Brevet FR2043581A1 — publié le 19710219

i 2043581 L'oxyde de magnésium granuleux, à l'état fondu ou fritte, est utilisé depuis longtemps pour la fabrication de matériaux isolants dans le domaine électrotechnique et il y sert au remplissage de tubes chauffants ou à la fabrication de corps isolants. 5 La composition chimique de l'oxyde de magnésium ou magnésie est comprise dans les limites suivantes s MgO 94 - 98 % en poids SiOg 1,0 - 3,5% en poids CaO 0,5 ~ 2,0% en poids 10 Al2°3 0,02 - 0,25 % en poids FegO^ ; 0,01 - 0,10 % en poids HiO 0,01 - 0,03 % en poids S05 0,005- 0 % en poids Cl 0,005- 0 % en poids 15 ®2°3 0 ,005 -0 % en poids TiOg 0,005 -0 % en poids Na^O 0,003- 0,02 % en poids KgO 0,001- 0,003% en poids Quant à la répartition des grosseurs de grains, les mélanges 20 de grains du commerce ne se différencient pratiquement pas. Les résistances électriques des matériaux isolants fabriqués à partir de ces produits sont par contre très différentes, ce qui apparaît particulièrement lorsque le matériau est soumis à des températures qui dépassent environ 800 à 900°C. On ne connaît pas bien 25 les causes de ce phénomène. Les courants de fuite mesurés, qui sont inversement proportionnels aux résistances, varient malgré la similitude des compositions chimiques, entre environ 6 ai et 40 mA pour une charge superficielle spécifique de 10 watts/cm2 • par exemple. 30 L'invention concerne une matière granuleuse à forte résis tance électrique à "base d'oxyde de magnésium granuleux, fondu ou fritté, d'une pureté supérieure à 94 % en poids et caractérisée en ce qu'elle contient de 0,1 à 7» ôLe préférence de 1 à 5 % en-poids d'un gel de silice de grande surface spécifique et de granu-3 5 lométrie inférieure à 370 microns, de préférence inférieure à 70 microns. D'autre part l'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une telle matière isolante de grande résistance électrique, à partir d'oxyde de magnésium granuleux, fondu ou 40 fritté présentant un degré de pureté supérieur à 94 % en poids-, 70 18334 2 2043581 ledit procédé étant caractérisé par le fait que, avant la trans- ' formation usuelle en matière isolante, on ajoute au produit granuleux de 0,1 à 7 %, de préférence de 1 à 5 % en poids d'un gel de silice de grande surface spécifique et de granulométrie inférieure 5 à 370 microns,de préférence inférieure à 70 microns. On désigne ici par l'expression "matériau isolant", des remplissages de corps chauffants électriques ou des isolateurs céramiques profilée La surface du gel de silice ajouté est de préférènce compri- O se entre 50 et 1100 m /g. Une description de ce gel est donnée 10 par exemple dans le Lexique de Chimie de Effmpp, 6ème édition, pages 83, 3.243 et 5.915. Le procédé selon l'invention permet d'obtenir une augmentation importante de la résistance électrique, ce qui est particulièrement surprenant car, d'après la littérature technique, des 15 additions de Si02 augmentent fortement la conduetivité du MgO; ainsi qu'il ressort notamment des travaux de Gmelin ("Band Magnésium" B 1/4, 27, page 45)l On trouvera ci-après divers exemples du produit selon l'invention qui font apparaître cette augmentation de résistance. 20 Les mélanges de magnésie fondue ou frittée correspondaient à la répsœtition suivante des grosseurs de grains : 0,25 - 0,36 mm 30 % en poids 0,12 - 0,25 nm , .45 % en poids 0,07 - 0,12 mm 15 % en poids 25 0,044-0,07 sua 10 % en poids La matière à 96 % de pureté avait la composition suivante: MgO 95,8% Si02 1,54 % A1205 0,02 % 30 Fe2°3 0,54 ^ CaO 2,31 % NiO 0,026 % b2O3 0,005 % SO^ 0,005 % 35 Cl 0,005 % Ti02 0,005 % Na20 0,005 % k2O 0,005 % La matière à 97 % de pureté avait la composition suivante t 40 70 18334 3 2043581 MgO 97,2 % sio2 1,59 % CaO 1,05 % Fe2°3 0,030 % NiO 0,014 % A120j 0,04 % b2°5 0,005 % SO, 0,005 % Cl 0,005 % Na20 0,005 % *2° 1 0,0o5 % Ti02 0,005 % 10 La Mesure des courants de fuite, qui sont inversement proportionnels aux résistances, a été effectuée dans des tubes en 1 5 acier alliét tels qu'ils sont aussi utilisés d'une manière analogue en électrotechnique. On a utilisé des tubes présentant les dimensions suivantes t - longueur t 500 mm - diamètre s 10 mm (avant compression ou rétreint) 20 - épaisseur de paroi î 0,75 Après remplissage, les tubes ont été rétreints à un diamètre de 8,2 mm. Les spirales chauffantes avaient un diamètre de 3 n pour un diamètre de fil de 0,3 bue. La tension d'essai établie entre une spirale chauffante et la matière constituant le tube a 25 été réglée à 500 V. On a utilisé un courant alternatif de 220 Y. EXEMPLE 1: MgO fondu électriquement et contenant 97 % de MgO. Courants de fuite, exprimés en mA, pour une charge superficielle spécifique de s 50 5 watts 6 watts 7 watt m S 'sgatts 9 watts IQt^fcte Sans gel de silice 0,28 0,64- 1,56 4,10 9 s 20 24,20 Avec 1 % en poids de gel de silice d'une granulométrie 20 à 5,- 200 mp;grosseur mo-^ yenne'de grains 100 Bip Surfacé spécifique 660 *2/g 0,17 0,28 0,50 0,86 1,92 4,60 70 18334 4 2043581 EXEMPLE 2 MgO fondu électriquement et contenant 97 % de MgO. Courants de fuite, exprimés en mA, pour une charge superfi-cMle spécifique de j 5 5 watta 6 watts 7 watta 8 watts 9 watts IQwstfe Sans gel de silice 0,28 0,64 1,56 4,10 9,20 24,20 Arec 5 % poids de gel de silice 0,29 0,45 0,78 1,15 1,68 3,40 10 d'une granulomé- • > : trie de 20 à 200 myi {grosseur moyenne de grains 100 mp; 15 Surface spécifique 660 m2/§.. EXEMPLE 5 Oxyde de magnésium fritté ïatiliaé en céramique (96 % de Courants de fuite, exprimés en *A, pour une charge saperfî-20 cielle spécifique de t 5 watts 6 watts 7 watts 8 watts 9 watts 10 w^bi» «OTMMMBamMo» tKmmamsmmmasxxasxr--. ■ «——1 ———jiwi ■—ir «nMMMMM* Sans g@l 4@ silice 7,30 8,30 8;90 10,60 14,70 19,70 Arec 2j,3 % en 25 poids, de gel 3,80 4,0 4S0 3,80 4,40 5**0 de silice de granulométriet 20 à 200 s grossQur moyenne 30 de grains g 100 sa® ; Surfs*©© spécifique 660 Sî2/g EXEMPLE 4 35 MgO fondu électriquement, contenant 97 % de MgO. Courants de fuite, exprimés en asA, pour une charge staperfi» cielle spécifique de : 70 18334 5 2043581 5 watts 6 watts 7 watts 8 watts 9watts 10 watts Sans gel de - silice 0,28 0,64 1,56 -4,10 9,20 24,20 Avec 1 % en 5 poids, de gel de silice (marque Aerosil) 0,18 0,35 0,80 1,98 5,80 12,60 de granulométrie de 20 à 10 200 mp ; grosseur moyenne des grains: environ 20 surface spé-15 cifique 200 ■2/g 70 18334 6 2043581 REVENDICATIONS 1. Oxyde de magnésium granuleux, fondu ou fritté présentant un degré de pureté supérieur à 94 % en poids, caractérisé en ce qu'il contient de 0,1 à 7, de préférence de 1 à 5 % en poids d'un 5 gel de silice de grande surface spécifique et de granulométrie inférieure à 370 microns, de préférence inférieure à 70 microns. 2. Procédé de fabrication d'une matière isolante de résistance électrique élevée à partir d'oxyde de magnésium granuleux, fondu ou fritté, d'un degré de pureté supérieur à 9^- % en poids, 10 caractérisé par le fait qu'on ajoute & la matière granuleuse, avant sa transformation en matériau isolant à la manière connue, de 0,1 à 7 % de préférence de 1 à 5 % en poids d'un gel de aille* d'une surface spécifique élevée et d'une granulométrie inférieure à 370 microns, de préférence inférieure à 70 microns* 15 3« Matière selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface du gel de silice est de préférence comprise antre 50 et 1100 m2/g.