DE2736588B1

DE2736588B1 - Schalldaempfende Masse,Verfahren zur Herstellung schalldaempfender Formkoerper und Verwendung derselben

Info

Publication number: DE2736588B1
Application number: DE19772736588
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr Sarkany; Friedrich Schmidt; Hoesslin Christoph Von
Original assignee: Stettner and Co
Current assignee: Stettner and Co
Priority date: 1977-08-13
Filing date: 1977-08-13
Publication date: 1978-10-12
Also published as: DE2736588C2

Description

Die Herstellung von Formkörpern aus den erfindungsgemäßen Massen kann durch Mischung der Ausgangskomponenten und mehrmaliges Sintern und Mahlen und schließlich Formung zu einem Gebrauchsgegenstand und Verfestigung durch einen Brennprozeß, insbesondere Brennen bis zur Sinterung, geschehen.
Vorteilhaft werden jedoch die Schwermetall(e)
und/oder verbbdiingen mit der vorgefertigten Fritte und mit ggf. bis zu 596 Plastifizierungsmitteln versetzt und bei Anwesenheit von geeigneten Aufschlämmitteln, insbesondere einer ausreichenden Menge destilliertem Wasser, zu einer möglichst homogenen Masse vermischt, getltnet, gemahlen, ggf. mit einem organischen Preßhiffsmittel, z. B. Paraffin. versetzt, dann zu Formkörpern ge-It und diese bei einer Temperatur von 300 bis 70°C für ca 1/2-2 Stunden gebrannt bzw.
gesintert linie ibrenntemperatur liegt zweckmäßig oberhalb der Scbmelztemperatur der Fritte. Der Brennprozeß erfolgt bei den in der Keramikindustrie allgemein å!4ewsndten Bedingungen, insbesondere also bei neutrákt oder oxidierender Atmosphäre und einer geeignet bemessenen Aufheiz- und Abkühlzeit.
Bei einem änderen zweckmäßigen Verfahren zur Herstellung der Masse bzw. von Formkörpern daraus werden zunächst das oder die Schwermetall(e) und/oder deren Verbindunilen) mit Bindemittel versetzt und in einem ersten Miscli, Trocken-, Form-, Brennen und Mahlprozeß eine Pulvermasse hergestellt, die aus teilchen oder Kristafliten aus Schwermetall- und/oder -verbindungen bestehen, die an der Oberfläche wenigstens zum Teil mit dem Bindemittel benetzt sind, oder wenigstens teilweise oberflächig mit diesem reagiert habeh, wobei der Rest des Bindemittels die Außenhaut bildet, die nacb endgültiger Formgebung beim Fertigbrand die verkittende Phase bildet und/oder die oberflächigen kealstionsprodukte wirken beim nachfolgenden Brand als Bindemittel. Dieses Verfahren eignet sich besonders bei Verwendung von Bleioxiden, insbesondere von Pb304 als Schwermetallverbindung(en), da hierdiitrch die thermische Zersetzung derselben verhiWert oder stark reduziert wird.
Zumindest beim endgültigen Formvorgang durch Pressen kahn der Masse ein PreShilfsmittel, insbesondere Paraffin, Alginat etc. zugesetzt werden.
Vorteilhaft kann der Versatz auch aus vorgefertigten Komponenten, die also in der vorbeschriebenen Weise ganz oder teilweise mit Bindemittel oder Reaktionsprodukten mit dem Bindemittel benetzt oder umhüllt sind und aus nicht so behandelten Komponenten bestehen.
dadurch ist es tnöglich, den Bindemittelanteil auf ein Mindestmaß zu beschtänkeh Beispielsweise werden also 80-90 Getv.-% Pb304 mit 20-10 Gew.-% Fritte teniiischt, ggf. naß gemahlen, getrocknet, gebrannt und gemahlen und diesem Pulver wird bis zu 90 Gew.-* Pt3O4 zugesetzt und dies zu endgültigen Formkörpern verarbeitet.
Durch letzteres Verfahren ist es je nach Versatz und Brandführung möglich, relativ hochporöse, jedoch feinporige Formkörper zu erhalten, die sehr gute schalldämpfende Eigenschaften besitzen Die F i g. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen schalldämpfenden Formkörper 1, der z. B. als Gehäuse oder Deckel für ein Relais dienen kann.
In Fig. 2 ist ein Ausschnitt eines Kristallgefuges der erfindungsgemäßen Masse gezeigt, bei dem die einzelnen Kristallite 2 der Schwermetalle und/oder -verbindung(en) durch die Fritte 3 miteinander verkittet sind. Der Anteil der Fritte 3 ist dabei so groß, daß sie alle Zwischenräume ausfüllt und die kristallite vollkommen umhüllt.
Einen ähnlichen Aufbau zeigt der Ausschnitt des in F i g. 3 dargestellten Systems. Hierbei sind die Kristallite 2 ganz oder teilweise von Fritte 3 umschlossen und zwischen Kristallit 2 und Fritte 3 ist eine Schicht 4 aus einem Reaktionsprodukt zwischen Kristallit 2 und Fritte 3 aufgebaut. Der Anteil der Fritte 3 und/oder der Brennprozeß ist hier so gewählt bzw. geführt, daß Hohlräume 5 bestehen bleiben, so daß ein poröser Körper gebildet werden kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel und Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Gefügesystem gemäß F i g. i ist nur der eine Kristallit 2 einem ersten erfindungsgemäßen Prozeß unterworfen und dieser ganz oder vorzugsweise nur zum Teil mit einer Fritte 3 überzogen.
Dabei kann sich eine Reaktionsproduktschicht 4 bilden und ggf. nur noch diese vorhanden sein und als Bindemittel wirken. Der andere Kristallit 6 ist nicht mit Fritte behandelt und haftet am Kristallit 2 nur durch die auf letzterem vorhandene glasige Phase, also der Fritte 3 und/oder dem Reaktionsprodukt 4.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß eine mit einem anorganischen Binder versetzte Masse gebrannt und kalziniert, also zu einem Pulver verarbeitet wird, dem dann ein organisches Bindemittel zugesetzt wird, das z. B. bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur aushãrtet. Das Bindemittel kanh so gewählt werden, daß die Mischung gießbar, verpreßbar oder im Spritzgießverfahren verarbeitbar ist.

Claims

Patentansprüche: 1. Schalldämpfende Masse, d a d u r c h g e -k e n n zeichne t, daß sie im wesentlichen zumindest ein Schwermetall und/oder eine Schwermetallverbindung und ein anorganisches und/oder organisches Bindemittel und/oder Verbindungen bzw.
Reaktionsprodukte derselben enthält oder aus diesen besteht 2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Schwermetall(e) und/oder Schwermetallyerbindung(en) zumindest teilweise mit dem Bindemittel benetzt oder umhüllt sind.
3. Masse nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus einer Glasfritte besteht
4. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse aus 70-95 Gew.-46 Schwermetall(en) und/oder Schwermetallverbindung(en), insbesondere Pb304 und/oder PbSO4 und/oder BaSO4, und 30- 5Gew.-% insbesondere weniger als 12 Gew.-% Glasfritte besteht.
5. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfritte aus 5o-80Gew.-% SiO2 20-40 Gew.-9b B203 O-20Gew.-% PbO O-15Gew.-% Al203 0- 5 Gew.-% MgO und 0- 3 Gew.-% Li20 besteht.
6. Masse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfritte aus 58 Gew.-°/b SiO2 29 Gew.-% B203 9 Gew.-% Al203 3 Gew.-% MgO und 1 Gew.-% Li20 besteht.
7. Verfahren zur Herstellung schalldämpfender Formkörper aus einer Masse nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Schwermetall und/oder eine Schwermetaliverbindung mit einem anorganischen Bindemittel und einem Plastifizierungs- und/oder Preßhilfsmittel gemischt, die Mischung zu einem Formkörper geformt und dieser anschließend durch einen Brennprozeß verfestigt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein solches dient, das beim Brennen eine Glasphase bildet und die Brenntemperatur nahe, insbesondere oberhalb der Schmelztemperatur des Bindemittels gewählt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Schwermetall und/oder eine Schwermetallverbindung mit einem anorganischen Bindemittel und mit oder ohne Plastifizierungs- und/oder Preßhilfsmittel gemischt, die Mischung zu einem Formkörper verformt und anschließend gebrannt wird, daß anschließend der Formkörper gemahlen. darauf mit einem Plastifizierungs- und/oder Preßhilfsmittel gemischt und anschließend in die endgültige Form geformt und durch den anschließenden Brennprozeß verfestigt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von wenigstens zwei verschiedenen Mischungskomponenten aus Schwermetall(en) und/oder Schwermetaliverbindung(enl zunächst wenigstens eine Mischungskomponente mit einem anorganischen Bindemittel gemischt und ggf. mit einem Plastifizierungs- und/oder Preßhilfsmittel versetzt wird, daß diese Mischung(en) dann für sich durch einen Brennprozeß verfestigt, anschließend gemahlen und diese vorgefertigte(e) Mischungskomponente(n) dann mit der oder den anderen Komponente(nX ggf.

unter Zusatz eines weiteren Bindemittelanteils, entweder mit einem Plastifizierungs- und/oder Preßhilfsmittel gemischt, zu einem Formkörper geformt und anschließend durch den Brennprozeß verfestigt wird, oder mit oder ohne Plastifizierungs-und/oder Preßhilfsmittelzusatz zu einem Formkörper verformt und durch den Brennprozeß verfestigt wird, daß diese(r) Formkörper anschließend gemahlen, mit Plastifizierungs- und/oder Preßhilfsmittel versetzt, darauf zu einem endgültigen Formkörper geformt und dieser anschließend durch einen zweiten Brennprozeß verfestigt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwermetallverbindungen die Oxide und/oder Sulfate der Schwermetalle verwendet werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwermetall(e) Blei und/oder Barium verwendet wird bzw. werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12.

dadurch gekennzeichnet, daß als Preßhilfsmittel ein organisches und/oder anorganisches Plastifizierungsmittel verwendet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein anorganisches Plastifizierungsmittel verwendet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Plastifizierungsmittel Ton verwendet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Plastifizierungs-und/oder Preßhilfsmittel Paraffin verwendet wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwermetallverbindung Mennige und als Bindemittel eine niedrigschmelzende Glasfritte verwendet wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel eine Borsilikatfritte verwendet wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel eine Aluminium-Bor-Silikat-Fritte verwendet wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bindemittelanteil von 5 bis 20 Gew.-O/o verwendet wird
21. Verwendung eines Formkörpers aus einer Masse nach Anspruch 1 bis 6, insbesondere hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis ,O ur Dämpfung akustischer, durch elektrische Bauteile erzeugte Schwingungen.
22. Verwendung eines Formkörpers nach Anspruch 21 als Gehäuse oder Gehäuseteil für ein akustische Schwingungen erzeugendes elektrisches Bauteil.
23. Verwendung eines Gehäuses oder Gehäuseteils nach Anspruch 22 als Gehäusewanne und/oder Gehäusedeckel für elektrische Relais.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine schalldämpfende Masse, ein Verfahren zur Herstellung sowie die Verwendung derselben.

Als schalldämpfende Massen zur Dämpfung von akustischen Schwingungen im Hörbereich sind Gewebe aus Textilien oder Glasfasern, Glas- und Steinwolle, Kork, Schaumstoffe und Gummi bekannt aus der Zeitschrift »Acustica« (Akustische Beihefte). 1956, Seiten 160-163. Aus dieser geht hervor, daß die verbleibende wirksame Kraft von der Masse, der Reibung und der Steifigkeit des verwendeten Materials abhängt. Die dort untersuchten Materialien sind alle sehr leicht, relativ weich und elastisch.

Weiterhin ist aus »Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure« Band 77, Nr.4, 28. Jan. 1933, Seiten 91-95, die Schallabsorption von textilen Stoffen bekannt. Auf Seite 92, linke Spalte letzter Absatz ist ausgeführt, daß das Gewicht des Stoffes die Absorption von Schallwellen frequenzabhängig beeinflußt und ein schwerer Stoff deshalb vorzuziehen ist, weil bei diesem der Abfall der Absorption zu tiefen Frequenzen (bis 400 Hz) hin nicht so groß ist, wie bei leichten Stoffen.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich vor allem mit der Aufgabe, die Schallabstrahlung, insbesondere von elektrischen Bauteilen, Schaltmagneten, Brummen von Transformatoren, insbesondere aber von Relais, zu vermindern. Erfindungsgemäß wird hierfür eine Masse vorgeschlagen, die im wesentlichen zumindest ein Schwermetall und/oder eine Schwermetallverbindung und ein anorganisches und/oder organisches Bindemittel und/oder Verbindungen bzw. Reaktionsprodukte derselben enthält. Ein aus dieser Masse bestehender Formkörper besitzt ein sehr gutes Absorptionsvermögen der von einer Schallquelle abgestrahlten, im Hörbereich liegenden Frequenzen. Versuche an Relais zur Verminderung des Schaltgeräusches, vor allem beim Ansprechen derselben, haben mit den erfindungsgemäfen Massen die besten Ergebnisse gebracht. Als organisches Bindemittel dienen beispielsweise Kunststoffe und insbesondere organische Siliziumverbindungen.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, als Schwermetall Blei und/oder Barium zu verwenden, und zwar vorzugsweise als Verbindung mit sehr hohem Molekulargewicht, also insbesondere als Bleimennige Pb3O4 und/oder Bleisulfat PbSO4 bzw. Bariumsulfat BaSO4.

Diese Schwermetalle bzw. deren Verbindungen sind vorteilhaft mit einem eine Glasphase bildenden anorganischen Bindemittel versetzt und gebrannt.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Der in der Zeichnung veranschaulichte Gegenstand zeigt in der F i g. 1 eine mögliche Ausführungsform als Gehäuseteil, z. B. als Gehäusewanne oder Gehäusedeckel und die F i g. 2 bis 4 mögliche Kristallgefüge.

Wie bereits erwähnt, enthält die gebrannte Masse eine Glasphase. Gemäß der Erfindung dient hierzu eine Glasfritte, die z. B. bei Verwendung von Schwermetal- len oder Schwermetallverbindungen einen niedrigen Schmelzpunkt aufweist. Zweckmäßig dient hierfür ein Borsilikatglas. Dieses ist zweckmäßig mit Aluminiumoxid modifiziert, damit die Masse beim Brennen ein möglichst geringes Schwindmaß aufweist und der fertige Körper eine hohe Festigkeit und ggf. hohe Thermo-Schockbeständigkeit besitzt. Eine erfindungsgemäße Masse besteht vorteilhaft aus 70 bis 95 Cew.-O/o Schwermetall(en) und/oder Schwermetailoxid(en) und 30 bis 5 Gew.-% Bindemittel, vorzugsweise in Form einer Glasfritte, bezogen auf die Ausgangsprodukte.

Es ist selbstverständlich, daß die im Bindemittel enthaltenen Verbindungen zum Teil oder ganz mit den Schwermetallen oder -verbindungen reagieren können und im gebrannten Körper nicht mehr oder nicht mehr vollständig als Bindemittel vorhanden sind.Eine solche Masse ist jedoch als zur Erfindung gehörig anzusehen.

Demnach könen bei der Herstellung eines Körpers aus der erfindungsgemäßen Masse feste Lösungen von Mehrstoffsystemen entstehen und auch verschiedene Mischphasen auftreten oder es kann bereits von solchen Verbindungen ausgegangen werden.

Vorzugsweise ist jedoch der Anteil der glasigen Bestandteile so niedrig wie möglich bemessen, um eine Masse mit möglichst großem spezifischen Gewicht zu erhalten. Das Bindemittel dient dabei nur als Verkittungssystem zwischen den schweren Metallen und/oder Verbindungen. Das Bindemittel benetzt oder umhüllt dabei die einzelnen Pulverkörper oder Kristallite des cder der Schwermetall(e)s und/oder der Schwermetallverbindur.g(en) ganz oder teilweise oder es geht oberflächige Verbindungen mit diesem ein, die dann wiederum zum Teil oder ganz als Bindemittel wirken.

Der Anteil des bzw. der Schwermetall(e)s und/oder der -verbindung(en) soll daher insbesondere wenigstens 90 Gew.-% und der Bindemittelanteil insbesondere etwa 10 Gew.-O/o oder weniger betragen. Der Masse kann im Versatz bei der Herstellung noch bis zu etwa 5% anorganische Plastifizierungsmittel, z. B. Ton, zugesetzt sein.

Als Bindemittel sind vor allem Dritten auf Borsilikatbasis mit einer Zusammensetzung von 50-80 Gew.-0/o SiO2, 20-40Gew.-0/o B203, 0-l5Gew.-0/oAl2O3, 0-20 Gew.-% PbO, 0- 5 Gew.-0/o MgO und 0- 3Gew.-0/o Li2O sehr gut geeignet. Eine Masse mit sehr geringem Schwindmaß bei der Herstellung und hoher mechanischer Festigkeit des fertigen Körpers enthält vorteilhaft eine Fritte mit 58 Gew.-°h SiO2, 29Gew.-% B20J.

9 Gew.-% Al2O3, 3 Cjew.-0k MgO und 1 Gew.-% Li2O.

Körper, die mit dieser speziellen Fritte hergestellt sind, besitzen außerdem eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit.