DE1669380C3

DE1669380C3 - Verfahren zur Herstellung hitzebeständiger Fasern auf Aluminiumoxyd-Silicatbasis

Info

Publication number: DE1669380C3
Application number: DE1669380A
Authority: DE
Inventors: Joseph Edward Alliance Ohio Blaze (V.St.A.)
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1966-02-14
Filing date: 1967-02-02
Publication date: 1975-08-07
Also published as: NL6702179A; CH509231A; DE1669380A1; GB1119132A; NL160230C; BE693908A; US3503765A; ES336704A1; AT282807B; FR1511363A; SE315841B; NL160230B; LU52951A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Fasern auf Aluminiumoxyd-Silikatbasis zum Gebrauch bei hohen Temperaturen für Isolierungs- und Verstärkungszwecke, und zwar insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung polykristalliner Fasern dieser Art, die eine hohe mechanische Festigkeit, geringe Wärmeleitfähigkeit und ausgezeichnete Wärmestabilität bei Gebrauchstempera'uren von 1370° C und mehr besitzen.

Für die Herstellung von hitzebeständigen Fasern Wird zur Zeit ein Material aus Aluminiumoxyd mit einem Schmelzpunkt im Bereich zwischen 1590 und 184O⁰C benutzt. So kann man beispielsweise Georgia-Kaolin in einem elektrischen Schmelzofen bis über leine Schmelztemperatur erhitzen, das geschmolzene Metall durch eine Bodendüse abziehen und den fallenden Strom mit einem Dampf- oder Luftstrom hoher Geschwindigkeit treffen lassen, wodurch das Material in Fasern verschiedener Länge aufgelöst Wird, die anschließend gesammelt werden. Auf diese Weise können für Isolationszwecke geeignete Kaolinlasern für Gebrauclistemperaturen bis 1090⁰C und kurzzeitig bis hinauf zu 120O⁰C hergestellt werden (USA.-Patentschrift 26 74 539).

Die chemische Analyse ergibt in Gewichtsprozent fund Al₂O₃ 45,5 % und SiO₂ 50,5 %.

Auf diese Weise können auch für ähnliche Tempelaturbedingungen Mullitfasern hergestellt werden. Die geschmolzenen Fasern ergeben etwa folgende Analyse in Gewichtsprozent:

Al₂O₃ 68,1%

SiO₂ 26,5%

Fe₂O₃ 2,1%

TiO₂ 2,7%

Restverunreinigungen in der Schmelze. Die Mullitfasern sind etwas feiner, aber von geringerem Abriebwiderstand als die Kaolinfasern.

380

Derartige hitzetwständige Aluminiumoxyd-Silikatfasern beginnen bei Temperaturen über 925° C zu entglasen, während sich bei Erhitzung auf 980° C eine kristalline Mullitphase entwickelt. Diese Entglasung, die zu einer übermäßigen Schrumpfung führt, ist das Phänomen, das die Verwendung solcher Fasern auf 1200° C beschränkt.

Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung einer Faser auf Aluminiumoxyd-Silikatbasis mit sehr hoher mechanischer Festigkeit, ausgezeichneten thermischen Eigenschaften und guter Verarbeitbarkeit, so daß es möglich wird, sie für Isolierungs- und Verstärkungszwecke bis 1370° C und darüber zu verwenden.

Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zum Herstellen der eine Aluminiumverbindung und Siliciumoxyd enthaltenden Mutterlösung zum Herstellen kalzinierter hitzebeständiger Fasern für eine Gebrauchstemperatur von etwa 1370⁰C, wobei man metallisches Aluminium in einer Lösung von Aluminiumchlorid auflöst, daß man eine die Oberflächenspannung herabsetzende Flüssigkeit zugibt, daß man das Siliciumoxyd in Form einer anorganischen, Silicium enthaltenden Verbindung hinzufügt und daß man eine kleine Menge eines sauren Oxydes aus der Gruppe Boroxyd, Phosphorpentoxyd und Titanoxyd zusetzt, wobei die Komponenten Aluminium, Silicium und saures Oxyd in Mengen angewandt werden, daß die kalzinierte Faser in Gewichtsprozenten 68 bis 80% Aluminiumoxyd, 14 bis 30% Siliciumdioxyd und 1 bis 10% saures Oxyd enthält.

Die verbesserte Faser wird also durch Anwendung einer speziellen Zusammensetzung der Ausgangsmaterialien in einem Herstellungsverfahren mit Salzzerlegung der Fasern erzielt, das eine Paser ergibt, deren chemische Analyse im wesentlichen eine Mullit-Zusammensetzung plus einem geringen Betrag eines sauren Oxydes ist, wie Phosphorpentoxyd (P₂O₅), Boroxyd (B₂O₃) und/oder Titanoxyd (TiO₂). Insbesondere erhält man eine kalzinierte Faser im Bereich folgender Analyse in Gewichtsprozenten:

Al₂O₃ 68 bis 80%

SiO₂ 14 bis 30%

Saures Oxyd 1 bis 10%

Das angewandte Herstellungsverfahren ist grundsätzlich dem Salzfaserzerlegungsverfahren nach der französischen Patentschrift 14 24 994 ähnlich. Es wird eine wässerige viskose amorphe faserbildende Lösung, »Mutterlösung«, vorbereitet, die durch Einwirkung einer basischen Aluminiumverbindung mit einem Äquivalentgewicht eines sauren Aluminiumsalzes hergestellt wird, so daß die Lösung auf eine verhältnismäßig hohe Viskosität konzentriert werden kann und einen großen Betrag eines Ions enthält, das durch Kalzinieren der aus der Lösung gewonnenen Fasern in ein hitzebeständiges Oxyd umgewandelt werden kann. Für das Verfahren brauchbar sind die Chloride, Nitrate, Sulfate und Hydroxyde von Aluminium.

Nach dem älteren Verfahren können polykristalline Fasern dadurch hergestellt werden, daß eine Lösung aus einem oder mehreren löslichen Metallsalzen gebildet wird, die durch hohe Viskosität, hohen Grad von Löslichkeit in dem gewählten Lösungsmittel, Stabilität in konzentriertem viskosem Zustand, Fähigkeit, sich bei der Erhitzung auf Sintertemperatur in das Oxyd umzusetzen und geringe Kosten als handelsübliches reines Material charakterisiert sind. Das

ifSSl SS Ftf^ ^ ^möglich S^{etrocknet werden}·^Die Fasertfldung aus

JSfNiederer Temntf^K -T" ^^{1 einer solchen} ^^ ^sollte & «nem Raum vor sich

maßyiederer Temperatar beispiekweise gehen, dessen relative Feuchtigkeit weniger als 6O»/o,

iri hi L· A?f f ^w"^nschte V⁵^o- zweckmäßig zwischen 20 und 30·/ο liegt Die Raum^

^£^ ^{5 tem}P«atur ist weniger bedeutungsvoll und kann

i_rtÖi£„Ä ; !!. zweckmäßig zwischen 4 und 150° C Hegen, sollte je-

*"??«τΐ,?ηαhJ KvZlI ^8ΐΛι™·ΐ^β die kon- doch vorzugsweise Raumtemperatur übfr 32° C sein,

zentrierte Losung be, Raumtemperatur d.e faserbil- Der letzte Schritt des Verfahrens besteht darin, die

denden Eigenschaften von geschmolzenem Glas hat, Fasern kristallin und fest zu machen. Das Trocknen

insbesondere das Verhältnis von Viskosität r.u Ober- ₁₀ beseitigt zwar das meiste Wasser in den Fasern und

innenspannung. Die Losing ware also bei Raum- sogar einige der Anionen in der Salzlösung. Aber zur

temperatur im wesentlichenι stabil, wenn sie die Umwandlung der Fasern in eine kristalline keramische

gewünschte Viskosität hat. Bei dteser trennen sich Form sind höhere Temperaturen nötig. Nach dem

d,e Sake «der festen Bestandteile der Losung nicht Trocknen werden die Fasern schnell bis auf eine

durch Schwerkraft innerhalb einer 24stundigen Pen- ₁₅ Temperatur erhitzt, bei der sich die eingeschlossenen

ode; die Losung reknstalhsiert nicht für mindestens Salze zersetzen. Die Temperatur hängt von der Zu-

24 Stunden, noch wird sie durch Änderungen der sammensetzung der verwendeten Salze ab und liegt

Temperatur, Verunramgungen oder Feuchtigkeit im i_m Bereich zwischen 650 und 1370° C, zweckmäßig

umgebenden Raum beeinträchtigt. Die Stabilität der zwischen 815 und 1040⁰C. Nachdem die flüchtigen

Lösung ist erwünscht, und zwar wegen der Reprodu- ₃₀ Bestandteile entfernt sind und die Umwandlung in

zierbarkcit und fur leichte Lagerung und Handhabung das Oxyd gesichert ist, dient das schließliche Sintern

der Niedertemperaturlosung vor der tatsächlichen dazu, den Fasern die maximale Dichte mit äußerst

Faserbildung. feinen Kristallen, im wesentlichen alle unter 500 A,

Ein weiterer Vorteil solcher Lösungen ist der, daß _zu geben. Fasern mit größeren Kristallen haben wegen sie den höchstmöglichen Anteil an festen Bestand- _i5 der Sicht an den Korngrenzflächen beim Kristallteilen enthalten, d. h. den Prozentsatz von Oxyd oder wachstum konzentrierenden Verunreinigungen die Keramik, der vom Salz bei der Erhitzung gebildet Tendez zum Erweichen. Als große Kristalle werden werden kann. Je hoher der Gehalt an festen Bestand- üblicherweise größere als 500 A oder 0,05 Mikron teilen ist, um so geringer ist die Schrumpfung in der bezeichnet. Die erwünschte Kristallgröße liegt zwi-Behandlung und vielleicht auch der Gleichmäßigkeit 30 sehen 25 und 175 A. Die kalzinierten Fasern sind der Faserfestigkeit. Außerdem sichert ein hoher Anteil polykristallin, durchsichtig und von kreisförmigem an festen Stoffen eine große Fadenlänge. Es ist wich- Querschnitt. Die Durchschnittsgröße der Kristallite tig, daß die zur Faserherstellung dienende Zusammen- Hegt bei 50 bis 100 A. Nach dem letzten Erhitzen Setzung eine Verbindung enthält, die sich zersetzt und sind diese hochhitzebeständig.
zu einem Oxyd oder zu einer Oxydmischung verdich- 35 Gemäß der Erfindung wird zunächst eine Muttertet, wenn die Faser auf eine Temperatur wesentlich flüssigkeit vorbereitet, bestehend aus einer Lösung unter der Schmelztemperatur des gebildeten Oxydes mit niedriger Oberflächenspannung und einer für die erhitzt wird. Faserbildung geeigneten Viskosität. Die Mutterflüssig-

Für den gewerblichen Gebrauch ist es wichtig, daß keit wird vorzugsweise dadurch gebildet, daß Pellets

die faserbildende Lösung in einem Zustand und vor 40 aus hochreinem Aluminium in einer wässerigen Lö-

allem von einer Viskosität ist, daß sie in den üblichen sung von Aluminiumchlorid gelöst werden. Das ergibt

faserbildenden Verfahren angewandt werden kann. eines der billigsten Materialien je 0,454 kg Al₂O₃-

Aus diesem Grunde wird die Erhitzung fortgesetzt, Gehalt, der die Voraussetzung für schnellste Reak-

bis die Lösung eine Viskosität etwa zwischen 1 und tion ist und der durch Konzentrieren leicht in das ge-

1000 P (Poise) hat. insbesondere eine Viskosität, wie 45 wünschte Oxyd umgeformt werden kann. Das Alumi-

sie bei den in erster Linie bevorzugten Faserbildungs- niummetall wirkt als basische Aluminiumverbindung,

verfahren angewandt wird. Wenn beispielsweise die Der folgende Ansatz wurde zunächst vorbereitet,

viskose Lösung durch ein Mundstück abgeführt wird, Zu einer Lösung von 1500 g Aluminiumchlorid

sollte die Viskosität zwischen 2 und 50 P betragen. (Baume 32°) wurden 300 g Aluminium-Metallpellets

Der Bereich zwischen 50 und 150 P wäre geeignet für 50 (Durchmesser 6,4 bis 9,5 mm und 99,5 % Reinalu-

die Verspinnung der abgezogenen Lösung, während minium) und 2000 ml Wasser zugegeben. Die Lösung

eine Viskosität zwischen 100 und 1000 P für das wurde ungefähr 2 Stunden erhitzt, bis das Metall

Ziehen von Monofäden geeignet sein würde. praktisch völlig gelöst war. Der Bodensatz wurde

Wichtig sind auch die Verhältnisse im Raum der durch Abfiltern der Lösung durch Baumwollgewebe

Faserbildung. Die Entfemung des Lösungsmittels ist 55 entfernt. Die so gebildete Lösung war wasserhell und

äußerst bedeutungsvoll. Die Salze oder kolloidalen konnte durch Verdampfen des Wassers auf jede

Mischungen sind feuchtigkeitsempfindlich insofern, gewünschte Viskosität konzentriert werden. Bei einer

als die Entfernung der Feuchtigkeit die Viskosität Viskosität von 40 bis 70 P bei Raumtemperatur

auf einen Punkt steigert, in dem die Lösung die Ten- (21° C) hatte die Lösung einen äquivalenten Alumi-

denz hat, sich in ein starres amorphes Festes umzu- 60 niumoxydgehalt von 38 bis 40 Gewichtsprozent, d.h.

wandeln. Die große Oberfläche der Fasern steigert ihr etwa viermal soviel wie die Ausgangschloridlösung.

Trocknen, vorausgesetzt, daß der Feuchtigkeitsgehalt Bei der festgestellten Viskosität hat die Mutter-

(Tau) der umgebenden Luft niedrig genug ist. Kon- lösung eine Oberflächenspannung von etwa 74 Dyn/cm

trolle der Trocknungsluft ist deshalb zur Sicherung und eine Dichte von 1,55 g/cm³. Sie kann zu Fasern

des richtigen Feuchtigkeitsgehalts notwendig. Eine 65 umgebildet werden, wenn sie innerhalb 2 bis 4 Stun-

Berührung der Fasern untereinander, solange sie noch den versponnen wird. Läßt man sie jedoch bei Raum-

nicht völlig trocken sind, sollte so gering wie möglich temperatur stehen, so steigt ihre Viskosität rapid an,

gehalten werden, und die Fasern sollten so schnell beispielsweise bis auf 10 OCO P in einer Woche. Um

eine Lösung mit einer Oberflächenspannung herzustellen, die eine gute Faserbildung sichert, beispielsweise mit weniger als 65 Dyn/cm, wird zur Mutterflüssigkeit eine Flüssigkeit mit geringer Oberflächenspannung hinzugefügt Zwar wurde gefunden, daß Äthyl- oder Methylalkohol una ähnliche anionische oberflächenaktive Aerosole die Oberflächenspannung herabdrücken, doch ist Essigsäure vorzuziehen. Abgesehen von der Herabsetzung der Oberflächenspannung zeigt es sich, daß die Zugabe von 0,2 bis 1,5% Eisessigsäure eine übermäßige Polymerisation der Lösung stark herabsetzt. Es zeigte sich, daß diese Lösung zwar gesponnene Fasern ergab, die eine außergewöhnlich hohe Festigkeit im frischen Zustand hatten und gut verarbeitbar waren. Aber die lineare Schrumpfung stellte sich bei einer Erhitzung über 1090° C als übermäßig heraus. Es mag sein, daß die kristalline Phase, alpha-Aluminiunureyd, die sich bei dieser Temperatur entwickelt, die Ursache für die verminderte Festigkeit und Güte der beobachteten Fasern ist.

Es zeigte sich, daß die Zugabe von 50 g Essigsäure und 300 g von basischem Aluminiumacetat [eine handelsübliche wasserabstoßende Chemikalie von der Formel Al(OH) · (CjH₃O₂) · V₈ H₃BO₃] zu der beschriebenen Mutterflüssigkeit nicht nur die Viskositätsstabilität wesentlich erhöht, sondern auch die Hitzebeständigkeit der Fasern steigert. Wenn eine derartige Lösung bei 21⁰C auf eine Vikosität von 40 bis 80 P konzentriert und in einem Feuchtigkeitsbereich von 10 bis 3O°/o in einer Atmosphäre über 32° C versponnen wird und die Spinnfasern auf 1200 bis 1260° C erhitzt werden, so erhält man Fasern, die weiß sind, glasartiges Aussehen haben, biegsam sind und gut verarbeitet werden können. Über 1260⁰C haben die Fasern die Tendenz, bei jeder weiteren Temperaturerhöhung schnell ihre Festigkeit zu verlieren. Die verbesserte Verarbeitbarkeit dürfte auf die Gegenwart von 8 bis 9%> Borsäure (B₂O₃) im Aluminiumacetat zu suchen sein, um es in heißem Wasser stabil zu machen. Borsäure entwickelt offensichtlich in der Faser eine zweite Kristallphase, vielleicht ein Aluminiumborat, die verhindert, daß das Aluminium sich in die unterschiedliche bereits ι wähnte alpha-Aluminiumphase umbildet. Um diesen Punkt nachzuprüfen, wurden etwa 50 g von H₃BO₃ mit der Mutterflüssigkeit gemischt und die Mischung zur Herstellung einer AlgOj-Faser mit mehreren Prozent B₂O₃ benutzt. Es ergaben sich Fasern von hoher Hitzebeständigkeit und größerer Festigkeit als ohne die Zugabe.

Verbesserte thermische Stabilität und hoher Widerstand gegen Abrieb sind erforderlich, um solche Fasern für die dauernde Verwendung bei Temperaturen von 1370⁰C und darüber geeignet zu machen. Gemäß der Erfindung lassen sich die Eigenschaften durch einen Zusatz zur Mutterflüssigkeit erreichen, und zwar durch ein oder mehrere saure Oxyde und vorzugsweise einen wesentlichen Anteil an einer anorganischen, Silicium enthaltenden Verbindung wie kolloidales Siliciumoxid (SiO₂) oder Kieselsäure und einen kleinen Anteil von Borax (B₂O₃) und/oder Phosphorpentoxid (P₂O₅) oder Verbindungen, welche ihrerseits diese Verbindungen enthalten. Beispielsweise wurde eine erfolgreiche 137O°-Faser aus einer Mutterflüssigkeit erhalten, die aus 1400 g Aluminiumchloridlösung (32° Baume) mit einem Äquivalentgehalt von 10,6Vo Al₂O₃, 2000 ml H₂O und 280 g darin gelösten Aluminiumpellets bestand. Zu dieser Lösung hinzugegeben wurden 50 g Essigsäure, 575 g eines 40°/oigen Sols von kolloidalem SiO₂ mit einer Partikelgröße unter 25 Millimikron und weniger als 1 % Oxydverunreinigung, 10 bis 20 g H₃PO₄ und 50 bis 80 g H₃BO₃ Kieselsäure [Si(OH)₄], die durch Deionisierung von Natriumsilikat durch ein Wasserstoff-Austauschkunstharz erhalten wurde, kann als Äquivalentgewicht von SiO₂ zugegeben werden. Die Lö-

sung wurde bei 21° C auf eine Viskosität von 60 bis 90 P konzentriert und in einer Spinneinrichtung in Fasern übergeführt Die Fasern ergaben nach dem Trocknen und gleichmäßiger Erhitzung auf 1010 bis 1040⁰C etwa folgende chemische Zusammensetzung

is in Gewichtsprozent:

Al₂O₃ 68bis70°/o

SiO₂ 21 bis 23 %

B₂O₃ 4 bis 6%

P₂O₅ Ibis 2o/o

Die kalzinierten Fasern waren wasserhell und biegsam, besaßen eine sehr gute thermische Stabilität und

as hatten nach Erhitzung auf 1370° C während zweier Stunden eine lineare Schrumpfung von unter 2%. Die Anwesenheit derartiger Anteile von kolloider Kieselsäure führte zu einer Herabsetzung der Stabilität bei der Wiedererhitzung. Jedoch wirkt der Einschluß des B₂O₃ und des P₂O₅ in den angegebenen Prozentsätzen weitgehend dieser Tendenz entgegen. Die Zugfestigkeit der einzelnen Faser beträgt etwa 250 kg/cm² nach einer Erhitzung auf 1370° C, ein Anzeichen für die hohe Festigkeit und den hohen Abriebswiderstand.

Es wurden nachstehende Versuchswerte erhalten:

Kristalliner Aufbau und Größe, Überwiegende Mullitphase,

Kristallitgröße kleiner als 300 A nach 2stündiger Erhitzung auf 1370° C.

Physikalische Eigenschaft der Fasern

a) Zugfestigkeit,

nachdem sie einer Temperatur von 1010⁰C ausgesetzt waren (wie bei der Herstellung) 500 kg je cm²

nachdem sie einer Temperatur von 137O°C ausgesetzt waren

(2 Stunden) 255 kg je cm²

(jeweils Durchschnitt aus
20 Proben)

b) Faserlänge — Länge bis 255 mm

c) Faserdurchmesser — 3,0 bis 5,0 Mikron im Durchschnitt

d) Faserdichte — 2,85 bis 2,90 g/³

e) Brechungsindex: 1,59 N_w/(weißes Licht)

f) Elastizitätsmodul: 0,035 · 10" kg/cm²

Eigenschaften in Haufenform

a) Haufendichte (wie hergestellt) 11,2 bis 12,8 kg/m³

b) Thermische Eigenschaften

7 8

1. Thermische Stabilität—Schrumpfung nach Anfangs- Chemische Zusammensetzung

erhitzung auf 1010⁰C während 5 Minuten _. _ , , . . _, _ Die Berechnung der kalzinierten Faser ergab eine

Erhitzungstemperatur in ⁰C Prozentschrumpfung chemische Zusammensetzung in folgendem Bereich:

(Durchschnitt aus zwei _{5 A1 o} 75bis79o/_o

Richtungen) ^ » 15bisl8«/o

B₂O₃ + P₂O₆ 4bis 9%

13,15 —2 Stunden 0,2

13,70 — 2 Stunden 1,0 Physikalische Eigenschaften

14,25 — 2 Stunden 4,5 _lo Zugfähigkeit (im Durchschnitt)

14,80 — 2 Stunden 7,5 nach dem Aussetzen auf 1010° C 430 kg/cm«

nach dem Aussetzen auf 137O⁰C 180 kg/cm²

2. Stabilität nach Wiedererhitzung, Schrumpfung nach nach dem Aussetzen auf 1540° C 57 kg/cm² Anfangserhitzung auf 1370⁰C während 2 Stunden Faserlänge — Längen bis 147 mm

15 Faserdurchmesser — 3,0 bis 5,0 Mikron 1370 — 12 Stunden 1 Faserdichte — 2,95 bis 3,05 g/cm»

Brechungsindex — 1,57 N_wI (unter weißem Licht

3. Gewichtsverlust nach anfänglicher Erhitzung auf KrSgröße — kleinei als 500 A 1010° C wahrend 5 Minuten _{ao (nach E} ^B _{rhitzung auf} _ ₅₄₀o _c>
Mulli_tp_hase)

~ ~ ~ ; ~ Haufendichte — 9,6 bis 12,8 kg/m*

Erhitzungstemperatur Gewichtsverlust, °/o T₂₁ »· ·<.··* „ j

(2 Stunden) Elastizitatsmodus—

- ' 0,0086 bis 0,0043 · 10« kg/cm²

1315 0,2 _a5 Thermische Stabilität

j 370 0,3 _Die wirkung der 2stündigen Wärmebehandlung

^{1480 0)4} nach dem durchschnittlichen linearen Schrumpfen

der 1540°C-Faser, die vorher für weniger als 5 Mi-4. Wärmeleitfähigkeit _{nuten dner Temperatur von} i_Oio° C ausgesetzt war,

Die Wärmeleitfähigkeit einer Faserhaufenisolierung 30 ist folgende:

mit 51,3, 105,7, 113,7 und 123,4 kg/m' wurde an

einer polykristallinen Faser ähnlicher chemischer 2stündige Erhitzungs- Lineare Schrumpfung

Eigenschaften, aber mit einer Gebrauchsgrenze von temperatur in ° C in°/o

154O⁰C gemessen. Der erwartete Unterschied in ^₇- .

der Wärmeleitfähigkeit zwischen diesen beiden Ma- 35 .-.„ γΖ.

terialien sollte klein sein. Die Wärmeleitfähigkeit der ^Ti \>~

1370° C-Faser wurde für eine Matte mit einer Dichte ^Dyu *>^l

von 123,4 kg/m³, deren kalte Fläche für 38° C nor- ..... ......

malisiert war! folgendermaßen berechnet: Wärmeleitfähigkeit

40 Die Werte der Wärmeleitfähigkeit waren die glei-

Temperatur der heißen Wänneleitfähigkeitskoeffizient chert wie oben bei der 1370° C-Faser.

Fläche g cal/sec cm^{2 0}C /cm · 10"»n i Allgemein ausgedruckt sollte die Ausgangsmischung

——— annähernd folgende Zusammensetzung in Gewichts-

260 107 prozent haben:

540 l'48 « Aluminiumchloridlösung 25 bis 30%

815 2,13 Aluminiummetallpellets 5 bis 6%

1090 3,13 Wasser 40 bis 45%

1370 4,44 Silicium enthaltende Verbindung 10 bis 25 °/o

1540 5,40 Saures Oxyd 1 bis 2%

. , _ , ... , ⁵° Die Oberflächenspannung redu-

Eine im wesentlichen gleiche Faser wurde fur den zierendes Mittel 0,5WsI₁SVi

Gebrauch bei Temperaturen bis 1540° C in folgender

Weise hergestellt: Das beschriebene Verfahren ergibt eine poly-

Zu etwa 1400 g einer Aluminiumchloridlösung mit kristalline Faser mit einer vorherrschenden Mulliteinem äquivalenten Gehalt von 10,6% Al₂O₃ wurden 55 phase. Die Fasern sind glasklar, durchsichtig, vor 2000 g H₂O, 400 g eines 40%igen Sols von kolloida- kreisförmigem Querschnitt und haben einen Durch ler Kieselsäure, 20 g H₃PO₄ und 280 g Aluminium- messer größer als 0,5 Mikron. Die kalzinierte Fase: Metallpellets hinzugegeben; die Mischung wurde hat eine Kristallitgröße größer als 25 A und wenige erhitzt, bis das Metall praktisch völlig gelöst war. Die als 500 A, im Durchschnitt zwischen 50 und 100 A Lösung wurde gefiltert, der Bodensatz entfernt. Zu 60 Infolgedessen würde eine Faser von 500 Mikro: der entstandenen Flüssigkeit wur Jen 75 g Essigsäure Durchmesser 500 Kristalle über ihren Durchmesse und 75 g Borsäure hinzugefügt und die Lösung zu der haben, das sie sehr flexibel macht. Die extreme fein angegebenen Viskosität für das Verspinnen konzen- Kristallgröße trägt dazu bei, daß die Fasern eine seh triert. Aus der Lösung wurden dann Fasern gebildet hohe Zugfestigkeit und ausgezeichnete thermisch und die Fasern wie vorbeschrieben kalziniert. Es 65 Eigenschaften haben, abriebfest und gut verarbeitba wurden die folgenden Versuchswerte erhalten: sind.

509632/3;

Claims

16 Patentansprüche:

1. Verfahren zuiu Herstellen der eine Aluminiumverbindung und Siliciumoxyd enthaltenden Mutterlösung zum Herstellen kalzinierter hitzebeständiger Fasern für eine Gebrauchstemperatur von etwa 1370⁰C, dadurch gekennzeichnet, daß man metallisches Aluminium in einer Lösung von Aluminiumchlorid auflöst, daß man i» eine die Oberflächenspannung herabsetzende Flüssigkeit zugibt, daß man das Siliciumoxyd in Form einer anorganischen, Silicium enthaltenden Verbindung hinzufügt und daß man eine kleine Menge eines sauren Oxydes aus der Gruppe Boroxyd, Phosphorpentoxyd und Titanoxyd zusetzt, wobei die Komponenten Aluminium, Silicium und saures Oxyd in Mengen angewandt werden, daß die kalzinierte Faser in Gewichtsprozenten 68 bis 80% Aluminiumoxyd, 14 bis 30% Siliciumdioxyd und 1 bis 10% saures Oxyd enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Herabsetzung der Oberflächenspannung Essigsäure hinzugibt.