DE1669466C - Feuerfestes Fasermatenal und Verfah ren zur Herstellung derselben - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf Kieselsäure und Erleichterung für die Zerfaserung zu erzielen, müssen

Tonerde enthaltendes feuerfestes anorganisches Ma- die modifizierenden Mittel in einem erheblichen

terial für eine Weiterverarbeitung zu Fasern und auf Prozentsatz, d. h. wenigstens 2 bis 3% und im allge-

das Verfahren zum Zerfasern des Materials. meinen etwa 10°/₀ oder mehr, zugegeben werden.

Es ist bereits ein Verfahren zum Auslaugen von 5 Derartige Zugabemengen an Flußmitteln führen jedoch

Glasfasern zwecks Herstellung kieselsäurereicher und nicht nur zu einer erheblichen Verringerung des

damit hoch hitzebeständiger Fasern bekannt. Hierbei Schmelzpunktes des Ausgangsmaterials, sondern auch

wurde von der Erkenntnis ausgegangen, daß Gläser zu einer entsprechenden Verringerung des Grenzwertes

einer bestimmten Zusammensetzung chemisch so der Arbeitstemperatur der aus den feuerfesten Fasern

verändert werden können, daß sie in ihrer» physika- io hergestellten Isolationsprodukte und damit zu einer

lischen Eigenschaften reinem Quarz sehr nahekommen. allgmeinen Qualitätsverschlechterung. Weiterhin stel-

Es ist in diesem Zusammenhang auch bekannt, daß Jen einige der genannten Flußmittel möglich· aggressive

glasige Mehrstoffsysteme Mischungslücken aufweisen oder korrodierende Mittel für die an sie angrenzenden

können, wobei die eine Komponente löslich und die und gegeneinander abzuisolierenden Bauelemente

andere unlöslich ist. Fie die Zusammensetzung eines 15 oder Materialien dar.

Dreistoff-Glassystems wurde beispielsweise bei Ver- Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, wendung von Na₂O, B₂O₃ und SiO₂ im Hinblick auf ein auch bei extrem hohen Temperaturen feuerdie Entmischungsbeieiche ein Optimum bei einem festes Material und ein Verfahren zum ZerMischungsverhältnis von etwa 5: 25: 70% gefunden. fasern desselben zu schaffen, wobei von den Grund-Die Glaszusammensetzung wurde zum Zwecke der 20 materialien Tonerde und Kieselsäure ausgegangen Beschleunigung der Entmischung 15 Stunden bei wird und, ohne die Feuerfestigkeit sowie die Tem-600"C getempert und nachfolgend mit Mineralsäure peraturbeständigkeit des Produktes merklich zu verextrahiert, wobei weitgehend alle Komponenten außer ändern, die Zerfaserungseigenschaften verbessert SiO₂ aus dem Glas entfernt wurden. Dieser bekannte werden sollen.

thermisch-chemische Glasmodifizierungsprozeß ist 35 Die Lösung dieser Aufgabe wird für ein aus 45 bis

nicht auf Fasermaterial allein beschränkt. So können 55 Gewichtsprozent Tonerde und 55 bis 45 Gewichts-

textile Erzeugnisse aus nahezu reinem Quarz hergestellt prozent Kieselsäure bestehendes Material dadurch

werden, indem man zunächst das Alkaliborosilikatglas erreicht, daß es zusätzlich 0,1 bis 2,0 Gewichtsprozent

nach dem Stabzich-, Düsenzieh- oder Blasverfahren Mangandioxid enthält.

zu Seiden, Halbseiden oder Fasern verarbeitet und 30 Das erfindungsgemäße Verfahren zum Zerfasern

dieses Ausgangsmaterial dann durch textiltechnolo- dieses Materials kennzeichnet sich dadurch, daß das

gische Prozesse zu Faden- oder Flächengebilden Material geschmolzen und auf Hochgeschwindigkeits-

weiterentwickelt, die anschließend, wie oben ausge- rotoren gegossen wird.

führt, ausgelaugt werden. Das praktisch vollständig aus Tonerde und Kiesel-Bei gegen hohe Temperaturen widerstandsfähigen 35 säure in angenähert gleichen Gewichtsteilen bestehende Materialien ist es mit erheblichen Schwierigkeiten und geringe Mengen an Mangandioxid aufweisende verbunden, diese in eine faserartige Struktur zu Material besitzt insbesondere die Eigenschaft, daß überführen. Die extrem hohen Temperaturen zur dieses Oxid auf den Schmelzpunkt des Produktes und Herstellung der Schmelze einerseits und die nur damit auf seine Feuerfestigkeit nur eine günstige Wirbedingte Widerstandsfähigkeit gegen diese Tempera- 40 kung ausübt, wobei g₇eichzeitig verbesserte Ergebnisse türen der die Schmelze verarbeitenden Vorrichtung bezüglich der Zerfaserungseigenschaften erreicht werandererscits lassen diese Schwierigkeiten gerade zur den. Es genügt hierfür die Zugabe von lediglich etwa Herstellung verhältnismäßig langer Fasern mit kleinem 0,1 bis 2,0 Gewichtsprozent MnO₂ bezüglich der GeDurchmesser und ausreichender Homogenität geradezu samtmasse in ein im übrigen praktisch reines feuerzwangläufig erscheinen. 45 festes Material, das im wesentlichen aus Tonerde und Es ist bekannt, feuerfeste Fasermaterialien, die Kieselsäure in Verhältnissen von etwa 35 bis 55% vorzugsweise als Wärmeisolationsstoffe verwendet AI₂O₃ und 44 bis 60% SiO₂ besteht, wobei optimale werden, unter Benutzung eines Gasstrahles extrem Ergebnisse bezüglich der Schmelz- und Zerfaserungshoher Geschwindigkeit oder mittels Rotationsscheiben eigenschaften bei Zusammensetzungen von etwa 45 herzustellen, wobei jedoch in jedem Falle darauf zu 50 bis 55% AI₂O₃, 45 bis 55 Gewichtsprozent SiO₂ und achten ist, daß die Viskosität der Schmelze des feuer- etwa 0,5 bis 1,5% MnO₂ erzielt werden, festen Materials ausreichend gewählt ist. Obwohl es bei den hier vorliegenden Schmelzpunkten Faserförmige hochtemperaturfeste Materialien wer- in der Umgebung von etwa 200O⁰C außerordentlich den häufig aus Gemischen Von Tonerde und Kiesel- schwierig ist, auch nur annähernd genaue Temperatursäure hergestellt. Die relativ reinen und praktisch 55 messungen vorzunehmen, soll doch festgehalten wervollständig aus Tonerde und Kieselsäure bestehenden den, daß der Schmelzpunkt des reinen Gemisches aus Gemische besitzen den für viele Anwendungszwecke Tonerde und Kieselsäure in den angegebenen prozenerforderlichen sehr hohen Schmelzpunkt mit allen tualen Zusammensetzungsbereichen bei etwa 220O⁰C sich daraus für die Verarbeitung zu Fasermaterial liegt und der Schmelzpunkt desselben Materials unter ergebenden extremen Bedingungen. Es ist in diesem 60 Zugabe von etwa 0,1 bis 2,0 Gewichtsprozent MnO_t Zusammenhang bekannt, den Ansätzen aus Tonerde- etwa 198O°C beträgt.

Kieselsäure-Gemisch ein oder mehrere modifizierende, Im folgenden wird ein bevorzugtes feuerfestes

als Flußmittel dienende Oxide zuzusetzen, die die Fasermaterial und die Arbeitsweise zum Herstellen

erschwerten Schmelz- und Zerfaserungsbedingungen desselben erläutert.

des Gemisches erleichtern. So finden z. B. Eisenoxid, 65 Hierbei wird eine Zusammensetzung für eine

Natriumcarbonat, Bariumoxid, Calciumoxid, Magne- Schmelze feuerfester Fasern auf der Grundlage von

siumoxid, Titandioxid, Zirkondioxid usw. Anwendung. Tonerde und Kieselsäure, bestehend aus angenähert

Um eine merkliche Verbesserung der Schmelze bzw. 23,8 kg Tonerde und 21,6 kg Kieselsäure, durch Zu-

satz von 0,68 kg MnO₂ modifiziert. Dieser Ansatz wird nachfolgend in kürzester Zeit auf Temperaturen von etwa 1980"C in einem herkömmlichen elektrischen Lichtbogen erhitzt, wie er bei der Herstellung von feuerfesten Fasern ajf der genannten Grundlage herkömmlich verwendet wird. Der vermittels MnO₂ modifizierte Ansatz schmilzt leicht und führt zu einer Schmelze, die sich leicht mit einer Hochgeschwindigkeits-Rotorenvorrichtung zerfasern läßt. Es bilden sich Fasern mit sehr kleinem Durchmesser, wobei dieser kleiner als etwa 3 Mikron ist. Der Anteil an Verdickungen oder anderen Inhomogenitäten des versponnenen faserförmigen Produktes ist nicht größer tls bei den bisherigen Materialien, und die Hochtemperaturfestigkeit zeigt keine merkliche Verschlechterung.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Feuerfestes anorganisches Material für eine Weiterverarbeitung zu Fasern, mit 45 bis 55 Gewichtsprozent Tonerde und 55 bis 45 Gewichtsprozent Kieselsäure, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich 0,1 bis 2,0 Gewichtsprozent Mangandioxid enthält.

2. Verfahren zum Zerfasern des Materials nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material geschmolzen und auf Hochgeschwindigkeitsrotoren gegossen wird.