DE1469170A1 - Siliciumdioxydfaser mit verbesserter Festigkeit - Google Patents

Description

Siliciumdioxydfaser mit verbesserter Festigkeit

Die Erfindung betrifft Siliciumdioxydfasern (Quarzfasern) und insbesondere geschmolzene mit stark verbesserten Festigkeitseigenschaften.

Quarzfasern von kleinem Durchmesser, beispielsweise einem Durchmesser bis zu 5O^, sind zur Herstellung von Matten, Garnen u. dgl. m. verwendet worden. Diese Erzeugnisse Hessen sich vielseitig verwenden als Isolierstoffe, Trennschichten usw., die eine hohe Temperaturbeständigkeit erfordern. In vielen Fällen ist für den jeweiligen Verwendungszweck erforderlich, dass die Faserstoffe Nichtleiter sind und gleichzeitig einer verhältniemässig starken mechanischen Beanspruchung widerstehen. Da beispielsweise viele derartige Erzeugnisse durch Verweben odtr Drillen hergestellt werden, das in gleicher Weise wie bei natürlichen oder synthetischen Fasern vorgenommen wird, mufl eine mechanische Widerstandsfähigkeit bei einer derartigen Behandlung vorausgesetzt werden können. Bisher waren die Quarzfasern, die mit Hilfe der herkömmlichen Verfahren hergestellt wurden, mechanisch nioht stark genug, wodurch ein hoher Prozentsatz als Abfallprodukt anfiel· Der Mangel an mechanischer Festigkeit

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der in der üblichen· Weise hergestellten Pasern beruht auf den Beeinträchtigungen der Oberfläche nach einer Wärmebehandlung oder einem Brennvorgang, mit dessen Hilfe die Schmiermittel entzogen werden, die zur Vereinfachung oder Erleichterung beim Verweben oder Verdrillen zugesetzt wurden. Die mangelhafte mechanische Festigkeit der Fasern beruht vermutlich auf chemischen Reaktionen, die an den Faseroberflächen stattfinden während die Schmiermittel durch Wärme entzogen werden. Quarzfasern von dieser Art sind beispielsweise in dem US-Patent Nr. 15D-2431 und dem Britischen Patent Nr. 19 532/1962 sowie dem Belgischen Patent Nr. 618 H8 beschrieben wördea.

Die Erfindung macht sich in erster Linie zur Aufgabe, geschmolzene Siliciumdioxydfasern zu liefern, die stark verbesserte mechanische Festigkeit besitzen.

Die geschmolzenen Silieiumdioxyd- oder Quarzfasern nach der Erfindung haben einen Durchmesser von bis zu 5O/£<und besitzen einen pyrolytisch oder thermisch aufgebrachten dünnen Oberzug aus Bornitrid, der die freiliegende Oberfläche der 7aeer umgibt» Der Bornitridüberzug ist ausserordentlich dünn, beispielsweise gewöhnlich nicht dicker als 1000 Ä und ist im wesentlichen transparent.

Die überzogenen SiIiciumdioxydfasern nach der Erfindung lassen sich herstellen, indem man die rohen gezogenen Fasern in einer Heaktionskammer anordnet und die Temperatur in der Kammer auf etwa 600 - 1100⁰C erhöht. Der Druck innerhalb der Kammer sollte auf 1 - 2 mm Hg oder niedriger gehalten werden· Der Druck muß gerade so niedrig gehalten werden, dass die MIdUHg eines schneegleichen Niederschlags von Bornitrid verhindert wird,

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wenn die gasförmigen Reaktionsteilnehmer, d.h. Bortrichlorid und Ammoniak) in das Reaktionsgefäas eingeleitet werden« Gewöhnlich sollte die Temperatur beim überziehen der geschmolzenen SiOp-Pasern 800 - 1000⁰C betragen, wenn Überzüge von einheitlicher Stärke und ohne Unterbrechung erzielt werden sollen.

Bei der Herstellung des Bornitrid-Überzugs werden nach dem Aufheizen der Heaktionskammer» in der sich die Quarzfasern befinden« Bortrichlorid und Ammoniak durch getrennte Zufuhrleitungen der Kammer zugeführt. Ein solches Vorgehen ist wesentlich im Sinne der Erfindung, um die Bildung von festen Stoffen zu verhüten, die einen Überzug auf den Quarzfasern unmöglich machen würden. Das Bortrichlorid und das Ammoniak sind in solchen Mengen anwesend, dass die Ammoniakmenge etwas grosser ist als für eine stöchiometriache Reaktion mit dem Bortrichlorid erforderlich ist.

Andere Bornitridquellen können in gleicher Weise wie die Bortrichlorid-Ammoniak-Eombinationen erfindungsgemäss verwendet werden, z.B. Boramine oder Trichlorborazol» Derartige Verbindungen werden durch Wärme zersetzt und liefern den Bornitrid-Überzug für die Oberflächen der Quarzfasern· Die zum Überziehen der Quarzfasern erforderliche Reaktionszeit ist verhältnismässig kurz. Zeiten von etwa einigen wenigen Sekunden bis zu 5 Minuten sind gewöhnlich ausreichend. Es lassen sich natürlich auch überzüge von grosserer Stärke herstellen, aber gewöhnlich wird durch eine Stärke von mehr als 1000 Ä kein besonderer Vorteil erworben. Diese Stärke reicht hingegen aus, um die Oberfläche der Paser gegen Korrosion zu schützen und damit die Zerreissfestigkeit der Paser zu verbessern.

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Claims (5)

PATENTANWALT 8000 MÖNCHEN 2, 2?· Mai -ING. MARTIN LICHT SendlingerStraße55 — · Fernsprecher 241265 /Ma Poihdieck-Konto München 163397 U69170 GENERAL ELECTRIC COMPANY Sohenectady 5» N.Y. Hiver Road 1, V. St. A. Patentanmeldung» Siliciumdioxydfaser mit verbesserter Festigkeit PATENTANSPRÜCHE

1. Geschmolzene Siliciumdioxydfaser mit einer Höchstdurchmesaer von etwa 50/^t gekennzeichnet durch einen dtinnen Überzug aus thermisch aufgebrachtem Bornitrid, der die freie Oberfläche der Faser bedeckt·

2. Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Starke des Bornitridüberzugs höchstens etwa 1000 & beträgt.

3· Verfahren zur Herstellung einer geschmolzenen Siliciumdioxydfaser von besonderer Festigkeit und einem Durchmesser von höchstens 50/^*, dadurch gekennzeichnet, dass die rohe Siliciumdioxydfaser bei einer Temperatur von etwa 600 - 1100⁰C und einem Druok von 1 - 2 mm Hg oder weniger mit gasförmigem BCI^ und NH, behandelt wird, so dass sich ein Überzug aus Bornitrid auf der Faser bildet, dessen Stärke nicht mehr als 1000 % beträgt.

4· Gegenstand, gekennzeichnet durch die vorstehende Beschreib . bung.

5. Verfahren, gekennzeichnet durch die vorstehende Beschreibung.

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