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Elektrowärmematerial aus geschmolzenem Magnesiumöxyd Die Erfindung
betrifft einen hitzebeständigen, gut wärmeleitendem, elektrisch isolierenden Werksstoff
aus gepulvertem, geschmolzenem Magnesiumoxyd, dessen Teilchen einen festhaftenden,
elektrisch isolierenden, hoch feuchtigkeitsbeständigen Oberflächenüberzug haben.
Der erfindungsgemäße Werkstoff ist vor allem zur Anwendung in der Elektrowärmetechnik
geeignet, z. B. zur Einbettung von Heizwendeln.
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Bisher hat man für diese Zwecke fein gemahlenes Magnesiumoxyd verwendet,
das jedoch im Gebrauch durch Aufnahme von Feuchtigkeit und vorn Gasen, wie z. B.
Kohlendioxyd, seinen elektrischen Widerstand mit -der Zeit ändert. Der mit ,der
Zeit eintretende Widerstandsabfall vermindert die Lebensdauer sder Geräte.
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Geschmolzenes Magnesiumoxyd wird zumeist aus Magnesit oder Magnesiumkarbonat
durch Erhitzung auf hohe Temperaturen, bei denen die Kohlensäure entweicht, hergestellt.
Die Schmelzung wird bei etwa 3ooo bis 35oo° durchgeführt, wobei größere Klumpen
von Magnesitumoxyd anfallen, die vor Gebrauch fein gemahlen und ,gesichtet werdesn.
Es ist schon bekannt, den elektrischen Widerstand derartigen Magnesiumoxyds durch
Erhitzen in :einer oxydierenden Atmosphäre zu erhöhen. Wenn in der weiteren Beschreibung
der Ausdruck
gwschmolzenes Mlagnesiunoxyd gebraucht wird, so soll
darunter auch ein solches NMaterial verstanden sein, das gemäß demn vorstehend beschriebenen
Verfahren mit oxydierenden Gasen behandelt wurde.
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Gemäß der Erfindung setzt. man dem gepulverten, geschmolzenen Magnesiumoxyd
geringe Mlengen anorganischer Zusatzstoffe zu, die beim Erhitzen, zusammenschmelzen
und an der Oberfläche des Magnesiumoxyds einen Überzug bilden oder mit dem Magnesiumoxvd
beim Erhitzen eine eutektische Schmelze eingeben und damit die erwünschte feuchtigkeitsundurchlässige
Oberflächen-Schicht bilden. Als geeignetes Zusatzmaterial haben sich kieselsäurehaltige
Stoffe erwiesen, wie z. B. amorphes Siliciumdioxyd, Aluminiumhydrosilicat, Magnesiumhydrosilicat
oder Mischungen von mehreren dieser Stoffe oder Mischungen mit anderen anorganischen
Stoffen, wie z. B. Calciumoxyd, Berylliumoxyd, Magnesiumoxyd,. Alunümiumoxyd, Zirkonoxy
d o. dgl. In allen Fällen werden solche Zusatzstoffe ausgewählt und in solchen Mlengen
zugesetzt, daß der Schmelzpunkt der Misclung unter der des reinen Magnesiumoxyds
liegt, z. B. bei IIoo bis 2ooo°. Nachfolgend sind einige Ausführungsbeispiele aufgeführt.
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Beispiel I I bis 5 Teile fein gemahlene, amorphe Kieselsäure, z. B.
aus Diatomeenerde, werden in einer geeigneten Mühle mit 99 bis 95 Teilen geschm@lzenem
und fein zerkleinertem Magnesiumoxyd vermahlen, bis die Kieselsäure in dem Magnesiumoxyd
fein verteilt ist. Das Gemisch wird dann in einer oxydierenden oder nichtoxydierenden
Atmosphäre in einem geeigneten Tiegel auf etwa I5oo bis I6oo° erhitzt. Nachdem jedes
Magnesiumoxydteilchen mit einem feuchtigkeitsu unempfindlichen Überzug versehen
ist, beendet man das Glühen und läßt die Masse abkühlen. Sie kann nach üblicher
Aufbereitung durch Mahlen und Sieben verwendet werden.
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Beispiele Dieselben Mengen Magnesiumoxyd und Kieselsäure wie in Beispiel
I werden zunächst in der gleichen Weise wie in Beispiel I behandelt. Nach der ersten
Erhitzung auf I50o bis I6oo° erfolgt jedoch, nachdem das Material vorher nochmals
gemahlen wurde, eine zweite Erhitzung auf I7oo bis 2ooo°. Das nach dieser zweiten
Erhitzung anfallende Material wird in üblicher Weise aufbereitet.
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Beispiel 3 Dieselben Mengen Magnesiumoxyd und Kieselsäure wie in Beispiel
I werden zunächst in der gleichen Weise wie in Beispiel I behandelt, dann nach Beispiel
2 auf I7oo° erhitzt und nach neuerlichem Vermahlen ein drittes Mal auf etwa 2ooo°
erhitzt.
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Beispiel 4 Eine Mischung von 98 bis go Teilen geschmolzenem Magnesiumnoxyd,
I bis 5 Teilen Calciumoxyd kund I bis 5 Teilen Siliciumdioxyd worden gemäß Beispiel
I, 2 oder 3 behandelt. Beispiel 5 Gemäß einem der in Beispiel I, 2 oder 3 beschriebenen
Verfahren wird eine Mischung von geschmolzenem Magnesiumoxyd mit natürlichem Magnesiumhydrosilikat
(Talk) oder natürlichem Aluminiumhydrosilikat (Kaolin) verarbeitet.
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Beispiel 6 Das Verfahren der Beispiele I, 2 oder 3 wird mit einer
Masse durchgeführt, die an Stelle der Kieselsäure ½ bis 3 Teile Kaolin un4 ½ bis
3 Teile Talkum enthält.
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Beispiel7 Das Verfahren des Beispiels I mit den in den Beispielen
5 und 6 genannten Zusätzen wird hei Temperaturen zwischen IIoo und I4oo°, zweckmäßig
bei I3oo° durchgeführt.
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Es wurde gefunden,daß die Erhitzung auf I6oo° und darüber gewisse
Vorteile, wenigstens bei einigen Zusätzen, bietet, daß aber gesinterte Massen eintstehen,
die nochmals gemahlen werden müssen, wodurch frische Magnesiumoxydoberflächen durch
Zerstörung des Überzuges freigelegt würden. Wenn jedoch das gemahlcne Material nur
auf IIoo bis I4oo° erhitzt wird, sintern die Teilchen nicht mehr zusammen.
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Ein längeres Erhitzen auf niedrigere Temperaturen ist vorteilhafter
als ein kurzes Erhitzen auf hohe Temperaturen. Wenn z. B. Cgarged von je iooo g
mit Zugsätzen von o,-his 2010 Zettlitzer K aolin und 99,5 bis 98°%o geschmolzenem
Magnesiumoxyd zwei Stunden auf 13i5° in einem Laboratoriumsofen erhitzt und eine
gleiche Zeit abgekühlt w-urden, so hatten diese Proben -etwas schlechtere Eigenschaften,
als wenn eine gleiche Charge in einem Betrivebsofen 72 Stunden auf i275° erhitzt
und eine gleiche Zeitabgekühlt wurde.
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Nachstehend wird die Analyse eines 7ettlitzer Kaolins gegeben, der
sich besonders für die Durchführung des erfiinduingsgemäßen
Verfahrens
eignet. Das bei IIoo getrocknete Material hatte folgende Zusammensetzung:
| Glühverlust ........... I3,58% |
| Kieselsäure ........... 46,o8% |
| Aluminiumoxyd ....... 39,28% |
| Eisenoxyd (Fe2O3) ..... o,760% |
| Calciumoxyd ......... 0,I5% |
| Magnesiumoxyd ....... -- |
| Galiumoxyd ........... o,I2% |
| Natriumoxyd ......... o,o3%0 |
Daß bereits, durch eine Glühung bei IIoo bis I4oo° eine Reaktion zwischen dem geschmolzenen
Magnesiumoxyd und dem Zusatzstoff stattfindet, kann leicht unter dem Mikroskop festgestellt
werden.
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Zur Veranschaulichung der Feuchtigkeitsunempfindlichkeit sei angeführt,
daß I g des gepulverten Endproduktes beim Einbringen in 5 g Wasser, das To Tropfen
einer Phenolphthaleinlösung von o,o4 g Phenolphthalein in Ioo cm3 einer 5o/5o Alkohol-Wasser-Mischung
enthält, folgende Ergebnisse lieferte:
| Zeit bis zum Auftreten |
| der roten, Alkalität |
| anzeigenden Farbe |
| Unbehandeltes, geschmol- |
| zenes Magnesiumoxyd. . 2 Minuten |
| Geschmolzenes MgO mit |
| o,5 % Zettlitzer Kaolin, |
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| erhitzt auf I275..... I8 |
| Wie 2 mit I % Zettlitzer |
| Kaolin . . . . . . . . . . . . . . 2o - |
Der Widerstand gegen Feuchtigkeit kann durch erhöhte Zusätze noch vergrößert werden.
Es empfiehlt sich jedoch nicht, die Zusatzmenge größer als Io% zu nehmen. Die erhaltenen
Produkte können mit anderen elektrisch isolierenden Materialien gemeinsam verarbeitet
werden, wie z. B. Wachsen, natürlichen und künstlichen Harzen, Asphalten, Lacken,
Glimmer, Asbest, Bleiborat u. dgl.