DE2223670A1 - PROCESS FOR INCREASING THE STRENGTH OF INORGANIC FIBERS, IN PARTICULAR GLASS FIBERS - Google Patents
PROCESS FOR INCREASING THE STRENGTH OF INORGANIC FIBERS, IN PARTICULAR GLASS FIBERSInfo
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Description
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Verfahren zur u'e st igkeit serhohung von anorganischen Faserstoffen, insbesondere GlasfaserstoffenProcess for increasing the strength of inorganic Fibrous materials, in particular fiberglass materials
Die .Srfindung betrifft ein Verfahren zur Festigkeitserhöhung von anorganischen Faserstoffen, insbesondere Giasfaserstofren.The .Srfindung relates to a method for increasing strength of inorganic fibers, especially glass fibers.
-üi's ist bekannt, den Festigkeitsabfall von .Erzeugnissen aus Glasfaserstoffen beim thermischen Entschlichten dadurch zu vermindern, daß die Glasfaserstoffe vor dem thermischen Entschlichten mit einer Alkali- oder Erdalkalisalzlösung oder -schmelze imprägniert und danach auf 3OO bis 550 0O erhitzt werden, wobei neben dem Entschlichten ein teilweiser Ionenaustausch zwischen dem Alkali- oder Srdalkaliion des Salzes und dem Alkalilion des Glases erfolgt. Der festigkeitssteigernde Effekt ergibt sich dadurch, daß das Alkaliion des Glases durch ein Alkali- oder Erdalkaliion mit größerem Ionendurchmesser ausgetauscht wird. Eine Variante des bekannten Verfahrens sieht vor, aas Salz der Schlichte, die beim Erspinnen des Glasfaserstoffes aufgetragen wird, zuzusetzen» Ein Nachteil des Verfahrens ist, daß der Festigkeitsabfall beim Ent s chi ichton nur in sehr geringem Maße kompensiert werden kann, da dio fixierte Hochtemperaturstruktur der Glasfaserstoffe weitgehend abgebaut v/ird.-üi's is known to reduce the drop in strength of products made of glass fibers during thermal desizing by impregnating the glass fibers with an alkali or alkaline earth salt solution or melt before thermal desizing and then heating them to 3OO to 550 0 O, in addition to the Desizing a partial ion exchange between the alkali or Srdalkaliion of the salt and the alkali ion of the glass takes place. The strength-increasing effect results from the fact that the alkali ion of the glass is exchanged for an alkali or alkaline earth ion with a larger ion diameter. A variant of the known method provides for the salt to be added to the size that is applied when the glass fiber material is spun the fiberglass is largely degraded.
Es ist weiter Dekannt, Massivgläser, die eine zum Kristallisieren neigende Zusammensetzung aufweisen, oder Gläser, die Kristallkeimbildner enthalten, durch Erhitzen ganz oder teilweise zu kristallisieren, wodurch die Festigkeit erhöht wird.It is further decant, solid glass, the one to crystallize have a tendency to composition, or glasses that contain crystal nucleating agents, partially or completely by heating crystallize, increasing the strength.
Das Verfahren hat den Nachteil, daß das Erhitzen der Gläser längere Zeit in Anspruch niiamt, wodurch ein kontinuierlicher Vert-'.hrensobiauf nicht möglich ist. Außerdem geht die fixierte Hochtemperaturstruktur der Gläser weitgehend verloren.The method has the disadvantage that the heating of the glasses takes a long time, which means a continuous Vert - '. But it is not possible. In addition, the fixed one goes The high-temperature structure of the glasses has largely been lost.
Der Z.veck der ftriindung besteht darin, anorganische Faserstoffe, insbesondere Glasfaserstoffe, mit erhöhter FestigkeitThe purpose of the invention is to use inorganic fibers, especially fiberglass, with increased strength
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mit einem kontinuierlichen Verfahren zu erhalten.with a continuous process.
uer Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein /erfahren zum thermischen Behandeln von anorganischen Faserstofien, insbesondere von Glasfaserstoffen unter weite st gehender Beibehaltung der rixierben Hochtemperaturstruktur der Faserstofie zu schaffen. The invention is based on the object of creating a method for the thermal treatment of inorganic fiber materials, in particular glass fiber materials, while largely maintaining the fixed high-temperature structure of the fiber materials.
indungsgemäß wir α die Aufgabe aadui'ch gelöst, aaß die anorganischen Faserstoffe, insbesondere Glasfaser stone, mit einer Salzschmelze oder Salzlösung behandelt und danach einen Thermoschock ausgesetzt werden.In accordance with this, the problem is solved by the inorganic ones Fibers, in particular glass fiber stone, with treated with a molten salt or salt solution and then subjected to a thermal shock.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe ebenfalls dadurch gelöst, daß die anorganischen Faserstoffe, insbesondere Glasfaserstoffe, mit einer zur Kristallisation fähigen Zusammensetzung oder einer Kristallkeimbildner enthaltenden Zusammensetzung einem Thermoschock ausgesetzt werden.According to the invention the object is also achieved in that the inorganic fiber materials, especially glass fiber materials, with a composition capable of crystallization or a composition containing a crystal nucleating agent Exposed to thermal shock.
Die bevorzugte Form des Thermoschocks ist erfindungsgemäß eine Plasmabehandlung. Das Plasma wird mittels eines Plasmabrenners aus Stickstoff, Argon oder einem anderen Gas erzeugt. Die Temperatur des Plasma beträgt 1OOOO bis 30000 0O. Die bevorzugte Form des orfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, das Fadengebilde aus anorganischen Faserstoffen, insbesondere Glasfaserstoffen, kontinuierlich mit hoher Geschwindigkeit einen Plasmastrahl durchlaufen. Heben der Festigkeitserhöhung erfolgt gleichzeitig eine Entfernung der auf dem Faden befindliehen Schlichte. Die Salzschmelze oder Salzlösung besteht aus Salzen von Alkali und/oder Erdalkalien, die vorzugsweise einen größeren Ionenradius aufweisen als die im anorganischen Faserstoff befindlichen Alkaliionen. Durch die Salzbehandlung mit anschließendem Thormoschock wird oberflächlich das im anorganischen Faserstoff befindliche Alkaliion durch das Alkali- und/oder Erdal'raliion des Salzes ausgetauscht, wodurch infolge Entstehung von Druckspannungen die Festigkeit erhöht wird. Vorzugsweise erfolgt nach der Behandlung ein Y/aschprozeß zur Entfernung des Salzes.According to the invention, the preferred form of thermal shock is a plasma treatment. The plasma is generated from nitrogen, argon or another gas using a plasma torch. The temperature of the plasma is 1OOOO to 30000 0 O. The preferred form of orfindungsgemäßen process is continuously passed through the thread structure of inorganic fibers, in particular glass fiber materials, high speed plasma jet. When the increase in strength is raised, the size on the thread is removed at the same time. The molten salt or salt solution consists of salts of alkali and / or alkaline earths, which preferably have a larger ionic radius than the alkali ions in the inorganic fiber material. As a result of the salt treatment followed by a Thormoshock, the surface of the alkali ion in the inorganic fibrous material is exchanged for the alkali and / or Erdal'raliion of the salt, which increases the strength as a result of compressive stresses. A Y / ash process is preferably carried out after the treatment to remove the salt.
- 3 30 9 810/0956- 3 30 9 810/0956
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Ia1I st aiii sationsfähige Gläser sind beispielsweise Li0O - Al2Oo-3iO-, - Gläser. Als Eeimbildner eignet sicti beispielsweise Titandioxid. Durch die KiermoSchockbehandlung wird eine oberflächliche KrIytallisation des anorganischen Faserstoffes erreicht, wodurch die Festigkeit stark erhöht wird.Ia 1 I st aiii sationsbaren glasses are for example Li 0 O - Al 2 Oo-3iO-, - glasses. Titanium dioxide, for example, is suitable as an egg-forming agent. The KiermoSchock treatment achieves a superficial crystallization of the inorganic fiber, which greatly increases the strength.
Die η räch dem erfindungsgeinäßen Verfahren verfestigten anorganischen leaser stoffe v/erden vorzugsweise nach der Hierino Schockbehandlung einer nachbehandlung unterworfen, beispielsweise mit einem dchutzüberzug versehen, der gefärbt oder pigmentiert sein kmn, oder i'iit organofunktionelien siliziumorganischen Verbindungen behandelt. Die Nachbehandlun^sprozesse haben den Zweck, den anorganischen Faserstoff für bestimmte Einsatzzwecke entsprechend zu präpapioren. Die erfindunjsgemäß verfestigten anorgmischen Faserstoffe eignen sich zur Herstellung von glasfasorstoffverstärkten Plasten oder Elasten, Haushalttexbilien und technischen '.textilien.The η after the process according to the invention solidified inorganic Leaser fabrics are preferably grounded after the Hierino shock treatment subjected to an after-treatment, for example provided with a protective coating that can be colored or pigmented kmn, or i'iit organofunctional organosilicon compounds treated. The purpose of the post-treatment processes is the inorganic fiber for certain purposes accordingly to prepaper. The inorganic solidified according to the invention Fibers are suitable for the production of fiberglass reinforced Plastics or elastics, household textiles and technical textiles.
Die Erfindung soll nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The invention is intended below on the basis of some exemplary embodiments are explained in more detail.
1. Riη Faden aus einem Alumosilicatglas mit 7 % Fa2O wird mit einer Geschwindigkeit von yo m/min durch eine KKO^-Schmelze von 350 0O und anschließend einem Plasmastrahl von 100C0 0C geführt. Der Glasfaden passiert anschließend ein Bad mit warmen Wasser, um das Salz zu entfernen. Danach wird der Glasfaden mit einem pigmentierten Acrylharzüberzug versehen. Die Zugfestigkeit des Fadens wird gegenüber der Ausgangsfestigkeit um 20 bis 25 % erhöht.1. Riη thread made of an aluminosilicate glass with 7% Fa 2 O is passed through a KKO ^ melt of 350 0 O and then a plasma jet of 100C0 0 C at a speed of yo m / min. The glass thread then goes through a bath of warm water to remove the salt. Then the glass thread is provided with a pigmented acrylic resin coating. The tensile strength of the thread is increased by 20 to 25% compared to the initial strength.
Ein Faden aun einem Li0O-Al2^SiO2-GIaS wird mit einer Geschwindigkeit" von 80 m/min durch einen Plasmastrahl mit einer 'fenrperntur von 10000 0G geführt und anschließend mit einer iiipo;-:ysilsniöcun-3 behandelt. Durch die oberflächliche Kristallisation 'drd die Zugfestigkeit des Glasfadens um 20 % erhöht.A thread of a Li 0 O-Al 2 ^ SiO 2 -GIaS is guided at a speed of 80 m / min through a plasma jet with a fenrperntur of 10000 0 G and then treated with a iiipo; -: ysilsniöcun-3. The surface crystallization increases the tensile strength of the glass thread by 20 % .
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