeit der Einbettungsmassen wird die Lebensdauer der Heizelemente erhöht, gleichzeitig durch Verminderung der Leckströme (Ableitströme) die Sicherheit derartiger Rohrheizkörper im praktischen Gebrauch verbessert.

Außerdem ermöglichen die niedrigeren Ableitströme eine kleinere Dimensionierung der Rohrheizkörper, wodurch sich technische und wirtschaftliche Vorteile ergeben.

Die erfindungsgemäßen Einbettungsmassen können auf rationellere Weise als bisher bekannte Einbettungsmassen — bei gleichem Kurzzeit- und Langzeitverhalten — hergestellt werden. Zum Beispiel kann man weniger hochwertige MgO-Qualitäten als Hauptbestandteil einsetzen oder man kann z. B. auf die Glühung des vermahlenen Magnesiumoxids vor dem Vermischen mit dem Zusatzstoff verzichten. (Vgl. Beispiel 9a). Das Glühen ist im allgemeinen in der Praxis üblich, um die vergleichsweise hohe Eigenlcitfähigkcit des ungeglühten Magnesiumoxids zu erniedrigen.

Die in der Tabelle angegebenen Ableitströme (mA) wurden in folgender Weise gemessen: In Anlehnung an die Verhältnisse in der Praxis wird der Ableitstrom an einem nach üblichen Verfahren hergestellten Prüfrohrheizkörper von 500 mm Länge, 10 mm Durchmesser, 0,60 mm Wandstärke und mit einer Heizwendel von 3 mm Durchmesser und 03 mm Drahtstärke gemessen. Dieses Heizrohr wird nach dem Füllen auf 8,5 mm verdichtet.

Prüfbedingungen:

Die spezifische Oberflächenbelastung des an Luft betriebenen Prüfrohrheizkörpers wird von 5 W/cm² an, stufenweise um 1 W/cm², bis zu 10 W/cm² gesteigert Dauer:

15 Min. bei jeder Belastungsstufe; bei 10 W/cm² zusätzlich 60 Min, teilweise 240 Min. Prüfspannung:500V.

In der Figur ist ein Schaltschema der elektrischen Prüfeinrichtung gezeigt.

1 ist der Rohrmantel, bei

2 erfolgt die Messung der Ableitströme;

3 ist ein Prüfspannungstransformator;

4 ist ein Heizspannungstransformator und

5 ist die Heizwendel.

■V Beispiele

■j Die in der Tabelle aufgeführten erschmolzenen Magnesiumoxide weisen folgende mittlere Zusammensetzung

•V; ^aiJf^:

fr 5

Ή 96,3 Gew.% MgO,

S; 2,5 Gew.% SiO₂,

[i'i 1,0 Gew.% CaO,

Sj! 0,1 Gew.% AI₂O₃

fe ίο

p sowie insgesamt 0,1 Gew.% Fe₂O₃, NiO, Na₂O, K₂O, TiO₂, B₂Oi, Chlorid und Sulfit wurde auf eine Korngröße

S« zwischen O und 0,37 mm vermählen.

ti Nach Einstellung der in der folgenden Tabelle angegebenen Kornverteilung wurde das Korngemisch mit den

■=; in der Tabelle angegebenen Masscnanteilen eines Glases mit einer Glastransformationstemperatur von 73O"C

«j is vermischt.

Das Glas war zuvor auf eine Kornfeinheit unter 0,06 mm vermählen wurden, und es hatte folgende analytisch

I ermittelte chemische Zusammensetzung:

Ί 54 Gew.% SiO₂

20 21,9 Gew.% AI₂O₂ 8,3 Gew.% MgO

6.3 Gew.% CaO

2.4 Gew.% ZrO₂

1.5 Gew.% BaO 25 1,3 Gew.% B₂O₃

0,6 Gew.% Na₂O 0,05 Gew.% K₂O 0,05 Gew.% Fe>O₃ 0,04 Gew.% TiO₂ 30 0.008 Gew.% NiO 0,005 Gew.% SO₃" 0,005% Cl'

Die Mischung wurde in einen Rohrheizkörper wie oben beschrieben eingefüllt. Mittels einer Ringhämmermaschine wurde der Rohrheizkörper einer Durchmesserreduktion von 10/8,5 unterworfen. Nach dem oben beschriebenen Verfahren wurden die Prüfkörper mit der Prüfspannung beaufschlagt und dabei die in der Tabelle angegebenen Abicitströme gemessen. Die Messung erfolgte jeweils 15 Min. nach Anlegung der Prüfspannung. Bei einer Oberflächenbelastung von IO W/cm² wurde die Messung nach Ablauf von 60 Min, teilweise nach 240 Min.(gerechnet ab Anlegen der Prüfspannung), wiederholt.

Das im Verglcichsbeispicl V8b angegebene Flachglas (Konzentration I Gcw.%) hatte die chemische Zusammensetzung in Gew.%:

71 SiO₂.16 Na₂0,8 CaO, 3.3 MgO. 1.5 AI₂O,, 0,5 Fe₂O₃.

Zusätzlich wurde zu Vergleichs/wecken ein chemisch reines, glasig erstarrendes. B₂O₃ eingesetzt. (Glastransformationstemperatur 270"C): vgl. V8c.

Erläuterungen zur SVertcUibellc 50 !.Beispiele

V ■= VCTgiciCnSbciipicic.

2. Rohstoff 55

Es handelt sich in allen Fällen um handelsübliche Magncsitqualitäten derselben Lagerstätte. Die Buchstaben A bis E bezeichnen verschiedene Chargen.

3. Kornverteilung

Lichte	Rückstand in Gcw.% auf dem jeweiligen Sieb	B	C
Maschenweite		4	2
in μΐπ		11	5
	A	14	10
350	10	9	11
297	17	12	14
250	15	8	16
210	10	10	14
177	14	9	11
149	9	4	8
125	10	5	4.5
105	5	3	2
88	2	3	1.5
74	3	2	0.5
62	1	2	—
53	1	4
44	1
37	1
0	1

4. Glühung

A Oxidierende Glühung bei 1100". Verweilzeit in der Hochtemperaturzone 24h.

B Schwach oxidierende Glühung bei 1100°.Gesamtglühdauer4h.

C Ohne Glühung. ₃₀

In den Tabellen verwendete Abkürzungen:

Cord. = Cordierit(gemäßDE-OS23 63 790).

Su = erfindungsgemäßer Glaszusatz. ₃₅

Beispiel Rohstoff Kornverteilung Glühung Zusatz

Ableitströme 5 6

10/15'

lh

ohne	0,77	12
+ 14% Cord	0,40	0,6
+14% Su	033	04
+ 1,0% Su + 04% Cord	033	0.6
ohne		2,4
+ l%Cord	031	0,4
+ l%Su	034	0,4
+ l%Su + 04% Cord	032	0,4
ohne	2,1	3,1
+ l%Cord	033	0,4
+ l%Su	030	0,4
+5% Su	047	03
+ l%Su +04% Cord	030	0,4
ohne	1.0	22
+ l%Cord	035	0,6
+ l%Su	038	0,4
+2% Su	0,29	04
+ l%Su + 04% Cord	0,43	04

24 0,9 03 1.0

5.6 0,9 0.7 0,7

5,9 1,0 03 1,9 0,8

43 \2 03 1.0 1,0

4h

6,9	14,2	23.9	26,0	32,6
2,0	4,0	72	7,0	7,3
1,8	33	6.6	62	5,1
1,9	32	6,4	5,7	52
153	29,6	38,7	41,4
1,6	33	9,4	*\02*	-
1.6	3,7	7,4	7,4	-
1,4	3,3	7,4	7,4	—
15,6	29,4	40,6	43,7	47,1
22	4,7	9,9	10,4	10,9
2,0	5,0	10,6	*\02*	94
4,0	8,0	14.2	11_r6	73
1,/	3,8	84	8,6	8,7
10,0	19,4	30,0	33,1	—
2,4	4,7	92	9,6	—
13	4,0	83	8,7	—
1,7	3,6	73	73	—
1,9	44	8,4	73

Beispiel

Rohstoff

Kornverteilung

Glühung

Zusatz

\

Ableitströme
5

1.7

6

44

7

8

9

10/15'

lh

K)

V 5a

C

A

B

ohne

040

44

1,1

44

23

6.7

15.4

37.2

253

27,6

V 5b

+ 14% Cord

0,35

0,4

0,7

0.9

U

13

34

47

8,2

83

OO
H-fc

5a

+ l%Su

03

04

0,7

03

14

3,2

7,7

8.1

8,7

5b

+ 14% Su

0,33

0,6

04

0,9

03

1.6

3,8

34

8.9

83

5c

+ l%Cord.

0,29

033

04

03

13

4.6

7.0

9.7

8.7

OD
^.

+04% Su

03

0,4

3,2

V 6a

E

A

B

ohne

1,0

3,1

9.0

22,2

35.1

52

42.6

44,9

V 6b

+ l%Cord

03

04

03

2.0

5.4

IU

10,3

6a

+ l%Su

03

04

1.1

23

S3

5.1

6b

+ 0,2% Su

0.4

03

13

2,4

4,2

83

93

6c

+ l%Su

03

0.4

0.7

U

24

5,7

6.1

+04% Cord

V 7a

C

B

ohne

1.1

1.7

33

93

20,0

30,0

33.2

V 7b

+ 14% Cord

03

04

03

13

3,7

84

9.2

7a

+ 14% Su

032

0,4

0,6

13

3,2

6,7

7.1

7b

l%Su

0,25

03

0.6

1,1

3,0

63

64

+04% Cord

,α»

Beispiel

Rohstoff

Kornverteilung

Glühung

Zusatz

Ableitströme

η'

5

6

7

8

10/15'

10/60'

N

V 8a

D

A

B

ohne

13,2

26,1

43.4

454

CS

V 8b

1% Flachglas

45

46

48

52

V 8c

14%Sylvanit^#)

1,7

2.9

143

18.2

N
ο

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14% Cord

1.2

13

8.2

8.9

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1.6

24

12.2

13.4

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1.4

73

7.2

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D

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C

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23

94

9,7

") DE-PS 19 21 789, Beispiel 1.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrisch isolierendes Gemisch aus gekörntem Magnesiumoxid und einem silikatischen Zusatzstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff ein technisches alkali-freies oder alkali-armes Glas mit einer Transformationstemperatur im Bereich von 65O°C bis 1000°C ist und daß der Gehalt des Gemisches an diesem Zusatzstoff 0,05 bis 5 Gcw.-% beträgt.

2. Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt des Zusatzstoffes 0,2 bis 2 Gew.-% beträgt

3. Gemisch nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt des Zusatzstoffs 1 bis 1,5 Gew.-% beträgt

4. Gemisch nach Anspruch I, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff einen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von mindestens 10* Ohm χ cm bei Temperaturen >400°C aufweist

5 Gemisch nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff einen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand von mindestens 10⁸ Ohm χ cm bei Temperaturen > 550° C aufweist

6. Gemisch nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß der Zusatzstoff 15 bis 25 Gew.-% AI₂O₃,45 bis 60 Gew.-% SiO₂, insgesamt 8 bis 28 Gew.-% BaO, CaO, MgO und B₂O₃, ggf. bis zu 3 Gew.-% ZrO₂ sowie 0 bis 2 Gew.-% Alkalioxid enthält.

7. Gemisch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Alkalioxid 0 bis 1 Gew.-% beträgt.

8. Gemisch nach Anspruch 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich 0,1 bis 2 Gew.-% eines erschmolzenen gekörnten Magnesiumeisenaluminiumsilikats enthält welches in etwa der Cordierit-Zusammensetzung von 45 bis 70 Gew.-% SiO₂,15 bis 35 Gew.-% Al₂Oi, 10 bis 25 Gew.-% MgO sowie ggf. bis ca. 5 Gew.-% CaO, entspricht, wobei bis zu 70 Gew.-% des MgO durch Eisenoxid, berechnet als FeO, ersetzt sind.

9. Verwendung der Gemische nach Anspruch 1 bis 9 als Rohrfüllung für elektrische Heizkörper.