DE2408122A1 - FIBERS AND FEDES MADE FROM ALUMINUM OXIDE OR ALUMINUM OXIDE-SILICON DIOXIDE AND THE METHOD OF MANUFACTURING IT - Google Patents

FIBERS AND FEDES MADE FROM ALUMINUM OXIDE OR ALUMINUM OXIDE-SILICON DIOXIDE AND THE METHOD OF MANUFACTURING IT

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DE2408122A1
DE2408122A1 DE19742408122 DE2408122A DE2408122A1 DE 2408122 A1 DE2408122 A1 DE 2408122A1 DE 19742408122 DE19742408122 DE 19742408122 DE 2408122 A DE2408122 A DE 2408122A DE 2408122 A1 DE2408122 A1 DE 2408122A1
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Description

SUMITOMO CHEMICAL COMPAMT, .LIMITED
Osaka, Japan
SUMITOMO CHEMICAL COMPAMT, .LIMITED
Osaka, Japan

"Fasern und Fäden aus Aluminiumoxid bzw. Aluminiumoxid-Siliciumdioxid und Verfahren zu ihrer Herstellung""Alumina and alumina-silica fibers and filaments, respectively and process for their production "

Priorität: 20. Februar 1973, Japan, Nr. 20 568/73 5. Juni 1973, Japan, Nr. 64- 23I/73Priority: February 20, 1973, Japan, No. 20 568/73 June 5, 1973, Japan, No. 64-23I / 73

Die Erfindung betrifft Fasern und Fäden aus Aluminiumoxid bzw. Aluminiumoxid-Siliciumdioxid mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit und hoher Wärmebeständigkeit bei hohen Temperaturen, beispielsweise bei 100O0C oder mehr, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The invention relates to fibers and filaments of alumina or alumina-silica having excellent mechanical strength and high heat resistance at high temperatures, for example at 100O 0 C or more, and a method for their preparation.

Die neueste Entwicklung auf verschiedenen technischen Gebieten, z.B. der Raumfahrt, erfordert Werkstoffe mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften, z.B. hoher Festigkeit und Wärmebeständigkeit .The latest developments in various technical fields, e.g. space travel, require materials with excellent mechanical properties, e.g. high strength and heat resistance.

Ein übliches Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften vonA common method of improving the properties of

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Werkstoffen besteht in der Verwendung von Kohlenstoff-Fasern, Metallfasern, z.B. aus Wolfram, Molybdän oder Stahl,oder Verbundfasern bzw. Fäden, die durch Beschichten der Oberfläche eines Wolframfadens mit Bor oder Siliciumcarbid erhalten werden, polykristallinen Fasern, wie Aluminiumoxidfasern oder Zirkonoxidfasern oder Whisker, wie Siliciumcarbid, als Verstärkungsmaterial. 'Materials consists in the use of carbon fibers, Metal fibers, e.g. made of tungsten, molybdenum or steel, or composite fibers or filaments obtained by coating the surface of a tungsten filament with boron or silicon carbide, polycrystalline Fibers such as alumina fibers or zirconia fibers or whiskers such as silicon carbide as a reinforcing material. '

Fasern aus Aluminiumoxid und Aluminiumoxid-Siliciumdioxid sind als Verstärkungsmaterial für Schichtstoffe bekannt. Sie kommen jedoch auch für andere Anwendungszwecke in Frage, da sie in oxidierender Atmosphäre bei hohen Temperaturen verwendet werden können, für die sich die herkömmlichen Kohlenstoffasern oder Metallfasern nicht eignen. Ferner verlieren sie ihre ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften, wie hohe Festigkeit selbst bei hohen Temperaturen wegen ihres hohen Schmelzpunkts (oberhalb 15900C) nicht,Alumina and alumina-silica fibers are known as reinforcing materials for laminates. However, they can also be used for other purposes because they can be used in an oxidizing atmosphere at high temperatures for which conventional carbon fibers or metal fibers are not suitable. Furthermore, they do not lose their excellent mechanical properties, such as high strength even at high temperatures because of their high melting point (above 1590 ° C.),

Diese anorganischen Fasern, beispielsweise Fasern aus Aluminiumoxid-Siliciumdioxid, werden gewöhnlich durch Schmelzspinnen einer Aluminiumoxid-Siliciumdioxid-Verbindung hergestellt. Für dieses Verfahren sind jedoch zum Schmelzen spezielle Vorrichtungen erforderlich, da das Ausgangsmaterial einen hohen Schmelzpunkt besitzt. Ferner ist es schwierig, nach diesem Verfahren Fasern aus Aluminiumoxid-Siliciumdioxid mit einem Aluminiumoxidgehalt von mindestens 70 Prozent herzustellen, die sich durch bessere Wärmebeständigkeit auszeichnen, weil derartige Massen sehr schwer verspinnbar sind. Die nach diesem VerfahrenThese inorganic fibers, for example fibers made of alumina-silica, are usually made by melt spinning an alumina-silica compound. For However, this method requires special equipment for melting because the starting material has a high melting point owns. Furthermore, it is difficult to produce alumina-silica fibers with an alumina content by this method of at least 70 percent, which are characterized by better heat resistance, because such Masses are very difficult to spin. The after this procedure

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erhaltenen Fäden bzw. Pasern sind kurz und gewöhnlich enthalten sie 30 bis 50 Gewichtsprozent körniges Material. Ferner ist es unvermeidbar, daß das Produkt durch alkalisch reagierende Verbindungen verunreinigt ,ist, welche eine Verminderung der Festigkeit se igenschaf ten des Produkts hervorrufen.The threads or fibers obtained are short and usually included they are 30 to 50 percent by weight of granular material. Furthermore it is it is inevitable that the product will be contaminated by alkaline compounds, which will reduce the strength evoke properties of the product.

Als Alternativverfahren zur Herstellung von Fasern aus Aluminium oxid bzw. Aluminiumoxid-Siliciumdioxid sind Verfahren beschrieben worden, bei denen eine Precursor-Faser aus einer wäßrigen Lösung einer Aluminiumverbindung hergestellt wird, der eine Siliciumverbindung einverleibt werden kann. Die Herstellung der Precursor-Fasern erfolgt nach dem Trockenspinnverfahren und anschließend wird das erhaltene Produkt calciniert. Bei einigenProcesses are described as an alternative process for the production of fibers from aluminum oxide or aluminum oxide-silicon dioxide in which a precursor fiber is made from an aqueous solution of an aluminum compound, which is a silicon compound can be incorporated. The precursor fibers are manufactured using the dry spinning process and then the product obtained is calcined. With some

manman

dieser bekannten Verfahren erhält /hur kurze Fasern bzw. die Verfahren sind in technischem Maßstab nicht durchführbar. Bei anderen dieser Verfahren ist das Ausgangsmaterial nicht nur teuer, sondern es erfordert zahlreiche umständliche Behandlungsstufen, um es in einen verspinnbaren Zustand zu überführen. Schließlich ist das Verspinnen mit Schwierigkeiten verbunden, die bisher nicht gelöst werden konnten. Alle bekannten Verfahren haben den entscheidenden Nachteil, daß die Fasern aus Aluminiumoxid oder Aluminiumoxid-Siliciumdioxid keine genügende Dichte und nur eine unbefriedigende Festigkeit besitzen, da die Precursor-Faser einen niedrigen Gehalt an Aluminiumoxid oder Aluminiumoxid-Siliciumdioxid, z.B. von höchstens etwa 25 Gewichtsprοzent#iaufweist. these known processes only obtain short fibers or the processes cannot be carried out on an industrial scale. In other of these processes, the starting material is not only expensive, but also requires numerous cumbersome treatment steps in order to convert it into a spinnable state. After all, there are difficulties associated with spinning that have not yet been resolved. All known methods have in that the fibers of alumina or alumina-silica have the decisive disadvantage no sufficient density, and only an unsatisfactory strength since the precursor fiber #i a low content of alumina or alumina-silica, such as greater than about 25 Gewichtsprοzent having.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Fasern und Fäden ausThe invention is based on the object of fibers and threads

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Aluminiumoxid und Aluminiumoxid-Siliciumdioxid mit ausgezeichneter Wärmebeständigkeit, mechanischer Festigkeit und Faserstruktur zu schaffen, die sich nach einem einfachen Verfahren aus leicht zugänglichen Ausgangsverbindungen herstellen lassen. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.Alumina and alumina-silica with excellent Heat resistance, mechanical strength and fiber structure to create that can be produced by a simple process from easily accessible starting compounds. These The object is achieved by the invention.

Gegenstand der Erfindung sind somit Fasern und Fäden aus Aluminiumoxid bzw. Aluminiumoxid-Siliciumdioxid, die herstellbar sind durch Spinnen einer Lösung eines Polyaluminoxans mit Grundbausteinen der allgemeinen FormelThe invention thus relates to fibers and threads made from aluminum oxide or aluminum oxide-silicon dioxide, which can be produced by spinning a solution of a polyaluminoxane with basic building blocks the general formula

-Al-O-I -Al-O- I

in der X ein Halogenatom, eine Alkyl-, Alkoxy-, Carboxy-, Hydroxy- oder eine gegebenenfalls substituierte Phenoxygruppe bedeutet, oder eines Gemischs aus dem Polyaluminoxan und einer oder mehreren Siliciumverbindungen und Calcinieren der erhaltenen Fäden bzw. Fasern.in which X is a halogen atom, an alkyl, alkoxy, carboxy, hydroxy or represents an optionally substituted phenoxy group, or a mixture of the polyaluminoxane and one or more silicon compounds and calcining the filaments or fibers obtained.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung der Fasern und Fäden aus Aluminiumoxid bzw. Aluminiumoxid-Siliciumdioxid, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Lösung eines Polyaluminoxans mit Grundbausteinen der allgemeinen Formel The invention also relates to a method for producing the fibers and threads from aluminum oxide or aluminum oxide-silicon dioxide, which is characterized in that a solution of a polyaluminoxane with basic building blocks of the general formula

-Al-ΟΙ
Y
-Al-ΟΙ
Y

in der Y ein Halogenatom, eine Alkyl-, Alkoxy-, Carboxy, Hydroxy- oder eine gegebenenfalls substituierte Phenoxygruppe bedeutet, oder eines Gemischs aus dem Polyaluminoxan und einer oderin which Y is a halogen atom, an alkyl, alkoxy, carboxy, hydroxy or an optionally substituted phenoxy group, or a mixture of the polyaluminoxane and one or

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melireren Sxliciumverbindungen verspinnt und die erhaltenen Fäden bzw. Fasern calciniert.melireren Sxliciumverbindungen spun and the threads obtained or fibers calcined.

Das im Verfahren der Erfindung eingesetzte Polyaluminoxan wird vorzugsweise in einem organischen Lösungsmittel, wie Diäthyläther, Tetrahydrofuran, Dioxan, Benzol oder Toluol, zu einer viskosen Lösung mit guter Verspinnbarkeit gelöst^ Vorzugsweise hat die Spinnlösung eine Viskosität von 1 bis 5000 poise, gemessen bei Raumtemperatur.The polyaluminoxane used in the process of the invention is preferably in an organic solvent such as diethyl ether, Tetrahydrofuran, dioxane, benzene or toluene, dissolved to a viscous solution with good spinnability ^ Preferably the spinning solution has a viscosity of 1 to 5000 poise, measured at room temperature.

Die Hauptkette des verfahrensgemäß eingesetzten Polyaluminoxans besteht aus Grundbausteinen, die Aluminium- und Sauerstoffatome enthalten. Deshalb hat diese Verbindung einen hohen Aluminiumoxidgehalt. Beispielsweise enthält Polyäthylalumxnoxan etwa 71 Gewichtsprozent Aluminiumoxid. Die Siliciumverbindung, die gegebenenfalls mit dem Polyaluminoxan vermischt wird, kann einen hohen Sxlxciumdioxxdgehalt aufweisen. Beispielsweise enthält Dimethylpolysiloxan etwa 81 Gewichtsprozent Siliciumdioxid. Aus den Verfahrensgemäß eingesetzten Verbindungen lassen sich leicht Fäden und Fasern aus Aluminiumoxid und Aluminiumoxid- . Siliciumdioxid mit extrem hoher Dichte herstellen, die nicht porös sind und eine sehr hohe mechanische Festigkeit aufweisen."The main chain of the polyaluminoxane used according to the process consists of basic building blocks, the aluminum and oxygen atoms contain. Therefore this compound has a high content of aluminum oxide. For example, polyethylaluminoxane contains about 71 Weight percent alumina. The silicon compound, which optionally is mixed with the polyaluminoxane, a have high carbon dioxide content. For example contains Dimethylpolysiloxane about 81 weight percent silica. From the compounds used according to the process light threads and fibers made of alumina and alumina. Extremely high density silica produce that doesn't are porous and have a very high mechanical strength. "

Das verfahrensgemäß eingesetzte Polyaluminoxan ist ein Polymer mit Grundbausteinen der allgemeinen FormelThe polyaluminoxane used in the process is a polymer with basic building blocks of the general formula

-Al-O-I
Y
-Al-OI
Y

in der X einen Alkylrest, wie die Methyl-, Äthyl-, Propyl- oderin which X is an alkyl radical, such as methyl, ethyl, propyl or

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Butylgruppe, einen Alkoxyrest, wie die Xthoxy-, Propoxy- oder Butoxygruppe, einen Carboxyrest, wie die Formyloxy-, Acetoxy-, Propionyloxy- oder Butyryloxygruppe, ein Halogenatom, wie ein Fluor- oder Chloratom, eine Hydroxylgruppe oder eine gegebenenfalls substituierte Phenoxygruppe bedeutet. Als Substituenten für die Phenoxygruppe kommen z.B. Methyl-, Xthyl- oder Propylgruppen in Frage. Der Rest Y in dem Polymer kann aus einer oder mehreren der vorgenannten Gruppen bestehen.Butyl group, an alkoxy group, such as the xthoxy, propoxy or Butoxy group, a carboxy group such as formyloxy, acetoxy, Propionyloxy or butyryloxy group, a halogen atom such as a Denotes fluorine or chlorine atom, a hydroxyl group or an optionally substituted phenoxy group. As a substituent for the phenoxy group there are, for example, methyl, ethyl or propyl groups in question. The radical Y in the polymer can consist of one or more of the aforementioned groups.

Im erfindungsgemäßen Verfahren werden vorzugsweise Polyaluminoxane mit einem Aluminiumoxidgehalt von mindestens 10, insbesondere mindestens 20 Gewichtsprozent eingesetzt. Der Aluminiumoxid gehalt bedeutet den Zahlenwert, der nach folgender Gleichung berechnet wird :Polyaluminoxanes are preferably used in the process according to the invention with an aluminum oxide content of at least 10, in particular at least 20 percent by weight. The alumina content means the numerical value that is calculated according to the following equation:

■ 51■ 51

Aluminiumoxidgehalt = ■ χ 100 %Aluminum oxide content = ■ χ 100%

Molekulargewicht des Grundbausteins (-A1-0-)
I
Y
Molecular weight of the basic building block (-A1-0-)
I.
Y

Sofern Y zwei oder mehrere Gruppen der vorgenannten Art darstellt, bedeutet das Molekulargewicht das Durchschnittsmolekulargewicht. Bei Verwendung eines Polyaluminoxans mit einem Aluminiumoxidgehalt von weniger als 10 Gewichtsprozent, ist es sehr schwierig, brauchbare Fäden und. Fasern aus Aluminiumoxid bzw. Aluminiumoxid-Siliciumdioxid mit ausgezeichneter Festigkeit herzustellen, obwohl dies nicht unmöglich ist.If Y represents two or more groups of the aforementioned type, the molecular weight means the average molecular weight. When using a polyaluminoxane with an aluminum oxide content of less than 10 percent by weight, it is very difficult to find usable threads and. Fibers made of aluminum oxide or To produce alumina-silica with excellent strength, although this is not impossible.

Venn der Rest Y einen Alkylrest bedeutet, so kann dieser Rest im allgemeinen 1 bis etwa 33 Kohlenstoffatome, vorzugsweise jedoch höchstens etwa 15 Kohlenstoffatome enthalten. Wenn derIf the radical Y is an alkyl radical, this radical can generally 1 to about 33 carbon atoms, but preferably contain at most about 15 carbon atoms. If the

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Rest Y einen Alkoxyrest bedeutet, kann dieser Rest im allgemeinen höchstens etwa 32 Kohlenstoffatome, vorzugsweise jedoch höchstens 14 Kohlenstoffatome enthalten. Wenn der Rest Y einen Gar-"boxyrest bedeutet, so enthält dieser Rest vorzugsweise nicht mehr als 31 Kohlenstoffatome, insbesondere nicht mehr als 20 Kohlenstoffatome. Wenn der Rest Y eine substituierte Phenoxygruppe bedeutet, so enthält der Substituent vorzugsweise nicht mehr als 26 Kohlenstoffatome, insbesondere nicht mehr als 8 Kohlenstoff atome. Besonders bevorzugte Reste Y sind Alkyl-, Alkoxy- und Carboxyreste mit jeweils höchstens 4 Kohlenstoffatomen, da diese Polyaluminoxane einen hohen Aluminiumoxidgehalt aufweisen und die aus diesen Verbindungen hergestellten Precursor-Fäden sich leicht auf die nachstehend beschriebene Weise hydrolysieren lassen.Radical Y denotes an alkoxy radical, this radical can in general at most about 32 carbon atoms, but preferably at most Contains 14 carbon atoms. If the rest of Y is a cooking "boxy rest means, this radical preferably contains no more than 31 carbon atoms, in particular no more than 20 Carbon atoms. When the radical Y is a substituted phenoxy group means, the substituent preferably contains no more than 26 carbon atoms, in particular no more than 8 carbon atoms atoms. Particularly preferred radicals Y are alkyl, alkoxy and carboxy radicals each having a maximum of 4 carbon atoms, there these polyaluminoxanes have a high aluminum oxide content and the precursor filaments made from these compounds readily hydrolyze in the manner described below permit.

Bekanntlich werden Polyaluminoxane durch partielle Hydrolyse von Organoaluminiumverbindungen, wie Triäthylaluminium, Triisopropylaluminium, Tributylaluminium, Aluminiumtriäthoxid oder Aluminiumtributoxid, oder durch Substitution der restlichen Gruppe des Polyaluminoxans durch andere geeignete Gruppen hergestellt. Vorzugsweise wird zunächst die Organoaluminiumverbindung oder die gegebenenfalls mit zu verwendende Siliciumverbindung durch Destillation gereinigt.It is known that polyaluminoxanes are produced by partial hydrolysis of organoaluminum compounds such as triethylaluminum, triisopropylaluminum, Tributylaluminum, aluminum triethoxide or aluminum tributoxide, or by substituting the remaining ones Group of the polyaluminoxane produced by other suitable groups. The organoaluminum compound is preferred first or the silicon compound, which may also be used, is purified by distillation.

Der Polymerisationsgrad der verfahrensgemäß eingesetzten Polyaluminoxane kann in einem verhältnismäßig breiten Bereich liegen. Es genügt ein Polymerisationsgrad von 2 oder mehr. Im Hinblick auf den leichten Ablauf der Polymerisationsreaktion werdenThe degree of polymerization of the polyaluminoxanes used according to the process can be in a relatively wide range. A degree of polymerization of 2 or more is sufficient. With regard to be on the ease of the polymerization reaction

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Verbindungen mit einem Polymerisationsgrad von höchstens 1000 bevorzugt. Besonders bevorzugt sind Verbindungen mit einem Polymerisationsgrad von 10 bis 200.Compounds with a degree of polymerization of at most 1000 are preferred. Compounds with a degree of polymerization are particularly preferred from 10 to 200.

Das Polyaluminoxan löst sich im allgemeinen in organischen Lösungsmitteln, wie Diäthyläther, Tetrahydrofuran, Dioxan, Benzol oder Toluol. Man erhält eine viskose Lösung, die sich bei entsprechender Konzentration gut verspinnen läßt. Die Beziehung zwischen der Konzentration und der Verspinnbarkeit der Lösung hängt von der Art des Polyaluminoxans, dem Polymerisationsgrad, der Art des Lösungsmittels und der Art und der Menge der gegebenenfalls mit verwendeten SiIiciuinverbindung ab. Vorzugsweise wird eine Spinnlösung mit einer Viskosität von 1 bis 5000 poise, gemessen bei' Raumtemperatur, verwendet. Die Spinnlösung muß also so hergestellt werden, daß ihre Viskosität im vorgenannten Bereich liegt. Besonders bevorzugte Polyaluminoxane für das erfindungsgemäße Verfahren enthalten 1 bis 20 Molprozent, insbesondere 1 bis 10 Molprozent des Rests Y, der einen Palmitoyloxy- und/oder Stearoyloxyrest darstellt, da sich derartige Polyaluminoxane ausgezeichnet verspinnen lassen.The polyaluminoxane generally dissolves in organic solvents, such as diethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, benzene or toluene. A viscous solution is obtained which, when appropriate Lets concentration spin well. The relationship between the concentration and the spinnability of the solution depends on the type of polyaluminoxane, the degree of polymerization, the type of solvent and the type and amount of the silicon compound optionally used. Preferably becomes a spinning solution with a viscosity of 1 to 5000 poise, measured at room temperature. The spinning solution must therefore be produced in such a way that its viscosity is in the aforementioned range lies. Particularly preferred polyaluminoxanes for the inventive Process contain 1 to 20 mol percent, in particular 1 to 10 mol percent of the radical Y, which is a palmitoyloxy and / or stearoyloxy radical, since such polyaluminoxanes Can be spun excellently.

Als Siliciumverbindung wird vorzugsweise ein Polyorganosiloxan mit Grundbausteinen der allgemeinen FormelA polyorganosiloxane is preferably used as the silicon compound with basic building blocks of the general formula

Si-O-Si-O-

Ί 2
verwendet, in der R und R gleich oder verschieden sind und Wasserstoffatome, Alkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie
Ί 2
used in which R and R are the same or different and are hydrogen atoms, alkyl radicals having 1 to 6 carbon atoms, such as

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die Methyl-, Äthyl-, Propyl- und Butylgruppe, Alkenylreste mit 1 bo,s 6 Kohlenstoffatomen, wie die Vinylgruppe, Alkoxyreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie die Äthoxygruppe, Phenylgruppen oder Ghloratome darstellen. Ferner werden Polykieselsäureester mit Grundbausteinen der allgemeinen Formelthe methyl, ethyl, propyl and butyl groups, alkenyl radicals with 1 bo, s 6 carbon atoms, like the vinyl group, alkoxy radicals with 1 to 6 carbon atoms, such as the ethoxy group, phenyl groups or chlorine atoms. Polysilicic acid esters are also used with basic building blocks of the general formula

OR5 OR 5

-Si-O--Si-O-

3 4
bevorzugt, in der R und R gleich oder verschieden sind und Wasserstoffatome, Alkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie die Methyl-, Äthyl-, Propyl- und Butylgruppe, Alkenylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie die Tiny!gruppe, Phenylgruppen oder Chloratome bedeuten. Ferner sind Organosilane der allgemeinen Formel R^Si(0R6)^_n bevorzugt, in der Ή? und R gleich oder verschieden sind und Wasserstoffatome, Alkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie die Methyl- und Äthylgruppe, Alkenylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie die Vinylgruppe, Phenylgruppen oder Chloratome bedeuten und η eine ganze Zahl mit einem V/ert von 1 bis 4· ist. Schließlich werden Kieselsäure-
3 4
preferred in which R and R are the same or different and are hydrogen atoms, alkyl radicals with 1 to 6 carbon atoms, such as the methyl, ethyl, propyl and butyl groups, alkenyl radicals with 1 to 6 carbon atoms, such as the Tiny! group, phenyl groups or chlorine atoms mean. Furthermore, organosilanes of the general formula R ^ Si (0R 6 ) ^ _ n are preferred, in which Ή? and R are identical or different and represent hydrogen atoms, alkyl radicals with 1 to 6 carbon atoms, such as the methyl and ethyl group, alkenyl radicals with 1 to 6 carbon atoms, such as the vinyl group, phenyl groups or chlorine atoms, and η is an integer with a value of 1 to 4 ·. Finally, silica

n π n π

ester der allgemeinen Formel Si(OR X bevorzugt, in der R' ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylgruppe bedeutet. Es können auch andere Silicium verbindungen eingesetzt werden.esters of the general formula Si (OR X preferred, in which R ' denotes a hydrogen atom, an alkyl radical having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group. Other silicon compounds can also be used.

Die Siliciumverbindung wird vorzugsweise in.der Lösung des PoIy aluminoxans homogen gelöst. Sie kann jedoch auch in der Lösung dispergiert werden. Vorzugsweise wird eine SiliciumverbindungThe silicon compound is preferably in.der solution of the poly aluminoxans dissolved homogeneously. However, it can also be dispersed in the solution. A silicon compound is preferred

40983 4/104440983 4/1044

verwendet, die eine verspinnbare Lösung ergibt, wenn sie in der Lösung des Polyaluminoxans gelöst wird. Dies ist jedoch nicht . von entscheidender Bedeutung.used, which gives a spinnable solution when it is dissolved in the solution of the polyaluminoxane. However, this is not the case. vital.

Der Maximalgehalt der Siliciumverbindung, die der Lösung des Polyaluminoxans einverleibt werden kann, hängt von der Verspinnbarkeit der Siliciumverbindung selbst ab. Wenn eine nicht verspinnbare Siliciumverbindung in zu großer Menge verwendet wird, verschlechtert sich die Verspinnbarkeit der Lösung so stark, daß sich die Lösung nach keinem der üblichen Spinnverfahren zu Fäden verspinnen läßt. Die vorgenannten Siliciumverbindungen werden in einer solchen Maximalmenge eingesetzt, daß der Siliciumdioxidgehalt nach dem Calcinieren der Aluminiumoxid-Siliciumdioxidfasern 60 Gewichtsprozent beträgt. Gegebenenfalls können zwei oder mehr Siliciumverbindungen der Lösung des Polyaluminoxans einverleibt werden.The maximum content of the silicon compound that can be incorporated in the solution of the polyaluminoxane depends on the spinnability the silicon compound itself. If a non-spinnable silicon compound is used in too large an amount, the spinnability of the solution deteriorates so much that the solution does not turn into threads after any of the conventional spinning processes lets spin. The aforementioned silicon compounds are used in such a maximum amount that the silicon dioxide content after calcining the alumina-silica fibers is 60 weight percent. Optionally, two can or more silicon compounds are incorporated into the solution of the polyaluminoxane.

Vorzugsweise wird der Spinnlösung auch eine geringe Menge einer Lithium-, Beryllium-, Bor-, Natrium-, Magnesium-, Phosphor-, Kalium-, Calcium-, Titan-, Chrom-, Mangan-, Yttrium-, Zirkon-, Barium-, Lanthan- oder Wolframverbindung oder einem Gemisch aus mindestens zwei dieser Verbindungen einverleibt, um verschiedene Eigenschaften der Fäden bzw. Fasern zu verbessern. Das Verspinnen einer Lösung des Polyaluminoxans oder eines Gemisches aus dem Polyaluminoxan und der Siliciumverbindung wird vorzugsweise nach dem Trockenspinnverfahren durchgeführt, es können jedoch auch andere herkömmliche Spinnverfahren, wie das Zentrifugen-Spinnverfahren oder das Blasspinnverfahren angewendetPreferably, the spinning solution is also a small amount of a lithium, beryllium, boron, sodium, magnesium, phosphorus, Potassium, calcium, titanium, chromium, manganese, yttrium, zirconium, barium, lanthanum or tungsten compound or a mixture of at least two of these compounds incorporated in order to improve various properties of the threads or fibers. The spinning a solution of the polyaluminoxane or a mixture of the polyaluminoxane and the silicon compound is preferred carried out according to the dry spinning process, but other conventional spinning processes, such as the centrifuge spinning process, can also be used or the blow spinning process is used

40983W 1 04440983W 1 044

werden. Das Verspinnen wird gewöhnlich bei Raumtemperatur durchgeführt. Erforderlichenfalls kann die Spinnlösung auch auf eine Temperatur unterhalb des Siedepunkts des verwendeten Lösungsmittels erhitzt werden. Vorzugsweise wird das Verspinnen unter solchen Bedingungen durchgeführt, daß das im gesponnenen Faden enthaltene Lösungsmittel während oder nach dem Verspinnen abgetrennt werden kann. Eine derartige Abtrennung ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, wenn sehr dünne Fäden gesponnen werden.will. The spinning is usually carried out at room temperature. If necessary, the spinning solution can also be raised to a temperature below the boiling point of the solvent used be heated. Preferably, the spinning is carried out under such conditions that that contained in the spun thread Solvent can be separated during or after spinning. However, such a separation is not essential required when very thin threads are spun.

Beim Verspinnen an der Luft kann die PoJyaluminoxan-Komponente im Precursor-Faden durch die Luftfeuchtigkeit allmählich hydrolysiert werden. Auf diese Weise können organiscJie Bestandteile allmählich verlorengehen, wodurch der Gehalt an Aluminiumoxid in dem Precursor-Faden zunimmt und die mechanischen Eigenschaften der Fäden nach dem Calcinieren verbessert werden. Dementsprechend wird bei Mitverwendung einer Silicium'ci-bindung vorzugsweise eine Verbindung verwendet, die leicht der Hydrolyse unterliegt, wie ein Polykieselsäureester. Vorzugsweise wird auch der Precursor-Faden beim oder nach dem Spinnen mit Dampf oder einer sauer reagierenden wäßrigen Lösung behandelt, um die Hydrolyse zu beschleunigen.When spun in air, the polyaluminoxane component gradually hydrolyzed in the precursor thread by the humidity in the air will. In this way, organic components can be used gradually lost, whereby the content of aluminum oxide in the precursor thread increases and the mechanical properties of the filaments after calcining can be improved. Accordingly, when a silicon bond is also used, it is preferred uses a compound which is easily hydrolyzed, such as a polysilicic acid ester. Preferably will too the precursor thread is treated with steam or an acidic reacting aqueous solution during or after spinning in order to hydrolyze it to accelerate.

Der im erfindungsgemäßen Verfahren zunächst hergestellte Precur-. sor-Faden kann einen durchschnittlichen Durchmesser, von 1 bis 100 /u aufweisen, er ist jedoch nicht auf diesen Bereich beschränkt. Der Precursor-Faden aus Aluminiumoxid oder Aluminiumoxid-Siliciumdioxid befindet sich in einem homogenen und kontinuierlichen Zustand, in welchem das Aluminiumoxid bzw. SiliciumdioxidThe precursor initially produced in the process according to the invention. sor thread can have an average diameter, from 1 to 100 / u, but it is not limited to this range. The aluminum oxide or aluminum oxide-silicon dioxide precursor thread is in a homogeneous and continuous state in which the aluminum oxide or silicon dioxide

L ■ J L ■ J

409834/1044409834/1044

in hoher Konzentration enthalten ist. Deshalb lassen sich aus einem derartigen Precursor-Faden durch Calcinieren Fäden bzw. Fasern aus Alumini\imoxid oder Aluminiumoxid-Siliciumdioxid mit ausgezeichneten verbesserten Eigenschaften herstellen. Auch der Precursor-Faden hat eine ausgezeichnete Festigkeit. Wenn er z.B. zu textilen Flächengebilden verarbeitet und anschließend calciniert wird, erhält man die entsprechenden Flächengebilde.is contained in high concentration. Therefore, threads or threads can be made from such a precursor thread by calcining. Alumina or alumina-silica fibers with produce excellent improved properties. The precursor thread also has excellent strength. If he For example, if it is processed into textile fabrics and then calcined, the corresponding fabrics are obtained.

Der durch Zusammenbringen mit Feuchtigkeit erhaltene Precursor-Faden wird durch Erhitzen nicht geschmolzen. Er kann daher in einer Sauerstoff oder freien Sauerstoff enthaltenden Gasatmosphäre, z.B. an der Luft., calciniert werden, ohne daß seine Fadengestalt verlorengeht. Durch Calcinieren bei Temperaturen von etwa 70O0C in einer freien Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre, wie Luft, erhält man aus dem Precursor-Faden einen Aluminiumcxid- oder Aluminiumoxid-Siliciumdioxid-Faden, und durch Calcinieren bei Temperaturen von etwa 1OOO°C erhält man einen durchsichtigen Faden mit ausgezeichneter Festigkeit.The precursor thread obtained by contacting with moisture is not melted by heating. It can therefore be calcined in a gas atmosphere containing oxygen or free oxygen, for example in air, without losing its thread shape. Containing atmosphere by calcining at temperatures of about 70o C 0 in a free oxygen such as air, is obtained from the precursor thread a Aluminiumcxid- or alumina-silica yarn, and by calcining at temperatures of about 1OOO ° C to obtain a transparent Thread with excellent strength.

Beim Calcinieren des Precursor-Fadens in einer freien Sauerstoff enthaltenden Gasatmosphäre, z.B. an der Luft, verliert er Wasser und die organischen Bestandteile bei Temperaturen von etwa .6000C, und die Festigkeit des Fadens nimmt mit steigender Calcinierungstemperatur zu. Beim Calcinieren eines Fadens, der reines Aluminiumoxid enthält, wird die fadenbildende T-Aluminiumoxidphase bei Temperaturen von etwa 1000 bis 11000C in die öl-Aluminiumoxidphase umgewandelt. Dies hat eine deutliche Verminderung der Festigkeit des Fadens zur Folge. Wenn andererseits einUpon calcining the precursor thread in a free oxygen containing gas atmosphere, for example in air, losing water and the organic components at temperatures of about .600 0 C, and the strength of the yarn increases with increasing calcination temperature. When calcining a thread which contains pure aluminum oxide, the thread-forming T-aluminum oxide phase is converted into the oil-aluminum oxide phase at temperatures of about 1000 to 1100 ° C. This results in a significant reduction in the strength of the thread. If on the other hand a

_J 409834/1044_J 409834/1044

Faden calciniert wird, der Aluminiumoxid sowie Siliciumdioxid enthält, kann die Umwandlungstemperatur in einen höheren Temperaturbereich mit zunehmendem Siliciumdioxidgehalt verschoben werden. Bei einem Siliciumdioxidgehalt von 25 bis 28 Gewichtsprozent liegt die Umwandlungstemperatur bei etwa 155O°C. Mit weiter zunehmendem Siliciumdioxidgehalt klingt die Umwandlungstemperatur wieder ab und bei einem Siliciumdioxidgehalt von etwa 40 Gewichtsprozent beträgt die Umwandlungstemperatur etwa 14000C und bei einem Siliciumdioxidgehalt von etwa 50 Gewichtsprozent liegt sie bei etwa 12000C-If a thread containing aluminum oxide and silicon dioxide is calcined, the transition temperature can be shifted to a higher temperature range as the silicon dioxide content increases. With a silica content of 25 to 28 percent by weight, the transition temperature is about 1550 ° C. With further increasing silica content, the transformation temperature sounds again and a silica content of about 40 weight percent, the conversion temperature is about 1400 0 C and at a silica content of about 50 weight percent to lie at about 1200 0 C

Zur Herstellung von Fäden aus Aluminiumoxid und Siliciumdioxid mit ausgezeichneter Festigkeit kann die.CaIciniertemperatur unter der vorgenanntei Umwandlungstemperatur liegen. Für bestimmte Anwendungszwecke, z.B. zur Wärmeisolierung, wo es mehr auf. die Wärmebeständigkeit der Fäden als auf ihre mechanischen Eigenschaften ankommt, werden die Fäden vorzugsweise bei einer höheren Temperatur gesintert, um ein weiteres Schriimpfen zu vermeiden. In diesem Fall kann die Temperatur der Wärmebehandlung über der vorgenannten Umwandlungstemperatur liegen und sie kann um etwa 500C niedriger liegen als der Schmelzpunkt, der bei Temperaturen von I7OO bis 205O0C liegt, je nach dem Mengenverhältnis von Aluminiumoxid zu Siliciumdioxid in dem Faden. Die Wärmebehandlungstemperatur bzw. CaIciniertemperatur kann somit im Bereich von etwa 7OO bis 20000C liegen.In order to produce filaments from aluminum oxide and silicon dioxide with excellent strength, the CaIcination temperature can be below the aforementioned transformation temperature. For certain purposes, e.g. for thermal insulation, where there is more on. The heat resistance of the threads is more important than their mechanical properties, the threads are preferably sintered at a higher temperature in order to avoid further scuffing. In this case, the heat treatment temperature may be above the aforementioned transition temperature, and it may be lower by about 50 0 C as the melting point which is at temperatures of I7OO to 205O 0 C, depending on the amount ratio of alumina to silica in the filament. The heat treatment temperature or CaIciniertemperatur may thus be in the range of about 7OO to 2000 0 C.

Beim Erhitzen von Fäden auf Temperaturen von etwa 10000C bis zum Umwandlungspunkt kann sich die T-Aluminiumoxidphase undWhen threads are heated to temperatures of about 1000 ° C. up to the transition point, the T-aluminum oxide phase and

4098 3 4/10444098 3 4/1044

fff: 'fff: '

die Mullitphase bilden, wenn der Siliciumdioxidgehalt höchstens 28 Gewichtsprozent beträgt. Bei einem Siliciumdioxidgehalt von mehr als 28 Gewichtsprozent bilden sich amorphes Siliciumdioxid und Mullitphase. Diese Phasen, können bei der Umwandlungstemperatur oder darüber in die Ύ -Aluminiumoxidphase und die Mullitphase bzw. die Cristobalit- und Mullitphase umwandeln.form the mullite phase when the silicon dioxide content is at most 28 percent by weight. With a silicon dioxide content of more than 28 percent by weight amorphous silicon dioxide and mullite phase are formed. These phases can occur at the transition temperature or above it into the Ύ -aluminium oxide phase and the mullite phase or the cristobalite and mullite phase.

Dementsprechend dürfen Fäden aus Aluminiumoxid oder Aluminiumoxid-Siliciumdioxid mit hoher Fadenfestigkeit, die 100 bis 72 Gewichtsprozent Aluminiumoxid und 28 bis 0 Gewichtsprozent Siliciumdioxid enthalten, im Röntgenbeugungsdiagramm keine Reflexe Huf weisen, die auf <jL -Aluminiumoxid hinweisen. Ferner dürfen Fäden aus Aluminiumoxid-Siliciumdioxid, die weniger als 72 Gewichtsprozent Aluminiumoxid und mehr als 28 Gewichtsprozent Siliciumdioxid enthalten, .im Röntgenbeugungsdiagramm keine Reflexe aufweisen, die auf Cristobalit hinweisen.Correspondingly, threads made of alumina or alumina-silica may be used with high thread strength, which is 100 to 72 percent by weight alumina and 28 to 0 percent by weight silica contain no reflections in the X-ray diffraction diagram that indicate <jL -aluminium oxide. Also allowed Alumina-silica filaments that are less than 72 percent by weight Contain aluminum oxide and more than 28 percent by weight silicon dioxide, no reflections in the X-ray diffraction diagram that indicate cristobalite.

Wenn die Fäden bzw. Fasern aus Aluminiumoxid oder Aluminiumoxid-Siliciumdioxid diese Bedingungen erfüllen, werden Fäden erhalten, die im Falle von reinem Aluminiumoxid folgende mechanische Eigenschaften besitzen:When the filaments or fibers are made of alumina or alumina-silica If these conditions are met, filaments are obtained which, in the case of pure aluminum oxide, have the following mechanical properties Have properties:

2 Zugfestigkeit etwa .10 bis 15 t/cm2 Tensile strength about .10 to 15 t / cm

2 Zugfestigkeitsmodul ■ etwa 1000 bis 1500 t/cm bei2 tensile strength module ■ approx. 1000 to 1500 t / cm

einem Fadendurchmesser von 10. ,tua thread diameter of 10., tu

Diese Werte nehmen mit zunehmendem Siliciumdioxidgehalt ebenfalls zu. Bei einem Siliciumdioxidgehalt von etwa 10 bis 25 Gewichtsprozent beträgt dieThese values also increase with increasing silica content. With a silica content of about 10 to 25 percent by weight is the

2 Zugfestigkeit etwa 25 bis 30 t/cm und der2 tensile strength about 25 to 30 t / cm and the

2 Zugfestigkeitsmodul etwa 2500 bis 3500 t/cm .2 Tensile modulus about 2500 to 3500 t / cm.

409834/1044409834/1044

Bei weiterer Zunahme des Siliciumdioxidgehalts nimm.1, (leT^Zug-If the silicon dioxide content increases further, take 1, (leT ^ tensile

festigkeitsmodul allmählich ab. Bei einem Siliciumdioxidgehalt von etwa 50 Gewichtsprozent "beträgt er nur noch etwa 13OO t/cm Mit zunehmendem Siliciumdioxidgehalt sinkt der Zugfestigkeitsmodul des Fadens auf einen Wert von etwa 7OO t/cm ab und entspricht somit etwa dem Festigkeitswert eines Fadens aus Siliciumdioxid *strength modulus gradually decreases. With a silica content of about 50 percent by weight "it is only about 1300 t / cm With increasing silicon dioxide content, the tensile strength modulus of the thread drops to a value of about 700 t / cm and corresponds to thus roughly the strength value of a thread made of silicon dioxide *

Zur Herstellung der Fäden und Fasern aus Aluminiumoxid oder Aluminiumoxid-Siliciumdioxid kann der Precursor-Faden erfindungsgemäß entweder in einer inerten Gasatmosphäre oder unter vermindertem Druck calciniert und anschließend in einer freien Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre weiter behandelt werden, wodurch organische bzw. kohlenstoffhaltige Substanzen abgebrannt werden.In order to produce the threads and fibers from aluminum oxide or aluminum oxide-silicon dioxide, the precursor thread can be used according to the invention calcined either in an inert gas atmosphere or under reduced pressure and then in a free one Oxygen-containing atmosphere are treated further, whereby organic or carbon-containing substances are burned off will.

Vorzugsweise wird der Faden aus Aluminiumoxid oder Aluminiumoxid-Siliciumdioxid weiter in einer reduzierenden Atmosphäre calciniert, um verschiedene Eigenschaften des Fadens zu verbessern. Schließlich wird der Faden während der Calcinierungsstufe unter Zugspannung gehalten, um einen Faden mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften zu erhalten.Preferably the thread is made of alumina or alumina-silica further calcined in a reducing atmosphere to improve various properties of the thread. Finally, the thread is kept under tension during the calcination step to produce a thread with excellent to maintain mechanical properties.

Die erfindungsgemäß herstellbaren Fäden und Fasern aus Aluminiumoxid bzw. Aluminiumoxid-Siliciumdioxid eignen sich zum Verstärken von Kunstharzen, wie thermoplastischen Kunstharzen und hitzehärtbaren Kunstharzen., sowie als verstärkende Fäden oder Fasern für Metalle aufgrund ihrer ausgezeichneten Värmebestän-The threads and fibers made of aluminum oxide which can be produced according to the invention and alumina-silica are suitable for reinforcing synthetic resins such as thermoplastic resins and thermosetting synthetic resins, as well as reinforcing threads or fibers for metals due to their excellent heat resistance

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

2A08 1 222A08 1 22

digkeit und mechanischen Festigkeit. Die erfindungsgemäß herstellbaren Fäden und Fasern sind auch wertvoll als Wärmeisolatoren bei hohen Temperaturen, z.B. oberhalb 10000C, weil sie bei diesen hohen Temperaturen an der Luft verwendet werden können.strength and mechanical strength. The threads and fibers that can be produced according to the invention are also valuable as heat insulators at high temperatures, for example above 1000 ° C., because they can be used in air at these high temperatures.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.The examples illustrate the invention.

BeispieliExample i

1 Mol Monoisopropoxydiäthylaluminium wird in 600 ml Diäthyläther gelöst. Das Gemisch wird in einem ölbad auf 400C erwärmt. Der bei dieser Temperatur abdestillierende Diäthyläther wird in einem Kühler kondensiert, in einen Behälter eingeleitet, der 1 Mol Wasser enthält, hierdurch angefeuchtet und anschließend wieder in das Reaktionsgefäß zurUckgeführt. Innerhalb 8 Stunden sind 1 Mol Wasser verbraucht, und die partielle Hydrolyse des Monopropoxydiäthylaluminiums ist vollständig. Man erhält ein Polyisopropoxyaluminoxan mit einem Polymerisationsgrad von 130. Die Polymerlösung wird bis zu einer Konzentration von 70 Gewichtsprozent Polyaluminoxan eingedampft. Die Viskosität in der erhaltenen Lösung beträgt 500 poise, gemessen bei Raumtemperatur. 1 mol of monoisopropoxydiethylaluminum is dissolved in 600 ml of diethyl ether. The mixture is heated in an oil bath at 40 0 C. The diethyl ether distilling off at this temperature is condensed in a condenser, introduced into a container containing 1 mol of water, moistened thereby and then returned to the reaction vessel. Within 8 hours, 1 mol of water is consumed and the partial hydrolysis of the monopropoxydiethylaluminum is complete. A polyisopropoxyaluminoxane with a degree of polymerization of 130 is obtained. The polymer solution is evaporated to a concentration of 70 percent by weight of polyaluminoxane. The viscosity in the solution obtained is 500 poise, measured at room temperature.

Die erhaltene Lösung wird als Spinnlösung verwendet. Nach dem Entgasen wird die Lösung bei Raumtemperatur durch eine Spinndüse mit einem Durchmesser von 100 /u. extrudiert und der extrudierte Faden wird in einer Geschwindigkeit von 50 m/min an der Luft aufgespult. Es wird ein durchsichtiger Precursor-Faden mit einem Durchmesser von 15 M erhalten. Der Faden wird beiThe solution obtained is used as a spinning solution. After this The solution is degassed at room temperature through a spinneret with a diameter of 100 / u. extruded and the extruded The thread is passed at a speed of 50 m / min Air coiled. A transparent precursor thread with a diameter of 15 m is obtained. The thread will be at

_J 409834/1044_J 409834/1044

Γ 17 - π Γ 17 - π

erhöht wird/ is increased /

einer Temperatur die von Raumtemperatur auf 95O°C/in einer Geschwindigkeit von 3OO°C/Stunde an der Luft calciniert. Es wird ein durchsichtiger Faden aus Aluminiumoxid mit extrem hoher ' Festigkeit erhalten. Der Fadendurchmesser beträgt 10 /u, diea temperature that goes from room temperature to 95O ° C / at one rate calcined at 3OO ° C / hour in air. It will a transparent thread made of aluminum oxide with extremely high 'strength. The thread diameter is 10 / u, the

ρ
Zerreißfestigkeit 15,1 t/cm und der Zugfestigkeitsmodul 1480 t/
ρ
Tensile strength 15.1 t / cm and the tensile modulus 1480 t /

cm . Aufgrund des Rontgenbeugungsdiagramms "besteht der Faden aus Ύ-Aluminiumoxid.cm. Based on the X-ray diffraction diagram "the thread consists of Ύ -aluminium oxide .

Beispiel 2Example 2

1 Mol Triäthylaluminium wird in 60.0 ml Dioxan gelöst und innerhalb 2 Stunden tropfenweise mit einer Lösung von 100 ml Dioxan versetzt, das 1 Mol Wasser enthält. Man erhält als partielles Hydrolyseprodukt ein PoIyäthylaluminoxan mit einem Polymerisationsgrad von 4-0. Die Temperatur des Reaktionsgemisches wird während der Umsetzung auf 500C eingestellt. Sodann wird das Reaktionsgemisch mit 0,5 Mol Stearinsäure versetzt, wodurch 0,3 Mol Äthylgruppen im PoIyäthylaluminoxan durch Stearoyloxygruppen ersetzt werden. Eine 60gewichtsprozentige Lösung des Polymers hat eine Viskosität von 230 poise, gemessen bei Raumtemperatur. Die Lösung wird gemäß Beispiel 1 zu einem Precursor-Faden von 12 ja Durchmesser versponnen. Der Faden ist vollständig stabil auch beim Stehen an der Luft. Der Faden wird mit an-' steigender Temperatur von Raumtemperatur auf 95O°C in einer Geschwindigkeit von 600°C/Stunde calciniert. Es wird ein durchsichtiger Faden aus Aluminiumoxid mit extrem hoher Festigkeit erhalten. Der Fadendurchmesser beträgt nach 'dem Calcinieren 8/u, die Zugfestigkeit 16,8 t/cm und der Zugfestigkeitsmodul 1550 t/cm2.1 mol of triethylaluminum is dissolved in 60.0 ml of dioxane and a solution of 100 ml of dioxane containing 1 mol of water is added dropwise over the course of 2 hours. The partial hydrolysis product obtained is a polyethylaluminoxane with a degree of polymerization of 4-0. The temperature of the reaction mixture is set to 50 ° C. during the reaction. 0.5 mol of stearic acid is then added to the reaction mixture, as a result of which 0.3 mol of ethyl groups in the polyethylaluminoxane are replaced by stearoyloxy groups. A 60 weight percent solution of the polymer has a viscosity of 230 poise, measured at room temperature. The solution is spun according to Example 1 to form a precursor thread with a diameter of 12 yes. The thread is completely stable even when standing in the air. The thread is calcined with increasing temperature from room temperature to 95O ° C at a rate of 600 ° C / hour. A transparent thread made of aluminum oxide with extremely high strength is obtained. The thread diameter after calcining is 8 / u, the tensile strength 16.8 t / cm and the tensile modulus 1550 t / cm 2 .

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• - 18 -• - 18 -

Beispiel 3Example 3

Das gemäß Beispiel 2 hergestellte Polyäthylaluminoxan wird mit 0,1 Mol Stearinsäure sowie 0,9 Mol Isopropanol versetzt. Hierdurch werden insgesamt 1 Mol Äthylgruppen durch Stearoyloxygruppen und Isopropoxygruppen im Polyäthylaluminoxan ersetzt. Das Gemisch wird in 51 g Ithylsilikat der FormelThe polyethylaluminoxane prepared according to Example 2 is mixed with 0.1 mol of stearic acid and 0.9 mol of isopropanol. Through this a total of 1 mole of ethyl groups are replaced by stearoyloxy groups and isopropoxy groups in the polyethylaluminoxane. The mixture is in 51 g of ethyl silicate of the formula

gelöst und bis zu einer Konzentration von 60 Gewichtsprozent Polyaluminoxan eingedampft. Die Viskosität der erhaltenen Lösung beträgt 200 poise, gemessen bei Raumtemperatur. Diese Lösung wird gemäß Beispiel 1 zu einem durchsichtigen Precursor-Faden mit einem Durchmesser von 15 /u versponnen. Der.erhaltene Precursor-Faden wird 3 Stunden bei 6O0G mit gesättigtem Dampf behandelt und anschließend mit ansteigender Temperatur von Raumtemperatur auf 12000C in einer Geschwindigkeit von 3000C/ Stunde an der Luft calciniert. Es wird ein durchsichter Faden aus Aluminiumoxid-Siliciumdioxid erhalten, der 20 Gewichtsprozent Siliciumdioxid enthält. Dieser Faden hat einen Durchmesser von 10yu, eine Zugfestigkeit von 30,1 t/cm und einen Zugfestig keitsmodul von 3320 t/cm2. Selbst beim Erhitzen auf 15000C bleibt der Faden noch durchsichtig und behält seine hohe mechanische Festigkeit.dissolved and evaporated to a concentration of 60 percent by weight polyaluminoxane. The viscosity of the solution obtained is 200 poise, measured at room temperature. According to Example 1, this solution is spun into a transparent precursor thread with a diameter of 15 μm. Der.erhaltene precursor yarn is treated for 3 hours at 6O 0 G with saturated steam, and then calcined with increasing temperature from room temperature to 1200 0 C at a rate of 300 0 C / hour in air. A transparent thread of alumina-silica containing 20 percent by weight silica is obtained. This thread has a diameter of 10 yu, a tensile strength of 30.1 t / cm and a tensile strength module of 3320 t / cm 2 . Even when heated to 1500 ° C., the thread still remains transparent and retains its high mechanical strength.

Das vorstehend beschriebene Verfahren wird wiederholt, jedoch wird der Precursof-Faden ohne Behandlung mit Dampf calciniert.The process described above is repeated, but the precursof thread is calcined without treatment with steam.

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2 Der erhaltene Faden hat eine Zugfestigkeit von 16,3 t/cm und2 The thread obtained has a tensile strength of 16.3 t / cm and

2 einen Zugfestigkeitsmodul von 25^0 t/cm .2 has a tensile modulus of 25 ^ 0 t / cm.

Die nach den beiden Ausführungsformen erhaltenen Fäden bestehen aufgrund des Röntgenbeugungsdiagramms aus Ύ -Aluminiumoxid und Mullit.The threads obtained according to the two embodiments exist due to the X-ray diffraction diagram of Ύ -alumina and Mullite.

Beispiel 4Example 4

Eine Lösung des gemäß Beispiel 1 hergestellten Polyisopropoxyaluminoxans in Diäthyläther wird mit Benzol versetzt. Aus dem Gemisch wird der Diäthyläther abdestilliert, bis die Lösung eine Polyaluminoxankonzentration von 55 Gewichtsprozent aufweist. Die Lösung wird mit 27 g Polydimethylsiloxan versetzt und gemäß Beispiel 1 zu einem durchsichtigen Precursor-Faden mit einem Durchmesser von 15 M versponnen. Der Precursor-Faden wird mit ansteigender Temperatur von Raumtemperatur auf 12000C in einer Geschwindigkeit von j500°C/Stunde an der Luft calciniert. Es wird ein durchsichtiger Faden aus Aluminiumoxid-Siliciumdioxid mit 30 Gewichtsprozent Siliciumdioxid erhalten. Dieser Faden hat einen Durchmesser von 10/u, eine Zugfestigkeit von 23,2 t/cmBenzene is added to a solution of the polyisopropoxyaluminoxane prepared according to Example 1 in diethyl ether. The diethyl ether is distilled off from the mixture until the solution has a polyaluminoxane concentration of 55 percent by weight. The solution is mixed with 27 g of polydimethylsiloxane and spun according to Example 1 to form a transparent precursor thread with a diameter of 15M. The precursor yarn is calcined with increasing temperature from room temperature to 1200 0 C at a rate of J500 ° C / hour in air. A transparent thread of alumina-silica containing 30 percent by weight silica is obtained. This thread has a diameter of 10 / u and a tensile strength of 23.2 t / cm

und einen Zugfestigkeitsmodul von 2780 t/cm . Im Röntgenbeugungsdiagramm des Fadens wird zur Hauptsache eine Mullit-Reflexion und praktisch keine Reflexion festgestellt, die amorphem Siliciumdioxid zugeschrieben werden kann. Selbst beim Erhitzen auf 155O°C bleibt der Faden durchsichtig.and a tensile modulus of 2780 t / cm. In the X-ray diffraction diagram of the thread becomes the main mullite reflection and found virtually no reflection attributable to amorphous silica. Even when heated at 1550 ° C the thread remains transparent.

Beispiel 5 Eine Lösung eines Polyaluminoxans, in der 0,1 Molprozent derExample 5 A solution of a polyaluminoxane in which 0.1 mole percent of the

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organischen Reste Stearoyloxyreste und 0,9 Molprozent Isopropoxyreste darstellen (Polymerisationsgrad 40), in Dioxan wird mit Y-Methacryloyloxypropyl-trimethoxysilan in einem derartigen Gewichts verhältnis versetzt, daß der calcinierte Faden 10 Gewichtsprozent Siliciumdioxid enthält. Das Gemisch wird bis zu einer Polyaluminoxankonzentration von 50 Gewichtsprozent eingedampft und 12 Stunden "bei Raumtemperatur stehengelassen. Danach ist das T-Methacryloyloxypropyl-trimethoxysilan polymerisiert. Es wird eine viskose Lösung erhalten, die sich ausgezeichnet verspinnen läßt. Die Viskosität beträgt 200 poise bei Raumtemperatur. Die erhaltene Lösung wird gemäß Beispiel 1 zu einem durchsichtigen Precursor-Faden mit einem Durchmesser von 10 /u versponnen.organic residues stearoyloxy residues and 0.9 mole percent isopropoxy residues represent (degree of polymerization 40), in dioxane is with Y-methacryloyloxypropyl-trimethoxysilane in such a weight ratio offset that the calcined thread contains 10 weight percent silicon dioxide. The mixture will be up to one Polyaluminoxane concentration of 50 percent by weight evaporated and left to stand for 12 hours "at room temperature. After that, that's T-methacryloyloxypropyl-trimethoxysilane polymerized. It will obtained a viscous solution which can be spun excellently. The viscosity is 200 poise at room temperature. the The solution obtained is spun according to Example 1 to form a transparent precursor thread with a diameter of 10 / u.

Der Precursor-Faden wird mit ansteigender Temperatur von Raumtemperatur auf 6000C in einer Geschwindigkeit von 300°C/Stunde unter Stickstoff als Schutzgas calciniert. Anschließend wird die Calcinierung an der Luft mit steigender Temperatur bis auf 12000C fortgesetzt. Es wird ein durchsichtiger Faden aus Aluminiumoxid-Siliciumdioxid mit hoher mechanischer Festigkeit und einem Durchmesser von 6/u erhalten.The precursor yarn is calcined with increasing temperature from room temperature to 600 0 C at a rate of 300 ° C / hour under nitrogen as protective gas. Then, the calcination is continued in air with increasing temperature up to 1200 0 C. A transparent thread made of alumina-silica with high mechanical strength and a diameter of 6 / u is obtained.

Beispiel 6Example 6

Die in Beispiel 5 verwendete Lösung von Polyaluminoxan in Dioxan wird mit Tetraäthoxysilan in einem solchen Mengenverhältnis versetzt, daß der calcinierte Faden 50 Gewichtsprozent Siliciumdioxid enthält. Die Lösung wird bis zu einer Konzentration an Polyaluminoxan von 60 Gewichtsprozent eingedampft und hierauf zu einem Precursor-Faden mit einem Durchmesser von 15 /ü. verspon-The solution of polyaluminoxane in dioxane used in Example 5 is mixed with tetraethoxysilane in such a quantitative ratio added that the calcined thread contains 50 percent by weight silicon dioxide. The solution will come up to a concentration Polyaluminoxane evaporated from 60 percent by weight and then into a precursor thread with a diameter of 15 / g. spon-

409834/ 1 Ü44409834/1 Ü44

nen. Der erhaltene Precursor-Faden wird 2 Stunden bei 60°C mit Dampf behandelt und anschließend mit ansteigender Temperatur von Baumtemperatur auf 115O°C in einer Geschwindigkeit von 3000C/ Stunde an der Luft calciniert. Es wird ein Faden aus Aluminiumoxid-Siliciumdioxid mit einem Durchmesser von 10 /U erhalten.nen. The obtained precursor yarn is treated for 2 hours at 60 ° C with steam and then calcined with increasing temperature from tree temperature to 115o ° C at a rate of 300 0 C / hour in air. A thread of alumina-silica with a diameter of 10 / U is obtained.

Dieser Faden hat eine Zugfestigkeit von 27,8 t/cm und einen Zug-This thread has a tensile strength of 27.8 t / cm and a tensile

festigkeitsmodul von 1260 t/cm . Im Rontgenbeugungsdiagramro. werden nur die Reflexionen von Mullit und amorphem Siliciumdioxid' beobachtet.strength modulus of 1260 t / cm. In the X-ray diffraction diagram. will just the reflections of mullite and amorphous silica ' observed.

409834/ 1 Ü 4 4409834/1 over 4 4

Claims (1)

. - 22 -. - 22 - 1. Fasern und Fäden aus Aluminiumoxid bzw. Aluminiumoxid-Siliciumdioxid, herstellbar durch Spinnen einer Lösung eines" Poly aluminoxans mit Grundbausteinen der allgemeinen Formel1. fibers and threads made of aluminum oxide or aluminum oxide-silicon dioxide, produced by spinning a solution of a "poly aluminoxane with basic building blocks of the general formula -Al-O--Al-O- in der Y ein Halogenatom, eine Alkyl-, Alkoxy-, Carboxy™, Hydroxy- oder eine gegebenenfalls substituierte Phenoxygruppe bedeutet, oder eines Gemischs aus dem Polyaluminoxan und einer oder mehreren Siliciumverbxndungen und Calcinieren der erhaltenen Precursor-Fäden bzw. -Fasern.in which Y is a halogen atom, an alkyl, alkoxy, Carboxy ™, Hydroxy or an optionally substituted phenoxy group, or a mixture of the polyaluminoxane and one or more silicon compounds and calcining the resulting precursor threads or fibers. 2. Verfahren zur Herstellung der Fasern und Fäden aus Aluminiumoxid bzw. Aluminiumoxid-Siliciumdioxid gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung eines Polyaluminoxans mit Grundbausteinen der allgemeinen Formel2. Process for making the fibers and filaments from alumina or aluminum oxide-silicon dioxide according to claim 1, characterized in that a solution of a polyaluminoxane with basic building blocks of the general formula -Al-O--Al-O- in der Y ein Halogenatom, eine Alkyl-, Alkoxy-, Carboxy-, Hydroxy- oder eine gegebenenfalls substituierte Phenoxy^ruppe bedeutet, oder eines Gemischs aus dem Polyaluminoxan und einer oder mehreren Siliciumverbxndungen verspinnt und die erhaltenen Fäden bzw. Fasern calciniert.in which Y is a halogen atom, an alkyl, alkoxy, carboxy, hydroxy or an optionally substituted phenoxy group means, or a mixture of the polyaluminoxane and one or more Siliciumverbxndungen spun and the obtained threads or fibers calcined. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Spinnlösung verwendet', die zusätzlich einen Gehalt an einer oder mehreren Lithium-, Beryllium-, Bor-, Natrium-,3. The method according to claim 2, characterized in that a spinning solution is used 'which additionally contains one or more lithium, beryllium, boron, sodium, 409834/1044409834/1044 ο / η ρ ι ο Oο / η ρ ι ο O Magnesium-, Phosphor-, Kalium-, Calcium-, Titan-, Chrom-, Mangan-, Yttrium-, Zirkon-, Barium-, Lanthan- oder Wolframverbindungen enthält.Magnesium, phosphorus, potassium, calcium, titanium, chromium, Contains manganese, yttrium, zirconium, barium, lanthanum or tungsten compounds. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Polyaluminoxan mit einem Aluminiumoxidgehalt von mindestens 20 Gewichtsprozent einsetzt, der nach folgender Gleichung berechnet wird:4. The method according to claim 2, characterized in that one a polyaluminoxane with an alumina content of at least 20 percent by weight is used, which is calculated according to the following equation: Aluminiumoxidgehalt = ■ ^ x 100(%)Aluminum oxide content = ■ ^ x 100 (%) Molekulargewicht des Grundbausteins (-A1-0-)Molecular weight of the basic building block (-A1-0-) wobei Y die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung hat und sofern Y zwei oder mehr Gruppen darstellt, das Molekulargewicht des Grundbausteins ein Durchschnittswert ist.where Y has the meaning given in claim 1 and if Y represents two or more groups, the molecular weight of the basic building block is an average value. 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Polyaluminoxan einsetzt, in dem Y einen Alkylrest mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen, einen Alkoxyrest mit 1 bis 14 Kohlenstoffatomen, einen Carboxyrest mit höchstens 20 Kohlenstoffatomen, eine Phenoxygruppe oder eine substituierte Phenoxygruppe mit höchstens 8 Kohlenstoffatomen im Substituenten oder ein Gemisch aus mindestens zwei der Gruppen bedeutet.5. The method according to claim 2, characterized in that one a polyaluminoxane is used in which Y is an alkyl radical with 1 to 15 carbon atoms, an alkoxy radical with 1 to 14 Carbon atoms, a carboxy radical with a maximum of 20 carbon atoms, a phenoxy group or a substituted phenoxy group having at most 8 carbon atoms in the substituent or is a mixture of at least two of the groups. 6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Polyaluminoxan einsetzt, in dem Y eine Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butyl-, Äthoxy-, Propoxy-, Butoxy-, Formyloxy-, Acetoxy-, Propionyloxy- oder Butyryloxygruppe oder ein Gemisch aus mindestens zwei der Gruppen ist.6. The method according to claim 2, characterized in that a polyaluminoxane is used in which Y is a methyl, ethyl, Propyl, butyl, ethoxy, propoxy, butoxy, formyloxy, Acetoxy, propionyloxy or butyryloxy group or a mixture is from at least two of the groups. 409834/1044409834/1044 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED 7. Verfahren nach. Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Polyaluminoxan einsetzt, "bei dem der organische Rest 1 bis 20 Molprozent Stearoyloxy- und/oder Palmitoyloxygruppeη enthält. 7. Procedure according to. Claim 2, characterized in that one a polyaluminoxane is used, "in which the organic radical 1 to 20 mole percent stearoyloxy and / or palmitoyloxy group η contains. 8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Polyaluminoxan mit einem Polymerisationsgrad von 10 bis 200 einsetzt.8. The method according to claim 2, characterized in that a polyaluminoxane with a degree of polymerization of 10 to 200 starts. 9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man9. The method according to claim 2, characterized in that one " als Lösungsmittel für das Polyaluminoxan Diäthyläther, Tetrahydrofuran, Dioxan, Benzol, Toluol, Xylol oder deren Gemisch verwendet."as a solvent for the polyaluminoxane diethyl ether, tetrahydrofuran, Dioxane, benzene, toluene, xylene or their mixture is used. 10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Sxliciumverbindung ein PoIyorganosiloxan mit Grundbaustei nen der allgemeinen Formel10. The method according to claim 2, characterized in that one as a silicon compound a polyorganosiloxane with basic components the general formula Si-O
2
Si-O
2
1 2
einsetzt, in der R und R gleich oder verschieden sind und Wasserstoffatome, Alkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Alkenylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Alkoxyreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Phenylgruppen oder Chloratome bedeuten.
1 2
is used in which R and R are identical or different and denote hydrogen atoms, alkyl radicals with 1 to 6 carbon atoms, alkenyl radicals with 1 to 6 carbon atoms, alkoxy radicals with 1 to 6 carbon atoms, phenyl groups or chlorine atoms.
409834/ 1044409834/1044 11. Verfahren nach. Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Siliciumverbindung einen Polykieselsäureester mit Grundbausteinen der allgemeinen Formel11. Procedure according to. Claim 2, characterized in that one as silicon compound a polysilicic acid ester with basic building blocks of the general formula OR3
-Si-O-
OR 3
-Si-O-
OR4 OR 4 einsetzt, in der R-* \xnd R gleich oder verschieden sind und Wasserstoffatome, Alkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Alkenylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Phenylgruppen oder Chloratome bedeuten.is used in which R- * \ xnd R are identical or different and denote hydrogen atoms, alkyl radicals with 1 to 6 carbon atoms, alkenyl radicals with 1 to 6 carbon atoms, phenyl groups or chlorine atoms. 12. Verfahren, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß'man als Siliciumverbindung ein Organosilan der allgemeinen Formel12. The method according to claim 2, characterized in that that'man the silicon compound is an organosilane of the general formula einsetzt, in der Ή? und R gleich oder verschieden sind und Wasserstoffatome, Alkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Alkenylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Phenylgruppen oder Chloratome bedeuten und η eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 4 ist.starts in the Ή? and R are identical or different and represent hydrogen atoms, alkyl radicals with 1 to 6 carbon atoms, alkenyl radicals with 1 to 6 carbon atoms, phenyl groups or chlorine atoms and η is an integer with a value of 1 to 4. 13. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Siliciumverbindung einen Kieselsäureester der allgemeinen Formel13. The method according to claim 2, characterized in that one a silicic acid ester of the general formula as the silicon compound Si(OR7)^Si (OR 7 ) ^ einsetzt, in der R' ein Wasserstoffatom, einen Alkylrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylgruppe bedeutet.uses, in which R 'is a hydrogen atom, an alkyl radical with Represents 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group. 409834/1044409834/1044 -. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Siliciumverbindung ein Ithylsilikat der Formel-. Process according to claim 2, characterized in that one as the silicon compound, an ethyl silicate of the formula einsetzt, in der η eine ganze Zahl mit einem Wert von mindestens 1 bedeutet.is used, in which η is an integer with a value of at least 1 means. 15· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Spinnlösung mit einer Viskosität von 1 bis 5000 poise, gemessen bei Raumtemperatur, verwendet.15 · The method according to claim 2, characterized in that a spinning solution with a viscosity of 1 to 5000 poise, measured at room temperature. 16. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Precursor-Faden auf Temperaturen von 700 bis 20000G erhitzt. 16. The method according to claim 2, characterized in that the precursor thread is heated to temperatures of 700 to 2000 0 G. 17. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Erhitzen in Sauerstoff oder einem freien Sauerstoff enthaltenden Gas durchfuhrt.17. The method according to claim 2, characterized in that one the heating is carried out in oxygen or a gas containing free oxygen. 18. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den beim oder nach dem Spinnen erhaltenen Precursor-Faden mit Dampf oder einer sauer reagierenden Lösung behandelt.18. The method according to claim 2, characterized in that the precursor thread obtained during or after spinning treated with steam or an acidic solution. 19. Fasern und Fäden gemäß Anspruch 1, enthaltend 72 bis 100 Gewichtsprozent Aluminiumoxid und 0 bis 28 Gewichtsprozent Siliciumdioxid, die im Rontgenbeugungsdiagramm praktisch keine19. Fibers and threads according to claim 1, containing 72 to 100 percent by weight Alumina and 0 to 28 weight percent silica, practically none in the X-ray diffraction diagram J 409834/1044J 409834/1044 Reflexion aufweisen, die auf e*—Aluminiumoxid.hinweist.Have reflection indicative of e * -aluminium oxide. 20« lasern und Fäden nach Anspruch 1, enthaltend 40 bis 72 Gewichtsprozent Aluminiumoxid und 28 "bis 60 Gewichtsprozent Siliciumdioxid, die' im Röntgegenbeugungsdiagramm"praktisch keine Reflexion aufweisen, die auf Cristobalit hinweist.20 "lasers and threads according to claim 1, containing 40 to 72 percent by weight Aluminum oxide and 28 "to 60 percent by weight silicon dioxide, which are practical in the X-ray diffraction pattern" have no reflection indicative of cristobalite. 409834/409834 /
DE19742408122 1973-02-20 1974-02-20 Process for the production of threads made of aluminum oxide or aluminum oxide-silicon dioxide with a silicon dioxide content of at most 60 percent by weight Expired DE2408122C3 (en)

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