-
Verfahren zur Herstellung fester, anorganische Füllstoffe enthaltender
Formteile mit Siliconharzbindung Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur
Herstellung fester, anorganische Stoffe enthaltender Formteile mit Siliconharzbindung.
Es ist bekannt, Siliconharze mit Füllstoffen zu versehen, zu Formlingen zu verpressen
und diese dann zu festen Körpern zu härten. Im Gegensatz zu Siliconharzfilmen, also
verhältnismäßig dünnen und biegsamen Gebilden, die man auch schon mit befriedigender
Härte herstellen kann, ist die mechanische Festigkeit gefüllter kompakter Preßkörper
- wohl aus Gründen, wie sie unten dargelegt werden - verhältnismäßig gering, und
die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diesem Mangel abzuhelfen.
-
Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß das Gemisch aus einem als hydraulisches
Bindemittel bekannten Stoff und einem in einem leichtflüchtigen Lösungsmittel gelösten
Siliconharz, gegebenenfalls unter Zusatz üblicher Füllstoffe, zur Entfernung des
Lösungsmittels vorgetrocknet, zerkleinert, durch Pressen verformt und durch Erhitzen
gehärtet.
-
Während dabei also die Bindung der Mischung unter Erzielung guter
Plastizität und Preßfähigkeit durch das Siliconharz erfolgt, tritt beim Härtevorgang
noch eine zusätzliche Erhöhung der Festigkeitseigenschaften des Preßlings dadurch
ein, daß das bei der Polymerisation des Siliconharzes frei werdende Wasser von dem
hydraulischen Bindemittel aufgenommen wird, also nicht mehr zu einer Lockerung des
Gefüges führen kann, wie es der Fall ist bei Siliconpreßmassen mit indifferenten,
nicht wasserbindenden Füllstoffen, bei denen dann sogar geringe Mengen frei werdenden
Wassers, die also in Dampfform unter Lockerung des Gefüges aus dem Material zu entweichen
suchen, zu Beeinträchtigungen des Zusammenhaltes und damit der Festigkeitswerte
der Preßkörper führen. Gegenüber Preßlingen, die unter Verwendung chemisch inaktiver
Füllstoffe, wie Glasfasern oder Asbest mit Siliconharzmischungen hergestellt sind,
zeigen die nach dem Verfahren der Erfindung mit einem hydraulischen Bindemittel
als Gemischbestandteil hergestellten Formkörper wesentlich günstigere Festigkeits-und
Abnutzungseigenschaften, z. B. Widerstandsfähigkeit gegen abschabende Einflüsse,
wie sie etwa gefüllten Preßmassen auf der Grundlage hochpolymerer Kohlenstoffverbindungen
entsprechen. Gleichzeitig besitzen aber die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten Preßkörper auf Siliconharzgrundlage noch die weiteren bekannten vorteilhaften
Eigenschaften, z. B. hinsichtlich des Wasserabweisevermögens der Siliconkörper.
-
Man hat zwar bereits vorgeschlagen, erhärtungsfähige Kunststeinmassen
aus Zement, Wasserglas, Gips od. dgl. zur Verbesserung der Elastizitätseigenschaften
mit geringen Mengen emulgierter Silicone
zu versetzen, ist dabei aber nach wie vor
an die hydraulische Erhärtung des Ansatzes in wäßrigem Medium gebunden geblieben.
Die Erzeugung von Preßkörpern, z. B. für elektrotechnische Verwendungen, bei denen
die Bindung durch das Siliconharz erfolgt, ist aber nach jenen, mit nur sehr geringen
und außerdem in wäßriger Emulsion eingebrachten Siliconzusätzen nicht möglich.
-
Das vorliegende Verfahren, nach dem gute Preßlinge mit einem Siliconharzgehalt
von 10 bis 20°/o hergestellt werden können, kann sowohl für die Formgebung nach
dem Heißpreßverfahren benutzt werden, als auch für die Formkörperherstellung mit
Hilfe sogenannter Trockenpreßmatrizen, das sind Matrizen mit Füllraum, wie sie in
der Keramik üblich sind.
-
Hierbei wird dann so viel Masse in die Matrize gefüllt, wie hinterher
im fertigen Preßling enthalten ist.
-
Dabei tritt dann kein Abgang überschüssiger Masse durch die Schließfuge
der Matrize oder durch besonders zu diesem Zweck angebrachte zu :) Öffnungen ein.
-
Bei der Herstellung von Preßformteilen nach der Erfindung können
der Preßmasse außer dem Siliconharz und dem zur Abbindung beim Härtevorgang erforderlichen
hydraulisch erhärtenden Material auch noch inaktive Füllstoffe zugesetzt werden,
um besondere Wirkungen auf die dielektrischen oder sonstigen Eigenschaften der Formkörper
zu erzielen. So ist es beispielsweise möglich, zur Erhöhung der Dielektrizitätskonstante
8O0/o der Gesamtfüll stoffmenge in Form von Bariumtitanat zuzufügen. Kommt es auf
hohe magnetische Permeabilität an, so kann der Zusatz teilweise etwa in Form von
Ferriten erfolgen oder auch in Form von magnetischen Eisenpulvern. Will man bestimmte
Leiter- oder Halbleitereigenschaften erzeugen, so können entsprechende Metalloxyde
oder Metallpulver zugesetzt werden.
-
Für die verwendete Siliconharzlösung können gewisse im Handel befindliche
Typen verwendet werden, die z. B. in 500/oiger Lösung in einem flüchtigen Lösungsmittel
angewendet werden. So eignet sich z. B. eine im Handel mit dem Buchstaben K hezeichstete
Lösung folgender Eigenschaften: Festkörpergehalt .................. etwa 50°/o Lösungsmittel
.................. Toluol (gegebenenfalls auch Trichloräthylen oder Toluol-Testbenzin)
Farbe .................. gelblich Dichte bei 250 .................. etwa 1,05 Viskosität
.................. 10 bis 15 cP Einbrennzeit ohne Trockenbeschleuniger bei 130°
.................. 24 Stunden bei 1500 .................. 18 Stunden bei 1800 6
6 Stunden bei 2000 4 4 Stunden Bleistifthärte des eingebrannten Filmes ........
3 bis 5 H Thermische Beständigkeit . . 250 bis 3000.
-
Als hydraulisch erhärtendes Bindemittel für die Mischung können Zementsorten
verschiedenster Art verwendet werden, insbesondere Tonerde-, Schmelz-oder Hochofenzement,
weiter Gips, Calciumsilicat, Calciumaluminat u. dgl. Mischungen mit 20% Siliconharz
(Festbestandteile) und 800/o Tonerde-Schmelzzement lassen sich leicht pressen und
bei Temperaturen bis zu 3000 härten. Die so erhaltenen Formkörper sind sehr hart
und von beträchtlicher Zug-, Biege-und Schlagbiegefestigkeit. Auch ergeben sich
ausgezeichnete Werte für den elektrischen Isolationswiderstand. Dieser wurde ermittelt
zu 5 . 1012 Ohm/cm spezifischer Widerstand. Derartige Körper mit Tonerdezement sind
auch im Wasser lagerungsheständig.
-
Das Verfahren wird im folgenden an Hand einiger Ausführungsbeispiele
erläutert: Beispiel 1 40 Teile Siliconharzlösung werden mit 80 Teilen Hochofenzement
gut gemischt und bei 1000 etwa 1 Stunde erwärmt, so daß das Lösungsmittel vollständig
entweicht und eine gewisse Vorpolymerisation des Harzes eintritt. Die Mischung besteht
dann aus 20 Teilen Harz und 80 Teilen Füllstoff. Das Material wird dann zu Staub
zerrieben und in einer geheizten Matrize bei einem ausreichenden Druck gepreßt,
so daß der Masseüberschuß durch die Schließfugen der Matrize oder durch die vorgesehenen
Masseabgangkanäle entweicht.
-
Soll das Material nach der Art des Trockenpreßverfahrens in der Keramik
verarbeitet werden, so wird die vorpolymerisierte Mischung nicht zu Staub zerrieben,
sondern granuliert, so daß eine körnige Masse von guter Füllfähigkeit entsteht.
Diese wird in einer Matrize mit etwa dem 2,5fachen Füllraum ge-
preßt, unter Anwendung
eines Druckes von 400kg/cm2.
-
Die Formlinge werden dann in eine entsprechende Heizvorrichtung gebracht
und im Verlaufe von 30 Minuten auf eine Temperatur von 3000 hochgeheizt. Bei dieser
Temperatur verbleiben sie dann weitere 30 Minuten. Metallarmaturen werden mit eingepreßt.
-
Beispiel 2 20 Teile Siliconharzlösung, 10 Teile Tonerdezement und
80 Teile Bariumtitanat werden gemischt und weiterverarbeitet, wie im Beispiel 1
angegeben. Aus dieser Mischung lassen sich Platten für Kondensatoren pressen. Die
Belegungen des Kondensatordielektrikums werden in Form von Stanniolscheiben in die
Matrize eingelegt und mit aufgepreßt, so daß die Flächen des plattenförmigen Dielektrikums
auf beiden gegenüberliegenden Seiten mit Stanniol bedeckt sind.
-
Man erhält auf diese Weise einen Kondensator, der entsprechend dem
Bariumtitanatanteil hohe Kapazität aufweist.
-
Als weiteres Anwendungsbeispiel für einen elektrischen Isolierkörper
nach der Erfindung mag eine Einführungsbuchse für ein elektrisches Wärmegerät dienen,
wie sie in der Zeichnung veranschaulicht ist.
-
Ein Rohrheizkörper aus einer Messinghülseb trägt als feuchtigkeitsdichten
Abschluß einen Isolierkörper der nach dem beschriebenen Verfahren aus einem Siliconharz
mit hydraulisch erhärtetem Füllmaterial besteht. Bei der Formgebung und Härtung
ist der Anschlußdraht für die Heizwendel c in die Buchse mit eingepreßt worden.
Die Heizwendel selbst ist innerhalb der Messinghül se isoliert angeordnet.