CH509231A

CH509231A - Verfahren zur Herstellung hitzebeständiger Fasern auf Aluminiumsilikatbasis und nach diesem Verfahren hergestellte polykristalline Faser

Info

Publication number: CH509231A
Application number: CH220067A
Authority: CH
Inventors: Edward Jr Blaze Joseph
Original assignee: Babcock & Wilcox Co
Priority date: 1966-02-14
Filing date: 1967-02-13
Publication date: 1971-06-30
Also published as: DE1669380A1; LU52951A1; NL6702179A; DE1669380C3; US3503765A; SE315841B; FR1511363A; NL160230B; ES336704A1; AT282807B; BE693908A; NL160230C; GB1119132A

Description

Verfahren zur Herstellung hitzebeständiger Fasern auf Aluminiumsilikatbasis und nach diesem Verfahren hergestellte polykristalline Faser
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung hitzebeständiger Fasern auf Aluminiumsilikatbasis und nach diesem Verfahren hergestellte polykristalline Fasern.

Für die Herstellung von hitzcheständigen Fasern wird zur Zeit Aluminiumoxyd mit einem Schmelzpunkt im Bereich zwischen 1590 und 1840 C benutzt. So kann man beispielsweise Georgia-Kaolin in einem elektrischen Schmelzofen bis über seine Schmelztemperatur erhitzen, das geschmolzene Metall durch eine Boden- düse abziehen und den fallenden Strom mit einem Dampf- oder Luftstrom hoher Geschwindigkeit treffen lassen, wodurch das Material in Fasern verschiedener Länge aufgelöst wird, die anschliessend gesammelt werden. Auf diese Weise können für Isolationszwecke geeignete Kaolinfasern für Gebrauchstemperaturen bis 10900 C und kurzzeitig bis hinauf zu 12000 C hergestellt werden.

Die chemische Analyse ergibt in Gewichtsprozenten rund Al2O3 45,5 % und SiO2 50,5 %.

Auf diese Weise können auch für ähnliche Temperaturbedingungen Mullitfasern hergestellt werden. Die geschmolzenen Fasern ergeben etwa folgende Analyse in Gewichtsprozent:
Al2O3 68,1% 510 26,5 %
Fe2O3 2,1% TiO2 2,7 %
Restverunreinigungen in der Schmelze. Die Mullitfasern sind etwas feiner, aber von geringerem Abriebwiderstand als die Kaolinfasern.

Derartige hitzebeständige Aluminiumoxid-Silikatfasern beginnen bei Temperaturen über 9250 C zu ent glasen, während sich bei Erhkzung auf 9800 C eine kristalline Mullit-Phase entwickelt. Diese Entglasung, die zu einer übermässigen Schrumpfung führt, ist das Phänomen, das die Verwendung solcher Fasern auf 1200 C beschränkt.

Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung einer Faser auf Alumimiumsilikatbasis mit sehr hoher mechanischer Festigkeit, ausgezeichneten thermischen Eigenschaften und guter Verarbeitbarkeit, so dass es möglich wird, sie für Isolierungs- und Verstärkungszwecke bis 1370 C und darüber zu verwenden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemässe Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass man zur Bildung einer Mutterflüssigkeit metallisches Aluminium in einer wässrigen Lösung von Aluminiumchlorid auflöst, dass man zur Mutterflüssigkeit eine Flüssigkeit von niedriger Oberflächenspannung hinzugibt, um die Oberflächenspannung der Lösung herabzusetzen dass man zu der Mutterflüssigkeit eine anorganische, Silicium ent haltende Verbindung und einen kleineren Zusatz mindestens eines sauren Oxides aus der Gruppe Boroxid, Phosphorpentoxid und Titanoxid hinzufügt,

dass man die Lösung durch Verdampfen von Wasser auf eine für die Faserbildung geeignete Viskosität konzentriert. dass man aus der konzentrierten Lösung Fasern bildet und die getrockneten FAsern kalziniert bei einer Temperatur im Bereich zwischen 650 und 1370 C, bei der sich Aluminiumsilikat bildet, wobei Fasern von einer chemischen Zusammensetzung erzeugt werden, die in Gewichtsprozent 68 bis 80 % Aluminiumoxid, 14-30 % Siliciumdioxid und 1-10 % des sauren Oxids enthalten.

Die nach diesem Verfahren hergestellte polykristalline Faser wird somit durch Anwendung einer speziellen Zusammensetzung der Ausgangsmaterialien in einem Herstellungsverfahren mit Salzzerlegung der Fasern erzielt und ist gekennzeichnet durch eine Länge von unter 152 mm und eine überwiegende Mullitphase mit einer durchschnittlichen Kristallitgrösse im Bereich von 50 bis 100 A. Das saure Oxid kann z.B. Phosphorpentoxid (P2O5), Boroxid (B2O3) und/oder Titatoxid (TIO2) sein.

Das angewandte Herstellungsverfahren ist grund sätzlich Zudem Salzfaserzerlegungsverfahren nach der französischen Patentschrift Nr. 1 424 994 ähnlich. Es wird eine wässerige viskose amorphe faserbildende Lösung, Mutterlösung , vorbereitet, die durch Einwirkung einer basischen Aluminiumverbindung mit einem Äquivalentgewicht eines sauren Aluminiumsalzes hergestellt wird, so dass die Lösung auf eine verhältnismässig hohe Viskosität konzentriert werden kann und einen grossen Betrag eines Ions enthält, das durch Kalzinieren der aus der Lösung gewonnenen Fasern in ein hitzebeständiges Oxid umgewandelt werden kann.

Für das Verfahren brauchbar sind die Chloride, Nitrate, Sulfate und Hydroxide von Aluminium.

Nach dem älteren Verfahren können polykristalline Fasern dadurch hergestellt werden, dass eine Lösung aus einem oder mehreren löslichen metallsalzen gebildet wird die durch hohe Viskosität, hohen Grad von Löslichkeit in dem gewählten Lösungsmittel, Stabilität in konzentriertem viskosem Zustand, Fähigkeit sich bei der Erhitzung auf Sintertemperatur in das Oxid umzu setzen und geringe Kosten als handelsübliches reines Material charakterisiert sind.

Das Salz oder die Salz- mischung wird gelöst und die Lösung zur gewünschten Viskosität durch Erhitzen {bei verhältnismässig niederer Temperatur, beispielsweise zwischen 38 und 230 C, auf die gewünschte Viskosität konzentriert, bis der Anteil des Lösungsmittels auf den gewünschten Betrag reduziert ist. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass die konzentrierte Lösung bei Raumtemperatur die faserbildenden Eigenschaften von geschmolzenem Glas hat, insbesondere das Verhältnis von Viskosität zu Oberflächenspannung. Die Lösung wäre also bei Raumtemperatur im wesentlichen stabil, wenn sie die gewünschte Viskosität hat.

Bei dieser trennen sich die Salze oder festen Bestandteile der Lösung nicht durch Schwerkraft innerhalb einer 24stllndigen Periode; die Lösung rekristallisiert nicht für mindestens 24 Std., noch wird sie durch Änderungen der Temperatur. Ver unreinigungen oder Feuchtigkeit im umgebenden Raum beeinträchtigt. Die Stabilität der Lösung ist erwünscht, und zwar wegen der Reproduzierbarkeit und für leichte Lagerung und Handhabung der Niedertemperaturlösung vor der tatsächlichen Fas erbildung.

Ein weiterer Vorteil solcher Lösungen ist der, dass sie den höchstmöglichen Anteil an festen Bestandteilen enthalten, d. h. den Prozentsatz von Oxid oder Keramik, der vom Salz bei der Erhitzung gebildet werden kann.

Je höher der Gehalt an festen Bestandteilen ist, umso geringer ist die Schrumpfung in der Behandlung und vielleicht auch der Gleichmässigkeit der Faserfestigkeit.

Ausserdem sichert ein hoher Anteil an festen Stoffen eine grosse Fadenlänge. Es ist wichtig, dlass die zur Fa serherstellung dienende Zusamme,nsetzun,g eine Verbindung enthält, die sich zersetzt und zu einem Oxid oder zu einer Oxidimischung verdichtet, wenn die Faser auf eine Temperatur wesentlich unter der Schmelztempera- tur des gebildeten Oxides erhitzt wird.

Für den gewerblichen Gebrauch ist es wichtig, dass die faserbildende Lösung in einem Zustand und vor allem von einer Viskosität ist, dass sie in den üblichen fa serbilden den Verfahren angewandt werden kann. Aus diesem Grunde wird die Erhitzung fortgesetzt, bis die Lösung eine Viskosität etwa zwischen 1 und 1000 P (Poise) hat, insbesondere eine Viskosität, wie sie bei den in erster Linie bevorzugten Faserbildungsverfahren angewandt wird. Wenn be'ispiel'sweise die viskose Lösung durch ein Mundstück abgeführt wird, sollte die Viskosität zwischen 2 und 50 P betragen. Der Bereich zwischen 50 und 150 P wäre geeignet für die Verspinnung der abgezogenen Lösung, während eine Viskosität zwischen 100 und 1000 P für das Ziehen von Monofäden geeignet sein würde.

Wichtig sind auch die Verhältnisse im Raum der Faserbüdung, Die Entfernung des Lösungsmittels ist äusserst bedeutungsvoll. Die Salze oder kolloidalen Mischungen sind feuchtigkeitsempfindlich insofern, als die Entfernung der Feuchtigkeit die Viskosität auf einen Punkt steigert, in dein die Lösung die Tendenz hat, sich in ein starres amorphes Festes umzwwanlde!ln. Die grosse Oberfläche der Fasern steigert ihr Trocknen, vorausgesetzt, dass der Feuchtigkeitsgehalt (Tau) der umgebenden Luft niedrig genug ist.

Kontrolle der Trocknungsluft ist deshalb zur Sicherung des richtigen Feuchtig keit,slgehaltes notwendig. Eine Berührung der Fasern untereinander, solange sie noch nicht völlig trocken sind, sollte so gering wie möglich gehalten werden, und die Fasern sollten so schnell wie möglich getrocknet werden. Die Faserbildung aus einer solchen Lösung sollte in einem Raum vor sich gehen, dessen relative Feuchtigkeit weniger als 60 %, zweckmässig zwischen 20 und 30 % liegt. Die Raumtemperatur ist weniger bedeutungsvoll und kann zweckmässig zwischen 4 und 1500 C liegen, sollte jedoch vorzugsweise Raumtemperatur über 32 C sein.

Der letzte Schritt des Verfahrens besteht darin, die Fasern kristallin und fest zu Imsachen. Das Trocknen beseitigt zwar das meiste Wasser in den Fasern und sogar einige der Anionen in der Salzlösung. Aber zur Umwandlung der Fasern in eine kristalline keramische Form sind höhere Temperaturen nötig. Nach dem Trocknen werden die Fasern schnell bis auf eine Temperatur erhitzt, bei der sich die eingeschlossenen Salze zersetzen. Die Temperatur hängt von der Zusammensetzung der verwendeten Salze ab und liegt im Bereich zwischen 650 und 1370 C, zweckmässig zwischen 815 und 1040 C.

Nachdem die flüchtigen Bestandteile ent ferat sind und die Umwandlung in das Oxid gesichert ist, dient d!as schliessliche Sintern dazu, den Fasern die maximale Dichte mit äusserst feinen Kristallen, im wesentlichen alle unter 500 A, zu geben. Fasern mit grö sseren Kristall!en haben wegen der Sicht an den Korn grenzflächen beim Kristallwachstum konzentrierenden Verunreinigungen die Tendenz zum Erweichen. Als grosse Kristalle werden üblicherweise grössere als 500 A oder 0,05 Mikron bezeichnet. Die erwünschte Kristall grösse liegt zwischen 25 und 175 A.

Die kalzinierten Fasern sind polykrisallin, durchsichtig und von kreisförmigem Querschnitt. Die Durchschnittsgrösse der Kristallite liegt bei 50 bis 100 A. Nach dem letzten Erhitzen sind diese hochhitzebeständig.

Gemäss der Erfindung wird zunächst eine Mutterflüssigkeit vorbereitet, bestehend aus einer Lösung mit niedriger Oberfächenspannung und einer für die Faserbildung geeigneten Viskosität. Die Mutterflüssigkeit wird vorzugsweise dadurch gebildet, dass Pellets aus hochreinem Aluminium in einer wässerigen Lösung von Aluminiulmchlorid gelöst werden. Das ergibt eines der billigsten Materialien je 0,454 kg Al2O3-Gehalt, der die Voraussetzung für schnellste Reaktion ist und der durch Konzentration leicht in das gewünschte Oxid umgeformt werden kann. Das Aluminiummetall wirkt als basische Aluminiumverbindung. Der folgende Ansatz wurde zunächst vorbereitet.

Zu einer Lösung von 1500 g Aluminiumchlorid (Baumé 32 ) wurden 300 g Aluminium-Metallpellets (# 6,4 bis 9,5 mm und 99.5 % Reinaluminium) und 2000 ml Wasser zugegeben. Die Lösung wurde ungefähr 2 Stunden erhitzt, bis das Metall praktisch völlig gelöst war. Der Bodensatz wurde durch Abfiltern der Lösung durch Baumwollgewebe entfernt. Die so gebil dete Lösung war wasserhell und konnte durch Verdampfen des Wassers auf jede gewünschte Viskosität konzentriert werden. Bei einer Viskosität von 40 bis 70 P bei Raumtemperatur (21 C) hatte die Lösung einen äquivalenten Aluminiumoxidgehalt von 38 bis 40 Gew.%, d. h. etwa viermal soviel wie die Ausgangschloridlösung.

Bei der festgestellten Viskosität hat die Mutterlö sung eine Oberflächenspannung von etwa 74 Dyn/cm und eine Dichte von 1,55 g/cm3. Sie kann zu Fasern umgebildet werden, wenn sie innerhalb 2 bis 4 Stunden versponnen wird. Lässt man sie jedoch bei Raumtemperatur stehen, so steigt ihre Viskosität rapid an, beispielsweise bis auf 10 000 P in einer Woche. Um eine Lösung mit einer Oberflächenspannung herzustellen, die eine gute Faserbildung sichert, beispielsweise mit weniger als 65 Dyn/am, wird zur Mutterflüssigkeit eine Flüssi,gkeit mit geringer Oberflächenspannung hinzugefügt.

Zwar wurde gewunden, dass Äthyl- oder Methyl- alkohol und ähnliche anionische oberflächenaktive Aerosole die Oberflächenspannung herabdrücken, doch ist Essigsäure vorzuziehen. Abgesehen von der Herab setzung der Oberflächenspannung zeigt es sich, dass die Zugabe von 0,2 bis 1,5 % Eisessigsäure eine übermässige Polymerisation der Lösung stark herabsetzt. Es zeigte sich, dlass diese Lösung zwar gesponnene Fasern ergab, die eine aussergewöhnlich hohe Festigkeit im frischen Zustand hatten und gut verarbeitbar waren.

Aber die lineare Schrumpfung stellte sich bei einer Erhitzung über 1090 C als übermässig heraus. Es mag sein dass die kristalline Phase, alpha-Aluminiumoxid, die sich bei dieser Temperatur entwickelt, die Ursache für die verminderte Festigkeit und Güte der beobachteten Fa sern ist.

Es zeigte sich, dass die Zugabe von 50 g Essigsäure und 3100 g von basischem Aluminiumacetat (eine handelsübliche wasserabstossende Chemikalie von der For mel Al(OH).(C2H3O2).1/3H2BO3) zu der beschiehe- nen Mutterflüssigkeit nicht nur die Viskositätsstabilität wesentlich erhöht, sondern auch die Hitzebeständigkeit der Fasern steigert.

Wenn eine derartige Lösung bei 21 C auf eine Viskosität von 40-80 P konzentriert und in einem Feuchtigkeitsbereich von 10-30 % in einer Atmosphäre über 32 C verspinnen wird und die
Spinnfasern auf 1200-1260 C erhitzt werden, so er hält man Fasern, die weiss sind, glasartiges Aussehen haben, biegsam sind und gut verarbeitet werden kön nen. Über 1260 C haben die Fasern die Tendenz, bei jeder weiteren Temperaturerhöhung schnell ihre Festig keit zu verlieren.

Die verbesserte Verarbeitbarkeit dürfte auf die Gegenwart von 8-9 % Borsäure (B2O3) im Aluminiumacetat zu suchen sein, um es in heissem
Wasser stabil zu machen. Borsäure entwickelt offen- sichtlich in der Faser eine zweite Kristallphase, vielleicht ein Aluminiumborat, die verhindert, dass das Aluminium sich in die unterschiedliche bereits erwähnte alpha-Alu- miniumphase umbildet. Um diesen Punkt nachzuprüfen, wurden etwa 50 g von HsBO3 mit der Mutterflüssigkeit gemischt und die Mischung zur Herstellung einer
Al2O3-Faser mit mehreren Prozenten B2O3 benutzt. Es ergaben sich Fasern von hoher Hitzebeständigkeit und grösserer Festigkeit als ohne die Zugabe.

Verbesserte thermische Stabilität und hoher Wider stand gegen Abrieb sind erforderlich, um solche Fasern für die dauernde Verwendung bei Temperaturen von 1370 C und darüber geeignet zu machen. Gemäss der Erfindung lassen sich die Eigenschaften durch einen Zusatz zur Mutterflüssigkeit erreichen, und zwar durch ein oder mehrere saure Oxide und vorzugsweise einen wesentlichen Anteil an einer anorganischen Silicium enthaltenden Verbindung wie kolloidales Siliciumoxid (SiO2) oder Kieselsäure und einen kleinen Anteil von Borax (B2O3) und/oder Phosphorpentoxid (P2O5) oder Verbindungen,

welche ihrerseits diese Verbindungen enthalten. Beispielsweise wurde eine erfolgreiche 1370 Faser aus einer Mutterfliissigkeit erhalten, Idiie aus 1400 g Äluminiumcliloridlösun'g (32 Baumé) mit einem Äquivalentgehalt von 10,6 % A12o3, 1000 ml H.2O und 280 g darin gelösten Aluminiumpellets bestand. Zu dieser Lösung hinzugegeben wurden 50 g Essigsäure, 575 g eines 40 % gen ;Sols von kolloidalem SiO2 mit einer Partikelgrösse unter 25 Millimikron und weniger als 1 % Oxidverunreinigung, 10-20 g H3PO4 und 50-80 g H3BO3.

Kieselsäure (SiO [OH]4), die durch Deionisierung von Natriumsilikat durch ein Wasserstoff-Austauschkunstharz erhalten wurde, kann als Äquivalentgewicht von SiO2 zugegeben werden. Die Lösung wurde bei 21 C auf eine Viskosität von 60 bis 90 P konzentriert und in einer Spinneinrichtung in Fasern übergeführt.

Die Fasern ergaben nach dem Trocknen und gleichmässiger Erbitzung auf 1010-1040 C etwa folgende chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent:
A2O3 68-70%
SiO2 21-23 %
B203 4-6
P2O5 1-2%
Die kalzinierten Fasern waren wasserhell und bieg- sam, besassen eine sehr gute thermische Stabilität und hatten nach Erhitzung auf 1370 C während zweier Stunden eine lineare Schrumpfung von unter 2 %.

Die Anwesenheit derartiger Anteile von kolbider Kieselsäure führte zu einer Herabsetzung der Stabilität bei der Wiedererhitzung. Jedoch wirkt der Einschluss des 13203 und des P2O5 in den angegebenen Prozentsätzen weitgehend dieser Tendenz entgegen. Die Zugfestigkeit der einzelnen Faser beträgt etwa 250 kg/cm2 nach einer Erhitzung auf 1370 C, ein Anzeichen für die hohe Festigkeit und den hohen Abriebswiderstand.

Es wurden nachstehende Versuchswerte erhalten:
Kristalliner Aufbau und Grösse überwiegende Mullitphase
Kristallitgrösse kleiner als 300 A nach zweistündiger Erhitzung auf 1370 C.

Physikalische Eigenschaft der Fasern a) Zugfestigkeit nachdem sie einer Temperatur von 10100 C ausgesetzt waren (wie bei der Herstellung):
500 kg je cm2 nachdem sie einer Temperatur von 1370 C ausgesetzt waren (2 Stunden)
255 kg je cm2 (jeweils Durchschnitt aus 20 Proben) b) Faserlänge - Länge bis 255 mm c) Faserdurchmesser - 3,0 bis 5,0 Mikron im Durch schnitt d) Faserdichte - 2,85 bis 2,90 g/3 e) Brechungsindex: 1,59 Nw1 (weisses Licht) f) Elastizitätsmodul: 0,035 X 106 kg/cm2
Eigenschaften in Haufenform a) Haufendichte (wie hergestellt) 11,2 bis 12,8 kg/m3 b) thermische Eigenschaften
1. Thermische Stabilität - Schrumpfung nach
Anfangserhitzung auf 1010 C während 5 Min.

Erhitzungstemperatur Prozentschrumpfung in o C (Durchschnitt aus zwei Richtungen)
13,15 - 2 Stunden 0,2
13,70 - 2 Stunden 1,0
14,25 - 2 Stunden 4,5
14,80 - 2 Stunden 7,5
2. Stabilität nach Wiedererhitzung, Schrumpfung nach Anfangserhitzung auf 1370 C während zwei Stunden: 1370 - 12 Stunden 1%
3. Gewichtsverlust nach anfänglicher Erhitzung auf 1010 C während 5 Minuten
Erhitzungstemperatur (2 Std.) Gewichtsverlust (%)
1315 0,2
1370 0,3
1480 0,4
4. Wärmeleitfähigkeit
Die Wärmeleitfähigkeit einer Faserhaufenisolierung mit 51,3; 105,7; 113,7 und 123,4 kg/m3 wurde an einer polykristallinen Faser ähnlicher chemischer Bigenschlaf- ten, aber mit einer Gebrauchsgrenze von 15140 C gemessen.

Der erwartete Unterschied in der Wärmeleitfähigkeit zwischen diesen beiden Materialien sollte klein sein. -Die Wärmeleitfähigkeit der 1370 Faser wurde für eine Matte mit einer,Dichte von 123,4 kg/m3, deren kalte Fläche für 38 C normalisiert war, folgenderma- Ben berechnet:
Wärmeleitfähigkeitskoeffizient Temperatur der heissen Fläche g cal/sec.

cm2 C/cm x 10 min 4
260 1,07 540 1,48
815 2,13
1090 3,13
1370 4,44
1540 5,40
Eine im wesentlichen gleiche Faser wurde für den Gebrauch bei Temperaturen bis 1540 C in folgender Weise hergestellt:
Zu etwa 1400 g einer Aluminiumchloridlösung mit einem äquivalenten Gehalt von 10,6 % Al2O3 wurden 2000 g H2O, 400 g eines 40 % igen Sols von kolloidaler Kieseisäure, 20 g H3PO4 und 280 g Aluminium-Metall- pellets hinzugegeben; die Mischung wurde erhitzt, bis das Metall praktisch völlig gelöst war. Die Lösung wurde gefiltert, der Bodensatz entfernt. Zu der entstandenen Flüssigkeit wurden 75 g Essigsäure und 75 g Borsäure hinzugefügt und die Lösung zu der angegebenen Viskosität für das Verspinnen konzentriert.

Aus der Lösung wurden dann Fasern gebildet und die Fasern wie vorbeschrieben kalziniert. Es wurden die folgenden Versuchswerte erhalten:
Chemische Zusammensetzung
Die Berechnung der kalzinierten Faser ergab eine chemische Zusammensetzung in folgendem Bereich:
A1203 75-79 %
SiO2 15-18%
B2O3 + P2O5 4-9 %
Physikalische Eigenschaften
Zugfähigkeit (im Durchschnitt):

nach dem Aussetzen auf 1010 C 430 kg/cm2 nach dem Aussetzen auf 1370 C 180 kg/cm2 nach dem Aussetzen auf 1540 C 57 kg/cm2
Faserlänge - Längen bis 147 mm
Faserdurchmesser - 3,0 bis 5,0 Mikron
Faserdichte - 2,95 bis 305 g/cm3
Brechungsindex - 1,57 NFl (unter weissem Licht gemessen)
Kristallgrösse - kleiner als 500 Ä (nach Erhitzung auf 1540 C, Mulitphase)
Haufendichte - 9,6 bis 12,8 kg/m3
Elastizitätsmodul - 0,0086 bis 0,0043 x 106 kg/cm2
Thermische Stabilität
Die Wirkung der zweistündigen Wärmebehandlung nach dem durchschnittlichen linearen Schrumpfen der 1540 C-Faser,

die vorher für weniger als 5 Minuten einer Temperatur von 1010 C ausgesetzt war, ist folgende:
Zweistündige Erhitzungstemperatur Lineare Schrumpfung in o C in %
1370 0,4
1540 1,6
1590 4,1 Wärmeleitfähigkeit
Die Werte der Wärmeleitfähigkeit waren die gleichen wie oben bei wider 1370 C+Faser.

Allgemein ausgedrückt, sollte die Ausgangsmischung annähernd folgende Zusammensetzung in Gew.% haben:
Aluminiumchloridlösung 25-30%
Aluminiummetallpellets 5- 6%
Wasser 4045 %
Silizium enthaltende Verbindung 10-25 % saures Oxid 1- 2% die Oberflächenspannung reduzierendes Mittel 0,5-1,5 %.

Das beschriebene Verfahren ergibt eine polykristalline Faser mit einer vorherrschenden MulXitphase. Die Fasern sind glasklar, durchsichtig, von kreisförmigem Querschnitt und haben einen Durchmesser grösser als 0,5 Mikron. Die kalzinierte Faser hat eine Kristallit- grösse grösser als 25 A und weniger als 500 , im Durchschnitt zwischen 510 und 1.00 . Infolgedessen wurde eine Faser von 500 Mikron Durchmesser 500 Kristalle über ihren Durchmesser haben, das sie sehr flexibel macht. Die extreme feine Kristallgrösse trägt dazu bei,

dass die Fasern eine sehr hohe Zugfestigkeit und ausgezeichnete thermische Eigenschaften haben, abriebfest und gut verarbeitbar sind.

PATENTANSPRUCH 1
Verfabren zur Herstellung hitzebeständiger Fasern auf Aluminiumsilikatbasis, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Bildung einer Mutterflüssigkeit metallisches Aluminium in einer wässrigen Lösung von Aluminium- chlorid auflöst, dass man zur Mutterflüssigkeit eine Flüssigkeit von niedriger Oberflächenspannung hinzu- gibt, um die Oberflächenspannung der Lösung herabzusetzen, dass man zu der Mutterflüssigkeit eine anorganische, Sillioiulm enthaltende Verbindung und einen klei- neren Zusatz mindestens eines sauren Oxides aus der Gruppe Boroxid, Phos,phorpentoxid und Titanoxid hinzufügt,

dass man die Lösung durch Verdampfen von Wasser auf eine für die Faserbildung geeignete Viskosität konzentriert, dass man aus der konzentrierten Lösung Fasern bildet, und die getrockneten Fasern kalziniert bei einer Temperatur im Bereich zwischen 650 und 1370 C, bei der sich Aluminiumsilikat bildet, wobei Fasern von einer chemischen Zu- sammensetzung erzeugt werden, die in Gewichtsprozent 68 bis 80 % Aluminiumoxid, 14-30 S Siliciumdioxid und 1-10 % des sauren Oxids lenthalten.

UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als anorganische, Silicium enthal- wende Verbindung kolloidales Siliciumoxid oder Kieselsäure verwendet wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als Flüssigkeit mit geringer Ober- flächenspannung Essigsäure verwendet wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als der Mutterflüssigkeit zuzugebendes saures Oxid Boroxid oder Phosphorpentoxid verwendet wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge- kennzeichnet, dass eine hitzebeständige kalzinierte Faser folgender chemischer Zus-am-mensetzung (in Gew.%) hergestellt wird: 68-70 % Aluminiumoxid, 21-23 % Siliciumdioxid, 4-6 % Boroxid und 1-2 % Phosphorpent- oxid.

5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass eine kalzinierte hitzebeständige Faser folgender chemischer Zusammensetzung (lin Gew.%) hergestellt wird: 75-79 % Aluminiumoxid, 15-18 % Siliciumdioxid und 4-9 % Boroxid plus Phosphorpent- oxid.

PATENTANSPRUCH II
Polykristalline hitzebeständige -Faser auf Alumi- niumsilikatbasis, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I, gekennzeichnet durch eine Länge von unter 152 mm und eine überwiegende Mullitphase mit einer durchschnittlichen Kristallitgrösse im Bereich von 50-100 .

UNTERANSPRÜCHE
6. Polykristalline Faser nach Patentanspruch II mit folgender chemischer Zusammensetzung (in Gew.%): 68-80% Al2O3, 14-30% SiO2 und 1-10% eines sauren Oxides aus der Gruppe B2O3, P905 und TiO2.

7. Polykristalline Faser nach Patentanspruch II mit folgender chemischer Zusammensetzung (in Gew.%): 68-70% Al2O3, 21-23 % SiO2, 4-6% B2O3 und 1-2 % P2O5.

8. Polykristalline Faser nach Patentanspruch II mit folgender chemischer Zusammensetzung (in Gew.%): 75-79 % Al2O3, 15-18 % SiO2 und 4-9 % B2O3 plus P2O5.

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.

Claims

**WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. die Oberflächenspannung reduzierendes Mittel 0,5-1,5 %.

Das beschriebene Verfahren ergibt eine polykristalline Faser mit einer vorherrschenden MulXitphase. Die Fasern sind glasklar, durchsichtig, von kreisförmigem Querschnitt und haben einen Durchmesser grösser als 0,5 Mikron. Die kalzinierte Faser hat eine Kristallit- grösse grösser als 25 A und weniger als 500 , im Durchschnitt zwischen 510 und 1.00 . Infolgedessen wurde eine Faser von 500 Mikron Durchmesser 500 Kristalle über ihren Durchmesser haben, das sie sehr flexibel macht. Die extreme feine Kristallgrösse trägt dazu bei,

dass die Fasern eine sehr hohe Zugfestigkeit und ausgezeichnete thermische Eigenschaften haben, abriebfest und gut verarbeitbar sind.

PATENTANSPRUCH 1 Verfabren zur Herstellung hitzebeständiger Fasern auf Aluminiumsilikatbasis, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Bildung einer Mutterflüssigkeit metallisches Aluminium in einer wässrigen Lösung von Aluminium- chlorid auflöst, dass man zur Mutterflüssigkeit eine Flüssigkeit von niedriger Oberflächenspannung hinzu- gibt, um die Oberflächenspannung der Lösung herabzusetzen, dass man zu der Mutterflüssigkeit eine anorganische, Sillioiulm enthaltende Verbindung und einen klei- neren Zusatz mindestens eines sauren Oxides aus der Gruppe Boroxid, Phos,phorpentoxid und Titanoxid hinzufügt,

dass man die Lösung durch Verdampfen von Wasser auf eine für die Faserbildung geeignete Viskosität konzentriert, dass man aus der konzentrierten Lösung Fasern bildet, und die getrockneten Fasern kalziniert bei einer Temperatur im Bereich zwischen 650 und 1370 C, bei der sich Aluminiumsilikat bildet, wobei Fasern von einer chemischen Zu- sammensetzung erzeugt werden, die in Gewichtsprozent 68 bis 80 % Aluminiumoxid, 14-30 S Siliciumdioxid und 1-10 % des sauren Oxids lenthalten.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als anorganische, Silicium enthal- wende Verbindung kolloidales Siliciumoxid oder Kieselsäure verwendet wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als Flüssigkeit mit geringer Ober- flächenspannung Essigsäure verwendet wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als der Mutterflüssigkeit zuzugebendes saures Oxid Boroxid oder Phosphorpentoxid verwendet wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge- kennzeichnet, dass eine hitzebeständige kalzinierte Faser folgender chemischer Zus-am-mensetzung (in Gew.%) hergestellt wird: 68-70 % Aluminiumoxid, 21-23 % Siliciumdioxid, 4-6 % Boroxid und 1-2 % Phosphorpent- oxid.

5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass eine kalzinierte hitzebeständige Faser folgender chemischer Zusammensetzung (lin Gew.%) hergestellt wird: 75-79 % Aluminiumoxid, 15-18 % Siliciumdioxid und 4-9 % Boroxid plus Phosphorpent- oxid.

PATENTANSPRUCH II Polykristalline hitzebeständige -Faser auf Alumi- niumsilikatbasis, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I, gekennzeichnet durch eine Länge von unter 152 mm und eine überwiegende Mullitphase mit einer durchschnittlichen Kristallitgrösse im Bereich von 50-100 .

UNTERANSPRÜCHE 6. Polykristalline Faser nach Patentanspruch II mit folgender chemischer Zusammensetzung (in Gew.%): 68-80% Al2O3, 14-30% SiO2 und 1-10% eines sauren Oxides aus der Gruppe B2O3, P905 und TiO2.

7. Polykristalline Faser nach Patentanspruch II mit folgender chemischer Zusammensetzung (in Gew.%): 68-70% Al2O3, 21-23 % SiO2, 4-6% B2O3 und 1-2 % P2O5.

8. Polykristalline Faser nach Patentanspruch II mit folgender chemischer Zusammensetzung (in Gew.%): 75-79 % Al2O3, 15-18 % SiO2 und 4-9 % B2O3 plus P2O5.