DE60122100T2

DE60122100T2 - Isolator

Info

Publication number: DE60122100T2
Application number: DE60122100T
Authority: DE
Inventors: c/o NGK Insulators Noriyasu Nagoya-shi Oguri; c/o NGK Insulators Osamu Nagoya-shi Imai; c/o NGK Insulators Hironori Nagoya-shi Suzuki
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2021-12-22
Also published as: CA2366151A1; US20020155326A1; EP1219576A1; CN1199199C; DE60122100D1; JP3880838B2; CA2366151C; US6599647B2; EP1219576B1; JP2002260467A; CN1362713A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Isolators wie z.B. eines Isolators des Aufhängungstyps, eines Langstabisolators, eines Wählamts-Stützisolators (SP-Isolator), eines Leitungsstützisolators (LP-Isolator), eines Hohlisolators oder eines Isolators mit ausgefülltem Kern.
2. Stand der Technik
Als eine Form von Isolatoren sind Isolatoren bekannt, die über einen Metallteil verfügen, der mittels eines gehärteten Knetzementproduktkörpers an zumindest einer Seite eines Isolatorkörpers befestigt ist. In der Kategorie von Isolatoren dieser Ausgestaltung finden sich Aufhängungsisolatoren, Langstabisolatoren, SP-Isolatoren, LP-Isolatoren, Hohlisolatoren, Isolatoren mit ausgefülltem Kern u.dgl. Typischerweise besteht der Isolatorkörper aus einem anorganischen Isoliermaterial wie z.B. Porzellan oder Glas. JP-05-42387/1993 offenbart einen Aufhängungsisolator, der ein typisches Beispiel für solcherart ausgestaltete Isolatoren ist.
Der Aufhängungsisolator enthält einen Porzellankörper, eine Metallkappe, die mittels eines gehärteten Zementmörtelkörpers an einer Seite des Porzellankörpers befestigt ist, und einen Metallstift, der mittels eines gehärteten Zementmörtelkörpers an der anderen Seite des Porzellankörpers befestigt ist. Im Allgemeinen wird im gehärteten Körper des Aufhängungsisolators Portlandzementmörtel verwendet. Der Portlandzementmörtel ist ein Knetzementprodukt, das durch Verkneten von Portlandzement, eines Wasser reduzierenden Mittels, eines Aggregats und Wasser erhalten und das dann zum gehärteten Zementmörtelkörper geformt wird. Der gehärtete Zementmörtelkörper fügt in diesem Zustand die Metallkappe und den Metallstift fest an den Porzellankörper an.
In anderen Isolatoren oder Hohlisolatoren dieser Kategorie werden ein Basismetallteil und ein Metallflansch anstelle der Metallkappe und des Metallstifts verwendet; allerdings wird bei der Montage mittels Verbinden des Basismetallteils und des Metallflansches mit einer Seite oder mit beiden Seiten des Isolatorkörpers oder Hohlisolatorkörpers ein gehärteter Zementmörtelkörper aus Portlandzement zum Zusammenfügen des Basismetallteils und des Metallflansches verwendet.
In den solcherart ausgestalteten Isolatoren sind angesichts ihrer Verwendungszwecke hohe mechanische Festigkeit (z.B. Zugfestigkeit) und hohe elektrische Festigkeit (z.B. Durchschlagsfestigkeit) erforderlich, und außerdem ist es notwendig, dass die hohe mechanische Festigkeit und die hohe elektrische Festigkeit über einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden. Im gehärteten Zementmörtelkörper ist deshalb bereits im Anfangsstadium und dann über einen langen Zeitraum hohe mechanische Festigkeit erforderlich. Um diese Anforderungen zu erfüllen, ist es optimal, als Zement zur Bildung des gehärteten Zementmörtelkörpers einen Zement zu verwenden, der einen gehärteten Körper mit hoher Festigkeit liefert.
Aus diesem Grund ist es in Hinblick auf den Zement zur Bildung des gehärteten Zementmörtelkörpers eines Isolators dieses Typs und dieser Ausgestaltung wünschenswert, anstelle des aktuell verwendeten Portlandzements einen Tonerdezement zu verwenden, der im Vergleich zu Portlandzement hohe Festigkeit aufweist. Im Vergleich zum Portlandzement besitzt der im gehärteten Zementmörtelkörper verwendete Tonerdezement ein geringes Schrumpfungsausmaß und eine geringe Schwankung seiner mechanischen Festigkeit, was in Hinblick auf die Festigkeitsanforderungen vorteilhaft ist; außerdem ist zur Härtung des Zementmörtels nur eine kurze Härtungszeit erforderlich, was einen weiteren Vorteil darstellt.
Da allerdings der Tonerdezementmörtel dilatante Fließeigenschaften aufweist, ist die Montage des Isolators durch Einspritzen von Tonerdezementmörtel in einen Spalt zwischen dem Isolatorkörper wie z.B. einem Porzellankörper und einem Metallteil wie z.B. einer Metallkappe oder einem Metallstift mit Schwierigkeiten verbunden. Insbe sondere wenn vorgesehen ist, dass Porzellansande an der Verbindungsstelle des Isolatorkörpers anhaften, treten Probleme auf, so dass die Montage erschwert wird.
Daher ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Tonerdezement als Zement des gehärteten Zementmörtelkörpers eines Isolators dieser Art und Ausgestaltung vorzusehen, so dass ein Isolator mit hoher mechanischer Festigkeit und hoher elektrischer Festigkeit bereitgestellt ist, der diese hohe mechanische und elektrische Festigkeit über einen langen Zeitraum aufrechterhalten kann; ein weiteres Ziel ist die Verkürzung der Härtungsdauer zur Bildung des gehärteten Zementmörtelkörpers, wodurch die Produktionskosten des Isolators sinken.
JP-A-49-041881 (entspricht JP-B-51-000310) beschreibt die Montage eines Isolatorkörpers und eines Metallteils unter Verwendung von Tonerdezement, wobei die dabei herrschende Härtungstemperatur 40°C bis 70°C beträgt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Isolatoren, insbesondere Aufhängungsisolatoren, Langstabisolatoren, SP-Isolatoren, LP-Isolatoren, Hohlisolatoren, Isolatoren mit ausgefülltem Kern u.dgl.
Es werden diese Isolatoren und Hohlisolatoren hierin allgemein als Isolatoren bezeichnet. Die diese Isolatoren und Hohlisolatoren bildenden dielektrischen Körper werden hierin allgemein als Isolatorkörper bezeichnet. Die diese Isolatoren und Hohlisolatoren bildenden Metallkappen, Metallstifte, Basismetallteile und Metallflansche werden hierin allgemein als Metallteile verwendet.
Das Verfahren zur Herstellung eines Isolators gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist in Anspruch 1 dargelegt.
Das Verfahren gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist in Anspruch 7 dargelegt.
Im Verfahren des zweiten Aspekts der Erfindung liegt die spezifische Oberfläche des Tonerdezements im Bereich von 3500 cm²/g bis 5000 cm²/g, und die Dicke der amorphen Phase auf den Teilchen des Tonerdezements kann innerhalb eines Bereichs von 10 nm bis 10³ nm liegen. Die Dicke der amorphen Phase richtet sich nach dem Zeitraum, über den der gemahlene Tonerdezement stehen gelassen wird. Hierin bezieht sich der Zeitraum, über den der Tonerdezement stehen gelassen wird, auf den Zeitraum, über den der gemahlene Tonerdezement vor dem Verkneten mit Wasser stehen gelassen wird.
Im Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann ein kammförmiges Polymer der Polycarboxylatreihe oder ein Aminosulfonatpolymer als Wasser reduzierendes Mittel vom Typ sterisch gehindertes Polymer verwendet werden.
Vorzugsweise ist das Mischverhältnis der Komponenten der den gehärteten Knetzementproduktkörper bildenden Zementpaste solcherart eingestellt, dass, bezogen auf den Tonerdezement, das Wasser reduzierende Mittel 5 Gew.-% beträgt und das Wasser in einem Bereich von 15 Gew.-% bis 30 Gew.-% liegt.
Die Zementpaste kann ein Mörtel sein, der zusätzlich zu den Tonerdezementteilchen, dem Wasser reduzierenden Mittel und dem Wasser ein Aggregat enthält. Dieser Mörtel kann solcherart eingestellt sein, dass, bezogen auf den Tonerdezement, das Wasser reduzierende Mittel 5 Gew.-% oder weniger beträgt, das Aggregat 100 Gew.-% oder weniger beträgt und das Wasser in einem Bereich von 15 Gew.-% bis 30 Gew.-% liegt.
Es kann in der vorliegenden Erfindung Tonerdezement mit folgender Zusammensetzung verwendet werden: Al₂O₃ im Bereich von 45 Gew.-% bis 60 Gew.-%, CaO im Bereich von 30 Gew.-% bis 40 Gew.-%, 10 Gew.-% oder weniger SiO₂ und 5 Gew.-% oder weniger Fe₂O₃.
Da Tonerdezementpaste oder Tonerdezementmörtel mit Tonerdezement als Basis verwendet wird, besitzt die hierin verwendete Zementpaste bzw. der hierin verwen dete Zementmörtel geringere dilatante Fließeigenschaften, wobei dies auf die Wirkungsweise des Tonerdezements mit seinen definierten Eigenschaften zurückzuführen ist; in der Folge kann bei der Montage des Isolators die Zementpaste oder der Zementmörtel leichter und ungehinderter in einen Spalt zwischen dem Isolatorkörper und dem Metallteil eingespritzt werden, wodurch die Montage des Isolators insgesamt vereinfacht wird.
Anders ausgedrückt verbessert die Verwendung von Tonerdezementpaste und Tonerdezementmörtel die Montage des Isolators. Insbesondere wenn vorgesehen ist, dass Porzellansande an der Verbindungsstelle des Isolatorkörpers anhaften, vereinfacht die Verwendung der Tonerdezementpaste und des Tonerdezementmörtels die Montage des Isolators. Außerdem besitzt der konstruierte gehärtete Knetzementproduktkörper infolge des Tonerdezements hohe mechanische und hohe elektrische Festigkeit, und diese vorteilhaften Eigenschaften können über einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden.
Somit verbessert gemäß der vorliegenden Erfindung die Zementpaste oder der Zementmörtel, die bei der Montage der Isolatoren zum Einsatz kommen, infolge ihrer günstigen Fließeigenschaften die Haftung an den Isolatorkörper und den Metallteil. Gemeinsam mit der Wirkungsweise des Tonerdezements trägt dies auch zur Verbesserung der mechanischen und der elektrischen Festigkeit des Isolators bei.
Daher besitzt hierin der gehärtete Knetzementproduktkörper, mit dessen Hilfe der Metallteil an den Isolatorkörper angefügt wird, sowohl im Anfangsstadium als auch danach über einen langen Zeitraum infolge des Tonerdezements hohe mechanische Festigkeit. Der gehärtete Knetzementproduktkörper besitzt somit hohe mechanische und hohe elektrische Festigkeit, und diese günstigen Eigenschaften können über einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden. Da die Tonerdezementpaste und der Tonerdezementmörtel innerhalb kurzer Zeit erhärten, können die Herstellungskosten der Isolatoren infolge dieser kürzeren Härtungsdauer gesenkt werden.
Der Al₂O₃-Anteil und der CaO-Anteil des Tonerdezements sind unter Berücksichtigung der Härtungseigenschaften der Zementpaste und des Zementmörtels, der mechanischen Eigenschaften der gehärteten Produkte davon und der damit verbundenen Kosten vorzugsweise solcherart, dass Al₂O₃ im Bereich von 45 bis 60 Gew.-% und CaO im Bereich von 30 bis 40 Gew.-% liegt. Der SiO₂-Anteil und der Fe₂O₃-Anteil des Tonerdezements sind vorzugsweise solcherart, dass SiO₂ 10 Gew.-% oder weniger und Fe₂O₃ 5 Gew.-% oder weniger beträgt – wenn nämlich diese Komponenten in einer zu großen Menge enthalten sind, wird die Härtung verzögert und die mechanische Festigkeit beeinträchtigt.
Der Wasseranteil in der Tonerdezementpaste und dem Tonerdezementmörtel liegt vorzugsweise im Bereich von 15 bis 30 Gew.-% – je weniger Wasser, desto problematischer die Montage der Isolatoren, obwohl sich die mechanische Festigkeit des gehärteten Produkts verbessert. Das Aggregat im Tonerdezementmörtel liegt vorzugsweise in einer Menge von 100 Gew.-% oder weniger vor – eine zu große Menge an Aggregat beeinträchtigt die Fließeigenschaften des Zementmörtels und die Montage der Isolatoren, obwohl das Aggregat zur Steigerung der mechanischen Festigkeit des gehärteten Produkts beiträgt.
Betreffend das Wasser reduzierende Mittel vom Typ sterisch gehindertes Polymer weist dieses Dispersionswirkung vom Typ sterisch gehindertes Polymer auf; Beispiele dafür sind kammförmige Polymere der Polycarboxylatreihe und Aminosulfonatpolymere, wobei kammförmige Polymere der Polycarboxylatreihe vorzuziehen sind.
Ein solches Wasser reduzierendes Mittel vom Typ sterisch gehindertes Polymer verlängert bei Absorption auf Tonerdezementteilchen die Seitenketten wie z.B. Polyetherketten um die Tonerdezementteilchen, um sterische Hinderung zu bilden; auf diese Weise entstehen hohe Dispersion und Fluidität. Je länger die Seitenketten, desto ausgeprägter diese Wirkung. Ein solches Wasser reduzierendes Mittel vom Typ sterisch gehindertes Polymer besitzt die Eigenschaft, dass die verzögerte Härtung weniger wahrscheinlich auftritt. Die Menge des Wasser reduzierenden Mittels vom Typ sterisch gehindertes Polymer beträgt 5 Gew.-% oder weniger; die Zugabe des Wasser reduzierenden Mittels vom Typ sterisch gehindertes Polymer in einer Menge von mehr als 5 Gew.-% sorgt für keine größere Wirkung.
Im Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beträgt die Dicke der amorphen Phase der Tonerdezementteilchen auf der Außenumfangsoberfläche 10 nm oder mehr (zusätzlich zu der oben definierten spezifischen Oberfläche des Tonerdezements).
Dies verbessert die Fließeigenschaften der Zementpaste und des Zementmörtels und steigert auch die Festigkeit des gehärteten Knetzementproduktkörpers. Der Grund für diese Wirkungen wird nachstehend erläutert.
Tonerdezement besitzt unmittelbar nach dem Mahlen hohe Oberflächenaktivität. Bei der Herstellung einer Zementpaste oder eines Zementmörtels unter Verwendung von Tonerdezement mit hoher Oberflächenaktivität unmittelbar nach dem Mahlen schreitet somit die Hydratationsreaktion von Tonerdezement mit Wasser zum Zeitpunkt des Verknetens rasch voran. In der Folge scheint die Elution von Calciumionen, Aluminiumionen u.dgl. in der Zementpaste oder im Zementmörtel schnell zu steigen, wodurch die Viskosität der Zementpaste und des Zementmörtels zunimmt, der Fließwert sinkt und die Montagefähigkeit beeinträchtigt wird.
Wenn die Hydratationsreaktion von Tonerdezement mit Wasser rasch voranschreitet, entstehen Poren und Fehler im Knetzementprodukt, wodurch seine Dichte sinkt. Aufgrund dieser Tatsache besitzt offenbar der gehärtete Zementkörper verringerte Festigkeit, und auch die Abnahme der Zugfestigkeit des Isolators wird dadurch gefördert.
Wenn hingegen der Tonerdezement unmittelbar nach dem Mahlen stehen gelassen wird – z.B. in Luft –, wird die Feuchtigkeit in der Luft auf die Außenumfangsoberfläche der Tonerdezementteilchen adsorbiert, wodurch eine amorphe Phase auf der Außenumfangsoberfläche der Tonerdezementteilchen entsteht und die Oberflächenaktivität des Tonerdezements sinkt. Offenbar schränkt diese Entstehung der amorphen Phase die Elution von Ionen aus dem Tonerdezement ein, und die Form der Tonerdezementteilchen verbessert sich zu einer abgerundeten Gestalt, so dass die Viskosität der Zementpaste oder des Zementmörtels abnimmt. Offenbar verringert die Entstehung der amorphen Phase die Geschwindigkeit der Hydratationsreaktion im Knetzementprodukt, wodurch die Beeinträchtigung der Festigkeit des gehärteten Körpers – die Folge der raschen Hydratationsreaktion – eingeschränkt wird.
In Hinblick auf die Oberflächenaktivität des Tonerdezement gilt: Je größer die spezifische Oberfläche des Tonerdezements, desto höher die Oberflächenaktivität. Es ist daher nicht unbedingt wünschenswert, dass die spezifische Oberfläche des Tonerdezements über 5000 cm²/g hinausgeht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
Diese und weitere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung sowie den beiliegenden Abbildungen, worin:
1 eine Längsquerschnittansicht eines teilweise abgeschnittenen Aufhängungsisolators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
2 ein Graph ist, aus dem die Beziehung zwischen dem Fließwert und der spezifischen Oberfläche des Tonerdezements ersichtlich ist, der einen gehärteten Zementmörtelkörper bildet;
3 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen der Zugfestigkeit und der spezifischen Oberfläche eines einen gehärteten Zementmörtelkörper bildenden Tonerdezements veranschaulicht;
4 ein Graph ist, aus dem die Beziehung zwischen dem Fließwert und der Dicke der amorphen Phase von Tonerdezementteilchen ersichtlich ist, die einen gehärteten Zementmörtelkörper bilden; und
5 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen der Zugfestigkeit und der Dicke der amorphen Phase von Tonerdezementteilchen darstellt, die einen gehärteten Zementmörtelkörper bilden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Isolators, umfassend einen Isolatorkörper und einen Metallteil, der mittels eines gehärteten Knetzementproduktkörpers an zumindest einer Seite des Isolatorkörpers befestigt ist. In den hierin beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ist ein Aufhängungsisolator, der ein repräsentatives Beispiel für die erfindungsgemäßen Isolatoren ist, in 1 dargestellt. Da der Aufhängungsisolator eine symmetrische Konfiguration in Rechts-Links-Richtung aufweist, ist er in 1 in Bezug auf die Mittellinie in Rechts-Links-Richtung ohne seinen rechten Abschnitt dargestellt.
Der Aufhängungsisolator 10 besteht aus einem regenschirmförmigen Porzellankörper 11, einer Metallkappe 12, einem Metallstift 13 und einem gehärteten Zementmörtelkörper 14, durch den die Metallkappe 12 und der Metallstift 13 mit dem Porzellankörper 11 verbunden sind. Der Aufhängungsisolator 10 ist in gleicher Weise aufgebaut wie ein herkömmlicher Aufhängungsisolator – mit Ausnahme der Zusammensetzung des gehärteten Zementmörtelkörpers 14 und des Zementmörtels, aus dem der gehärtete Zementmörtelkörper 14 besteht.
Anstelle des gehärteten Zementmörtelkörpers 14 kann man einen gehärteten Zementpastenkörper mit der gleichen Zusammensetzung wie der gehärtete Zementmörtelkörper 14 vorsehen; die einzige Ausnahme ist das Fehlen des Aggregats.
Die erfindungsgemäßen Isolatoren umfassen zwei unterschiedliche Typen: Isolatoren, die einer ersten Kategorie angehören, und Isolatoren, die einer zweiten Kategorie angehören; diese Unterscheidung erfolgt mittels Auswahl eines Tonerdezements und eines Wasser reduzierenden Mittels zur Bildung eines den gehärteten Zementmörtelkörper 14 darstellenden Zementmörtels.
In den der ersten Kategorie zuzurechnenden Isolatoren wird der gehärtete Zementmörtelkörper 14 durch Härten eines Tonerdezementmörtels gebildet, der durch Verkneten von vier Komponenten, d.h. von Tonerdezement, Wasser reduzierendem Mittel, Aggregat und Wasser, in einem nassen Zustand und bei einer Härtungstemperatur von 40°C oder mehr entsteht, worin ein Tonerdezement mit spezifischen Eigenschaften als Tonerdezement zur Vereinfachung der Montagearbeit verwendet wird; die Metallkappe 12 und der Metallstift 13 werden an den Porzellankörper 11 angefügt, und es kann hohe Verbindungsfestigkeit des entstehenden gehärteten Zementmörtelkörpers 14 erzielt werden.
Das Gleiche trifft auch auf die der zweiten Kategorie zuzurechnenden Isolatoren zu. Der gehärtete Zementmörtelkörper 14 wird durch Härten eines Tonerdezementmörtels gebildet, der durch Verkneten von vier Komponenten, d.h. von Tonerdezement, Wasser reduzierendem Mittel, Aggregat und Wasser, in einem nassen Zustand und bei einer Härtungstemperatur von 40°C oder mehr entsteht, worin ein Tonerdezement mit spezifischen Eigenschaften als Tonerdezement und ein Wasser reduzierendes Mittel mit spezifischen Eigenschaften als Wasser reduzierendes Mittel zur Vereinfachung der Montagearbeit verwendet werden; die Metallkappe 12 und der Metallstift 13 werden an den Porzellankörper 11 angefügt, und es kann hohe Verbindungsfestigkeit des entstehenden gehärteten Zementmörtelkörpers 14 erzielt werden.
Demnach versuchen hierin sowohl die der ersten Kategorie als auch die der zweiten Kategorie angehörenden Isolatoren das gleiche Ziel zu erreichen, indem Tonerdezementmörtel mit unterschiedlichen Eigenschaften gemeinsam verwendet werden. Es folgt eine individuelle Beschreibung dieser einzelnen Isolatoren.
Betreffend den gehärteten Zementmörtelkörper 14, der die Isolatoren der ersten Kategorie und die Isolatoren der zweiten Kategorie bildet, wurde die spezifische Oberfläche des Tonerdezements – ein wesentliches Konstruktionsmerkmal – auf der Grundlage des Luftdurchdringungsversuchs (Blaine-Luftdurchdringungsversuchs) gemessen. Außerdem erfolgte die Identifikation der amorphen Phase, die die Teil chen des Tonerdezements (Tonerdezementteilchen) aufweisen, durch Feinstrukturanalyse unter Einsatz eines Elektronenmikroskops in einem Zustand, in dem Kohlenstoff auf die Oberfläche der Tonerdezementteilchen dampfabgelagert wird. Die Differenzierung kann stattfinden, da kein Gitterbild in der amorphen Phase feststellbar ist, und es tritt ein für die amorphe Phase typischer Diffusionsring auf, wenn ein Beugungsbild durch Anlegen von Punktelektronenstrahlen aufgenommen wird. Die Dicke der amorphen Phase wurde durch Messungen an jeder Stelle der Tonerdezementteilchen auf der Grundlage dieses Beugungsbilds ermittelt und der Durchschnittswert als Dickewert berechnet. Die Hauptkomponenten der amorphen Phase sind hier CaO und Al₂O₃.
Es folgt eine Beschreibung einer Ausführungsform von der ersten Kategorie angehörenden Isolatoren der Erfindung. Der Isolator dieser Ausführungsform entspricht dem zweiten Isolator der Erfindung, so dass der Isolator dieser Ausführungsform nachstehend als zweiter Isolator bezeichnet wird.
Der Zementmörtel, aus dem der gehärtete Zementmörtelkörper des zweiten Isolators dieser Ausführungsform besteht, umfasst vier Komponenten, d.h. Tonerdezement, Wasser reduzierendes Mittel, Aggregat und Wasser, worin der Tonerdezement eine spezifische Oberfläche von zumindest 3500 cm²/g, vorzugsweise von 4000 cm²/g bis 5000 cm²/g, und eine Zusammensetzung besitzt, in der Al₂O₃ im Bereich von 45 Gew.-% bis 60 Gew.-%, CaO im Bereich von 30 Gew.-% bis 40 Gew.-%, 10 Gew.-% oder weniger SiO₂ und 5 Gew.-% oder weniger Fe₂O₃ enthalten sind. Außerdem weisen die Tonerdezementteilchen eine amorphe Phase mit einer Dicke von zumindest 10 nm, vorzugsweise von 10 nm bis 10³ nm, auf der Außenumfangsoberfläche auf. Die amorphe Phase der Tonerdezementteilchen entsteht, indem der Tonerdezement unmittelbar nach dem Mahlen über einen vorbestimmten Zeitraum stehen gelassen wird. Die Dicke kann durch die Dauer des Stehenlassens des Tonerdezements unmittelbar nach dem Mahlen bis zum Verkneten mit Wasser problemlos eingestellt werden.
Das Wasser reduzierende Mittel zur Bildung des Tonerdezementmörtels unterliegt keinen besonderen Einschränkungen – es können verschiedene Arten von herkömmlichen Wasser reduzierenden Mitteln verwendet werden. Außerdem kann das Aggregat ebenfalls eine herkömmliche Komponente sein, wobei Quarzsand mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 500 μm bis 50 μm vorzuziehen ist.
Aufgrund der geringen dilatanten Fließeigenschaften erleichtert der Tonerdezementmörtel die Montage des Aufhängungsisolators 10. Anders ausgedrückt ermöglicht es der Tonerdezementmörtel, Tonerdezement während der Montage des Aufhängungsisolators 10 zu verwenden. Das Verhältnis zwischen Wasser (W) und Zement (C)(W/C) im Tonerdezementmörtel liegt vorzugsweise im Bereich von 15% bis 30%.
Bei der Montage des Aufhängungsisolators 10 wird der Tonerdezementmörtel zwischen die Oberseite des Porzellankörpers 11 auf der Vorderflächenseite und die Metallkappe 12 sowie zwischen die Ausnehmung des Porzellankörpers 11 auf der Rückflächenseite und den Metallstift 13 eingespritzt; in diesem eingespritzten Zustand erhärtet er, um den gehärteten Zementmörtelkörper 14 zu bilden. Das Härten des Tonerdezementmörtels erfolgt in nassem Zustand bei einer Temperatur von 40°C oder mehr. Vorzugsweise wird der Tonerdezementmörtel bei einer Temperatur im Bereich von 50°C bis 80°C dampfgehärtet.
Der gehärtete Zementmörtelkörper 14, der durch Härten des Tonerdezementmörtels entsteht, besitzt aufgrund des Tonerdezements hohe mechanische Festigkeit. Aus diesem Grund besitzt auch der Aufhängungsisolator 10 mit dem gehärteten Zementmörtelkörper 14 als Mittel zur Verbindung der Metallkappe 12 und des Metallstifts 13 hohe mechanische und hohe elektrische Festigkeit, wobei diese hohe mechanische und hohe elektrische Festigkeit über einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden können. Außerdem erfordert der Tonerdezementmörtel eine kürzere Härtungszeit, und durch Verkürzung der Härtungszeit sinken auch die Herstellungskosten des Isolators 10.
Es folgt eine Beschreibung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Isolatoren, die der zweiten Kategorie angehören. Der Isolator dieser Ausführungsform entspricht dem vierten Isolator der Erfindung, so dass der Isolator dieser Ausführungsform nachstehend als vierter Isolator bezeichnet wird.
Der den gehärteten Zementmörtelkörper des vierten Isolators dieser Ausführungsform bildende Zementmörtel besteht aus vier Komponenten, d.h. aus Tonerdezement, Wasser reduzierendem Mittel, Aggregat und Wasser, wobei der Tonerdezement eine spezifische Oberfläche von zumindest 3500 cm²/g, vorzugsweise von 4000 cm²/g bis 5000 cm²/g, und eine Zusammensetzung aufweist, in der Al₂O₃ in einem Bereich von 45 Gew.-% bis 60 Gew.-%, CaO in einem Bereich von 30 Gew.-% bis 40 Gew.-%, 10 Gew.-% oder weniger SiO₂ und 5 Gew.-% oder weniger Fe₂O₃ enthalten sind. Ferner ist das Wasser reduzierende Mittel ein Wasser reduzierendes Mittel vom Typ sterisch gehindertes Polymer, d.h. ein kammförmiges Polymer der Polycarboxylatreihe oder ein Aminosulfonatpolymer. Das Aggregat kann ein herkömmlich verwendetes Aggregat sein, z.B. ist Quarzsand mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 500 μm bis 50 μm vorzuziehen.
Das Mischverhältnis der vier Komponenten, d.h. des Tonerdezements, des Wasser reduzierenden Mittels vom Typ sterisch gehindertes Polymer, des Aggregats und des Wassers, im Zementmörtel ist günstigerweise solcherart, dass, bezogen auf den Tonerdezement, das Wasser reduzierende Mittel vom Typ sterisch gehindertes Polymer einen Anteil von 5 Gew.-% oder weniger besitzt, das Aggregat einen Anteil von 100 Gew.-% oder weniger besitzt und das Wasser im Bereich von 15 Gew.-% bis 30 Gew.-% liegt.
Aufgrund der geringen dilatanten Fließeigenschaften vereinfacht der Tonerdezement die Montagearbeit des Aufhängungsisolators 10. Anders ausgedrückt ermöglicht es der Tonerdezementmörtel, Tonerdezement während der Montage des Aufhängungsisolators 10 zu verwenden. Das Verhältnis zwischen Wasser (W) und Zement (C) (W/C) im Tonerdezementmörtel liegt vorzugsweise im Bereich von 15% bis 30%.
Bei der Montage des Aufhängungsisolators 10 wird der Tonerdezementmörtel zwischen die Oberseite des Porzellankörpers 11 auf der Vorderflächenseite und die Metallkappe 12 sowie zwischen die Ausnehmung des Porzellankörpers 11 auf der Rückflächenseite und den Metallstift 13 eingespritzt; in diesem eingespritzten Zustand erhärtet er, um den gehärteten Zementmörtelkörper 14 zu bilden. Das Härten des Tonerdezementmörtels erfolgt in nassem Zustand bei einer Temperatur von 40°C oder mehr. Vorzugsweise wird der Tonerdezementmörtel bei einer Temperatur im Bereich von 50°C bis 80°C dampfgehärtet.
Der gehärtete Zementmörtelkörper 14, der durch Härten des Tonerdezementmörtels entsteht, besitzt aufgrund des Tonerdezements hohe mechanische Festigkeit. Aus diesem Grund besitzt auch der Aufhängungsisolator 10 mit dem gehärteten Zementmörtelkörper 14 als Mittel zur Verbindung der Metallkappe 12 und des Metallstifts 13 hohe mechanische und hohe elektrische Festigkeit, wobei diese hohe mechanische und hohe elektrische Festigkeit über einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden können. Außerdem erfordert der Tonerdezementmörtel eine kürzere Härtungszeit, und durch Verkürzung der Härtungszeit sinken auch die Herstellungskosten des Isolators 10.
BEISPIELE
In den nachstehenden Beispielen wird die Montage von Aufhängungsisolatoren mit der in 1 gezeigten Konstruktion unter Einsatz verschiedener Zementmörtel beschrieben. Es zeigt sich, dass Tonerdezementmörtel als Ausgangsmaterial zur Bildung eines gehärteten Zementmörtelkörpers verwendet werden kann; außerdem werden das Mischverhältnis der Komponenten des geeigneten Tonerdezements und Zementmörtels, die Art des Wasser reduzierenden Mittels und zweckmäßige Bedingungen zum Härten des Tonerdezementmörtels erläutert. All dies erfolgt in Hinblick auf die Bewertung der Montage von Aufhängungsisolatoren und der Eigenschaften der zusammengesetzten Aufhängungsisolatoren, d.h. vor allem in Hinblick auf ihre Festigkeit.
Beispiel 1
In diesem Beispiel wurde die Eignung von Tonerdezementmörtel als Ausgangsmaterial zur Bildung eines gehärteten Zementmörtelkörpers untersucht. In diesem Versuch wurden ein Tonerdezementmörtel, aus dem der gehärtete Zementkörper des vierten Isolators der Erfindung (Beispiele 1-1, 1-2) besteht, ein Tonerdezementmörtel gemäß dem Vergleichsbeispiel (Vergleichsbeispiel 1-1) und ein herkömmlicher Portlandzementmörtel (Vergleichsbeispiel 1-2) als Ausgangsmaterialien zur Bildung des gehärteten Zementmörtelkörpers verwendet. Die Zusammensetzung jedes dieser Zementmörtel ist aus Tabelle 1 ersichtlich.
TABELLE 1 (Zementmörtel)
Tonerdezement-Zusammensetzung:

Al₂O₃: 55 Gew.-%, CaO: 35 Gew.-%, SiO₂: 5 Gew.-%, Fe₂O₃: 0,5 Gew.-%

Wasser reduzierendes Mittel:

sterische Hinderung Typ 1 (kammförmiges Polymer vom Typ sterisch gehindertes Polymer der Polycarboxylatreihe): Carboxylgruppe enthaltende Verbindung der Polyetherreihe
sterische Hinderung Typ 2 (Aminosulfonatpolymer vom Typ sterisch gehindertes Polymer): Aminosulfonatpolymer
elektrostatische Abstoßung Typ 1: Naphthalinsulfonsäure
Formalinkondensat
elektrostatische Abstoßung Typ 2: Oxycarboxylataggregat (Quarzsand) – durchschnittlicher Teilchendurchmesser 250 μm
Gewichtsverhältnis: Gewichtsverhältnis zu Zement

Unter Einsatz jedes dieser Zementmörtel erfolgt die Montage des Aufhängungsisolators (entspricht dem vierten Isolator der Erfindung), wobei die Metallkappe an die Vorderflächenseite des Porzellankörpers (mit Porzellansand) und der Metallstift and die Rückflächenseite des Porzellankörpers angefügt wird. Der zwischen den Porzellankörper und die Metallkappe eingespritzte Zementmörtel und der zwischen den Porzellankörper und den Metallstift eingespritzte Zementmörtel werden gehärtet, um den gehärteten Zementmörtelkörper zu bilden, der aus diesen Zementmörteln als Ausgangsmaterialien besteht. Auf diese Weise entsteht der Aufhängungsisolator.
Die Härtung der Zementmörtel erfolgt mittels Dampfhärten bei einer Härtungstemperatur von 60°C über einen Zeitraum von 1,5 Stunden. Die während der Montage dieser Aufhängungsisolatoren auftretenden Eigenschaften (Fließwert, Abstoßungskraft der Zementmörtel) sowie die Festigkeitswerte (Zugfestigkeit und Verhältnis der Abnahme der Zugfestigkeit nach beschleunigtem Altern) der fertigen Aufhängungsisolatoren sind aus Tabelle 2 ersichtlich. TABELLE 2 (Montageeigenschaften und Festigkeitswerte)

Zugfestigkeit (kN): Anfangsfestigkeit
Verhältnis der Festigkeitsabnahme (%): Verhältnis der Abnahme der Zugfestigkeit nach beschleunigtem Altern, wobei die Zugfestigkeit nach beschleunigtem Altern der Langzeitfestigkeit entspricht

Bewertung:

⌾

gut,

O

durchschnittlich,

X

mangelhaft

Der Fließwert des Zementmörtels wurde nach JIS (japanische Industrienorm) R5201 gemessen. Es wurde allerdings ein Fließkegel mit dem halben Volumen des Standardkegels verwendet. Je höher der Fließwert, desto besser die Fließeigenschaften des Zementmörtels.
Der Wert der Abstoßungskraft wurde mithilfe eines Rheometers gemessen. Es wurde Zementmörtel in einen Zylinder mit einem Durchmesser von 31,5 mm eingebracht, in dem sich eine Kolbenstange mit einem Kolbenteil eines Durchmessers von 24 mm befand. Außerdem wurde die maximale Last beim Ziehen der Kolbenstange mit einer Geschwindigkeit von 30 cm/min als Wert der Abstoßungskraft ermittelt. Betreffend die Zementmörtel gilt: Je höher die Abstoßungskraft, desto ausgeprägter die dilatanten Eigenschaften – und desto schwerer ist es, Zementmörtel in die Spalten zwi schen dem Porzellankörper und die Metallkappe sowie zwischen dem Porzellankörper und dem Metallstift einzuspritzen. Die Montageeigenschaften sind demnach mangelhaft.
Die Zugfestigkeit des Aufhängungsisolators wurde mittels eines Amsler-Versuchsgeräts gemessen. Um die Metallteile (Metallkappe und Metallstift) nicht zu zerstören, wurde ein hochfester Metallteil zur Montage des Isolators herangezogen. Es wurde die Zugzerstörungslast gemessen, wobei ein Durchschnittswert von fünf Messungen als Zugfestigkeitswert herangezogen wurde.
Die Zugfestigkeit nach beschleunigtem Altern wurde in gleicher Weise ermittelt. In diesem Fall wurde ein Isolator nach beschleunigtem Altern (dreimonatiges Eintauchen in heißes Wasser bei 85°C, danach einen Monat lang Ausgesetztsein gegenüber Luft von 80°C) eines vollständig gehärteten Isolators als Prüfkörper zur Ermittlung der Zugfestigkeit nach beschleunigtem Altern verwendet. Das Verhältnis der Abnahme der Zugfestigkeit nach beschleunigtem Altern wurde anhand des Verhältnisses zwischen der Abnahme der Zugfestigkeit nach beschleunigtem Altern und dem Anfangswert der Zugfestigkeit ermittelt. Betreffend die gehärteten Zementmörtelkörper härtet und schrumpft der Zement unter Bedingungen beschleunigten Alterns, so dass die Eigenschaften der gehärteten Zementmörtelkörper nach einem langen Zeitraum anhand des Verhältnisses der Abnahme der Zugfestigkeit nach beschleunigtem Altern bewertet werden können. Es gilt: Je kleiner das Verhältnis der Abnahme der Zugfestigkeit, desto besser die mechanische Langzeitfestigkeit des Isolators.
Es zeigte sich in diesem Versuch, dass bei der Montage von Aufhängungsisolatoren unter Einsatz eines genau festgelegten Tonerdezementmörtels als Ausgangsmaterial zur Bildung des gehärteten Zementmörtelkörpers dessen Bearbeitbarkeit bzw. Montageeigenschaften ebenso zufrieden stellend sind wie bei Verwendung von herkömmlichem Portlandzementmörtel. Es wurde bestätigt, das man einen Tonerdezementmörtel, in dem ein Wasser reduzierendes Mittel vom Typ sterisch gehindertes Polymer enthalten ist, als Ausgangsmaterial zur Bildung des gehärteten Zementmör telkörpers verwenden kann. Außerdem konnte bestätigt werden, dass ein gehärteter Zementmörtelkörper aus Tonerdezementmörtel dank der Verwendung von Tonerdezement und des Wasser reduzierenden Mittels vom Typ sterisch gehindertes Polymer Aufhängungsisolatoren mit hoher Zugfestigkeit und hoher Zugfestigkeit nach beschleunigtem Altern liefert.
Beispiel 2
In diesem Beispiel wurde der geeignete Bereich der spezifischen Oberfläche des Tonerdezements zur Bildung von Tonerdezementmörtel festgelegt, der als Ausgangsmaterial zur Bildung eines gehärteten Zementmörtelkörpers bei der Montage von Aufhängungsisolatoren (mit Porzellansand) fungiert. Die dabei verwendeten Tonerdezementmörtel sind im Wesentlichen die gleichen wie die Tonerdezementmörtel von Beispiel 1 (Beispiel 1-1), doch es werden hier Tonerdezemente mit unterschiedlichen spezifischen Oberflächenwerten verwendet. Die spezifischen Oberflächenwerte der Tonerdezemente in diesen Tonerdezementmörteln sind aus Tabelle 3 ersichtlich.
Unter Einsatz jedes dieser Tonerdezementmörtel erfolgte die Montage eines Aufhängungsisolators (entspricht dem vierten Isolator der Erfindung). Die zwischen den Porzellankörper und die Metallkappe sowie zwischen den Porzellankörper und den Metallstift eingespritzten Tonerdezementmörtel werden gehärtet, um einen gehärteten Zementmörtelkörper aus diesen Tonerdezementmörteln als Ausgangsmaterial zu bilden; auf diese Weise entsteht der Aufhängungsisolator. Die Bedingungen zum Härten der Tonerdezementmörtel sind die gleichen wie in Beispiel 1. Die Montageeigenschaften (Fließwert und Wert der Abstoßungskraft) dieser Aufhängungsisolatoren und die Festigkeitswerte (Zugfestigkeit und Verhältnis der Abnahme der Zugfestigkeit nach beschleunigtem Altern) der erhaltenen Aufhängungsisolatoren sind aus Tabelle 3 ersichtlich.
TABELLE 3 (Spezifische Oberfläche von Tonerdezement)
Bewertung:

⌾

gut,

O

durchschnittlich,

X

mangelhaft

Unter Bezugnahme auf Tabelle 3 zeigt sich, dass die spezifische Oberfläche des Tonerdezements im Tonerdezementmörtel die anfängliche Festigkeit und die Langzeitfestigkeit des Aufhängungsisolators beeinflusst. Es wird ebenfalls bestätigt, dass sich die Montageeigenschaften sowie die Festigkeitswerte des Aufhängungsisolators verbessern, wenn die spezifische Oberfläche des Tonerdezements 3500 cm²/g oder mehr, vorzugsweise 4000 cm²/g oder mehr, beträgt.
Beispiel 3
In diesem Beispiel wurde der geeignete Bereich des Mischverhältnisses der Komponenten des Tonerdezements festgelegt, der als Ausgangsmaterial zur Bildung eines gehärteten Zementmörtelkörpers bei der Montage von Aufhängungsisolatoren (mit Porzellansand) fungiert. Die Zusammensetzung der hier verwendeten Tonerdezementmörtel ist im Wesentlichen die gleiche wie die der Tonerdezementmörtel in Beispiel 1 (Beispiel 1-1), doch werden hier Tonerdezementmörtel mit unterschiedlichen Mischverhältnissen der Komponenten verwendet. Das Mischverhältnis der Komponenten in diesen Tonerdezementmörteln ist aus Tabelle 4 ersichtlich.
Unter Einsatz jedes dieser Tonerdezementmörtel erfolgte die Montage eines Aufhängungsisolators (entspricht dem vierten Isolator der Erfindung). Die zwischen den Porzellankörper und die Metallkappe sowie zwischen den Porzellankörper und den Metallstift eingespritzten Tonerdezementmörtel werden gehärtet, um einen gehärteten Zementmörtelkörper aus diesen Tonerdezementmörteln als Ausgangsmaterial zu bilden; auf diese Weise entsteht der Aufhängungsisolator. Die Bedingungen zum Härten der Tonerdezementmörtel sind die gleichen wie in Beispiel 1. Die Montageeigenschaften (Fließwert und Wert der Abstoßungskraft des Zementmörtels) dieser Aufhängungsisolatoren und die Festigkeitswerte (Zugfestigkeit und Verhältnis der Abnahme der Zugfestigkeit nach beschleunigtem Altern) der erhaltenen Aufhängungsisolatoren sind aus Tabelle 4 ersichtlich.
Unter Bezugnahme auf Tabelle 4 zeigt sich, dass das Mischverhältnis der Komponenten des Tonerdezementmörtels die Montageeigenschaften und die Festigkeit (Anfangsfestigkeit und Langzeitfestigkeit) des Aufhängungsisolators beeinflusst. Es kann ferner bestätigt werden, dass zur Verbesserung der Bearbeitbarkeit bei der Montage des Aufhängungsisolators und zur Steigerung seiner Festigkeitswerte – bezogen auf den Tonerdezement – das Wasser reduzierende Mittel vom Typ sterisch gehindertes Polymer vorzugsweise 5 Gew.-% oder weniger beträgt, das Aggregat vorzugsweise 100 Gew.-% oder weniger beträgt und das Wasserverhältnis vorzugsweise in einem Bereich von 15 Gew.-% bis 30 Gew.-% liegt.
Beispiel 4
In diesem Beispiel werden die geeigneten Härtungsbedingungen zur Bildung eines Tonerdezementmörtels bei der Montage eines Aufhängungsisolators (mit Porzellansand) zu einem gehärteten Zementmörtelkörper festgelegt. Die Zusammensetzung der hier verwendeten Aluminiumzementmörtel ist die gleiche wie jene der Tonerdezementmörtel von Beispiel 1 (Beispiel 1-1).
Unter Einsatz dieser Tonerdezementmörtel erfolgt die Montage des Aufhängungsisolators (entspricht dem vierten Isolator der Erfindung). Die zwischen den Porzellankörper und die Metallkappe sowie zwischen den Porzellankörper und den Metallstift eingespritzten Tonerdezementmörtel werden unter zweckmäßigen Bedingungen dampfgehärtet, um den gehärteten Zementmörtelkörper zu bilden. Auf diese Weise entsteht der Aufhängungsisolator. Die Härtungsbedingungen sehen eine Härtungszeit von 1,5 Stunden und eine Härtungstemperatur im Bereich von 30°C bis 90°C vor. Die Härtungstemperatur und die Festigkeitseigenschaften (Zugfestigkeit und Verhältnis der Abnahme der Zugfestigkeit nach beschleunigtem Altern) der Aufhängungsisolatoren sind aus Tabelle 5 ersichtlich.
TABELLE 5 (Härten des Tonerdezementmörtels)
Bewertung:

⌾

gut,

O

durchschnittlich,

X

mangelhaft

Unter Bezugnahme auf Tabelle 5 erkennt man, dass die Härtungstemperatur des Tonerdezementmörtels die Festigkeit (Anfangsfestigkeit, Langzeitfestigkeit) des Aufhängungsisolators beeinflusst. Um einen Aufhängungsisolator mit hoher Festigkeit zu erhalten, muss die Härtungstemperatur 40°C oder mehr betragen; vorzugsweise erfolgt die Härtung bei einer Temperatur im Bereich von 50°C bis 80°C.
Wenn beim Härten des Tonerdezementmörtels die Härtungstemperatur 30°C oder weniger ist, nimmt die Zugfestigkeit nach beschleunigtem Altern ab. Aufgrund dieses Härtens ist CAH₁₀ in der Röntgenanalyse des gehärteten Zementmörtelkörpers erkennbar, wobei dieses CAH₁₀ offenbar ein Faktor ist, der zur Abnahme der Zugfestigkeit nach beschleunigtem Altern beiträgt. Wenn die Härtungstemperatur 40°C oder mehr ist, ist CAH₁₀ nicht erkennbar; ungefähr erkennbar sind hingegen C₃AH₆ und AH₃ (teilweise C₂AH₈). In diesen Formeln stehen C, A und H für CaO, Al₂O₃ bzw. N₂O.
In diesem Versuch beträgt die Härtungszeit 1,5 Stunden. Wenn die Härtungszeit 1 Stunde beträgt, ist die Härtung möglicherweise unzureichend. Es wurde bestätigt, dass im Falle einer Härtungszeit von 1,5 Stunden oder mehr ein Aufhängungsisolator mit hoher Festigkeit erhalten werden kann.
Die obigen Beispiele betreffen Aufhängungsisolatoren; es zeigte sich allerdings, dass etwa die gleichen Ergebnisse wie in den obigen Beispielen auch für andere Isolatoren als Aufhängungsisolatoren erzielt werden können, d.h. für Langstabisolatoren, SP-Isolatoren, LP-Isolatoren, Hohlisolatoren, Isolatoren mit ausgefülltem Kern usw.
Beispiel 5
In diesem Beispiel wird ein Versuch durchgeführt, um einen geeigneten Bereich von Eigenschaften (spezifische Oberfläche und Dicke der amorphen Phase der Tonerdezementteilchen) des Tonerdezements zur Bildung des Tonerdezementmörtels festzulegen, der als Ausgangsmaterial des gehärteten Zementmörtelkörpers bei der Montage des Aufhängungsisolators (mit Porzellansand) fungiert.
Als Tonerdezementmörtel werden sieben Arten von Tonerdezementmörtel mit der Zusammensetzung Tonerdezement, Wasser reduzierendes Mittel (0,3 Gew.-% bezogen auf Tonerdezement) und Aggregat (Quarzsand; 25 Gew.-% bezogen auf Tonerdezement), einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 250 μm und einem Wasserverhältnis (W/C) von 25% verwendet.
Jeder der zur Herstellung von Tonerdezementmörteln herangezogene Tonerdezemente besitzt die Zusammensetzung 55 Gew.-% Al₂O₃, 35 Gew.-% CaO, 5 Gew.-% SiO₂ und 0,5 Gew.-% Fe₂O₃. Alle besitzen eine amorphe Phase mit einer Dicke im Bereich von 10 bis 50 nm auf der Außenumfangsoberfläche der Tonerdezementteilchen, allerdings sind die spezifischen Oberflächen unterschiedlich, wie dies aus Tabelle 6 ersichtlich ist.
In jedem der zur Herstellung der Tonerdezementmörtel verwendeten Tonerdezemente wurde die Dicke der amorphen Phase so eingestellt, dass sie im Bereich von 10 bis 50 nm liegt, wobei dies solcherart erfolgte, dass der Tonerdezement nach seiner Erzeugung durch Mahlen 20 bis 60 Tage lang in einer Atmosphäre einer Temperatur von 20°C bis 25°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 bis 60% stehen gelassen wurde.
Unter Einsatz dieser Tonerdezementmörtel erfolgt die Montage des Aufhängungsisolators (entspricht dem zweiten Isolator der Erfindung). Die zwischen den Porzellankörper und die Metallkappe sowie zwischen den Porzellankörper und den Metallstift eingespritzten Tonerdezementmörtel werden gehärtet, um aus diesen Tonerdezementmörteln als Ausgangsmaterial einen gehärteten Zementmörtelkörper zu bilden. Auf diese Weise entsteht der Aufhängungsisolator. Die Härtungsbedingungen der Tonerdezementmörtel sind die gleichen wie in Beispiel 1.
Die Montageeigenschaften (Fließwert und Wert der Abstoßungskraft) jedes dieser Aufhängungsisolatoren und die Festigkeitseigenschaften (Zugfestigkeit) der erhaltenen Aufhängungsisolatoren sind aus Tabelle 6 ersichtlich. Die Beziehung zwischen der spezifischen Oberfläche des Tonerdezements und dem in diesem Versuch erzielten Fließwert ist aus dem Graph von 2 erkennbar; die Beziehung zwischen der spezifischen Oberfläche des Tonerdezements und der Zugfestigkeit des Aufhängungsisolators ist aus dem Graph von 3 erkennbar. TABELLE 6 (Art des Tonerdezementmörtels)

Dicke der amorphen Phase von Tonerdezementteilchen: 10 bis 50 nm

Bewertung:

⌾

gut,

O

durchschnittliche,

X

mangelhaft

In Tabelle 6 entsprechen Zementmörtel Nr. 2 bis Nr. 6 den Beispielen der Erfindung, während die Zementmörtel Nr. 1 und Nr. 7 den Vergleichsbeispielen entsprechen. Die Zementmörtel Nr. 2 bis Nr. 6 besitzen einen geeigneten Fließwert, die Bearbeitbarkeit während der Montage des Aufhängungsisolators ist ebenso zufrieden stellend wie bei herkömmlichem Portlandzement, und die Aufhängungsisolatoren verfügen über hohe Zugfestigkeit. Im Gegensatz dazu besitzt zwar der Zementmörtel Nr. 1 einen günstigen Fließwert, doch ist die spezifische Oberfläche des Tonerdezements klein, so dass die Zugfestigkeit des Aufhängungsisolators unzulänglich ist. Im Zementmörtel Nr. 7 ist die spezifische Oberfläche des Tonerdezements zu groß, so dass die Montageeigenschaften und die Zugfestigkeit des Aufhängungsisolators mangelhaft sind. Die mit dem Zementmörtel Nr. 7 erzielten Ergebnisse scheinen auf den Einfluss der Oberflächenaktivität des Tonerdezements zurückzuführen sein. Es gilt: Je größer die spezifische Oberfläche des Tonerdezements, desto höher die Oberflächenaktivität des Tonerdezements. Wenn man daher die Oberflächenaktivität berücksichtigt, besitzt die Oberfläche zweckmäßiger Tonerdezemente eine Obergrenze von 5000 cm²/g.
Beispiel 6
Auch in diesem Beispiel wurde der geeignete Bereich an Eigenschaften (spezifische Oberfläche und Dicke der amorphen Phase der Tonerdezementteilchen) des Tonerdezements zur Bildung des Tonerdezementmörtels festgelegt, der als Ausgangsmaterial des gehärteten Zementmörtelkörpers bei der Montage des Aufhängungsisolators (mit Porzellansand) fungiert.
Als Tonerdezementmörtel werden sieben Arten von Tonerdezementmörtel mit der Zusammensetzung Tonerdezement, Wasser reduzierendes Mittel (0,3 Gew.-% bezogen auf Tonerdezement) und Aggregat (Quarzsand; 25 Gew.-% bezogen auf Tonerdezement), einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 250 μm und einem Wasserverhältnis (W/C) von 25% verwendet. Jeder der zur Herstellung der Tonerdezementmörtel herangezogenen Tonerdezemente besitzt eine Zusammensetzung von 55 Gew.-% Al₂O₃, 35 Gew.-% CaO, 5 Gew.-% SiO₂ und 0,5 Gew.-% Fe₂O₃, und sie alle weisen eine spezifische Oberfläche von 4866 cm²/g auf.
Betreffend die Dicke der amorphen Phase der Tonerdezementteilchen auf der Außenumfangsoberfläche ist Folgendes zu sagen: Die Dicke der amorphen Phase wird – wie aus Tabelle 7 ersichtlich – eingestellt, indem ein durch Mahlen entstandener Tonerdezement mit einer spezifischen Oberfläche von 4866 cm²/g über eine ausreichende Anzahl an Tagen (5 Tage bis 200 Tage) einer Atmosphäre mit einer Temperatur von 20°C bis 30°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 bis 70% ausgesetzt wird.
Die Bearbeitbarkeit (der Fließwert) während der Montage dieser Aufhängungsisolatoren und die Festigkeitseigenschaften (Zugfestigkeit) der erhaltenen Aufhängungsisolatoren sind aus Tabelle 7 ersichtlich. Die Beziehung zwischen der Dicke der amorphen Phase des Tonerdezements und dem in diesem Versuch erzielten Fließwert ist im Graph von 4 dargestellt; die Beziehung zwischen der Dicke der amorphen Phase des Tonerdezements und der Zugfestigkeit des Aufhängungsisolators ist im Graph von 5 dargestellt. TABELLE 7 (Art des Tonerdezementmörtels)

spezifische Oberfläche von Tonerdezement: 4866 cm²/g

Bewertung:

⌾

gut,

O

durchschnittlich,

X

mangelhaft

In Tabelle 7 entsprechen die Zementmörtel Nr. 2 bis Nr. 7 Beispielen der Erfindung, während Zementmörtel Nr. 1 dem Vergleichsbeispiel entspricht. Die Zementmörtel Nr. 2 bis Nr. 7 besitzen einen geeigneten Fließwert, die Montageeigenschaften des Aufhängungsisolators sind ebenso zufrieden stellend wie bei herkömmlichem Portlandzementmörtel, und der Aufhängungsisolator verfügt über hohe Zugfestigkeit. Im Gegensatz dazu ist im Zementmörtel Nr. 1 die Dicke der amorphen Phase der Tonerdezementteilchen gering, wodurch der Fließwert niedrig und die Zugfestigkeit des Aufhängungsisolators unzulänglich ist.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines einen Isolatorkörper (10) und ein Metallteil (12, 13) umfassenden Isolators, umfassend das Anbringen des Metallteils an zumindest einer Seite des Isolatorkörpers über einen gehärteten Knetzementproduktkörper (14), worin der gehärtete Knetzementproduktkörper ein gehärteter Körper ist, der durch Härten einer durch Verkneten von Tonerdezementteilchen mit einer spezifischen Oberfläche von zumindest 3500 cm²/g, einem wasserreduzierenden Mittel und Wasser erhaltenen Zementpaste ausgebildet ist, wobei die Zementpaste in nassem Zustand bei einer Temperatur von 40°C oder höher gehärtet wird, worin das wasserreduzierende Mittel ein wasserreduzierendes Mittel vom Typ sterisch gehindertes Polymer ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das Mischverhältnis der Komponenten der den gehärteten Knetzementproduktkörper bildenden Zementpaste solcherart ist, dass, bezogen auf den Tonerdezement, das wasserreduzierende Mittel 5 Gew.-% oder weniger beträgt und das Wasser in einem Bereich von 15 Gew.-% bis 30 Gew.-% liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Zementpaste ein Zementmörtel ist, der zusätzlich zu den Tonerdezementteilchen, dem wasserreduzierenden Mittel und dem Wasser ein Aggregat enthält.
Verfahren nach Anspruch 3, worin das Mischverhältnis der Komponenten des den gehärteten Knetzementproduktkörper bildenden Zementmörtels solcherart ist, dass, bezogen auf den Tonerdezement, das wasserreduzierende Mittel 5 Gew.-% oder weniger, das Aggregat 100 Gew.-% oder weniger beträgt und das Wasser in einem Bereich von 15 Gew.-% bis 30 Gew.-% liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das wasserreduzierende Mittel vom Typ sterisch gehindertes Polymer ein kammförmiges Polymer der Polycarboxylatreihe oder ein Aminosulfonatpolymer ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin der Tonerdezement eine Zusammensetzung aufweist, die Al₂O₃ in einem Bereich von 45 Gew.-% bis 60 Gew.-%, CaO in einem Bereich von 30 Gew.-% bis 40 Gew.-%, 10 Gew.-% oder weniger SiO₂ und 5 Gew.-% oder weniger Fe₂O₃ enthält.
Verfahren zur Herstellung eines einen Isolatorkörper (10) und ein Metallteil (12, 13) umfassenden Isolators, umfassend das Anbringen des Metallteils an zumindest einer Seite des Isolatorkörpers über einen gehärteten Knetzementproduktkörper (14), worin der gehärtete Knetzementproduktkörper ein gehärteter Körper ist, der durch Härten einer durch Verkneten von Tonerdezementteilchen mit einer spezifischen Oberfläche in einem Bereich von 3500 bis 5000 cm²/g und mit einer amorphen Phase mit einer Dicke von zumindest 10 nm an der Außenumfangsoberfläche der Teilchen, einem wasserreduzierenden Mittel und Wasser erhaltenen Zementpaste ausgebildet ist, wobei die Zementpaste in nassem Zustand bei einer Temperatur von 40°C oder höher gehärtet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, worin das Mischverhältnis der Komponenten der den gehärteten Knetzementproduktkörper bildenden Zementpaste solcherart ist, dass, bezogen auf den Tonerdezement, das wasserreduzierende Mittel 5 Gew.-% oder weniger beträgt und das Wasser in einem Bereich von 15 Gew.-% bis 30 Gew.-% liegt.
Verfahren nach Anspruch 7, worin die Zementpaste ein Zementmörtel ist, der zusätzlich zu den Tonerdezementteilchen, dem wasserreduzierenden Mittel und dem Wasser ein Aggregat enthält.
Verfahren nach Anspruch 9, worin das Mischverhältnis der Komponenten des den gehärteten Knetzementproduktkörper bildenden Zementmörtels solcherart ist, dass, bezogen auf den Tonerdezement, das wasserreduzierende Mittel 5 Gew.-% oder weniger, das Aggregat 100 Gew.-% oder weniger beträgt und das Wasser in einem Bereich von 15 Gew.-% bis 30 Gew.-% liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, worin die Dicke der amorphen Phase der Teilchen aus Tonerdezement in einem Bereich von 10 nm bis 10³ nm liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, umfassend das Einstellen der Dicke der amorphen Phase der Tonerdezementteilchen durch Stehenlassen des gemahlenen Tonerdezements für einen gewissen Zeitraum.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, worin das wasserreduzierende Mittel ein wasserreduzierendes Mittel vom Typ sterisch gehindertes Polymer ist.
Verfahren nach Anspruch 13, worin das wasserreduzierende Mittel vom Typ sterisch gehindertes Polymer ein kammförmiges Polymer der Polycarboxylatreihe oder ein Aminosulfonatpolymer ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, worin der Tonerdezement eine Zusammensetzung aufweist, die Al₂O₃ in einem Bereich von 45 Gew.-% bis 60 Gew.-%, CaO in einem Bereich von 30 Gew.-% bis 40 Gew.-%, 10 Gew.-% oder weniger SiO₂ und 5 Gew.-% oder weniger Fe₂O₃ enthält.