DE60211516T2 - Garn aus siliciumdioxid für textilien mit hoher temperaturstabilität - Google Patents

Garn aus siliciumdioxid für textilien mit hoher temperaturstabilität Download PDF

Info

Publication number
DE60211516T2
DE60211516T2 DE60211516T DE60211516T DE60211516T2 DE 60211516 T2 DE60211516 T2 DE 60211516T2 DE 60211516 T DE60211516 T DE 60211516T DE 60211516 T DE60211516 T DE 60211516T DE 60211516 T2 DE60211516 T2 DE 60211516T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ppm
weight
less
thread
silica
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60211516T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60211516D1 (de
Inventor
Laurent Molins
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Quartz SAS
Original Assignee
Saint Gobain Quartz SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Quartz SAS filed Critical Saint Gobain Quartz SAS
Application granted granted Critical
Publication of DE60211516D1 publication Critical patent/DE60211516D1/de
Publication of DE60211516T2 publication Critical patent/DE60211516T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/06Glass compositions containing silica with more than 90% silica by weight, e.g. quartz
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2201/00Glass compositions
    • C03C2201/06Doped silica-based glasses
    • C03C2201/30Doped silica-based glasses containing metals
    • C03C2201/32Doped silica-based glasses containing metals containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2201/00Glass compositions
    • C03C2201/06Doped silica-based glasses
    • C03C2201/30Doped silica-based glasses containing metals
    • C03C2201/40Doped silica-based glasses containing metals containing transition metals other than rare earth metals, e.g. Zr, Nb, Ta or Zn
    • C03C2201/42Doped silica-based glasses containing metals containing transition metals other than rare earth metals, e.g. Zr, Nb, Ta or Zn containing titanium
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2933Coated or with bond, impregnation or core

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Siliciumdioxidfaden und aus dem Faden (oder der "Faser") hergestellte gewebte oder nicht gewebte Textilien, wobei dieser Faden durch ein Verfahren hergestellt werden kann, das darin besteht, eine geschmolzene Siliciumdioxidvorform in einer Flamme mechanisch zu ziehen.
  • Für Hochtemperaturverwendungen (Ofendichtungen, Ofenschürzen, Schweißvorhänge und Ablationsschutz), d. h. im Allgemeinen oberhalb von 600 °C, sind Fäden mit der bestmöglichen Stabilität erwünscht, welche die Herstellung von Textilien erlauben, die trotz zahlreicher Erwärmungs/Abkühlungs-Zyklen ihre mechanischen Eigenschaften und insbesondere ihre Flexibilität behalten. Ein Textilerzeugnis, das, wenn es Erwärmungs/Abkühlungs-Zyklen ausgesetzt ist, steif wird, wird auch zerbrechlich und hat nicht dieselbe Lebensdauer wie ein Textilerzeugnis, das während der Verwendung seine Flexibilität besser behält.
  • Für diesen Typ einer Verwendung können Textilien eingesetzt werden, die aus gewaschenem Glas hergestellt sind. Für diesen Materialtyp wird im Allgemeinen von einem Faden aus E-Glas (oder geeigneten Glaszusammensetzungen, die im Allgemeinen sehr siliciumdioxidreich sind) ausgegangen, der verwebt oder verschlungen wird und welcher anschließend mit Säuren (beispielsweise Schwefelsäure oder Salpetersäure) derart gewaschen wird, dass der Anteil des Siliciumdioxids an Verunreinigungen gesenkt wird. Unter Berücksichtigung des sehr hohen Gehaltes an Verunreinigungen im Ausgangsglas verbleiben im Allgemeinen noch viele Verunreinigungen nach dem Waschen. Das so erhaltene Textilerzeugnis besitzt bei hoher Temperatur keine ausreichende Stabilität. Außerdem führt das Waschen des Glases zur Porosität im Siliciumdioxid, und es ist vor der Verwendung im Allgemeinen erforderlich, eine starke Wärmebehandlung (in der Größenordnung von 1 100 °C) derart durchzuführen, dass die Porosität der Fäden durch Sintern verringert wird, was jedoch notwendigerweise mit einer unerwünschten Schrumpfung einhergeht.
  • Weiterhin wird die Porosität solcher Fäden niemals völlig aufgehoben und zeigt das Gewebe während seiner Verwendung weiterhin eine gewisse Schrumpfneigung. Aufgrund der Porosität besitzt das gewaschene Glas eine geringe Dichte – von unter 2,15.
  • Um die Nachteile des gewaschenen Glases zu beheben, kann versucht werden, ultrareines Siliciumdioxid zu verwenden. Jedoch ist von der Anmelderin festgestellt worden, dass ein Siliciumdioxid, das einen sehr kleinen Al- und Ti-Gehalt aufweist, die Neigung hat, Brücken zu bilden (durch einen Mechanismus, der dem der Sinterphänomene analog ist), was ebenfalls für die Stabilität eines Gewebes, das Erwärmungs/Abkühlungs-Zyklen unterworfen wird, nachteilig ist.
  • Als Dokumente des Standes der Technik sind EP 0 510 653 (aus derselben Familie wie US 5 248 637 ), GB 824 972 , US 3 092 531 und EP 0 160 232 (aus derselben Familie wie US 4 786 017 ) zu nennen.
  • Der erfindungsgemäße Siliciumdioxidfaden löst die zuvor genannten Probleme. Er besitzt eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit, d. h. er weist eine sehr gute Stabilität (sehr geringe Kristallisationsneigung) bei über 600 °C und sogar über 700 °C, beispielsweise bis unter 1 100 °C und sogar bis unter 1 200 °C, auf. Diese hohe Temperaturbeständigkeit erlaubt die Verwendung der aus dem erfindungsgemäßen Faden hergestellten Gegenstände während langer Zeiträume bei den zuvor genannten Temperaturen, beispielsweise mindestens 100 Stunden, selbst mindestens 1 000 Stunden, und sogar mindestens 10 000 Stunden lang. Insbesondere erlaubt der erfindungsgemäße Siliciumdioxidfaden die Herstellung von Textilien, die eine ausgezeichnete Flexibilität (d. h. eine große Nachgiebigkeit) behalten, nachdem sie Wärmebehandlungen wie den oben genannten unterworfen worden sind. Bei einer Wärmebehandlung bleibt die Nachgiebigkeit des Textilerzeugnisses in der Nähe von derjenigen, die es vor der Wärmebehandlung hatte, und kann sich sogar erhöhen.
  • Der erfindungsgemäße Siliciumdioxidfaden findet insbesondere Verwendung zur Herstellung von Textilien wie Geweben, Maschenware, Geflechten und Vliesstoffen (Nadelvliese, Filze, Matten und Faservliese). Die zuvor genannten Erzeugnisse können ohne Matrix zwischen den Fäden (bei Geweben spricht man dann auch von trockenen Geweben) wie für Ofendichtungen oder Ofenschürzen verwendet werden. Die Erzeugung einer keramischen Matrix, beispielsweise durch CVI-Verfahren (chemical vapor infiltration), ist jedoch nicht ausgeschlossen.
  • Die Erfindung betrifft insbesondere Gewebe mit einem Flächengewicht von 300 bis 1 500 g/m2 (im Allgemeinen etwa 600 g/m2 und etwa 1 200 g/m2) auf Bindungen vom Typ Grundbindung (englisch "plain weave"), Köper (englisch "twill") und Seide 8 oder 12 (Norm AFNOR XP B38-210 bis XP B38 253). Ebenfalls betrifft sie Filze und Bahnen mit einer Dichte von 4 bis 35 kg pro m3 sowie genadelte Textilien mit einer Dichte von 90 bis 200 kg pro m3.
  • Der erfindungsgemäße Siliciumdioxidfaden enthält ganz überwiegend Siliciumdioxid. Auf dem Gebiet von sehr siliciumdioxidreichen Zusammensetzungen ist es üblich:
    • 1. den Gehalt an Verunreinigungen anstatt den Siliciumdioxidgehalt zu nennen und
    • 2. den Gehalt an Verunreinigungen zu charakterisieren, indem die Gehalte an den chemischen Elementen und nicht die Oxidgehalte angegeben werden (im Gegensatz zu der Praxis, die auf dem Gebiet der sehr viel weniger siliciumdioxidreichen Gläser geübt wird).
  • In der vorliegenden Patentanmeldung wird dieser Konvention gefolgt, indem beispielsweise der Gehalt des chemischen Elements Al angegeben wird, während in der Glasindustrie der Al2O3-Gehalt angegeben würde.
  • In dem erfindungsgemäßen Siliciumdioxidfaden beträgt der Gehalt an Verunreinigungen höchstens 5 000 ppm, gewichtsbezogen. Dabei ist unter einer Verunreinigung jedes chemische Element zu verstehen, das kein Si und O ist. Dies bedeutet, dass, wenn der erfindungsgemäße Siliciumdioxidfaden beispielsweise das chemische Element Al enthält, das notwendigerweise in oxidierter Form vorliegt, angenommen wird, dass die Al-Atome Verunreinigungen sind, während die mit den Al-Atomen verbundenen Sauerstoffatome keine Verunreinigungen sind. Dabei lassen sich die Gehalte an Verunreinigungen auf herkömmliche Weise durch Atomabsorptionsspektroskopie bestimmen, die durch Messung einer Wellenlänge in einer Flamme erfolgt.
  • Aluminium und Titan, beide in oxidierter Form, liegen in dem erfindungsgemäßen Siliciumdioxidfaden vor.
  • Alkalimetalloxide, insbesondere Natriumoxid, Na2O, und Kaliumoxid, K2O, können in die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Siliciumdioxidfadens eingebaut werden, um die Oberflächendiffusionsphänomene der Alkaliionen und somit die Empfindlichkeit des Siliciumdioxidfadens gegenüber Sintern und Brückenbildung der Filamente untereinander während ihrer Exposition bei hohen Temperaturen zu begrenzen. Dabei kann die Zusammensetzung ein einziges Alkalimetalloxid (aus Na2O, K2O und Li2O) oder eine Kombination aus mindestens zwei Alkalimetalloxiden enthalten.
  • Bor, von welchem in der Glastechnik bekannt ist, dass es eine die Devitrifizierung verlangsamende Wirkung hat, kann in oxidierter Form vorhanden sein.
  • Die erfindungsgemäßen Siliciumdioxidfäden werden aus einer Zusammensetzung auf der Basis von Siliciumdioxid erhalten und enthalten folgende Elemente in oxidierter Form:
    Aluminium: 30 bis 1 500 ppm, gewichtsbezogen
    Titan: 10 bis 2 000 ppm und vorzugsweise 10 bis weniger als 200 ppm, gewichtsbezogen.
  • Außerdem ist die Zusammensetzung des Fadens derart, dass gegebenenfalls folgende chemische Elemente in oxidierter Form höchstens enthalten sind mit:
    Bor: weniger als 600 ppm, gewichtsbezogen,
    Natrium: weniger als 100 ppm, gewichtsbezogen,
    Calcium: weniger als 100 ppm, gewichtsbezogen,
    Kalium: weniger als 100 ppm, gewichtsbezogen,
    Lithium: weniger als 100 ppm, gewichtsbezogen.
  • Außerdem ist die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Siliciumdioxidfadens derart, dass die in ppm gemessenen Gewichtsanteile der Elemente Al, K, Li und Na (angegeben als ppm Al, ppm K, ppm Li bzw. ppm Na) folgende Bedingung erfüllen: ppm Al > ppm K + ppm Li + ppm Na. Im erfindungsgemäßen Siliciumdioxidfaden ist daher die Masse des Elements Al vorzugsweise größer als die Summe der Massen der Elemente K, Li und Na. Besonders bevorzugt ist die Masse des Elements Al größer als das Doppelte der Summe der Massen der Elemente K, Li und Na.
  • Weiterhin liegt vorzugsweise jedes Element, das kein Si, O, Al, Ti, B, Na, Ca, K und Li ist und gegebenenfalls in dem erfindungsgemäßen Siliciumdioxidfaden vorhanden ist, mit weniger als 100 ppm, gewichtsbezogen, vor. Besonders bevorzugt beträgt die Summe der Massen aller Elemente, die kein Si, O, Al, Ti, B, Na, Ca, K und Li sind, weniger als 100 ppm, gewichtsbezogen.
  • Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Siliciumdioxidfaden derart, dass der Al-Gehalt mehr als 80 ppm, gewichtsbezogen, beträgt.
  • Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Siliciumdioxidfaden derart, dass der Al-Gehalt weniger als 400 ppm, gewichtsbezogen, beträgt.
  • Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Siliciumdioxidfaden derart, dass der Ti-Gehalt mehr als 30 ppm, gewichtsbezogen beträgt.
  • Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Siliciumdioxidfaden derart, dass der Ti-Gehalt weniger als 200 ppm, gewichtsbezogen, beträgt.
  • Vorzugsweise ist der erfindungsgemäße Siliciumdioxidfaden derart, dass der:
    • – B-Gehalt weniger als 3 ppm, gewichtsbezogen,
    • – Na-Gehalt weniger als 50 ppm, gewichtsbezogen,
    • – Ca-Gehalt weniger als 60 ppm, gewichtsbezogen,
    • – K-Gehalt weniger als 80 ppm, gewichtsbezogen, und
    • – Li-Gehalt weniger als 10 ppm, gewichtsbezogen,
    beträgt.
  • Insbesondere ist eine bevorzugte Siliciumdioxidzusammensetzung derart, dass der:
    • – Al-Gehalt 30 bis 400 ppm, gewichtsbezogen, und besonders bevorzugt zwischen 80 und 400 ppm, gewichtsbezogen,
    • – Ti-Gehalt 10 bis 200 ppm, gewichtsbezogen, und besonders bevorzugt zwischen 30 und 200 ppm, gewichtsbezogen,
    • – B-Gehalt weniger als 3 ppm, gewichtsbezogen,
    • – Na-Gehalt weniger als 50 ppm, gewichtsbezogen,
    • – Ca-Gehalt weniger als 60 ppm, gewichtsbezogen,
    • – K-Gehalt weniger als 80 ppm, gewichtsbezogen, und
    • – Li-Gehalt weniger als 10 ppm, gewichtsbezogen,
    beträgt und derart, dass die Summe der Massen aller Elemente, die kein Si, O, Al, Ti, B, Na, Ca, K und Li sind, weniger als 100 ppm, gewichtsbezogen, beträgt.
  • Insbesondere ist eine besonders geeignete erfindungsgemäße Siliciumdioxidzusammensetzung derart, dass der:
    • – Al-Gehalt etwa 250 ppm, gewichtsbezogen,
    • – Ti-Gehalt etwa 100 ppm, gewichtsbezogen,
    • – B-Gehalt etwa 1 ppm, gewichtsbezogen,
    • – Na-Gehalt etwa 20 ppm, gewichtsbezogen,
    • – Ca-Gehalt etwa 35 ppm, gewichtsbezogen,
    • – K-Gehalt etwa 50 ppm, gewichtsbezogen, und
    • – Li-Gehalt etwa 5 ppm, gewichtsbezogen,
    und die Summe aller Elemente, die kein Si, O, Al, Ti, B, Na, Ca, K und Li sind, weniger als 100 ppm, gewichtsbezogen, beträgt.
  • Die Zusammensetzungen des erfindungsgemäßen Siliciumdioxidfadens weisen eine Devitrifizierung auf, die deutlich mäßiger als bei Zusammensetzungen auf benachbarten Gebieten ist.
  • Der erfindungsgemäße Siliciumdioxidfaden kann durch Erspinnen mit einer zufrieden stellenden Produktivität unter industriellen Bedingungen hergestellt werden. Der erfindungsgemäße Faden kann so wie Fäden aus geschmolzenem Siliciumdioxid oder die durch Sol-Gel-Verfahren erhaltenen Siliciumdioxidfäden ersponnen werden.
  • Die erhaltenen Fäden liegen in Form von endlosen Fäden vor, deren Durchmesser im Allgemeinen 5 bis 300 Mikrometer, allgemeiner 6 bis 60 μm, und noch allgemeiner von 6 bis 15 μm betragen kann.
  • Ein erfindungsgemäß anwendbares Spinnverfahren ist vorteilhafterweise das Verfahren, das herkömmlicherweise von dem Fachmann auf dem Gebiet des Verspinnens von Siliciumdioxid angewendet wird. Gemäß diesem Verfahren werden Siliciumdioxidvorformen mit einem im Allgemeinen zylindrischen Querschnitt und mit einem Durchmesser von im Allgemeinen 3 bis 7 mm (noch allgemeiner mit einem Durchmesser von etwa 5 mm) in eine Flamme geschickt, die in der Lage ist, die Zusammensetzung auf zwischen 1 800 und 2 400 °C zu bringen, und wird der Siliciumdioxidfaden in der Flamme gezogen. In diesem Fall hat die Vorform zu Beginn die für den Faden gewünschte Zusammensetzung. Das Siliciumdioxid, das diesem Verfahren zugeführt wird, wird im Allgemeinen aus Stoffen (Produkten, Komponenten oder Materialien) erhalten, die gegebenenfalls rein sind (beispielsweise aus der chemischen Industrie stammen), aber meist natürlich sind, wobei letztere mitunter Verunreinigungen in Spuren enthalten und diese (reinen oder natürlichen) Ausgangsstoffe in geeigneten Verhältnissen vermischt, um die gewünschte Zusammensetzung zu erhalten, und anschließend geschmolzen werden. Die Temperatur des geschmolzenen Siliciumdioxids (und damit dessen Viskosität) wird auf herkömmliche Weise vom Bedienungspersonal derart, dass sie den Spinnvorgang erlaubt und derart, dass die bestmögliche Qualität des Fadens erhalten wird, geregelt. Der Spinnkegel muss ausreichend stabil sein. An der Stelle dieses Kegels muss das Material ausreichend viskos sein, um sich ziehen zu lassen, aber auch ausreichend fluid sein, um die Gefahr des Zerbrechens des Fadens zu begrenzen. Die Temperatur der Zusammensetzung wird demzufolge geregelt, indem auf Energie und Temperatur der Flamme eingewirkt wird. Auch kann die Zugkraft, die von vorn auf den Spinnvorgang ausgeübt wird, und somit dessen Geschwindigkeit beeinflusst werden. Vor der Vereinigung zur Form von Fäden werden die Filamente im Allgemeinen mit einer Schlichte (die herkömmlicherweise insbesondere in Abhängigkeit von der Bestimmung der Fäden ausgewählt wird), die es erlaubt, sie vor Abrieb zu schützen und ihre Handhabung und Verarbeitung zu einem Textilmaterial erleichtert, indem sie die Gefahr von Bruchvorgängen begrenzt, überzogen. Vorzugsweise enthält die Schlichtezusammensetzung so wenig wie möglich Alkali- und Erdalkalielemente, d. h. dass die Summe der Massen von Na, K, Li und Ca weniger als 100 ppm, gewichtsmäßig, und besonders bevorzugt weniger als 10 ppm, gewichts mäßig, der Schlichtezusammensetzung ausmacht. Durch dieses Verfahren kann der erfindungsgemäße Siliciumdioxidfaden mit einer Geschwindigkeit von beispielsweise 10 bis 300 km/Stunde gezogen werden. Der Siliciumdioxidfaden, der durch dieses Verfahren erhalten wird, in welchem keine Waschung mit Säuren stattfindet, besitzt eine hohe Dichte von über 2,15, im Allgemeinen von 2,15 bis 2,21, und deshalb eine sehr geringe Neigung zum Schrumpfen, das weniger als 0,5 % betragen kann, wenn er auf hohe Temperatur erhitzt wird.
  • Es kann auch das Glaswaschverfahren angewendet werden, indem von einem Glas oder einem Siliciumdioxid ausgegangen wird, das einen höheren Gehalt an Verunreinigungen als im Fall des vorhergehenden Verfahrens hat. Bei einem Glas kann das übliche Glasspinnverfahren mit Spinndüsen angewendet werden, die durch Joulesche Wärme beheizt werden. Nach dem Spinnen werden die Fäden vorzugsweise mit einer Schlichte (beispielsweise auf herkömmliche Art und Weise) überzogen und zu einem Textilerzeugnis verarbeitet, das danach mit Säuren derart gewaschen wird, dass man zu den gewünschten Gehalten an Verunreinigungen gelangt. In diesem Fall führt der Waschvorgang im Allgemeinen zur Entfernung der Schlichtezusammensetzung, was in diesem Stadium nicht stört, da die Fäden bereits zu einem Textilerzeugnis verarbeitet worden sind. In diesem Fall kann somit eine Schlichtezusammensetzung verwendet werden, die einen höheren Gehalt an Alkali- und Erdalkaliionen als im vorhergehenden Verfahren besitzt. Bei diesem Verfahren kann dann der Faden, obwohl er die mit seiner Zusammensetzung verknüpfte ausgezeichnete Stabilität aufweist, die Nachteile haben, die aus seiner Restporosität resultieren.
  • In 1 ist eines der Prinzipien der Messung der Hochtemperaturbeständigkeit von Geweben für die folgenden Beispiele gezeigt. In dieser Prüfung wird das Gewebe 1 nach der Wärmebehandlung auf einer Länge x auf eine Stahlplatte 2 geklebt. Es wird dann der Winkel Alpha gemessen, der sich zwischen der Tangente 4 an dem Gewebe, die den Rand 5 berührt, der sich nicht auf der Stahlplatte befindet, und der Waagerechten 3 gebildet hat.
  • Beispiele 1 bis 6
  • Es werden Siliciumdioxidzusammensetzungen verglichen, deren Eigenschaften in Tabelle 1 zusammengefasst sind: Tabelle 1
    Figure 00100001
  • Das Siliciumdioxid des Beispiels 4 ist ein Sol-Gel-Siliciumdioxid der Marke ENKA SILICA, das von der Gesellschaft ENKA vertrieben wird. Das Siliciumdioxid des Beispiels 3 ist ein Siliciumdioxid der Marke QUARTZEL, das von der Gesellschaft SAINT-GOBAIN QUARTZ S.A. vertrieben wird. Das Siliciumdioxid aus gewaschenem Glas des Beispiels 5 war von der Marke REFRASIL und wird von der Gesellschaft HITCO vertrieben. Das Siliciumdioxid aus gewaschenem Glas des Beispiels 6 war von der Marke SILTEMP, die von der Gesellschaft AMETEK vertrieben wird.
  • Die Siliciumdioxidzusammensetzungen der Beispiele 1 und 2 wurden durch Schmelzen aus natürlichem Siliciumdioxid oder aus Pegmatit hergestellt. Es wurden Fäden durch das herkömmliche Spinnverfahren für Siliciumdioxidfäden hergestellt. Diese Fäden wurden anschließend auf herkömmliche Weise mit einer Schlichte überzogen. In allen Beispielen hatten die Fäden einen Durchmesser von 5 bis 14 μm.
  • Aus den Fäden wurde Seide 8 mit einem Flächengewicht von 600 g/m2 hergestellt.
  • Die Hochtemperaturbeständigkeit der Gewebe wurde durch die Prüfung ASTM 1388 nach Exposition mit 1 000 °C ermittelt. In Tabelle 2 sind die Biegesteifigkeiten G in mg·cm, wobei G erhalten wird durch die Formel G = M·C3, in welcher M das Flächengewicht des Gewebes in mg/cm2 und C die Länge in cm "unter Biegung" bedeutet, die nach 10, 100 oder 1 000 Stunden bei 1 000 °C an der Luft erhalten wird, sowie die Werte vor der Wärmebehandlung (Dauer = 0) angegeben. Je höher der Wert, desto steifer ist das Textilerzeugnis. Da Textilien erwünscht sind, die eine gute Nachgiebigkeit (das Gegenteil von Steifigkeit) in der Wärmebehandlung behalten, sind somit Steifigkeiten von in der Nähe der Ausgangswerte und sogar etwas darunter erwünscht.
  • Tabelle 2
    Figure 00110001
  • Es ist festzustellen, dass die erfindungsgemäßen Beispiele den kleinsten Steifigkeitswerten entsprechen, was sich in der Tatsache ausdrückt, dass die entsprechenden Textilien ihre Nachgiebigkeit in der Wärmebehandlung behalten haben und die Nachgiebigkeit sich im Laufe dieser Wärmebehandlung sogar leicht erhöht hat, was vorteilhaft ist. Im Gegensatz dazu hat sich die Steifigkeit der Textilien der Vergleichsbeispiele in der Wärmebehandlung erhöht.
  • Die Gewebe wurden auch durch die Messung des Winkels eines Gewebeprobekörpers (Prinzip von 1) mit der Waagerechten getestet. Dazu wurden die Probekörper in Ketten- und Schussrichtung mit einer Länge von 100 mm und einer Breite von 25 mm herausgeschnitten. Diese Probekörper wurden 1 000 Stunden lang bei 1 000 °C erhitzt. Sie wurden anschließend auf einer Länge von 30 mm (x = 30 mm) auf eine Stahlplatte geklebt, und es wurde dann der Winkel Alpha gemessen, der sich zwischen dem Gewebe und der Waagerechten gebildet hatte. Dabei bedeutet ein größerer Winkel ein nachgiebigeres Material. Es ist somit ein Textilerzeugnis erwünscht, das einen Winkel von in der Nähe des Ausgangswinkels und sogar einen etwas größeren Winkel ergibt. Die Messergebnisse für die Winkel sind in Tabelle 3 zusammengefasst.
  • Tabelle 3
    Figure 00120001
  • Die Ergebnisse zeigen, dass die erfindungsgemäßen Textilien im Laufe der Wärmebehandlung, da sich der zwischen dem Gewebe und der Waagerechten gebildete Winkel vergrößert hat, eine Nachgiebigkeit von ähnlich derjenigen des Anfangs und sogar von etwas größer als derjenigen des Anfangs behalten haben, was vorteilhaft ist. In den Vergleichsbeispielen ist der Winkel kleiner geworden, was die Tatsache ausdrückt, dass sie, im Gegenteil, während der Wärmebehandlung steifer geworden sind.

Claims (24)

  1. Siliciumdioxidfaden, der Aluminium und Titan in oxidierter Form enthält, wobei die Summe der Masse der chemischen Elemente, die kein Si und O sind, kleiner als gewichtsbezogene 5 000 ppm ist und der Aluminium- und Titangehalt folgender ist: Aluminium: 30 bis 1 500 ppm, gewichtsbezogen, Titan: 10 bis weniger als 200 ppm, gewichtsbezogen,
    und gegebenenfalls folgende Elemente in oxidierter Form maximal vorhanden sind: Bor: weniger als 600 ppm, gewichtsbezogen, Natrium: weniger als 100 ppm, gewichtsbezogen, Calcium: weniger als 100 ppm, gewichtsbezogen, Kalium: weniger als 100 ppm, gewichtsbezogen, Lithium: weniger als 100 ppm, gewichtsbezogen.
  2. Faden nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Al-Gehalt 30 bis 400 ppm, gewichtsbezogen, beträgt.
  3. Faden nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Al-Gehalt 80 bis 400 ppm, gewichtsbezogen, beträgt.
  4. Faden nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Ti-Gehalt 30 bis 200 ppm, gewichtsbezogen, beträgt.
  5. Faden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse des Elements Al größer als die Summe der Massen der Elemente K, Li und Na ist.
  6. Faden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse des Elements Al größer als das Zweifache der Summe der Massen der Elemente K, Li und Na ist.
  7. Faden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Element, das kein Si, O, Al, Ti, B, Na, Ca, K und Li ist und in dem Siliciumdioxidfaden enthalten ist, mit weniger als 100 ppm, gewichtsbezogen, vorliegt.
  8. Faden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe aller Elemente, die kein Si, O, Al, Ti, B, Na, Ca, K und Li sind, weniger als 100 ppm, gewichtsbezogen, beträgt.
  9. Faden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der B-Gehalt weniger als 3 ppm, gewichtsbezogen, Na-Gehalt weniger als 50 ppm, gewichtsbezogen, Ca-Gehalt weniger als 60 ppm, gewichtsbezogen, K-Gehalt weniger als 80 ppm, gewichtsbezogen, und Li-Gehalt weniger als 10 ppm, gewichtsbezogen, beträgt.
  10. Faden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sein Durchmesser 5 bis 300 Mikrometer beträgt.
  11. Faden nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sein Durchmesser 6 bis 60 μm beträgt.
  12. Faden nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sein Durchmesser 6 bis 15 μm beträgt.
  13. Faden nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sein spezifisches Gewicht 2,15 bis 2,21 beträgt.
  14. Textilerzeugnis, das einen Faden nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
  15. Textilerzeugnis nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Gewebe, eine Maschenware, ein Geflecht oder ein Nonwoven ist.
  16. Textilerzeugnis nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Gewebe mit einem Flächengewicht von 300 bis 1 500 g/m2 ist.
  17. Textilerzeugnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Ofendichtung oder ein Ofenvorhang ist.
  18. Verwendung eines Textilerzeugnisses nach einem der vorhergehenden es betreffenden Ansprüche bei über 600 °C.
  19. Verwendung nach einem der vorhergehenden das Textilerzeugnis betreffenden Ansprüche bei über 700 °C.
  20. Verwendung nach einem der vorhergehenden Verwendungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei weniger als 1 200 °C stattfindet.
  21. Verwendung nach einem der vorhergehenden Verwendungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei weniger als 1 100 °C stattfindet.
  22. Verwendung nach einem der vorhergehenden Verwendungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens 100 Stunden lang stattfindet.
  23. Verwendung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens 1 000 Stunden lang stattfindet.
  24. Verwendung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens 10 000 Stunden lang stattfindet.
DE60211516T 2001-07-04 2002-07-03 Garn aus siliciumdioxid für textilien mit hoher temperaturstabilität Expired - Lifetime DE60211516T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0108853A FR2826983B1 (fr) 2001-07-04 2001-07-04 Fil de silice pour textile a haute tenue thermique
FR0108853 2001-07-04
PCT/FR2002/002315 WO2003004739A1 (fr) 2001-07-04 2002-07-03 Fil de silice pour textile a haute tenue thermique

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60211516D1 DE60211516D1 (de) 2006-06-22
DE60211516T2 true DE60211516T2 (de) 2007-05-10

Family

ID=8865106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60211516T Expired - Lifetime DE60211516T2 (de) 2001-07-04 2002-07-03 Garn aus siliciumdioxid für textilien mit hoher temperaturstabilität

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6841242B2 (de)
EP (1) EP1402093B1 (de)
JP (1) JP3908731B2 (de)
CN (1) CN1252327C (de)
DE (1) DE60211516T2 (de)
FR (1) FR2826983B1 (de)
WO (1) WO2003004739A1 (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE50203024D1 (de) * 2001-08-24 2005-06-09 Georg Issakides Bindegarn für glühkörper und dessen verwendung
GB0522980D0 (en) * 2005-11-10 2005-12-21 Morgan Crucible Co High temperature resistant fibres
IT1393709B1 (it) * 2009-04-29 2012-05-08 Saati Spa Struttura composita tessutale, particolarmente per l'uso quale mezzo filtrante.
JP5686463B2 (ja) * 2010-06-11 2015-03-18 芦森工業株式会社 遮炎遮煙布およびこれを用いたシャッタースクリーン
CN114341071A (zh) * 2019-09-13 2022-04-12 日本板硝子株式会社 玻璃填料及树脂组合物
US20220298376A1 (en) * 2019-09-13 2022-09-22 Nippon Sheet Glass Company, Limited Glass filler and resin composition
JPWO2022195838A1 (de) * 2021-03-19 2022-09-22

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3092531A (en) * 1956-02-01 1963-06-04 Johns Manville Fiber Glass Inc Process of making essentially pure silica fiber bats
BE554610A (de) * 1957-01-26
DE3510753A1 (de) * 1984-05-04 1985-11-07 Akzo Gmbh, 5600 Wuppertal Hochtemperaturbestaendiges siliciumdioxidfasermaterial
DE69206466T2 (de) * 1991-04-24 1996-08-08 Asahi Glass Co Ltd Glasfaser mit hohem thermischen Widerstand und Verfahren zu ihrer Herstellung.

Also Published As

Publication number Publication date
JP3908731B2 (ja) 2007-04-25
US6841242B2 (en) 2005-01-11
EP1402093A1 (de) 2004-03-31
US20040234762A1 (en) 2004-11-25
CN1252327C (zh) 2006-04-19
JP2004533557A (ja) 2004-11-04
FR2826983A1 (fr) 2003-01-10
WO2003004739A1 (fr) 2003-01-16
CN1524139A (zh) 2004-08-25
DE60211516D1 (de) 2006-06-22
FR2826983B1 (fr) 2003-11-28
EP1402093B1 (de) 2006-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2754745C3 (de) Alkalibeständiges zu Fasern verspinnbares Glas auf der Basis von SiO2 -ZrO2 -Na2 OU2 OK2 O sowie alkalibeständige Glasfasern mit speziellen Zusammensetzungen
DE2919080A1 (de) Verfahren zum herstellen einer optischen faser
DE2938421A1 (de) Basaltkeramikfasern und verfahren zu ihrer herstellung
CZ166499A3 (cs) Skelné nitě vhodné pro vyztužování organických a/nebo anorganických materiálů
DE602004005165T2 (de) Bewehrungsglasfaser für organische sowohl als auch anorganische materialien, verfahren zur herstellung dessen und verwendete zusammensetzung
DE60211516T2 (de) Garn aus siliciumdioxid für textilien mit hoher temperaturstabilität
US2736714A (en) Lead glass composition
EP2956420B1 (de) Temperaturbeständige alumosilikat-glasfaser sowie verfahren zur herstellung und verwendung derselben
DE2614395A1 (de) Alkalifestes glas
DE4032460A1 (de) Spinnfaehiges glas hoher alkaliresistenz
DE1967211C2 (de) Optische Glasfaser
DE2631653C3 (de) ZrO2 -haltiges, alkalibeständiges, zu Fasern verspinnbares Glas und seine Verwendung
DE4417231C3 (de) Verwendung einer Zusammensetzung als Werkstoff für biologisch abbaubare Mineralfasern
DE4419388C2 (de) Recycling von Abfallmaterialien in Form des Bildschirmglases von Bildröhren aus Fernsehgeräten und von Computer-Monitoren
DE765037C (de) Glasfasern und aus diesen hergestellte, insbesondere textile Isoliererzeugnisse
DE2851020C3 (de) Alkalibeständige Glasfasern des Systems SiO↓2↓-Zro↓2↓-Na↓2↓O-(CaO) zur Verwendung als Verstärkungsmaterialien für Zementprodukte
DE2654105A1 (de) Glasmasse
EP3400327B1 (de) Verfahren zur herstellung eines hochtemperaturbeständigen anorganischen garns mit erhöhter zugfestigkeit
DE3245813A1 (de) Verfahren zur herstellung von endlos-glasfaeden und glasmassen zur durchfuehrung des verfahrens
DE1596749C3 (de)
DE1596768C3 (de) Glaser des Systems SiO tief 2 Al tief 2 O tief 3 MgO CaO zur Herstellung von Glasfasern mit hoher Zugfestigkeit und mit hohem Elastizitats modul, die eine relativ niedrige Spinn temperatur erfordern
DE2454293C3 (de) Na↓2↓O-B↓2↓O↓3↓-SiO↓2↓-Glas zur Herstellung dielektrischer optischer Wellenleiter, Verfahren zu dessen Herstellung und seine Verwendung
DE2305548A1 (de) Polykristalline, hitzebestaendige oxidfaser und verfahren zur herstellung derselben
DE1596842C3 (de) Feuerfeste anorganische Glasfasern auf der Basis SiO tief 2 -Al tief 2 O tief 3
DE1596748C (de) Gegen Wasser und Chemikalien Widerstands fähige Glaser mit geringer Viskosität von etwa 3000 Poise bei 1000 Grad C fur die Herstellung von Glasfasern

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8328 Change in the person/name/address of the agent

Representative=s name: BOCKHORNI & KOLLEGEN, 80687 MUENCHEN