JP2000500114A - ガラス状組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、鉱物絶縁電気導体用の密閉材料として使用するに適合したガラス状組成物、ならびにこのガラス状組成物から成る密閉材料に関し、下記の要素を含むガラス状組成物、すなわち

Description

【発明の詳細な説明】 ガラス状組成物 ［発明の利用分野］ 本発明は、鉱物絶縁電気導体用密閉材料として使用するためのガス状組成物、 ならびにこのガラス状組成物から成る密閉材料に関する ［発明の背景］ 鉱物絶縁導体は、導体として１または複数の線状の低抵抗心線が中に配された 外被として働く金属管より成り、この心線が外被中に詰め込まれた十分の絶縁性 の鉱物粉末で全面を包囲されいる。これらの導体は、例えば測定および調整技術 で使用される。 外被は、高温度での応用のため耐酸化および腐食性材料、例えば高級鋼または クロム−ニッケル合金より成る。外被原料は、よく溶接または半田付けされるこ とができ、良好な機械的特性を有すべきである。 低抵抗導体は、相互にまたは外被に対して鉱物性粉末例えば酸化マグネシウム または酸化アルミニウムにより絶縁される。絶縁のために適用される粉末は、高 い溶融温度、例えば2000℃より上、および高い固有の電気抵抗、例えば400 ℃で 10¹²ないし10¹³Ohm × mおよび800 ℃で約10⁸ Ohm × mが優れたものである。し かしながら、この種の鉱物性粉末は吸湿性である。未封鎖のケーブル端部では、 粉末は、数分の内に多くの湿気を周囲雰囲気から採取し、心線と外被間または心 線間の絶縁抵抗が約数十倍低下するに至る。この理由のため、ケーブル端部は、 湿気の侵入を阻止するために、湿気の防護のため継続的に密閉されることを必要 とする。これは、特に、心線に高低高要素、例えば燃焼カマシンの排ガス系の測 定フィーラーが接続されねばならないときにそうである。 導体の湿気密状態は、ケーブル端部の密閉封鎖体により保存されねばならない 。高抵抗接続部材の場合、心線間ないし心線と外被間のガラス内の分極の影響の ため電位が信号評価を乱すように作用する。 従来、鉱物絶縁導体は、両側を合成物質で封鎖されたが、その際内部心線は、 これと電気的に接触し得るように湿気密に突出される。 合成物質封鎖体は高温度耐久性ではないから、鉱物絶縁導体のそのように封鎖 された端部は高温度例えば350 ℃以上には適用できない。そのため、高温度に曝 される外被管の端部の密閉のためにセラミック部材を使用することがすでに提案 された。しかしながら、この種のセラミック部材の適用は、外被管端部の有効な 密閉を行なわせるために設計に非常に精密な作業を必要とする。 このため、鉱物絶縁導体をガラス状の組成物により封鎖することが試みられた 。しかしながら、これらのガラス状組成物は、高温度、特に400 ℃を越える温度 でその絶縁特性が不十分である。 本発明の課題は、特に鉱物絶縁導体の外被管用の密閉材料として適合し、600 ℃の高温度においてなお十分の絶縁特性を有するガラス状組成物を創造すること にある。 本発明の課題は、特許請求の範囲の独立請求項に従うガラス状組成物、その使 用ならびにそれから製造された密閉材料によって解決される。従属項請求項には 、本発明の好ましい実施形態を記載してある。 本発明の組成物は、鉱物絶縁電気導体の封鎖体を、高温度が生じることのある 条件下、特に自動車の排ガス設備に適用することを可能にする封鎖体材料として 役立てることができる。 本発明の組成物は、これらの条件下においても鉱物絶縁導体の完全に湿気密性 の密閉を可能にする。その固有の絶縁抵抗は、600 ℃の温度で10MOhm×cm以上の 値を有し得る。鉱物絶縁導体の心線間または心線と外被間には、電気的擾乱電位 は全然または非常に少しか生じない。材料は、中性雰囲気においても酸雰囲気に おいても650 ℃までの温度で安定であるが、これは排ガス系におけるこれらの材 料の使用に重要である。材料は、高い経年耐性と機械的安定性を有する。封鎖体 は、特に振動条件での使用後においても機械的損傷がなく湿気密性である。これ らのよい特性は、ひどい温度変化に際しても保持される。 本発明の組成物は下記の要素を含む。 S_iO₂ 20〜35 重量部 B₂O₃ 10〜25 重量部 B_aO 0〜35 重量部 T_iO₂ 0〜12 重量部 P_bO 20〜40 重量部 CaO 0〜10 重量部 アルカリ金属酸化物0.1 部以下。 下記の組成が好ましい。 S_iO₂ 20〜35 重量部 B₂O₃ 10〜25 重量部 B_aO 25〜35 重量部 P_bO 20〜30 重量部 CaO 0〜10 重量部 アルカリ金属酸化物0.1 重量部以下。 下記の組成は特に好ましい。 S_iO₂ 20〜35 重量部 B₂O₃ 15〜20 重量部 B_aO 30〜35 重量部 P_bO 20〜25 重量部 CaO 0〜10 重量部 アルカリ金属酸化物0.1 重量部以下。 下記の組成は特別特に好ましい。 S_iO₂ 26〜28 重量部 B₂O₃ 15〜17 重量部 B_aO 32〜34 重量部 P_bO 23〜25 重量部 アルカリ金属酸化物0.1 重量部以下。 他の好ましい組成は下記を含む。 S_iO₂ 20〜35 重量部 B₂O₃ 10〜25 重量部 T_iO₂ 2〜12 重量部 P_bO 30〜40 重量部 CaO 0〜 6 重量部 アルカリ金属酸化物0.1 重量部以下。 この場合下記の組成が特に好ましい。 S_iO₂ 33〜35 重量部 B₂O₃ 23〜25 重量部 T_iO₂ 9〜11 重量部 P_bO 31〜33 重量部 CaO 1重量部まで アルカリ金属酸化物0.01重量部以下。 本発明の組成物では高い固有抵抗が達成され、しかもその膨張係数は導体ない し外被管の膨張計数に適合せしめられるから、温度変化に際しても僅かの熱的歪 しか生じない。その際、密閉体の膨張係数は、使用される外被管の膨張係数より も小さくなるように調整される。 本発明の特別の実施例においては、鉱物絶縁導体の端部は、貫通する心線用の 開口を有するセラミックの成形部材で封鎖される。これらのセラミック成形部材 は、端部にて心線上に押し込まれ外被中に導入される、すなわち外被を封鎖する 。成形部材は、好ましくは本発明のガラス状の組成物で密閉されるのが好ましい 。この実施例は、突出する心線に掛かる側方向きの機械的負荷および曲げ力に特 に不感知性である。 ［図面の簡単な説明］ 図１は心線をもつ鉱物絶縁導体の一部断面の側面図である。 図２は図１の鉱物絶縁導体の断面図である。 図３は４本の心線をもつ鉱物絶縁導体を密閉するためのセラミック成形部材の 上面図である。 図４は図３の成形部材を側面図である。 図５は表１の抵抗値のグラフ表示である。 ［好ましい実施例の説明］ 以下実施例を参照して本発明を好ましい実施例について説明する。 鉱物絶縁導体１０は、金属管より成る外被１２を有する。この金属外被の中心 には、電気的導体である心線１４が配置されており、そしてこの心線は鉱物粉末 １６により全面を取り巻かれている。 鉱物絶縁導体は、その端部に、本発明に従うガラス状の塑性物より成るガラス 封鎖体により封鎖されている。 図３は、円筒状のセラミック体の形式のセラミック成型部材２０を示しており 、そしてこのセラミック体は、４本の心線１４を貫通させるため全体で４つの開 口２２を有している。セラミック成型部材は、図４に側面図で示されている。セ ラミック成型部材は、鉱物絶縁導体１０から突出する心線１４上に、かつ鉱物絶 縁導体の開放側に押し込められ、そこで本発明のガラス組成物より成るガラス封 鎖体で密閉される。 ガラス封鎖体１８の膨張係数が外被１２の膨張係数より小さく調整されると、 液体状の溶融ガラス封止体の冷却後、より強く収縮する外被１２の外力がガラス 封鎖体１８上に掛かる。このため、ガラス封止体１８は、外被１２と心線１４間 にまたは心線１４間に圧力ではまり込む。 ［実施例１］ 図１に従う鉱物絶縁導体を製造する。 図１は、心線を有する鉱物絶縁導体の一部断面の断面を示している。心線と外 被は、合金のインコネル(Inconel)600 より成る。心線は、ＭｇＯにより外被に 対して絶縁される。鉱物絶縁体の封鎖体は、以下のように製造される。 外被原料の加熱端部を、明らかな酸化物層が認められるまで650 ℃の温度で予 酸化した。ついで、粉末状のガラスを、加熱端部に挿入した。粉末は下記の組成 を有した。 S_iO₂ 27 重量％ B₂O₃ 16 重量％ B_aO 33 重量％ P_bO 24 重量％ 加熱端部を炉中に入れ、ガラスを６分間975 ℃の温度で溶融した。続いて、こ れを静止空気で室温に冷却させた。 「冷却端部」を、エポキシ樹脂により全導体の予めの乾燥後400 ℃で５時間の 期間で封鎖した。 このような方法で封鎖された端部は、600 ℃で20MOhm以上の心線対心線および 心線対外被絶縁抵抗を有した。200 〜600 ℃の範囲の異なった温度で、10V ，50 V および100 V の等電圧で図った絶縁抵抗Ｒは、下記の表１に集約し、図５にグ ラフで図示してある。 心線間または心線および外被間で計った電位は、600 ℃で30mVより小さい。 ［実施例２］ ガラス粉末の挿入を実施例１におけるのと同様に行った。溶融は、1125℃の温 度で６分の期間にわたり実施した。後処理は、実施例１と同様に行った。絶縁抵 抗は、400 ℃で20MOhm以上、600 ℃で3MOhm 以上に達した。600 ℃で測った電位 は、30mVより小さかった。 投入されたガラス粉末は下記の組成を有した。 S_iO₂ 28.9 重量％ B₂O₃ 20.4 重量％ T_iO₂ 8.5 重量％ P_bO 27.2 重量％ B_aO 15.0 重量％ ［実施例３］ ４本の心線をもつ導体の加熱端部の予酸化およびガラス封鎖物質の挿入を、実 施例１と同様に行った。ついで図３および図４に従うセラミック成型部材を加熱 端部上に押し入れた。成型部材は、心線に対する４つの貫通孔を有した。 乾燥、加熱端部の炉中への挿入、溶融、冷却および冷却端部の封鎖は、実施例 １におけるのと同様に行った。 600 ℃での絶縁抵抗は、20Mohm以上であり、600 ℃で測られた電位は30mV以下 であった。 投入されたガラス粉末は下記の組成を有した。 S_iO₂ 27 重量％ B₂O₃ 16 重量％ B_aO 33 重量％ P_bO 24 重量％ ［実施例４］ ガラスペーストで図２に従うガラス封鎖体を製造。 図２は、４本の心線をもつ鉱物絶縁導体の断面を示す。心線および外被は合金 インコネル６００より成る。心線は、ＭｇＯにより外被に対して絶縁されている 。鉱物絶縁導体の封鎖体は以下のように製造した。 外被原料の加熱端部を、明らかな酸化層が認められるまで、650 ℃の温度で予 酸化した。ついで粉末状のガラスを加熱端部に挿入した。ペーストは下記の組成 を有した。 ガラス粉末 75 重量％ 有機ペースト原料 25 重量％ ガラス粉末は、実施例３におけるのと同じ組成を有した。 ペースト原料は下記の要素より成る。 グリセリン 55重量％ 水 44重量％ メチルセルローズ 0.5 重量％ アミドスルフォン酸 0.5 重量 ペーストは125 ℃で20分乾燥した。ついで、加熱端部を炉中に入れ、ガラスを 975 ℃の温度で６分間溶融した。ついで、静止空気で室温に冷却させた。 「冷却端部」を、エポシキ樹脂で全導体の予めの乾燥後400 ℃で５時間の期間 で封鎖した。 この方法で封鎖した端部は、600 ℃で20MOhmより大きい心線対心線または心線 対外被絶縁抵抗を有した。心線間または心線と外被間で測られた電位は、600 ℃ で30mVより小さかった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 (1) 下記の要素、すなわち S_iO₂ 20〜35 重量部 B₂O₃ 10〜25 重量部 B_aO 0〜35 重量部 T_iO₂ 0〜12 重量部 P_bO 20〜40 重量部 CaO 0〜10 重量部 アルカリ金属酸化物0.1 重量部以下 の要素を含むガラス状組成物。 (2) S_iO₂ 20〜35 重量部 B₂O₃ 10〜25 重量部 B_aO 25〜35 重量部 P_bO 20〜30 重量部 CaO 0〜10 重量部 アルカリ金属酸化物0.1 重量部以下 の組成を有する請求項１記載のガラス状組成物。 (3) S_iO₂ 20〜35 重量部 B₂O₃ 15〜20 重量部 B_aO 30〜35 重量部 P_bO 20〜25 重量部 CaO 0〜10 重量部 アルカリ金属酸化物0.1 重量部以下 の組成を有する請求項２記載のガラス状組成物。 (4) S_iO₂ 26〜28 重量部 B₂O₃ 15〜17 重量部 B_aO 32〜34 重量部 P_bO 23〜25 重量部 CaO 1 重量部まで アルカリ金属酸化物0.1 重量部以下 の組成を有する請求項３記載のガラス状組成物。 (5) S_iO₂ 20〜35 重量部 B₂O₃ 10〜25 重量部 T_iO₂ 2〜12 重量部 P_bO 30〜40 重量部 CaO 0〜 6 重量部 アルカリ金属酸化物0.1 重量部以下 の組成を有する請求項１記載のガラス状組成物。 (6) S_iO₂ 33〜35 重量部 B₂O₃ 23〜25 重量部 T_iO₂ 9〜11 重量部 P_bO 31〜33 重量部 CaO 1重量部まで アルカリ金属酸化物0.01重量部以下 の組成を有する請求項５記載のガラス状組成物。 (7) 請求項１〜６に記載のガラス状組成物を鉱物絶縁電気導体として使用する 方法。 (8) 下記の組成、すなわち S_iO₂ 20〜35 重量部 B₂O₃ 10〜25 重量部 B_aO 0〜35 重量部 T_iO₂ 0〜12 重量部 P_bO 20〜40 重量部 CaO 0〜10 重量部 アルカリ金属酸化物0.1 重量部以下 の組成を有することを特徴とする鉱物絶縁電気導体用の密閉材料。 (9) 下記の組成、すなわち S_iO₂ 20〜35 重量部 B₂O₃ 10〜25 重量部 B_aO 25〜35 重量部 P_bO 20〜30 重量部 CaO 0〜10 重量部 アルカリ金属酸化物0.1 重量部以下 の組成を有する請求項８記載の密閉材料。 (10) 下記の組成、すなわち S_iO₂ 20〜35 重量部 B₂O₃ 15〜20 重量部 B_aO 30〜35 重量部 P_bO 20〜25 重量部 CaO 0〜10 重量部 アルカリ金属酸化物0.1 重量部以下 の組成を有する請求項８記載の密閉材料。 (11) 下記の組成、すなわち S_iO₂ 26〜28 重量部 B₂O₃ 15〜17 重量部 B_aO 32〜34 重量部 P_bO 23〜25 重量部 CaO 1 重量部まで アルカリ金属酸化物0.01重量部以下 の組成を有する請求項８記載の密閉材料。 (12) 下記の組成、すなわち S_iO₂ 20〜35 重量部 B₂O₃ 10〜25 重量部 T_iO₂ 2〜12 重量部 P_bO 30〜40 重量部 CaO 0〜 6 重量部 アルカリ金属酸化物0.1 重量部以下 の組成を有する請求項８記載の密閉材料。 (13) 下記の組成、すなわち S_iO₂ 33〜35 重量部 B₂O₃ 23〜25 重量部 T_iO₂ 9〜11 重量部 P_bO 31〜33 重量部 CaO 1重量部まで アルカリ金属酸化物0.01重量部以下 の組成を有する請求項８記載の密閉材料。 (14) 膨張係数が鉱物絶縁導体の外被管の膨張係数より小さい請求項８〜１３の いずれかに記載の鉱物絶縁導体用密閉材料。 (15) 金属外被導管と、外被管内の絶縁鉱物性粉末と、絶縁鉱物性粉末内の少な くとも一つの低抵抗導体と、鉱物絶縁導体の少なくとも一端部に配された、請求 項８〜１４のいずれかに記載の密閉材料とを含む鉱物絶縁導体。