DE2838876C2 - Alkalibeständiges, zu Fasern verarbeitbares Glas auf der Basis SiO↓2↓-Al↓2↓ O↓3↓-ZrO↓2↓-Gruppen IA-IIA des Periodensystems - Google Patents
Alkalibeständiges, zu Fasern verarbeitbares Glas auf der Basis SiO↓2↓-Al↓2↓ O↓3↓-ZrO↓2↓-Gruppen IA-IIA des PeriodensystemsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein alkalibeständiges, zu Fasern verarbeitbares Glas auf der Basis SiO[tief]2-Al[tief]2O[tief]3-ZrO[tief]2-Gruppen IA-IIA des Periodensystems.
Seit geraumer Zeit wird daran gearbeitet, geeignete Gläser zu erzeugen, die sich gut zu Fasern verarbeiten lassen, welche in alkalischen Umgebungen, insbesondere
Portland-Zement, zu Verstärkungszwecken eingesetzt werden können. Zwar sind eine Reihe von Gläsern vorgeschlagen worden, welche jedoch häufig Schwierigkeiten bei der Faserherstellung bereitet haben oder aber andere vorteilhafte Eigenschaften für die Alkalibeständigkeit opfern mußten.
Bei einem bekannten Glas (DE-OS 17 96 339) wird die Alkalibeständigkeit durch einen vergleichsweise hohen Anteil an Zirkonoxid erreicht. Bei einem weiter bekannten Glas (DE-PS 8 68 495) wird zur Verbesserung der Alkalibeständigkeit Titan-Oxid verwendet, welches teilweise oder ganz durch Zirkonoxid ersetzt werden kann. Dabei handelt es sich jedoch um vergleichsweise teure Bestandteile, was sich wiederum entsprechend auf die Herstellungskosten auswirkt.
Bei einem bekannten Glas der eingangs erwähnten Art (DE-OS 20 37 910) mit einem Anteil an Siliciumoxid in Höhe von 62 bis 75 Gew.-%, einem Anteil von Zirkonoxid in Höhe von 7 bis 11 Gew.-% und einem wahlweisen Anteil von Titanoxid bis zu 4 Gew.-% wird bezweckt, die bislang bei Gläsern, die Zirkonoxid enthalten, zum Ziehen von Glasfasern erforderlichen hohen Temperaturen zu verringern, um dadurch die Lebenszeit der Ziehdüsen zu erhöhen.
Für die Faserbildung kommt es dabei entscheidend auf die physikalischen Eigenschaften der Gläser an, wobei hierfür sowohl die spezielle Auswahl der Bestandteile wie deren Bemessung kritisch sind. Geringfügige Abweichungen in der Schmelztemperatur, der Viskosität, dem Endglasungsverhalten, der Schmelzgeschwindigkeit sowie in der Weite des Verarbeitungsbereichs wirken sich wesentlich auf die Faserbildung aus.
Unter Berücksichtigung dieses Sachverhalts entspricht die vorliegende Erfindung dem Bedürfnis von alkalibeständigen Gläsern, mit welchen bei weitgehender Minimierung des Anteils an teuren Bestandteilen Schwierigkeiten bei der Faserverarbeitung vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 und 3 bis 10 enthaltenen Merkmale gelöst, wobei in Unteranspruch 2 eine zweckmäßige Ausgestaltung enthalten ist.
Das erfindungsgemäß geschaffene Glas zeichnet sich durch eine hohe Alkalibeständigkeit bei gleichzeitig guter Verarbeitbarkeit zu Fasern aus.
Diese Gläser sind in Gew.-% in Tabelle I dargestellt. Dabei sind die alkalibeständigen Eigenschaften dieser Gläser mit einer nicht alkalibeständigen Glasfaser verglichen, die unter der Bezeichnung E-Glas bekannt ist. Die Beständigkeit ist auf der Basis eines prozentualen Gewichtsverlustes für Fasern mit einem Durchmesser von 10 Mikrometer bestimmt, nachdem diese eine Stunde lang in einer 0,1 normalen wäßrigen Lösung aus Natriumhydroxid gekocht sind. Ebenso zu Vergleichszwecken sind Angaben über die chemische Beständigkeit von Fasern mit einem Durchmesser von 10 µm aufgenommen, welche eine Stunde lang in einer 1 normalen Schwefelsäure und in Wasser gekocht sind.
Tabelle 1
Glasproben
In einem weiteren Vergleichstest ist ein Glas der in Tabelle II dargestellten Zusammensetzung mit einem Durchmesser von 14 µm mit Fasern der Type "E-Glas" und einem handelsüblichen alkalibeständigen AR-Glas mit einem hohen Anteil an Zirkonoxid verglichen. In jedem Test wurden die Fasern eine Stunde lang in jeder der angegebenen Reagenzen gekocht. Die Ergebnisse sind in Tabelle III dargestellt:
Tabelle II
SiO[tief]2 61,2 Gew.-%
Al[tief]2O[tief]3 5,3 Gew.-%
ZrO[tief]2 8,5 Gew.-%
ZnO 2,8 Gew.-%
Gruppe IA:
Na[tief]2O 14,7 Gew.-%
K[tief]2O 1,0 Gew.-%
Gruppe IIA:
CaO 5,1 Gew.-%
MgO 0,1 Gew.-%
Andere:
CaF[tief]2 1,5 Gew.-%
Tabelle III
_________________________________________________________________________________
Gew.-Verlust-%
Reagenz Glas von "E-Glas" Handels-
Tabelle II übliches
"AR-Glas"
_________________________________________________________________________________
0,1n NaOH 0,1 3,0 0,2
1 n H[tief]2SO[tief]4 0,4 34,2 0,4
Wasser 0,3 0,8 0,2
Aus den Tabellen geht hervor, daß das erfindungsgemäße Glas hinsichtlich der chemischen Beständigkeit in jeder Hinsicht dem handelsüblichen hochgradig Zirkonoxid enthaltenden Glas entspricht. Es geht aber auch hervor, daß es hinsichtlich der Alkalibeständigkeit und der Säurewiderstandsfähigkeit gegenüber den gewöhnlichen "E-Glas"-Fasern überlegen ist.
Diese Testversuche zeigen, daß die Fasern aus dem erfindungsgemäßen Glas im wesentlichen den Glasfasern mit großem Zirkonoxidgehalt für Betonarmierung gleichwertig sind, da Alkalitests der oben beschriebenen Art eine wesentliche Wechselbeziehung mit der Ausführung der Fasern in der alkalischen Umgebung des Betons gezeigt haben.
Claims (10)
1. Alkalibeständiges, zu Fasern verarbeitbares Glas auf der Basis SiO[tief]2-Al[tief]2O[tief]3-ZrO[tief]2-Gruppen IA-IIA des Periodensystems, gekennzeichnet in Gew.-% durch
61,2 % SiO[tief]2
5,3 % Al[tief]2O[tief]3
8,5 % ZrO[tief]2
2,8 % ZnO
5,1 % CaO
14,7 % Na[tief]2O
1,5 % CaF[tief]2
2. Glas nach Anspruch 1, gekennzeichnet in Gew.-% durch
61,2 % SiO[tief]2
5,3 % Al[tief]2O[tief]3
8,5 % ZrO[tief]2
2,8 % ZnO
5,1 % CaO
0,1 % MgO
14,7 % Na[tief]2O
1,0 % K[tief]2O
1,5 % CaF[tief]2
3. Alkalibeständiges, zu Fasern verarbeitbares Glas auf der Basis SiO[tief]2-Al[tief]2O[tief]3-ZrO[tief]2-Gruppen IA-IIA des Periodensystems, gekennzeichnet in Gew.-% durch
50,0 % SiO[tief]2
6,1 % Al[tief]2O[tief]3
9,0 % ZrO[tief]2
6,0 % ZnO
10,0 % Na[tief]2O
1,3 % K[tief]2O
6,9 % CaO
0,2 % MgO
2,0 % BaO
5,0 % B[tief]2O[tief]3
3,5 % CaF[tief]2
4. Alkalibeständiges, zu Fasern verarbeitbares Glas auf der Basis SiO[tief]2-Al[tief]2O[tief]3-ZrO[tief]2-Gruppen IA-IIA des Periodensystems, gekennzeichnet in Gew.-% durch
57,0 % SiO[tief]2
6,1 % Al[tief]2O[tief]3
7,0 % ZrO[tief]2
4,0 % ZnO
13,9 % Na[tief]2O
1,3 % K[tief]2O
6,9 % CaO
0,2 % MgO
3,5 % CaF[tief]2
5. Alkalibeständiges, zu Fasern verarbeitbares Glas auf der Basis SiO[tief]2-Al[tief]2O[tief]3-ZrO[tief]2-Gruppen IA-IIA des Periodensystems, gekennzeichnet in Gew.-% durch
60,0 % SiO[tief]2
6,1 % Al[tief]2O[tief]3
4,0 % ZrO[tief]2
4,0 % ZnO
13,9 % Na[tief]2O
1,3 % K[tief]2O
6,9 % CaO
0,2 % MgO
3,5 % CaF[tief]2
6. Alkalibeständiges, zu Fasern verarbeitbares Glas auf der Basis SiO[tief]2-Al[tief]2O[tief]3-ZrO[tief]2-Gruppen IA-IIA des Periodensystems, gekennzeichnet in Gew.-% durch
57,0 % SiO[tief]2
6,1 % Al[tief]2O[tief]3
4,0 % ZrO[tief]2
4,0 % ZnO
13,9 % Na[tief]2O
1,3 % K[tief]2O
6,9 % CaO
0,2 % MgO
3,0 % B[tief]2O[tief]3
3,5 % CaF[tief]2
7. Alkalibeständiges, zu Fasern verarbeitbares Glas auf der Basis SiO[tief]2-Al[tief]2O[tief]3-ZrO[tief]2-Gruppen IA-IIA des Periodensystems, gekennzeichnet in Gew.-% durch
60,0 % SiO[tief]2
6,1 % Al[tief]2O[tief]3
7,0 % ZrO[tief]2
4,0 % ZnO
13,9 % Na[tief]2O
1,3 % K[tief]2O
3,9 % CaO
0,2 % MgO
3,5 % CaF[tief]2
8. Alkalibeständiges, zu Fasern verarbeitbares Glas auf der Basis SiO[tief]2-Al[tief]2O[tief]3-ZrO[tief]2-Gruppen IA-IIA des Periodensystems, gekennzeichnet in Gew.-% durch
57,0 % SiO[tief]2
6,1 % Al[tief]2O[tief]3
7,0 % ZrO[tief]2
1,0 % ZnO
13,9 % Na[tief]2O
1,3 % K[tief]2O
6,9 % CaO
0,2 % MgO
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9. Alkalibeständiges, zu Fasern verarbeitbares Glas auf der Basis SiO[tief]2-Al[tief]2O[tief]3-ZrO[tief]2-Gruppen IA-IIA des Periodensystems, gekennzeichnet in Gew.-% durch
57,0 % SiO[tief]2
8,1 % Al[tief]2O[tief]3
7,0 % ZrO[tief]2
2,0 % ZnO
14,2 % Na[tief]2O
1,5 % K[tief]2O
6,9 % CaO
0,2 % MgO
3,0 % CaF[tief]2
10. Alkalibeständiges, zu Fasern verarbeitbares Glas auf der Basis SiO[tief]2-Al[tief]2O[tief]3-ZrO[tief]2-Gruppen IA-IIA des Periodensystems, gekennzeichnet in Gew.-% durch
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