MXPA00002953A - Union mejorada de fibras de ceramica - Google Patents

Abstract

Se describe un método para la formación al vacío de suspensiones acuosas de fibras y los productos producidos con las mismas. El método implica formar una suspensión acuosa de fibras de cerámica, almidón catiónico y gel de sílice. La sílice tiene, sobre la base del peso del gel, aproximadamente 50%de sílice que tiene un tamaño de partícula que fluctúa de aproximadamente 7nm hasta aproximadamente 200nm y unárea superficial especifica de aproximadamente 100 m2/gm hasta aproximadamente 10 m2/qm. La suspensión se hace pasar a través de un tamiz poroso bajo presión de vacío, depositando el contenido de sólidos sobre el tamiz para producir productos de alta resistencia.

Description

UNION MEJORADA DE FIBRAS DE CERÁMICA CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con los métodos de formación al vacio de suspensiones de fibras de cerámica en productos formados.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La Patente Estadounidense 3,224,927 muestra el uso de almidón catiónico para precipitar aglutinantes de silice sobre fibras refractarias para formar papeles y tapetes refractarios. Aunque las enseñanzas de esta patente son útiles para la manufactura de productos de fibra de cerámica formados, la cantidad de aglutinante de silice que puede flocularse en las fibras de cerámica es limitada por la capacidad de floculación del almidón catiónico; a saber, de hasta aproximadamente 1.5 unidades de silice por unidad de almidón. Además, la cantidad de almidón que puede ser utilizada no puede exceder de aproximadamente el 8%. De otro modo, los tiempos de formación son altos y las formas se adhieren a los moldes. El contenido de aglutinante y las formulaciones del mismo, están restringidas a niveles que producen únicamente piezas moderadamente fuertes, es decir, módulos de ruptura de 80-120 PSI (5.62-8.44 kgf/cm2) . Por lo tanto existe la necesidad de métodos mejorados de formación al vacio de productos de fibra de cerámica formados .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con una suspensión de cerámica acuosa que comprende fibras de cerámica, almidón catiónico y silice coloidal, un método de formación al vacio de la suspensión, y productos de cerámica formados por ese método. La suspensión típicamente tiene un contenido de sólidos de aproximadamente el 0.5% hasta aproximadamente el 3% sobre la base del peso total de la suspensión, de aproximadamente 0.5% hasta aproximadamente 2% de fibra de cerámica sobre la base del peso total de la suspensión, de aproximadamente 0.01% hasta aproximadamente 0.7% de silice sobre la base del peso total de la suspensión, de aproximadamente 0.005% hasta aproximadamente 0.2% de almidón catiónico sobre la base del peso total de la suspensión, siendo el resto agua. El sol de la silice tiene, sobre la base del peso del sol, aproximadamente 50% de silice que tiene un intervalo de tamaño de partícula de aproximadamente 7 nm hasta aproximadamente 200 nm y un área superficial especifica de aproximadamente 100 m2/gm hasta aproximadamente 10 m2/gm, siendo el resto agua.

El método de formación al vacio de la suspensión implica hacer pasar la suspensión a través de un tamiz poroso bajo una presión de vacio que deposita el contenido de sólidos de la suspensión sobre el tamiz para producir un producto formado. Los productos de cerámica producidos típicamente incluyen fibra de cerámica en una cantidad de aproximadamente el 62% hasta aproximadamente 96% en peso sobre la base del peso del producto de cerámica, de aproximadamente 2% hasta aproximadamente 30% en peso de silice sobre la base del peso total del producto, y de aproximadamente 1% hasta aproximadamente 8% en peso de almidón catiónico sobre la base del peso total del producto. Habiendo resumido la invención, la invención será ahora descrita en detalle haciendo referencia a la siguiente descripción detallada y los ejemplos no limitantes .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN ' De acuerdo con la invención, una suspensión acuosa que tiene fibras de cerámica, sol de silice que tiene un tamaño de partícula grande y una distribución de tamaño de partícula amplia, y almidón, se forma al vacio para proporcionar productos formados. La suspensión acuosa de fibra de cerámica, y sol de silice tiene un contenido de sólidos de aproximadamente el 0.5% hasta aproximadamente ei 3% en peso sobre la base del peso total de la suspensión, de manera preferible de aproximadamente 0.7% hasta aproximadamente 1% en peso de sólido sobre la base del peso total de la suspensión, de aproximadamente 0.5% hasta aproximadamente 2% en peso de fibra de cerámica sobre la base del peso total de la suspensión, de manera preferible aproximadamente 0.7% en peso de fibra de cerámica sobre la base del peso total de la suspensión, de aproximadamente 0.01% hasta aproximadamente 0.7% en peso de silice sobre la base del peso total de la suspensión, de manera preferible de aproximadamente 0.02% hasta aproximadamente 0.21% en peso de silice sobre la base del peso total de la suspensión, de aproximadamente 0.005% hasta aproximadamente 0.2% en peso de almidón catiónico sobre la base del peso total de la suspensión, de manera preferible de aproximadamente 0.01% hasta aproximadamente 0.07% en peso de almidón catiónico sobre la base del peso total de la suspensión, siendo él resto agua. Opcionalmente, puede ser incluido un material rellenador tal como rellenadores de cerámica y rellenadores orgánicos, de manera preferible rellenadores de cerámica, en la suspensión acuosa de fibra de cerámica, sol de silice y almidón para proporcionar una suspensión modificada que también puede ser formada al vacio. El rellenador o carga puede ser incluido en una cantidad de hasta aproximadamente el 1% en peso sobre la base del peso total de la suspensión modificada. La suspensión modificada que tiene fibra de cerámica, sol de silice, almidón y rellenador de cerámica tiene de aproximadamente 0.5% hasta aproximadamente 3% en peso de sólidos sobre la base del peso total de la suspensión modificada, de manera preferible de aproximadamente 0.07% hasta aproximadamente 1.7% en peso de sólidos sobre la base del peso total de la suspensión modificada. Las fibras de cerámica están presentes en la suspensión modificada en una cantidad de aproximadamente 0.5% hasta aproximadamente 2% en peso sobre la base del peso total de la suspensión modificada, de manera preferible aproximadamente 0.7% en peso sobre la base del peso total de la suspensión modificada, la silice está presente en una cantidad de aproximadamente 0.01% hasta aproximadamente 0.7% en peso sobre la base del peso total de la 'suspensión modificada, de manera preferible de aproximadamente el 0.02% hasta aproximadamente el 0.21% sobre la base del peso total de la suspensión modificada, el almidón catiónico está presente en una cantidad de aproximadamente 0.005% hasta aproximadamente 0.2% en peso sobre la base del peso total de la suspensión modificada, de manera preferible del 0.01% hasta aproximadamente el 0.07% en peso sobre la base del peso total de la suspensión modificada, siendo el resto agua. De manera preferible, el rellenador o carga es un rellenador de cerámica presente en una cantidad de hasta aproximadamente el 1.0% en peso sobre la base del peso total de la suspensión modificada. Los soles de silice preferidos empleados en las suspensiones acuosas que se forman al vacio en productos de cerámica secos de acuerdo con la invención son dispersiones coloidales, acuosas, de partículas de dióxido de silicio amorfas, discretas, en agua ligeramente alcalina que incluye, sobre la base del peso total del sol, aproximadamente 50% de silice, siendo el resto agua. Esos soles están disponibles de esbond Corporation, Wilmington, DE bajo el nombre de MegasolMR. Los soles pueden ser utilizados a un pH de aproximadamente 8.0 hasta aproximadamente 10.0, de manera preferible a un pH de aproximadamente 9.0 hasta aproximadamente 9.5. Los soles pueden ser utilizados en intervalos de tamaño de partícula de aproximadamente 7 nm hasta aproximadamente 200 nm, de manera preferible en intervalos de tamaño de partícula de aproximadamente 8 nm hasta aproximadamente 190 nm, de manera más preferible a un intervalo de tamaño de partícula de aproximadamente 10 nm hasta aproximadamente 180 nm. Los soles pueden ser utilizados con áreas superficiales especificas que varian de aproximadamente 100 m2/gm hasta aproximadamente 10 m2/gm, de manera preferible de 80 m2/gm hasta aproximadamente 200 m2/gm, de manera más preferible de aproximadamente 60 m2/gm hasta aproximadamente 27 m2/gm. Los soles pueden ser utilizados a contenidos de Na20 titulables de aproximadamente 0.02% hasta aproximadamente 0.35%, de manera preferible de aproximadamente 0.1% hasta aproximadamente 0.25%, de manera más preferible aproximadamente 0.20% hasta aproximadamente 0.22%. Los soles de silice tales como el MegasolMR que pueden ser empleados en la invención tienen intervalos de tamaño de partícula más grandes y áreas superficiales especificas más bajas que los soles de silice coloidal de la técnica anterior. Esas características permiten, de manera ventajosa, el uso de cantidades muy bajas de almidón catiónico para flocular la silice sobre fibras de cerámica, y para flocular cantidades mucho mayores de silice sobre las fibras de cerámica. Esto permite la manufactura de productos de cerámica secos, tales como cartón duro de cerámica, el cual tiene un contenido orgánico mucho más bajo y mayor resistencia, y producir productos los cuales sinterizan más lentamente, de modo que se experimente menos contracción a temperaturas de uso elevadas.

Los almidones catiónicos que pueden ser empleados en las suspensiones acuosas que son formadas al vacio de acuerdo con la invención, preferiblemente son almidones de maiz catiónico pregelatinizados que han sido tratados con una amina catiónica, cocidos y formados en escamas. Esos almidones catiónicos están disponibles bajo el nombre comercial de WESTAR + de Wesbond Corporation, Wilmington, DE. Esos almidones catiónicos tienen una carga catiónica de aproximadamente el 0.18% en peso de N2 hasta aproximadamente el 0.22% de N2 y un pH de aproximadamente 4 a 8. También pueden ser empleados almidones de carga catiónica superior (0.30% de N) tales como el WESTAR+3 de Wesbond Corp. Otros almidones que pueden ser utilizados en las composiciones y procesos descritos aqui, incluyen, pero no se limitan al Almidón de Papa SOLVATOSE, Almidón de Papa EMPRESOL y Almidón de Papa STA-LOK. El Almidón de Papa SOLVATOSE, disponible de American Key Products, Inc., Kearney, NJ, es un almidón de papa catiónico pregelatinizado que ha sido tratado con una amina catiónica, cocido y formado en escamas. Ese almidón tiene una carga catiónica, medida por el contenido de Nitrógeno, de aproximadamente 0.30% de N2. El Almidón de Papa EMPRESOL, disponible de American Key Products, Inc. Kearney, NJ, también es un almidón de papa catiónico pregelatinizado que ha sido tratado con una amina catiónica, cocido y formado en escamas. Este almidón tiene una carga catiónica, medida por t el contenido de Nitrógeno, de aproximadamente el 0.30% de N2. El almidón de papa STA-LOK, disponible de Staley 5 Industrial Products, Decatur, IL, es un almidón de papa catiónico pregelatinizado que ha sido tratado con una amina catiónica, cocido y formado en escamas. El almidón tiene una carga catiónica, de acuerdo a lo medido por el contenido de Nitrógeno, de aproximadamente 0.30% de N2. 10 Las fibras de cerámica que pueden ser empleadas en las suspensiones que son formadas al vacio de acuerdo con la invención incluyen, pero no se limitan a fibras de aluminosilicato tales como las fibras "Fiberfrax" Regular, "Fiberfrax" 6000 de Unifrax Corporation, Niágara Falls, NY, fibras "Fiberfrax" Hiladas de Unifrax Corporation, y fibras de Cerámica "Kaowool" de Thermal Ceramics, Augusta, GA. De manera preferible, las fibras de cerámica es cualquiera de las fibras "Fiberfrax" 6000, fibras "Fiberfrax" Hiladas, y fibras "Fiberfrax" Regulares. Esas fibras de cerámica pueden ser utilizadas en dimensiones de aproximadamente 2-3 micrones de diámetro y de aproximadamente cuatro pulgadas (10.2 cm) de longitud. Las fibras "Fiberfrax" Regulares tienen aproximadamente 47-53% de alúmina, 48-53% de silice, aproximadamente 0.1% de Fe203, aproximadamente 0.1% de Ti02, aproximadamente 0.1-1.3% de Na20 y aproximadamente 0.5% de impurezas en trazas. Las fibras "Fiberfrax" 6000 y fibras "Fiberfrax" Hiladas, están, de acuerdo a Fiberfrax Co., hechas de Caolín. Las fibras "Fiberfrax" 6000 y "Fiberfrax" Hiladas típicamente tienen 45-51% de alúmina, 46-52% de silice, aproximadamente 0.8-1.1% de Fe2?3, aproximadamente 1.0-1.8% de Ti02, aproximadamente 0.1-0.2% de Na20 y aproximadamente 1.0% de impurezas en trazas. Otras fibras de cerámica que pueden ser empleadas incluyen pero no se limitan a fibra de alúmina, fibras de silice tales como aquéllas vendidas bajo el nombre comercial de "Maxsil" por McAllister Mils, Independence, VA, fibras de vidrio tales como "Insulfrax" de Unifrax Corporation, Niágara Falls, NY, lanas minerales, y otras fibras diseñadas para operar a altas temperaturas; es decir por encima de 1400°F (760°C) , también pueden ser utilizadas como fibras de cerámica en la invención. Opcionalmente, pueden ser incluidas fibras orgánicas con las fibras de cerámica. Los ejemplos de fibras orgánicas que pueden ser empleadas incluyen, pero no se limitan a fibras de celulosa, fibras de aramida y fibras de polietileno. De acuerdo con la invención, se forma una mezcla acuosa de fibra de cerámica-agua, agregando fibras de cerámica, opcionalmente con fibras orgánicas tales como aquéllas anteriores, al agua. Pueden incluirse rellenadores o cargas opcionales tales como rellenadores o cargas de cerámica y orgánicos. Los ejemplos de rellenadores de cerámica incluyen, pero no se limitan a óxidos tales como la alúmina, aluminosilicatos tales como la Mulita, y arcillas tales como la Kyanita. Los ejemplos de rellenadores orgánicos incluyen, pero no se limitan a celulosa y polietileno. Los rellenadores puede ser empleados en forma de fibra, pulpa o polvo. La mezcla fibra-agua, que incluye opcionalmente un rellenador, se somete entonces a agitación moderada por medio de un mezclador de propela para dispersar las fibras y para asegurar que puedan formarse flóculos uniformes. Posteriormente, se agrega el almidón catiónico con agitación moderada durante aproximadamente 5-10 minutos para hidratar el almidón. La composición de fibra-almidón-agua resultante tiene un pH de aproximadamente 4-8, un contenido de sólidos total de aproximadamente 0.5% hasta aproximadamente 3% en peso sobre la base del peso total de la composición de fibra-almidón-agua, de manera preferible de aproximadamente 0.7% hasta aproximadamente 0.8% de contenido de sólidos totales sobre la base del peso total de la composición de fibra-almidón-agua, de aproximadamente 0.5% hasta aproximadamente 2.7% en peso de fibra de cerámica sobre la base del peso total de la composición de fibra- almidón-agua, de manera preferible 0.7% en peso de fibra de cerámica sobre la base del peso total de la composición de fibra-almidón-agua, de aproximadamente 0.005% hasta aproximadamente 0.3% en peso de almidón sobre la base del peso total de la composición de fibra- almidón-agua, de manera preferible de aproximadamente 0.01% hasta aproximadamente 0.07% en peso de almidón sobre la base del peso total de la composición de fibra- almidón-agua, siendo el resto agua. Después de producir la composición de fibra- almidón-agua descrita anteriormente, se agrega suficiente silice MegasolMR para lograr aproximadamente 4-30% en peso de silice sobre la base del peso de la fibra en la composición de fibra-almidon-agua . El MegasolMR se agrega a la composición de fibra-almidon-agua durante el mezclado moderado, para flocular las fibras en flóculos tridimensionales. La cantidad de silice MegasolMR agregada es controlada para lograr una relación de silice a almidón de aproximadamente 1:1 hasta aproximadamente 5:1, de manera preferible de aproximadamente 2:1 hasta aproximadamente 4:1, de manera más preferible de aproximadamente 2:1 hasta aproximadamente 3:1.

La suspensión acuosa de fibra de cerámica- almidón-silice resultante tiene flóculos tridimensionales y puede ser formada al vacio sobre un molde en forma de tamiz para producir una preforma formada. Típicamente, se emplean presiones de vacio de aproximadamente 20 pulgadas (50.8 cm) de Hg hasta aproximadamente 29 pulgadas (73.7 cm) de Hg durante la formación al vacio. La formación al vacio de las suspensiones puede efectuarse para producir productos de cualquier espesor y forma deseados. Típicamente, las suspensiones acuosas se forman al vacio para proporcionar preformas con un espesor de aproximadamente 1 (2.54) hasta aproximadamente 4 pulgadas (10.2 cm) . Después de producir las formas formadas al vacio, las preformas son removidas del molde y secadas.

Típicamente, el secado se efectúa a aproximadamente 250°F (121.1°C) durante aproximadamente 3-4 horas para producir un producto seco. Pueden ser utilizadas otras condiciones de secado dependiendo de la composición y espesor de la preforma. Posteriormente, el producto seco puede ser opcionalmente horneado a temperaturas elevadas, tales como de aproximadamente 1800°F (982°C) durante aproximadamente una hora. Pueden ser utilizadas otras temperaturas y condiciones de horneado dependiendo de la composición y el espesor del producto deseado.

Los productos secos producidos por el proceso descrito aqui típicamente incluyen fibra de cerámica en una cantidad de aproximadamente 62% hasta aproximadamente 96% en peso sobre la base del peso total del producto seco, de manera preferible de aproximadamente 72% hasta aproximadamente 94% de fibra de cerámica sobre la base del peso total del producto seco, de aproximadamente 2% hasta aproximadamente 30% en peso de silice sobre la base ' del peso total del producto, de manera preferible de aproximadamente 4% hasta aproximadamente 21% en peso de silice sobre la base del peso total del producto, y de aproximadamente 1% hasta aproximadamente 8% en peso de almidón catiónico sobre la base del peso total del producto, de manera preferible de aproximadamente 2% hasta aproximadamente 7% en peso de almidón catiónico sobre la base del peso total del producto. Los productos secos producidos por el proceso descrito aqui típicamente tienen un módulo de ruptura ("MOR"), de aproximadamente 100 PSI (7.031 kgf/cm2) hasta aproximadamente 500 PSI (35.155 • kgf/cm2), una densidad de aproximadamente 14 lb/ft3 (0.224 g/cm3) hasta aproximadamente 25 lb/ft3 (0.4 g/cm3) , y una dureza de Shore de aproximadamente 60 hasta aproximadamente 80. El uso en la invención de composiciones de sol de silice que tienen los intervalos amplios de tamaños de partículas de silice y áreas superficiales bajas permite, de manera ventajosa, un incremento del contenido de aglutinante de silice de aproximadamente 200% hasta aproximadamente 300% en comparación con los soles de la 5 técnica anterior para obtener productos que tienen resistencias al secado y horneado dos veces mayores que las que pueden obtenerse con los soles de silice de la técnica anterior, que tienen partículas más pequeñas e intervalos de tamaño de partículas más estrechos. Los ' 10 productos secos producidos por el proceso descrito aqui tienen mayor resistencia, lo cual se traduce en productos más durables. Los productos secos opcionalmente pueden ser horneados a temperaturas elevadas tales como de aproximadamente 1800°F (982°C) durante aproximadamente una hora. El horneado de los productos secos produce artículos de cerámica, los cuales tienen fibra de cerámica en una cantidad de aproximadamente 68% hasta aproximadamente 98% en peso sobre la base del peso total del articulo horneado, de manera preferible de aproximadamente 77% hasta aproximadamente 96% en peso de fibra de cerámica sobre la base del peso total del articulo horneado, y de aproximadamente 2% hasta aproximadamente 33% en peso de silice sobre la base de peso total del articulo horneado, de manera preferible de aproximadamente 4% hasta aproximadamente 23% en peso de silice sobre la base del peso total del articulo horneado. Los artículos horneados típicamente tienen un modulo de ruptura superior ("MOR" ) de aproximadamente 60 PSI (4.21 Kgf/cm2) hasta aproximadamente 200 PSI (14.06 Kgf/cm2) , y una contracción lineal del producto horneado de aproximadamente 1% hasta aproximadamente 1.2%. Los artículos horneados producidos por el proceso descrito aqui tienen mayor resistencia, lo cual se traduce en un producto terminado más durable, EJEMPLOS Los ejemplos no limitantes ilustran mejor esta invención. Todas las partes y porcentajes se expresaron en términos de las partes en peso sobre la base del peso de la fibra, a menos que se indique otra cosa. Los datos del módulo de ruptura se obtuvieron rompiendo barras de prueba, las cuales miden 3 pulgadas. (7.62 cm) de ancho por 3.5 pulgadas (8.89 cm) de longitud por 0.3-0.5 pulgadas (0.76-1.27 cm) de espesor cortadas de productos formados al vacio. Utilizando una separación de 2 pulgadas (5.08 cm) , las barras se cargaron centradas para determinar la falla a la flexión. Los valores del módulo de ruptura se calcularon utilizando la fórmula: R = (3WI)/(2bd2) Donde : R = módulo de ruptura en kgs/m2 (lbs/in2) W = carga en kilogramos (libras) a la cual falló el espécimen I = distancia (separación) en centímetros (pulgadas) entre las lineas centrales de los bordes de carga inferiores b = ancho del espécimen en centímetro (pulgadas) d = profundidad del espécimen en centímetro (pulgadas) Ejemplo 1 Se preparó una suspensión diluida que contenia 80 gramos de fibra a granel de aluminosilicato "Fiberfrax" en 25 libras (3 galones) (11.35 kg (11.3 1)) de agua. A esta suspensión, se agregaron 4 gramos de Almidón de Maiz Catiónico Westar+ en Escamas (5% en peso de fibra) seco y se mezcló durante 5 minutos para permitir que el almidón se hidratara. A continuación, se agregaron 24 gramos de MegasolMR (50% de sólidos) para flocular el almidón y las fibras juntos en un floculo tridimensional, el cual se formó entonces al vacio a través de un molde en forma de tamiz de 6.5 pulgadas x 6.5 pulgadas x 1 pulgada (16.51 cm x 16.51 cm x 2.54 cm) . La forma se removió del molde y se secó a 250°F (121°C) hasta secar perfectamente (de 3 a 4 horas) . Las • propiedades de resistencia, densidad y contracción de 5 este producto compuesto se dan a continuación.

Relación en Peso de fibra: almidón de maiz = 100:15:5 Silice ¡Almidón = 3:1 • 10 Densidad, Seca = 15.0 lbs/ft3 (0.24 g/cm3) Módulo de ruptura (MOR), Seco = 214 PSI (15.05 kgf/cm2) Módulo de ruptura (Horneado 1 hora a 1800°F (982°C) = 90 PSI (6.33 kgf/cm2) 15 Contracción lineal horneada = 1.0% Ejemplos 2-6 En los Ejemplos 2-6, el Ejemplo 1 se repitió utilizando relaciones de silice a almidón de 1:1 a 4:1 para el ' Megasol y un sol comúnmente utilizado, Ludox HS 40, disponible de DuPont Corp. El Ludox HS40 tiene las siguientes propiedades: Sólidos de silice, en peso 40% 25 Área Superficial, metros cuadrados/g 230 Tamaño de Partícula, nanómetros 12 en promedio Na20, % en peso 0.41 pH 9.7 MOR Seco MOR Horneado** Ejemplo Relación en Silice :Almidón MegasolMR Ludox Megasol Ludox Peso* HS HS 2 100:5:5 1:1 160 117 57 50 3 100:10:5 2:1 195 88 79 48 4 100:15:5 3:1 214 70 90 37 100:20:5 4:1 222 68 98 66 6 100:7.5:2.5 3:1 117 57 66 27 * relación de fibra : silice : almidón ** 1 hora a 1800°F (982°C) Ejemplo 7 • Se preparó una suspensión diluida agregando 80 gramos de fibra a granel de aluminosilicato "Fiberfrax 6000" a 25 libras (3 galones) (11.35 kg (11.3 1)) de agua. A esta suspensión, se agregaron 4 gramos de Almidón de Maiz Catiónico WESTAR+ en Escamas (5% en peso de fibra) seco y se mezcló durante 5 minutos para permitir que el almidón se hidratara. A continuación, se agregaron 24 gramos de MegasolMR (50% de sólidos) para flocular el almidón y las fibras juntas en flóculos tridimensionales.

• El material floculado se formó entonces al vacio a través 5 de un molde en forma de tamiz de 6.5 pulgadas x 6.5 pulgadas x 1 pulgada (16.51 cm x 16.51 cm x 2.54 cm) para producir una preforma formada. La preforma se removió del molde en forma de tamiz y se secó a 250°F (121°C) hasta secar perfectamente (de 3 a 4 horas) . Las propiedades de • 10 resistencia, densidad y contracción de este producto compuesto se dan a continuación.

Relación en Peso de (fibra : silice : almidón) = 100:15:5 15 Silice: Almidón = 3:1 Densidad, Seca = 15.2 lbs/ft3 (0.24 g/cm3) Módulo de ruptura, Seco = 217 PSI (15.25 kgf/cm2) Módulo de ruptura (Horneado 1 hora a 1800°F 20 (982°C)'= 119 PSI (8.37 kgf/cm2) Contracción lineal horneada = 1.2% Ejemplo 8 Se preparó una suspensión diluida agregando 80 25 gramos de fibra de aluminosilicato " Fiberfrax" Regular a 25 libras (3 galones) (11.35 kg (11.3 1)) de agua. A esta suspensión, se agregaron 4 gramos de Almidón de Maiz Catiónico Westar+ en Escamas (5% en peso de fibra) seco y se mezcló durante 5 minutos para permitir que el almidón se hidratara. A continuación, se agregaron 24 gramos de MegasolMR (50% de sólidos) para flocular el almidón y las fibras juntas en un floculo tridimensional, el cual se formó entonces al vacio a través de un molde en forma de tamiz de 6.5 pulgadas x 6.5 pulgadas x 1 pulgada (16.51 cm x 16.51 cm x 2.54 cm) para producir una preforma formada. La preforma se removió del molde en forma de tamiz y se secó a 250°F (121°C) hasta secar perfectamente (de 3 a 4 horas) . Las propiedades de resistencia, densidad y contracción de este producto compuesto se dan a continuación.

Relación en Peso de (fibra : silice: almidón) = 100:15:5 Silice : Almidón = 3:1 ' Densidad, Seca = 16.8 lbs/ft3 (0.27 g/cm3) Módulo de ruptura, Seco = 250 PSI (17.57 kgf/cm2) Módulo de ruptura (Horneado 1 hora a 1800°F (982°C) = 131 PSI (9.21 kgf/cm2) Contracción lineal horneada = 1.2% Ejemplo 9 Se preparó una suspensión diluida agregando 80 gramos de fibra de aluminosilicato "Fiberfrax" Regular a 25 libras (3 galones) (11.35 kg (11.3 1)) de agua. A esta suspensión, se agregaron 8 gramos de Almidón de Maiz Catiónico Westar+3 en Escamas (10% en peso de fibra) seco y se mezcló durante 5 minutos para permitir que el almidón se hidratara. A continuación, se agregaron 48 gramos de MegasolMR (50% de sólidos) para flocular el almidón y las fibras juntas en un floculo tridimensional, el cual se formó entonces al vacio a través de un molde en forma de tamiz de 6.5 pulgadas x 6.5 pulgadas x 1 pulgada (16.51 cm x 16.51 cm x 2.54 cm) para producir una preforma formada. La preforma se removió del molde en forma de tamiz y se secó a 250°F (121°C) hasta secar perfectamente (de 3 a 4 horas) . Las propiedades de resistencia, densidad y contracción de este producto compuesto se dan a continuación.

' Relación en Peso de (fibra : silice : almidón) = 100:30:10 Silice : Almidón = 3:1 Densidad, Seca = 24.3 lbs/ft3 (0.39 g/cm3) Módulo de ruptura, Seco = 502 PSI (35.3 kgf/cm2) Módulo de ruptura (Horneado 1 hora a 1800°F (982°C) = 200 PSI (14.1 kgf/cm2) Contracción lineal horneada = 1.2% Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (26)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un método para formar al vacio una suspensión de fibras en un producto formado, caracterizado porque comprende, formar una suspensión acuosa que comprende fibra de cerámica, almidón catiónico y sol de silice, la suspensión tiene un contenido de sólidos de aproximadamente 0.5% hasta aproximadamente 3% en peso sobre la base del peso total de la suspensión, de aproximadamente 0.5% hasta aproximadamente

2.0% en peso de fibra de cerámica sobre la base de peso total de la suspensión, de aproximadamente 0.01% hasta aproximadamente 0.7% en peso de silice sobre la base del peso total de la suspensión, de aproximadamente 0.005% hasta aproximadamente 0.2% en peso de almidón catiónico sobre la base del peso total de la suspensión, siendo el resto agua, el sol de silice tiene, sobre la base del peso total del sol, aproximadamente 50% de silice que tiene un intervalo de tamaño de partícula de aproximadamente 7 nm hasta aproximadamente 200 nm, y un área superficial especifica de aproximadamente 100 m2/gm hasta aproximadamente 10 m2/gm, siendo el resto agua, y pasar la suspensión a través de un tamiz poroso bajo una presión de vacio que deposita el contenido de sólidos sobre el tamiz para producir un producto formado. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sol tiene un pH de aproximadamente 8 hasta aproximadamente 10, y un contenido de Na20 de aproximadamente 0.02% hasta aproximadamente 0.35%.

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la suspensión tiene una relación de silice a almidón catiónico de aproximadamente 1:1 hasta aproximadamente 5:1.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque, la suspensión es una suspensión modificada que incluye un rellenador o carga.

5. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la suspensión modificada tiene de aproximadamente 0.5% hasta aproximadamente 3.0% en peso de sólidos sobre la base del peso total de la suspensión modificada, fibras de cerámica en una cantidad de aproximadamente 0.05% hasta aproximadamente 2.0% en peso sobre la base del peso total de la suspensión modificada, silice en una cantidad de aproximadamente 0.01% hasta aproximadamente 0.7% en peso sobre la base del peso total de la base modificada, almidón catiónico en una cantidad de aproximadamente 0.005% hasta aproximadamente 0.2% en peso sobre la base del peso total de la suspensión modificada, siendo el resto agua.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el almidón catiónico es un almidón de maiz catiónico pregelatinizado que tiene una carga catiónica de aproximadamente 0.18% de N hasta aproximadamente 0.3% de N2, y un pH de aproximadamente 4 a 8.

7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el almidón catiónico tiene una carga catiónica de aproximadamente 0.18% dé N2 hasta aproximadamente 0.22% de N2.

8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras de cerámica son fibras de aluminosilicato.

9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la suspensión tiene un contenido de sólidos de aproximadamente 0.7% hasta aproximadamente 1% en peso sobre la base del peso total de la suspensión, aproximadamente 0.7% en peso de fibra de cerámica sobre la base del peso total de la suspensión, de aproximadamente 0.02% hasta aproximadamente 0.21% en peso de silice sobre la base del peso total de la suspensión, de aproximadamente 0.01% hasta aproximadamente 0.07% en peso de almidón catiónico sobre la base del peso total de la suspensión, siendo el resto agua, y el sol de silice tiene, sobre la base del peso del sol, aproximadamente 50% de silice que tienen un intervalo de partícula de aproximadamente 10 nm hasta aproximadamente 180 nm y un área superficial especifica de aproximadamente 60 m2/gm hasta aproximadamente 27 m2/gm, siendo el resto agua, y donde la presión de vacio es de aproximadamente 20 pulqadas (50.8 cm) de Hg hasta aproximadamente 29 pulgadas (73.66 cm) de Hg.

10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la suspensión tiene una relación de silice a almidón catiónico de aproximadamente 2:1 hasta aproximadamente 3:1.

11. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la suspensión modificada tiene de aproximadamente 0.07% hasta aproximadamente 1.7% en peso de • sólidos sobre la base del peso total de la suspensión modificada, 5 fibras de cerámica en una cantidad de aproximadamente 0.7% en peso sobre la base del peso total de la suspensión modificada, silice en una cantidad de aproximadamente 0.02% hasta aproximadamente 0.21% en peso sobre la base del ™' 10 peso total de la suspensión modificada, almidón catiónico en una cantidad de aproximadamente 0.01% hasta aproximadamente 0.07% en peso sobre la base del peso total de la suspensión modificada, siendo el resto agua. 15

12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el almidón catiónico es un almidón de maiz catiónico pregelatinizado que tiene carga catiónica de aproximadamente 0.18% de N2 hasta aproximadamente 0.22% de N2. 20 '

13. Una suspensión acuosa de cerámica, caracterizada porque comprende fibras de cerámica, almidón catiónico y silice coloidal, la suspensión tiene un contenido de sólidos de aproximadamente 0.5% hasta aproximadamente 3% en peso 25 sobre la base total del peso de la suspensión, de aproximadamente 0.5% hasta aproximadamente 2% en peso de fibra de cerámica sobre la base de peso total de la suspensión, de aproximadamente 0.01% hasta aproximadamente 0.7% en peso de silice sobre la base del peso total de la suspensión, de aproximadamente 0.005% hasta aproximadamente 0.2% en peso de almidón catiónico sobre la base del peso total de la suspensión, siendo el resto agua, el sol de silice tiene, sobre la base del peso total del sol, aproximadamente 50% de silice que tiene un intervalo de tamaño de partícula de aproximadamente 7 nm hasta aproximadamente 200 nm y un área superficial de aproximadamente 100 m2/gm hasta aproximadamente 10 m2/gm, siendo el resto agua.

14. La suspensión de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque el sol tiene un pH de aproximadamente 8.0 hasta aproximadamente 10.0, y un contenido de Na20 titulable de aproximadamente 0.02 hasta aproximadamente 0.35%.

15. La suspensión de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque la suspensión es una suspención modificada que incluye un rellenador o carga de cerámica.

16. La suspensión de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque la suspensión tiene una relación de silice a almidón de aproximadamente 1:1 hasta aproximadamente 5:1.

17. La suspensión de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque las fibras de 5 cerámica se seleccionan del grupo de fibras de alúmina, silice, vidrio, lana mineral, y aluminisilicato.

18. La suspensión de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque el almidón catiónico es un almidón de maiz catiónico pregelatinizado ™ 10 que tiene una carga catiónica de aproximadamente 0.18% de N2 hasta aproximadamente 0.3% de N2, y un pH de aproximadamente 4 a 8.

19. La suspensión de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la suspensión 15 tiene un contenido de sólidos de aproximadamente 0.7% hasta aproximadamente 10% en peso sobre la base del peso ^^ total de la suspensión, aproximadamente 0.7% en .peso de fibra de cerámica sobre la base del peso total de la suspensión, 20 ' de aproximadamente 0.02% hasta aproximadamente 0.21% en peso de silice sobre la base del peso total de la suspensión, de aproximadamente 0.01% hasta aproximadamente 0.07% en peso de almidón catiónico sobre la base del peso 25 total de la suspensión, y el sol de silice tiene un intervalo de partícula de aproximadamente 10 nm hasta aproximadamente 180 nm y un área superficial especifica de aproximadamente 60 m2/gm hasta aproximadamente 27 m2/gm,

20. La suspensión de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque la suspensión modificada comprende aproximadamente 0.07% hasta aproximadamente 1.7% en peso de sólidos sobre la base del peso total de la suspensión modificada, fibras de cerámica en una cantidad de aproximadamente 0.7% sobre la base del peso total de la suspensión modificada, silice en una cantidad de aproximadamente 0.02% hasta aproximadamente 0.21% sobre la base del peso total de la suspensión modificada, almidón catiónico en una cantidad de aproximadamente 0.01% hasta aproximadamente 0.07% sobre la base del peso total de la suspensión modificada, siendo él resto agua.

21. La suspensión de conformidad con la reivindicación 20, caracterizada porque el almidón catiónico es un almidón de maiz catiónico pregelatinizado que tiene carga catiónica de aproximadamente 0.18% de N2 hasta aproximadamente 0.22% de N2.

22. Un producto de cerámica, seco, caracterizado porque comprende fibra de cerámica en una cantidad de aproximadamente 62% hasta aproximadamente 96% en peso sobre 5 la base del peso total del producto de cerámica seco de aproximadamente 2% hasta aproximadamente 30% en peso de silice sobre la base del peso total del producto, y de aproximadamente 1% hasta aproximadamente 8% ™ 10 en peso de almidón catiónico sobre la base el peso total del producto, la silice tiene un tamaño de partícula de aproximadamente 7 nm hasta aproximadamente 200 nm y un área superficial especifica de aproximadamente 100 m2/g 15 hasta aproximadamente 10 m2/g.

23. El producto de cerámica seco de g^ conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque tiene un módulo de ruptura de aproximadamente 100 PSI (7.031 kgf/cm2) hasta aproximadamente 500 PSI (35.155 20 kgf/cm2)' , una densidad de aproximadamente 14 lb/ft3 (0.224 g/cm3) hasta aproximadamente 25 lb/ft3 (0.4 g/cm3), y una dureza de Shore de aproximadamente 60 hasta aproximadamente 80.

24. El producto de cerámica seco de 25 conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque tiene una relación en peso de fibra de cerámica : silice : almidón de aproximadamente 100:15:5, y un módulo de ruptura de aproximadamente 250 PSI (17.57 kgf/cm2) . 5

25. El producto de cerámica seco de conformidad con ia reivindicación 21, caracterizado porque el producto comprende fibra de cerámica en una cantidad de aproximadamente 72% hasta aproximadamente 94% en peso ™' 10 sobre la base del peso total del producto de cerámica, de aproximadamente 4% hasta aproximadamente 21% en peso de silice sobre la base del peso total del producto, de aproximadamente 2% hasta aproximadamente 7% 15 en peso de almidón catiónico sobre la base del peso total del producto, y ^^ la silice tiene un tamaño de partícula de aproximadamente 10 nm hasta aproximadamente 180 nm y un área superficial especifica de aproximadamente 60 m2/g 20 hasta aproximadamente 27 m2/g.

26. Un producto, caracterizado porque se produce por el proceso de conformidad con la reivindicación 1.