DE2210288C3

DE2210288C3 - Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Metalloxidfäden

Info

Publication number: DE2210288C3
Application number: DE722210288A
Authority: DE
Inventors: Albert Borer; Gerald P. Krogseng
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1971-03-01
Filing date: 1972-02-29
Publication date: 1979-03-01
Also published as: AU3951272A; BE779966A; AU468306B2; NL174246B; FR2128407B1; IT948782B; GB1387278A; DE2210288A1; NL7202171A; CH586164A5; DE2210288B2; US3760049A; JPS5720409B1; CA986671A; FR2128407A1; NL174246C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Metalloxidfäden aus einer viskosen Lösung oder Dispersion einer oder mehrerer zu Metalloxiden kalzinierbaren Metallverbindungen durch kontinuierliches Extrudieren der viskosen Lösung oder Dispersion durch Spinndüsen unter Bildung einer Mehrzahl endloser Rohfäden, Abziehen und Trocknen der Rohfäden sowie Brennen derselben zu feuerfesten Metalloxidfäden.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 14 94 552 bekanntgeworden. Bei dem bekannten Verfahren werden die Rohfäden in einer Cotton-Candy-Maschine gesponnen. Die Cotton-Candy-Maschine bildet die Rohfäden mit Hilfe einer Drehspinndüse. Die Rohfäden werden dabei nicht gezogen und als verworrener Haufen aufgefangen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein handliches Verfahren anzugeben, mit dem sich aus mehreren feuerfesten Metalloxidfäden ein Strang bilden läßt

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die getrockneten Rohfäden fortlaufend zu einem endlosen Strang zusammengefaßt werden, daß dieser Rohfadenstrang in spannungsfreiem, lockerem Zustand in Form übereinanderliegender Schleifen auf einem sich bewegenden Förderband abgelegt wird, daß das Förderband mit dem darauf abgelegten Fadenstrang in einen Brennofen geführt wird, wo die im Strang zusammengefaßten Rohfäden zu feuerfesten Fäden gebrannt werden, daß das Förderband mit dem gebrannten Fadenstrang darauf aus dem Brennofen herausgeführt und der Strang aus den feuerfesten Fäden von dem Förderband entfernt wird. Die endlosen feuerfesten Metalloxidfäden werden kontinuierlich als Strang im geraden gestreckten Zustand zur Verdichtung, Verfestigung und Streckung und/oder zur Modifizierung der MikroStruktur der Fäden und zur Erreichung der erwünschten Art der Kristallinität durch einen auf höherer Temperatur befindlichen Ofen geführt

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen herausgestellt. Durch die Erfindung wird eine durchgehend kontinuierliche Arbeitsweise bei der Bildung des Stranges erreicht. Diese kontinuierliche Strangbildung vor dem Brennen hat den Vorteil, daß etwa entstandene kürzere ungebrannte Rohfäden die Verwendbarkeit des Endprodukts als gebrannten Strang nicht beeinträchtigt, und daß die erwünschte Länge des Stranges erreicht wird, ohne daß seine vorteilhafte Eigenschaften, wie Festigkeit, Elastizität, optische Eigenschaften, Gleichmäßigkeit, Biegsamkeit Dichte, chemische Eigenschaften und Lichtbrechungseigenschaften, beeinträchtigt werden.

Anhand der Zeichnungen, werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt die

so F i g. 1 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, einer Anlage zur Herstellung endloser feuerfester Fäden.

F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 1, der eine Luftkissenführung zum Vereinigen einer Vielzahl von Fäden zu einem Strang zeigt,

Fig.3 eine Draufsicht auf einen Teil der Fig. 1, der einen spannungsfrei und locker abgelagerten Fadenstrang zeigt

F i g. 4 einen Schnitt durch eine Saugpumpe, die dazu dient, den den Röhrenofen durchlaufenden Strang zu spannnen,

F i g. 5 eine andere Ausführungsform des Trockenturmes der F i g. 1, teilweise im Schnitt und

F i g. 6 einen vergrößerten Ausschnitt, der F i g. 5, ebenfalls teilweise im Schnitt.

Die F i g. 1 zeigt ein viskoses Konzentrat 1 einer Lösung oder Dispersion einer oder mehrerer Metallverbindungen, die zu den entsprechenden Oxiden kalziniert werden können. Das Konzentrat 1 befindet sich in

einem offenen, aus einem geeigneten Material wie Polyäthylen hergestellte Vorratsbehälter 2, der in einem geeigneten Druckgefäß 3 untergebracht ist, in daß durch Leitung 4 Luft oder Stickstoff unter Druck eingeleitet werden kann, um das Konzentrat aus dem Vorratsbehälter durch die Zuleitung 6 zu einer Mehrlochspinndüse mit bzw. 10—100 oder mehr Öffnungen mit Durchmessern von 75 bis 125 μΐη zu drücken. In der Leitung 6 kann an geeigneter Stelle eine Dosierpumpe oder eine Zahnradpumpe 8 und ein Manometer 9 angeordnet sein. Erforderlichenfalls ist in dei Leitung 6 vor der Düse oder im Düsengehäuse ein geeigneter Filter angeordnet Die Spinndüse 7 ist im Kopf eines zylindrischen, bei 12 nach unten offenen Trockenturmes 11 angeordnet Wenn die Rohfasern kontinuierlich aus der Spinndüse 7 gepreßt werden, werden sie im Zentrum des Trockenturmes 11 nach unten gezogen und durch dessen untere öffnung 12 geführt Im unteren Teil des Trockenturmes Ii 1 ist ein perforierter Trichter 13 angeordnet, der einen Raum 14 bildet, durch den durch die Zuleitung 16 trockene heiße Luft einer Temperatur von zum Beispiel 50-200⁰C zugeführt werden kann. Die Heißluft tritt durch die öffnungen im Trichter 13 und strömt im Gegenstrom zu den sich nach unten bewegenden Fäden 10 nach oben. Im Kopf des Trockenturmes strömt die Luft durch die ringförmige perforierte Abschlußplatte 17 und wird, mit Hilfe einer Pumpe oder einer ähnlichen Vorrichtung 19, durch die Leitung 18 abgeführt

Dicht unterhalb der unteren öffnung des Trockenturmes 11 ist eine geeignete Führungsvorrichtung 22 angeordnet, durch die die Rohfäden 10 zu einem Strang 22 vereinigt werden. F i g. 2 zeigt die Ausführungsform der Fadenführungsvorrichtung 21, die aus zwei von Luft durchströmten Rohren 23 und 24 besteht, die unter einem Winkel übereinander liegen. Die Rohfäden 10 werden an der Stelle, an der sich die Rohre kreuzen, zusammengeführt Die Rohre 23 und 24, die aus einem porösen gesinterten Metall wie korrosionsfestem Stahl bestehen und in die Luft eingeblasen wird, um ein Luftpolster zu erzeugen, auf dem die Rohfäden 10 laufen, können in der vorgesehenen Stellung in den Haltern 26 befestigt werden.

Nach F i g. 1 kann der Strang 22 unter einem geeigneten, ein Gleitmittel abgebenden Kissen hindurchgeführt werden und von einem Paar gegenläufiger Rollen, wie Galetten, gezogen werden, deren Umdrehungsgeschwindigkeit so eingestellt ist, daß sie die Rohfäden 10 als Strang 22 gleichmäßig mit einer geeigneten Geschwindigkeit transportieren. Der Strang wird frei, nur unter der Einwirkung des eigenen Gewichtes, auf ein horizontales sich bewegendes endloses Band 33, das zum Beispiel aus einem grob gewebten Nylongewebe hergestellt sein kann, fallen gelassen, auf dem er sich spannungsfrei und locker als Haufwerk 32 ablagert Der Strang lagert sich auf dem sich bewegenden Förderband 33 ungeordnet oder geordnet, in Form von hinter- oder übereinanderliegenden Schleifen, F i g. 3, ab, indem das herunterhängende Ende auf dem Förderband seitlich hin- und herwandert. Das Förderband 33 läuft an dem einen Ende ununterbrochen über den feststehenden perforierten Zylinder 34 und am anderen Ende über die sich drehende Antriebsrolle 36. Wenn der abgelagerte Strang 32 auf dem Förderband 33 den höchsten Punkt seines Weges über den feststehenden Zylinder 34 erreicht, wird Luft durch das Band in das Innere des Zylinders 35 gesaugt die den abgelagerten Strang auf dem Band festhält bis er den tiefsten Punkt seines Weges erreicht hat Dann fällt der Strang 32 unter der Einwirkung der Schwerkraft vom Fö^rderband 33 auf ein sich kontinuierlich in horizontaler Richtung bewegendes, zum Beispiel aus rostfreiem Stahl oder einem anderen feuerfesten Material hergestellten Förderband 37, das durch die Antriebswelle 38 angetrieben wird. Eine Vorrichtung zur Verhinderung einer elektrostatischen Aufladung 39 kann über der äußeren Oberfläche des Zylinders 34 gleich hinter der Stelle, an der der

ίο Strang 32 vom Förderband 33 fällt, angebracht werden, um sicherzustellen, daß der Strang vom Band abfällt Der Strang 32* liegt locker und spannungsfrei auf dem Förderband 37, im Ergebnis ist er ledigich gewendet worden. Das Förderband 37 befördert den Strang 32' durch einen Ofen 40, zum Beispiel einen dreizonigen elektrischen Globar-Widerstandsofen, in dem der übertragene Strang 32* an der Luft vorgebrannt wird, um das Wasser und andere flüchtige organische Lösungsmittel zu entfernen und organische Bestandteile zu zersetzen und zu verbrennen und in dem der Strang zu einem endlosen feuerfesten Strang 42 sintert Der Strang 42 aus feuerfesten Fäden kann, wenn er den Ofen verläßt vom Band abgenommen und ohne weiteres Brennen verwendet werden. Bevorzugt wird der Strang 42 jedoch durch eine Reihe von einstellbaren Spannzylindern und dann als gerader und gestreckter Strang durch einen Röhrenofen 44 geführt, in dem er bei höheren Temperaturen geglättet wird, d. h. Knickstellen beseitigt werden. Das Glühen bei höheren Temperatu ren kann auch je nach der Zusammensetzung der zur Herstellung der Fäden verwendeten Masse der Verfestigung der Fäden, der Modifizierung ihrer MikroStruktur oder der Erreichung der gewünschten Kristallinität dienen. An Stelle oder zusätzlich zu den Zylindern 43 kann eine umgekehrt angeordnete Vakuumpumpe 46, wie sie in Abb. 4 genauer wiedergegeben ist, dazu dienen den Strang zu spannen. In der Pumpe 46 bewegt sich der Strang gegen einen Luftstrom, der durch die öffnung 47 eingeblasen wird und der durch das Rohr 48 Luft ansaugt Die dadurch entstehenden, der von der Rolle ausgehenden Zugkraft entgegenwirkenden Spannkräfte spannen den Strang, halten ihn straff, während er den Ofen durchläuft und ziehen den Strang gerade. Der Strang 45 aus feuerfesten Fäden, der den Ofen 44 verläßt kann über eine weitere Vorrichtung zur Verhinderung einer elektrostatischen Aufladung 51 geführt mit einem Schlichtemittel aus dem Behälter 52 besprüht und mittels der Rolle 53, die zum Aufwickeln des Stranges 45 dient durch den Ofen

so gezogen werden. Der feuerfeste Strang kann dann wieder von der Rolle abgewickelt und mit anderen

Strängen zu Garnen verarbeitet und/oder verwebt oder

auf andere Weise zu Geweben verarbeitet werden.

Fig.5 zeigt eine andere Ausführungsform des

Trockenturmes der Fig. 1. Auf dem dargestellten Trockenturm 11 ist ein Zylinder 56 montiert, in dessen oberem Teil die Mehrlochspinndüse 7 angeordnet ist Durch die Zuleitung 57 wird trockene heiße Luft in den Kopf des Zylinders 56 und durch die Zuleitung 58 wird trockene heiße Luft in den oberen Teil des Trockenturmes 11 geleitet Durch die öffnung 12 kann die verbrauchte Luft aus dem unteren Teil des Trockenturmes abgeführt werden. Im unteren Teii des Trockenturmes kann ein konischer Blecheinsgt? 59 vorgesehen sein. Fig.6 zeigt vergrößert den oberen Teil des Zylinders 56 mit der in dem Kunststoffeinsatz 61 mit den rund um die Düse verlaufenden, über den Ringkanal 63 mit der Zuleitung 57 für die Luft in Verbindung

stehenden Luftdurchtrittsöffnungen 62 angeordneten Mehrlochdüse 7.

Es können auch mehrere Düsen verwendet werden und die gesponnenen Fäden können in den verschiedensten Anordnungen, zürn Beispiel in lockeren Windungen lose abgelagert werden und das flüssige Konzentrat kann unier gleichbleibendem Druck aus dem Vorratsgefäß direkt in die Spinndüsen gedrückt werden. Wenn es besonders darauf ankommt Verunreinigungen zu vermeiden, dann können die lose abgelagerten Rohfäden unter einer Schutzgasatmosphäre gelagert anstatt sofort gebrannt zu werden.

Das weiter oben beschriebene Brennen der Rohfädenstränge als spannungsfreie lockere Ablagerungen ergibt endlose feuerfeste Fäden. Im Gegensatz dazu hat sich gezeigt, daß ein beträchtlicher Teil der Fäden zu kürzeren Enden von 03 bis 1,2 m lunge oder zu noch kürzeren Enden zerreißt oder bricht, wenn die Rohfäden oder Rohfädenstränge aufgenommen und unter Spannung gehalten werden, zum Beispiel, wenn sie auf eine Trommel aufgewickelt und in dieser Form gebrannt werden. Während des Brennens treten verschiedene Veränderungen ein. Es handelt sich dabei nicht nur um chemische Veränderungen, sondern es tritt auch eine kräftige Schrumpfung in der Längsrichtung und eine Volumenveränderung ein. Wenn die Rohfäden in der erfindungsgemäßen Weise spannungsfrei gebrannt werden, können diese Veränderungen in einem, im Gegenatz zu dem gespannten Zustand, der besteht, wenn die Rohfäden zum Beispiel als Spule auf einer Trommel gebrannt werden, relativ spannungsfreien Zustand ablaufen. Durch das lockere und spannungsfreie Ablegen der Rohfasern und das Brennen in diesem Zustand ist das Trocknen und Schrumpfen der Fäden in einem relativ spannungsfreien Zustand möglich und die Entstehung von endlosen feuerfesten Fäden wird gewährleistet und gefördert Das Brennen der abgelagerten Rohfäden im spannungsfreien lockeren Zustand erlaubt eine gleichmäßige und leichte Entfernung des Wassers und anderer Lösungsmittel und die Pyrolyse der organischen Bestandteile und verringert dadurch die Gefahr des Entflammens und der Bildung von Seigerstellen, und damit, daß die Fäden als Folge davon brechen und die Qualität der Fäden, die optischen und mechanischen Eigenschaften nachteilig beeinflußt werden. Falls das Brennen der Rohfäden im lockeren spannungsfreien Zustand zur Bildung von Knickstellen führt, können diese, wie oben beschriebea dadurch beseitigt werden, daß die feuerfesten Fäden mit gleichmäßiger Geschwindigkeit im straff gespannten gestreckten Zustand durch einen auf hohe Temperaturen geheizten Ofen geführt werden.

Das Verfahren zur Herstellung von Fadensträngen aus allen viskosen konzentrierten Lösungen oder Dispersionen der dem Fachmann bekannten Metallverbindungen. Ein für diesen Zweck besonders geeignetes Konzentrat ist das viskose Konzentrat einer wäßrigen Lösung einer Zirkonverbindung, wie Zirkondiazetat, die kolloidale Kieselsäure enthält Weitere besonders geeignete Konzentrate sind die von wäßrigen Lösungen von in Wasser löslichen oder dispergierbaren Aluminium- oder Borverbindungen, wie von basischem Aluminiumazetat oder zweiphasige Systeme aus einem wäßrigen Gemisch aus kolloidaler Kieselsäure und in Wasser löslichen oder dispergierbaren Aluminium- oder Borverbindungen bestehen.

Weitere typische feuerfeste Metalloxidfäden, die erfindungsgemäß kontinuierlich hergestellt werden können, sind Fäden, die Zirkcndiuxid, Zirkon, Zirkonsäure, Kalziumoxid, Aluminiumoxid, Magnesiumaluminat, Aiuiiiiniumsilikat und ähnliche Substanzen enthai ten. Die Fäden können zur Färbung zusätzlich die verschiedensten Metalloxide wie Eisenoxid, Chromoxid und Kobaltoxid enthalten.

Die Temperaturen, bei denen die Ruhfäden zu feuerfesten Metalloxidfäden gebrannt weiden, variieren und hängen von der speziellen Zusammensetzung der Rohfäden ab. Grundsätzlich können die Rohfäden zur Entfernung des Wassers und anderer flüchtiger Pestandteile, zur Pyrolyse enthaltener organischer Bestandteile und zum Abbrennen des Kohlenstoffs unter Biidung von feuerfesten Fäden mit den verlangten Dichte- und Festigkeitseigenschaften bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 600—9Q0°C gebrannt werden. Die Rohfäden können auch, wenn es die Zusammensetzung der Rohfäden und die sich ergebende Belastung des Ofens erlaubt direkt bei höheren Temperaturen gebrannt werden. Es muß darauf geachtet werden, daß die Fäden beim Brennen nicht entflammen und als Folge davon überhitzt werden oder sich Seigerstellen bilden, die eine Ursache für das Brechen der Fäden sind. Die Geschwindigkeit mit der die Rohfäden durch den Ofen geführt werden, muß so eingestellt werden, daß die flüchtigen Bestandteile gleichmäßig und vollständig entfernt und die verlangten Eigenschaften wie bestimmte Dichte- und Festigkeitseigenschaften erreicht werden. Auch beim Nachbrennen der feuerfesten Fäden zur Beseitigung von Knickstellen und dergleichen kann die Brenntemperatur und die Brenngeschwindigkeit verschieden sein, beispielsweise je nach der speziellen Zusammensetzung der Fäden und den verlangten Eigenschaften hinsichtlich der Mikro- und Kristallstruktur, bei Temperaturen von 900—1200° C liegen. Im allgemeinen kann das Brennen der Rohfäden zu feuerfesten Fäden und das anschließende Brennen bei hohen Temperaturen zur Entfernung von Knickstellen und dergleichen und um den Fäden andere erwünschte Eigenschaften zu verleihen, an der Luft durchgeführt werden. Es kann jedoch auch in einer inerten oder reduzierten Atmosphäre, zum Beispiel in einer Argon-, Stickstoff-, Helium- oder Wasserstoffatmosphäre, gearbeitet werden. Eine inerte oder reduzie- rende Atmosphäre kann zur Beeinflussung der Verdampfung der flüchtigen Bestandteile und zur Erreichung bestimmter Eigenschaften hinsichtlich der Farbe und der Oxidationsstufe der Metalle in den Oxiden dienen.

Es folgen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Beispiel 1

815 g basisches Aluminiumoxid der Formel A](OH)₂(OOCCH₃) - '/3 H₂BO₃ wurden in 1090g Was-

ser gelöst Dann wurden 576 g einer wäßrigen kolloidalen Dispersion von Kieselsäure mit 116 g Dimethylformamid vermischt und das erhaltene Gemisch mit der basischen Aluminhnnoxidlösung vermischt Die erhaltene Zubereitung wurde in einem Kolben 4 Stunden lang zu 1518 g flüssigem Konzentrat eingeengt Das Konzentrat wurde zur Entfernung von Luftblasen zentrifugiert und aus einem Behälter unter einem Druck von 4,2 bar zu einer Pumpe geleitet Dann wurde das Konzentrat zu einer Mehrlochspinndüse mit 40 Öffnungen mit einem Durchmesser von 70 um gepumpt und unter einem Druck von 14—35 bar versponnen. IHe gesponnenen Fäden wurden im Zentrum eines 1,20 Meter hohen und einen Durchmes-

scr von 24 cm aufweisend·::! Trockeniiivivs in ei nein :n gleicher Richtung Hebenden Strom trockener Luft, die am oberen linde des TmckentunTics mit etwa 38' C cingcblasen und am unteren Ernie mil einer Temperatur voii etwa 29°C abgeleitet wurde, senkrecht nach unten geführt. Die am Boden des Trockenturmes austretenden laden wurden durch eine führungsvorrichtung zu '■mein kompakten Strang vereinigt. Diese wurde in die hori/.omlale Richtung umgelenkt und upiit einem mit einem der Fluorkohlensioff Schlichteinittcl getränkten Kissen hindurchgeführt. Der geschlichtete Strang wurde über ein l'aar gegenläufige GaMettcn, von denen jede einen Durchmesser von 15 cm hatte, geführt, die den Strang mit einer Geschwindigkeit von 60 m/min zogen. Dann ließ man die !"asern als Stranp frei fallen und sich spannungsfrei und locker auf einem sich in horizontaler Richtung bewegenden endlosen Förderband ablagern. Das Förderband bestand aus einem 0,3 in breiten grob gewebten Nylongewebe. Der Strang fiel auf das laufende Band, wobei das herunterhängende Strangende auf dem Band seitlich hin- und her wanderte, und lagerte sich darauf in Form von lockeren schleifenförmigen Windungen ab. Das Band lief an dem einen Ende ununterbrochen über einen perforierten feststehenden Zylinder und am anderen Ende über eine angetriebene Rolle. Wenn der abgelegte Strang auf dem Förderband den höchsten, auf dem feststehenden Zylinder liegenden Punkt seines Weges erreichte, wurde er durch einen durch Einsaugen von Luft durch das Förderband in das Innere des Zylinders erzeugten geringen Unterdruck solange auf dem Förderband festgehalten, bis er den tiefsten Punkt seines Weges erreicht hatte. Sodann fiel der abgelagerte Strang unter Einwirkung der Schwerkraft kontinuierlich von dem ersten Förderband auf ein aus rostfreiem Stahlblech gefertigtes, sich in horizontalen der Bewegungsrichtung des gewebten Förderbandes an der Stelle, an der det gesponnenen Strang zuerst abgelagert wird, entgegengesetzten Richtung bewegendes zweites Förderband. Eine Vorrichtung zur Verhinderung einer elektrostatischen Aufladung war unmittelbar über der äußeren Oberfläche des Zylinders gleich hinter der Stelle angebracht, an der der Strang von dem gewebten Band abfiel. Auch auf dem Förderband aus rostfreiem Stahl lag der Strang entspannt und locker, er war im Ergebnis lediglich gewendet worden. Das Stahlband beförderte den abgelagerten Strang durch einen dreizonigen Brennofen. Die erste Zone des Ofens war 1,8 m lang, die Eingangstemperatur lag bei 100°C und die heißeste Stelle hatte eine Temperatur von 550⁰C. In dieser Zone wurde der Strang zur Entfernung des Wassers und anderer flüchtiger Bestandteile wie Lösungsmittel, zur Zersetzung organischer Bestandteile und zur Einleitung des Sinterns des Fadenstranges an der Luft vorgebracht, wobei der Strang zuerst braun, dann schwarz und dann, wenn das kohlenstoffhaltige Material oxidiert und entfernt war, wieder weiß wurde. In der zweiten und dritten Zone des Brennofens stieg die Temperatur allmählich auf etwa 870° C, wodurch die restlichen flüchtigen Bestandteile entfernt und der Strang unter starker Schrumpfung in der Längsrichtung in feuerfestes Material umgewandelt wurde. Der aus dem Vorbrennofen kommende vorgebrannte Fadenstrang wurde von dem stählernen Förderband aufgenommen, durch eine Reihe von verstellbaren Spannrollen geführt und als straff gespannter gestreckter Strang mit einer Geschwindigkeit von etwa 37,5 m/min durch einen 1,8 m langen 1000°C heißen Röhtenofen geführt. Beim Passieren dieses Röhrenofens wurden Knickstellen aus dem S ι ca ng enlfei nt und dieser weiter verfestigt. Nachdem der Strang den Ofen passiert hatte, wurde er geschlichtet und aufgewickelt. Die Fäden des so hergestellten aus endlosen Aluininiumborosilikatfiiden ^rj bestehenden gebrannten Stranges waren endlos, durchsichtig, klar, farblos, glänzend, rund und fest und hatten eine (berechnete) Zusammensei/.ung von 3 AIiOj : 1 B2Oj : 3 S1O2. Die einzelnen laden hatten einen Durchmesser von 11 — 12 μηι, eine Zugfestigkeit κι von etwa 15 500 bar und einen Elastizitätsmodul von etwa 15,8 · lO^kp/cm-'.

Beispiel 2

Die Fasern dieses Beispiels wurden nach einem dem im Heispiel 1 beschriebenen Verfahren entsprechenden Verfahren, jedoch mit den folgenden Abwandlungen, hergestellt.

Das Konzentrat, aus dem die Rohfäden gesponnen wurden, wurde aus 2IbOg basischem Aluminiumoxid in 2880 ml Wasser, 1530 g einer wäßrigen kolloidalen Dispersion von Kieselsäure gemischt mit 306 g Dimethylformamid und 123 g OO2, die zu den vorher genannten Materialien gegeben wurden, nachdem diese wie im Beispiel 1 beschrieben vermischt worden waren, hergestellt. Das Konzentrat ha''e eine Viskosität von 120 000 cP und wurde in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise versponnen, jedoch wurde in dem Trockenturm, durch den die Fäden gezogen wurden, mit einem Gegenstrom trockener Luft gearbeitet, der in den jo Boden des Trockenturmes mit einer Temperatur von etwa 35°C eingeleitet und am Kopf des Trockenturmes mit einer Temperatur von etwa 29°C abgeleitet wurde. Der Ofen, in dem der Strang vorgebrannt wurde, hatte eine Höchsttemperatur von etwa 88O⁰C, das Förderin band aus rostfreiem Stahl lief mit einer Geschwindigkeit von 38 cm/min. Der aus dem den Vorbrennofen verlassenden Brenngut aufgenommene Strang wurde, nachdem er die Spannrollen passiert hatte, stärker gespannt, indem er durch eine verkehrtherum ange-^Λ< > brachte Saugpumpe geführt wurde, die unmittelbar vor dem Röhrenofen angeordnet war. Die feuerfesten Aluminiumborosilikatfäden des Stranges waren endlos und durchsichtig, hatten eine grüne Farbe, waren glänzend, rund und fest und hatten eine (berechnete) Zusammensetzung von 95 Gew.-% 3 AI2O3:1 B₂O₃: 3 SiO₂ und 5 Gew.-% CrOj. Die Fäden hatten einen Durchmesser von etwa 12μιη, eine Zugfestigkeit von etwa 15 100 bar und einen Elastizitätsmodul von etwa 17 · 10⁵kp/cm².

Beispiel 3

In diesem Beispiel wird die Herstellung von feuerfesten Zirkondioxid-Siliziumdioxid-Fäden nach einem dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren

^ entsprechenden Verfahren beschrieben.

Es wurde entsprechend eine Dispersion von kolloidaler Kieselsäure in einer wäßrigen Zirkondiazetatlösung hergestellt, indem 10 ml HNO₃ zu 1200 g einer wäßrigen Dispersion kolloidaler Kieselsäure gegeben wurden und

w diese Dispersion langsam mit einer wäßrigen Lösung von 3366 g Zirkondiazetat vermischt wurde. Die erhaltene Mischung enthielt ZrO₂ und SiO₂ im Mclverhältnis von 1:1. Aus dieser Mischung wurde in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise, jedoch bei einer

·>·"■ Wasserbadtemperatur von 32—38°C, ein viskoses Konzentrat hergestellt. Die erhaltenen 2365 g Konzentrat hatten eine Viskosität von 230 000 cP und wurden wie im Beispiel 1 beschrieben zu endlosen feuerfesten

/.irkoridioxid und Siliciumdioxid im Molvcrhällnis 1 : I en ι ha It enden Zi rkondiox id -Sill /.iumdioxid- Fäden verarbeitet, jedoch mit den Ausnahmen, daß die Temperatur im Kopf des Troekenturnies 25,b"C und am Boden des Trockenturmes 24,4°C betrug, daß die Galletten den

Strang mit einer Geschwindigkeit von 55,¹S m/min weiter beförderten, daß die Geschwindigkeit des Handcs auf dem der Strang vorgebrannt wurde 36 cm/min betrug, und die Höchsttemperatur im Vorbrennofen 980⁰C betrug.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Metalloxidfäden aus einer viskosen Lösung oder Dispersion einer oder mehrerer zu Metalloxiden kalzinierten Metallverbindungen durch kontinuierliches Extrudieren der viskosen Lösungen oder Dispersion durch Spinndüsen unter Bildung einer Mehrzahl endloser Rohfäden, Abziehen und Trocknen der Rohfäden sowie Brennen derselben zu feuerfesten Metalloxidfäden, dadurch gekennzeichnet, daß die getrockneten Rohfäden fortlaufend zu einem endlosen Strang zusammengepreßt werden, daß dieser Rohfadenstrang in spannungsfreiem, lockerem Zustand in Form übereinanderliegender Schleifen auf einem sich bewegenden Förderband abgelegt wird, daß das Förderband mit dem darauf abgelegten Fadenstrang in einen Brennofen geführt wird, wo die im Strang zusammengefaßten Rohfäden zu feuerfesten Fäden gebrannt werden, daß das Förderband mit dem gebrannten Fadenstrang darauf aus dem Brennofen herausgeführt und der Strang aus den feuerfesten Fäden von dem Förderband entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Strang der gebrannten Endlosfäden vom Förderband durch Fortziehen des Führungsendes entfernt und den Strang anschließend aufwickelt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Rohfadenstrang zunächst in Form eines ersten sich bewegenden Stapels von abgelegten übereinanderliegenden Schleifen auffängt, wobei sein Führungsende auf der Unterseite des Stapels ist, daß man den ersten Stapel wendet, so daß sich ein zweiter sich bewegender Stapel aus abgelegten, übereinanderliegenden Schleifen bildet, wobei man das Führungsendi des Stranges auf der Oberseite des Stapels liegt und den zweiten Stapel der besagten Brennstufe unterwirft.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Brennen des Rohfadenstranges in Luft durchführt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den in Schleifenform gewonnenen Strang aus feuerfesten Fäden kontinuierlich in einen linearen Strang überführt und diesen unter Spannung durch einen Ofen führt und bei höherer Temperatur weiter brennt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als viskose Spinndispersion eine wäßrige Dispersion von kolloidaler Kieselsäure in einem basischen Aluminiumacetat der Formel Al (OH)₂(OOCCH₃) · '/3 H₃BO₃, verwendet in die daraus geformten Fäden zu Al-B-Silikatfäden brennt.