DE2732290A1

DE2732290A1 - Polykristalline oxidfaser und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2732290A1
Application number: DE19772732290
Authority: DE
Inventors: Kenichiro Miyahara; Nobuji Nakayama
Original assignee: Carborundum Co
Current assignee: Unifrax I LLC
Priority date: 1976-07-23
Filing date: 1977-07-16
Publication date: 1978-01-26
Also published as: AU2722877A; FR2359085A1; DE2732290C2; FR2359085B1; MX4633E; JPS5314832A; JPS584096B2; BE857059A; BR7704824A; CA1099871A; AU511143B2; GB1539140A; US4159205A; IT1079901B

Description

COHAUSZ & FLORACK

SCHUMANNSTR. 07 . D-4OOO DÜSSELDORF

Telefon: (0211) 683346 Telex: 08586513 cop d

PATENTANWÄLTE : Dipl.-Ing. W. COHAUSZ Dipl.-Ing. R. KNAUF Dr.-Ing., Dipl W.rtsch. Ing A. GERBER DIpI Ing H B COHAUSZ

THE CARBORUNDUM COMPANY 13. Juli 1977

Niagara Falls, New York 14302
(Vereinigte Staaten von Amerika)

Polykristalline Oxidfaser und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft eine polycristalline Oxidfaser aus Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid oder Mischungen davon, die auch noch Siliciumdioxid enthalten kann, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Es ist bekannt, daß man Verbindungen, die sich in Oxide umwandeln lassen, in einer Flüssigkeit lösen, die Lösung zu einer Faser ausspinnen und die erhaltene Faser durch Erhitzen in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre in eine Oxidfaser umwandeln kann. Beispielsweise kann man basisches Aluminiumchlorid in Wasser lösen, die Lösung zu einer basischen Aluminiumchlorid-Faser verspinnen und diese durch Erhitzen in eine polykristalline Aluminiumoxid-Faser überführen. Bei Verfahren dieser Art zur Herstellung polykristalliner Oxidfasern treten jedoch häufig Schwierigkeiten auf. Insbesondere ist es oft nicht möglich, eine hinreichende Menge des Oxidvorläufers in einer Flüssigkeit zu lösen, ohne Lösungen mit Viskositäten zu erhalten, die zum Verspinnen zu hoch sind. Bei ungenügendem Gehalt der Lösung an Oxidvorläufer erhält man aber — wenn

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überhaupt — nur Fasern von schlechter Qualität.

Bekannte polykristalline Oxidfasern hatten daher für viele Anwendungszwecke eine unzureichende Festigkeit und Biegsamkeit -

Um diesen Nachteil zu beseitigen, hat man schon vorgeschlagen, der Spinnflüssigkeit Essigsäure zuzusetzen und dadurch die Viskosität der Lösung zu erniedrigen, doch erwiesen sich die nach diesem Verfahren hergestellten Oxidfasern für viele Anwendungszwecke immer noch zu brüchig.

Ks stellte sich somit die Aufgabe, eine polykristalline Oxidfaser mit verbesserten mechanischen Eigenschaften zur Verfügung zu stellen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer polykristallinen Oxidfaser der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß sie durch Erhitzen getrockneter Fasern, die aus einer Flüssigkeit mit einer Viskosität zwischen 0,1 und 100 Pa-s (1 und 1000 P), die 40 bis 70 Gew.-t basisches Aluminiumchlorid, Zirkoniumacetat, Zirkoniumoxychlorid oder Mischungen davon und 2 bis 50 Gew.-4 dieser Verbindung oder Verbindungen Milchsäure enthält und die auch noch 1 bis 20 Gew.-% kolloidale Kieselsäure enthalten kann, erhalten worden sind, auf eine Temperatur oberhalb 700 ⁰C hergestellt ist.

Das Verfahren zur Herstellung der polykristallinen Oxidfaser besteht darin, daß man eine Flüssigkeit mit einer Viskosität zwischen 0,1 und 100 Pa»s (1 und 1000 P), die 40 bis 70 Gew.-* basisches Aluminiumchlorid, Zirkoniunacetat, Zirkoniumoxychlorid oder Mischungen davon und 2 bis 50 Gew.-I dieser Verbindung oder Verbindungen Milchsäure enthält, in Fasern überführt, die erhaltenen Fasern

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trocknet und sie durch mindestens 15 Minuten langes Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb 700 ⁰C in Fasern aus Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid oder Mischungen davon umwandelt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Flüssigkeit kann, wenn gewünscht, auch kolloidale Kieselsäure enthalten. Unter "kolloidaler Kieselsäure" ist hier Siliciumdioxid zu verstehen, dessen Teilchengröße so klein ist, daß es mit Wasser eine kolloidale Dispersion bildet. Die kolloidale Kieselsäure vermindert, wie festgestellt wurde, die Schrumpfung der fertigen Oxidfaser.

Die Gegenwart der Milchsäure in der Spinnlösung ermöglicht das Spinnen von Flüssigkeiten mit einem höheren Gehalt an basischem Aluminiumchlorid, Zirkoniumacetat, Zirkoniumoxychlorid oder Mischungen davon und kolloidaler Kieselsäure als bekannte Lösungen ohne Essigsäure-Zusatz und ergibt eine Faser von höherer Biegsamkeit als bekannte Aluminiumoxid- und Zirkoniumoxid-Fasern.

Die Flüssigkeit kann nach jedem zweckdienlichen Verfahren in Fasern umgewandelt werden, beispielsweise durch Zentrifugalspinnen, Ziehen, Blasen, Haftspinnen, Extrudieren durch Spinndüsen oder geeignete Kombinationen dieser Verfahren.

Die Spinnflüssigkeit hat zweckmäßigerweise eine Viskosität, die dem benutzten Verfahren zur Faserherstellung angepaßt ist. Für Spinnzwecke liegt dieses Viskosität in der Regel zwischen 0,1 und 100 Pa.s (1 und 1000 P) und am besten in einem Bereich zwischen 7 und 30 Pa.s (70 und 300 P). Niedrigere Viskositäten können, insbesondere wenn die Flüssigkeit durch Spinnen in Fasern übergeführt wird, zu Fasern von sehr schlechter Qualität führen, sofern eine

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Faserbildung überhaupt gelingt. Diese Fasern enthalten einen hohen Anteil körniger Einschlüsse, die mitunter auch das einzige Produkt bilden. Flüssigkeiten mit höheren Viskositäten lassen sich schlecht spinnen, zum Teil wegen des hohen Druckes, der erforderlich ist, um die Flüssigkeit durch eine Spinndüse zu pressen.

Die erzeugten Fasern können auf jede geeignete Weise getrocknet werden, beispielsweise durch Erhitzen auf eine Temperatur im Bereich von 30 bis 150 ⁰C, vorteilhafterweise unter vermindertem Druck. Auch andere Trocknungsmaßnahmen können Anwendung finden, z. B. Umspülen der Fasern mit getrockneter Luft oder einem getrockneten Gas. Die Fasern können auch bei sehr hohen Temperaturen getrocknet werden, doch ist dies wegen des höheren Energiebedarfs im allgemeinen nicht zweckmäßig. Wenn gewünscht, können jedoch Trocknungstemperaturen bis 1200 ⁰C angewendet werden.

Die getrockneten Fasern werden dann solange auf eine so hohe Temperatur erhitzt, daß die Milchsäure ausgetrieben, zersetzt oder oxydiert und das Aluminiumchlorid, Zirkoniumacetat oder Zirkoniumoxychlorid in Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid oder Mischungen davon umgewandelt wird. Das Erhitzen kann in einer sauerstofffreien Atmosphäre geschehen, da das aus der Spinnflüssigkeit stammende Wasser, so wird angenommen, das basische Aluminiumchlorid, Zirkoniumacetat oder Zirkoniumoxychlorid in die betreffenden Metallhydroxide umwandelt, die dann beim Erhitzen in Oxide übergeführt werden. Die Atmosphäre kann jedoch auch Sauerstoff enthalten oder ganz aus Sauerstoff bestehen. Eine vorteilhafte Erhitzungsatmosphäre ist trockene Luft.

Die Erhitzungstemperatur liegt oberhalb 700 ⁰C, am besten in einem Bereich von 700 bis 2000 ⁰C und besonders vorteilhaft zwischen 850 und 1500 ⁰C. Die Erhitzungsdauer beträgt mindestens 15 Minuten, am besten mindestens 1 Stunde.

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Wie erwähnt, enthält die Spinnflüssigkeit 40 his 70 Gew.-% basisches Aluminiumchlorid, Zirkoniumacetat, Zirkoniumoxychlorid oder Mischungen davon und eventuell kolloidale Kieselsäure. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung enthält die Spinnlösung basisches Aluminiumchlorid mit einem Al/Cl-Verhältnis von 1,7:1 bis 2,1:1 oder Mischungen von basischem Aluminiumchlorid mit diesem Al/Cl-Verhältnis und kolloidaler Kieselsäure. Eine derartige Spinnlösung kann bis zu 20 Gew.-^?« kolloidale Kieselsäure enthalten, die bis etwa 45 Gcw.-O des Aluminiumoxids in der fertigen Oxidfaser ersetzen kann. Am besten enthält die zur Faserbildung verwendete Flüssigkeit, die vorzugsweise eine Spinnflüssigkeit ist, 50 bis 60 Gew.-% basisches Aluminiumchlorid.

Die zur Faserbildung verwendete Flüssigkeit enthält außerdem 2 bis 50 Gew.-$ Milchsäure, bezogen auf das vereinigte Gewicht der in Oxid oder Oxide überführbaren Verbindung oder Verbindungen, in einer vorteilhaften Ausführungsform basisches Aluminiumchlorid und kolloidale Kieselsäure. Besonders vorteilhaft ist ein Gehalt an Milchsäure von 5 bis 15 Gew.-I der in Oxid überführbaren Verbindung oder Verbindungen.

Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellte Faser ist ausgezeichnet feuerfest und biegsam. Es wird angenommen, daß sie entweder nichtkristallin ist oder sehr kleine, zusammenhängende oder ineinander verdrehte Kristallite enthält. Diese Kristallite dürften im Falle des Aluminiumoxids in der Eta-Form vorliegen. Die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Fasern sollen daher hier als polykristalline Fasern bezeichnet werden.

Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Fasern, insbesondere solche, die zwischen 25 und 30 Gew.-% Siliciumdioxid enthalten, zeigen eine ausgezeichnete Biegsamkeit, die auch bei Temperaturen von 1500 ⁰C oder höher erhalten bleibt.

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Der günstigste Durchmesser der nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Fasern liegt zwischen 0,5 und 500 pm, am besten zwischen 2 und 15 pm. Dieser Durchmesser wird von den Bedingungen der Faserbildung bestimmt, z. B. der Größe der Spinndüsen und den Eigenschaften der in Fasern überzuführenden Flüssigkeit, insbesondere der Viskosität der Flüssigkeit und ihrem Gehalt an in Oxid überführbaren Verbindungen und Milchsäure. Höhere Viskositäten und höhere Feststoffgehalte der Flüssigkeit führen zu Fasern von größeren Durchmessern.

Zum Spinnen der Fasern aus der Flüssigkeit können alle bekannten Methoden angewendet werden. Beispielsweise kann amn die Spinnflüssigkeit in eine Schleuderspinnmaschine füllen, deren Zylinder am Umfang mit Düsenöffnungen versehen ist. Beim Umlauf der Spinnmaschine mit hoher Drehzahl wird die Spinnlösung durch die Düsenöffnungen in eine Trocknungsatmosphäre geschleudert, wobei die Flüssigkeit in Fasern umgewandelt wird. Danach wird das Fasermaterial zum Entfernen des Wassers getrocknet und dann zur Herstellung einer polykristallinen Faser kalziniert, d. h. auf eine hohe Temperatur, z. B. im Bereich zwischen 700 und 1500 ⁰C, erhitzt.

Die Flüssigkeit kann aber auch in ein Gefäß gefüllt und durch Düsenöffnungen auf eine unter dem Gefäß angeordnete, mit hoher Drehzahl umlaufende Scheibe fließen gelassen werden. Die herabfallende Spinnlösung wird von der Scheibe in eine Trocknungsatmosphäre geschleudert und dadurch in Spinnfasern übergeführt. Diese Fasern werden, wie beschrieben, getrocknet und erhitzt. Bei einem anderen Verfahren wird die Spinnlösung aus einem mit einer Düsenöffnung versehenen Behälter herabfallen gelassen und quer zu dem herabfallenden Strahl ein mit hoher Geschwindigkeit strömender Gasstrahl gerichtet. Die Spinnlösung wird dadurch in eine Trocknungsatmosphäre geblasen und in Fasern umgewandelt.

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An Hand der nachstehende Beispiele wird die Erfindung veranschaulicht. Sofern nicht anders angegeben, sind alle Prozentangaben Gewichtsprozente.

BEISPIEL 1

Durch Erhitzen einer Lösung von Aluminiumchlorid in Wasser und Lösen von Aluminiumpulver in der Lösung wurde eine wäßrige Lösung von basischem Aluminiumchlorid mit einem Feststoffgehalt von 52%, einer Viskosität von 8 Pa-s (80 P) bei 19 ⁰C und einem Al/Cl-Verhältnis von 2:1 hergestellt. Zu dieser Lösung, die als Ausgangsmaterial zum Spinnen verwendet wurde, wurden die in der Tabelle 1 aufgeführten organischen Säuren in einer Menge von 8,8 Gew.-I, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt der Lösung von basischem Aluminiumchlorid, zugesetzt. Nach 2 1/2-stündigem Mischen wurde die Viskosität der Spinnlösungen gemessen. Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1	Zugesetzte	Viskosität der Spinn
organische Säure	lösung (Pa.s)
Ohne Säurezusatz	8,0
Milchsäure	0,2
Essigsäure	0,3
Oxalsäure	2,8
Äpfelsäure	7,0
Citronensäure	Gel-Bildung
Weinsäure	Gel-Bildung
Maleinsäure	Gel-Bildung
Bernsteinsäure	Gel-Bildung

Eine Betrachtung der Tabelle 1 zeigt deutlich, daß von den geprüften Zusätzen nur die Milchsäure und die Essigsäure die Viskosität der Lösung wesentlich herabsetzten. Bei der Verwendung von Essigsäure wurde der stechende

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Geruch der Essigsäure als belästigend empfunden, während bei der Verwendung von Milchsäure der Geruch minimal ist.

BEISPIEL 2

Zu einer Lösung von basischem Aluminiumchlorid mit einer Viskosität von 7,2 Pa-s (72 P) bei 21 ⁰C, einem Feststoffgehalt von 55 Gew.-% und einem Al/Cl-Verhältnis von 2:1 wurden verschiedene Mengen Milchsäure zugesetzt. Nach 2 1/2 Stunden wurde die Viskosität der Lösungen gemessen. Die Meßergebnisse zeigten, daß die Viskosität einer Lösung von basischem Aluminiumchlorid durch den Zusatz von Milchsäure in Mengen von 2 Gew.-$ oder mehr, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt der Lösung, wirksam verringert werden kann. Besonders wirksam erwiesen sich Zusätze von mehr als 6 Gew.-$ Milchsäure, bezogen auf den Feststoffgehalt der Lösung. Milchsäure-Zusätze von mehr als 121 ergaben nur noch eine geringe weitere Verringerung der Viskosität.

BEISPIEL 3

Es wurden zwei Lösungen von basischem Aluminiumchlorid hergestellt, jede mit einer Viskosität von 100 Pa.s (1000 P) bei 20 ⁰C und einem Al/Cl-Verhältnis von 2:1. Eine Lösung enthielt 8,9 Gew.-I Milchsäure, die andere keinen Zusatz. Die Lösung ohne Zusatz hatte einen Feststoffgehalt von 53,75%, während die Milchsäure enthaltende Lösung einen Feststoffgehalt von 55,65% hatte. Dieses Beispiel zeigt, daß Lösungen mit höherem Feststoffgehalt bei gleicher Viskosität erhalten werden können, wenn Milchsäure als Zusatz verwendet wird.

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BEISPIEL 4

Es wurde eine basisches Aluminiumchlorid und kolloidale Kieselsäure enthaltende Spinnlösung mit einem Feststoffgehalt von 55% hergestellt. Die Lösung enthielt 3% Kieselsäure (SiO₂) und hatte eine Viskosität von 5,2 Pa.s (52 P) bei 20 ⁰C. Das basische Aluminiumchlorid hatte ein Al/Cl-Verhältnis von 2:1. Aus dieser Lösung wurde durch den Zusatz verschiedener Mengen Milchsäure eine Reihe von Spinnlösungen hergestellt, deren Viskosität dann gemessen wurde. Es wurde gefunden, daß die Viskosität von basisches Aluminiumchlorid und kolloidale Kieselsäure enthaltenden Lösungen durch den Zusatz von Milchsäure in einer Menge von 3 Gew.-I oder mehr wirksam verringert werden kann und daß eine besonders kräftige Verminderung der Viskosität erhalten wird, wenn der Milchsäuregehalt mehr als 6% beträgt. Ein Milchsäurezusatz von mehr als 12% ergab nur noch eine geringe weitere Verminderung der Viskosität.

BEISPIEL 5

Das Verfahren des Beispiels 4 wurde wiederholt, wobei jedoch eine Zirkoniumacetat und Zirkoniumoxychlorid enthaltende Lösung mit einer Viskosität von 5 Pa.s (50 P) bei 20 ⁰C als Spinnlösung verwendet wurde. Die Feststoffe der Lösung bestanden zu 70% aus Zirkoniumacetat und zu 30% aus Zirkoniumoxychlorid. Die Ergebnisse der Viskositätsmessungen zeigten, daß schon ein Zusatz von 2% Milchsäure die Viskosität der Lösung verringert und daß 3% Milchsäure die Viskosität wesentlich herabsetzen. Bei einem Zusatz von mehr als 6% Milchsäure wird die Viskosität der Lösung erheblich herabgesetzt. Wie bei den vorstehend beschriebenen Beispielen führte ein Zusatz von mehr als 12% Milchsäure nur noch zu einer geringen weiteren Senkung der Viskosität.

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BEISPIEL

Aus analysenreinem Aluminiumchlorid und Aluminiummetall wurden wäßrige Lösungen von basischem Aluminiumchlorid
mit Viskositäten von 15 Pa.s (150 P) bei Raumtemperatur hergestellt, wobei Lösungen mit verschiedenen Al/Cl-Verhältnissen hergestellt wurden. Diese Lösungen wurden zur Herstellung von Fasern verwendet. Die bei den Versuchen erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben.

Tabelle

Al/Cl-

Ver- Verhältsuch nis

Beobachtungen beim Eigenschaften der kalzinier-

0,83 1,16 1,50

1,70

Konzentrieren durch Erhitzen

Ausfallen unlöslicher Salze

Wasserklar beim und nach dem Konzentrieren

5	1	,85	Ausfallen unlös licher Salze
6	2	,00	Wasserklar beim und nach dem Konzen trieren
7	2	,20	Ausfallen unlös licher Salze

ten Aluminiumoxid-Faser

Grieß-Gehalt Biegungen bis (%) zum Bruch

52,1

100

49,6

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Die Versuchsergebnisse zeigen, daß die Lösungen innerhalb eines engen Bereichs des Al/Cl-Verhältnisses soweit konzentriert werden können, daß eine Herstellung von Fasern möglich ist. Aus Tabelle 2 geht aber hervor, daß die aus diesen Lösungen erhaltenen Fasern unbefriedigend waren.

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Es wurden Versuche unternommen, aus den Lösungen Fasern zu bilden, indem die Lösungen in eine Schleuderspinnmaschine gegeben wurden, die mit Spinndüsenöffnungen von 0,5 mm Durchmesser versehen war, und die Maschine mit einer Drehzahl von 900 U/min betrieben wurde. Die einzigen Lösungen, aus denen Fasern hergestellt werden konnten, waren diejenigen mit Al/Cl-Verhältnissen von 1,5:1 bis 1,7:1. Bei den übrigen Lösungen fielen unlösliche Salze aus. Die einzigen Lösungen, aus denen neben Grieß eine zur Prüfung ausreichende Menge Fasern gewonnen werden konnten, waren die Lösungen mit den Al/Cl-Verhältnissen 1,5:1 und 2:1. Die aus diesen beiden Lösungen erhaltenen Fasern wurden bei 900 ⁰C kalziniert und zu einem Prüfkörper in Form einer Matte von 12 mm Dicke geformt. Die Matten wurden von Hand wiederholt gebogen, um die Anzahl der Biegungen bis zum Bruch (nachstehend als "Flexibilität" bezeichnet) zu bestimmen. Die Flexibilität der Matten erwies sich als außerordentlich schlecht.

BEISPIEL 7

Das Verfahren des Beispiels 6 wurde wiederholt, wobei einer Lösung, die etwa 50% technisches basisches Aluminiumchlorid [Al₂(OH)₅Cl.2,4 H₂O] enthielt, verschiedene Anteile Essigsäure zugesetzt wurden. Das Al/Cl-Verhältnis betrug etwa 2:1. Die Lösungen wurden dann durch Erhitzen bis auf eine Viskosität von etwa 15 Pa-s (150 P) konzentriert. Die mit diesen Lösungen erhaltenen Versuchsergebnisse sind in Tabelle 3 wiedergegeben.

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Tabelle 3

Ver such	Bas. Alumi ni um- chlorid- Lsg. Teile	Essig säure Teile	Beobachtungen beim Konzentrieren durch Erhitzen
1	2000	200	Ausfallen unlös licher Salze
2	2000	170	Ausfallen unlös licher Salze
3	2000	150	Ausfallen unlös licher Salze
4	2000	125	Ausfallen unlös licher Salze
5	2000	100	Wasserklar beim und nach dem Konzentrieren
6	2000	45	Wasserklar beim und nach dem Konzentrieren

Eigenschaften der Al₂O₃-Fasern nach

dem Kalzinieren Grieß- Flexibilität gehalt (Biegungen % bis zum Bruch)

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Dieses Beispiel zeigt, daß hohe Verhältnisse von Essigsäure zu basischem Aluminiumchlorid zur Ausfällung unlöslicher Salze führen. Bei niedrigen Verhältnissen von Essigsäure zu basischem Aluminiumchlorid wird sowohl hinsichtlich des Grießgehaltes als auch der Flexibilität der Fasern eine Verbesserung beobachtet. Die Flexibilität ist jedoch immer noch nicht so groß, wie gewünscht, nämlich mindestens 200 Biegungen.

BEISPIEL 8

Das Verfahren des Beispiels 7 wurde wiederholt, wobei Lösungen von basischem Aluminiumchlorid mit verschiedenen Al/Cl-Verhältnissen anstelle der Essigsäure unterschiedliche Anteile Milchsäure zugesetzt wurden. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle 4 wiedergegeben.

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	Al/Cl- verhält- nis	- 15 - Tabelle 4	Fasere	27322S
	1,85		Grieß gehalt %	igenschaf ten
Versuch Nr.	1,95	Teile Milch *säure)**	11,4	Flexibilität)**
. 1	1,92	12,3	8,7	Über 200
2	2,10	27,1	3,5	Il Il
3	2,18	56,8	2,9	Il Il
4	2,0	96,8	11,0	Il Il
5	1,5	141,5	11,7	13
6	1,7	4,5	18,7	40
7	1,7	4,9	11,9	15
8	1,85	4,9	4,1	Über 200
9	2,0	8,6	7,0	Il Il
10	1,85	23,7	1,1	Il It
11	24,4	3,8	It It
12	40,1	Il Il

*) Teile je 100 Teile festes basisches Aluminiumchlorid, erhalten durch Verdampfen der Lösung bei 100 ⁰C.

**) Anzahl der Biegungen der kalzinierten Faser bis zum Bruch.

Bei allen Versuchen der Tabelle 4 waren die Lösungen zu Beginn sowie beim und nach dem Konzentrieren wasserklar.

Die Versuchsergebnisse zeigen, daß beim Zusatz von Milchsäure aus den Lösungen Fasern von überlegener Flexibilität erhalten werden. Aus den Versuchsergebnissen geht ferner hervor, daß das Al/Cl-Verhältnis größer als 1,5 und der Anteil der Milchsäure mindestens 5 Teile und weniger als 100 Teile je 100 Teile festes basisches Aluminiumchlorid, d. h. 5 bis 50 Gew.-$ Milchsäure, bezogen auf das feste basische Aluminiumchlorid, betragen muß.

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BEISPIEL 9

Zu Lösungen, die etwa 50% basisches Aluminiumchlorid [Al₂(OH)₅Cl.2,4 H₂O] enthielten, wurden unterschiedliche Anteile kolloidaler Kieselsäure in Form einer kolloidalen Dispersion zugesetzt, die etwa 20 Gew.-I SiO₂ enthielt. Sodann wurde jeder Lösung Milchsäure in einer Menge von etwa 10,5 Gew.-°6 des Gesamtfeststoffgehaltes zugesetzt. Sodann wurden die Lösungen durch Erhitzen bis auf eine Viskosität von etwa 15 Pa · s (150 P) bei Raumtemperatur konzentriert und nach dem Verfahren des Beispiels 6 in Fasern übergeführt. Nach dem Trocknen wurden die Fasern 30 Minuten bei 1250 ⁰C kalziniert und danach 24 Stunden in Luft auf 1500 ⁰C erhitzt. Die so erhaltenen Fasern wurden nach dem Verfahren des Beispiels 6 geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 wiedergegeben.

	Teile	Tabelle 5	Teile	Ungef.	Flexibili
	bas.		kolloid.	Gewichts-	tät
	Aluminium		SiO,	verhältn.
	chlorid-		123	Al₂O,/SiO₂	1500 ⁰C
	Lösung		260	i. d. er	63
	2000		413	hitzten	21
	2000	Teile	585	Faser	32
	2000	Milch	781	Al,Ο, SiO,	52
Versuch Nr.	2000	säure	911	95 5	Über 200
;	2000	120	1004	90 10	Il If
2	2000	123	1262	85 15	Il Il
3	2000	127		80 20	15
4	2000	131	75 25
5	136	72 28
6	139	70 30
7	141	65 35
8	147

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Die Versuche zeigen, daß die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten und auf 1500 ⁰C erhitzten Fasern eine ausgezeichnete Flexibilität haben, wenn das Gewichtsverhältnis von Al₂O₃ zu SiO₂ zwischen 70:30 und 75:25 liegt.

Ferner wurde festgestellt, daß bei der Verwendung von Milchsäure die konzentrierte Spinnlösung durch Zugabe von Milchsäure unmittelbar vor dem Spinnen auf die günstigste Viskosität eingestellt werden kann, während Essigsäure nicht unmittelbar vor dem Spinnen zugesetzt werden darf, da sie die Löslichkeit der in der Spinnlösung gelösten Salze begrenzt.

Des weiteren wurde festgestellt, daß bei der Verwendung von Milchsäure als Zusatzstoff die Fasern in einem gut gelüfteten Raum hergestellt werden können, während bei der Verwendung von Essigsäure die relative Luftfeuchte nicht höher 60$ sein darf und am besten nur 20-30^? _o beträgt. Die unter Verwendung von Essigsäure hergestellte Faser muß in einem Raum mit niedriger relativer Luftfeuchte gelagert werden, während die unter Verwendung von Milchsäure hergestellte Faser in Kunststoffsäcke verpackt und unter üblichen Umgebungsbedingungen gelagert werden kann.

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Claims

COHAUSZ & FLORACK

PATENTANWALTSBÜHO 9 7 Q 9 9 Q Π

SCHUMANNSTa O7 . U-4OOO DÜ8SELDOHK Telefon: (0211) 683346 Telex: 08586513 cop d

PATENTANWÄLTE:
Dipl.-Ing. W. COHAUSZ Dipl.-Ing. R. KNAUF Dr.-Ing.. Dipl. W.rtsch Ing A. GERBER Dipl. Ing. H. B. COHAUSZ

Patentansprüche

Polykristalline Oxidfaser aus Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid oder Mischungen davon, die auch noch Siliciumdioxid enthalten kann, dadurch gekennzeichnet , daß sie durch Erhitzen getrockneter Fasern, die aus einer Flüssigkeit mit einer Viskosität zwischen 0,1 und 100 Pa.s (1 und 1000 P), die 40 bis 70 Gew.-$ basisches Aluminiumchlorid, Zirkoniumacetat, Zirkoniumoxychlorid oder Mischungen davon und 2 bis 50 Gew.-% dieser Verbindung oder Verbindungen Milchsäure enthält und die auch noch 1 bis 20 Gew.-% kolloidale Kieselsäure enthalten kann, erhalten worden sind, auf eine Temperatur oberhalb 700 ° C hergestellt ist.

Verfahren zur Herstellung einer polykristallinen Oxidfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Flüssigkeit mit einer Viskosität zwischen 0,1 und 100 Pa-s (1 und 1000 P), die 40 bis 70 Gew.-I basisches Aluminiumchlorid, Zirkoniumacetat, Zirkoniumoxychlorid oder Mischungen davon und 2 bis 50 Gew.-% dieser Verbindung oder Verbindungen Milchsäure enthält, in Fasern überführt, die erhaltenen Fasern trocknet und sie durch mindestens 15 Minuten langes Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb 700 ⁰C in Fasern aus Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid oder Mischungen davon umwandelt.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß man die Flüssigkeit durch Spinnen in Fasern umwandelt.

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ORIGINAL INSPECtED

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet , daß das Erhitzen in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre ausgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein basisches Aluminiumchlorid mit einem Al/Cl-Verhältnis von 1,7—2,1:1 verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man der Flüssigkeit noch 1 bis 20 Gew.-$ kolloidale Kieselsäure zusetzt.

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