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Glas, insbesondere zur Herstellung von Glasfasern nach einem Schleuderausziehverfahren
Die Erfindung bezieht sich auf eine Glaszusammensetzung, die sich insbesondere zur Herstellung von Glasgegenständen, vorzugsweise Glasfasern, eignet.
Zentrifugal- oder Schleuderherstellungsprozesse erfordern Glaszusammensetzungen mit besonderen physikalischen Eigenschaften, damit ein Produkt von hoher Qualität mit verhältnismässig geringen Kosten entstehen kann. Bei derartigen Schleuder- oder Zentrifugalverfahren wird in einem mit verhältnismässig hoher Geschwindigkeit umlaufenden Spinnkopf das in Fasern auszuziehende Schmelzgut eingeführt. Dieses Schmelzgut tritt dann durch Öffnungen in der Begrenzungswandung des Spinnkopfes in Form einzelner Körper aus, die im allgemeinen radial zum Spinnkopf in einen ringförmigen, von einem Brenner oder einer Luftverteilungsleitung kommenden Blasstrom eintreten. Innerhalb dieses Blasstromes erfolgt das Ausziehen dieser Glaskörper in Fasern geringen Durchmessers.
Es hat sich nun gezeigt, dass eine geeignete Glaszusammensetzung mit Silizium und and em glasbildenden Bestandteilen, die frei von Fluor u. ähnl.
Elementen oder dessen Verbindungen bleiben, im wesentlichen aus den folgenden Bestandteilen bestehen soll, wobei die Anteile in Gew.-% angegeben sind.
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<tb>
<tb>
Bestandteile <SEP> : <SEP> Anteile <SEP> : <SEP> Bevorzugt <SEP> : <SEP>
<tb> SiO2 <SEP> 52 <SEP> bis <SEP> 64 <SEP> 60, <SEP> 04 <SEP>
<tb> A03 <SEP> 2 <SEP> bis <SEP> 5 <SEP> 3,26
<tb> CaO <SEP> 5 <SEP> bis <SEP> 10 <SEP> 8, <SEP> 24 <SEP>
<tb> MgO <SEP> 2 <SEP> bis <SEP> 6 <SEP> 3, <SEP> 96 <SEP>
<tb> Nap. <SEP> K <SEP> O. <SEP> L <SEP> O <SEP> 12 <SEP> bis <SEP> 18 <SEP> 14, <SEP> 21 <SEP> (nua, <SEP> 0) <SEP>
<tb> B2O3 <SEP> 6 <SEP> bis <SEP> 11 <SEP> 10, <SEP> 05 <SEP>
<tb> TiO2 <SEP> 2 <SEP> bis <SEP> 5
<tb> ZrO <SEP> 2 <SEP> bis <SEP> 6
<tb> BaO <SEP> 2 <SEP> bis <SEP> 6
<tb> Fe2O3 <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 14 <SEP>
<tb> MnO <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 8
<tb> ZnO <SEP> 0 <SEP> bis <SEP> 2
<tb> und <SEP> nicht <SEP> mehr <SEP> als <SEP> zirka <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> bis <SEP> 0,5 <SEP> Gew.-% <SEP> CaF. <SEP>
<tb>
Die oben genannten Glaszusammensetzangen weisen eine Verflüssigungstemperatur von 870 bis zirka 10500 auf. Die oben angegebene bevorzugte Zusammensetzung hat eine Verflüssigungstemperatur von 9600 und eine Temperatur von 10350 bei 1000 Peise.
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ken. Diese verhältnismässig niedrige Verflüssigungstemperatur ermöglicht es, die Glaszusammensetzungen durch die Glasverarbeitungsvorrichtung mit verhältnismässig niedrigen Temperaturen gehen zu lassen, so dass die Lebensdauer der Glasverarbeitungsvorrichtung einschliesslich des Spinnkopfes usw. wesentlich verlängert wird.
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Die angegebenen Glassorten weisen eine geringe Neigung zur Kristallbildung und zum Kristallwachs turn auf. Die Viskosität der meisten dieser Glassorten ist geringer als die üblicher Glaszusammensetzungen, die man früher beim Ausziehen von Glasfasern durch Dampf verwendet hat. Die Haltbarkeit dieser Glassorten ist ausserordentlich günstig und es hat sich herausgestellt, dass man die Haltbarkeit noch verbessern kann, indem man anorganische Salze, beispielsweise Aluminiumsulfat, in das auf die Fasern aufzubringende Harzbindemittel einbaut.
Insbesondere Boroxyd ist ein wesentlicher Bestandteil, da es die chemische Haltbarkeit bedingt und die Verflüssigungstemperatur sowie die Viskosität zu einem erheblichen Teil herabsetzt.
Kalziumoxyd und Magnesiumoxyd sind eingebaut, um die Viskosität und die Herstellungskosten auf einem Minimum zu halten. Die Glaszusammensetzungen nach der Erfindung zeichnen sich alle dadurch aus, dass sie bereits bei niedriger Temperatur sehr flüssig sind und geringe Kernbildungsgeschwindigkeiten zeigen, aber noch merkliche Mengen von Kalziumoxyd und Magnesiumoxyd enthalten. Kalziumoxyd und Magnesiumoxyd können gewöhnlich in Gläsern mit niedrigem Verflüssigungspunkt nicht geduldet werden. Bei diesen Gläsern gemäss der Erfindung zeigt es sich jedoch, dass gerade Kalzium- und Magnesiumoxyd wesentliche Bestandteile darstellen.
Titanoxyd und Zirkonoxyd dienen zur Verbesserung der Haltbarkeit, der Flüssigkeit, der Viskosität, der Geschwindigkeitsabnahme, der Kristallbildung usw. Jedoch sind Titan-und Zirkonoxyde nicht wesentliche Bestandteile und man kann deshalb gegebenenfalls diese Zusätze zur Senkung der Herstellungskosten der Glaszusammensetzungen weglassen.
Auch Aluminiumoxyd scheint kein'wesentlicher Bestandteil zu sein, jedoch unterstützt. es die Haltbarkeit des Glases. Aluminiumoxyd kann auch durch Kieselsäure ersetzt werden. Die Zugabe von Aluminium-oder Titanoxyd, von Zirkonoxyd und Bariumoxyd unterstützt ferner eine Verbesserung der Verflüssigungstemperaturen.
Natriumoxyd dient als Flussmittel zur Unterstützung des Schmelzvorganges und zur Verminderung der Viskosität. Es muss im Überschuss verwendet werden, damit die Haltbarkeit des Glases erhalten bleibt.
Soda kann man gegebenenfalls teilweise oder ganz durch Lithium- oder Kaliumoxyd ersetzen. Geringe Mengen von Lithiumoxyd und Kaliumoxyd zusammen mit Soda verbessern die Haltbarkeit des Glases.
Zur Verbesserung der Haltbarkeit kann man ferner Eisenoxyd, Manganoxyd und Zinkoxyd in die erfindungsgemässen Gläser einbauen. Im allgemeinen erhöhen sic jedoch die Viskosität und sollten deshalb nur in geringen Mengen zugegeben werden. Fluor stellt keinen wesentlichen Bestandteil der erfindungsgemässen Glaszusammensetzungen dar. Durch Einbau in geringen Mengen kann man jedoch die Viskosität senken und den Schmelzvorgang beschleunigen sowie die Haltbarkeit verbessern. Das Fluor muss als Kalziumfluorid in Anteilen nicht über 2 Gew.- i !) und vorzugsweisezwischen0. 3 und 0 5 Gew. % zugegeben werden. Es hat sich gezeigt, dass sich die Fluor-Verbindung durch B203 ohne Verlusi : der erwünschten physikalischen Eigenschaften ersetzen lässt.
Die oben erwähnten Glaszusammensetzungen eignen sich besonders für die Verwendung bei Schleuderverfahren, bei denen der Spinnkopf mit verhältnismässig geringen Temperaturen zur Vermeidung seiner Erosion und Oxydation betrieben werden soll. Niedrige Betriebstemperaturen lassen sich mit den erfindungsgemässen Glaszusammensetzungen erreichen, wodurch der Spinnkopf und die andere Glasverarbeitungsvorrichtung eine grössere Lebensdauer erhalten. Ausserdem liefern die erfindungsgemässen Glaszusammensetzungen bei der Verflüssigungstemperatur eine hohe Fliessfähigkeit, so dass sich hochwertige Fasern mit sehr hoher Produktionsgeschwindigkeit erzeugen lassen.
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