KR101788337B1 - 절연 조성물용 유리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 운모 및 유리를 포함하고, 상기 유리가 SiO2 10 내지 30 몰％, BaO 5 내지 40 몰％, B2O3 15 내지 30 몰％를 포함하고, 유리 중 아연 옥시드, 알칼리 금속 옥시드 및 알칼리 토금속 옥시드의 몰의 총 농도가 15 내지 65 몰％ 범위인 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 유리의 Tg보다 높은 온도에서 성형되어 전기 절연체로서 사용될 수 있는 복합 부품을 형성하도록 의도된다.

Description

절연 조성물용 유리 {GLASS FOR INSULATING COMPOSITION}
본 발명은 특히 전기 전도체의 절연 목적을 위한, 유리 매트릭스를 갖는 복합재의 제조를 위한 유리 및 운모를 포함하는 조성물 및 물질에 관한 것이다.
다수의 전기 전도성 부품은 내열성 전기 절연체에 의해 전기적으로 절연될 필요가 있으며, 필요할 경우, 충격 또는 진동에 저항하여야 한다. 이것은 특히 열차 이동의 엔진 환경에 배치된 전기 부품, 특히 브레이크 가감 저항기의 경우에 그러하다. 이러한 유형의 용도를 위하여, 절연체는 일반적으로 150℃ 이상, 보다 흔히는 200℃ 이상 또는 심지어 450℃ 이상에 대해 충분한 저항성을 나타내어야 한다. 관심 부품의 다른 예로서, 전구 캡, 화염 검출기, 내연 기관용 플러그, 점화 장치, (엔진 중 산소의 양의 측정 및 연소 제어에의 참여를 위한) 산소 프로브 또는 고압 케이블 절연체가 언급될 수 있다.
선행 기술에서는, 이러한 절연체의 제조를 위하여, 납 보레이트 또는 운모로 충전된 납 유리의 매트릭스를 포함하는 물질이 사용된다. 부품은 다음의 연속적인 단계에 의해 제조된다:
- 혼합물의 다양한 구성 요소: 유리("유리 프릿(frit)"으로 칭해짐) 또는 유리 + 운모 + 임의로 알루미나가 합성되게 하는 구성 요소를 칭량하고 혼합하는 단계,
- 일축 압축에 의해 상기 혼합물의 펠렛을 생성하는 단계,
- 아마도 기계 가공에 의해 펠렛의 중량을 조정하는 단계,
- 기계적 강도를 제공하기 위하여 펠렛을 소결시키는 가능한 단계,
- 회전 또는 관통형(through-type) 노(furnace)에서 펠렛을 융합시키는 단계.
유리의 유리 전이 온도(Tg)보다 충분히 높고, 유리(단독)의 점도가 1×102 내지 1×103 dPa.s에 존재하도록 충분히 높은 온도에 도달하는 것이 문제이다. Tg는 딜라토법(dilatometry)에 의해 측정될 수 있고, 점도의 십진법 로그(또는 dPa.s)가 13인 상부 어닐링 점의 온도에 상응한다. 표준 NF B30-105가 적용된다.
압축 및 전사 방법은 구별될 수 있다. 혼합물의 가열된 펠렛이 이러한 2가지 방법에 대해 사용된다. 압축 방법에서, 펠렛을 금형 공동(mold cavity)에 직접 넣고, 일축 압착한다. 전사 방법에서, 용융 혼합물을 주입하기 위한 전사 채널이 제공된, 소형 부품에 적합한 금형이 사용된다. 이러한 방법에 따라, 펠렛을 금형에 넣고, 일축 압착시켜 물질이 채널로 주입되게 하여 금형 공동에 이르게 한다. 이러한 2가지 방법에서, 관심 용도에 필수적인 운모의 기계적 특성 및 전기적 특성이 보존되도록, 작업 온도에서 유리질 매트릭스와 접촉된 운모가 분해되지 않도록 보장하는 것이 필요하다.
운모는 전기적 특성 (특히, 유전체) 및 기계적 특성을 개선시키는 무기 충전제이며, 성형을 용이하게 한다. 운모 및 유리를 포함하는 혼합물로부터 성형된 부품은, 운모 입자가 유리 매트릭스로 커버된 복합재이다. 또한, 무기 충전제, 예컨대 특히 알루미나, 스트론튬 옥시드, 지르코니아, 멀라이트, 유리 또는 세라믹으로 제조된 내화성 섬유를 혼합물 혼합물에 첨가할 수 있다. 이러한 무기 충전제는 운모와 동일한 방식으로 포함되는 형태로 최종 부품에 남아있는다. 따라서, 이러한 충전제는 600℃ 초과의 Tg(유리 전이 온도)에 의해, 가공 절차 동안 복합물의 매트릭스 중 유리와 혼합되지 않는다. 이러한 충전제의 입자는 아마도 가공 절차 동안 변형되지만, 최종 부품에 입자 형태로 포함되어 남아있을 수 있다.
이어서, 성형된 복합 부품은 유기 혼합물로 코팅되어 습도 및/또는 날씨로부터 보호된다. 그것은 실질적으로 절연 저항성 및 전기 강성률을 증가시킨다. 선행 기술의 납-함유 절연 조성물의 경우, 코팅은 실리콘 유형을 갖는다.
납은 독성인 것으로 생각되기 때문에, 전기 절연체의 제조의 관점에서 납을 함유하는 것을 대체할 수 있는 신규한 유리가 발견되어야 한다. 절연체의 조성물은 탈이온수에서 72시간 초과의 침지 동안 1 kV하에 1 TΩ (테라옴) 초과의 절연 저항을 가져야 한다.
일반적인 옥시드, 예컨대 SiO2, P2O5, Al2O3, CaO, MgO, Na2O 및 K2O를 함유하는 납-무함유 유리 프릿은 850℃ 미만, 바람직하게는 800℃ 미만의 온도에서의 양호한 성형성(운모 및 아마도 알루미나와 혼합됨)과 습윤 에이징(aging)에서의 양호한 전기적 특성 및 기계적 특성의 유지를 조합하지 않는다.
특히, 운모 60 중량％ 및 알루미나 5％(압축물)와 혼합된 알칼리가 풍부한 일부 유리 프릿 (예컨대, 페로(Ferro) GL57 또는 VTR298)은 각각 670℃ 내지 780℃에서 성형될 수 있다. 전사 방법의 관점에서, 운모 30 중량％ 및 알루미나 10％와 혼합된 이러한 동일한 프릿은 800 내지 950℃에서 성형될 수 있다. 그러나, 가장 바람직한 조건(즉, 가장 효과적인 유기 코팅을 가짐)하에서도, 절연 저항은 수 중 단지 2시간의 침지에 대해 TΩ 초과로 남아있다. 이러한 시스템의 제한된 내구성은 사용된 프릿의 매우 낮은 가수분해 저항성 때문이다. 마지막으로, 그것이 특징으로 하는 다량의 알칼리(옥시드 베이스 중 20 내지 30 몰％)를 가져도, 납 프릿(625℃)을 사용한 것만큼 낮은 온도에서 성형이 수행될 수 없으며, 이것은 점도가 너무 높다는 사실 때문이다.
또한, 그것이 단독으로 사용될 때 낮은 유리 전이 온도(280℃) 및 어닐링 온도(480 내지 490℃)에도 불구하고, 포스페이트 유리 중에서 최소 흡습성을 갖는 것으로 공지된 아사히(Asahi) KF9079 또는 KP311 유형의 주석 포스페이트를 기재로 하는 프릿은, 용융 물질이 금형으로 불량하게 주입되고 그의 벽을 따라 잘 흘러가지 못한다는 점을 고려하면, 운모 또는 심지어 알루미나와 함께 성형될 수 없다.
페로 GL57 또는 VTR298 유형의 프릿을 기재로 하는 부품을 성형 또는 냉각시킬 때 균열, 즉 상응하는 유리질 결합제/운모 혼합물과 삽입물의 강철(CTE = 17×10-6K-1) 사이에 존재하는 열 팽창의 부조화를 제한하기 위하여 600℃ 초과의 Tg를 갖는 무기 충전제, 바람직하게는 알루미나의 첨가가 바람직하다(예를 들어, 압축 방법의 경우 5 중량％; 예를 들어 전사 방법의 경우 15 중량％).
조성물이 강철의 것, 즉 14 내지 18 × 10-6K-1에 가능한 한 근접한 열 팽창 계수(CTE)를 갖도록 연구가 이루어졌다.
레일 산업에서 브레이크 가감 저항기와 같은 특정 수의 용도에서, 부품은 열 충격(수초내에 주위 온도의 최대 200 또는 심지어 350℃로의 온도 상승)을 받을 수 있고, 따라서 절연 조성물은 이러한 관점에서 특히 효과적이어야 한다. 또한, 이러한 절연체는 이러한 방식으로 높은 열 충격 스트레스를 자극하는 외부 날씨(비, 눈 등)에 노출될 수 있다.
본 발명은 상기한 문제를 극복하였다. 낮은 성형 온도 및 물에서 양호한 비저항 특성을 갖는 납-무함유 유리(즉, 유리 중 PbO 0.011 몰％ 미만)가 발견되었다.
(추가로 운모를 포함하는 조성물 중) 본 발명의 관점에서 사용되는 유리는
- SiO2 10 내지 30 몰％
- BaO 5 내지 40 몰％
- B2O3 15 내지 30 몰％
를 포함하고, 유리 중 아연 옥시드 ZnO, 알칼리 금속 옥시드 R2O 및 알칼리 토금속 옥시드 R'O의 농도의 합은 15 내지 65 몰％, 특히 35 내지 65 몰％이다. 이러한 조성의 한정은 유리가 ZnO를 함유하거나 함유하지 않을 수 있다는 것을 암시한다. 아연 옥시드 ZnO, 알칼리 금속 옥시드 R2O 및 알칼리 토금속 옥시드 R'O의 농도의 합은 5 내지 40 몰％의 양으로 또한 존재하여야 하는 BaO (R'O임)의 농도를 포함한다.
유리가 화합물을 함유한다고 할 경우, 그것은 유리에 용해된 상태로 존재한다.
바람직하게는, 유리는 BaO 20 몰％ 초과를 함유한다.
바람직하게는, 본 발명의 관점에서 사용되는 유리는 비스무트 옥시드를 함유한다. 본질적으로 비용의 이유로, 가능한 한 최소로 넣는 것이 바람직하며, 본 발명의 관점에서 15％ 미만으로 넣을 수 있다. Bi2O3는 0.5 내지 15％, 바람직하게는 1 내지 12 몰％의 양으로 존재할 수 있다. Bi2O3는 특히 가격이 비싸고, Bi2O3 10 몰％ 미만으로 우수한 결과를 얻을 수 있다는 것이 입증되었다.
본 발명의 관점에서 사용되는 유리는 알칼리 금속 옥시드를 함유할 필요가 없다. 또한, 유리는 수 중 침지에 대한 절연 저항성을 손상시키지 않고 알칼리 금속 옥시드를 일반적으로 15 몰％ 이하로 함유할 수 있다. 특히, 그것은 Na2O 5 내지 15 몰％를 함유할 수 있다.
본 발명의 관점에서 사용되는 유리는 600℃ 초과의 Tg를 갖는 옥시드 유형의 무기 화합물, 특히 알루미나 Al2O3, 일반적으로 0 내지 5％, 바람직하게는 1 내지 5 몰％의 무기 화합물을 함유할 수 있다. 이러한 화합물은 출발 유리에 용해되므로, 본 발명에 따른 조성물 중 유리 이외에 도입되는 무기 충전제와 명백하게 구별될 수 있다.
본 발명의 관점에서 사용되는 유리는 란타늄 옥시드를 함유할 수 있고, 이 경우, 일반적으로 La2O3 0 내지 6 몰％를 함유할 수 있다.
본 발명의 관점에서 사용되는 유리는 리튬 옥시드를 함유하거나 함유하지 않을 수 있다. 바람직하게는, Li2O의 몰 함량 및 B2O3의 몰 함량의 합은 45 몰％ 미만이다. 리튬 옥시드 (Li2O)는 일부 경우에, 프릿이 용융될 경우 내화물에 대한 부식 문제의 원인일 수 있으며, 이 경우 그의 수준을 15 몰％ 미만, 또는 심지어 10 몰％ 미만, 또는 심지어 8 몰％ 미만으로 감소시키는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 관점에서 사용되는 유리는, 내구성에 거의 영향을 미치지 않는 유동화제로서, 예를 들어 빙정석 또는 바륨 또는 칼슘 플루오라이드 형태의 불소 (간단히 F로 간주됨) 8 몰％ 이하를 함유할 수 있다. 또한, 이러한 첨가는 유리/무기 충전제 혼합물의 점도를 감소시킬 수 있게 하며, 이것은 약 50℃의 온도 감소 및 또한 유리 및 운모를 포함하는 혼합물의 성형 온도의 감소를 나타낸다.
본 발명의 관점에서 사용되는 유리는 다음의 비율로 압축 또는 전사 방법의 관점에서 절연 조성물(유리 + 운모)의 관점에서 사용된다:
- 유리 35 내지 75 중량％, 바람직하게는 45 내지 65 중량％,
- 운모 20 내지 65 중량％, 바람직하게는 25 내지 55 중량％,
- 600℃ 초과의 Tg를 갖는 무기 충전제 0 내지 15 중량％, 바람직하게는 4 내지 12 중량％.
본 발명의 관점에서 사용되는 유리는 바람직하게는 다음의 비율로 압축 방법의 관점에서 절연 조성물(유리 + 운모)의 관점에서 사용된다:
- 유리 35 내지 65 중량％, 바람직하게는 45 내지 55 중량％,
- 운모 25 내지 65 중량％, 바람직하게는 45 내지 55 중량％,
- 600℃ 초과의 Tg를 갖는 무기 충전제 0 내지 15 중량％, 바람직하게는 4 내지 8 중량％.
본 발명의 관점에서 사용되는 유리는 바람직하게는 다음의 비율로 전사 방법의 관점에서 절연 조성물(유리 + 운모)의 관점에서 사용된다:
- 유리 45 내지 75 중량％, 바람직하게는 55 내지 65 중량％,
- 운모 20 내지 40 중량％, 바람직하게는 25 내지 35 중량％,
- 600℃ 초과의 Tg를 갖는 무기 충전제 0 내지 15 중량％, 바람직하게는 8 내지 12 중량％.
바람직하게는, 600℃ 초과의 Tg를 갖는 무기 충전제로서 사용되는 임의의 알루미나 (충전제는 출발 유리에 포함되지 않음)는 하소된 알루미나, 예컨대 알칸(Alcan)으로부터의 AC45이다 (전사 및 압축 방법).
본 발명은 분말의 혼합물 (유리 프릿 + 운모 + 아마도 600℃ 초과의 Tg를 갖는 무기 충전제)인 상태의 분말화된 조성물, 및 열 처리 (일반적으로 1200℃ 미만, 일반적으로 600 내지 1100℃에서 유리를 용융시킴)에 의해 물질을 얻은 후, 분말화된 조성물을 냉각시키는 방법에 관한 것이다. 이러한 방식으로, 본 발명은 또한 분말화된 상태의 상기 청구항들 중 하나의 조성물을 열 처리하는 것을 포함하며, 상기 열 처리는 유리의 점도가 1×102 내지 1×103 dPa.s에 존재하도록 하는 온도에서 수행되는, 운모 입자 및 유리 매트릭스를 포함하는 복합재의 수득 방법에 관한 것이다. 분말화된 조성물에서, 운모(등가 평균 직경은 100 내지 600 μm임) 및 유리(등가 평균 직경은 20 내지 300 μm임)는 분말 또는 입자 형태이다. 사용되는 온도에 따라, 충전제(특히 운모)와 유리 매트릭스 사이의 계면에서 요소의 상호확산이 일어날 수 있다. 전체적으로, 특히 낮은 가공 온도의 경우, 운모 입자와 아마도 600℃ 초과의 Tg를 갖는 무기 충전제의 입자 사이의 유리는 프릿 상태를 갖는 조성물을 유지시킨다. 또한, 본 발명은 유리가 운모 및 아마도 또다른 무기 충전제의 입자를 둘러싸는 매트릭스를 형성하는 복합재 형태의 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 절연 조성물 (유리 + 운모)로부터 형성된 부품은 유기 코팅으로 코팅된다. 유기 코팅은 일반적으로 폴리실록산 또는 에폭시 또는 폴리우레탄 또는 폴리실라잔 유형을 갖는다. 날씨에 직접적으로 노출되지 않는 절연체의 경우, 바람직하게는 알킬알콕시실란 또는 플루오로실란 유형, 보다 특별하게는 n-옥틸트리에톡시실란 (알킬 디나실란(Dynasylan; 등록상표) OCTEO)으로부터 유도된 코팅이 적용되며, 이것은 50％ 초과의 상대 습도, 특히 93％ 초과의 상대 습도를 갖는 분위기에서 절연 저항성을 보존할 수 있게 한다. 알킬알콕시실란은 표면에서 가수분해되고, 폴리실록산이 이로부터 유도되어 코팅을 형성한다. 실란은 순수한 형태 또는 수성 또는 알코올 용액으로 사용되고, 성형물을 침지시킴으로써 적용되며, 작업후에 임의의 삽입물(금속 또는 세라믹)을 세척할 필요가 없다. 이어서, 코팅은 열 처리(일반적으로 80 내지 170℃)에 의해 건조시킨다. 가수분해 시간 및 경화 시간 (일반적으로 15℃ 내지 250℃)을 최적화시켜 수 중 침지에 대한 목적하는 성능을 얻을 수 있다. 150℃의 온도에서 건조된 하기 실란은 또한 우수한 결과를 제공한다:
- 알킬 디나실란(등록상표) IBTEO 이소부틸트리에톡시실란
- 디나실란(등록상표) SIVO CLEAR 소수성/올레오포빅(oleophobic) 처리, 알코올 중 2-성분.
또한, 실란으로서 다음이 가능하다:
- 수성 상 중 예비경화된 졸-겔인 SIVO 160 (에보니크(Evonik)에 의해 시판됨)
- 용매 상 중 SICO-CLEAR 이성분 플루오로알킬실란.
다른 유형의 커플링제, 예컨대 오르가노포스포네이트, 오르가노포스폰산, 오르가노티타네이트, 오르가노지르코네이트 및 오르가노알루미네이트가 예상될 수 있다. 이러한 모든 첨가제는 유리 프릿의 표면 상에 (실란과 같이) 그래프트될 가능성을 갖는다.
날씨에 노출되는 절연체의 경우, 에폭시드 유형 ("에폭시"는 "에폭시드"의 축약형임) 및 특히 시클로지방족 에폭시 수지를 기재로 하는 시스템을 갖는 코팅이 바람직하다. 이러한 에폭시드 코팅은 바람직하게는 오시-모멘티브(Osi-Momentive)로부터의 A1100 또는 A1161 유형의 아민화 실란 또는 에보니크로부터의 디나실란 GLYMO 3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란 유형의 에폭시드 실란에 의한 표면의 실란화 후에 적용된다. 에폭시드는, 예를 들어 아랄다이트(Araldite) CY 184 (5.8 내지 6.1 당량/kg의 에폭시 당량의 중량 또는 최적의 방식으로, 헌츠만(Huntsmann) 수지의 CY184 + PY307 + HY1235의 45％-5％-50％ 혼합물)이고, 이것은 25℃에서의 그의 낮은 점도 (700 내지 900 mPa.s) 및 3일 초과의 가용 시간(pot life)으로 인하여 용이한 적용을 허용한다. 또한, 그것은 탈이온수에서 72시간 초과의 시간 동안 절연 특성이 보존되도록 보장한다. 이러한 수지는 시클로지방족 무수물 경화제의 보조로 경화된다. 예를 들어, 헌츠만 아라두르(Aradur) HY 1235는 우수한 결과를 제공한다. 이러한 수지/경화제 생성물은 일반적으로 30/70, 40/60, 50/50, 60/40 또는 70/30의 비율로 사용된다. 에폭시 수지, 경화제 및 촉매를 선택된 비율로 혼합한다. 유기 제제는 진공하에 또는 진공 부재하에 전기 절연체를 침지시킴으로써 적용된다. 이어서, 유기 수지를 압력(오토클레이브)하에 또는 압력 부재하에 열 처리 (일반적으로 80 내지 160℃)에 의해 경화시킨다. 유기 제제의 점도는, 반응성 희석제를 사용하여 조정될 수 있다. 경화 온도의 경우, 15℃에서 220℃로 진행시킬 수 있다.
날씨에 노출되거나 노출되지 않는 절연체에 매우 적합한 유기 코팅은 클라리언트(Clariant)에 의해 상표명 HTT 1800하에 시판되는 폴리실라잔이다.
본 발명의 틀내에서 사용되는 유리 프릿 및 유기 코팅은 중금속을 함유하지 않고, 서로 상용성이며, 삽입물의 강철 및 무기 충전제와 상용성(습윤 에이징 후에 큰 공동 또는 균열을 갖지 않는 구조)이어서 탈이온수 중 3일 동안의 침지 후에 양호한 전기적, 기계적 및 열 성능을 보장하며, 상기 시험 기간은 사용중 20년 이상의 긴 수명을 보장하기에 충분한 것으로 인지된다.
또한, 본 발명의 관점에서 사용되는 유리는, 무루(leakproofing) 물질, 접착제, 밀봉재, 특히 유전체 층 및 절연층에서 전광판, 특히 플라즈마 스크린(PDP), 전계 방출 디스플레이(FED), 진공 형광 디스플레이(VFD), 음극선관(CRT)을 위한 전자 성분 코팅용 물질, 및 리브(Rib) 배리어 및 마이크로전자 기재의 제조를 위한 물질로서의 용도가 발견되었다. 또한, 본 발명에 따른 유리는 결정 전자 성분 패킷(packet)용 및 2개의 코어를 갖는 자기 헤드용 및 커서 및 자기 코어용 물질 뿐만 아니라, 낮은 착화 온도 에나멜에 사용될 수 있다.
하기 실시예에서, 다음을 측정하였다:
- 성형 온도를 10℃의 단으로 변화시키는 실험적 접근법에 의한 성형 온도 Tm. 나타낸 값은 부품의 수율이, 성형 품질의 가시적 관찰을 바탕으로 90％ 초과 (10％ 미만의 불량품 비율)로 얻어질 수 있게 하는 값에 상응함;
- 삽입물의 온도(250℃ 내지 400℃) 뿐만 아니라, 금형의 온도(290℃ 내지 450℃)가 유지되도록 보장하는 것이 중요하다는 것을 인지하여야 함;
- 말엽에 절연 저항이 탈이온수 중 침지 후에 1 TΩ 미만이되는 기간 Di. 이 절연 저항은 2500V하에 차우빈 아르녹스(Chauvin Arnoux) CA6547 메그옴미터(MegOhmmeter)의 보조로 측정됨.
표 1은 다양한 실시예에 대한 유리 프릿의 제제 및 유리 프릿 48 중량％, 알루미나 4 중량％ 및 운모 48 중량％를 포함하는 절연 조성물에 대해 수득된 결과를 나타낸다. 모든 실시예에서, 프릿 중 PbO 함량은 0.011 몰％ 미만이었다. 결과를 성형 온도("Tm"으로 나타내고, ℃로 표현함) 및 탈이온수 중 침지 시간(Di로 나타내고, 일(day)로 표시함)과 관련하여 표 1에 모았다.
실시예 1 내지 4는 본 발명을 예시한다. 사용된 유리는 800℃ 미만의 성형 온도, 및 특히 20％ 초과의 BaO 함량을 갖고 비스무트 옥시드를 함유하는 실시예 1 내지 3의 경우, 1시간 이상의 만족스러운 침지 시간을 초래하였다. 실시예 5 내지 19는 비교예이다. 실시예 20 내지 22는 매우 높은 비스무트 옥시드 함량으로 우수한 결과를 제공하였다. 이러한 옥시드의 현재 가격은 이러한 조성물을 다소 불리하게 만든다.
또한, 본 발명의 주제는 본 발명에 따른 유리 및 운모를 포함하는 조성물로부터 긴 크리핑(creeping) 거리를 갖는 절연체의 제조에 관한 것이다. 용어 "크리핑 거리"는, 금속 삽입물을 함유하는 절연체와 가장 멀리 떨어진 절연 물질의 2 평면 사이에 발생된 거리(즉, 윤곽을 따른 표면 프로필)를 나타내기 위하여 사용된다. 이러한 파라미터는, 절연체의 표면을 따른 부분 방전의 발생의 확률을 고려하게 할 수 있기 때문에 중요하다. 크리핑 거리는 최종 용도에서 실제 전기 전압 및 피크 전기 전압에 따라 달라진다.
또한, 본 발명의 주제는 하기 표 2에 한정된 크리핑 거리를 갖는 본 발명에 따른 납-무함유 유리/운모 조성물로부터 성형된 절연체에 관한 것이며, 크리핑 거리의 길이는 절연체의 높이보다 항상 더 크다.
Figure 112012021279918-pct00001
따라서, 절연체의 높이에 대한 크리핑 거리의 비는 일반적으로 1.2 내지 4이다. 따라서, 본 발명은, 얻기가 특히 어려운 것으로 생각되는 1.55 이상의 절연체의 높이에 대한 크리핑 거리의 길이의 비가 얻어지게 할 수 있다. "절연체의 높이"는, 각각의 지점이 절연체 뿐만 아니라, 삽입물(다른 지점과 상이함) 및 대기와 접촉하는 지점이도록 서로 가장 근접한 절연체의 2 지점 사이의 선 부분의 거리이다. 당업자를 위하여, 이것은 또한 절연체의 상부 부분과 하부 부분 사이의 거리이다. 크리핑 거리는 절연체의 표면에 걸쳐 이동하는 동안 이러한 동일한 지점을 연결하는 거리이다.
실시예 20 내지 22에 예시된 바와 같이, 비스무트 옥시드 15 몰％ 초과를 함유하는 유리 조성물은 우수한 결과를 제공한다. 그것은 특허청구범위 제1항의 물체를 형성하는 것과 동일한 용도에 대한 분할 요청의 주제일 수 있다. 이러한 비스무트-풍부 조성물은
- Bi2O3 15 내지 80 몰％
- B2O3 15 내지 80 몰％
를 포함한다.
또한, 이러한 비스무트-풍부 조성물은 실리카 및 SiO2 0 내지 30 몰％를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 유리/운모 조성물 (+ 임의의 무기 충전제)은 다음의 기능들 중 적어도 하나에서 절연체로서의 용도를 찾을 수 있다:
- 브레이크 가감 저항기용 지지체,
- 고 전압 케이블 절연체 (일반적으로 5 kV 초과),
- 전력 저항 지지체,
- 전력 모터용 절연체 및 지지체,
- 전기 모터용 접속 단자,
- 전기 모터의 브러시를 수용하는 케이지 절연체,
- 전기 철탑용 회로 차단기 제어,
- 전기 공급 케이블 지지체,
- HF (고 주파수)의 적용을 위한 스페이서(spacer) 또는 절연 지지체,
- 산업 전류 픽업 레일(pick-up rail)을 위한 절연체,
- 가열 요소를 위한 지지체 또는 연결부,
- 전력으로 작동하는 차량을 위한 제3 궤조로부터의 전류 픽업 장치를 위한 지지체 또는 절연체(지하철, 시가 전차, 열차 등),
- 전력 변환기 조립체용 절연체,
- 고 전력 스위치용 절연체,
- 변압기 접속 단자,
- 전류의 전달을 위한 벽 부싱(bushing),
- 판토그래프(pantograph) 시스템용 지지체 또는 절연체,
- 기체 점화 장치,
- 산소 프로브,
- 압력 및/또는 온도 센서,
- (일반적으로 텅스텐으로 제조된) 전기 필라멘트용 캐리어,
- 실험실 장비 중 플레이트,
- 전자총을 위한 장비(절연체),
- 자동차에서 열 및/또는 전기 시스템 (예컨대, 온도 측정 센서),
- 항공 제빙 시스템 (전기 저항의 보호),
- 코로나 방전 시스템,
- 고온 램프 시스템 (예를 들어, 할로겐 램프용 캡으로서),
- 연료 전지용 지지체,
- 특히 유리 굽힘 동안, 예를 들어 그의 연화 온도에서 고온일 수 있는 유리와 접촉된 부품.
도 1은 긴 크리핑 거리를 갖는 절연체를 나타낸다. 이러한 절연체는 2개의 금속 삽입물이 나사로 고정될 수 있는 2개의 오리피스(1 및 2)를 갖는다. 절연체의 외부 표면(3)은 기복이 매우 심한 표면을 가져서 그의 크리핑 거리의 길이를 그의 높이(4)보다 훨씬 더 길게 증가시킨다. 각각의 지점이 절연체 뿐만 아니라, 삽입물(다른 지점과 상이함) 및 대기와 접촉하는 지점이도록 서로 근점한 2개의 지점(5 및 6)이 도시되어 있다.
Figure 112012021279918-pct00002

Claims (23)

  1. 운모 및 유리를 포함하고, 상기 유리가
    - SiO2 10 내지 30 몰％
    - BaO 20 내지 40 몰％
    - B2O3 15 내지 30 몰％
    를 포함하고, 유리 중 아연 옥시드, 알칼리 금속 옥시드 및 알칼리 토금속 옥시드의 농도의 합이 15 내지 65 몰％인 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 유리 35 내지 75 중량％, 운모 20 내지 65 중량％ 및 600℃ 초과의 Tg를 갖는 무기 충전제 0 내지 15 중량％를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 유리 45 내지 65 중량％, 운모 25 내지 55 중량％ 및 600℃ 초과의 Tg를 갖는 무기 충전제로서 알루미나 0 내지 15 중량％를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 유리가 Bi2O3 0.5 내지 15 몰％를 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 유리가 Bi2O3 1 내지 12 몰％를 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  7. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 유리가 Na2O 5 내지 15 몰％를 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  8. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 유리가 Al2O3 1 내지 5 몰％를 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  9. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 유리가 PbO 0.011 몰％ 미만을 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  10. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 유리가 Li2O 15 몰％ 미만 또는 심지어 Li2O 10 몰％ 미만 또는 심지어 Li2O 8 몰％ 미만을 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  11. 분말화된 상태의 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항의 조성물을 열 처리하는 것을 포함하며, 상기 열 처리는 유리의 점도가 1×102 내지 1×103 dPa.s에 존재하도록 하는 온도에서 수행되는, 운모 입자 및 유리 매트릭스를 포함하는 복합재의 수득 방법.
  12. 제11항의 방법에 의해 수득될 수 있는 물질.
  13. 제12항의 물질을 포함하는 전기 절연체.
  14. 제13항에 있어서, 기복이 있는 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 절연체.
  15. 제13항에 있어서, 절연체의 높이에 대한 크리핑(creeping) 거리의 비가 1.55 초과인 것을 특징으로 하는 절연체.
  16. 제13항에 있어서, 물질의 표면이 유기 코팅으로 커버된 것을 특징으로 하는 절연체.
  17. 제16항에 있어서, 코팅이 폴리실록산 또는 에폭시 또는 폴리우레탄 또는 폴리실라잔 유형인 것을 특징으로 하는 절연체.
  18. 제17항에 있어서, 코팅이 알킬알콕시실란의 가수분해로부터 유도된 것을 특징으로 하는 절연체.
  19. 제13항에 있어서, 다음의 기능들:
    - 브레이크 가감 저항기용 지지체,
    - 고 전압 케이블 절연체,
    - 전력 저항 지지체,
    - 전력 모터용 절연체 및 지지체,
    - 전기 모터용 접속 단자,
    - 전기 모터의 브러시를 수용하는 케이지 절연체,
    - 전기 철탑용 회로 차단기 제어,
    - 전기 공급 케이블 지지체,
    - HF (고 주파수)의 적용을 위한 스페이서(spacer) 또는 절연 지지체,
    - 산업 전류 픽업 레일(pick-up rail)을 위한 절연체,
    - 가열 요소를 위한 지지체 또는 연결부,
    - 전력으로 작동하는 차량을 위한 제3 궤조로부터의 전류 픽업 장치를 위한 지지체 또는 절연체,
    - 전력 변환기 조립체용 절연체,
    - 고 전력 스위치용 절연체,
    - 변압기 접속 단자,
    - 전류의 전달을 위한 벽 부싱(bushing),
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    - 할로겐 램프용 캡,
    - 연료 전지용 지지체,
    - 유리 연화 온도에서 유리와 접촉된 부품
    중 하나로 사용되는 것을 특징으로 하는 절연체.
  20. - SiO2 10 내지 30 몰％
    - BaO 20 내지 40 몰％
    - B2O3 15 내지 30 몰％
    - Bi2O3 0.5 내지 15 몰％
    를 포함하고, 함유하는 아연 옥시드, 알칼리 금속 옥시드 및 알칼리 토금속 옥시드의 농도의 합이 15 내지 65 몰％인 유리.
  21. 삭제
  22. 제20항에 있어서, 불소를 8 몰％ 미만의 양으로 함유하는 것을 특징으로 하는 유리.
  23. 제20항에 있어서, 10 몰％ 미만의 Bi2O3를 함유하는 것을 특징으로 하는 유리.
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