DE2052725A1 - Fiber materials - Google Patents

Description

DR.-ING; H. FINCKE
DIPL.-ING. H. BOHR
DIPL.-ING. S. STAEGERDR.-ING; H. FINCKE
DIPL.-ING. H. BOHR
DIPL.-ING. S. STAEGER

Fernruf: *26 60 60Telephone: * 26 60 60

Mappe 22415 - Dr. Case HD 22287Folder 22415 - Dr. Case HD 22287

Mullerstraße 31Mullerstrasse 31

IMPEHXAIi CHEOfIOAL INDUSTRIES LIMITED Londonf GroBbritannienIMPEHXAIi CHEOfIOAL INDUSTRIES LIMITED Londonf Great Britain

FaeermaterialienFaeermaterials Priorität 27.10.1969 - GroßbritannienPriority 10/27/1969 - Great Britain

Die Erfindung besieht sich auf Fasermaterialien und ihre Herstellung» Sie bezieht sich insbesondere auf Faeermaterialien, die aus Fibrillen hergestellt worden sind.The invention relates to fiber materials and theirs Manufacture »It relates particularly to fiber materials made from fibrils.

Synthetische Fasermaterialien, die durch bekannte Verfahren hergestellt werden, besitzen eine Reihe von Fachteilen. Synthetische anorganische Fasern sind beispielsweise entweder amorph und glasig oder vollständig polykristallin oder enthalten einen Anteil eines microkristallinen Materials, das in einer amorphen oder glasigen Matrix dlsperglert ist. Solche Fasern sind spröde· Weiterhin sind gegebenenfalls/irSsfallite gewöhnlich weitgehend Isometrisch und mehr oder weniger statistisch orientiert. Die Kristallinitat Überschreitet in organischen Folymerfasera selten ungefähr 30 i»_x und außerdem sind die anwesenden MicrokristalleSynthetic fiber materials made by known methods have a number of technical parts. Synthetic inorganic fibers, for example, are either amorphous and glassy or completely polycrystalline or contain a proportion of a microcrystalline material which is pearled in an amorphous or glassy matrix. Such fibers are brittle. Furthermore, where applicable, irSfallites are usually largely isometric and more or less statistically oriented. The crystallinity exceeds in organic Folymerfasera rarely about 30 i _"x and also include the Micro crystals present

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nicht gut ausgerüstet» Dies bedeutet, daß die mögliche Festigkeit und Steifheit der Pasern nicht erreicht werden.not well equipped »This means that the possible strength and stiffness of the fibers is not reached will.

Es wurde nunmehr gefunden, daß Pasermaterialien mit stark verbesserten Eigenschaften daduroh hergestellt werden können, daß man sie aus Fibrillen mit gewissen Dimensionen herstellt» Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Pasermateriala vorgeschlagen, welches dadurch ausgeführt wird, daß man Pibrillen, bei denen mindestens eine Dimension eine colloidale Größe aufweist, im wesentlichen ausrichtet, während sie in einer Flüssigkeit dispergiert sind, die ausgerichteten Pibrillen koaguliert und zumindest einen Teil der Flüssigkeit entfernt*It has now been found that fiber materials with Greatly improved properties can be produced by making them from fibrils with certain Manufactures dimensions »According to the invention, a method for the production of a Pasermateriala is proposed, which is carried out by having pibrils in which at least one dimension is a having colloidal size, substantially aligns while dispersed in a liquid that aligned pibrils coagulate and remove at least some of the fluid *

Die Pibrillen bestehen vorzugsweise aus länglichen Teilchen mit einer Stärke von nicht mehr als 0,1 μ , vorzugsweise nicht mehr als 0,01 μ , und mit einem Achsenverhältnis von mindestens 10:1_e Das Achsenverhältnis ist das Verhältnis der Achsenlänge der Pibrille zur ihrer Stärke» Der Ausdruck "Stärke" bezieht sich auf die längste in Querrichtung zur Achse verlaufende Ab= messung der Pibrille. Es wird besonders bevorzugt, daß das Achsenverhältnis der Fibrillen mindestens 100:1 ist. Geeignete Pibrillen sind sowohl anorganische als auch organische Teilchen mit der gewünschten Form und Größe» Geeignete Fibrillen aus Siliciumdioxid können durch die Behandlung von Pasersilicaten mit einem geeigneten Mittel, wie z.B. einer Säure, hergestellt werden, wie es in der deutschen Patentanmeldung beschrieben ist» Andere anorganische Pibrillen können aus Fasermaterialien, wie z.B. Wolaatonit oderThe pibrils preferably consist of elongated particles with a thickness of not more than 0.1 μ, preferably not more than 0.01 μ, and with an axial ratio of at least 10: 1 _e. The axial ratio is the ratio of the axial length of the pibril to its strength »The term" strength "refers to the longest dimension of the pibril running transversely to the axis. It is particularly preferred that the aspect ratio of the fibrils be at least 100: 1. Suitable pibrils are both inorganic and organic particles with the desired shape and size »Suitable fibrils of silicon dioxide can be prepared by treating pasersilicates with a suitable agent, such as an acid, as described in the German patent application» Other inorganic Pibrils can be made from fiber materials such as wolaatonite or

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Chrysotilasbest hergestellt werden, Indem man die Mineralien in Wasser und vorzugsweise in Gegenwart eines geeigneten Detergenses längere Zeit rührt_o Eine geeignete colloidale Form von Chrysotilasbest ist Im Handel unter dem Warenaseichen "Avibest" erhältlich. Eine weitere brauchbare Fibrille ist ein colloidales Aluminiumoxid, welches Kristalle von Aluminiummonohydrat (Böhmit) enthalte Unter den geeigneten organischen Fibrillen findet sich eine microkristalline Form von Cellulose, welche unter dem Warenzeichen "Avicel¹¹ er- ^Are produced chrysotile By stirred _o the minerals in water and preferably in the presence of a suitable detergent is a long time A suitable colloidal form of chrysotile asbestos is available commercially under the Warenaseichen "Avibest". Another useful fibril is a colloidal aluminum oxide which contains crystals of aluminum monohydrate (boehmite). Among the suitable organic fibrils there is a microcrystalline form of cellulose which is produced under the trademark "Avicel ^11"

hältllch istο Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden anorganische Fibrillen, insbesondere feuerfeste anorganische Fibrillen, oder anorganische Fibrillen,. die beispielsweise durch Glühen In feuerfeste Fibrillen überführt werden können, verwendeteHaltllch istο In a preferred embodiment of the Invention inorganic fibrils, in particular refractory inorganic fibrils, or inorganic ones Fibrils ,. For example, by annealing in refractories Fibrils can be transferred, used

Die Flüssigkeit, in der die Fibrillen dispergiert werden, kann irgendeine Flüssigkeit sein, welche weitgehend vollständig, beispielsweise durch Verdampfung, entfernt werden kann« Bei einigen Ausführungsformen kann ein Teil der Flüssigkeit in zweckmäßiger V/eise durch Verdampfen entfernt werden, wobei ein Rückstand zurückbleibte der ein Feststoff oder eine in einen Feststoff überführbare ^j Flüssigkeit ist«, Eine solcher Überführung der Flüssig= keit in den Feststoff kann beispielsweise durch Polymerisation oder Gefrieren zustandegebracht werden» Bei bevorzugten Ausführungsformen öer Erfindung ist die Flüssigkeit Wasser oder eine wässrige Suspension oder lösungοThe liquid in which the fibrils are dispersed can be any liquid which is substantially completely removed, for example by evaporation In some embodiments, some of the liquid can conveniently be removed by evaporation be, a residue remained which is a solid or a convertible into a solid ^ j Liquid is «, such a transfer of liquid = In the solid state, for example, it can be brought about by polymerization or freezing »At Preferred embodiments of the invention, the liquid is water or an aqueous suspension or solution o

Wenn die Flüssigkeit im wesentlichen vollständig entfernt wird, dann können die Fibrillen durch die verschiedensten physikalischen Kräfte zusammengehaltenWhen the fluid is essentially completely removed, the fibrils can pass through a variety of things physical forces held together

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werden, die zwischen den benachbarten Teilchen herrechen, oder sie können physikalisch oder chemisch durch ein geeignetes Verfahren miteinander verbunden werden. So können die Pibrillen,·beispielsweise durch Sintern, miteinander verschmolzen werden, und zwar vollständig oder nur über einen Teil ihrer Oberfläche. Wenn die Pibrillen miteinander chemisch reagieren können, dann können sie gegebenenfalls an ihren Oberflächen vollständig oder teilweise miteinander in Reaktion gebracht werden, beispielsweise durch Erhitzen» Es kann jede geeignete Temperatur zur Erhitzung der Fibrillen verwendet werden, vorausgesetzt, daß die oberflächliche Verschmelzung oder die oberflächliche chemische Reaktion die Pibrillenform nicht durch Abbau zerstört» Ziel anorganischen Pasern, die gegenüber Wärme stabil sind, wird die Verwendung von Temperaturen von mindestens 200⁰O bevorzugt.raking between the neighboring particles, or they can be physically or chemically bonded together by a suitable method. Thus, the pibrils can be fused to one another, for example by sintering, namely completely or only over part of their surface. If the pibrils can react chemically with one another, they can optionally be wholly or partially reacted with one another on their surfaces , for example by heating. Any suitable temperature can be used to heat the fibrils, provided that the superficial fusion or the superficial chemical reaction, the Pibrillenform not by degrading destroyed "target inorganic parsers are that are stable to heat, the use of temperatures is preferably at least 200 ⁰ O.

Wenn die Plüssigkeit einen Rückstand zurückläßt, dann kann der Rückstand die Pibrillen miteinander verbinden oder die Verbindung wenigstens unterstützen» So wird ee bevorzugt, daß die Plüssigkeit ein Material ist, welches einen Rückstand zurückläßt, der chemisch mit den Pibrillen reagieren kann oder der sich physikalisch mit ihrer Oberfläche verbinden kanne Das Binden kann durch Erhitzen der Päden verbessert werden. Das Verhältnis der Pibrillen und des Rückstandes, welcher hier als Matrix bezeichnet sei, kann innerhalb weiter Grenzwerte variieren, wobei die obere Grenze des Volumens der Matrix vom Volumen des Materials abhängt, welches in den Zwischenräumen zwischen den koagulierten Pibrillen Platz finden kann. Im allgemeinen wird die Matrix im Vergleich zu den Pibrillen in einer sehr kleinen MengeWhen the Plüssigkeit leaving a residue, the residue can at least support the Pibrillen combine or compound »The ee is preferred that the Plüssigkeit is a material which leaves behind a residue that can react chemically with the Pibrillen or physically with The binding can be improved by heating the threads. The ratio of the pibrils and the residue, which is referred to here as the matrix, can vary within wide limits, the upper limit of the volume of the matrix depending on the volume of the material which can be accommodated in the spaces between the coagulated pibrils. Generally, the matrix will be in a very small amount compared to the pibrils

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anwesend sein, und in einem solchen Falle kann das Volumenverhältnis der Fibrillen zur Matrix 99:1 oder noch mehr betragen. In einigen Fällen jedoch« in denen die koagulierten Fibrillen eine "offene" käfiga^tige Struktur aufweisen, können wesentlich höhere Matrixmengen Platz finden, wie z.B„ bis zu 50 Vol#-#₀ be present, and in such a case the volume ratio of the fibrils to the matrix can be 99: 1 or even more. In some cases, however, in which the coagulated fibrils have an "open" cage-like structure, there is space for significantly higher amounts of matrix, such as, for example, up to 50 vol # - # ₀

Wenn anorganische Pasern verwendet werden, dann kan das Matrixmaterial ein anorganisches Material oder ein organisches Material sein» Wenn ein anorganisches Material verwendet wird, dann wird es bevorzugt, daß es f ein feuerfestes Material oder eine solche Substanz ist, die in ein feuerfestes Material überführt werden kann. Es wird weiter bevorzugt, daß die Bindung, die zwischen den Fibrillen und der genannten Substanz ausgebildet wird, eine keramische Bindung ist, womit gemeint ist, daß die Bindung gegenüber einer Erhitzung bis über etwa 1000°ü stabil ist. So können die Fäden erhitzt werden, beispielsweise um sie zu sintern oder um die Kristallform der vorliegenden Substanzen zu verändern.If inorganic fibers are used, then so can it Matrix material be an inorganic material or an organic material »If an inorganic Material is used, it is preferred that it be a refractory material or substance such as which can be converted into a refractory material. It is further preferred that the bond established between the fibrils and said substance is formed, is a ceramic bond, by which is meant, that the bond is stable against heating to over about 1000 ° u. So the threads can be heated, for example to sinter them or to change the crystal form of the substances present.

Bas Binden zwischen den Fibrillen und der Matrix lei;Bas bindings between the fibrils and the matrix lei;

besonders wirksam, wenn die Fibrillen und die Matrix i particularly effective when the fibrils and matrix i

gleich sind, oder wenn sie die gleiche Kristallstruktur aufweisen.are the same or if they have the same crystal structure.

Die Dispergierung der Fibrillen in der Flüssigkeit kann durch jedes zweckmäßige Verfahren zustandegebracht werden· Vorzugsweise kann sie durch mechanische» Rühren mit einer hohen Geschwindigkeit oder duroh Ultrabeechallung zustande gebracht werden. Gegebenenfalls kann ein oberflächenaktives Mittel, wie z.B. ein kationischeB Mittel, beispielweise Cetyl-pyrldinium-bromid, oder einThe dispersion of the fibrils in the fluid can can be brought about by any convenient method · Preferably it can be achieved by mechanical »stirring at high speed or duroh ultrasonic exposure be brought about. Optionally, a surfactant such as a cationic B. Agent, for example cetyl pyrldinium bromide, or a

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anioniaches MIttel, wie z.B. Dodezyl-benzol-natriumsulfonat, zugesetzt «erden, um die Diepergierung der Fibrillen zu unteretutsen.anionic agents, such as dodecyl benzene sodium sulfonate, added to the dispersion of the To subvert fibrils.

Die Fibrillen «erden vorzugsweise entlang der Achse der Fäden ausgerichtet, die aus der Fibrlllen-dlspersion hergestellt werden. Die Ausrichtung «ird in zweckmäßiger Welse dadurch bewirkt, dafl man die fäden durch ein Verfahren herstellt, bei dem ein I¹IuS, vorzugsweise ein stromlinienförmiger Fluß, der Fibrillen-dLspersion durch ein Rohr oder durch geeignet geformte Öffnungen, «ie ζ.Bβ durch eine Spinndüsenplatte, hindurchgeführt wird. Die Fäden können auch durch ein Ziehverfahren hergestellt werden, wobei die Fibrlllen Im wesentlichen entlang der Achse des gezogenen Fadens ausgerichtet werden. Es kann jedes geeignete Verfahren zur Herstellung von Fäden verwendet werden, vorausgesetzt, daß die Fibrlllen dabei im wesentlichen in der Achsrichtung ausgerichtet werden. Die Fäden können jeden zweckmäßigen Durchmesser aufweisen, aber es wird bevorzugt, daß sie einen Durchmesser von nicht mehr ale 50 H besitzen» Gegebenenfalls kann ein Eindickungsmittel, wie z.B. Methjlcellulose, in die Fibrillendlsperslon eingearbeitet werden, um die Herstellung der Fäden zu unterstützen· Damit die Fibrillendispersion eich fflr di· Herstellung von Fäden eignet, wird es bevorzugt, dafl sie eine Viskosität von 2 - 5000 Poise, vorzugsweise von 10 -1000 Poise« aufweist«The fibrils are preferably aligned along the axis of the filaments made from the fibril dispersion. The orientation "ird effected by appropriately catfish, one DAFL the filament is prepared by a method in which a I ¹ IuS, preferably a streamlined flow, the fibril dLspersion through a tube or by suitably shaped apertures," ie ζ.Bβ by a spinneret plate, is passed through. The threads can also be produced by a drawing process, the fibers being oriented substantially along the axis of the drawn thread. Any suitable method of making filaments can be used provided that the filaments are oriented substantially in the axial direction. The threads can be of any suitable diameter, but it is preferred that they have a diameter of no more ale 50 H "Optionally, a thickening agent, such as Methjlcellulose be incorporated into the Fibrillendlsperslon to support the production of the threads · For Fibril dispersion is suitable for the production of threads, it is preferred that it has a viscosity of 2-5,000 poise, preferably 10-1,000 poise.

Die Fibrilltn können nach der Ausrichtung koaguliert werden oder sie können während des Auerichtungeverfahrens koaguliert werden· Vorzugsweise wird die Koagulation unmittelbar nach der Ausrichtung der Fibrillen ausgeführt· Insbesondere wird die Ausrichtung genau imThe fibrils can coagulate after alignment or they can be coagulated during the alignment process. Preferably, the coagulation occurs immediately after the fibrils are aligned executed · In particular, the alignment is exactly in the

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Moment der Koagulation der fibrillen ausgeführt· Die Koagulation kann durch jede« zweckmäßige Verfahren zustande gebracht werden» Beispielsweise kann die Fibrillendispersion erhitsst werden, und zwar vorzugsweise auf eine Temperatur Ton mindestens 80⁰C, oder es kann ein Teil der Dispergierflüesigkeit entfernt werden_f beispielsweise durch Verdampfen. Wenα die Flüssigkeit Wasser enthält, dann kann die Koagulation in zweckmäßiger Weise dadurch zustande gebracht werden, daß'man ein Dehydratisierungsmittel, wie z.B. Aceton, zusetzt. Die Koagulation kann dadurch bewirkt werden» daß man ein geeignetes Flockenbildungsmittel zusetzt, wie z»B« f ein Polyacrylamid oder eine Verbindung eines mehrwertigen Metalls, wie z.B. Aluminiumchlorid."Are convenient method accomplished" moment of coagulation carried out of the fibrils · The coagulation can through each example, the fibril are erhitsst, preferably to a temperature of clay at least 80 ⁰ C, or it may be a part of the Dispergierflüesigkeit be removed _f, for example by Evaporate. If the liquid contains water, then coagulation can be brought about in an expedient manner by adding a dehydrating agent such as acetone. Coagulation can be brought about by adding a suitable flocculant such as a polyacrylamide or a compound of a polyvalent metal such as aluminum chloride.

Einige bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäSen Verfahrens sind in der folgenden Tabelle angegeben, welche einige bevorzugte Kombinationen von Fibrillen» Dispergierflüssigkeit, Bindematrix und Art der Fibrillen/Matrix-Bindung zeigt. Die Art der Bindung wird mit "homogen" bezeichnet, wenn die Fibrillen und die Matrix die gleiche chemische Identität besitzen, und sie wird mit "Reaktion" bezeichnet, wenn die Fibrillen mit der Matrix reagieren. ä Some preferred embodiments of the method according to the invention are given in the following table, which shows some preferred combinations of fibrils »dispersing liquid, binding matrix and type of fibril / matrix binding. The type of bond is called "homogeneous" when the fibrils and the matrix have the same chemical identity, and it is called "reaction" when the fibrils react with the matrix. Ä

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

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Dispergierfltiesig-Dispersing liquid
keltkelt Binde-Connective
Matrixmatrix Hatur derHatur the
Bindungbinding MCl₃ In WasserMCl ₃ in water
AlOCl in WasserAlOCl in water
Aluminiusacetat inAluminum acetate in
Wasserwater
Aluminiuaformiat inAluminum formate in
Wasserwater
Kieselsäure in WasserSilica in water Al₂O₃ Al ₂ O ₃
Al₂O₃ Al ₂ O ₃
Al₂O₃ Al ₂ O ₃
Al₂O₃ Al ₂ O ₃
SiO₂ SiO ₂ homogenhomogeneous
homogenhomogeneous
homogenhomogeneous
homogenhomogeneous
Reaktionreaction Kieselsäure in WasserSilica in water
AlCl₃ in WasserAlCl ₃ in water
AlOCl in WasserAlOCl in water SiO₂ SiO ₂
Al₂O₃ Al ₂ O ₃
Al₂O₃ Al ₂ O ₃
Al₂O₃ Al ₂ O ₃
ZrO₂ ZrO ₂
ir Kohlenir coals
stoffmaterial
KgOKgO homogenhomogeneous
Reaktionreaction
Reaktionreaction
Reaktionreaction
Reaktionreaction
Reaktion-Reaction-
Reaktionreaction
Reaktionreaction
Reaktionreaction «.brille".glasses Wasserwater SiO₂ SiO ₂ Reaktionreaction Al₂O₃ Al ₂ O ₃ Wasserwater
Zirconaeetat in WasserZirconate in water
Methylcellulose in WassMethyl cellulose in water
KgCl₂ in WasserKgCl ₂ in water
Magnesiuoacetat inMagnesium acetate in
Wasserwater 31O₂ 31O ₂ Kieselsaure in WasserSilica in water form)shape)

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Die erfindungsgemäßen Produkte können zur Herstellung einer großen Reihe von weiteren Produkten verwendet werden. Beispielsweise können sie mit Harzen imprägniert werden, um brauchbare zusammengesetzte Materialien herzustellen. Die mechanischen Eigenschaften vieler Kunststoff materialien, Elastomeren, Metalle oder keramischen Stoffe können beträchtlich durch Einarbeiten einer geeigneten Menge der erfindungsgemäß hergestellten Fasermaterialien verbessert werden, insbesondere wenn diese in Form von ausgerichteten Fäden vorliegen· Bei einigen Formen können die Produkte als Katalysatorträger ver- ä wendet werden.The products of the invention can be used to make a wide variety of other products. For example, they can be impregnated with resins to make useful composite materials. The mechanical properties of many plastic materials, elastomers, metals or ceramic materials can be significantly improved by incorporating an appropriate amount of fiber materials according to the invention, especially if they · be in the form of aligned yarns In some forms, the products as catalyst carriers comparable ä applies .

Die Dichte der erfindungsgemäßen Fasermaterialien kann gegebenenfalls erhöht werden, beispielsweise durch komprimieren, insbesondere wenn die Komprmierung angewendet wird, während das Material feucht ist.The density of the fiber materials according to the invention can optionally be increased, for example by compress, especially if compression is applied while the material is wet.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert·The invention is explained in more detail by the following examples

Beispiel 1example 1

.-# Siliciumdioxid-Fibrillen mit einer mittleren.- # silica fibrils with a middle

Stärke von 0,05 M und einer durchschnittlichen Länge von ungefähr 10 A wurde in V/asser dispergiert. Aluminiumchlorid wurde in der Dispersion in einer Konzentration entsprechend 0,$ Gew.~#, bezogen auf das Al₂O,,aufgelöst. Die Suspension wurde unmittelbar durch eine öffnung von 20 /·* 0 in einen Gegenstrom von Luft, der auf 35O⁰C gehalten wurde, extrudiert. Die resultierenden Fäden wurden sorgfältig erhitzt, und zwar zunächst auf 250⁰G und dann auf 1500⁰Co Röntgenstrablenanalyse zeigte, daß die Matrix, welche die Fibrillen verband, aus Aluminiumsilicat beständeThickness of 0.05 M and an average length of about 10 A was / ater dispersed in V. Aluminum chloride was dissolved in the dispersion in a concentration corresponding to 0. $ wt. ~ #, Based on the Al ₂ O ,,. The suspension was immediately 0, extruded through an opening of 20 / · * in a counter flow of air, which was maintained at 35O ⁰ C. The resulting filaments were carefully heated, first to 250 ^° C. and then to 1500 ^° C. X-ray beam analysis showed that the matrix connecting the fibrils consisted of aluminum silicate

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.Beispiel 2Example 2

Eine Dispersion von 0,2 Gew.-# Siliciumdioxid-Fibrillen in Wasser wurde hergestellt. Die Fibrlllen besaSen eine durchschnittliche Stärke von 0,04/^ und eine durchschnittliche Länge von ungefähr 50 /*.. Zu dieser Sue« pension wurde ZrOCl₂ entsprechend 0,01 i> ZrOp₉ bezogen auf die "!enge der Suspension, zugegeben_β Unmittelbar darauf wurden Fäden durch extrudieren der Suspension durch eine öffnung von 30 /* Durchmesser hegestellt, wobei die Extrudierung in auf 35O⁰C gehaltene Luft folgte« Die Fäden wurden weiter bei 150⁰C getrocknet und dann 2 st bei 2000°C geglüht. Eine Untersuchung mit dem Elektronenmikroskop zeigte, daß die Fäden Fibrillen von ungefähr 0,06 μ Stärke aufwiesen, die entlang der Fadenachse ausgerichtet waren, und eine Röntgenstrahlenanalyse zeigte die Anwesenheit von ZirconsilicatÖA dispersion of 0.2 wt% silica fibrils in water was prepared. The Fibrlllen besaSen an average thickness of 0.04 / ^ and an average length of 50 / * .. was' pension At that Sue of about ZrOCl _{β 2} corresponding to 0.01 i> ZrOp based ₉ on the "! Close the suspension added immediately thereafter, fibers were formed by extruding the suspension through an orifice of 30 / * cherish provides diameter, the extrusion in at 35O ⁰ C followed by air-held "the filaments were further dried at 150 ⁰ C and then 2 hrs at 2000 ° C annealed. a Examination with the electron microscope showed that the filaments had fibrils approximately 0.06 µm thick aligned along the filament axis and X-ray analysis showed the presence of zirconium silicate

Beispiel 3Example 3

Eine 1 #-ige (Gewicht) Lösung wurde dadurch hergestellt, daß Böhrait-Aluminiumoxid. welches unter den Warenzeichen "Baymal" erhältlich ist, in Wasser dispergiert wurde· Zu dieser Lösung wurde Aluminiumtrifonaiat entsprechend 10 Gewichtsprozent AIpO,*bezogen auf die anwesenden Fasern, zugegebene Die Lösung wurde unmittelbar durch eine Öffnung mit ungefähr 10 /** Durchmesser in Luft, welche auf 15O⁰C gehalten worden war»extrudiert. Die resultierenden Fäden wurden bei 60O⁰C 5 et lang ausgeglüht· Röntgenstrahlenanalyse zeigte, daß die fertigen Fäden häuptsächlich Gamraaaluminiumoxid enthalten» Eine Untersuchung mit dem Elektronenmikroskop zeigte, dafl die Fäden eine ausgerichtete fibrillaref Mikrbetrukttw* aufwiesen. '^'^'^ «>'->^.--^;> '-^ ■ -■ A 1 # (by weight) solution was made by using bohraite alumina. which is available under the trademark "Baymal", was dispersed in water · Aluminum trifonate corresponding to 10 percent by weight AlpO, * based on the fibers present, was added to this solution. which had been held at 15O ⁰ C "extruded. The resulting filaments were at 60O ⁰ C 5 et long annealed · X-ray analysis showed that the finished threads häuptsächlich contain Gamraaaluminiumoxid "A study with the electron microscope, the filaments had a DAFL aligned fibrillaref Mikrbetrukttw *. '^' ^ '^ «>'-> ^ .-- ^; >'- ^ ■ - ■

.^: . ■: ■■■ 2 r sec r. ^: . ■: ■■■ 2 r sec r

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Beispiel example AA.

Eine Wasseraispersion, die 0,3 Gew.-^ Siliciumdioxid» fibrillen enthielt, wurde hergestellt, worauf 0,02A water dispersion containing 0.3 wt .- ^ silicon dioxide » fibrils was made, whereupon 0.02

eines komplexen Phosphats der empirischen Formel J₁Og zugegeben wurde, welches gemäß der deutschen Patentanmeldung P 20 28 859·5 hergestellt worden war. ^ Dispersion wurde unmittelbar darauf in Luft in eine Fadenform extrudiert, wobei die Luft auf 250⁰G gehalten wurden und der resultierte trockene Faden wurde "bei 7QO⁰C 5 st lang geglüht. Röntgenstrahlenanalyse zeigt?, daß Siliciumdioxid und Aluminiumphosphat anwesend waren, | und zwar beide in der kristallographischen Cristobalitform. Eine untersuchung im Elektronenmikroskop ergab, daß das Produkt eine ausgerichtete fibrillare Struktur aufwies.,of a complex phosphate of the empirical formula J ₁ Og was added, the German patent application P 20 was 28 859 · 5 is made according to which. ^ Dispersion was extruded immediately in air in a thread shape, the air to 250 ⁰ G were maintained and the resulted dry yarn has been "at 7QO ⁰ indicates C 5 st annealed X-ray analysis ?, that silicon dioxide and aluminum phosphate were present, |. And Although both in the crystallographic cristobalite form. Examination under the electron microscope showed that the product had an aligned fibrillar structure.,

Beispiel 5Example 5

Eine wässrige Suspension von 0,2 Gew.-^ Siliciumdioxid» fibrillen ait einer mittleren Stärke von ungefähr 0,05/* und ait einer mittleren Länge von ungefähr 15 /* wurde durch einige Meter eines Kapillarrohrs aus &las mit einer Bohrung von ungefähr 1 mm hindurchgepumpt, um die Fibrillen auszurichten. Die Suspension verlief schließlich in eine Abschnitt des Kapillarrohrs, der mit I Hilfe eines Heifiwassermantels auf ungefähr 80⁰C gehalten worden war«. In der BrnitsungsBone trat eine Koagulation der Dispersion ein. Aus dem offenen Ende des Kapiallarrohrs wurde ein kontinuierlicher Faden herausgezogen, welcher dann getrocknet wurde, indem er auf ungefähr auf 35O°C gehaltene luft eingeführt wurde* Das fertige Produkt enthielt ausgerichtete * Slliciusdioxidfibrillen in Fora eines Fadens.An aqueous suspension of 0.2% by weight silica fibrils with an average thickness of approximately 0.05 / * and an average length of approximately 15 / * was extracted through a few meters of a capillary tube with a bore of approximately 1 mm pumped through to align the fibrils. The suspension finally passed in a section of the capillary tube, which had been maintained with the aid of an I Heifiwassermantels to about 80 ⁰ C ". Coagulation of the dispersion occurred in the BrnitsungsBone. A continuous filament was withdrawn from the open end of the capillary tube, which was then dried by introducing it to air maintained at approximately 350 ° C. The finished product contained aligned * carpal fibrils in the shape of a filament.

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Beispiel 6Example 6

5 g Chrysotilasbest, 150 ml Wasser und 5 ml einer Lösung^s, einer Lösung eines oberflächenaktiven Mittels» welches,, ,unter dem Warenzeichen "Teepol" erhältlich ist_t wurden 10 st bei 25⁰C mittels eine Hochleistungsrllhrers gemischt und gerührt ο .Die resultierende Suspension wurde bei 3000ü/min 20 min lang zentrifugiert. Die überstehende 'flüssigkeit enthielt 0,25 Gew.-# Pibrillen mit einer mittleren Stärke von ungefähr 0,05 M und einer mittleren Länge von mehr als 10 /·*, und wurde abgezogen, um als Dispersion Von Chrysotylfibrillen verwendet zu worden. Die Dispersion wurde durch ein 3 a langes Kapillarrohr aus Glas mit₍; einer lichten Weite; von 0,5 mm hindurohge-,pumpt, um eine Ausrichtung der Fibrillen zu inducieren. Eine 10 ^-ige (Gewicht) Lösung von Auluminiumchlprid in Wasser wurde an einem Funkt in der Nähe der Mitte in die Kapillare eingeführt, und zwar in einer ausreichenden Menge, daß 1 Gev..-$, b«zqgen auf die Pibrillendispersion, zugesetzt wurden« 2ie. Fibrillen, die sich nun den irozess der Koagulation unterzogen, wurden durch den Best des Kapillarrohrfc^in ein Aceton enthaltendes .Bad eingeführt, Und die resultierenden Fäden wurden schließlich auf -einer Spule .aufgewickelt·5 g of chrysotile, 150 ml of water and 5 ml of a solution ^s, a solution of a surfactant ",, which is available under the trademark" Teepol _"t were 10 st at 25 ⁰ C by means of a Hochleistungsrllhrers mixed and stirred ο .The resulting Suspension was centrifuged at 3000 rpm for 20 minutes. The supernatant 'liquid contained 0.25 wt .- # Pibrillen having an average thickness of approximately 0.05 M and an average length of more than 10 / · *, and was peeled off to have been used as a dispersion of Chrysotylfibrillen. The dispersion was filtered through a 3 a long capillary tube made of glass having _(a clearance;. Of 0.5 mm hindurohge- pumps to inducieren to an orientation of the fibrils 10 ^ A strength (weight) solution of in water was Auluminiumchlprid introduced into the capillary at a point near the center, in a quantity sufficient to add 1 volume of fibrils to the pibril dispersion, which are now subjected to the process of coagulation , were introduced through the best of the capillary tube into a bath containing acetone, and the resulting threads were finally wound onto a spool.

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Claims (1)

PatentanaprüchePatent claims Verfahren zur Herstellung eines Fäsermaterials, dadurch gekennzeichnet, daß man Fibrillen, von denen mindestens eine Dimension eine colloidale Aomessung aufweist, weitgehend ausrichtet, während s.te in einer Flüssigkeit dispergiert sind, daß man die ausgerichteten Fibrillen koaguliert und daß man schließlich zumindest einen Seil der Flüssigkeit entfernt.A method of making a fibrous material, thereby characterized in that one fibrils, of which at least one dimension is a colloidal measurement has, largely aligns, while s.te are dispersed in a liquid that the aligned Fibrils coagulate and that at least one rope of the liquid is finally removed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fibrillen entlang der Achse eines Fadens ausgerichtet werden, der aus einer Dispersion hergestellt wird, die die genannten Fibrillen und die genannte Flüssigkeit enthalteMethod according to Claim 1, characterized in that the fibrils are arranged along the axis of a thread which is prepared from a dispersion containing said fibrils and said Contain liquid 3β Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung der Fibrillen durch den Fluß der genannten Dispersionen durch ein Rohr oder eine öffnung zustande gebracht wird, wobei ein Faden gebildet wird,3β method according to claim 2, characterized in that that the alignment of the fibrils by the flow of said dispersions through a pipe or a opening is brought about, whereby a thread is formed, 4ο Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der FIuB durch eine Spinndüsenplatte erfolgt«.4ο method according to claim 3, characterized in that that the FIuB takes place through a spinneret plate «. 5ο Verfahren nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtung der Hibrillen durch Ziehen des Badens zustande gebracht wird.5ο method according to one of claims 2-4, characterized in that that the alignment of the hibrillae is brought about by pulling the bath. 6ο Verfahren nach einem der yorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fibrillen aus länglichen Teilchen mit einer Stärke von nicht mehr als 0,1 Λ' bestehen.6ο method according to one of the preceding claims, characterized in that the fibrils are made up of elongated particles with a thickness of no more than 0.1 Λ 'exist. 109819/2084109819/2084 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet» daß die Pibrillen aus länglichen Teilchen mit einer Stärke von nicht mehr als 0,01 μ bestehen.7. The method according to claim 6, characterized in that » that the pibrils consist of elongated particles with a thickness of not more than 0.01 μ. 8ο Verfahren nach einem der vorhagehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pibrillen aus Teilchen mit einem Achsenverhäitnis von mindestens 10:1 bestehen.8ο method according to one of the preceding claims, characterized in that the pibrils consist of particles with an axis ratio of at least 10: 1 exist. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pibrillen aus Teilchen mit einem Achaea-Verhältnis von mindestens 100:1 bestehen.9. The method according to claim 8, characterized in that that the pibrils are made up of particles with an achaea ratio of at least 100: 1. 10» Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pibrillen aus anorganischen Teilchen bestehen.10 »Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pibrils are composed of inorganic particles. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen Teilchen Siliciumdioxid enthalten. 11. The method according to claim 10, characterized in that that the inorganic particles contain silica. 12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen Teilchen aus dispersen Asbest« fasern bestehen, die durch Rühren eines Asbest-· minerals in Wasser hergestellt worden sind.12. The method according to claim 10, characterized in that the inorganic particles of disperse asbestos « fibers made by stirring an asbestos mineral in water. 13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen Teilchen Aluminiumoxid oder Aluminiumoiidmonohydrat enthalten·13. The method according to claim 10, characterized in that that the inorganic particles contain aluminum oxide or aluminum oxide monohydrate 14· Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daS die anorganischen Teilchen feuerfest sind oder feuerfest gemacht werden können*14. The method according to claim 10, characterized in that that the inorganic particles are fireproof or can be made fireproof * 10 9 819/2 Ö 8 410 9 819/2 Ö 8 4 15, Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit oder ein Teil der Flüssigkeit durch Verdampfen entfernt wird.15, method according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid or part of the liquid is removed by evaporation will. 16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Entfernung zumindest eines Seils der Flüssigkeit ein Rückstand zurückbleibt und der Rückstand die Fibrillen bindet.16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that after the removal of at least one rope of the liquid a residue remains and the residue binds the fibrils. 17· Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, ™ daß der Rückstand die Fibrillen mittels einer keramischen Bindung bindet,17 · The method according to claim 16, characterized in that ™ that the residue binds the fibrils by means of a ceramic bond, 18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, _v daß der Rückstand und die Fibrillen chemisch identisch sind oder die gleiche Kristallstruktur aufweisen.18. The method according to claim 16, characterized in that _v that the residue and the fibrils are chemically identical or have the same crystal structure. 19· Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das üBLuaenverhältnis der Fi"brillen zum Rückstand im Bereich von 99:1 bis 1j1 liegt«19. The method according to claim 16, characterized in that that the negative ratio of the glasses to the residue is in the range from 99: 1 to 1j1 « 20. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstand aus eine anorganischem Material besteht.20. The method according to claim 16, characterized in that that the residue consists of an inorganic material. 21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der anorganische Rückstand aus einem feuerfesten Material oder aus einer. Substanz besteht, die in ein feuerfestes Material überführt werden kann·21. The method according to claim 20, characterized in that that the inorganic residue from a refractory material or from a. Substance that exists in a refractory material can be transferred 109819/2084109819/2084 22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, * dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit Wasser oder eine wässrige Suspension oder Lösung enthält.22. The method according to any one of the preceding claims, * characterized in that the liquid is water or contains an aqueous suspension or solution. 23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Suspension oder Lösung Aluminium-Chlorid enthält.23. The method according to claim 22, characterized in that that the aqueous suspension or solution contains aluminum chloride. 24· Verfahren nach Anspr ch 22, dadurch gekennzeichnet, daS die wässrige Suspension oder Löeung Aluminium» oxidohlorid enthält. -24. The method according to claim 22, characterized in that that the aqueous suspension or solution contains aluminum oxide chloride. - 25· Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Suspension oder Lösung Aluminiumacetat oder Aluminiumformiat enthält·25 · The method according to claim 22, characterized in, that the aqueous suspension or solution contains aluminum acetate or aluminum formate 26. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Suspension oder Lösung Kieselsäureenthält. 26. The method according to claim 22, characterized in that that the aqueous suspension or solution contains silica. 27. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Suspension oder Löeung Zirkonacetat enthält«27. The method according to claim 22, characterized in that that the aqueous suspension or solution is zirconium acetate contains « 28. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Suspension oder Lösung ein Aluminiumphosphat enthält.28. The method according to claim 22, characterized in that that the aqueous suspension or solution contains an aluminum phosphate. 29- Verfahren nach einem der Ansprüche 2-28, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eindickungsmittel in die Dispersion, welche die FibrilLeu und die Flüssigkeit enthält, eingearbeitet wird.29- The method according to any one of claims 2-28, characterized characterized in that a thickener in the Dispersion, which the FibrilLeu and the liquid contains, is incorporated. 109819/2084109819/2084 30. Verfahren nach Anspruch 29» dadurch gekennzeichnet, da3 das Eindickungsmittel aus Methylcellulose besteht. 30. The method according to claim 29 »characterized in that the thickener consists of methyl cellulose. 31. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 - 30, dadurch gekennzeichnet, dai3 die Dispersion, welche die Fibrillen und Flüssigkeit enthält, eine Viskosität von 2 - 5000 Poise aufweist.31. The method according to any one of claims 2 - 30, characterized in that the dispersion which the Contains fibrils and fluid, has a viscosity of 2 - 5000 poise. 32. Verfahren nach Anspruch 31» dadurch gekennzeichnet, ä daß die Dispersion eine Viskosität von 10 - 1000 Poise aufweist,32. The method of claim 31 'characterized in ä that the dispersion has a viscosity of 10 - 1000 poise comprising, 33. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fibrillen während oder unmittelbar im Anschluß an die Ausrichtung der Pibrilleii koaguliert werden.33. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the fibrils during or immediately following the alignment the pibrilleii are coagulated. 34. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,34. The method according to any one of the preceding claims, dadurch gekennzeichnet, daß die Fibrillen durch Erhitzen auf eine
aguliert werden,characterized in that the fibrils by heating to a
be agulated, hitzen auf eine Temperatur von mindestens 80⁰C ko-heat to a temperature of at least 80 ⁰ C 35. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-33» dadurch gekennzeichnet, daß die Fibrillen durch Entfernen zumindest eines Teils der Flüssigkeit koaguliert werden.35. The method according to any one of claims 1-33 »thereby characterized in that the fibrils coagulate by removing at least a portion of the fluid will. 36. Verfahren naoh einem der Ansprüche 1 - 33» dadurch gekennzeichnet, daß die Pibrillen durch Zusatz eines Ausflockungsmittels koaguliert werden.36. Method naoh one of claims 1 - 33 »thereby characterized in that the pibrils are coagulated by adding a flocculant. 10981 9/208410981 9/2084 37° Verfahren nach Anspruch 36» dadurch gekennzeichnet, daß das Ausflockungsmittel Aluminiuechlorid verwendet wird ο37 ° method according to claim 36 »characterized in that that the flocculant aluminum chloride is used ο 109819/2084109819/2084