DE696172C

DE696172C - Elektrischer Isolierkoerper fuer Hochfrequenzzwecke

Info

Publication number: DE696172C
Application number: DE1934ST052915
Authority: DE
Inventors: Hermann Hoeppli
Original assignee: Steatit Magnesia AG
Current assignee: Steatit Magnesia AG
Priority date: 1934-12-15
Filing date: 1934-12-15
Publication date: 1940-09-13

Description

Elektrischer Isolierkörper für Hochfrequenzzwecke Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Isolierkörper für Hochfrequenzzwecke. Während man im Kondensatorenbau bestrebt ist, Isolierstoffe mit möglichst hoher Dielektrizitätskonstante zu verwenden, begegnet man dort, wo es sich um reine Isolation eines Leiters gegen einen anderen Leiter oder gegen Erde handelt, der Aufgabe, unerwünschte Kapazitäten durch Verwendung von Isolierstoffen kleiner Dielektrizitätskonstänte zu vermeiden. Die Dielektrizitätskonstante des Porzellans, des Steatits und der übrigen Stoffe dieser Gruppe liegt durchweg in der Nähe von 6. Für Quarz und Quarzglas ist der Wert q. gemessen worden., Organische Isolierstoffe mit niedrigeren Dielektrizitätskonstanten (reines Paraffin = 2) sind wegen ihrer leichten Deformierbarkeit für die Herstellung von Isolierkörpern nicht geeignet.
- Es ist bereits vorgeschlagen worden, Stoffe mit sehr niedriger Dielektrizitätskonstante in Gestalt hochporöser, anorganischer Stoffe zu verwenden. U. a. war der Vorschlag auf Meerschaum gerichtet, ein natürlich vorkommendes Magnesiumsilicat von sehr fein poröser Struktur mit einem Porenvolumen von über 5o%. Die Verwendung dieses Stoffes als eines stückigen Naturstoffes macht es notwendig; jedes einzelne Isolierteil aus dem vollen Material herauszuarbeiten. Wenn Isolierkörper in Massenanfertigung herzustellen sind, ist die Verwendung von Meerschaum unwirtschaftlich, ein keramisches Verfahren unter Zuhilfenahme von Preßformen oder anderen entsprechenden Formungsmitteln ist in solchen Fällen stets überlegen.
Die Isolierstofftechnik stand also vor der Aufgabe, einen hochporösen und doch ausreichend mechanisch festen und starren Stoff zu entwickeln, aus dem sich nach einfachem Verfahren Isolierkörper auch in Serienfabrikation herstellen lassen. Einerseits durch die Wahl des Stoffes, anderseits durch die Höhe des Pörositätsgrades war hierbei das Ziel der Herabsetzung der Dielektrizitätskonstante zu verfolgen, wobei auch der dielektrische Verlustfaktor möglichst niedrig sein soll.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen elektrischen Isolierkörper gelöst, der zur Hauptsache aus Kieselsäure, insbesondere aus einem Gemisch von mineralischer, chemisch gefällter Kieselsäure besteht, nach keramischer Arbeitsweise geformt und hoch porös gebrannt ist. Dabei kann nach der Erfindung die mineralische Kieselsäure ganz oder teilweise durch Quarzglasmehl in dem Gemisch ersetzt werden. Zweckmäßig ist die Zusammensetzung des Gemisches derart, daß es etwa zur Hälfte aus mineralischer Kieselsäure oder Quarzglasmehl und zur Hälfte gus chemisch gefällter Kieselsäure bestehtä#`1 Die chemisch gefällte Kieselsäure ist kanntlich ein voluminöser Stoff, der b e. Glühen durch seinen Wasserverlust eine auß:.
ordentliche Gewichtsverminderung erfährt. Bei Brenntemperaturen zwischen 1300 und i 60o°; wie sie in der Keramik üblich - sind, bildet die gefällte Kieselsäure ein verhältnismäßig festes Gerüst mit einem außerordentlich großen Porenvolumen. Es ist unter Verwendung dieses Stoffes möglich, Isolierkörper auf künstlichere Wege zu schaffen, deren Porositätsgrad dem des natürlichen Meerschaums entspricht oder diesen sogar überbietet. Bei dem erfindungsgemäßen Isolierkörper nähert sich infolge des hohen Porositätsgrades die Dieiektrizitätskonstante bereits merklich dem Wert i für Luft.
Es ist bekannt, elektrische Hochspannungsisolatoren aus porösem Stoff herzustellen.. Diese bekannten Isolatoren wurden aus Werkstoffen hergestellt, die keine geringen dielektrischen Verluste ergeben.
Die Literatur enthält ferner bereits Hinweise, keramische Formkörper, die Kieselsäure als Hauptbestandteil enthalten, nach keramischer Arbeitsweise herzustellen. Dabei sollten jedoch nicht hochporöse Formstücke erzielt werden, sondern kompakte Stücke, wie sie in der Bautechnik Anwendung finden, bzw. grobporöse Körper für feuerungstechnische und chemische Zwecke.
In vielen Fällen wird es nicht möglich sein, den erfindungsgemäßen porösen Isolierkörper als solchen zu verwenden; da, die Poren durch Aufnahme von Luftfeuchtigkeit unerwünschte dielektrische Verluste, Ableitungsströme oder gar Durchschläge verursachen. Unter diesen Umständen ist eine oberflächliche oder völlige Imprägnierung der Isolierkörper mit organischen Isolierstoffen mit niedriger Dielektrizitätskonstante und geringen dielektrischen Verlusten notwendig. Es eignen sich insbesondere reine Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise reines z Paraffin, auch polymerisierte Kohlenwasserstoffe. Die Weichheit dieser organischen Füllmittel ist jetzt ohne Belang, da ja der Kieselsäurekörper .an sich eine ausreichende Festigkeit hat. Selbst eine Erwärmung bis über den Erweichungs- oder Schmelzpunkt des organischen Füllstoffes macht den- erfindungsgemäßen Isolierkörper noch nicht-unbrauchbar, da- auch der geschmolzene Füllstoff kapillar in den Poren festgehalten wird. Die Tränkung poröser Isolierkörper mit organischen Stoffen ist an sich bekannt. .
l:Mit Rücksicht auf leine möglichst reichhaltige #-ramische Verformbarkeit ist es unter Um-,.standen notwendig, der Masse einige Prozent an plästifizierenden Stoffen zuzusetzen; bei-. spielsweise Tonsubstanz, Bentonit oder Speckstein. Auch können kleine Mengen an Flußmitteln, vorzugsweise Erdalkalien, zugesetzt werden. Kieselsäure muß jedoch, wenn der gewünschte Erfolg eintreten soll, dem wesentlichen Teil der . Gesamtmasse bilden, zumal Kieselsäure selbst eine verhältnismäßig niedrige Dielektrizitätskonstante vom Werte q. hat, während die genannten Zuschlagstoffe höhere Werte aufweisen.

Beispiel

5o Gewichtsteile gefälltes S102;

42 - Quarzglasmehl,

5 - plastischer Ton,

3 - Calciumcarbonat.

DielektrizitÄtskonstante: 125, IJielektrizitätskonstante mit Paraffinfüllung : 2,2, dielektrischer Verlustfaktor (gemessen in tgb bei a-3oo m) io# io-¢.

Claims

PATrNTA'NSPRÜCHR'. i. Elektrischer Isolierkörper für Hochfrequenzzwecke mit niedriger Dielektrizitätskonstante und geringen dielektrischen Verlusten, der zur Hauptsache aus Kieselsäure, insbesondere aus einem Gemisch von mineralischer und chemisch gefällter Kieselsäure besteht, nach keramischer Arbeitsweise geformt und hochporös gebrannt ist.
2. Isolierkörper nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gemisch die mineralische Kieselsäure ganz oder teilweise durch Quarzglasrnehl er. setzt ist.
3. Isolierkörper nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch etwa zur'Hälfte aus mineralischer Kieselsäure oder Quarzgläsmehl und zur Hälfte aus chemisch gefällter Kieselsäure besteht. q.. Isolierkörper nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Porenräume des Isolierkörpers ganz oder teilweise mit organischen Isolierstoffen mit niedriger Dielektrizitätskonstante und geringen dielektrischen Verlusten, ausgefüllt werden.