DE2829413B1 - Process for treating fibers from silica glasses - Google Patents

Description

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Behandeln von Fasern aus Kieselsäure-Gläsern, bei dem die Fasern in einer Lösung behandelt werden, die Metallsalze enthält, welche durch Zugabe von Ammoniak in Metallhydroxide umgewandelt werden, die sich an die Fasern anlagern und später durch Erhitzen in das jeweilige Metalloxid umgewandelt werden, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Gewichtsverhältnis von Kieselsäure zu nicht kieseligen Oxiden erhöht wird und daß ein Metallsalz des Metalls Al, Ti, Zr und/oder Cr verwendet wird.Claims: 1. Method for treating fibers from silica glasses, in which the fibers are treated in a solution containing metal salts, which can be converted into metal hydroxides by adding ammonia, which adhere to the Attach fibers and later converted into the respective metal oxide by heating be, that the weight ratio of Silica is increased to non-siliceous oxides and that is a metal salt of the metal Al, Ti, Zr and / or Cr is used.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallsalz ein Metallchlorid verwendet wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the metal salt a metal chloride is used.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallchlorid wasserfreies TiCl4, ZrCl4 und/oder AlCl3 verwendet werden. 3. The method according to claim 2, characterized in that the metal chloride anhydrous TiCl4, ZrCl4 and / or AlCl3 can be used.

Glasfasern aus kieselsäurehaltigen Gläsern weisen eine gute thermische Beständigkeit nur unterhalb derjenigen Temperaturen auf, bei denen eine Entglasung des Materials, d. h. die Zerstörung der Glasstruktur durch Aufbau eines Kristallgitters, stattfindet. Die Entglasung hat im allgemeinen einen völligen Verlust der mechanischen Festigkeit der Fasern und der daraus hergestellten Gewebe zur Folge. Glass fibers made from siliceous glasses have good thermal properties Resistance only below those temperatures at which devitrification of the material, d. H. the destruction of the glass structure by building up a crystal lattice, takes place. Devitrification generally has a total loss of mechanical properties Strength of the fibers and the fabric made from them result.

Es ist bereits bekannt (DE-PS 1026 925, GB-PS 1041 996), Fasern aus Kieselsäure-Gläsern derart zu behandeln, daß die nicht-kieseligen Oxyde zu einem großen Teil oder nahezu vollständig aus den Fasern entfernt werden. Dies erfolgt beispielsweise durch Behandeln der Fasern mit verdünnter Salzsäure bei erhöhter Temperatur, nachfolgendes Waschen und gegebenenfalls Trocknen der Fasern. It is already known (DE-PS 1026 925, GB-PS 1041 996) to make fibers To treat silica glasses in such a way that the non-siliceous oxides become one largely or almost completely removed from the fibers. this happens for example by treating the fibers with dilute hydrochloric acid at increased Temperature, subsequent washing and, if necessary, drying of the fibers.

Die so erhaltenen Fasern, die meist 95% oder mehr SiO2 enthalten, besitzen zwar eine höhere Temperaturbeständigkeit als die Fasern aus Kieselsäure-Gläsern, jedoch sind ihre mechanischen Eigenschaften für viele Anwendungsfälle unzureichend, denn die behandelten Fasern sind spröde und wenig biegsam. The fibers obtained in this way, which usually contain 95% or more SiO2, Although they have a higher temperature resistance than the fibers made of silica glasses, however, their mechanical properties are inadequate for many applications, because the treated fibers are brittle and not very flexible.

Es ist bereits bekannt (GB-PS 10 41 996), an derart behandelte Fasern Chromverbindungen anzulagern, die durch thermische Zersetzung in Cr203 umgewandelt werden und in dieser Form zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Glasfasern dienen. It is already known (GB-PS 10 41 996) on fibers treated in this way To accumulate chromium compounds, which are converted into Cr203 by thermal decomposition and in this form to improve the mechanical properties of the glass fibers to serve.

Hierzu sollen die Fasern mit einer Lösung behandelt werden, die organische Chromverbindungen, beispielsweise Chromazetat oder Chromformiat enthalten; von der Verwendung von anorganischen Chromverbindungen wird abgeraten, da diese bei anschließender Umwandlung in Cr203 durch Wärmebehandlung keinen auf der Faser ausreichend haftenden Überzug ergeben.For this purpose, the fibers should be treated with a solution that is organic Chromium compounds, for example chromium acetate or chromium formate; of the The use of inorganic chromium compounds is not recommended, as this will result in subsequent Conversion into Cr203 by heat treatment does not adhere sufficiently to the fiber Coating.

Bei der thermischen Zersetzung von organischen Chromverbindungen entstehen jedoch Schwierigkeiten, da die hierbei entstehenden Abgase einer besonderen Reinigung bedürfen.During the thermal decomposition of organic chromium compounds arise However, difficulties, since the resulting exhaust gases a special cleaning need.

Schließlich ist es auch bekannt, Glasfasern, die später mit einem Kunststoffüberzug versehen werden sollen, in einer Lösung zu behandeln, die Metallsalze enthält, welche durch Zugabe von Ammoniak in Metallhydroxide umgewandelt werden (US-PS 3479207). Die Metallhydroxide lagern sich an die Fasern an und werden später durch Erhitzen in das jeweilige Metalloxid umgewandelt. Allerdings lassen die Temperaturbeständigkeit und die mechanischen Eigenschaften derart behandelter Fasern zu wünschen übrig. Finally, it is also known to use fiber optics later with a Plastic coating should be provided in a solution to treat the metal salts which are converted into metal hydroxides by adding ammonia (U.S. Patent 3,479,207). The metal hydroxides attach to the fibers and become later by heating in the respective Converted to metal oxide. However, let the temperature resistance and the mechanical properties of fibers treated in this way leave something to be desired.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein leicht durchführbares kostengünstiges Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe an Fasern aus Kieselsäure-Gläsern, bei denen das Gewichtsverhältnis von Kieselsäure zu nicht-kieseligen Oxiden erhöht worden ist, Metalloxide angelagert werden können, die zu hervorragenden mechanischen, thermischen und ggf. auch chemischen Eigenschaften der Glasfasern führen. The invention is based on the object of an easily practicable to create a cost-effective process, with the help of which on fibers from silica glasses, in which the weight ratio of silica to non-siliceous oxides is increased has been, metal oxides can be deposited, which lead to excellent mechanical, thermal and possibly also chemical properties of the glass fibers.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Behandeln von Fasern aus Kieselsäure-Gläsern, bei dem die Fasern in einer Lösung behandelt werden, die Metallsalze enthält, welche durch Zugabe von Ammoniak in Metallhydroxide umgewandelt werden, die sich an die Fasern anlagern und später durch Erhitzen in das jeweilige Metalloxid umgewandelt werden, und das sich dadurch kennzeichnet, das das Gewichtsverhältnis von Kieselsäure zu nicht kieseligen Oxiden erhöht wird und daß ein Metallsalz des Metalls Al, Ti Zr und/oder Cr verwendet wird. Insbesondere kann als Metallsalz ein Metallchlorid verwendet werden. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung kann als Metallchlorid wasserfreies TiC14, ZrC14 und/oder AlCl3 verwendet werden. The invention relates to a method for treating fibers made of silica glasses, in which the fibers are treated in a solution that Contains metal salts, which are converted into metal hydroxides by adding ammonia that attach to the fibers and later by heating into the respective Metal oxide are converted, and that is characterized by the weight ratio is increased from silica to non-siliceous oxides and that a metal salt of Metal Al, Ti Zr and / or Cr is used. In particular, a metal salt can be used Metal chloride can be used. According to a preferred embodiment of the invention can anhydrous TiC14, ZrC14 and / or AlCl3 can be used as the metal chloride.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung werden aus Kieselsäure-Glas bestehende Glasfasern oder daraus hergestellte Gegenstände, wie Glasfasermatten, mit verdünnten Säuren, insbesondere mit verdünnter Salzsäure bei erhöhter Temperatur behandelt Bei dieser Behandlung werden aus den Glasfasern die nicht-kieseligen Oxyde so weit entfernt, daß der SiOn-Gehalt der Glasfasern zwischen 90 und nahezu 1000/o beträgt. Die Glasfasern können anschließend zur Entfernung der Säure und insbesondere der gelösten Stoffe gewaschen sowie bei einer Temperatur von ca. 100"C getrocknet werden. Danach werden die Fasern bzw. die daraus hergestellten Gegenstände in eine 13%ige Lösung eines Salzes von Titan, Aluminium oder Zirkon überführt, in der das jeweilige Hydroxyd durch Zugabe von konzentrierter Ammoniaklösung ausgefällt wurde. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Metalle in Form ihrer wasserfreien Chloride, z. B. TiCl4, ZrCl4, AlCl3 einzusetzen, da diese Chloride in wäßriger Lösung sofort hydrolisieren und bei Zugabe von Ammoniakwasser sehr feine Hydroxydgel-Niederschläge entstehen, die außerordentlich gut auf den porösen Glasfasern haften. To carry out the method according to the invention, silica glass is used existing glass fibers or objects made from them, such as glass fiber mats, with dilute acids, especially with dilute hydrochloric acid at elevated temperature treated During this treatment, the non-siliceous oxides are made from the glass fibers so far away that the SiOn content of the glass fibers is between 90 and almost 1000 / o amounts to. The glass fibers can then be used to remove the acid and in particular the dissolved substances are washed and dried at a temperature of approx. 100 ° C will. Then the fibers or the objects made from them are in a 13% solution of a salt of titanium, aluminum or zirconium, in which the respective hydroxide was precipitated by adding concentrated ammonia solution. It has proven to be particularly advantageous to use the metals in the form of their anhydrous Chlorides, e.g. B. TiCl4, ZrCl4, AlCl3 to use, as these chlorides in aqueous solution hydrolyze immediately and, if ammonia water is added, very fine hydroxide gel precipitates arise that adhere extremely well to the porous glass fibers.

Nach Anlagerung der gewünschten Menge von Hydroxyden an die Glasfasern werden diese mit Wasser abgespült, bei etwa 100"C getrocknet und schließlich einer Wärmebehandlung bei etwa 800 bis 900"C unterzogen, bei der die Umwandlung der Metallhydroxyde in die Metalloxyde erfolgt.After the desired amount of hydroxides has accumulated on the glass fibers these are rinsed off with water, dried at about 100 "C and finally one Heat treatment at about 800 to 900 "C, during which the conversion of the metal hydroxides takes place in the metal oxides.

Claims (1)

Obwohl das Verfahren gemäß der Erfindung sich nicht nur dazu eignet, die Oxyde der Metalle Ti, Al, Zr, sondern auch von anderen Metallen, insbesondere von Cr auf Glasfasern aufzubringen, so wird doch die Verwendung von Ti, Al und/oder Zr bei dem Verfahren gemäß der Erfindung bevorzugt, da die Überzüge der Oxyde dieser Metalle zu besonders guten mechanischen Eigenschaften der Glasfasern, insbesondere zu einer hohen Geschmeidigkeit und Biegefestigkeit auch bei hohen Temperaturen führt, so daß derart behandelte Fasern insbesondere zur Verwendung in Hochtemperaturfiltern hervorragend geeignet sind. Although the method according to the invention is not only suitable for the oxides of the metals Ti, Al, Zr, but also of other metals, in particular To apply Cr on glass fibers, the use of Ti, Al and / or Zr is preferred in the method according to the invention, since the coatings of the oxides of these Metals to particularly good mechanical properties of the glass fibers, in particular leads to high flexibility and flexural strength even at high temperatures, so that fibers treated in this way are particularly suitable for use in high-temperature filters are excellently suited.