DE1903597A1 - Fasern und Textilien aus stabilisiertem tetragonalem Zirkoniumdioxid undd Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Fasern und Textilien aus stabilisiertem tetragonalem Zirkoniumdioxid undd Verfahren zu ihrer Herstellung

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DE1903597A1 DE19691903597 DE1903597A DE1903597A1 DE 1903597 A1 DE1903597 A1 DE 1903597A1 DE 19691903597 DE19691903597 DE 19691903597 DE 1903597 A DE1903597 A DE 1903597A DE 1903597 A1 DE1903597 A1 DE 1903597A1
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Description

DR. ELISABETH JUNG, DR. VOLKER VOSSIUS, DiPL.-ING. GERHARD COLDEWEY
8 MÖNCHEN 23 · SI EGESSTR AS SE 2,6 - TELEFON 34 SO 67 . TE LEGRAMM-A DRESSE: INVENT/MONCHEN
TELEX 5 29
U.Z. E 012
DD-7156-σ
2 4. JAN.
CARBIDE CORPORATION New York, N.Y., 7·St.A.
Fasern und Textilien aus stabilisiertem tetragonalem Zirkoniumdioxid und Verfahren zu ihrer Herstellung
PRIORITÄT: 24. Januar 1968 - V.St.A. - Anm.-Nr. 700 031
Die Erfindung betrifft Pasern unj Textilien aus stabilisiertem tetragonalem Zirkoniumdioxid. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung der Pasern und Textilien aus stabilisiertem tetragonal era Z irköniumd ioxid.
Zirkoniumdioxid (ZrO2) k&t einen Schmelzpunkt von 26770C
9 Q9886/1277 BAD ORIQIfWt.
und ist daher als feuerfestes Material eshr brauchbar. Reine Formkörper aue ^irkoniumdioxid worden jedoch selten als feuerfeste Körper verwendet, weil nahe IuOO0C sine Phasenumwandlung auftritt» Unter 10000C liegt reiues Zirkon! umdioxisi in der sonoklinen Form vor una wandelt sicii beim Erhitzen über 1000 C in ciie tetragonale Form unio Die Phasenumwandlung bei etwa 1000 C ist von einer grossen Volu.raenänderung begleitetP die dazu führen k.& dass ein aus reinem ZirkoniuKdioxid hergestellter zerspringt. Es ist jedoch bekannt, dass Zirkoniumdioxid durch Brennen mit bestimmten anderen feuerfesten Oxiden stabilisiert werden kann, wobei sich die kubische For© des ürkoniumöicxias bildet, die über einen grossen Temperaturbereich stabil ist« So wird Zirkoniumdioxid unter Bildung der kubischen j?orsi häufig durch Brennen bei 17000C oder darüber mit H55 bis Ib Gew«-^ Yttriuiaoxid, dursh Brennen bei 155O0G oder darüber mit 8 eis 15 Gew«-$ Magnesiumoxid oder durch Bremx6S£ fc©i 15000C ed es- umzüber mit 6 bis 15 Gew»-^ Galci?imoxid stafeilieiert« Zixk€>niMm&±- oxid kann auch in der kubischen Form durch SilieiumdiGxid,s Scandiumoxid und Oxiden der Seltenen Erden (Oxide der isntfeaniden) stabilisiert werden« Verfahren zur Stabilieierui% Zirkoniusadioxid sind in "Oxide Ceramics" voa Eug©ne Academic Press, New York (I960), Seiten 564-36? und perature Technology", herausgegeben von I0E0 Campbell, Wiley and Sons, lncOf Sew York, Seiten 77-81 beschrieben.
Es wurde gefunden, dasa Basern und Textilien aus Zirkoniumaio/.ΐύ in der tetragonalen Form durch kleine, sorgfältig geregelte Mwik^ von Metallaxiden von Elementen der Ciruppe III B des Perioden-
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systems etabilieiert uerden konneiu
Die erfindungsgemä&SG Fasern und Textilien aus stabilisiertem tetragonalem Zlrkoniuradio^id sind dadurch gekennzeichnet, daae eie ein Metalloxid eines Elements der Gruppe III B des Periodensystems in einer solchen Menge enthalten, dass wenigstens etwa 80 J6 der Fasern oder Textilien aus üirkoniumdioxid nach 2-stündigem Erhitzen auf etwa 8000C in der tetragonalen Form vorliegen.
Die bei den erfindungegemässen Fasern und Textilien aus Zirkoniuadioxid brauchbaren Metalloxide von Elementen der Gruppe III B dee Periodensystems sind beispielsweise Scandiumoxid, Yttriutaoxid, Oxide der Seltenen Erdmetalle, wie Lanthanoxid, Cerdioxiö und Oxide der Metalle der Actiniden, wie Uranoxid. Bevorzugte Ketalloxidstabilisatoren sind Yttriumoxid, Cerdioxiu und gemischte Oxide der Seltenen Erdmetalle0 Yttriutnoxid (YpO-i) ist besonders bevorzugt. Gegebenenfalls können die Metalloxidstabilisatoren in Form γοη Gemischen verwendet werden.
Die erfindungsgemässen Fasern und Textilien aus stabilisiertem tetragonalem Zirkoniuradioxid werden analog dem Verfahren hergestellt, das in der belgischen Patentschrift Nr0 697 315 beschrieben igt. li*ses Verfahren besteht darin, dass man Fasern oder Textilien aus organischen Polymeren mit einem Gemisch aus einer Zirkoniumverbinviung und einer Metallverbindung eines iälements der Gruppe III B des Periodensystems imprägniert und die imprägnierten Fasern oder Textilien zumindest teilweise in eij.er oxidierenden Atmosphäre ao hoch erhitzt, dass das organiecrie Polymere ver-
9 0 9 β Ρ 9 '«'>·?'? jm^m^Q BADÖRIQtNAL
solLit imd. verflüohtl^t wird, Ghzie aase es dabei yerbreiuit und gleichseitig diö £äri:.oi\iuiK verbindung und die MetalXverbindung iss glements eier Sruppe III B des Periodensystems in die ©ntspreelienden Oriole ^B-^GVianaelt verdeno -Üi© erfealteaen
tso I?s,3srji iind. Tezüilien aus Zirkoniumdioxid behalten*die gleiefa® Fei?:]: "?i@ die urspr-mi rl· ich θ jraaer oder das ^esrfei
otrföfcl sie j)iEöneiOi5en kleiner werden0
iiiu'.vaß una üie net
UgS1W©iss wird als Is ~jL auch orgsniecae L di-^tel i-'irkt auf das
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Polymer© s© eine
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ein und werden sv/i das Losurifcsaiotsl
Kristallite« ©
:;:'."■ :;.;. - frä.;;^:: üienenden Fasern ©der-Textilien können ISi Porsa -ο·» ΰ?ϊΠϊ; ::iiis-5liäden, gewirkten oder gewobenea Textilien oder all8 Füg iijiu iüiösre ffaservliestextilien vorliegen, inatoesondere in solshsn Textilien, bei denen die Einzelfasern durch bestimmte Yc j? iah? en j wie Kadeln, in ausreichendem Maas miteinander ver~ filst sind,
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Die als Träger dieneaüen Fasern eder Textilien köiine.« aus jedem organischen Polymer©?.'; iAergeatellt sein, soweit das Polymere durch die beschriebene Struktur aus ausseist kleinen Kristalliten gekennzeichnet istf die in einer i-latrix &αε amorphen Bereichen zusammengehalten werdenρ wobei sich, dies"; Bereiche bei© Eintauchen in eine Lösunge die die Metallverbindungen enthält, vergrössern und den Metällverbindun^-eii das Eindringen ©möglichen ο Als Faser- oder Textilmaterial 2z~im GslliilosertiatesriaX, wie regenerierte Osll^losc, -wQzsgitms Celluloseacetat, Baumwolle oder Leinen verwendet werdeiu DrIs Fasern üder Sextilieii können auch aus 1'JoIIe2, Seide» lorylpolymerea, Pslyesiern, Poljaaiden oder Poljuretiiazisn öestefeeii, Bevoraugt werden Faseret uff g und Textilien aus regenerierter Cellule »si? verwendet.
Imprägnieren der Fasern oder Textilien können viele verschiedene Zirkoniumvei^binduiigeii und Metallverbindungen aus KIemsnten der Gruppe 113. B des Periodensystems verwendet werden. Beispiele solcher Verbindungen sind Sirkoi!ylchlorid? 2irkoniumaeetat, Zirkoniumoxalatj Zirkoniiuasitrat, Yttriuiaaoetet, YttriumtriChlorid, Yttriuräoxalat und die Acetate und Chloride von Scandium, Oeri und anderen Seltenen Brdmetallen sowie von Uran.
Nach dem Imprägnieren der Fasern oder Textilien mit den Metall** verbindungen aus der Lösung in einem Lösungsmittel wird vorzugsweise die überschüssige Lösung von der Oberfläche der Kinzelfasern entfernt, damit eine Ansammlung von verbackter Metallverbin(Äuric, vermiecen wird« JDies kann durch Ablöschen mit Fließpapier, uittelc Druckv/aiaen, tiurch Zentrifugieren oder andere Verfahren
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=- 8 — ■ . ■
Die genau zu. verwendende Stabilisatormengo hängt teilweise vom Verwendungszweck 'der Fasern o<ä@r -Textilien aus Zirkoniumdiosiä' ab. Bei'Anwendung en, bei denen die hervorragende Festigkeit, von. . Sirkoniuiadiosid gegenüber Alkalien Von Bedeutung ist !and wobei dl© AmwendunfeStemperaturen nicht übermäßsig hoch sind (soßo 148'bis 26O0G)J brauchen nur 0,5 Mol-ji Yttriumoxid verwendet » ve^en. Ein© Zusetzmente toe etwa 2 bis 4 Μο1-5δ Yttriumoxid 1st dann erwünschts wenn di© Fasern oder Textilien aus Zirkoniumdiosid auf 800 bis 10000C erhitzt werden sollen, um Yerunrelni«» w ™,^„^ m ©ntfernen und eine maximale Verdichtung su ©rreichenj,
elsi© 'm-axlnale !festigkeit gegen Oheaiikalien erreicht wird« Bsi solchen Anwendungesweoken kann die Gegenwart von 10 bis 20 cßs oionoiElinena Slrkonlumdioxld gestattet werden. W@nn das .ZlrJ^pnlumdiozid bei Temperaturen oberbalb 10OQ0C verwendet werden soll, wird gewöhnlieh zur Erzielung der günstigsten physikalischen Eigenschaften eine Menge von etwa Z bis 4 Mol-# Yttriumoxid verwendet.
Die Fasern und Textilien aus stabilisiertem tetragoaales Zirkoniußdioxid gemäse der.Erfindung haben einen sehr hohen Gebrauchswert bei sehr hohen Temperaturen und für Anwendungessweoke, bei denen die Korrosionsfestigkeit wichtig ist. Di®.Fasern und Textilien aus stabilisiertem Zirkoniumdioxid können s*B. als Trennwände in Batterien, Akkumulatoren sowie Brennstoffelementen, ale Rphrauskleidunöeu und al® Tiegel für geschmolzene Metalle oder als Hitzeschutzschllder verwendet werden. *
Die Erfindusig wird durch die Beispiele erläutert.
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■■■.'. ■ . 9 -
Beispiel 1
Eine Reihe von Tuchen aus Zirkoniuindioxid mit einem Gehalt an wechselnden Mengen Yttriumoxid wurden nach dem Verfahren der belgischen Patentschrift Br. 697 315 hergestellte Ale Auegangsmaterial wurde ein quadratisch gewebter Stoff aua regenerierter Cellulose verwendet. Die regenerierte Cellulose wurd® in In Salzsäure angequollen und dann in Wasser gespült* Das Tuch wurde dadurch imprägniert, dass es 18 Stunden in eine 2,5~m0iare wässrige Lösung von ZrOCl2 getaucht wurde 9 die wechselnde Mengen YCl« enthielt. Das imprägnierte Tuch wurde dreimal bei 4000 bis 46OO U/min in einem Korb von 28 cm Durchmesser insgesamt 20 Minuten zentrifugiert» um die überschüssige Salzlösung zu entfernen» Das Tuch wurde anschliesaend in einem Umwälzluftofen erhitzte Die Anfangstemperatur betrug 250Co Die Temperatur wurde allmählich über einen Zeitraum von 24 Stunden bis auf eine Endtemperatur von 65O0C erhöht. Anschliessend wurde das Tuch unter den in der Tabelle I angegebenen Bedingungen erhitzt.
In Tabelle I ist der Yttriumtrichloridgehalt der Imprägnierlö« sung, der Gehalt an YgO, im Zirkoniumdioxidtuch in &öl-# und die KristallStruktur im Tuch nach der Wärmebehandlung an der Luft angegeben. Die' Kristallstruleturen wurden bei fiaumtemperatur durch Röntgenbeugun& bestimmt. Die Eea©iehnua%en M, T und C bezeichnen die-monokline,-tetra&onale bzw. kubische Phase, die im ZirJconiumdioxidtuch vorliegt 0
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TABELLE I
Kristallstruktur eines; Tuches aus
3?uch Nr. YCl3-Gehalt ' Έοΐ-io Y2O3 0 1 Std« Kristallstruktur nach: • bei 1 Std. bei 24 Std, M
der Lösung im Tuch. 1 Std 0G 14QO0G
g/i , bei 1200 , bei
co 1,29 10000C M ?6 .M 100 % M 140O0C-. M
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OO 93 io 100 56
00 ι\2,08 9 P M f H 100 % M ■M
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7 47,8 too % 100 loo io
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CQ O CO
Beispiel 2 -·.
Es ward® ein freistehendes thermisch isolierendes Hitaeschild aus Zirk©ralnaäiöxid hergestellt» Die Konstruktion des Hitzeschildes bestead aus.-'awei Halbsylindern von 12,2 cm Innendurchmesser und 27? 8 om Höhe» wobei Boden und Decke durch kreisförmige Platten gebildet wurden» Die- Wandstärke dee Zylinders schwankte «wischen 3«8 und 5,1 sun«, Das Hitzeschild wurde nach folgendem Verfahren hergestellt!
Ein Zirköniumdioxidtuch aus 0,76 mm starken Faden im Satingewebe mit ©inem Gehalt von 2 „2 ίΐο1~5έ Yttriumoxid al© Stabilisator wurde aus regenerierter Cellulose analog dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt. Das Tuch wurde bis zu einer Endtem^eratur von IuOO0C gebrannt. Es wurde anschliessend mit einem Kleber aus Zirkoniimdioaid imprägniert und um einen Zylinder gewickelte bis ein Laminat aus sechs Schichten erhalten wurde. Als Kleber wurde ein Gemisch aus 165 Gew.-Teildn einer wässrigen Lösung von basischem Zirkonylchlorid ZrO(OH)CLnH2O und Yttriumtrichlorid einer Dichte von 1,65 bei etwa Hsumtempgratur in einer Men^e» dass- beim Brennen 4 Gew.-Jt (2,2 MoI-^') Yttriumoxid in Zirkoniusidioatid vorlagen, sowie aus 100 Gewe-!'eilen eines Zirkoniumdloxidpulvers mit einem Gehalt von 4 Gew,-$ Ittrlumoxid verwendet. Das Pulver wurde durch Plasa-Eersetzung einer wässrigen Lösung von Zirkonylchlorid und Yttriumtrichlorid bei 600 bis 800°C und
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anschlieesendes 2O~stündiges Vermählen dee Zersetzunßsprodukts in einer Kugelmühle und Sieben des Pulvere durch ein Sieb der Maschenweite 0,037 ioeu hergestellt. DnB l*uofa wog. 340 g und der Kleber 220 g. Das Laminat wurde ansehlieeeend bis auf eine Temperatur von 10000C über einen Zeitraum von 4 Stunden erhitzt. « -
Das Hitzeschild wurde in einen mit V.'olframdrahten erhitzten Vakuumofen gebracht. Der Ofen wurde 20-mal schnell erhitzt und abgekühlt, wobei Temperaturen von Raumtemperatur bie 8^O0C bis 20000C erreicht wurden, ohne dasβ ausser einem leichten Verziehen das Hitzeschild beschädigt wurde. Nicht stabilisiertes Zirkoniumdioxid würde während dieses Versuche zersplittert sein, wahrscheinlich schon währenu der ersten Aufheizperiode.
Beispiel 3
Ein Tuch aus Zirkoniumdiozidfäden einer Stärke von 0,02$ mm im Satingewebe, das 4,56 Gew.-# (2,5 Mol-#) Yttriumoxid enthielt, und nach dem Verfahren der belgischen Patentschrift Nr. 697 315 aus regenerierter Cellulose hergestellt worden war, wurde auf verschiedene Temperaturen erhitzt und anschliessend 50 Stunden in eine Lösung von 75 Gew.-Ji Kaliumhydroxid in Wasser von 2100C eingetaucht. Die Brenndauer und die Brenntemperaturen (an der Luft) eo-
909886/1277 BADORlGiNAL
wie die Zugfestigkeiten vor und nach, dem Eintauchen in die KaiiumhydroxidIosung sind in der folgenden Tabelle II ange-• geben. -.
Maximal- TABELLE II Zugfestigkeit kg/cm nach dem Ein
tauchen in KOS
Probe Temp«
0C
Brenn vor dem Ein
tauchen in KOH
0,0056
650 dauer
Std.
0,143 0,0056
1 ' 700 5 0,178 0,0089
2 800 1 0,125 0,03
3 900 1 0,16 * 0,084
4 1000 1 0,178
5 1
Es wurde gefunden, daß das auf 10000C erhitzte Tuch die Festigkeit am besten beibehielt. Nicht-stabilisiertes Zirkoniumdioxid kann nicht auf Temperaturen von annähernd 10000G ohne Bildung der monoklinen Phase erhitzt werden, die nicht annähernd so widerstandsfähig gegen Chemikalien ist, wie die tetragonale Phase, wahrscheinlich weil die Einzelkristalle in der monoklinen Phase viel größer sind. Alle fünf Tuche aus Zirkoniumdioxid, die mit Yttriumoxid stabilisiert waren, waren nach der Berührung mit der Kalilauge in Ordnung und konnten daraus zurückgewonnen werden.
909886/1277
.'■' , - - 14■'- ■- ; ■_: :.■■
Beispiel 4
Eine Reihe von Tüchern aus Zirkoniumdioxid wurde nach dem in Beispiel 1 angegebenen Verfahren hergestellt. Ale Trägermaterial wurde ein Tuch aus fünffachem Satingewebe aus einem Garn von regenerierter Cellulose von 1100 Denier mit 480 Fäden verwendet. Die Tücher aus regenerierter Cellulose wurden 17 Stunden mit einer wässrigen Lösung von Zirkonylchlorid einer Pichte 1,400 + 0,002, die wechselnde Mengen. Yttriuaitrichlorid enthielt, getränkt·. Die imprägnierten Tücher wurden noch einmal durch Waisen mit einer Spaltbelastung von 8 t bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von ■Hin
3»0 U/ /abgequetscht„ Nachdem die Sucher an der Luft getrocknet waren, wurden sie unter den gleichen Bedingungen erneut gewalzt. Das Erhitzen erfolgte nach dem Schema, das in Beispiel 1 angegeben ist, bis auf eine lindtemperatur von 6000C.
Die verwendeten Mengen von Yttriumoxid und Zirkoniuod!oxid (YOl5 und ZrOCl2) in der Imprägnierlöeung und die Gewichte der Tücher aus regenerierter Cellulose, die als Trägermaterial verwendet; wurden, Bind in der folgenden Tabelle III angegeben.
909886/1277 BAO OKlGiNAL
Mol-jS
Y2O5
TABELLE III ZrO2(I) (als
ZrOCl2)
in g/l Impräg
nierlösung
Gewicht
des
Tuches, aus
Cellulose-
regenerat
Tuch Nr.. 0 Y2O3(I)CaIs
in g/l Impräg-
nierlösung
312 272
1 0,5 0 307 270
2 1,0 0,69 305 272
3 1,5 1,23 304 266
4 2,0 1,83 305 266
5 2,5 2,52 303 267
6 3,0 3,32 301 264
7 3,5 4,17 301 267
8 4,0 5,39 297 •265
9 5,0 6,84 289 265
10 6,0 11,28 289 266
.11 12,0 13,93 268 263
12 31,10
(1) Zirkonylchlorid und Yt-feriuintrichlorid werden häufig unter Angabe der Anzahl Gramm Oxid je.Äquivalent gehandelt.
909886/1277 BAD
In der folgenden Tabelle xV sind die Mol~$ Yttriurnoxid angegeben^ "die in den Tüchern gefunden wurden, die nicht identisch mit den Mengen sind, die in der,Imprägnierlösung vorlagen. Weiter sind die kristallo.graphisch.en Phasen nach '■ der Wärmebehandlung für die angegebenen Zeitspannen angegeben.
90 9886/127 7
TABELLE IV -
3hi
alt = tetragonal; C T
M
1 Std.
80O0C
aus ZrO2-Y T
M
kubisch) 2°3 M
O 2 Std.
60O0C
T
M
60$ T
40$ M
- = T
M
1 Std.
bei
M
Kristalle-graphische Phasen in Tüchern
nach der Wärmebehandlung an der Luft
1: ,0 91$ T
M
80$ T
20$ M
1 Std'.
bei
1QOO0C
.T
M
100$ M M
Tuch (M = monoklin; T t; ,3 91$
9$
T
M
89$ T
11$ M
86$ T
M
100$ M M
1 Y2O3- Y.
Gehalt· Gi
Mo 1-$ G<
I1 ,7 93$
7$
T
M
89$ T
11$ M
24$
96$
T
M
9$ T
91$ M
T
M
2 O 1, ,8 93$
n.
T
M
90$ T'
10$ M
25$
75$
T
M
12$- T .
88$ M
1 Std.
bei
140O0C
T
M
3 0,55 2, ,3 92$
8$
T
M
94$ T
6$ M
51$
49$
T
M
18$ T
82$ M
100$ T
M
4 0,72 2, ,6 94$
6$
T
M
93$ T
7$M
45$
55$
T
M
25$ T
75$ M
100$ T
M
5 0,93 3, 3 93$
7$
T
M.
93$ ΐ
7$ M
87$
13$
T
M
24$ T
75$ M
100$ T
6 1,0 4, ,3 94$
6$
T 93$ T
7$ M
93$
7$
T
M
49$ T
51$ M .
100$ T
7 1,3- 6, 2 95$
5$
T
M
100$ T ,92$
8$
T 97$ T
3$ M
4$
96$
T
8 ' 1,4 6, 9 100$ C 96$ T
4$ M
94$
6$
G 100$ T 13$
87$
C
9 1,8 3, 9 95$
5$
100$ C 97$
3$
100$ T 28$
72$
10 2,4 100$ 100$ 100$ C 46$
54$
11 3,4 100$ 100$
12 3,8 100$
7,6 1 100$
100$
9098 8 6/1277
- is - 190359?
Die Zugfestigkeiten der Tücher aus Zirlceraiumdioxid nach der Wärmebehandlung an der Luft bei den angegebenen Temperaturen sind in der folgenden Tabelle Y angegeben« ,
909888/1277
TABEILB V
,O
Jr
to σ to co
03 CT)
Ho
Zugfestigkeit* von Tüchern aus Y2O5-Gehalt
Mol-/»
IeI".-1 Zr0o/Yo0v nach der
c. c. j
Warmobehandlung an der Luft, kg/cm 51 0,082 Messung zu I rr\
Tuch" Nr, O 0 lalt 1 Std. bei
8000C
1 Std. bei
100O0C
1 Std. bei 1 Std. bei
120O0C 14000C
Il 0,146 )03597
1 0,55 1,0 0,078 0,082 Pur die
schwach
0,137
2 0,72 1,3 0,213 0,173 0,101
3 0,93 1,7 0,342 0,103 0,264
4 1,0 1,8 0,228 0,094 1,00
5 1,3 2,3 0,258' 0,161 0,93 ■ 0,071
6 " 1,4 2,6 0,34 0,264 1,25 0,185
7 ί,8 3,3 0,425 0,45 0,328 0,505
8 2,4 4,3 0,425 0,53 1,46
9 3,4 · 6,2 0,526 0,446 1,00
10 3,8 6,9 0,75 0,77 0,47
11 7,6 13,9 0,65 0,883
12 * Durchschnitt aus 0,166 0,455
zwei Messungen je Probe.
8 ve
20 -■ 1S03597
Beispiel 5
Stabilisierung von Zirkonlucidioxidfasern mit Ceroxid Stabilisierte Zirkoniumdioxidfasern mit drei verschiedenen Zusätzen Geroxid wurden in Form von gewobenem Tuch hergestellt unter Verwendung dee in Beispiel 4 beschriebenen Verfahrens. Ceroxid wurde in Form des handelsüblichen Cerohlorids einer Reinheit von 99,9 # eingesetzt. *
Zum Imprägnieren der Fasern wurden drei wässrige Lösungen von je 2000 ml verwendet, die die Chloride enthielten, deren Qxidäquivalente in der folgenden Tabelle angegeben sind=
Lösung
Nr.
17,5 ZrO2 Dichte der Lösung
1 25,2 291 / 1,40
2 39,5 280 1,40
3 264 1,40
Die Fasern aus Celluloeeregenerat wurden mit den Salslöaungen imprägniert, indes 266 g Cellulosefssern in jede der Lösungen 19 Stunden bei 210C eingetaucht, wurden'·
Die Fasern wurden ans chile 8 send gemäss Beispiel 4 weit'erbehandelt und die mit den Salzen b@ladeneü Fasern zu Zirkoniumdloxidfasern umgewandelt. Die drei Paeerarten wurden durch Röntgenbeugungsanalyse geprüft und gefunden, dass sie aue tetragonalem Zirfconiuiadioxid .bestanden«.' Die Fasern enthielten 6,99, 10,70 und 16,95 GeW0-Jt Ceroxid, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasern,, Die Fasern mit dem kleinsten Ceroxiögehalt
909 886/127 7
BAQORlGlNAi
enthielten ebenfalls 13 # monoclines 2ir&o&iunidioxidc Alle drei Fasern waren auf 1000 C erhitzt worden»
exspiel 6
Stabilisierung von Zirkoniuradioxidfasern mit Oxiden der
Seltenen !erdmetalle
Stabilisierte Zirkoniumdioxidfasarn mit drei verschiedenen Zusätzen von gemischten Seltenen Erdmstalloxiden wurden in l?örm γόη gewebtem l'ueto. unter Anwendung des Verfahrens gemäse Beispiel 4 hergestellte Die gemischten' Seltenen Erdmetalloxide wurden in .Fora der Chloride eingesetzt, die im Handel erhältlich sind j und die folgende Zusammensetzung hattens
Gsmisch der Seltenen Erö- r y metalloxide ^ew.-yb
La2O5 24
CeO2 48
Prr 0. 5
lidgO» 17
' 0» . 3
Gd2O3 2
191^rS
0,2
Eb v/urden zum Imprägnieren der Faeern aus Oelluloseregenerat drei v/äs ar ig© Lösungen τοη jeweils 2000 ml verwendet,, die die Ghioridftalae entsprechend folgender Menge an Oxiden enthielten:
909886/1277
BAÖ ORIGINAL
22 ~ ■■-■■■■'/ ■',■
lösung IJr. 'Seltene -.S-rcüse-tall·-*· ZrO2J Dichte der Lösung
1 17r3 289 1,40
2 25,1 ■' 279 1,40
3 40,C 269 . .1,40
Die Fasern aus uolluloseregenerat wurden mit dem Salzgemisch imprägniert j. indem jeweils 266 g Gellulosexe&enerat 19 Stun*= d32i in die Lösungen von 21 C eingetaucht vmraene
Anschliessend wurden die Pasern analog Beispiel 4 behandelt und die mit den Salzen bslasienen Fasern zu Zirkoniumoxidfasern unigewandelt „ Die drei !faserarten- Gestanden nach dem Erhit ssen auf 1000 C ge/iiäss der Röntueabeugun^sanalyse lediglich. aus tetragonalem Ziirkoniuindioxido Die 2irlconiumdioxidfasern enthielten"S130, 10,30 und I6f|>5 Gew.-^-Seltener lirdmetal!oxide auf dao Gesamtgewicht der Fasern=
Es wurden die in Wami ein&s Tuches -^obliegenden faaemf dis gem'äss Beispiel 6 hergestellt worden waren imä drei verschiedene 2usätzs von Seltenen jirdmetalloxidesi enthieltenj sov/i.e diejenigen, die gemäss Beispiel 5 aergestellt word©2i wa-* Ten und drai verschiedene Zusätse Ceroxid enthielten^ auf ihre ffaatiglceit gegen Chemikalien in Form iron konzentrierter wässri= gsr Kaliumhydroxidlöoun^■ gepriift3 ■ Kaliumhydroxid wird.in vielen Aklmmulatoren und Brennstoffelementen als Elektrolyt verwendet und d.ie Trönnv/ä'nde sv.'isehen den Elektrodenp die mit dem Elektro lyt in Berührung- komr-iajis- werden häufig Temperaturen im Berei'r.:·
6/127 7
~ 23 ·■
ran 93 Ma. 260 Ο auüfceset?,tr weahalb deren Beständigkeit für das wirJcsaEie "Arbeiten der Vorrichtung "wichtig
Die sechs Tücher wurden 360 stunden in. 75 bis 85 $6-ige Kalium« hydroxidlösunken bei 2ö4"C eingetauchte" Haeh diesem Zeitraum wurden sie aus der Lösung entfernt und mit Wasser al&alifrei .gewaschen» Alle Tuchproben wurden ohne Schäden aus der Lösung e5atr4omEieii und waren weder beschädigt noch hatten sie sichtbare Veränderungen erlittene Die GewiehtSi.iiderungen und Featigkeiten der Tuchproben-nach."36ü Stuziaen Berührung mit KOH bei 2040O sind in der -folgenden Tabelle VI angegeben»
Beispiel 6 Oxid Tabelle VI Gevichts-·-
verlust,
f
BruchfeBtig"
keit kg/cm
Breite
U 6 $ -Stabilisator 12r8 ■0,303'
Tuch Nr«, 9 i Sei t β Erdiae tal 1-
oxide
10r4 0,498
Beispiel 5 15 5έ Β" 6.6 0,587
2P η .6 5^ Il 27,4 0,017
3, - " H- 9 £ Ceroxid 5,4 Ο,-32
1, 15 £ 2,5 0,490
2, SI
3,
90 9886/127

Claims (3)

  1. Io Fasern und Textilien aus stabilisierten tetragonal·» Zirkoniumdiöxid, dadurch gekennzeichnet« dass sie als Stabilisator ein Metalloxid eines Elements der -Gruppe III B des Periodensystems in einer solchen Ment,β enthalten, dase wenigstens etwa 80 der Fasern oder Textilien aus Zirkoniumdioxid nach zweistündigem Erhitzen auf etwa 8000C in der tetragonalen Form vorliegen. ι
  2. 2. Fasern und Textilien aus stabilisiertem tetragonalem Zirkoniumdioxid nach Anspruch I1 dadurch gekennz e i chne t, dass sie als Metalloxid eines Elements der Gruppe III B des Periodensystems entweder
    (a) etwa 0,5 bis 4 Mol-# Yttriumoxid, bezogen auf die tie samtmolzahl Zirkoniumdioxid und Yttriumoxid, oder
    (b) etwa 5 bis 20 Gewo-j6 Cerdioxld, bezogen auf das Gesamtgewicht von Zirkoniumdioxid und Cerdioxid oder
    (c) etwa 5 bis 20 GeWo-56 gemischter Seltener Erdmetalloxide, bezogen auf das Gesamtgewicht von Zirkoniumdioxid und den gemischten Seltenen Erdmetalloxiden
    enthalten. .
  3. 3. Fasern und Textilien aus stabilisiertem Zirkoniumdioxid nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Metalloxid der Gruppe III B des Periodensysteme Yttriuraoxid in einer Menge von etwa 2 bis 4 Kol-56, bezogen auf
    909886/1277
    BAD
    die Gesamtmolzahl Zirkoniumdioxid und Yttrium.oxid, enthalten·
    4·» Verfahren eur Herstellung der fasern und Sextillen aue stabilisiertem Zirkoniumoxid nach Anspruch X» dadurch gekenn3eioh.net, dass man fasern oder Textilien aus organischen Polymeren mit eine» Gemisch aus einer Zirkoniuoverbindung und einer Metallverbindung eines Elements der Gruppe III B des Periodensystems Imprägniert und die imprägnierten Pasern oder Textilien aumindest teilweise in einer oxydierenden Atmosphäre in an sich bekannter Weise auf Temperaturen von 350 bis 90O0C erhitzt, wobei man die Hetallverbindung dta Siebentes der Gruppe III B des Periodensystems in eoloher Menge verwendet, dass mindestens etwa 80 Jt der Fasern oder Textilien aus Zirkoniumdioxid nach etwa 1-stündigem Erhltsen auf etwa 8000C in der tetragonalen Form vorliegen.
    909886/1277 BAD ORKaINAl
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