-
Keramischer Isolator Die Erfindung betrifft einen Isolator ,aus einer
Massee, die neben M;agnesiumoxyd einen hohen Prozentsatz von Bierylliumoxyd enthält.
Man hat schon Zündkerzenx.solatoren ,aus Berylli;umo.xyd hergestellt. Siolche sind
sehr widerstandsfähig gegen TempZraturschwankungen. Sie besitzen hohe Wärmek.apazität
und gute Leitungsfähigkeit für Wärme und .auch bei hohen Temperaturen hohen elektrischen
Widerstand. Aber der Schmelzpunkt von Berylliumoxyd liegt bei etwa 2570'`, die Sinterun,gstemp,eratur
bei. etwa 2oooJ. Diese Temperaturen sind erheblich höher ;als die sonst in der Industrie
angewandten. Man kann sie nur schwierig und mit hohen Kosten, selbst mit Laboratoriumsapparaten,
(erreichen. Sie erfordern besondere Brennstoffe und besondere Verbrennungsapparate.
Die üblichen feuerfesten Baustoffe ertragen Temperaturen von dieser Höhe nicht.
-
Kieselsäure gilt im allgemeinen als unerwünschter Bestaindteil von
Zündkerzenisolatoren, insbesondere, wenn diesle der hohen Beanspruchung ausgesetzt
werden, die bei ihrer Verwendung bei den neuesten Typen von Maschinen mit innerer
Verbrennung, wie Kompressionsluftkraftmaschinen, in Frage kommt. Kieselsäure enthaltende
Isolatoren brechen leicht bei den plötzlichen Temperaturschwankungen, die bei solchen
Maschinenunvermeidlich sind. Überraschenderweise wurde aber gefunden, daß man
durch
Zusatz gewisser Mengen von Kieselsäure zu seinem Gemisch von Beryllium-oxyd und
Magnesiumoxydeine Mässe erhält, die sich besonders gut zur Herstellung voll Isolatoren
eignet.' Diese Masse enthält keine freie Klestelsäure. Die dem -Rohansatz zugesetzte
KLesels.älure verbindet sich beim Sinberprozieß mit feinem Teil des Berylliumoxyds
zu Berylliumsilicat. Aus diesem Ansatz entsteht beim Sintern leine dichte, undurchdringliche
Masse, und .zwar bei, viel niedrigerer Temperatur als bei dar Verarbeitung von Berylliumoxyd
allein. Beispielsweisse kommt man bei Zusatz von 21/2 % IGeselsäiume schon bei i785°
zum Ziel, während für Berylliumoxyd :allein 2ooo° erforderlich sind. Nimmt man-5
% Klesiess:äune, so genügen 1475', nimmt man io%, so genügen schon 165o°.
-
Schon i % Kieselsäure bewirkt eine beachtliche Herabsetzung der Sintertemperatur.
Man erhält auch noch sehr ,gute Zündke:rzenits:ölatoren aus Mischun;gen mit 25%
Kieselsäure. Dtie besten Ergebnisse terhält .man mit 2 bis 5()/o Kieselsäure.
-
Man kann unter Verwendung .dieser Mischungen Zündkerzenisiolatoren
herstellen, ;die zum größeren Teil ;aus Berylliumoxyd bestehen und die in hohem
Maße ;auch bei stärkster Beanspruchung die guten physika fischen Eigenschaften von
Isolatoren aus B,erylliumöxyd besitzen. Ihre Wärmeleitfähigkeit ist vijel größer
:als. die der jetzt gebrauchten Porzellanisiolatoren. Die neuen Isolatoren übertreffen
insofern alle bis jetzt laus ;gesinterten Oxyden hergestellten. Sie sind bauchsicher
bei Wärmestößen, und ihr ;elektrischer Widerstarid bei hohen Temperaturen ist ;erheblich
höher. Wegen des hohen Gehaltes an B-erylliuirrnoxyd ist auch die Wärmeausdehnung
;größter; si,e kommt ,der @ der Metallkapsel nahe; 1;n welcher der Isolator liegt,
sot tdaß eine völlig drucksichere Zündkerze entsteht.
-
Vorzugsweise verwendet man ein Gemisch aus 7 5 bis 98% B,erylliumoxyd
(B,e 0 )., i i bis 2 5 0l0 Ydeselsäurie (Si 02), bis 15 % Magnesia (Mg 0).
-
Die 'Oxyde müssen frei vorn Alkali sein. Man stellt den Ansatz so
her, daß man Berylliumoxyd als: chemistch ;gefälltes, unverändertes oder aaleniertes
Oxyd verwendet. Magnesia wird vorzugsweise ,aus Periclas aus dem elektrischen Ofen
verwendet, man kann aber tauch Magnesit, gefälltes Garbonat, natürliches -oder künstlich
erzeugtes Hydrat toller Silicat verwenden. Das Hydrat calciniert man am besten .zu
Periclas. Kieselsäure verwendet man ;als tamarphe K;estelsäure, Quarz, Cristobaüt
oder Tridymit Folder in Verbindungen mit Beryllium- Moder Magntesiumsiliäat.
-
Die Rohstoffe werden zu: feinstem Pulver gemahlen. Vorzugsweise soll
die Korngröße aller Bestandteile unter ¢3 Mikron liegen, und zwar beim größeren
Teil des Gemisches unter 5 Mikron. Man mischt in feiner Kugelmühle.
-
Die Isolatoren können aus dem Gemisch nach irgendeiner der bekannten
Methoden geformt werden, idmch Gießzen, Pressen auf der Strangpresse und Glätten
ider gepreßten Körper, durch trockenes Pressten. iodea- -durch Pressen in Gummiformen.
Vürzwgswei,se wird wie folgt verfahren: Die unorganischen Stoffe werden mit einem
vo -übergehend wirksamen Bindemittel, z. B. einem Phenolharz; und einem Gleitmittel
gemischt. Das Gemisch wird dann ,granuliert und in die gewünschte Gestalt vorgeformt.
Dite Formlinge werden auf deinem Zentrierzapfen in nie Stanzfarm gebracht und unter
Diruck und Hitze in die endgültige Gestalt gepreßt. Unter Erstarren des Bindemittels
entstehen feste Körper, die bei ,den folgenden Verfahrensstufen bei Massenproiduktion
bequem zu behandeln sind. Die Formlinge werdan nun bei genügend hoher Temperatur
gesinterte wobei das. Bindemittel zerstört wird und die Masse eine feinkörnige;
dichte und undurchlässige Struktur erhält. Die Formlinge werden bei Ortonkegel 25
bis 30 (das sind Temperaturen von 165o bis i785°) fertig gebrannt.
-
Die Hitzebtehandlüng dauert nur kurze Zeit; in einem geeigneten Ofen
ungefähr ¢ Stunden lang. Dier Zusatz ,geringer Mengen bekannter FIIuarmttel oder
Streckmittel liegt im Rahmen der Ausführung des offenbarten Erfindungsgedankens.
-
Daß Berylliumoxyd mit Kieselsäure ein Silicat bildet, ist bekannt.
Auch ist sein keramischer Werkstoff bekannt, der io bis 40% Berylloxyd und daneben
Katelin 'und -25 bis 40% Speckstein enthält. Die Herstellung von Zündkerzen aus
dieser Masse 'ist nicht vorgeschlagen worden.
-
Weiter sind Massen aus Berylloxyd und vald.-nierter Magnesia beschrieben
worden, die :aber keine Yd@eselsäureenthalten und erst bei i 80o° sintern-;Man hat
fauch bereits vorgeschlagen, Isolatoren aus Gemischen Von 20 bis 98 Berylloxyd,
seinem schwer .schmelzbaren Stoff und einem Sinternzittel herzustellen. Kieselsäure
ist aber als Sintermittel nicht genannt worden. Ihre Verwendung als solches lag
auch nacht nahe, nachdem. @es auch N i le d e r i e t h ne r , »Unbildsame Rohstoffe
keramischer Massen«, 1928, S. 524, Abs. 5, bekannt war, daß von den üblichen Zusätzen
die Kieselsäure den Schmelzpunkt von Berylloxyd am wenigsten erniedrigt.
-
Die Regel, Zündkerzenisolatoren aus ,gesinterten Gemischen, die zum
größten Teil aus B,eryllloxyd bestehen und daneben Magnesiumoxyd und Kiesel-Säure
enthalten, herzustellen, war zur Zeit der Anmeldung neu. Die nach dieser Regel @erzielte-
technische Wirkung, insbesondere in Hinsicht ,auf gute Wärmeleitfähigkeit, bringt
einen erheblichen technischen Fortschritt.