DE2406889A1 - Glasgemenge und daraus hergestellte fasern - Google Patents

Glasgemenge und daraus hergestellte fasern

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DE2406889A1 DE19742406889 DE2406889A DE2406889A1 DE 2406889 A1 DE2406889 A1 DE 2406889A1 DE 19742406889 DE19742406889 DE 19742406889 DE 2406889 A DE2406889 A DE 2406889A DE 2406889 A1 DE2406889 A1 DE 2406889A1
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Description

DR. MÜLLER-BURE DIPL.-<NG GROENINS D1PL.-CHEM. DR. DEUFEL DIPU-CHEM. DR. SGHdM DIP...-Pr,Y3. HERTEL* . PATENTANWÄLTE
D/S/Sh - T 1275
TBA INDUSTRIAL PRODUCTS LIMITED
77 Fountain Street
Manchester, M2 2EA, England
Glasgemenge und daraus hergestellte Fasern
Die Erfindung betrifft Glasgemenge, daraus hergestellte Fasern sowie zementartige Materialien, welche diese Fasern als Verstärkung enthalten.
Üblicher Portlandzement (OPC) besitzt eine sehr hohe Alkanität mit einem pH-Wert von ungefähr 12,5, die während einer Zeitspanne von einigen Jahren nach dem Abbinden beibehalten wird. Daher sind aus Gläsern hergestellte Fasern, beispielsweise aus E-Glas und Α-Glas erzeugte Fasern, als Verstärkungsmittel für OPC in hohem Maße ungeeignet und können nur in neutralen teμren Zementen eingesetzt werden, beispielsweise Aluminium enthaltenden Zementen oder Puzzolanerde enthaltenden Zementen, da diese' Fasern leicht in alkalischer Umgebung zerstört werden. Fasern, die sich zum Verstärken von OPC eignen, sollten bei der Einwirkung von alkalischen Bedingungen keinen merklichen Verlust ihrer Eigenschaften
A09834/0855
Dr. Müller-Bore Dlpl.-Ing. Groenlng . Dr. Deufel · Dr. Schön . Dlpl.-Phys. Hertel
33 Braunschweig, Am Bürgerpark 8 8 München 22, Robert-Koch-StrsBe 1
Telefon (0531) 7 38 87 ■ Telefon (069) 29 36 45, Telex 5-22 050 mbpat, Kabel: Muebopat München Bank: Zentralkasse Bayer. Volksbanken München, Kto.-Nr. 9822 - Posischeck: München 954 95 - 802
zeigen oder ihre Eigenschaften über Jahre hinweg in dem Verbundbeibehalten. Derartige Fasern werden von Majumdar und Ryder in "Glass Fibre Reinforcement of Cement Products" (Glass Technology, Band 9, Nr. 3, Juni 1968) beschrieben. Sie können aus Gläsern bekannter Zusammensetzung sowie mit erprobter chemischer Dauerfestigkeit in massiver Form hergestellt werden. Andere neue Gläser, die sich für eine Einmengung in OPC in faserartiger Form eignen, werden in der GB-PS 1 290 528 sowie in der US-PS 2 640 beschrieben. Dort werden Glaszusammensetzungen beschrieben, die gegenüber Wasser und Säuren widerstandsfähig sind und sowohl TiO2 als auch ZrO2 in Mengen enthalten, die erheblich unterhalb der Mengen liegen, die sich erfindungsgemäß als zweckmäßig erwiesen haben. Ferner werden beträchtliche Mengen sowohl an Al3O3 als auch an Fluor (in Form von Fluorid) gemäß der US-PS empfohlen, während diese Substanzen in den erfindungsgemäßen Gläsern, sofern sie überhaupt vorhanden sind, nur als Verunreinigungen vorliegen. Ist Al3O3 zugegen, dann fehlt Fluor und umgekehrt.
Es wurde gefunden, daß Gläsern auf der Basis von Natriumsilikat durch die Zugabe bestimmter Kombinationen aus Titandioxid und Zirkondioxid eine unerwartet gute chemische Stabilität verliehen werden kann, insbesondere eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber einem alkalischen Angriff. Beim Zusatz bestimmter Mengen dieser Additive wird die Alkaliwiderstandsfähigkeit dieser Gläser gegenüber der Widerstandsfähigkeit verbessert, die durch die Zugabe von Zirkondioxid oder Titandioxid allein erreicht wird.
Kleine Zusätze an Borsäure und Fluoriden können zur Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften der Gläser zugemengt werden, ihre Zugabe stellt jedoch kein wesentliches Merkmal der Erfindung dar.· Vielmehr werden die Fluoride in zweckmäßiger Weise auf dem ab-
409834/08
soluten Minimum gehalten, das für eine zufriedenstellende Glaserzeugung notwendig ist.
Erfindungsgemäß wird ein alkalibeständiges faserartiges Glasprodukt zur Verfügung gestellt, das im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen besteht: -
50 - 75 Gew.%
10 - 25 Gew.%
1 - 15 Gew.% 2
1 - 15 Gew.% 2rO2'
0-3 Gew.% B2°3'
0 - 1 Gew.% P1 . .
wobei R3O für Na3O1 K3O oder Li2 0' eine Mischung aus zwei dieser Bestandteile oder einer Mischung aus allen drei dieser Bestandteile steht» Li2° ^^Sfc normalerweise nicht in einer Menge von mehr als 5 Gew.% vor und würde Fluor ersetzen.
Das Produkt besteht vorzugsweise aus
57 - 67 Gew.% SiO2,
10 - 16 Gew.% R2O,
5 - 12 Gew.% TiO2,
10 - 15 Gew.% ZrO2,
0 - 3 Gew.% B2°3·
Das Titandioxid sowie das Zirkondioxid machen vorzugsweise zusammen nicht mehr als 25 Gew.% der Zusammensetzung aus.
Magnesiumoxid, Kalziumoxid, Bariumoxid, Strontiumoxid oder Eisen-(III)oxid können ebenfalls getrennt oder in Mischungen in kleinen Mengen vorliegen, jedoch nur als Verunreinigungen, die durch die Hauptrohmaterialien eingeschleppt werden.
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Wird Li9O anstelle von Fluor als Flußmittel verwendet, dann 'werden'vergleichbare Mengen an Al3O3 unweigerlich., wenn- · auch unerwünscht,· - durch die Rohmaterialien eingeführt, die derzeit im Handel erhältlich sind.
Das zementartige Material enthält vorzugsweise bis zu 10 Gew.% und vorzugsweise 5 bis 10 Gew.% des faserartigen Glasproduktes,
Die folgenden Beispiele erläutern bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. . · . .
Beispiele -
Glasfasern mit den in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Zusammensetzungen werden durch Ziehen aus der Schmelze bei •Temperaturen zwischen 1100 und 1400 C hergestellt.
Die Tabelle zeigt ferner die Zugfestigkeiten dieser Fasern ' vor und nach einer Alkalibehandlung während einer Zeitspanne von 4 Stunden in einer siedenden gesättigten Ca(OH) ,,-Lösung ' sowie nach einem anschließenden Waschen und Trocknen vor dem Testen. . . - . .-;.".. ... ..
409834/0055
Zusammensetzung, 1 ,7 2 .0 Beispiel 3 4 5
Gew.% 66 ,0 60 58 61,3 61
SiO2 art
15		 12 ,0 5,8 0,2
12,0		 13,0
Li2O }
Na2O > R2°		 - ,0 - rO 9,0 - -
K2° j 8 ,3 10 9,7 10,0 10,0
TiO2 12 15 rO 14,5 15,0 15,0
ZrO2 - - 14 - 0,5 -
Al2O3 - 12 3 12 3rO 1/0 IrO
B2°3 91 Ir 1,66 1,31 0,97
Zugfestigkeit
(GPa) vor der
Alkalibehand
lung		 O, Ir 0,96 0,89 0,74
Zugfestigkeit
(GPa) nach der
Alkalibehand
lung
Die Alkaliwiderstandsfähigkeit der vorstehend beispielhaft erwähnten Glasfasern macht sie in hervorragender Weise als Verstärkung für zementartige Materialien geeignet. Diese Fasern, können natürlich zusammen mit anderen Verstärkungen vorliegen und in eine zementartige Matrix nach bekannten Methoden eingebracht werden j beispielsweise durch Sprüh- oder Druckverformen von vorgemischten Materialien.
•409834/0855
Die erfindungsgemäßen Fasern können ferner solchen Anwendungszwecken zugeführt werden, bei denen alkalische Bedingungen auftreten, beispielsweise können sie zur Filtration von alkalischen Fluids oder alkalischen Einzelteilchen eingesetzt werden.
409834/0855

Claims (2)

  1. Patentansprüche
    jAlkalibeständiges faserartiges Glasprodukt, dadurch gekennzeichnet, daß es aus
    50 - 75 Gew.% SiO2, 10 - 25 Gew.% R2O, 1 - 15 Gew.% TiO2, 1 - 15 Gew.% ZrO2, 0 - 3 .Gew.% B2°3' 0 - 2 Gew.% Al2O3, 0 - 1 Gew.% RO un 0 ? 1 Gew.% F
    besteht, wobei R2O für Na2O, K3O oder Li2O oder eine Mischung aus zwei oder allen drei dieser Bestandteile steht und RO MgO, CaO, BaO oder SrO oder eine Mischung aus zwei oder mehreren dieser Bestandteile bedeutet.
  2. 2. Verwendung des alkalibeständigen faserartigen Glasproduktes zur Einmengung in äementartige Materialien als Verstärkung in einer Menge bis zu 3O Gew.%.
    409834/0855
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