DE1225349B - Glaszusammensetzungen fuer in Akrylharze als Verstaerkung einzubettende Glasfasern - Google Patents
Glaszusammensetzungen fuer in Akrylharze als Verstaerkung einzubettende GlasfasernInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
C03c
Deutsche Kl.: 32 b -3/04
Nummer: 1225 349
Aktenzeichen: O7447VIb/32b
Anmeldetag: 7. Juni 1960
Auslegetag: 22. September 1966
Die Erfindung betrifft Glaszusammensetzungen, wie sie zur Herstellung von Fasern in Kombination
mit einem Akrylharz in einem Glas-Harz-Produkt Verwendung finden.
In den letzten Jahren hat man insbesondere die Akrylharze fortschreitend verbessert und zu Materiahen
ausgestaltet, die sich in einer Vielzahl neuer Produkte mit eingebauten Glasfaserverstärkungen
verwenden lassen. Kombiniert man die Akrylharze mit üblichen Glasfasern, dann erhält man. ein unschönes
und unerwünschtes Aussehen. Dies geht auf den unterschiedlichen Lichtbrechungsindex von Harz
und Glas zurück. Bestimmte Akrylharze haben einen Brechungsindex von 1,49, während beispielsweise die
üblichen Textilglasfasern, wie man sie nach dem USA.-Patent 2 334 961 herstellen kann, einen von
diesem Wert wesentlich abweichenden Brechungsindex besitzen, so daß sich bei der Kombination von
Harz-Glas-Fasern im Endprodukt ein unschönes durchscheinendes oder schleieriges Aussehen ergibt.
Obwohl die üblichen Textilglasfasern ausgezeichnete Verstärkungseigenschaften aufweisen, ist bei bestimmten
Produkten das Aussehen des Endproduktes außerordentlich kritisch, und es ergibt sich die Forderung
nach einer Zusammensetzung mit einem solchen Brechungsindex, daß die Glasverstärkung in
dem mit Glasfasern verstärkten Produkt unsichtbar ist oder doch ein gutes Aussehen ergibt, falls sie noch
sichtbar sein sollte.
Gläser mit einem Brechungsindex von 1,49 bis 1,51 sind an sich bekannt (vgl. Thiene, Glas,
2. Band, 1939, S. 952, letzte Zeile [Muranoglas 1923 (grün)], ferner S. 954, 1. Zeile [Glas Nr. 838 (930)],
und S. 957, 2. Zeile [Verbrennungsglas Murano (1924)]), jedoch sind diese nicht für die Herstellung
von Glasfasern und zum Einbetten derartiger Fasern in Kunstharze vorgeschlagen worden.
In der französischen Patentschrift 1149 289 sind
glasfaserhaltige Gebilde beschrieben, die aus mindestens zwei Glasfasern des gleichen Materials, die
sich durch verschiedene Abkühlungsgeschwindigkeiten bei ihrer Herstellung unterscheiden, zusammengesetzt
sind. Für die dabei verwendeten Gläser sind kerne Brechungsexponenten angegeben, und es
werden diese speziell beim Abkühlen behandelten Fasern auch nicht unsichtbar in Kunstharze eingebettet.
Die vorliegende Erfindung hat eine Glaszusammensetzung zum Ziel, die sich in Akrylharze einbauen
läßt. Vorzugsweise soll daraus ein Glas hergestellt werden, das sich als Verstärkung in derartigen
Kunstharzmaterialien eignet.
Glaszusammensetzungen für in Akrylharze als Verstärkung einzubettende Glasfasern
Anmelder:
Owens-Corning Fiberglas Corporation,
Toledo, Ohio (V. St. A.) ; V ..".'.'.
Vertreter: ....
Dipl.-Ing. R. H. Bahr und Dipl.-Phys. E. Betzier,
Patentanwälte, Herne, Freiligrathstr. 19
Als Erfinder benannt:
Ralph L. Tiede, Newark, Ohio (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 19. Juni 1959 (821385) - -
Es hat sich gezeigt, daß Kieselsäure und Boroxyd den Brechungsindex herabsetzen und daß Soda und
gewisse andere Bestandteile, wie Fluoride, AIuminiumoxyd,
Kalk und Magnesiumoxyd, hinzugegeben werden müssen, um das richtige Verhältnis zwischen Viskosität und Temperatur, eine ausreichende
Lebensdauer und Mischbarkeit mit der fertigen Zusammensetzung zu erhalten. Die Komponenten
liegen in folgenden Anteilen in Gewichtsprozenten vor.
Bestandteile Gewichtsprozent
SiO2 60 bis 62
Al2O3 6,0 bis 8,0
CaO 2,4 bis 4,2
MgO 1,6 bis 2,9
B2O3 13,3 bis 14,0
Na2O 7,9 bis 12,0
F2 2,0 bis 3,9
Fe2O3 nicht mehr als 0,04
Die folgenden Zusammensetzungen sind als Beispiele für das Erfindungsprinzip gedacht.
609 667/146
1 | 2 | 3 | . Beispiel 4 |
5 | 6 | 7 | |
Bestandteile in Gewichtsprozenten SiO2 AlO3 CaO MgO B2O3 Na2O F2 Fe2O3 Brechungsindex der Fasern |
59,96 - 8,00 4,17 2,84 13,99 9,00 2,00 0,04 1,50 |
61,40 7,92 3,50 2,38 13,87 7,92 2,97 0,04 1,49 |
61,97 8,00 3,57 2,43 13,99 8,00 2,00 0,04 1,50 |
'■■ 61,09 7,88 3,48 2,37 13,32 7,88 3,94 0,04 1,49 |
61,96 6,00 2,40 1,63 13,99 11,99 2,00 0,03 1,50 |
61,10 7,88 3,48 2,37 13,80 7,88 3,45 0,04 1,49 |
60,69 7,96 3,84 2,61 13,91 8,46 2,49 0,04 1,495 |
Temperatur 0C |
Temperatur 0C |
Temperatur 0C |
Temperatur | Temperatur 0C |
|||
Logarithmische Viskosität 1,5 1,75 2,00 2,25 2,50 2,75 • 3,00 ............ |
1480 1398 1320 1258 1200 |
1532 1443 1369 1296 1249 |
1582 1490 1408 1338 1273 |
1522 1442 1368 1295 |
1561 1415 1325 1300 1227 1166 1109 |
Aus den Beispielen erkennt man, daß Kieselsäure und Boroxyd wesentliche Bestandteile sind.
Diese beiden Materialien liefern Gläser mit niedrigem Brechungsindex. Glaszusammensetzungen mit
Brechungsindizes von etwa 1.49 bis etwa 1.51 enthalten einen ziemlich großen Anteil an diesen Materialien.
An sich sind Kieselsäure und Boroxyd unmischbar, jedoch läßt sich dieser Zustand durch Zugabe
von Aluminiumoxyd korrigieren. Die Zugabe von Kalziumoxyd und Aluminiumoxyd.reduziert die
Viskosität und verbessert die Dauerhaftigkeit des Glases. Eisenoxyd liegt vorzugsweise in der Größenordnung
von 0,04 Gewichtsprozent und darunter vor und dient der Verbesserung des Aussehens. Der Anteil
kann jedoch auch bis auf 0,04% steigen. Höhere Werte unterstützen die Verformbarkeit des Glases
und senken die Gemengekosten,
Die offenbarten Glaszusammensetzungen haben Brechungsindizes von 1,49 bis 1,51 und lassen sich
in üblicher Weise zerfasern. Bei den bekannten Faserherstellungsverfahren treten Schmelzglasströme
aus einem Vorrat aus und werden zu Fasern ausgezogen, indem man einen Gasblasstrahl oder eine mechanische
Ausziehvorrichtung verwendet. So kann man beispielsweise Dampfblasvorrichtungen, oder
Gas-Luft-Brenner verwenden, um die Gasblasstrahlen zu erzeugen, wie es in den USA.-Patenten
2 287 006 und 2,481 543 beschrieben ist. Zum mechanischen Ausziehen der Fasern verwendet man
Wickelspulen bzw. Ausziehräder, wie sie durch die USA.-Patentschriften 2 391870 und 2 729 027 bekanntgeworden
sind.
Bezüglich der Faserherstellung stellt die Beziehung zwischen Viskosität und Temperatur eine wichtige
physikalische Eigenschaft dar. Diese Beziehung wird in dem betreffenden Bereich mit Hilfe eines rotierenden
Zylinders bestimmt. Das Glas wird in einem geeigneten
Behälter in einem Ofen gehalten, der auf die gewünschte Temperatur erhitzt werden kann. Das
zum Drehen mit konstanter Geschwindigkeit der in das Schmelzglas eingetauchten Spindel erforderliche
Drehmoment wird gemessen und läßt sich in Viskositätswerte umrechnen. Die Beziehung zwischen Viskosität
und Temperatur läßt sich durch Messungen bei verschiedenen Temperaturen feststellen. Manchmal
empfiehlt es sich, die gewonnenen Werte in Form einer Kurve des Logarithmus der Viskosität gegen
die Temperatur aufzutragen. Nach der Feststellung des Verflüssigungspunktes des Glases läßt sich die
Viskosität am Verflüssigungspunkt durch Extrapolieren der Kurve festlegen. Je größer die Viskosität
am Verflüssigungspunkt ist, desto weniger wahrscheinlich ist es, daß die Entglasung die Faserbildung
bei der Faserherstellung stört. Obwohl die Verflüssigungstemperaturen
nur in dem Beispiel 2 angegeben sind, zeigt dieses Beispiel bereits die erstrebte
Beziehung von Verflüssigung und Viskosität bei der Faserherstellung.
Die offenbarten Glaszusammensetzungen eignen sich insbesondere für die Herstellung von Textilfasern
in Strangform, die dann auf kurze Längen geschnitten und in Mattenform gesammelt werden,
Diese Matten dienen als Verstärkung für ein Akrylharz mit im wesentlichen dem Brechungsindex des'Glases,
d. h., 1,49 bis 1,51. Selbstverständlich will man eine vollständige Benetzung der Fasern durch das zu verstärkende
Akrylharz haben. Man benötigt dazu eine Schlichterzusämmensetzung mit dem richtigen
Brechungsindex und mit den erforderlichen Bindeeigenschaften auf den Fasern vor dem Zusammenbau
von Glas und "Harz, jedoch richtet sich die vorliegende Erfindung im wesentlichen nur auf die richtige
Glaszusammensetzung.
Bei Zugabe von Fluor erniedrigt sich die Viskosi-
Bei Zugabe von Fluor erniedrigt sich die Viskosi-
5 6
tat. Ein geeignetes fluorhaltiges Ausgangsmaterial ist durch folgende Zusammensetzungen in
Natriumsiliziumfluorid. Die angegebenen Prozent- wichtsprozent:
sätze sind theoretische Mengen, berechnet auf den ., «-,·,.
Ausgangsmaterialien. Das Schmelzen im Tiegel führt Bestandtale Gewxchtsprozent
zu einem Verlust von einem Drittel der angegebenen 5 lift
α η ι? « η
Fluormengen. Das verwendete Fluor kann in mög- rn
oaw α ο
liehst großen Anteilen zugegeben werden, ohne daß rf*!
γι ~\s ^n
man Milchglas erhält. Obwohl Scherben oder Kugeln ^gU 1,6 bis 2,SJ
aus solchen Gemengen etwas milchig sind, zeigen die ij η
7 ο w ι % η
aus diesen Scherben oder Kugeln hergestellten Fasern io ^a2u
onw ta
diese Trübung nicht, da sie bei ihrer Herstellung J λ '■', l'^°ls; ?%„
rasch abkühlen. FeA
nicht mehr als 0,04
Claims (1)
- Patentanspruch:Glaszusammensetzungen für in Akrylharze als Verstärkung einzubettende Glasfasern mit einem Brechungsindex, der im wesentlichen gleich dem eines Akrylharzes ist, gekennzeichnetIn Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1149 289; USA.-Patentschriften Nr. 2 287 006, 2 334 961,2 391 870, 2 481543, 2 729 027; Hermann Thiene, »Glass«, Jena, 1939, 2. Band,S. 952, 954, 957.
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