DE1471180C

DE1471180C - Verfahren zur Herstellung von Glimmerfolie

Info

Publication number: DE1471180C
Application number: DE19641471180
Authority: DE
Inventors: Willem Albany; Ketterer Richard Jay Burnt Hills; N.Y. Vedder (V.St.A.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1963-01-30
Filing date: 1964-01-30
Publication date: 1973-07-12

Description

A (51%
B (31%
C (30%
(5%
(5%
F (37%
G (41%
H (80%

D
E

B₂O₃,
B₂O₃,
B₂O₃,
B₂O₃,
B₂O₃,
B₂O₃,
B₂O₃,
B₂O₃,

49% K₂O, 0% P₂O₅);
49% K₂O, 21% P₂O₅);
50% K₂O, 20% P₂O₅);
50% K₂O, 45% P₂O₅);
28% K₂O, 67% P₂O₅);
28% K₂O, 35% P₂O₅);
20% K₂O, 39% P₂O₅) und
20% K₂O, 0% P₂O₅).

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Glimmerfolie aus feinzerteilten Glimmerteilchen unter Verwendung eines sauerstoffhaltige Bor-, Alkalimetall- und gegebenenfalls Phosphorverbindungen enthaltenden Bindemittels, bei dem die mit einer wäßrigen Bindemittellösung versetzte Folie gebrannt wird.

Aus feinverteilten Glimmerteilchen unter Verwendung eines Bindemittels hergestellte Glimmerfolien sind seit langem bekannt. Als Bindemittel für die feinzerteilten Glimmerplättchen wurden bisher hauptsächlich glasartige Massen verwendet, beispielsweise wurde feinzerteiltes Glas mit feinzerteilten Glimmerteilchen vermischt und dann die Mischung nach Formgebung bis zum Erweichungspunkt des Glases erwärmt. Aus der USA.-Patentschrift 2 549 880 ist auch bereits ein Verfahren zur Herstellung von Glimmerfolie bekannt, bei dem aus feinzerteilten Glimmerteilchen unter Anwendung der aus der Papierherstellung bekannten Arbeitsweise eine Folienbahn hergestellt wird, die mit einer Bindemittellösung imprägniert ist und zur Abbindung auf höhere Temperatur erwärmt wird. In der USA.-Patentschrift 2 549 880 werden unter anderem Bleisalze, wie Bleiborat und Bleiacetat enthaltende Imprägnierlösungen, vorgeschlagen. Aus der britischen Patentschrift 539 708 sowie aus »Journal of the American Ceramic Society«, 1950, S. 239 bis 241, ist es bereits bekannt, Imprägnierlösungen zu verwenden, die sauerstoffhaltige Phosphor-, Bor- und Alkalimetallverbindungen enthalten können. Aus der USA.-Patentschrift 2196 973 ist die Verwendung von aus Phosphor-Zweckmäßigerweise wird die mit der Bindemittellösung getränkte Folie auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 1 bis 10% getrocknet, warmgepreßt und bei einer Temperatur von 560°C gebrannt.

Die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Glimmerfolien zeichnen sich durch eine Biegefestigkeit von über 28 kg/mm² sowie eine gute Feuchtigkeitsbeständigkeit aus, wohingegen die bisher bekannten anorganisch gebundenen Glimmerfolien eine Biegefestigkeit von annähernd 21 kg/mm² besitzen.

Die Zeichnung zeigt das Dreistoffdiagramm von B₂O₃, K₂O und P₂O₅ mit dem Zusammensetzungsbereich des beim Verfahren nach der Erfindung eingesetzten Bindemittels.

Als Ausgangsmaterial für das Verfahren nach der Erfindung dienen natürliche oder synthetische Glimmerflocken, die in bekannter Weise zu außerordentlich feinen Teilchen zerkleinert werden. Dazu werden gewöhnlich die Glimmerflocken 5 bis 20 Minuten lang, vorzugsweise 10 Minuten lang, auf eine Temperatur von 750 bis 850° C erwärmt, vorzugsweise auf eine Temperatur von 800°C. Anschließend werden die Glimmerflocken in ein wäßriges Medium gegeben und verrührt, beispielsweise mittels einem mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Mixers, wodurch die Glimmerflocken in feine Teilchen oder Plättchen aufgespalten werden. Dadurch erhält man eine pulpenähnliche Aufschwemmung des Glimmers. Die besonders feinen und besonders groben Teilchen können aus der Aufschwemmung entfernt werden. Aus der Aufschwemmung wird dann nach der aus der Papierherstellung bekannten Arbeitsweise eine nasse Glimmerfolie hergestellt, indem man die Glimmerteilchen auf einer Unterlage absetzt und das wäßrige Medium durch Absaugen oder Verdampfen entzieht. Die nasse Glimmerfolie wird dann in üblicher Weise mit Hilfe bekannter Forrichtungen getrocknet und kalandert. Der getrockneten Folie wird dann eine Bindemittel-

lösung mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zugesetzt. Die Bindemittellösung kann auch gegebenenfalls bereits der pulpenähnlichen Glimmeraufschwemmung oder der nassen Folie zugegeben werden. Die mit der Bindemittellösung versetzte Folie wird dann getrocknet, erneut angefeuchtet, gepreßt und bei annähernd 56O⁰C gebrannt. Als Rohstoffe für die Bereitung der Bindemittellösung sind geeignet: Kaliumborate, Kaliumphosphate und deren Salze, Borsäure, Phosphorsäure, Kaliumhydroxid und die Oxide von Bor, Phosphor und Kalium.

In dem in der Zeichnung dargestellten Dreistoffdiagramm von B₂O₃, K₂O und P₂O₅ begrenzen die ausgezogenen Linien AB, BC, CD, DE, EF, FG, GH und HA den Zusammensetzungsbereich des Bindemittels. Vorzugsweise beträgt der Bindemittelgehalt der Glimmerfolie 2 bis 12 Gewichtsprozent. In dem Dreistoffdiagramm sind Beispiele von Bindemittelzusammensetzungen angegeben, die nachstehend näher erläutert werden. Bei den Zusammensetzungen Nr. 1 bis 10 handelt es sich um Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung, wohingegen die Zusammensetzungen Nr. 11 bis 17 außerhalb des Bereiches nach der Erfindung liegen und Vergleichsbeispiele darstellen. Auch bei den in den nachstehenden Tabellen erläuterten Zusammensetzungen Nr. 18 und 19, die neben B₂O₃ und P₂O₅ noch Na₂O bzw. Li₂O enthalten, handelt es sich um Vergleichsbeispiele.

Die Tabelle I gibt die Rohstoffe in Gewichtsteilen der trockenen Salze und das destillierte Wasser für die Bindemittelzusammensetzungen Nr. 1 bis 19 zum Tränken der Glimmerfolien an.

Tabelle I

Nr.	K₂B₄O₇4H₂O	KH₂PO₄	H₃BO₃	85%ig H₃PO₄	KOH	H₂O
1	100,00					1900
2	54,44		22,08	23,48		1928
3	25,06	25,52	23,90	25,52		2451
4	15,40	24,49	29,13	30,98		1671
5	19,62	31,18	23,84	25,36		1591
6	49,49	50,51				2464
7	26,99	42,91	14,59	15,51		1451
8	25,38	45,20	10,27	19,15		2017
9	35,96	64,04				2000
ία	12,29	87,71				2464
11	35,49		65,51			2000
12	22,25	22,70	26,67	28,38		2170
13	28,30	53,05			18,65	2000
14	38,60	61,40				1231
15	30,24	48,08	10,50	11,18		1390
16	9,29	76,84			13,87	1799
17		100,00				2000
18	54,69	45,31				1411
	(Na₂B₄O₇-4H₂O)	(NaH₂PO₄)
19			35,78	38,18	26,04	1424.
					(LiOH · H₂O)

Die Tabellen gibt die Molprozente von B₂O₃, P₂P₅ und K₂O für die Bindemittelzusammensetzungen Nr. 1 bis 17 und die Molprozente der Oxyde für die Zusammensetzungen Nr. 18 und 19 an.

Tabelle II

Nr.	B₂O₃	P₂O₅	K₂O
1	66,7		33,3
2	65,6	12,5	21,9
3	47,4	27,1	25,5
4	44,7	25,6	29,7
5	40,6	23,3	36,1
6	37,8	21,6	40,6
7	34,2	19,8	46,0

60

Nr.	B₂O₃	P₂O₅	K₂O
8	33,3	33,3	33,3
9	28,6	28,6	42,8
10	10,5	42,1	47,4
11	80,0	10,0	10,0
12	52,6	30,1	17,3
13	36,7	36,7	26,6
14	26,4	15,1	58,5
15	31,6	18,4	50,0
16	8,9	35,6	55,5
17		50,0	50,0
18	37,8	21,6	40,6 Na₂O"
19	37,8	21,6	40,6 Li₂O

Die Tabelle III gibt die Biegefestigkeiten in kg/mm² und den Prozentsatz der Feuchtigkeitsbeständigkeit, bezogen auf die Biegefestigkeit, der Zusammensetzungen Nr. 1 bis 19 an.

Tabelle III

Nr.	Biegefestigkeit in kg/mm²	Feuchtigkeits beständigkeit in %
1	31,26	103,5
2	32,07	91,5
3	30,86	96,3
4	30,74	93,3
5	33,14	96,6
6	32,08	91,8
7	31,38	98,3
8	31,93	100,9
9	32,71	88,1
10	31,34	102,5
11	26,59	100,0
12	20,43	95,4
13	19,03	113,1
14	19,68	95,6
15	33,21	64,3
16	31,98	100,0
17	22,95	69,4
18	23,19	100,5
19	20,66	106,0

Die Zusammensetzung Nr. 5 der vorstehenden Tabellen liefert eine Glimmerfolie mit einem anorganischen Bindemittel, die aus Muskovitglimmer besteht und eine hohe Biegefestigkeit von 33,14 kg/mm² und eine große Feuchtigkeitsbeständigkeit von 96,6% der Biegefestigkeit nach 2 Stunden langem Eintauchen in Wasser und nachfolgendem Trocknen besaß. Die Rohstoffe für die Zusammensetzung Nr. 5 waren 19,62 Gewichtsteile Kaliumborat, 31,18 Gewichtsteile primäres Kaliumphosphat, 23,84 Gewichtsteile Borsäure und 25,36 Gewichtsteile 85%iger konzentrierter Phosphorsäure. Diese Stoffe wurden mit 1591 Gewichtsteilen destilliertem Wasser vermischt, so daß sich eine Bindemittellösung ergab. Diese Lösung ergab ein Bindemittel aus 40,6 Molprozent B₂O₃, 23,3 Molprozent P₂O₅ und 36,1 Molprozent K₂O.

Eine nasse Glimmerfolie wurde auf einem Raster gebildet, getrocknet und kalandert, wie bereits oben beschrieben wurde. Die Zusammensetzung Nr. 5 wurde in gelöster Form der Folie zugesetzt, so daß diese mit dem Bindemittel getränkt wurde. Danach wurde die Folie bei einer Temperatur von 85 bis 95° C etwa 1 Stunde lang getrocknet. Man trocknete so lange, bis die anwesende Feuchtigkeit weniger als 1 % betrug. Diese Feuchtigkeitsmenge wurde vom Raster während des Trocknens zurückgehalten. Das Trocknen ist notwendig, weil die Folie vom Raster leicht und ohne zu zerreißen abgezogen werden soll.

Vor dem Pressen der Folie muß diese erneut angefeuchtet werden, so daß sie zwischen 1 und 10% Feuchtigkeit enthält, vorzugsweise 4%, damit sie sich leichter pressen läßt und während des Härtens nicht Blasen schlägt. Der Grad der Anfeuchtung in dem angegebenen Bereich hängt vom Gehalt des Bindemittels, dem Druck, der Stärke der Folie und der Erwärmung beim Trocknen, dem nachfolgenden Konditionieren und dem Härtungsvorgang ab. Die zulässige Feuchtigkeit kann in einigen Fällen 10% betragen, gewöhnlich bevorzugt man aber eine Feuchtigkeit von 3 bis 5% vor dem Pressen für eine Folie mit einer Stärke von 0,3 mm.

Die bevorzugte Temperatur beim Pressen beträgt 200⁰C, obwohl auch höhere oder niedrigere Temperatüren angewendet werden können. Der bevorzugte Druck beim Pressen beträgt 0,35 kg/mm², obwohl auch gute Ergebnisse bei sehr viel geringeren Drücken erhalten wurden. Drücke bis zu etwa 2,8 kg/mm² sind bei der Herstellung von wünschenswerten Materialien angewendet worden. Die Zeit, die zum Pressen erforderlich ist, hängt von der angewendeten Temperatur und dem Druck ab. Gewöhnlich läßt sich die Zeit durch routinemäßige Prüfungen für jede Foliengröße ermitteln. Beispielsweise preßt man etwa 2 Stunden, wenn man einen Druck von 0,35 kg/mm² und eine Temperatur von 200° C anwendet, wobei die Folie aus dem Glimmer 0,3 mm stark und der größte Abstand von jedem Punkt bis zur Kante der Folie 15,2 cm beträgt.

Nach dem Pressen der Folie kann diese konditioniert werden, so daß alle restlichen Spuren von Wasser entzogen werden, die zur Blasenbildung führen könnten, indem man etwa 8 bis 24 Stunden lang die Temperatur allmählich von etwa 9O⁰C auf 175° C erhöht.

Dieser Verfahrensschritt kann fortfallen, wenn er mit dem nachfolgenden Härten vereinigt wird.

Wenn die Folie so weit konditioniert ist und gehärtet oder gebrannt werden kann, dann ist sie immer noch in einem solchen Zustand, daß sie in Wasser zerfallen kann. Durch eine weitere Erwärmung beim Härten in einem offenen Ofen bis auf einen kritischen Wert, findet eine unerwartete Umwandlung in eine unlösliche Glimmerfolie statt. Diese tritt bei den erfindungsgemäßen Bindemittelzusammensetzungen bei einer Temperatur von annähernd 560° C ein. Beispielsweise benötigt eine Folie von 0,3 mm Stärke etwa 2 Stunden, um diese Temperatur zu erreichen. Wenn die Brenntemperatur, d. h. die genannte Temperatur, erreicht worden ist, wird die Folie etwa 1 Stunde lang auf dieser konstanten Temperatur gehalten. Es versteht sich von selbst, daß dieser Verfahrensschritt von Zeit und Temperatur abhängig ist. Die auf diese Weise angefertigte Folie kann beispielsweise, wenn sie unlöslich gemacht wurde, 2 Stunden in Wasser getaucht werden, langsam wieder getrocknet werden und behält ihre ursprüngliche Biegefestigkeit weitgehend bei.

Zusammensetzungen, die in ihren prozentualen Molverhältnissen von B₂O₃, K₂O und P₂Os nicht in dem Bereich lagen, der durch die ausgezogenen Linien AB, BC, CD, DE, EF, FG, GH und HA oder nicht durch HA gegeben sind, besitzen nicht die verbesserte Biegefestigkeit oder die große Feuchtigkeitsbeständigkeit oder diese beiden gewünschten Eigenschaften der Erfindung. Wie die Tabellen I, II und III aufzeigen, besitzen die Zusammensetzungen Nr. 11, 12, 13 und 14 nach dem Tränken nicht die verbesserte Biegefestigkeit von mehr als 28 kg/mm². Die Zusammensetzungen Nr. 15 und 16 zeigten bei ähnlichen Bedingungen nicht die große Feuchtigkeitsbeständigkeit. Die Zusammensetzung Nr. 17 besaß, wenn sie zur Tränkung der Folien verwendet worden war, keine der beiden vorteilhaften Eigenschaften.

Die Zusammensetzungen Nr. 18 und 19 wurden ebenfalls zum Tränken verschiedener Glimmerfolien verwendet. Die Zusammensetzung Nr. 18 zeigte eine Biegefestigkeit von 23,19 kg/mm². Die Folie, die mit der Zusammensetzung Nr. 19 getränkt worden war, besaß eine Biegefestigkeit von 20,66 kg/mm². Beide Folien waren weitgehend feuchtigkeitsbeständig. Die Zusammensetzungen Nr. 18 und 19 wurden zum Tränken verschiedener Glimmerfolien verwendet und auf ihre Biegefestigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit geprüft für den Fall, daß Na₂O oder Li₂O an Stelle von K₂O verwendet wurde, um festzustellen, ob die erfindungsgemäß verbesserten Eigenschaften erhalten werden können. Die Zusammensetzungen Nr. 18, 19 und 6 enthielten den gleichen Molprozentsatz von B₂O₃ und P₂O₅. Die Zusammensetzungen wurden durch 40,6 Molprozent Na₂O, Li₂O oder K₂O abgewandelt. Beide Folien, die mit den Zusammensetzungen Nr. 18 und 19 getränkt worden waren, besaßen nicht die verbesserte Biegefestigkeit der Folie, die mit der Zusammensetzung Nr. 6 getränkt worden war.

Mehrere Beispiele für die erfindungsgemäße Herstellung von anorganisch gebundenen, rekonstituierten Glimmerfolien werden nachstehend angegeben werden. Die Bindemittelzusammensetzung in jedem der Beispiele 1 bis 10 entspricht den Bindemittelzusammensetzungen der Zusammensetzungen Nr. 1 bis 10 der Tabellen I, II und HI. In jedem der nachstehenden Beispiele wurde eine Aufschwemmung von feinzerteiltem Glimmer in Wasser verwendet. Für die Aufschwemmung wurde ein gebrannter Muskovitglimmer hergestellt. Dieser Glimmer wurde entionisiertem Wasser zugesetzt, und die entstandene Aufschwemmung wurde lebhaft gerührt, damit die Glimmerteilchen zerkleinert wurden. Die ultrafeinen und die groben Körner wurden dann von der Aufschwemmung abgetrennt und das entstandene Material zu einer nassen, rekonstituierten Glimmerfolie auf einem Raster geformt. Die Folie wurde getrocknet und kalandert.

Beispiel 1

Eine anorganische Bindemittelzusammensetzung wurde aus 100 Gewichtsteilen K₂B₄O₇ · 4H₂O bereitet. Diese Masse wurde dann mit 1900 Gewichtsteilen destilliertem Wasser vermischt. Die entstandene Binde-. mittellösung bestand, ausgehend von den entsprechenden Oxiden, aus 66,7 Molprozent B₂O₃ und 33,3 Molprozent K₂O. Vier dieser getrockneten Glimmerfolien mit einer Größe von etwa 20 cm zu 25 cm und einer Stärke von 0,1 mm wurden mit der angegebenen Bindemittellösung getränkt, indem man diese mit einem Pinsel auftrug. Die getränkten Folien wurden dann bei 90⁰C 18 Stunden lang getrocknet, so daß weniger als 1% Feuchtigkeit in ihnen enthalten war.

Die Folien wurden nachfolgend erneut angefeuchtet, so daß etwa 4% Feuchtigkeit vorhanden waren und bei 200⁰C und 0,35 kg/mm² 2^l/₂ Stunden lang gepreßt. Nach dem Pressen wurde eine Folie von 0,3 mm Stärke vorkonditioniert, indem sie allmählich von 110⁰C auf 175° C erwärmt wurde, wobei die Erwärmung nicht mehr als 5° C innerhalb von 2 Stunden betrug. Die Erwärmung wurde danach fortgesetzt, indem die Temperatur innerhalb von 30 Minuten um höchstens 50⁰C erhöht wurde, bis eine Temperatur von 56O⁰C erreicht wurde. Die Folie wurde dann 1 Stunde bei einer Temperatur von annähernd 560° C gebrannt, so daß eine unlösliche Glimmerfolie erhalten wurde. Das Bindemittel hatte einen Anteil von annähernd 5,9 Gewichtsprozent der Folie.
Man ließ diese Folie abkühlen, ehe man die Biege-

festigkeit von etwa 32 kg/mm² ermittelte. Die Folie wurde dann 2 Stunden lang in Wasser getaucht, getrocknet und erneut auf ihre Biegefestigkeit geprüft. Die Folie besaß eine Biegefestigkeit von 103,5% der ursprünglichen Biegefestigkeit. Die erfindungsgemäße

ίο Glimmerfolie besaß also nach dem Tränken mit einer anorganischen Bindemittellösung nach der Erfindung sowohl eine verbesserte Biegefestigkeit als auch eine ausgezeichnete Feuchtigkeitsbeständigkeit.

Beispiel 2

Eine anorganische Bindemittellösung wurde hergestellt, indem man 54,44 Gewichtsteile K₂B₄O₇ · 4H₂O, 22,08 Gewichtsteile H₃BO₃ und 23,48 Gewichtsteile H₃PO₄ mit 1928 Gewichtsteilen destilliertem Wasser vermischte. Die entstandene Bindemittellösung bestand aus 65,5 Molprozent B₂O₃, 12,5 MoI-' prozent P₂O₅ und 21,9 Molprozent K₂O, wenn man den Anteil in Form von Oxiden angibt. Vier der getrockneten, rekonstituierten Folien waren etwa 20 x 25 cm groß und besaßen eine Stärke von 0,1 mm und waren mit dem beschriebenen Bindemittel getränkt worden. Die getränkten Folien wurden bei 90⁰C etwa 18 Stunden lang getrocknet, so daß weniger als 1 % Feuchtigkeit in ihnen enthalten war.

Die Folien wurden nachfolgend mit etwa 4% Feuchtigkeit erneut angefeuchtet und bei 200⁰C und einem Druck von 0,35 kg/mm² annähernd 2¹I₂ Stunden lang gepreßt. Nach dem Pressen wurde eine Folie mit einer Stärke von 0,15 mm vorkonditioniert, indem sie innerhalb von 72 Stunden allmählich von 105 auf 175° C erwärmt wurde. Dann wurde die Temperatur allmählich, d. h. im Laufe von A¹I₂ Stunden, auf 560⁰C erhöht. Die Folie wurde bei der Temperatur von 560⁰C 1 Stunde lang gehärtet, so daß eine unlösliehe, rekonstituierte Glimmerfolie erhalten wurde. Der Bindemittelanteil betrug etwa 5,7 Gewichtsprozent der Folie.

Die Folie ließ man abkühlen, ehe man ihre Biegefestigkeit von 32,07 kg/mm² ermittelte. Die Folie wurde dann 2 Stunden lang in Wasser getaucht, erneut getrocknet und auf ihre Biegefestigkeit geprüft. Die Folie besaß noch 91,5% der ursprünglichen Biegefestigkeit. Die Glimmerfolie, die mit einem anorganischen Bindemittel nach der Erfindung getränkt worden war, besaß also sowohl eine verbesserte Biegefestigkeit als auch eine große Feuchtigkeitsbeständigkeit.

Beispiel 3

Eine anorganische Bindemittelzusammensetzung wurde aus 25,06 Gewichtsteilen K₂B₄O₇ · 4H₂O, 25,52 Teilen KH₂PO₄, 23,90 Gewichtsteilen H₃BO₃ und 25,52 Gewichtsteilen H₃PO₄ bereitet. Diese Verbindungen wurden mit 2451 Gewichtsteilen destilliertem Wasser vermischt. Die entstandene Bindemittellösung enthielt an den entsprechenden Oxiden

47.4 Molprozent B₂O₃, 27,1 Molprozent P₂O₅ und

25.5 Molprozent K₂O. Vier der getrockneten Glimmerfolien waren etwa 20 χ 25 cm groß und besaßen eine Stärke von etwa 0,1 mm. Diese Folien waren mit der angegebenen Bindemittellösung getränkt worden und wurden nachfolgend bei 90⁰C 18 Stunden lang getrocknet, so daß sie weniger als 1% Feuchtigkeit enthielten.

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Die Folien wurden dann erneut angefeuchtet, so daß etwa 4% Feuchtigkeit zugesetzt wurden, und bei 200° C und einem Druck von 0,35 kg/mm² etwa 2102 Stunden gepreßt. Nach dem Pressen wurde eine Folie mit einer Stärke von etwa 0,15 mm konditioniert, indem man sie allmählich von 105 auf 175° C erwärmte. Dieses geschah im Zeitraum von 72 Stunden. Die Temperatur wurde dann allmählich auf 560⁰C erhöht, d.h. innerhalb von 4^x/₂ Stunden. Die Folie wurde danach bei 560⁰C 1 Stunde lang gehärtet, so daß eine unlösliche Glimmerfolie erhalten wurde. Der Bindemittelanteil betrug annähernd 4,7 Gewichtsprozent der Folie.

Diese Folie ließ man abkühlen, ehe man ihre Biegefestigkeit von 30,86 kg/mm² ermittelte. Nachfolgend wurde die Folie 2 Stunden lang in Wasser getaucht, erneut getrocknet und auf ihre Biegefestigkeit geprüft. Die Folie besaß immer noch 96,3% der ursprünglichen Biegefestigkeit. Die Glimmerfolie, die mit einer Bindemittellösung der Erfindung getränkt worden war, besaß also sowohl eine verbesserte Biegefestigkeit als auch eine große Feuchtigkeitsbeständigkeit.

Beispiel 4

Ein anorganisches Bindemittel wurde aus 15,40 Gewichtsteilen K₂B₄O₇ · 4H₂O, 24,49 Gewichtsteilen KH₂PO₄, 29,13 Gewichtsteilen H₃BO₃ und 30,98 Gewichtsteilen H₃PO₄ bereitet. Diese Verbindungen wurden mit 1671 Gewichtsteilen destilliertem Wasser vermischt. Die entstandene Bindemittellösung enthielt von den entsprechenden Oxiden 44,7 Molprozent B₂O₃, 25,6 Molprozent P₂O₅ und 29,7 Molprozent K₂O. Vier der getrockneten Folien waren etwa 20 x 25 cm groß und etwa 0,1 mm stark. Diese Folien waren mit dem angegebenen Bindemittel getränkt worden und dann bei 90° C18 Stunden lang getrocknet worden, so daß sie weniger als 1% Feuchtigkeit enthielten.

Die Folien wurden mit 4% Feuchtigkeit erneut angefeuchtet und dann bei 200⁰C und einem Druck von 0,35 kg/mm² 2V₂ Stunden lang gepreßt. Nach dem Pressen wurde eine Folie von 0,15 mm Stärke konditioniert, indem sie im Verlauf von etwa 90 Stunden allmählich von 110 auf 175° C gebracht wurde. Nachfolgend wurde sie im Verlauf von 4*/₂ Stunden allmählich auf eine Temperatur von 56O°C gebracht und bei dieser Temperatur annähernd 1 Stunde lang gehärtet, so daß man eine unlösliche Glimmerfolie erhielt. Der Bindemittelanteil betrug etwa 5,2 Gewichtsprozent der Folie.

Diese Folie ließ man abkühlen, ehe man ihre Biegefestigkeit von 30,74 kg/mm² ermittelte. Die Folie wurde dann 2 Stunden lang in Wasser getaucht, erneut getrocknet und auf die Biegefestigkeit geprüft. Die Folie besaß immer noch 93,3% der ursprünglichen Biegefestigkeit. Die Glimmerfolie, die mit einem anorganischen Bindemittel der Erfindung getränkt worden war, besaß also sowohl eine verbesserte Biegefestigkeit als auch eine große Feuchtigkeitsbeständigkeit.

Beispiel 5

Ein anorganisches Bindemittel wurde aus 19,62 Gewichtsteilen K₂B₄O₇ · 4H₂O, 31,18 Gewichtsteilen KH₂PO₄, 23,84 Gewichtsteilen H₃BO₃ und 25,36 Gewichtsteilen H₃PO₄ bereitet. Diese Verbindungen wurden mit 1591 Gewichtsteilen destilliertem Wasser vermischt. Die entstandene Bindemittellösung enthielt an den entsprechenden Oxiden 40,6 Molprozent B₂O₃, 23,3 Molprozent P₂O₅ und 36,1 Molprozent K₂O. Vier der getrockneten Glimmerfolien waren etwa 20 x 25 cm groß und 0,1 mm stark und mit dem ' angegebenen Bindemittel getränkt worden. Die getränkten Folien wurden bei 90⁰C 18 Stunden lang getrocknet, so daß sie weniger als 1% Feuchtigkeit enthielten.

Die Folien wurden erneut mit annähernd 4% Feuchtigkeit angefeuchtet und bei 200⁰C und einem Druck von 0,35 kg/mm² 2V₂ Stunden lang gepreßt. Nach dem Pressen wurde eine Folie mit einer Stärke von etwa 0,15 mm konditioniert, indem sie innerhalb von annähernd 90 Stunden allmählich von 110 auf 175° C gebracht wurde. Nachdem die Temperatur im Verlauf von 4V₂ Stunden allmählich auf 56O⁰C erhöht worden war, wurde die Folie bei dieser Temperatur 1 Stunde lang gehärtet, so daß eine unlösliche Glimmerfolie erhalten wurde. Der Bindemittelanteil betrug etwa 6,2 Gewichtsprozent der Folie.

Diese Folie ließ man abkühlen, ehe man ihre * Biegefestigkeit von 33,14 kg/mm² ermittelte. Die Folie J wurde dann 2 Stunden lang in Wasser getaucht, erneut getrocknet und auf ihre Biegefestigkeit geprüft. Die Folie besaß immer noch 96,6% der ursprünglichen Biegefestigkeit. Die Glimmerfolie, die mit einem anorganischen Bindemittel der Erfindung getränkt worden war, besaß also sowohl eine verbesserte Biegefestigkeit als auch eine große Feuchtigkeitsbeständigkeit.

Beispiel 6

Ein anorganisches Bindemittel wurde aus 49,49 Gewichtsteilen K₂B₄O₇ · 4H₂O und 50,51 Gewichtsteilen KH₂PO₄ bereitet. Diese Verbindungen wurden mit 2464 Gewichtsteilen destilliertem Wasser vermischt.

Die entstandene Bindemittellösung enthielt an den entsprechenden Oxiden 37,8 Molprozent B₂O₃, 21,6 Molprozent P₂O₅ und 40,6 Molprozent K₂O. Vier dieser Glimmerfolien mit einer Größe von etwa 20 x 25 cm und einer Stärke von 0,1 mm, die mit dem angegebenen Bindemittel getränkt worden waren, wurden dann· bei 90⁰C 18 Stunden lang getrocknet, so daß sie weniger als 1 % Feuchtigkeit enthielten.

Diese Folien wurden erneut mit etwa 4% Feuchtigkeit angefeuchtet und bei 200⁰C und einem Druck von 0,35 kg/mm² 2V2 Stunden lang gepreßt. Nach dem Pressen wurde eine Folie mit einer Stärke von 0,15 mm konditioniert, indem sie im Verlauf von etwa 90 Stunden allmählich von UO auf 175⁰C gebracht wurde. Nachfolgend wurde sie innerhalb von 4V₂ Stunden allmählich auf 560⁰C erwärmt. Bei dieser Temperatur wurde die Folie I¹J₂ Stunden lang gehärtet, so daß man eine unlösliche Glimmerfolie erhielt. Der Bindemittelanteil betrug etwa 6,1 Gewichtsprozent der Folie.

Diese Folie ließ man abkühlen, ehe man ihre Biegefestigkeit mit 32,09 kg/mm² ermittelte. Die Folie wurde dann 2 Stunden lang in Wasser getaucht, erneut getrocknet und auf ihre Biegefestigkeit geprüft. Die Folie besaß immer noch 91,8% der ursprünglichen Biegefestigkeit. Die Glimmerfolie, die mit einem Bindemittel der Erfindung getränkt worden war, besaß also sowohl eine verbesserte Biegefestigkeit als auch eine große Feuchtigkeitsbeständigkeit.

Beispiel 7

Ein anorganisches Bindemittel wurde aus 26,99 Gewichtsteilen K₂B₄O₇ · 4H₂O, 42,91 Gewichtsteilen KH₂PO₄, 14,59 Gewichtsteilen H₃BO₃ und 15,51 Gewichtsteilen H₃PO₄ bereitet. Diese Verbindungen wurden mit 1451 Gewichtsteilen destilliertem Wasser vermischt. Die entstandene Bindemittellösung enthielt an den entsprechenden Oxiden 34,2 Molprozent B₂O₃, 19,8 Molprozent P₂O₅ und 46,0 Molprozent K₂O. Vier dieser Folien waren etwa 20 x 25 cm groß und 0,1 mm stark und wurden mit dem angegebenen Bindemittel getränkt. Die getränkten Folien wurden bei 90°C 18 Stunden lang getrocknet, so daß sie weniger als 1 % Feuchtigkeit enthielten.

Diese Folien wurden erneut mit annähernd 4% Feuchtigkeit angefeuchtet und bei 200⁰C und einem Druck von 0,35 kg/mm² 2V₂ Stunden lang gepreßt. Nach dem Pressen wurde eine Folie von 0,15 mm Stärke allmählich im Verlauf von annähernd 90 Stunden von 110 auf 175⁰C gebracht. Nachdem man allmählich im Verlauf von 4V₂ Stunden auf eine Temperatur von 560° C erwärmt hatte, wurde die Folie 1 Stunde lang auf dieser Temperatur gehalten, so daß man eine unlösliche Glimmerfolie erhielt. Der Bindemittelanteil betrug etwa 7,3 Gewichtsprozent der Folie.

Diese Folie ließ man abkühlen, ehe man ihre Biegefestigkeit mit 31,38 kg/mm² ermittelte. Die Folie wurde dann 2 Stunden lang in Wasser getaucht, erneut getrocknet und auf ihre Biegefestigkeit geprüft. Die Folie besaß immer noch 98,3% ihrer ursprünglichen Biegefestigkeit. Die Glimmerfolie, die mit einem anorganischen Bindemittel der Erfindung getränkt worden war, besaß also sowohl eine verbesserte Biegefestigkeit als auch eine große Feuchtigkeitsbeständigkeit.

Beispiel 8

Ein anorganisches Bindemittel wurde aus 25,38 Gewichtsteilen K₂B₄O₇ · 4H₂O, 15,20 Gewichtsteilen KH₂PO₄, 10,27 Gewichtsteilen H₃BO₃ und 19,15 Gewichtsteilen H₃PO₄ bereitet. Diese Verbindungen wurden mit 2017 Gewichtsteilen destilliertem Wasser vermischt. Die entstandene Bindemittellösung enthielt an den entsprechenden Oxiden 33,3 Molprozent B₂O₃, 33,3 Molprozent P₂O₅ und 33,3 Molprozent K₂O. Vier der getrockneten Glimmerfolien waren etwa 20 x 25 cm groß und 0,1 mm stark und waren mit dem angegebenen Bindemittel getränkt worden. Die getränkten Folien wurden dann bei 90⁰C 18 Stunden lang getrocknet, so daß sie weniger als 1 % Feuchtigkeit enthielten.

Die Folien wurden erneut mit etwa 4% Feuchtigkeit angefeuchtet und bei 200⁰C und einem Druck von 0,35 kg/mm² 2V₂ Stunden lang gepreßt. Nach dem Pressen wurde eine Folie mit einer Stärke von etwa 0,15 mm vorkonditioniert, indem man sie allmählich von 105 auf 175° C im Verlauf von etwa 90 Stunden brachte. Nachfolgend wurde sie im Verlauf von 4V₂ Stunden auf eine Temperatur von 560⁰C gebracht, bei der sie 1 Stunde lang gehärtet wurde, so daß man eine unlösliche Glimmerfolie erhielt. Der Bindemittelanteil betrug etwa 5,5 Gewichtsprozent der Folie.

Diese Folie ließ man abkühlen, ehe man ihre Biegefestigkeit mit 31,91 kg/mm² ermittelte. Die Folie wurde dann 2 Stunden lang in Wasser getaucht, erneut getrocknet und auf ihre Biegefestigkeit geprüft. Die Folie besaß 100,9% ihrer ursprünglichen Biegefestigkeit. Die Glimmerfolie, die mit einem anorganischen Bindemittel der Erfindung getränkt worden war, besaß also sowohl eine verbesserte Biegefestigkeit als auch eine große Feuchtigkeitsbeständigkeit.

Beispiel 9

Ein anorganisches Bindemittel wurde aus 35,96 Gewichtsteilen K₂B₄O₇ · 4H₂O und 64,04 Gewichtsteilen KH₂PO₄ bereitet. Diese Verbindungen wurden mit 2000 Gewichtsteilen destilliertem Wasser vermischt.

Die entstandene Bindemittellösung enthielt an entsprechenden Oxiden 28,6 Molprozent B₂O₃,28,6 Molprozent P₂O₅ und 42,8 Molprozent K₂O. Vier dieser Folien waren etwa 20 x 25 cm groß und 0,1 mm stark und wurden mit dem angegebenen Bindemittel getränkt. Die getränkten Folien wurden bei 9O⁰C im Laufe von 18 Stunden getrocknet, so daß sie weniger als 1 % Feuchtigkeit enthielten.

Die Folien wurden erneut mit etwa 4% Feuchtigkeit angefeuchtet und bei 200⁰C und einem Druck von 0,35 kg/mm² in 2'/₂ Stunden gepreßt. Nach dem Pressen wurde eine Folie mit einer Stärke von etwa 0,15 mm vorkonditioniert, indem sie allmählich von 110 auf 175° C gebracht wurde, wobei der Temperaturanstieg nicht mehr als 5° C in 2 Stunden betrug. Die Erwärmung wurde fortgesetzt, wobei die Temperatur nicht mehr als 50⁰C in einer Zeit von 30 Minuten gesteigert wurde, bis 560⁰C erreicht worden waren. Die Folie wurde dann bei dieser Temperatur 1 Stunde lang gehärtet, so daß man eine unlösliche Glimmerfolie erhielt. Der Bindemittelanteil betrug etwa 6,2 Gewichtsprozent der Folie.

Diese Folie ließ man abkühlen, ehe man ihre Biegefestigkeit von 32,71 kg/mm² ermittelte. Die Folie wurde dann 2 Stunden lang in Wasser getaucht, erneut getrocknet und auf ihre Biegefestigkeit geprüft. Die Folie besaß immer noch 88,1 % der ursprünglichen Biegefestigkeit. Die Glimmerfolie, die mit dem anorganischen Bindemittel der Erfindung getränkt worden war, besaß also sowohl eine verbesserte Biegefestigkeit als auch eine große Feuchtigkeitsbeständigkeit.

Beispiel 10

Ein anorganisches Bindemittel wurde aus 12,29 Gewichtsteilen K₂B₄O₇ ■ 4H₂O und 87,71 Gewichtsteilen KH₂PO₄ bereitet. Diese Verbindungen wurden mit 2464 Gewichtsteilen destilliertem Wasser vermischt. Die entstandene Bindemittellösung enthielt an den entsprechenden Oxiden 10,5 Molprozent B₂O₃, 42,1 Molprozent P₂O₅ und 47,4 Molprozent K₂O. Vier der getrockneten Glimmerfolien waren etwa 20 x 25 cm groß und etwa 0,1 mm stark und mit dem angegebenen Bindemittel getränkt worden. Die getränkten Folien wurden bei 90⁰C 18 Stunden lang getrocknet, so daß sie weniger als 1 % Feuchtigkeit enthielten.

Die Folien wurden mit annähernd 4% Feuchtigkeit erneut angefeuchtet und bei 200° C und einem Druck von 0,35 kg/mm² 2^l/₂ Stunden lang gepreßt. Nach dem Pressen wurde eine Folie mit einer Stärke .von etwa 0,15 mm vorkonditioniert, indem sie im Verlauf _von etwa 90 Stunden allmählich von 105 auf 175⁰C

erwärmt wurde und nachfolgend im Verlauf von 4^l/₂ Stunden allmählich auf 560° C gebracht wurde. Die Folie wurde dann bei 560° C 1 Stunde lang gehärtet, so daß man eine unlösliche Glimmerfolie erhielt. Der Bindemittelanteil betrug etwa 5,3 Gewichtsprozent der Folie.

Diese Folie ließ man abkühlen, ehe man ihre Biegefestigkeit von 31,34 kg/mm² ermittelte. Die Folie wurde nachfolgend 2 Stunden lang in Wasser getaucht, erneut getrocknet und auf ihre Biegefestigkeit geprüft. Die Folie besaß 102,5% ihrer ursprünglichen Biegefestigkeit. Die rekonstituierte Glimmerfolie, die mit dem anorganischen Bindemittel der Erfindung getränkt worden war, besaß also sowohl eine verbesserte Biegefestigkeit als auch eine große Feuchtigkeitsbeständigkeit.

Die elektrischen Eigenschaften der anorganisch gebundenen Glimmerfolien der Erfindung sind sehr vorteilhaft. Beispielsweise besaßen Glimmerfolien, die mit dem anorganischen Bindemittel der Erfindung getränkt worden waren, das die Zusammensetzung Nr. 6 hatte und im Beispiel 6 genauer beschrieben wurde, die nachstehend angegebenen elektrischen Eigenschaften. Diese Eigenschaften, die in den Tabellen IV, V, VI, VII, VIII und IX angegeben werden, wurden bei Glimmerfolien ermittelt, die durchschnittlich etwa 20 x 25 cm groß und 0,15 mm stark waren.

Tabelle IV

Leistungsfaktor (in %) im Verhältnis zur Frequenz 23° C vor der Prüfung Tabelle V
Dielektrische Konstante im Verhältnis zur Frequenz

Nr.	60Hz	1 kHz	10 kHz	100 kHz	1 MHz
1	12,9	9,3	7,1	4,8	4,1
2	12,5	9,1	6,9	4,7	4,1
3	16,6	10,6	7,8	5,1	4,1

Tabelle VI

Leistungsfaktor (in %) im Verhältnis zur

Temperatur (in ° C)

60Hz

Nr.	200° C	350° C	500° C*	23° C nach 500°C
1 2 3	14,9 17,1 21,8	72,7 71,1 75,2	—	11,4 14,4 25,7

Tabelle VII

Dielektrische Konstante im Verhältnis zur

Temperatur (in ° C)

60Hz

Nr.	60Hz	IkHz	10 kHz	100 kHz	1 MHz
1 2 3	48,4 46,6 62,4	20,4 19,6 28,2	22,6 21,9 24,1	19,7 19,1 22,9	7,0 6,9 10,6

Nr.	200° C	350°C	500° C*	23° C nach 500°C
1	5,1	14,6	—	4,8
2	5,3	13,8	—	5,0
3	5,7	15,4	—	5,6

35 In den Tabellen VI und VII bezeichnet das Sternchen, daß Messungen bei 500° C nicht gemacht wurden, da die Werte zu hoch zum Messen waren. Die Folien Nr. 1, 2 und 3 wurden jedoch auf eine Temperatur von 500° C erwärmt, ehe sie bei 23° C gemessen wurden.

Tabelle VIII
Volumenwiderstand (in Ohm-Zentimeter) im Verhältnis zur Temperatur (in °C)

Nr.	23° C	200⁰C	350⁰C	500⁰C	23° C nach 500° C
U) K) !-¹	2,0 x ΙΟ¹⁰ 2,4 χ ΙΟ¹⁰ 9,6 χ 10'	8,0 χ 10" 7,8 χ 10" 4,5 χ 10"	3,6 χ 10' 3,9 χ 10' 3,0 χ 10'	6,6 χ ΙΟ⁴ 5,9 χ ΙΟ⁴ 4,4 χ ΙΟ⁴	1,2 χ 10" 1,7 χ 10" 1,1 χ 10"

Tabelle IX
Isolierwiderstand (Ohm) im Verhältnis zur Temperatur (in ⁰C)

Nr.	23° C	500° C	300° C	100° C	23°C nach 500°C
1 2 3	8,2 x 10⁷ 8,6 x 10⁷ 6,0 x 10⁷	2,8 χ 10⁷ 3,8 x 10⁷ 3,1 x 10⁷	2,2 χ 10' 2,1 χ 10' 2,6 x 10'	1,2 x 10¹² 9,6 x 10" 1,0 x 10¹²	8,3 X 10⁸ 1,7 x 10' 9,6 x 10⁸

Eine Glimmerfolie, die gemäß Beispiel 6 hergestellt Steigerung von 500 V je Sekunde. Die Prüfungen

worden war, wurde zwei kurz anhaltenden Prüfungen lieferten ein Ergebnis von 17 000 V bei einer Stärke von

auf die dielektrische Stärke unterworfen. Beide Prü- 65 0,315 mm und 17200 V bei einer Stärke von

fungen verwendeten eine 5-cm-Elektrode und eine 0,318 mm.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Glimmerfolie aus feinzerteilten Glimmerteilchen unter Verwendung eines sauerstoffhaltige Bor-, Alkalimetall- und gegebenenfalls Phosphorverbindungen enthaltenden Bindemittels, bei dem die mit einer wäßrigen Bindemittellösung versetzte Folie gebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bindemittellösung verwendet wird, die — bezogen auf die Oxide — eine Zusammensetzung im Bereich des Dreistoffdiagramms von B₂O₃, K₂O und P₂O₅ aufweist, der durch die folgenden, durch Geraden miteinander verbundene Punkte begrenzt ist:

A (51% B₂O₃, 49% K₂O, 0% P₂O₅);

B (31% B₂O₃, 49% K₂O, 21% P₂O₅);

C (30% B₂O₃, 50% K₂O, 20% P₂O₅);

D ( 5% B₂O₃, 50% K₂O, 45% P₂O₅);

E ( 5% .B₂O₃, 28% K₂O, 67% P₂O₅);

F (37% B₂O₃, 28% K₂O, 35% P₂O₅);

G (41% B₂O₃, 20% K₂O, 39% P₂O₅) und

H (80% B₂O₃, 20% K₂O, 0% P₂O₅).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Bindemittellösung getränkte Folie auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 1 bis 10% getrocknet, warmgepreßt und bei einer Temperatur von etwa 560° C gebrannt wird.

säureverbindungen sowie Alkalimetallboraten, gegebenenfalls auch B₂O₃, bestehenden Bindemitteln bei der Herstellung elektrisch isolierender Glimmerprodukte bekannt.

Die bisher bekannten durch ein anorganisches Bindemittel gebundenen Glimmerfolien weisen jedoch eine Biegefestigkeit auf, die um etwa 50% geringer ist als die Biegefestigkeit von natürlichen Glimmerplättchen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde.

ein Verfahren zur Herstellung von durch ein anorganisches Bindemittel gebundenen Glimmerfolien mit verbesserte Biegefestigkeit zu schaffen.

Gelöst wird diese Aufgabe bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß eine Bindemittellösung verwendet wird, die — bezogen auf die Oxide — eine Zusammensetzung im Bereich des Dreistoffdiagramms von B₂O₃, K₂O und P₂O₅ aufweist, der durch die folgenden, durch Geraden miteinander verbundene Punkte begrenzt ist: