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KR20080083689A - Ceramic oxide fibers - Google Patents

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KR20080083689A
KR20080083689A KR1020087018639A KR20087018639A KR20080083689A KR 20080083689 A KR20080083689 A KR 20080083689A KR 1020087018639 A KR1020087018639 A KR 1020087018639A KR 20087018639 A KR20087018639 A KR 20087018639A KR 20080083689 A KR20080083689 A KR 20080083689A
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KR
South Korea
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fibers
mol
sizing material
ceramic oxide
fiber
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Withdrawn
Application number
KR1020087018639A
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Korean (ko)
Inventor
래리 알. 비쎄르
리차드 엠. 플린
캐롤-린 스파운
Original Assignee
쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 filed Critical 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

본 발명은 사이징 재료를 갖는 사실상 연속적인 세라믹 옥사이드 섬유의 단선에 관한 것이다. 본 발명에 따른 단선은 예를 들어 금속 매트릭스 와이어를 만드는 데 유용하다.The present invention relates to disconnection of substantially continuous ceramic oxide fibers with a sizing material. The disconnection according to the invention is useful, for example, for making metal matrix wires.

단선, 세라믹 옥사이드 섬유, 결정질, 사이징 재료, 와이어Solid wire, ceramic oxide fiber, crystalline, sizing material, wire

Description

세라믹 옥사이드 섬유{CERAMIC OXIDE FIBERS}Ceramic Oxide Fibers {CERAMIC OXIDE FIBERS}

본 발명은 세라믹 옥사이드 섬유, 보다 구체적으로는 사이징(sizing) 재료를 포함하는 세라믹 옥사이드 섬유에 관한 것이다.The present invention relates to ceramic oxide fibers, and more particularly to ceramic oxide fibers comprising a sizing material.

일반적으로, 사실상 연속적인 세라믹 옥사이드 섬유가 알려져 있다. 그 예에는 미국 미네소타주 세인트폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)에 의해 상표명 "넥스텔(NEXTEL) 610"으로 시판되는 것과 같은 다결정질 알루미나 섬유, 쓰리엠 컴퍼니에 의해 상표명 "넥스텔 440", "넥스텔 550" 및 "넥스텔 720"으로 시판되는 것과 같은 알루미노실리케이트 섬유, 및 쓰리엠 컴퍼니에 의해 상표명 "넥스텔 312"로 시판되는 것과 같은 알루미노보로실리케이트 섬유가 포함된다. 이들 연속적인 섬유는 다양한 금속 매트릭스 복합체(예를 들어, 알루미늄 및 티타늄) 및 중합체 매트릭스 복합체(예를 들어, 에폭시)에 혼입되어 이들 복합체를 보강하고 강화시킨다.In general, virtually continuous ceramic oxide fibers are known. Examples include polycrystalline alumina fibers, such as those sold under the trade name "NEXTEL 610" by 3M Company, St. Paul, Minn., USA, under the trade names "Nextel 440" and "Nextel 550" by 3M Company. And aluminosilicate fibers such as those sold under the "Nextel 720", and aluminoborosilicate fibers such as those sold under the trade name "Nextel 312" by 3M Company. These continuous fibers are incorporated into various metal matrix composites (eg, aluminum and titanium) and polymer matrix composites (eg, epoxy) to reinforce and reinforce these composites.

복합체의 강도를 유지하는 것이 바람직하다. 복합체 강도는 가능한 한 적은 불연속성을 가진 연속 섬유를 가짐으로써 증가된다. 불연속체의 한 가지 공급원은 연속 섬유가 스풀(spool)로부터 풀리게 되고 섬유가 파단되거나 쉐딩될(shed) 때 - 보통 "스트립 백(strip back)"으로 불림 - 일어난다. 풀림 과정 동안 생성되는 이 들 불연속체를 제거, 최소화, 또는 적어도 감소시킴으로써 증가된 강도의 금속 및 중합체 매트릭스 복합체의 생성을 허용하는 것이 바람직하다.It is desirable to maintain the strength of the composite. Composite strength is increased by having continuous fibers with as little discontinuity as possible. One source of discontinuity occurs when the continuous fibers are released from the spool and the fibers are broken or shed—commonly called “strip back”. It is desirable to allow the production of metal and polymer matrix composites of increased strength by removing, minimizing, or at least reducing these discontinuities produced during the annealing process.

발명의 개요Summary of the Invention

일 태양에서, 본 발명은 사실상 연속적인 내화(즉, 820℃ 내지 1400℃ 범위의 온도에서 그 완전성 또는 유용성을 유지함) 세라믹 옥사이드 섬유의 단선(tow)을 제공하며, 여기서 각 세라믹 옥사이드 섬유는 외측 표면을 가지고, 세라믹 옥사이드 섬유의 적어도 일부의 외측 표면의 적어도 일부분은 내부에 사이징 재료를 갖는다. 사이징 재료는 하기 화학식에 의해 나타내어지는 조성물을 포함한다:In one aspect, the present invention provides a tow of ceramic oxide fibers that is substantially continuous refractory (i.e., maintaining its integrity or usefulness at temperatures in the range of 820 DEG C to 1400 DEG C), wherein each ceramic oxide fiber has an outer surface At least a portion of the outer surface of at least a portion of the ceramic oxide fibers has a sizing material therein. The sizing material includes a composition represented by the following formula:

R'O-(RO)n - HR'O- (RO) n -H

여기서, R'은 CxH2x +1 (여기서, x는 1-8임) 또는 -H로부터 선택되며; R은 -(CyH2y)- (이는 선형 또는 분지형일 수 있음) - 여기서, y는 1-4임 - , 및 -CH2-O-(CH2)m- (여기서, m은 2-5임) 로 이루어진 군으로부터 선택되고; n은 수평균 분자량이 500 g/몰 내지 7,000,000 g/몰 범위에 있도록 선택된다. 전형적으로, 수평균 분자량은 500 g/몰 내지 3,000,000 g/몰 범위 내이다 (몇몇 실시 형태에서는 500 g/몰 내지 600,000 g/몰, 500 g/몰 내지 400,000 g/몰, 500 g/몰 내지 300,000 g/몰, 또는 심지어 4,000 g/몰 내지 40,000 g/몰 범위 내임). 전형적으로, 사이징 재료는 0.5 내지 10 중량% 범위의 부가 중량(add-on weight)을 제공한다.Wherein R 'is selected from C x H 2x +1 where x is 1-8 or -H; R is- (C y H 2y )-(which may be linear or branched), where y is 1-4, and -CH 2 -O- (CH 2 ) m -where m is 2- 5); n is selected such that the number average molecular weight is in the range of 500 g / mol to 7,000,000 g / mol. Typically, the number average molecular weight is in the range of 500 g / mol to 3,000,000 g / mol (in some embodiments, 500 g / mol to 600,000 g / mol, 500 g / mol to 400,000 g / mol, 500 g / mol to 300,000 g / mol, or even in the range of 4,000 g / mol to 40,000 g / mol). Typically, the sizing material provides an add-on weight in the range of 0.5-10% by weight.

"연속 섬유"는 적어도 30미터의 길이를 갖는 섬유를 말한다. 몇몇 실시 형태에서, 내화 섬유는 결정질이다(즉, 식별가능한 X-선 분말 회절 패턴을 나타냄). 몇몇 실시 형태에서, 섬유는 적어도 50(몇몇 실시 형태에서는, 적어도 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99, 또는 심지어 100) 중량%의 결정질이다. 몇몇 실시 형태에서, 내화 세라믹 옥사이드 섬유(결정질 세라믹 옥사이드 섬유 포함)는 (a) 각각의 개개의 섬유의 전체 옥사이드 함량 기준으로 적어도 40 (몇몇 실시 형태에서는, 적어도 50, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99, 또는 심지어 100) 중량%의 Al2O3, 또는 (b) 각각의 개개의 섬유의 전체 옥사이드 함량 기준으로 집합적으로 40 중량% 이하 (몇몇 실시 형태에서는, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1, 0.5, 0.1, 또는 심지어 0 중량% 이하)의 SiO2, Bi2O3, B2O3, P2O5, GeO2, TeO2, As2O3, 및 V2O5 중 적어도 하나를 포함한다."Continuous fiber" refers to a fiber having a length of at least 30 meters. In some embodiments, the refractory fiber is crystalline (ie, exhibits an identifiable X-ray powder diffraction pattern). In some embodiments, the fibers have at least 50 (in some embodiments, at least 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99, or even 100) weight percent crystalline to be. In some embodiments, the refractory ceramic oxide fibers (including crystalline ceramic oxide fibers) are (a) based on the total oxide content of each individual fiber at least 40 (in some embodiments, at least 50, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99, or even 100) wt% Al 2 O 3 , or (b) collectively up to 40 wt% based on the total oxide content of each individual fiber SiO 2 , Bi 2 O 3 , B 2 (in some embodiments, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5, 4, 3, 2, 1, 0.5, 0.1, or even 0 wt% or less) At least one of O 3 , P 2 O 5 , GeO 2 , TeO 2 , As 2 O 3 , and V 2 O 5 .

사이징 재료는 윤활성을 제공하며 취급 동안 섬유 가닥을 보호하는 것으로 관찰되었다. 예를 들어, 금속 매트릭스 복합체에서의 보강과 같은 섬유의 몇몇 용도에 있어서, 사이징은 전형적으로 섬유에 금속을 적용하기 이전의 처리 동안 제거된다. 사이징은 예를 들어, 섬유로부터 사이징을 연소시킴으로써 제거될 수 있다.Sizing materials have been observed to provide lubricity and protect the fiber strands during handling. For some applications of the fibers, such as, for example, reinforcement in metal matrix composites, the sizing is typically removed during the treatment prior to applying the metal to the fibers. Sizing can be removed, for example, by burning the sizing from the fiber.

적합한 내화 세라믹 옥사이드 섬유의 예는 알루미나 섬유, 알루미노실리케이트 섬유, 알루미노보레이트 섬유, 알루미노보로실리케이트 섬유, 지르코니아-실리카 섬유, 및 그 조합을 포함한다. 적합한 결정질 내화 세라믹 옥사이드 섬유의 예는 알루미나 섬유, 알루미노실리케이트 섬유, 알루미노보레이트 섬유, 알루미노보로실리케이트 섬유, 지르코니아-실리카 섬유, 및 그 조합을 포함한다. 적합한 비결정질, 내화 세라믹 옥사이드 섬유의 예는 알루미노보로실리케이트 섬유, 지르코니아-실리카 섬유 및 그 조합을 포함한다. 몇몇 실시 형태에서, 섬유는 섬유의 총 부피 기준으로 적어도 40(몇몇 실시 형태에서는, 적어도 50, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99, 또는 심지어 100) 부피%의 Al2O3를 포함하는 것이 바람직하다. 몇몇 실시 형태에서, 섬유는 섬유의 총 부피 기준으로 40 내지 70(몇몇 실시 형태에서는, 55 내지 70, 또는 심지어 55 내지 65) 부피% 범위의 Al2O3를 포함하는 것이 바람직하다.Examples of suitable refractory ceramic oxide fibers include alumina fibers, aluminosilicate fibers, aluminoborate fibers, aluminoborosilicate fibers, zirconia-silica fibers, and combinations thereof. Examples of suitable crystalline refractory ceramic oxide fibers include alumina fibers, aluminosilicate fibers, aluminoborate fibers, aluminoborosilicate fibers, zirconia-silica fibers, and combinations thereof. Examples of suitable amorphous, refractory ceramic oxide fibers include aluminoborosilicate fibers, zirconia-silica fibers and combinations thereof. In some embodiments, the fiber may be based on at least 40 (in some embodiments, at least 50, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 96, 97, 98, 99, or even based on the total volume of the fiber 100) volume% Al 2 O 3 is preferred. In some embodiments, the fiber preferably comprises Al 2 O 3 in the range of 40 to 70 (in some embodiments, 55 to 70, or even 55 to 65) volume percent, based on the total volume of the fiber.

부분 결정질 섬유는 결정질 세라믹과 비결정질 상의 혼합물을 포함할 수 있다(즉, 섬유는 결정질 세라믹 및 비결정질 상 둘 모두를 함유할 수 있음). 전형적으로, 연속 세라믹 섬유는 평균 섬유 직경이 적어도 약 5 마이크로미터, 더욱 전형적으로는 약 5 마이크로미터 내지 약 20 마이크로미터 범위, 몇몇 실시 형태에서는 약 5 마이크로미터 내지 약 15 마이크로미터 범위이다.Partially crystalline fibers may comprise a mixture of crystalline ceramics and amorphous phases (ie, the fibers may contain both crystalline ceramics and amorphous phases). Typically, continuous ceramic fibers have an average fiber diameter in the range of at least about 5 micrometers, more typically in the range of about 5 micrometers to about 20 micrometers, and in some embodiments in the range of about 5 micrometers to about 15 micrometers.

알루미나 섬유는 예를 들어, 미국 특허 제4,954,462호(우드(Wood) 등) 및 미국 특허 제5,185,299호(우드 등)에 개시된다. 몇몇 실시 형태에서, 알루미나 섬유는 다결정질 알파 알루미나 섬유이며, 이론적 옥사이드 기준으로, 알루미나 섬유의 총 중량 기준으로 99 중량%보다 많은 Al2O3 및 0.2-0.5 중량%의 SiO2를 포함한다. 다른 태양에서, 몇몇 바람직한 다결정질 알파 알루미나 섬유는 1 마이크로미터 미만의(또는 몇몇 실시 형태에서는, 심지어 0.5 마이크로미터 미만의) 평균 그레인(grain) 크기를 갖는 알파 알루미나를 포함한다. 다른 태양에서, 몇몇 실시 형태에서는, 다결정질 알파 알루미나 섬유는 미국 특허 제6,460,597호(맥컬로우(McCullough) 등)에 개시된 인장 강도 시험에 따라 측정할 때, 적어도 1.6 ㎬ (몇몇 실시 형태에서는, 적어도 2.1 ㎬, 또는 심지어 적어도 2.8 ㎬)의 평균 인장 강도를 갖는다. 예시적인 알파 알루미나 섬유는 미국 미네소타주 세인트폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니에 의해 상표명 "넥스텔 610"으로 시판된다.Alumina fibers are disclosed, for example, in US Pat. No. 4,954,462 (Wood et al.) And US Pat. No. 5,185,299 (Wood et al.). In some embodiments, the alumina fibers are polycrystalline alpha alumina fibers and comprise more than 99 wt% Al 2 O 3 and 0.2-0.5 wt% SiO 2 based on the total weight of the alumina fibers on a theoretical oxide basis. In other aspects, some preferred polycrystalline alpha alumina fibers include alpha alumina having an average grain size of less than 1 micrometer (or in some embodiments, even less than 0.5 micrometer). In another embodiment, in some embodiments, the polycrystalline alpha alumina fiber is at least 1.6 GPa (in some embodiments, at least 2.1, when measured according to the tensile strength test disclosed in US Pat. No. 6,460,597 (McCullough et al.). KPa, or even at least 2.8 kPa). Exemplary alpha alumina fibers are sold under the trade name "Nextel 610" by 3M Company, St. Paul, Minnesota, USA.

알루미노실리케이트 섬유는 예를 들어, 미국 특허 제4,047,965(칼스트(Karst) 등)에 개시된다. 예시적인 알루미노실리케이트 섬유는 미국 미네소타주 세인트폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니에 의해 상표명 "넥스텔 440", "넥스텔 550", 및 "넥스텔 720"으로 시판된다.Aluminosilicate fibers are disclosed, for example, in US Pat. No. 4,047,965 (Karst et al.). Exemplary aluminosilicate fibers are sold under the trade names "Nextel 440", "Nextel 550", and "Nextel 720" by 3M Company, St. Paul, Minnesota, USA.

알루미노보레이트 및 알루미노보로실리케이트 섬유는 예를 들어, 미국 특허 제3,795,524호(소우맨(Sowman))에 개시된다. 예시적인 알루미노보로실리케이트 섬유는 쓰리엠 컴퍼니에 의해 상표명 "넥스텔 312"로 시판된다.Aluminoborate and aluminoborosilicate fibers are disclosed, for example, in US Pat. No. 3,795,524 (Sowman). Exemplary aluminoborosilicate fibers are marketed under the trade name "Nextel 312" by 3M Company.

지르코니아-실리카 섬유는 예를 들어, 미국 특허 제3,709,706호(소우맨)에 개시된다.Zirconia-silica fibers are disclosed, for example, in US Pat. No. 3,709,706 (Soulman).

단선은 섬유 분야에서 알려져 있으며, 전형적으로 일반적으로 꼬이지 않은(untwisted) 복수의 (개별) 섬유(전형적으로 적어도 100개의 섬유, 더욱 전형적으로는 적어도 400개의 섬유)를 포함한다. 몇몇 실시 형태에서, 단선은 단선 당 적어도 780개의 개별 섬유를, 그리고 몇몇 경우에는, 단선 당 적어도 2600개의 개별 섬유, 또는 단선 당 적어도 5200개의 개별 섬유를 포함한다. 다양한 세라믹 섬유의 단선은 300 미터, 500 미터, 750 미터, 1000 미터, 1500 미터, 및 그 이상의 길이를 비롯한 다양한 길이로 입수가능하다. 섬유는 원형, 타원형, 또는 도그본형(dogbone)인 단면 형상을 가질 수도 있다.Solid wire is known in the fiber art and typically comprises a plurality of (individual) fibers (typically at least 100 fibers, more typically at least 400 fibers) which are usually untwisted. In some embodiments, the disconnection comprises at least 780 individual fibers per disconnection, and in some cases at least 2600 individual fibers per disconnection, or at least 5200 individual fibers per disconnection. Solid wires of various ceramic fibers are available in a variety of lengths including lengths of 300 meters, 500 meters, 750 meters, 1000 meters, 1500 meters, and more. The fibers may have a cross-sectional shape that is circular, elliptical, or dogbone.

본 발명에 따른 단선(들)은 하기 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다:The disconnection (s) according to the invention can be prepared by a method comprising the following steps:

사실상 연속적인 세라믹 옥사이드 섬유 - 여기서, 각각의 세라믹 옥사이드 섬유는 외측 표면을 가짐 - 의 단선을 제공하는 단계;Providing a disconnection of substantially continuous ceramic oxide fibers, wherein each ceramic oxide fiber has an outer surface;

상기 세라믹 옥사이드 섬유의 적어도 일부의 외측 표면의 적어도 일부분을 수성계 사이징 재료로 코팅하는 단계; 및Coating at least a portion of the outer surface of at least a portion of the ceramic oxide fibers with an aqueous based sizing material; And

물의 적어도 일부분을 제거하는 단계. 수성계 사이징 재료는 하기 화학식에 의해 나타내어지는 조성물을 포함한다:Removing at least a portion of the water. The aqueous based sizing material comprises a composition represented by the formula:

R'O-(RO)n - HR'O- (RO) n -H

여기서, R'은 CxH2x +1 (여기서, x는 1-8임) 또는 -H로부터 선택되며; R은 -(CyH2y)- (여기서, y는 1-4임), 및 -CH2-O-(CH2)m- (여기서, m은 2-5임)로 이루어진 군으로부터 선택되고; n은 수평균 분자량이 500 g/몰 내지 7,000,000 g/몰 범위에 있도록 선택된다. 전형적으로, 수평균 분자량은 500 g/몰 내지 3,000,000 g/몰범위 내이다(몇몇 실시 형태에서는 500 g/몰 내지 600,000 g/몰, 500 g/몰 내지 400,000 g/몰, 500 g/몰 내지 300,000 g/몰, 또는 심지어 4,000 g/몰 내지 40,000 g/몰 범위 내임).Wherein R 'is selected from C x H 2x +1 where x is 1-8 or -H; R is selected from the group consisting of- (C y H 2y ) -where y is 1-4, and -CH 2 -O- (CH 2 ) m -where m is 2-5 ; n is selected such that the number average molecular weight is in the range of 500 g / mol to 7,000,000 g / mol. Typically, the number average molecular weight is in the range of 500 g / mol to 3,000,000 g / mol (in some embodiments 500 g / mol to 600,000 g / mol, 500 g / mol to 400,000 g / mol, 500 g / mol to 300,000 g / mol, or even in the range of 4,000 g / mol to 40,000 g / mol).

적합한 사이징 재료는 폴리(테트라메틸렌 옥사이드)(예를 들어, 미국 캔자스주 위치타 소재의 인비스타(Invista)로부터 상표명 "테라탄(TERATHANE) 2900"(수평균 분자량: 2,900 g/몰)으로 입수가능함), 폴리에틸렌 글리콜(예를 들어, 독일 프랑크푸르트 소재의 클래리언트 게엠베하 펑셔널 케미칼스 디비젼(Clariant GmbH Functional Chemicals Division)으로부터 상표명 "폴리글리콜(POLYGLYKOL) 35000"(수평균 분자량: 35,000 g/몰), "폴리글리콜 20000" (수평균 분자량: 20,000 g/몰), "폴리글리콜 4000S" (수평균 분자량: 4000 g/몰), "폴리글리콜 8000S" (수평균 분자량: 8000 g/몰), "폴리글리콜 1500S" (수평균 분자량: 1500 g/몰)로 입수가능함), 및 높은 수평균 분자량의 폴리에틸렌 옥사이드 물질(예를 들어, 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼(Dow Chemical)로부터 상표명 "폴리옥스(POLYOX) WSR N-3000" (수평균 분자량: 400,000 g/몰), "폴리옥스 WSR N-750" (수평균 분자량: 300,000 g/몰) 및 폴리옥스 WSR-301" (수평균 분자량: 4,000,000 g/몰)로 입수가능함)를 포함한다.Suitable sizing materials are available under the trade name “TERATHANE 2900” (number average molecular weight: 2,900 g / mol) from poly (tetramethylene oxide) (eg, Invista, Wichita, Kansas, USA). ), A polyethylene glycol (e.g., the trade name "POLYGLYKOL 35000" (number average molecular weight: 35,000 g / mol) from Clariant GmbH Functional Chemicals Division, Frankfurt, Germany , "Polyglycol 20000" (number average molecular weight: 20,000 g / mol), "polyglycol 4000S" (number average molecular weight: 4000 g / mol), "polyglycol 8000S" (number average molecular weight: 8000 g / mol), " Polyglycol 1500S "(available as number average molecular weight: 1500 g / mole), and polyethylene oxide materials of high number average molecular weight (e.g., Dow Chemical, Midland, Mich.) (POLYOX) WSR N-3000 " (Number average molecular weight: 400,000 g / mol), "polyox WSR N-750" (number average molecular weight: 300,000 g / mol) and polyox WSR-301 "(number average molecular weight: 4,000,000 g / mol) available) It includes.

폴리(에틸렌 글리콜)과 같은 수용성 사이징 재료는 물에 용해되어 수성계 사이징 재료를 제공할 수도 있다. 수성계 사이징 재료 중 수용성 사이징 재료의 농도는 원하는 대로 선택될 수 있다. 전형적으로, 그러한 수성계 사이징 재료는 수용성 사이징 재료와 물을 조합하여, 중량 기준으로 1 내지 30% 범위, 몇몇 실시 형태에서는 1 내지 10 % 범위의 수용성 사이징 재료를 포함하는 수성계 사이징 재료를 제공함으로써 제조된다.Water-soluble sizing materials such as poly (ethylene glycol) may be dissolved in water to provide an aqueous based sizing material. The concentration of the water soluble sizing material in the aqueous sizing material can be selected as desired. Typically, such aqueous-based sizing materials combine water-soluble sizing materials with water to provide an aqueous-based sizing material comprising water-soluble sizing materials in the range of 1 to 30% by weight and in some embodiments in the range of 1 to 10% by weight. Are manufactured.

물에 용해성이 아닌 재료를 이용할 때 (예를 들어, 폴리(테트라메틸렌 옥사이드)), 수성계 사이징 재료는 유화된다. 그러한 에멀젼은 계면활성제를 사용하여 제조될 수 있다. 전형적으로, 에멀젼을 제조하기 위해 이용되는 계면활성제의 양은 유화될 재료의 중량 기준으로 0.5 내지 10% 범위이지만, 이 범위 밖의 계면활성제의 양이 또한 유용할 수도 있다. 전형적으로, 에멀젼은 고체가 5 내지 50 중량% 범위 내이다. 에멀젼의 고체 퍼센트가 원하는 것보다 높으면, 이것을 물로 희석시킬 수 있다.When using a material that is not soluble in water (eg poly (tetramethylene oxide)), the aqueous based sizing material is emulsified. Such emulsions can be prepared using surfactants. Typically, the amount of surfactant used to prepare the emulsion ranges from 0.5 to 10% by weight of the material to be emulsified, although amounts of surfactant outside this range may also be useful. Typically, the emulsion is in the range of 5 to 50 weight percent solids. If the solids percentage of the emulsion is higher than desired, it can be diluted with water.

일반적으로 사이징 재료는 (a) 단선 형태의 섬유를 응집성 다발(cohesive bundle)로 접합시키기에 충분한 강도, (b) 섬유/단선이 설비 및 실 유도 장치(thread guide)에 점착하지 않고 윤활성을 가져서 취급 동안 단선과 접촉하는 표면에 대한 마찰 및 점착이 감소되도록 하는 우수한 윤활/해제 특성, 및 (c) 상대적으로 낮거나 적당한 온도(예를 들어, 700℃)에서 섬유에 잔류물(예를 들어, 탄소-함유 잔류물)을 남기지 않고 신속하게 산화되는 능력을 제공하는 것으로 당업계에서 관찰되었다. 후자는 금속 매트릭스 와이어 제조 방법의 실시 형태에서 특히 바람직하며, 여기서 사이징 재료는 전형적으로 상대적으로 낮거나 온건한 온도에서 단선을 가열시킴으로써 상대적으로 짧은 기간(예를 들어, 30초 미만) 내에 용이하게 제거된다. 사이징 재료의 제거는 사이징 재료가 산화되고 있는 영역 내로 산화 가스(예를 들어, 공기)를 펌핑함으로써 향상된다. 산화 가스의 원하는 유량은 특정 상황(예를 들어, 특정 사이징 재료, 사이징 재료의 양, 섬유 속도, 온도, 열구역의 길이 등)에 의존하겠지만, 예시적인 유량은 약 5 리터/분 내지 약 10 리터/분 범위의 유량을 포함한다.In general, sizing materials are handled by (a) sufficient strength to bond the fibers in a single wire form into a cohesive bundle, and (b) the fibers / solid wires do not adhere to the equipment and thread guides and are lubricated. Good lubrication / release properties such that friction and adhesion to the surface in contact with the solid wires are reduced, and (c) residues (eg, carbon) in the fibers at relatively low or moderate temperatures (eg, 700 ° C.) -Containing residues) has been observed in the art to provide the ability to oxidize rapidly without leaving behind. The latter is particularly preferred in the embodiment of the metal matrix wire manufacturing method, where the sizing material is easily removed within a relatively short period of time (eg less than 30 seconds) by heating the wire typically at relatively low or moderate temperatures. do. Removal of the sizing material is enhanced by pumping oxidizing gas (eg air) into the area where the sizing material is being oxidized. The desired flow rate of the oxidizing gas will depend on the particular situation (eg, the specific sizing material, amount of sizing material, fiber speed, temperature, length of the thermal zone, etc.), but exemplary flow rates range from about 5 liters / minute to about 10 liters. Include flow rates in the range of / min.

또한, 본 발명에 대해 특정된 사이징 재료는 섬유가 소결로에서 배출될 때 섬유에 사이징 재료를 적용시키는 것을 포함하여, 효과적으로 섬유(예를 들어, 약 15℃-200℃ 범위의 온도의 섬유)에 적용될 수 있다.In addition, the sizing material specified for the present invention includes the application of the sizing material to the fiber as the fiber exits the sintering furnace, effectively effecting the fiber (eg, a fiber in a temperature range of about 15 ° C.-200 ° C.). Can be applied.

본 발명에 따른 단선은 예를 들어, 금속 매트릭스 복합 와이어를 제조하는 데 유용하다. 예시적인 금속 매트릭스 재료는 알루미늄, 아연, 주석, 마그네슘, 및 그 합금(예를 들어, 알루미늄과 구리의 합금)을 포함한다. 금속 매트릭스 복합 와이어를 제조하는 기술은 당업계에 알려져 있으며, 예를 들어, 미국 특허 제5,501,906호(데브(Deve)), 미국 특허 제6,180,232호(맥컬로우 등), 미국 특허 제6,245,425호(맥컬로우 등), 미국 특허 제6,336,495호(맥컬로우 등), 미국 특허 제6,544,645호(맥컬로우 등), 미국 특허 제6,447,927호(맥컬로우 등), 미국 특허 제6,460,597호(맥컬로우 등), 미국 특허 제6,329,056호(데브 등), 미국 특허 제6,344,270호(맥컬로우 등), 미국 특허 제6,485,796호(카펜터(Carpenter) 등), 미국 특허 제6,559,385호(존슨(Johnson) 등), 미국 특허 제6,796,365호 (맥컬로우 등), 미국 특허 제6,723,451호(맥컬로우 등) 및 미국 특허 제6,692,842호(맥컬로우 등) 및 미국 특허 제6,913,838호(맥컬로우 등); 2003년 3월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 제10/403,643호, 2004년 2월 13일자로 출원된 미국 특허 공개 제2005-0178000-A1호, 2004년 2월 13일자로 출원된 미국 특허 공개 제2005-0181228-A1호, 2004년 6월 17일에 출원된 미국 공개 제 2005-0279526-A1호, 2004년 6월 17일자로 출원된 미국 특허 공개 제2005-0279527-A1호, 및 미국 특허 제7,093,416호에서 논의된 것들을 포함한다.The disconnection according to the invention is useful for producing metal matrix composite wires, for example. Exemplary metal matrix materials include aluminum, zinc, tin, magnesium, and alloys thereof (eg, alloys of aluminum and copper). Techniques for making metal matrix composite wires are known in the art and include, for example, US Pat. No. 5,501,906 (Deve), US Pat. No. 6,180,232 (McClow, et al.), US Pat. No. 6,245,425 (McClow) US Patent No. 6,336,495 (McKlow), US Patent 6,544,645 (McKlow), US Patent 6,447,927 (McKlow), US Patent 6,460,597 (McKlow), and US Patent. 6,329,056 (Dev et al.), US Pat. No. 6,344,270 (McKlow et al.), US Pat. No. 6,485,796 (Carpenter et al.), US Pat. No. 6,559,385 (Johnson et al.), US Pat. No. 6,796,365 ( McCullough et al., US Pat. No. 6,723,451 (McCalllow et al.) And US Pat. No. 6,692,842 (McCalllow et al.) And US Pat. No. 6,913,838 (McCalllow et al.); United States Patent Application No. 10 / 403,643, filed March 31, 2003, US Patent Publication No. 2005-0178000-A1, filed February 13, 2004, US Patent Application dated February 13, 2004 US 2005-0179228-A1, filed June 17, 2004, US Publication No. 2005-0279526-A1, filed June 17, 2004, US Patent Publication 2005-0279527-A1, and US Patent And those discussed in US Pat. No. 7,093,416.

본 발명에 따라 사이징된 섬유로 만들어진 금속 매트릭스 복합 와이어의 실시 형태는 본 발명에서 이용되는 사이징 재료를 포함하지 않는 섬유(다른 사이징 재료로 사이징된 섬유 포함)로 만든 금속 매트릭스 복합 와이어와 비교하여 더 강한(예를 들어, 약 2-8%) 것으로 관찰되었다.Embodiments of metal matrix composite wires made of fibers sized in accordance with the present invention are stronger than metal matrix composite wires made from fibers (including fibers sized with other sizing materials) that do not include the sizing material used in the present invention. (Eg, about 2-8%).

본 발명의 이점 및 실시 형태들은 하기 실시예에 의해 추가로 예시되지만, 이들 실시예에 인용된 특정 물질 및 그 양뿐만 아니라 기타 조건 및 상세 사항도 본 발명을 부당하게 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 모든 부 및 백분율은 달리 표시되지 않으면 중량 기준이다.The advantages and embodiments of the present invention are further illustrated by the following examples, but the specific materials and amounts recited in these examples as well as other conditions and details should not be construed as unduly limiting the invention. All parts and percentages are by weight unless otherwise indicated.

실시예 1Example 1

52.2 ㎏ (115 lbs.) 의 고형 폴리(테트라메틸렌 옥사이드) (2900 g/몰의 수평균 분자량; 미국 캔자스주 위치타 소재의 인비스타로부터 상표명 "테라탄 2900"으로 입수함)를 60℃ (140℉) 로 가열된 오븐에 하룻밤 두어 용융시켰다. 교반기를 구비한 284 리터(75 갤런)의, 유리 라이닝된 물 재킷형(water-jacketed) 수용기를 60℃ (140℉)로 만들었다. 교반기를 80 rpm으로 설정하고, 용융 폴리(테트라메틸렌 옥사이드) ("테라탄 2900")로 반응기를 충전시켰다. 이어서, 52.2 ㎏ (115 lbs.)의 에틸 아세테이트(미국 위스콘신주 밀워키 소재의 시그마-알드리치(Sigma-Aldrich)로부터 입수함)를 반응기에 첨가하고, 이어서 8.7 ㎏ (19.1 lbs.)의 옥타데실메틸(폴리옥시에틸렌[15]) 암모늄 클로라이드(미국 일리노이주 시카고 소재의 악조 노벨(Akzo Nobel)로부터 상표명 "에토쿠아드(ETHOQUAD) 18/25"로 입수함)를 첨가하였다.52.2 kg (115 lbs.) Of solid poly (tetramethylene oxide) (number average molecular weight of 2900 g / mol; available under the trade name "Terratan 2900" from Invista, Wichita, Kansas, USA, at 60 ° C. (140 And melted overnight in an oven heated to < RTI ID = 0.0 > A 284 liter (75 gallon), glass-lined water-jacketed receiver with a stirrer was made at 140 ° F (60 ° C). The stirrer was set at 80 rpm and the reactor was charged with molten poly (tetramethylene oxide) (“teratan 2900”). Then 52.2 kg (115 lbs.) Of ethyl acetate (obtained from Sigma-Aldrich, Milwaukee, WI) was added to the reactor followed by 8.7 kg (19.1 lbs.) Of octadecylmethyl ( Polyoxyethylene [15]) ammonium chloride (obtained under the trade name “ETHOQUAD 18/25” from Akzo Nobel, Chicago, Ill.) Was added.

교반기(80 rpm)를 구비한 두 번째의 284 리터(75 갤런)의 유리 라이닝된 물 재킷형 반응기를 60℃ (140℉)로 만들었다. 0.2 마이크로미터 필터(미국 미네소타주 미니아폴리스 소재의 씨.씨.데이 컴퍼니(C.C.Day Co.)로부터 입수함; 부품 번호 25-10110-002-01-WG)를 통해 여과된 114 ㎏ (253 lb)의 탈이온수를 반응기에 첨가하였다. 교반기 속도를 100 rpm으로 증가시켰다. 반응기와 수용기 둘 모두의 온도가 60℃ (140℉)가 되면, 수용기에 대한 질소 압력을 증가시켜 첫 번째 반응기로부터의 내용물이 두 번째 반응기로 유동하도록 하였다.A second 284 liter (75 gallon) glass lined water jacketed reactor with a stirrer (80 rpm) was brought to 60 ° C. (140 ° F.). 114 kg (253 lb) filtered through a 0.2 micron filter (CCDay Co., Minneapolis, Minn .; Part No. 25-10110-002-01-WG) ) Deionized water was added to the reactor. The stirrer speed was increased to 100 rpm. When the temperature of both the reactor and receiver reached 60 ° C. (140 ° F.), the nitrogen pressure on the receiver was increased to allow the contents from the first reactor to flow into the second reactor.

2단계 균질기(타입70-M-310-TBS; 미국 매사추세츠주 에버렛 소재의 맨톤-가우린 매뉴팩쳐링 컴퍼니(Manton-Gaulin Manufacturing Co.)로부터 입수함; 탈이온수로 플러싱함)의 물 유입구 연결부를 튜브와 0.2 마이크로미터 필터(씨.씨. 데이 컴퍼니로부터 입수함; 부품 번호 25-10110-002-01-WG)를 이용하여 균질기의 유입구에 부착시켰다. 25 마이크로미터 필터 카트리지(씨.씨.데이 컴퍼니로부터 입수함; 부품 번호 -25-RYA10T)를 반응기의 유출구와 균질기의 유입구 연결부 사이에 부착하였다. 균질기의 작동 압력을 20.7 ㎫ (3000 psig)로 설정하고, 혼합물을 20.7 ㎫ (3000 psig)로 펌핑하였다. 일단 균질기로부터의 산출물이 고체가 전혀 없는 청백색 에멀젼이면, 이 산출물을 폴리에틸렌 라이너를 가진 208 리터 (55 갤런) 드럼 내로 향하게 하였다.Water inlet connection of a two-stage homogenizer (type 70-M-310-TBS; obtained from Manton-Gaulin Manufacturing Co., Everett, Mass .; flushed with deionized water) Was attached to the inlet of the homogenizer using a tube and a 0.2 micrometer filter (obtained from C. C. Day Company; part number 25-10110-002-01-WG). A 25 micrometer filter cartridge (obtained from C. C. Day Company; Part No. -25-RYA10T) was attached between the outlet of the reactor and the inlet connection of the homogenizer. The operating pressure of the homogenizer was set to 20.7 MPa (3000 psig) and the mixture was pumped to 20.7 MPa (3000 psig). Once the output from the homogenizer was a solid-free blue-white emulsion, the output was directed into a 208 liter (55 gallon) drum with a polyethylene liner.

청백색 에멀젼을 두 번째로 균질기를 통과시키고, 산출물을 다시 폴리에틸렌 라이너를 가진 208 리터 (55 갤런) 드럼 내로 향하게 하였다. 첫 번째 반응기에 응축물 디캔터(decanter)를 장착하고, 이를 탈이온수로 플러싱하고 세정한 후, 청 백색 에멀젼을 (청결한) 반응기 내로 충전시켰다. 교반기를 60 rpm으로 만들고, 재킷 온도를 38℃ (100℉)로 설정하였다. 이어서, 반응기를 밀폐하고 내용물에 진공 (8 ㎪ (60 ㎜ Hg))을 걸었다. 에틸 아세테이트 증류물을 디캔터에 수집하면서, 진공을 서서히 5.3 ㎪ (40 ㎜ Hg)로 증가시켜 과다한 발포를 최소화시켰다. 45.4 ㎏ (100 lbs.)의 에틸 아세테이트가 수집되었을 때, 증류를 종료시키고, 반응기를 21℃ (70℉)로 냉각시키고, 생성된 에멀젼을 25마이크로미터 카트리지 필터(씨.씨.데이 컴퍼니로부터 입수함; 부품 번호 SWF-25-RYA10T)를 통해 19 리터 (5 갤런)의 폴리에틸렌 라이닝된 통 내로 배출시키고, 뚜껑을 덮었다.The blue white emulsion was passed through a homogenizer for the second time and the output was directed back into a 208 liter (55 gallon) drum with a polyethylene liner. The first reactor was equipped with a condensate decanter, which was flushed with deionized water and washed, after which a blue white emulsion was charged into the (clean) reactor. The stirrer was made at 60 rpm and the jacket temperature was set to 38 ° C. (100 ° F.). The reactor was then sealed and vacuum (8 kPa (60 mm Hg)) was applied to the contents. While ethyl acetate distillate was collected in a decanter, the vacuum was slowly increased to 5.3 kPa (40 mm Hg) to minimize excessive foaming. When 45.4 kg (100 lbs.) Of ethyl acetate was collected, the distillation was terminated, the reactor was cooled to 21 ° C. (70 ° F.) and the resulting emulsion was obtained from a 25 micrometer cartridge filter (C. C. Day Company). Via a part number SWF-25-RYA10T) into a 19 liter (5 gallon) polyethylene lined pail and capped.

생성된 에멀젼을 하기 절차에 따라 코팅 스테이션을 이용하여 알파 알루미나 섬유(10,000 데니어; 미국 미네소타주 세인트폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니에 의해 상표명 "넥스텔 세라믹 옥사이드 파이버(CERAMIC OXIDE FIBER) 610"*으로 시판됨)의 단선에 코팅하였다. 상기에 설명한 바와 같이 "테라탄 2900" 에멀젼을 탈이온수를 이용하여 5% "테라탄 2900" 에멀젼으로 희석하고, 코팅 스테이션의 사이징 트레이 내에 두었다. 사이징 롤을 코팅 트레이에 침지시켜 에멀젼을 취한다. 단선을 사이징 롤에 34.7 m/분 (114 ft/분)의 속도로 통과시켜 사이징을 하나의 섬유 단선에 코팅시켰다. 사이징 적용 롤의 속도는 1.5%의 사이징 순 코팅 중량을 제공하도록 설정하였다. 코팅된 섬유 단선을 건조 캔(100℃로 가열된 15 ㎝ (6 인치) 직경의 크롬-코팅된 강철 롤) 주위에 12회 감고, 이어서 판지 실린더 상에 권취하였다.The resulting emulsion was made of alpha alumina fibers (10,000 denier; sold under the trade name "CERAMIC OXIDE FIBER 610" * by 3M Company, St. Paul, Minn.) Using a coating station according to the following procedure. It was coated on a single wire. As described above, the "teratan 2900" emulsion was diluted with 5% "teratan 2900" emulsion with deionized water and placed in the sizing tray of the coating station. The sizing roll is immersed in the coating tray to take the emulsion. The sizing was coated on one fiber break by passing the break through the sizing roll at a speed of 34.7 m / min (114 ft / min). The speed of the sizing application roll was set to provide a sizing net coating weight of 1.5%. Coated fiber breaks were wound twelve times around a drying can (a 6 inch diameter chrome-coated steel roll heated to 100 ° C.) and then wound onto a cardboard cylinder.

[* 이용한 섬유는 에멀젼 적용 이전에 언사이징(unsize)하였다. 쓰리엠에 의해 시판되는 섬유는 전형적으로 그 위에 사이징을 보유한 채 판매된다. 그러한 사이징은 전형적으로 섬유를 5분 동안 적어도 700℃로 가열함으로써 제거할 수 있다.][ * Fibers used were unsized prior to emulsion application. Fibers marketed by 3M are typically sold with sizing on them. Such sizing can typically be removed by heating the fiber to at least 700 ° C. for 5 minutes.]

섬유 단선에 적용된 사이징의 양은 사이징된 단선의 1 미터(3 ft) 조각을 칭량하고(w초기), 사이징된 단선 조각을 5분간 700℃ 노에 두고, 노로부터 샘플을 꺼내고, 실온으로 냉각시키고, 이어서 샘플을 재칭량(w최종)함으로써 결정하였다. 적용된 사이징의 중량% (Sw)를 하기 식을 이용하여 계산하였다:The amount of sizing applied to the fiber break was weighed (w initial ) a 1 meter (3 ft) piece of sized wire, the sized wire was placed in a 700 ° C. furnace for 5 minutes, samples were taken from the furnace, cooled to room temperature, The sample was then determined by reweighing (w final ). The weight percent (S w ) of the applied sizing was calculated using the following formula:

Figure 112008054609028-PCT00001
Figure 112008054609028-PCT00001

건조된 사이징 재료의 부가 중량은 약 2 중량%였다. 사이징 재료는 깨끗하게 섬유에서 연소 제거된 것으로 시각적으로 관찰되었다.The added weight of the dried sizing material was about 2% by weight. The sizing material was visually observed to be cleanly burned away from the fibers.

실시예Example 2 2

4 리터 (1 갤런) 유리 단지에 2858 그램의 탈이온수를 충전시켰다. 카울 블레이드 믹서(Cowl's blade mixer)를 장착한 오버헤드 믹서를 유리 단지 내로 삽입하고, 500 rpm이 되게 하고, 150 그램의 폴리에틸렌 글리콜(300,000 g/몰의 수평균 분자량; 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼로부터 상표명 "폴리옥스 WSR N-750"으로 입수함)을 카울 블레이드에 의해 생성된 와동에서 서서히 (약 30분에 걸쳐) 첨가하였다. 생성된 혼합물을 약 60 시간 동안 플랫폼 쉐이커 테이블(platform shaker table)(미국 뉴저지주 에디슨 소재의 뉴 브룬스윅 사이언티픽 컴퍼니 인크.(New Brunswick Scientific Co. Inc.)로부터 상표명 "이노바(INNOVA) 2000"으로 입수함) 상에 두었다.A 4 liter (1 gallon) glass jar was charged with 2858 grams of DI water. An overhead mixer equipped with a cowl's blade mixer was inserted into the glass jar, brought to 500 rpm, and 150 grams of polyethylene glycol (300,000 g / mol number average molecular weight; Dow Chemical, Midland, Mich.) (Available under the name "Polyox WSR N-750") was added slowly (over about 30 minutes) in the vortex produced by the cowl blade. The resulting mixture was subjected to a platform shaker table (New Brunswick Scientific Company Inc., Edison, NJ) for about 60 hours under the trade name “INNOVA 2000”. Obtained).

생성된 용액을 실시예 1에 설명된 바와 같이 알루미나 섬유의 단선 상에 코팅하였다. 건조된 사이징 재료의 부가 중량은 약 1 중량%였다. 사이징 재료는 깨끗하게 섬유에서 연소 제거된 것으로 시각적으로 관찰되었다.The resulting solution was coated on a single wire of alumina fiber as described in Example 1. The added weight of the dried sizing material was about 1% by weight. The sizing material was visually observed to be cleanly burned away from the fibers.

실시예 3Example 3

실시예 3은 3 그램의 폴리에틸렌 글리콜(1500 g/몰 수평균 분자량; 미국 위스콘신주 밀워키 소재의 시그마-알드리치로부터 상표명 "PEG 1500"으로 입수함)을 폴리에틸렌 글리콜 전에 탈이온수에 첨가한 것을 제외하고는 실시예 2에 설명한 바와 같이 제조하였다.Example 3 except that 3 grams of polyethylene glycol (1500 g / mole number average molecular weight; obtained under the trade name “PEG 1500” from Sigma-Aldrich, Milwaukee, WI) was added to deionized water prior to polyethylene glycol Prepared as described in Example 2.

생성된 용액을 실시예 1에 설명된 바와 같이 알루미나 섬유의 단선 상에 코팅하였다. 건조된 사이징 재료의 부가 중량은 약 1.5 중량%였다. 사이징 재료는 깨끗하게 섬유에서 연소 제거된 것으로 시각적으로 관찰되었다.The resulting solution was coated on a single wire of alumina fiber as described in Example 1. The added weight of the dried sizing material was about 1.5% by weight. The sizing material was visually observed to be cleanly burned away from the fibers.

실시예 4Example 4

실시예 4는 150 그램의 폴리에틸렌 글리콜(20,000 g/몰의 수평균 분자량; 시그마-알드리치로부터 상표명 "PEG 20,000"으로 입수함)을 폴리에틸렌 글리콜 대신 사용하였음을 제외하고는 실시예 2에 설명한 바와 같이 제조하였다. 생성된 물질은 투명한 용액이었다.Example 4 was prepared as described in Example 2 except that 150 grams of polyethylene glycol (number average molecular weight of 20,000 g / mol; obtained under the trade name “PEG 20,000” from Sigma-Aldrich) was used in place of polyethylene glycol. It was. The resulting material was a clear solution.

생성된 용액을 실시예 1에 설명된 바와 같이 알루미나 섬유의 단선 상에 코팅하였다. 건조된 사이징 재료의 부가 중량은 약 1 중량%였다. 사이징 재료는 깨끗하게 섬유에서 연소 제거된 것으로 시각적으로 관찰되었다.The resulting solution was coated on a single wire of alumina fiber as described in Example 1. The added weight of the dried sizing material was about 1% by weight. The sizing material was visually observed to be cleanly burned away from the fibers.

실시예 5Example 5

3.8 리터 (1 갤런) 유리 단지에 2850 그램의 탈이온수를 충전시켰다. 카울 블레이드 믹서를 구비한 오버헤드 믹서를 유리 단지 내로 삽입하고, 500 rpm으로 만들고, 150 그램의 폴리에틸렌 글리콜(35,000 g/몰의 수평균 분자량; 미국 노스캐롤라이나주 마운트 홀리 소재의 클래리언트 코포레이션으로부터 상표명 "폴리글리콜 35000"으로 입수함)을 카울 블레이드에 의해 생성된 와동에서 서서히(약 10분에 걸쳐) 첨가하였다. 생성된 물질은 투명한 무색 용액이었다.A 3.8 liter (1 gallon) glass jar was charged with 2850 grams of DI water. An overhead mixer equipped with a cowl blade mixer was inserted into a glass jar, made at 500 rpm, and 150 grams of polyethylene glycol (35,000 g / mol number average molecular weight; Clariant Corporation, Mount Holly, NC) Obtained as “polyglycol 35000” was added slowly (over about 10 minutes) in the vortex created by the cowl blade. The resulting material was a clear colorless solution.

생성된 용액을 희석시키고, 실시예 1에 설명된 바와 같이 알루미나 섬유의 단선 상에 코팅하였다. 건조된 사이징 재료의 부가 중량은 약 1 중량%였다. 사이징 재료는 깨끗하게 섬유에서 연소 제거된 것으로 시각적으로 관찰되었다.The resulting solution was diluted and coated on a single wire of alumina fiber as described in Example 1. The added weight of the dried sizing material was about 1% by weight. The sizing material was visually observed to be cleanly burned away from the fibers.

실시예 6Example 6

6 리터 스테인레스강 비이커에 2970 그램의 탈이온수를 충전시키고, 믹서(미국 뉴욕주 하우포즈 소재의 찰스 로스 앤드 선 컴퍼니(Charles Ross & Son Co.)로부터 상표명 "로스 믹서 에멀시파이어(ROSS MIXER EMULSIFIER)"로 입수된 모델 # ME100L)를 비이커 내로 삽입하였다. 믹서를 5000 rpm으로 만들고, 30 그램의 폴리에틸렌 글리콜(4,000,000 g/몰의 수평균 분자량; 다우 케미칼로부터 상표명 "폴리옥스 WSR-301"로 입수함)을 물에 서서히(약 15분에 걸쳐) 첨가하였다. 생성된 혼합물을 쉐이커 테이블(실시예 2 참고; 125 rpm) 상에 12시간 동안 두었다.A 6-liter stainless steel beaker was charged with 2970 grams of deionized water, and the mixer (ROSS MIXER EMULSIFIER, manufactured by Charles Ross & Son Co. of Howford, NY, USA). Model # ME100L), obtained as ", was inserted into the beaker. The mixer was made at 5000 rpm and 30 grams of polyethylene glycol (number average molecular weight of 4,000,000 g / mol; obtained under the trade name "Polyox WSR-301" from Dow Chemical) was added slowly (over about 15 minutes) to water. . The resulting mixture was placed on a shaker table (see Example 2; 125 rpm) for 12 hours.

생성된 용액을 실시예 1에 설명된 바와 같이 알루미나 섬유의 단선 상에 코팅하였다. 건조된 사이징 재료의 부가 중량은 약 1.5 중량%였다. 사이징 재료는 깨끗하게 섬유에서 연소 제거된 것으로 시각적으로 관찰되었다.The resulting solution was coated on a single wire of alumina fiber as described in Example 1. The added weight of the dried sizing material was about 1.5% by weight. The sizing material was visually observed to be cleanly burned away from the fibers.

실시예 7Example 7

6 리터 스테인레스강 비이커에 2985 그램의 탈이온수를 충전시켰다. 카울 블레이드 믹서를 구비한 오버헤드 믹서를 유리 단지 내로 삽입하고, 500 rpm으로 만들고, 15 그램의 폴리에틸렌 글리콜(7,000,000 g/몰의 수평균 분자량; 다우 케미칼로부터 상표명 "폴리옥스 WSR-303"으로 입수함)을 물에 서서히(약 30분에 걸쳐) 첨가하였다. 생성된 혼합물을 쉐이커 테이블(실시예 2 참고; 125 rpm) 상에 12시간 동안 두었다.A 6 liter stainless steel beaker was charged with 2985 grams of DI water. An overhead mixer equipped with a cowl blade mixer was inserted into a glass jar, made at 500 rpm, and 15 grams of polyethylene glycol (number average molecular weight of 7,000,000 g / mol; obtained from Dow Chemical under the trade name "Polyox WSR-303" ) Was added slowly to the water (over about 30 minutes). The resulting mixture was placed on a shaker table (see Example 2; 125 rpm) for 12 hours.

생성된 용액을 실시예 1에 설명된 바와 같이 알루미나 섬유의 단선 상에 코팅하였다. 건조된 사이징 재료의 부가 중량은 약 2 중량%였다. 사이징 재료는 깨끗하게 섬유에서 연소 제거된 것으로 시각적으로 관찰되었다.The resulting solution was coated on a single wire of alumina fiber as described in Example 1. The added weight of the dried sizing material was about 2% by weight. The sizing material was visually observed to be cleanly burned away from the fibers.

실시예 8Example 8

6 리터 스테인레스강 비이커에 2850 그램의 탈이온수를 충전시키고 로스(Ross) 스크린 헤드를 구비한 믹서("로스 믹서 에멀시파이어")를 비이커 내로 삽입하였다. 믹서를 5000 rpm으로 만들고, 물을 약 60℃로 가열하고, 30 그램의 폴리에틸렌 글리콜("폴리옥스 WSR N-750")을 물에 서서히(약 15분에 걸쳐) 첨가하였다. 생성된 혼합물을 통상적인 롤러 테이블(약 40 rpm)에 12시간 동안 두어, 흐린 용액을 얻었다.A 6 liter stainless steel beaker was charged with 2850 grams of deionized water and a mixer with a Ross screen head (“Loss Mixer Emulsifier”) was inserted into the beaker. The mixer was brought to 5000 rpm, the water was heated to about 60 ° C. and 30 grams of polyethylene glycol (“Polyox WSR N-750”) was added slowly (over about 15 minutes) to the water. The resulting mixture was placed on a conventional roller table (about 40 rpm) for 12 hours to give a cloudy solution.

생성된 용액을 실시예 1에 설명된 바와 같이 알루미나 섬유의 단선 상에 코팅하였다. 건조된 사이징 재료의 부가 중량은 약 1.3 중량%였다. 사이징 재료는 깨끗하게 섬유에서 연소 제거된 것으로 시각적으로 관찰되었다.The resulting solution was coated on a single wire of alumina fiber as described in Example 1. The added weight of the dried sizing material was about 1.3% by weight. The sizing material was visually observed to be cleanly burned away from the fibers.

실시예 9Example 9

6 리터 스테인레스강 비이커에 2850 그램의 탈이온수를 충전시키고 로스(Ross) 분산 블레이드를 구비한 믹서("로스 믹서 에멀시파이어")를 비이커 내로 삽입하였다. 믹서를 5000 rpm으로 만들고, 150 그램의 폴리에틸렌 글리콜(400,000의 수평균 분자량; 다우 케미칼로부터 상표명 "폴리옥스 WSR N-3000"으로 입수함)을 물에 서서히(약 30분에 걸쳐) 첨가하였다. 이것에 의해 투명한 용액이 생성되었다.A 6 liter stainless steel beaker was charged with 2850 grams of deionized water and a mixer with Ross dispersion blades (“Loss Mixer Emulsifier”) was inserted into the beaker. The mixer was made at 5000 rpm and 150 grams of polyethylene glycol (number average molecular weight of 400,000; obtained under the trade name “Polyox WSR N-3000” from Dow Chemical) were added slowly (over about 30 minutes) to water. This produced a clear solution.

생성된 용액을 실시예 1에 설명된 바와 같이 알루미나 섬유의 단선 상에 코팅하였다. 건조된 사이징 재료의 부가 중량은 약 1.5 중량%였다. 사이징 재료는 깨끗하게 섬유에서 연소 제거된 것으로 시각적으로 관찰되었다.The resulting solution was coated on a single wire of alumina fiber as described in Example 1. The added weight of the dried sizing material was about 1.5% by weight. The sizing material was visually observed to be cleanly burned away from the fibers.

실시예 10Example 10

실시예 10은, 폴리에틸렌 글리콜(4000 g/몰의 수평균 분자량; 클래리언트 코포레이션으로부터 상표명 "폴리글리콜 4000S"로 입수함)을 "PEG 1500" 폴리에틸렌 글리콜 대신 탈이온수에 첨가한 것을 제외하고는 실시예 3에 설명한 바와 같이 제조하였다.Example 10 was carried out except that polyethylene glycol (number average molecular weight of 4000 g / mol; obtained under the trade name “Polyglycol 4000S” from Clarity Corporation) was added to deionized water instead of “PEG 1500” polyethylene glycol. Prepared as described in Example 3.

생성된 용액을 실시예 1에 설명된 바와 같이 알루미나 섬유의 단선 상에 코팅하였다. 건조된 사이징 재료의 부가 중량은 약 1.3 중량%였다. 사이징 재료는 깨끗하게 섬유에서 연소 제거된 것으로 시각적으로 관찰되었다.The resulting solution was coated on a single wire of alumina fiber as described in Example 1. The added weight of the dried sizing material was about 1.3% by weight. The sizing material was visually observed to be cleanly burned away from the fibers.

실시예 11Example 11

실시예 11은, 폴리에틸렌 글리콜(8000 g/몰의 수평균 분자량; 클래리언트 코포레이션으로부터 상표명 "폴리글리콜 8000S"로 입수함)을 "폴리글리콜 4000S" 폴리에틸렌 글리콜 대신 탈이온수에 첨가한 것을 제외하고는 실시예 10에 설명한 바와 같이 제조하였다.Example 11, except that polyethylene glycol (number average molecular weight of 8000 g / mol; obtained under the trade name "polyglycol 8000S" from Clarity Corporation) was added to deionized water instead of "polyglycol 4000S" polyethylene glycol Prepared as described in Example 10.

생성된 용액을 실시예 1에 설명된 바와 같이 알루미나 섬유의 단선 상에 코팅하였다. 건조된 사이징 재료의 부가 중량은 약 2 중량%였다. 사이징 재료는 깨끗하게 섬유에서 연소 제거된 것으로 시각적으로 관찰되었다.The resulting solution was coated on a single wire of alumina fiber as described in Example 1. The added weight of the dried sizing material was about 2% by weight. The sizing material was visually observed to be cleanly burned away from the fibers.

실시예 12Example 12

실시예 12는 147 그램의 "폴리옥스 WSR N-750" 및 3.02 그램의 "PEG-1500"을 150 그램의 "폴리옥스 WSR N-750" 폴리에틸렌 글리콜 대신 탈이온수에 첨가한 것을 제외하고는 실시예 2에 설명된 바와 같이 제조하였다. 건조된 사이징 재료의 부가 중량은 약 1.2 중량%였다. 사이징 재료는 깨끗하게 섬유에서 연소 제거된 것으로 시각적으로 관찰되었다.Example 12 except Example 147 grams of "Polyox WSR N-750" and 3.02 grams of "PEG-1500" were added to deionized water instead of 150 grams of "Polyox WSR N-750" polyethylene glycol. Prepared as described in 2. The added weight of the dried sizing material was about 1.2% by weight. The sizing material was visually observed to be cleanly burned away from the fibers.

본 발명의 다양한 변형 및 변경은 본 발명의 범주 및 사상으로부터 벗어남이 없이 당업자에게 명백하게 될 것이며, 본 발명이 본 명세서에 나타낸 예시적인 실시 형태들로 부당하게 한정되지 않음을 이해하여야 한다.Various modifications and alterations of this invention will become apparent to those skilled in the art without departing from the scope and spirit of this invention, and it should be understood that this invention is not unduly limited to the exemplary embodiments shown herein.

Claims (8)

각각의 세라믹 옥사이드 섬유는 외측 표면을 가지며, 세라믹 옥사이드 섬유의 적어도 일부의 외측 표면의 적어도 일부분은 내부에 사이징 재료를 가지고, 사이징 재료는 하기 화학식에 의해 나타내어지는 조성물을 포함하는, 사실상 연속적인 세라믹 옥사이드 섬유의 단선:Each ceramic oxide fiber has an outer surface, at least a portion of the outer surface of at least a portion of the ceramic oxide fiber having a sizing material therein, the sizing material comprising a composition represented by the following formula: Disconnection of fiber: R'O-(RO)n - HR'O- (RO) n -H [여기서,[here, R'은 CxH2x +1 (여기서, x는 1-8임) 또는 -H로부터 선택되며;R 'is selected from C x H 2x +1 where x is 1-8 or -H; R은 -(CyH2y)- (여기서, y는 1-4임), 및R is- (C y H 2y )-, where y is 1-4, and -CH2-O-(CH2)m- (여기서, m은 2-5임)으로 이루어진 군으로부터 선택되고;-CH 2 -O- (CH 2 ) m -where m is 2-5; n은 수평균 분자량이 500 g/몰 내지 7,000,000 g/몰 범위 내에 있도록 선택됨].n is chosen such that the number average molecular weight is in the range of 500 g / mol to 7,000,000 g / mol. 제1항에 있어서, 사실상 연속적인 세라믹 옥사이드 섬유는 결정질인 단선.The disconnection of claim 1, wherein the substantially continuous ceramic oxide fibers are crystalline. 제1항에 있어서, 사실상 연속적인 세라믹 옥사이드 섬유는 결정질 알루미나 섬유, 결정질 알루미노실리케이트 섬유, 결정질 알루미노보로실리케이트 섬유 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단선.The solid wire of claim 1, wherein the substantially continuous ceramic oxide fibers are selected from the group consisting of crystalline alumina fibers, crystalline aluminosilicate fibers, crystalline aluminoborosilicate fibers, and combinations thereof. 제1항에 있어서, n은 수평균 분자량이 500 g/몰 내지 3,000,000 g/몰 범위 내에 있도록 선택되는 단선.The disconnection of claim 1, wherein n is selected such that the number average molecular weight is in the range of 500 g / mol to 3,000,000 g / mol. 제1항에 있어서, n은 수평균 분자량이 500 g/몰 내지 400,000 g/몰 범위 내에 있도록 선택되는 단선.The disconnection of claim 1, wherein n is selected such that the number average molecular weight is in the range of 500 g / mol to 400,000 g / mol. 사실상 연속적인 세라믹 옥사이드 섬유 - 여기서, 각각의 세라믹 옥사이드 섬유는 외측 표면을 가짐 - 의 단선을 제공하는 단계; Providing a disconnection of substantially continuous ceramic oxide fibers, wherein each ceramic oxide fiber has an outer surface; 하기 화학식: Formula: R1'O-(R1O)n1 - HR 1 'O- (R 1 O) n 1 -H [여기서,[here, R1'은 Cx1H2x1 +1 (여기서 x1은 1-8임) 또는 -H로부터 선택되며;R 1 ′ is selected from C × 1 H 2x1 +1 , wherein x1 is 1-8 or —H; R1은 -(Cy1H2y1)- (여기서 y1은 1-4임), 및 -CH2-O-(CH2)m1- (여기서 m1은 2-5임)로 이루어진 군으로부터 선택되고; n은 수평균 분자량이 500 g/몰 내지 7,000,000 g/몰 범위 내에 있도록 선택됨]으로 나타내어지는 조성물을 포함하는 수성계 사이징 재료로 세라믹 옥사이드 섬유의 적어도 일부의 외측 표면의 적어도 일부분을 코팅하는 단계; 및R 1 is selected from the group consisting of- (C y1 H 2y1 )-, where y 1 is 1-4, and -CH 2 -O- (CH 2 ) m1 -where m 1 is 2-5 Become; coating at least a portion of the outer surface of at least a portion of the ceramic oxide fibers with an aqueous based sizing material comprising a composition wherein n is selected such that the number average molecular weight is in the range of 500 g / mol to 7,000,000 g / mol; And 물의 적어도 일부분을 제거하는 단계를 포함하는, 제1항에 따른 사실상 연속 적인 세라믹 옥사이드 섬유의 단선을 제공하는 방법.A method for providing a disconnection of a substantially continuous ceramic oxide fiber according to claim 1 comprising removing at least a portion of water. 제6항에 있어서, 수성계 사이징 재료는 용액인 방법.The method of claim 6, wherein the aqueous based sizing material is a solution. 제6항에 있어서, 수성계 사이징 재료는 에멀젼인 방법.The method of claim 6, wherein the aqueous based sizing material is an emulsion.
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