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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Es sind bereits Verfahren zur Herstellung von Siliciumcarbidoxyd aus Silicium und Kohlenoxyd oder Kohlensäure bekannt geworden, welche aber die Erzeugung von feuerfesten, elektrisch leitenden Formkörpern bezwecken. Bei einem dieser Verfahren ist im Gegensatz zu der später beschriebenen vorliegenden, Erfindung besonders darauf Wert gelegt, daß während des Herstellungsprozesses das Silicium nicht verdampft. Als Endprodukt ist bei dem bekannten Verfahren, ebenfalls im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung, die Herstellung eines Materials in Form eines festen, elektrisch leitenden Körpers angestrebt.There are already processes for the production of silicon carbide oxide from silicon and Carbon dioxide or carbonic acid became known, but which the production of refractory, purpose of electrically conductive moldings. In one of these methods, in contrast to the present one described later, Invention placed particular emphasis on the fact that the silicon does not evaporate during the manufacturing process. As a final product is in the known method, also in contrast to the present invention, aimed at producing a material in the form of a solid, electrically conductive body.

Vorliegende Erfindung gründet sich nun darauf, daß die außerordentliche Fähigkeit dieses Stoffes zur Wärmeisolierung erkannt wurde, und besteht in der Schaffung geeigneter Herstellungsverfahren und in der Verwendung des Siliciumproduktes als Isoliermaterial. The present invention is based on the fact that the extraordinary ability this material has been recognized for thermal insulation, and consists in creating more suitable Manufacturing process and the use of the silicon product as an insulating material.

Nach vorliegender Erfindung wird Silicium oder ein Silicium abgebender Stoff in Gegenwart eines Katalysators, wie Calciumfluorid, in Gegenwart von Gasen, die Kohlenoxyd oder Kohlensäure oder ein Gemisch von beiden enthalten, erhitzt. Am zweckmäßigsten, wenn auch nicht notwendig, geschieht dies in der Weise, -daß man die Gase durch eine durchlässige Wand zu dem erhitzten Material zutreten läßt, weil man auf die Weise die beste Faserentwicklung in dem Endprodukt erzielt.According to the present invention, silicon or a silicon-releasing substance is in the presence a catalyst such as calcium fluoride in Presence of gases containing carbon dioxide or carbonic acid or a mixture of both included, heated. Most conveniently, if not necessary, this is done in the Way, -that the gases pass through a permeable wall to the heated material because in this way the best fiber development is achieved in the end product.

Die beiliegende Zeichnung zeigt einige ge- ■ eignete Vorrichtungen für die Ausübung des Verfahrens. Fig. 1 und 2 zeigen in Quer- und Längsschnitt einen Gasofen zur Ausführung des Verfahrens. In einer Muffel 1 aus feuerfestem Ton^: oder anderem porösen Stoff ist das zu erhitzende Gemisch 8 untergebracht. Die Muffel ist in einer Heizkammer 2 so untergebracht, daß die Enden aus dem Heizraum herausragen, so daß sie durch Deckel 3 und 4 leicht gasdicht verschlossen werden können. Die Muffel wird durch Gasbrenner 5, die jedoch auch durch eine beliebige andere Feuerung,ersetzt werden können, von unten beheizt. Die Verbrennungsgase treten durch die poröse Wand in das Innere der Muffel, und der Überschuß zieht durch die Öffnungen 6 und 7 ab. Gefüllt wird der Ofen mit einem Gemisch von Silicium in Form kleiner Klumpen und mit einem geeigneten Katalysator, wie Calciumfluorid, und zwar am besten 8 Teile Silicium mit etwa 1 bis 2 Teilen des Katalysators, jedoch können diese Verhältnisse in weiten Grenzen geändert werden. Als Katalysatoren haben sich außerdem bewährt Ceriumfluorid, CalciumsilicofLuorid, Bimsstein usw. Vorteilhaft ist häufig ein Gemisch verschiedener Katalysatoren, z. B. setzt manThe accompanying drawing shows some suitable devices for carrying out the method. 1 and 2 show a gas furnace for carrying out the method in cross-section and longitudinal section. The mixture 8 to be heated is accommodated in a muffle 1 made of refractory clay ^{: or other porous material.} The muffle is housed in a heating chamber 2 in such a way that the ends protrude from the heating space so that they can be easily closed gas-tight by covers 3 and 4. The muffle is heated from below by gas burners 5, which can, however, also be replaced by any other type of furnace. The combustion gases pass through the porous wall into the interior of the muffle, and the excess is drawn off through the openings 6 and 7. The furnace is filled with a mixture of silicon in the form of small lumps and with a suitable catalyst such as calcium fluoride, preferably 8 parts of silicon with about 1 to 2 parts of the catalyst, but these proportions can be varied within wide limits. Cerium fluoride, calcium silicofluoride, pumice stone etc. have also proven useful as catalysts. A mixture of different catalysts, e.g. B. one sets

dem Calciumfluorid zweckmäßig Bimsstein zu. Ohne Katalysator gerät die Reaktion nach Bildung einer dünnen Schicht des Materials ins Stocken.,the calcium fluoride expediently to pumice stone. The reaction continues without a catalyst Formation of a thin layer of the material faltering.,

Wenn der Ofen geladen und verschlossen ist, wird er bis etwas unterhalb des Schmelzpunktes des Siliciums erhitzt, auf etwa 1300 bis 1400 ° C, während einer Zeit, die von der Größe der Retorte abhängt. Beispielsweise wird eine etwa einen Fuß hohe Retorte 1 bis 3 Stunden erhitzt.When the furnace is loaded and locked, it will heat up to a little below the melting point of the silicon heated to about 1300 to 1400 ° C, during a time that is from the Size of the retort depends. For example, a retort about one foot high becomes 1 to Heated for 3 hours.

Fig. 3 und 4 zeigen einen elektrischen Ofen zum gleichen Zwecke. Das Arbeitsgut 8 wird durch Stromdurchgang zwischen den Elektroden 9 und 10, denen der Strom durch die Schellen 11 und 12 zugeführt wird, erhitzt. Das Gas, welches das Kohlenoxyd oder die Kohlensäure enthält, wird durch ein besonderes Rohr 13 zugeführt. Der Ofen arbeitet nicht so schnell und liefert kein so gutes Produkt wie der nach Fig. 1 und 2.
' Ein kombinierter elektrischer und Gasofen ist in Fig. 5 und 6 dargestellt. Eine Muffel 14 liegt in einer Heizkammer 15 und wird darin durch Gasbrenner 16, und zwar in diesem Falle vom Boden und von den beiden Seiten beheizt. Die Verdampfung des Siliciums wird jedoch durch einen besonderen, in die Charge 8 eingelegten Heizkörper 17 bewirkt. Diese Anordnung hat den Vorzug, daß nur in der Nähe des Heizkörpers die hohe Temperatur zu herrschen braucht, während die Wände der Muffel auf einer niedri-. gen Temperatur gehalten werden können.Figs. 3 and 4 show an electric furnace for the same purpose. The work item 8 is heated by the passage of current between the electrodes 9 and 10, to which the current is fed through the clamps 11 and 12. The gas containing the carbon dioxide or carbonic acid is fed through a special pipe 13. The oven does not work as fast and does not produce as good a product as that of FIGS. 1 and 2.
A combined electric and gas oven is shown in Figs. A muffle 14 lies in a heating chamber 15 and is heated therein by gas burners 16, in this case from the bottom and from both sides. However, the evaporation of the silicon is brought about by a special heating element 17 placed in the charge 8. This arrangement has the advantage that the high temperature only needs to prevail in the vicinity of the radiator, while the walls of the muffle on a low. can be maintained at the same temperature.

Zur Überwachung des Ofenganges bringt man zweckmäßig ein Fenster an, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Es besteht aus einer Quarzröhre 20, die durch eine Glimmerscheibe 21 verschlossen ist. Man kann auch eine kleine Öffnung in der Glimmerscheibe lassen, um der Luft und etwaigem Wasserdampf in der Retorte ein Entweichen zu ermöglichen.A window is expediently installed to monitor the oven, as shown in Fig. 2 is shown. It consists of a quartz tube 20 passed through a mica disk 21 is closed. You can also leave a small opening in the mica disc, to allow the air and any water vapor in the retort to escape.

Nach Beendigung des Verfahrens und nachAfter the procedure and after

dem Abkühlen der Retorte findet man den Raum oberhalb des Siliciums erfüllt mit einem faserigen, federigen Material von weißer bis grünlicher Farbe und der außerordentlichen geringen scheinbaren Dichte von 0,007 bis 0,025. Es besteht aus miteinander verflochtenen Fasern, die eine wirkliche Dichte von etwa i,8 haben. Chemisch setzt es sich zusammen aus Silicium, Sauerstoff und Kohle und scheint ein Oxydcarbid des Siliciums zu sein. Die Analyse ergibt im allgemeinen 19 bis 20 Prozent Kohle. Jedoch fällt der Kohlegehalt bis zu 6 Prozent; am besten für Wärmeisolierung ist das Material jedoch, wenn es der Zusammensetzung SiCO entspricht. Ungefähr 30 Prozent des Materials mit hohem Kohlegehalt sind in Salzsäure löslich. "As the retort cools down, the space above the silicon is filled with a fibrous, feathery material of white to greenish color and the extraordinary low apparent density of 0.007 to 0.025. It consists of intertwined Fibers that have a true density of about 1.8. Chemically it is composed made of silicon, oxygen and carbon and appears to be an oxide carbide of silicon. The analysis generally gives 19 up to 20 percent coal. However, the coal content drops by up to 6 percent; best for thermal insulation the material is, however, if it corresponds to the composition SiCO. About 30 percent of the high carbon material are soluble in hydrochloric acid. "

Die Wärmekapazität. und Wärmeleitung des Materials sind außerordentlich gering. Bei einer Dichte von 8 g auf den Liter hat es z. B. zwischen 100 ° C und gewöhnlicher Zimmertemperatur einen Widerstand von 1600 bis 1650 thermischen Ohm. Zum Vergleich mit anderen bekannten Isolatoren möge bemerkt werden, daß Wolle bei einer Dichte von ungefähr 46 g auf den Liter nur einen Widerstand von iioo Ohm hat und 1600 Ohm erst bei 175 g auf den Liter erreicht. Eiderdaunen, der beste bis jetzt bekannte Wärmeisolator, erreichten einen Widerstand von 1600 Ohm erst bei 73 g auf den Liter. Dabei können Wolle und Eiderdaunen nicht für hohe Temperatur verwandt werden. Das neue Material trägt sich selber und sackt infolgedessen nicht zusammen, wenn es Erschütterungen ausgesetzt ist; auch ist es nicht hygroskopisch. Alle diese Eigenschaften zusammen mit seiner hohen Wärmebeständigkeit machen es zu einem idealen Wärmeisolator, besonders auch für elektrische Heizeinrichtungen, wie öfen, Herde u. dgl. - ■' ■ The heat capacity. and heat conduction of the material are extremely low. At a density of 8 g per liter it has z. B. between 100 ° C and normal room temperature a resistance of 1600 to 1650 thermal ohms. For comparison with other known insulators, it should be noted that wool at a density of about 46 g per liter has a resistance of only 100 ohms and only reaches 1600 ohms at 175 g per liter. Eiderdown, the best known thermal insulator to date, only achieved a resistance of 1600 ohms at 73 g per liter. Wool and eiderdown cannot be used for high temperatures. The new material is self-sustaining and consequently does not collapse when exposed to vibrations; nor is it hygroscopic. All these features, together with its high heat resistance make it an ideal thermal insulator, especially for electrical heating devices such as stoves, ovens and the like -.. ■ '■

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Claims

Patent claims: "

1. Process, in particular to produce silicon oxide carbide in fibrous form, which is particularly useful as a heat insulating material, characterized in that silicon or silicon-containing substances with CO or CO ₂ or both gases containing in the presence of a catalyst (e.g. calcium fluoride) in the heat, expediently at 1300 to 1400 ° C.

2. Embodiment of the method according to claim 1, characterized in that The silicon and the catalyst are heated in a porous container the walls of which the gases enter.

3. Embodiment of the method according to claim 1 and 2, characterized in that that the gases from the heating system are used as reaction gases.

4. Embodiment of the method according to claim 1 to 3, characterized in that that 1 to 2 parts of the catalyst are taken for 8 parts of silicon.

5. Embodiment of the method according to claim 1 to 4, characterized in that that a device is used here which has a gas furnace and an electrical one inside the mixture Owns radiator.

1 sheet of drawings.