DE1596748B2 - Gegen wasser und chemikalien widerstandsfaehige glaeser mit geringer viskositaet von etwa 3000 poise bei 1000 grad c fuer die herstellung von glasfasern - Google Patents
Gegen wasser und chemikalien widerstandsfaehige glaeser mit geringer viskositaet von etwa 3000 poise bei 1000 grad c fuer die herstellung von glasfasernInfo
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Description
SiO2 57 bis 60
Al2O3 6 bis 7,5
CaO 5 bis 6,5
MgO 2 bis 2,5
Na2O 11 bis 13
K2O.... 2 bis 3
B2O3 5 bis 6
BaO 1 bis 2
ZrO2 1,5 bis 2,5
ZnO 0,7 bis 1,5
Fe2O3 : 0 bis 1
F 0,5 bis 1,5
unter Einhaltung folgender Gewichtsprozent-Verhältnisse:
25
30
0,3 <
0,35 <
MgO
CaO
CaO
K2O
Äi~ö7
< 0,5
< 0,45
h CaO + BaO + ZnO Na2O + K2O
35
40
2. Gläser nach Anspruch !,gekennzeichnet durch
folgende Zusammensetzungen in Gewichtsprozent:
SiO2 58,2 bis 59,2
Al2O3 6 bis 7
CaO , 5,80 bis 6,50
MgO 2,10 bis 2,40
Na2O 11,10 bis 12,30
K2O 2,10 bis 2,80
B2O3 . / 5,20 bis 5,80
BaO 1,40 bis 1,80
ZrO2 1,90 bis 2,50
ZnO · 0,90 bis 1,30
Fe2O3 0,75 bis 0,80
F 0,80 bis 1,20
3. Glas nach einem der Ansprüche 1 und 2, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzungen
in Gewichtsprozent:
SiO2 58,65
Al2O3 6,15
CaO 6,30
MgO 2,30
Na,0... 11,15
45
55
K2O
B2O3
BaO
ZrO2
ZnO
Fe2O3
F
SO3
TiO2
MnO ; 0,07
O Rest 0,43
2,50
5,60
1,75
2,40
1,20
0,85
1,05
0,30
0,10
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Die Erfindung betrifft für die Herstellung von Glasfasern bestimmte, gegen Wasser und Chemikalien
widerstandsfähige Gläser mit einem Gehalt an SiO2, Al2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, BaO, B2O3, ZrO2,
ZnO und F, mit geringer Viskosität von etwa 3000 Poise bei 1000° C und einer oberen Entglasungstemperatur,
die um wenigstens 50° C niedriger als die der Viskosität von 3000 Poise entsprechenden Arbeitstemperatur ist und deren maximale Entglasungsgeschwindigkeit
nicht größer als 0,3 μΐη/Min. ist.
An für die Herstellung von Glasfasern bestimmte Gläser werden sehr strenge Anforderungen gestellt.
Sie sollen
1. eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen den Angriff von Wasser haben, die wiederum einen geringen
Gehalt an Alkalimetalloxid bedingt,
2. eine hohe Widerstandfähigkeit gegen Chemikalien,,
mit denen die Faser während ihrer Herstellung und Verwendung in Berührung kommt,
haben,
3. chemisch ausreichend inert sein gegenüber dem Material der Gegenstände, mit denen sie in Berührung
kommen,
4. bei einer möglichst niedrigen Temperatur eine Viskosität aufweisen, die für die Faserherstellung
erforderlich ist,
5. eine relativ geringe Schmelztemperatur haben, damit die Fasererzeugungsorgane aus billigem
Material hergestellt werden können,
6. eine obere Entglasungstemperatur haben, die mindestens um 5O0C unter der Faserherstellungstemperatur
liegt,
7. eine maximale Entglasungsgeschwindigkeit von nicht mehr als 0,3 μπι/Min. haben, so daß bei der
Fadenziehtemperatur praktisch keine Entglasung erfolgt,
8. billig sein.
Für die Herstellung von Glasfasern sind bereits zahlreiche Gläser vorgeschlagen worden, jedoch nur
eine ganz beschränkte Zahl von Gläsern wird bei der industriellen Fertigung von Glasfasern eingesetzt,
da die meisten, wie es sich herausgestellt hat, zumindest nicht alle an sie gestellten Bedingungen in ausreichendem
Maße erfüllen können.
Bekannt ist ein Glas (britische Patentschrift 965 018),
mit einem Gehalt an SiO2, Al2O3, CaO, MgO, Na2O,
K2O, BaO, ZrO2, ZnO, B2O3 und F, das für die
Herstellung von Glasfasern für die Verstärkung von Kunststoffen bestimmt ist und eine farblose Faser
guter chemischer Beständigkeit ergeben soll.
3 4
Infolge ihres hohen BaO-Gehaltes greifen sie das nen Mengen. Es ist durch Versuche festgestellt worden,
Feuerfestmaterial des Schmelzofens an. Die einer Vis- daß kosität von 30000C entsprechende Arbeitstemperatur
liegt nicht um mindestens 500C höher als die 1. der Gehalt an Boranhydrid nicht geringer als
Liquidustemperatur, so daß zumindest an den kälte- 5 5 Gewichtsprozent sein soll, wenn man ein weiches
ren Stellen der Fasererzeugungsorgane mit Entglasung Glas mit guten Entglasungseigenschaften und
und daher mit einer Verstopfung der Austrittsöffnun- hoher Beständigkeit erhalten will. Mehr als
gen für das Glas und somit mit einer Unterbrechung 6 Gewichtsprozent steigern den Preis des Glases,
der Faserherstellung gerechnet werden muß. ohne weitere Vorteile zu bringen,
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die An- io 2. ein 2 Gewichtsprozent nicht übersteigender Ge-
teile dieser Bestandteile so auszuwählen, daß die vor- halt BaO die Viskosität und die Liquidustempera-
beschriebenen Nachteile der bekannten Gläser ver- tür senkt, ohne die Wasserbeständigkeit und die
mieden werden und Gläser geschaffen werden, die Warmfestigkeit nachteilig zu beeinflussen. Er
alle an sie gestellten Forderungen voll und ganz er- wirkt auch nicht korrodierend auf das Material
füllen. 15 der Fasererzeugungsorgane,
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Gläser gemäß 3. Zinkoxid ein wesentlicher Bestandteil des erder
Erfindung gekennzeichnet durch folgende auf das findungsgemäßen Glases ist und ein Anteil von
Gewicht bezogene prozentuale Anteile der Bestand- 0,7 bis 1,5 Gewichtsprozent die Viskosität und
teile: die Liquidustemperatur sehr fühlbar absenkt,
27 bis 60 20 °^ne °*a^ ^e Warmfestigkeit und die Dauer-
6 b's 75 festigkeit der Glasfasern verändert werden. Ein
3 2 bis 65 höherer Gehalt an Zinkoxid steigert die ange-
2 bis 25 gebenen Eigenschaften nur sehr wenig, birgt die
^ 011 bis 13' Gefahr einer Phasentrennung und belastet den
Q 2 bis 3 2^ Preis,
2Q 5 bjs g 4. eine Begrenzung der Alkalioxide Na2O und K2O
3 1 bis 2 zwischen 13,5 und 15 Gewichtsprozent notwendig
t ZrO,j·,· - - ist, wenn die Dauerfestigkeit nicht herabgesetzt
'· ZnCl η 7 u-S ic werden soll.
Δηυ 0,7 bis 1,5
p^ 3
0 5 b'S M Durch Versuche wurde ferner festgestellt, daß es
' ' nicht nur auf ganz bestimmte Anteile der Glasbestandteile
ankommt, sondern auch auf vier ganz beunter Einhaltung folgender Gewichtsprozent-Ver- stimmte Verhältnisse verschiedener Oxide zueinander,-hältnisse:
35 wenn alle zuvor genannten Bedingungen in zufriedenstellender Weise erfüllt werden sollen:
MgO 5. Das Gewichtsprozent-Verhältnis
MgO 5. Das Gewichtsprozent-Verhältnis
' < PnO <
'
Na2O + K2O
K O
O 35 < 2 < o,45 zwischen 0,70 und 0,85 einschließlich ist not-
Al2O3 ' wenig für eine gute Alterungsbeständigkeit, eine
geringe Entglasung und gute thermische Eigenschäften.
Unterhalb von 0,70 nimmt die Angreif-
MgO + CaO + BaO + ZnO barkeit rasch zu, und der Erweichungspunkt fällt
0,70 < < ®>^ ab. Oberhalb von 0,85 steigt die Liquidustempera-
2 2 tür ebenso wie die Entglasungsgeschwindigkeit.
6. Das Gewichtsprozent-Verhältnis
°>55 < < °'62 5 Al2O3 + ZrO2
Na2O + K2O ______
Die erfindungsgemäßen Gläser haben gegenüber den Gläsern gemäß der britischen Patentschrift
965 Ol 8 den Vorteil, daß sie viel weniger BaO enthalten und daher das Feuerfestmaterial des Schmelzofens
nicht angreifen. Ihre einer Viskosität von etwa 3000 Poise entsprechende Spinntemperatur liegt niedriger,
so daß die Lebensdauer der Fasererzeugungsorgane verlängert wird. Die Liquidustemperatur liegt
um über 500C unterhalb der einer Viskosität von 3000 Poise entsprechenden Spinntemperatur, so daß
Entglasungen auch an den kälteren Stellen der Fasererzeugungsorgane nicht zu befürchten sind.
Die erfindungsgemäßen Gläser enthalten zwingend 10 Oxide und Fluor in ganz bestimmten ausgewoge-
soll zwischen 0,55 und 0,62 einschließlich liegen aus den gleichen Gründen, wie sie in Punkt 5
angegeben sind.
K2O
7. Das Gewichtsprozent-Verhältnis "XTqT zwischen
0,35 und 0,45 einschließlich gestattet die Verwendung von Phonolith als Quelle für Aluminiumoxid.
8. Das Gewichtsprozent-Verhältnis 1- zwischen
0,3 und 0,5 einschließlich gestattet die Verwendung von Dolomit als Quelle für Magnesiumoxid
und von Flußspat als Quelle für Fluor. Die Zusammensetzungen, die das meiste Fluor enthalten,
5 6
werden also ein Gewichtsprozent-Verhältnis 10~3 kcal/m -h·0 C oder bei einer Dich te von 16 kg/m3
-£B° in der Nähe von 0,3 und die Zusammen- £me Wärmeleitzahl von 31 · 10;3 kcal/m-h · ° C oder
CaO ' bei einer Dichte von 30 kg/m3 eine Wärmeleitzahl
Setzungen, die das wenigste Fluor enthalten, ein von 28 · 10~3 kcal/m · h · °G.
Gewichts-Verhältnis ^- nahe bei 0,5 haben. 5 „Die t erfindungsgemäßen Gläser haben thermische
CaO Konstanten, die die Verwendung der daraus herge-
Die erfindungsgemäßen Gläser weisen eine große stellten Fasern für die Wärmeisolation bei mittleren
Widerstandsfähigkeit gegen Wasser und Chemikalien und hohen Temperaturen gestatten. Insbesondere ist
auf. Die Messung des Angriffs nach der Methode der ihr dilatometrisch gemessener Erweichungspunkt
Deutschen Glastechnischen Gesellschaft ergibt einen io höher oder gleich 580° C.
trockenen Rückstand unter 8 mg. Sie sind in weit höhe- Wenn sich die erfindungsgemäßen Gläser insbeson-
rem Maße chemisch inert gegenüber den Körpern, dere die Herstellung von für Isolierzwecke bestimmte
die mit ihnen in Berührung kommen, als es die vor- Glasfasern eignen, so können sie auch wegen ihrer
bekannten Gläser, insbesondere die Gläser der bri- sehr großen spezifischen Oberfläche im Verhältnis
tischen Patentschrift 965 018, sind. 15 zum Volumen für die Herstellung von kontinuierlichen
Diese Gläser haben eine geringe Viskosität von Glasfasern für textile Zwecke Verwendung finden,
3000 Poise bei einer Temperatur unterhalb oder gleich wobei meistens Spinndüsen aus Platin verwendet
10150C. werden, die unmittelbar mit geschmolzenem Glas oder
Ihr Gestehungspreis ist sehr niedrig infolge der ge- aber mit Scherben oder Kugeln aus Glas gespeist
ringen Rohstoff- und Schmelzkosten. 20 werden.
Die geringe Schmelztemperatur führt zu einer Er- Die Vorteile bestehen in den geringen Kosten der
sparnis an für die Verarbeitung dieser Gläser erforder- Rohstoffe, geringeren Schmelzkosten wegen der niedlichen
Kalorien und an den Abmessungen des Schmelz- rigen Schmelztemperatur sowie in der längeren Lebensofens. Ihre ziemlich niedrige Temperatur bei der für dauer der Spinndüsen.
die Faserherstellung erforderlichen Viskosität erlaubt 25 Nach einer vorteilhaften Ausfiihrungsart der er-
die Verwendung von SpezialStählen für die Faserer- findungsgemäßen Gläser liegen die Zusammenset-
zeugungsorgane (z. B. Spinndüsen) und eine beträcht- zungen in folgenden Grenzen:
liehe Lebensdauer dieser Organe.
Dje erfindungsgemäßen Gläser haben eine Liqui- Gewichtsprozent
dustemperatur, die um wenigstens 50° C niedriger ist 30 SiO2 58,2 bis 59,2
als die einer Viskosität von 3000 Poise entsprechende Al2O3 6. bis 7
Arbeitstemperatur. Daher befinden sich auch die kai- CaO 5,80 bis 6,50
testen Teile der Fasererzeugungsorgane immer noch MgO 2,10 bis 2,40
auf einer oberhalb der Liquidustemperatur liegenden Na2O 11,10 bis 12,30
Temperatur, so daß es nicht zur Entglasung und somit 35 K2O 2,10 bis 2,80
zur Verstopfung der Austrittsöffnungen und Unter- B2O3
5,20 bis 5,80
brechung der Faserherstellung kommen kann. BaO 1,40 bis 1,80
Außerdem haben die erfindungsgemäßen Gläser ZrO2 1,90 bis 2,50
eine maximale Entglasungsgeschwindigkeit von gleich ZnO 0,90 bis 1,30
oder weniger als 0,3 μΐη/Min. Daher ist die Entgla- 40 Fe2O3 0,75 bis 0,80
sung auch unterhalb der Liquidustemperatur in einer F ; 0,80 bis 1,20
bis 500C gehenden Temperaturzone Null oder derart
gering, daß sie auch im Falle einer Senkung der
Fasererzeugungstemperatur eine einwandfreie Faser- Nachstehend wird als den Schutzumfang nicht be-
herstellung während einer sehr langen Zeit gestatten. 45 grenzendes Beispiel die Analyse eines erfindungsge-
Die erfindungsgemäßen Gläser eignen sich für die mäßen Glases gegeben, das von besonderem Interesse
Herstellung von Glasfasern für Isolierzwecke. Ins- ist, sowie eine Schmelztemperatur, seine Viskositätsbesondere eignen sie sich für die Herstellung von feinen und Entglasungseigenschaften sowie seine Wasser-Fasern
durch Ausschleudern des geschmolzenen GIa- beständigkeit und seine thermischen Konstanten,
ses durch Zentrifugalkraft aus öffnungen im Um- 50
fangsmantel eines rotierenden Hohlkörpers. Sie können jedoch auch verwendet werden für die Herstellung
fangsmantel eines rotierenden Hohlkörpers. Sie können jedoch auch verwendet werden für die Herstellung
von Glasfasern nach anderen Verfahren, z.B. nach Beispiel dem Blasverfahren, bei dem das Ausziehen durch
Luft, Dampf oder Flammen erfolgt oder nach dem 55
Luft, Dampf oder Flammen erfolgt oder nach dem 55
Schleuderverfahren, bei dem ein Materialstrom auf Gewichtsprozent
eine Scheibe oder nacheinander auf mehrere Scheiben SiO2 58,65
oder Zylinder aufläuft. Sie eignen sich für die Her- Al2O3 6,15
stellung von leichten faserigen Erzeugnissen von sehr CaO 6,30
großer Isolierfähigkeit, die aus Fasern von 3 bis 4 μΐη 6o MgO 2,30
mittleren Durchmessers bestehen und gegebenenfalls Na20 11,15
mit einem geeigneten Binder, z. B. auf Phenolformalde- K2 O 2,50
hydbasis, oder auf Basis eines Phenol-Formaldehyd- B2O3 5,60 '
Harnstoff-Mischpolymerisats oder eines Phenol- BaO 1,75
Formaldehyd-Melamin-Mischpolymerisats gebunden 65 ZrO2 2,40
sind. ZnO 1,20
Diese Erzeugnisse haben beispielsweise bei einer F 1,05
Dichte von 10 kg/m3 eine Wärmeleitzahl von 35· Fe2O3 0,85
Gewichtsprozent
SO3 0,30
TiO2 0,10
MnO 0,07
O als Rest 0,43
Schmelztemperatur 13200C
Dilatometrisch gemessene
Erweichungstemperatur 585° C
Angreifbarkeit durch Wasser 6,8 mg
Entglasung
Obere Entglasungstemperatur 950° C
Temperatur bei der maximalen Entglasungsgeschwindigkeit 8600C
Maximale Entglasungsgeschwindigkeit (in Mikron/Minute) 0,2
Entglasungsgeschwindigkeit Null bis zu einer Temperatur von 9300C
Viskosität
| Temperatur in 0C | log ν | η Viskosität in Poise |
| 5 900 | 4,40 | 25 300 |
| 1000 | 3,55 | 3 510 |
| 1010 | 3,48 | 3000 |
| 1100 | 2^3 | 850 |
| io 1200 | 2,43 | 270 |
Dieses Glas eignet sich besonders für die Herstellung von Glasfasern nach dem Schleuderverfahren. Es
kann jedoch auch für die Herstellung von Textilglasfasern verwendet werden. Bei Textilglasfasern ist oft
ein klares Glas gewünscht. Das im vorstehenden Beispiel beschnebene Glas entspncht infolge seines sehr
geringen Eisengehaltes dieser Forderung.
209553/378
Claims (1)
1. Für die Herstellung von Glasfasern bestimmte, gegen Wasser und Chemikalien widerstandsfähige
Gläser mit einem Gehalt an SiO2, Al2O3, CaO,
MgO, Na2O, K2O, B2O3, BaO, ZrO2, ZnO und F,
mit niedriger Viskosität von etwa 3000 Poise bei 1000° C und einer oberen Entglasungstemperatur,
die um wenigstens 500C niedriger ist als die der Viskosität von 3000 Poise entsprechende Arbeitstemperatur und deren maximale Entglasungsgeschwindigkeit
nicht größer als 0,3 μπι/Minute ist, gekennzeichnet durch folgende, auf
das Gewicht bezogene prozentuale Anteile der Bestandteile:
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| FR1906A FR1429387A (fr) | 1965-01-14 | 1965-01-14 | Compositions de verre |
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