DE2851020B2

DE2851020B2 - Alkalibeständige Glasfasern des Systems SiO2 -ZtO2 -Na 2 O -(CaO) zur Verwendung als Verstärkungsmaterialien für Zementprodukte

Info

Publication number: DE2851020B2
Application number: DE2851020A
Authority: DE
Inventors: Hideo Nihonmatsu Taguchi; Isao Wakasa; Shuichi Yamazaki
Original assignee: Nitto Boseki Co Ltd
Current assignee: Nitto Boseki Co Ltd
Priority date: 1977-11-30
Filing date: 1978-11-24
Publication date: 1980-07-24
Also published as: FR2410636B1; GB2009141B; FR2410636A1; JPS558944B2; IT7869680A0; NL7811703A; DE2851020C3; IN150213B; IT1109097B; US4234342A; BE872363A; GB2009141A; DE2851020A1; JPS5476612A

Description

Die Erfindung betrifft Gläser zur Herstellung von alkalibeständigen Glasfasern, die als Verstärkungsmaterial für Zementprodukte verwendet werden.

Verstärkungsfasern aus Glas für Zementprodukte müssen alkalibeständig sein. Es ist bekannt, daß Zirkoniumoxyd in Gläsern die Alkalibeständigkeit erhöht. Eine typische Glaszusammenset?.ung mit einem Gehalt an Zirkoniumoxyd wird in der japanischen Patentveröffentlichung 40 126/74 beschrieben. Die dort beschriebene Glaszusammensetzung enthält so große Mengen wie 7 bis 11 Mol-% an Zirkoniumoxyd, aber sie hat eine verhältnismäßig niedrige, faserbildende Temperatur von 132O⁰C oder weniger und diese Temperatur liegt erheblich unter der von etwa 1450°C oder höher der üblichen, Zirkoniumoxyd enthaltenden Glaszusammensetzungen. Eine Glaszusammensetzung mit einem hohen Gehalt an Zirkoniumoxyd hat eine höhere Liquidus-Temperatur und schlechte Schmelzdgenschaften, so daß es sehr schwierig ist, gleichmäßig geschmolzene Gläser herzustellen und die Faserbildung vorzunehmen. Beispielsweise hat eine Glasmasse mit einem hohen Zirkoniumoxydgehalt schlechtere Schmelzeigenschaften als Ε-Glas, das im allgemeinen eine hohe Faserbildungstemperatur hat, bedingt dadurch, daß keine Alkalikomponente darin vorhanden ist. Außerdem ist die Faserbildungstemperatur ungefähr 70 bis 160⁰C höher als die von Ε-Glas. Dies bedingt viele Nachteile, weil hitzebeständige Materialien, die man bei der Herstellung solcher Glaszusammensetzungen verwenden kann, nur sehr beschränkt zur Verfügung stehen, die Erosion der hitzebeständigen Materialien erheblich ist, und weil die Lebensdauer von Platindüsen, wie man sie zum Spinnen solcher Glaszusammensetzung benötigt, nur sehr kurz ist.

Auch aus der DE-OS 23 38 015 sind zu Fasern oder Fäden verarbeitbare Glasmischungen bekannt, die in Gewichtsprozenten folgende Anteile enthalten:

Poise bei 1304" C oder weniger und von 10³ Poise bei 1216°C oder weniger.

Es gibt viele Verfahren zum Spinnen von Glasfasern, beispielsweise ein Verfahren, bei dem man eine flache Düsenplatte aus einem Edelmetall herstellt, die eine große Anzahl an Düsen aufweist, oder ein Verfahren, bei dem man eine Düsenplatte mit einer großen Anzahl von hervorstehenden Düsen herstellt, oder ein weiteres Verfahren, bei dem man eine Platte mit hervorstehenden Düsen verwendet, welche Kühlrippen parallel zu den Reihen aus den hervorstehenden Düsen hat, so daß man die an jeder Düse aus dem geschmolzenen Glas gebildeten Kegel kühlen kann. Verwendet man Glasmassen mit hohem Zirkoniumoxydgehalt zum Spinnen, so wird eine Vorrichtung, insbesondere eine solche mit Kühlrippen durch den von den Kegeln aus geschmolzenem Glas verdampfenden alkalischen Bestandteilen, die zum erheblichen Teil aus den Alkalioxyden in den Glaszusammensetzungen stammen, zerstört, was zu einer Erniedrigung der Spinngeschwindigkeit führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, alkalibeständige Gläser mit für die Verarbeitung zu Fasern geeigneten Schmelzeigenschaften zu zeigen, bei denen eine weitere Verbesserung der Schmelzeigenschaften und eine

2t Erniedrigung der Spinntemperatur bewirkt werden kann, und man die geschmolzenen Fasern nach dem Austreten aus der Spinndüse so abkühlen kann, daß kein Verdampfen der alkalischen Bestandteile erfolgt, wodurch die Kühlrippen der Spinndüsen beeinflußt

«ι wurden, so daß eine technische Produktion möglich wird.

Diese Aufgabe wird durch die Mitverwendung von MnO in Glasern auf der Basis von

SiO₂-ZrO₂-Na₂O-(CaO)

bewirkt.

Die Erfindung betrifft alkalibeständige Glasfasern des Systems SiO₂-ZrO₂-Na₂O-(CaO) zur Verwendung als Verstärkungsmaterialien für Zementprodukte, die tu dadurch gekennzeichnet sind, daß sie in Gewichtsprozenten bestehen aus:

SiO₂	60 bis 62
CaO	4 bis 6
Na₂O	14 bis 15
K₂O	2 bis 3
ZrO₂	lObis 11
TiO₂	5,5 bis 8

SiO₂	54-60
ZrO₂	13-16
Na₂O	12-15
CaO	O- 7

Diese Glasmassen haben eine Liquidustemperatur von weniger als 816°C und eine Viskosität von 10²·⁵⁰ sowie

MnO 5,5-14

mit den Bedingungen: MnO + CaO£ll und Gewicht von MnO £ Gewicht von CaO.

Der Anteil an SiO₂ ist auf 54 bis 60 Gewichtsprozent beschränkt worden unter Berücksichtigung, daß beim Schmelzen die Viskosität des geschmolzenen Glases in geeigneter Weise aufrechterhalten werden soll. Liegt der Anteil bei we· iger als 54 Gewichtsprozent, so wird die Viskosität zu niedrig im Vergleich zu der Liquidus-Temperatur und dadurch ergeben sich Schwie rigkeiten beim Spinnen. Ist der Anteil höher als 60 Gewichtsprozent, so wird die Viskosität ?:u hoch und man kann die Ziele der Erfindung nicht erreichen.

Der Anteil an ZrO₂ ist auf 13 bis 16 Gewichtsprozent begrenzt. Liegt der Anteil bei weniger als 13 Gewichtsprozent, so erzielt man keine ausreichende Alkalibeständigkeit, und wenn der Anteil mehr als Ib Gewichtsprozent beträgt, dann steigt die Liquidus-Temperatur so stark an, daß das Spinnen schwierig wird.

Der Anteil an Na₂O ist auf 12 bis 15 Gewichtsprozent beschränkt. Liegt der Anteil bei weniger als 12

Gewichtsprozent, so werden die Schmelzeigenschaften unzureichend und die Iiquidustemperatur wird erhöht, während bei einem Anteil von mehr als 15 Gewichtsprozent die Viskosität erniedrigt wird und die Verdampfung der Alkalikomponente aus den Kegeln erhöht wird.

Der Anteil an MnO soll 5,5 bis 14 Gewichtsprozent betragen, während andererseits das Gesamtgewicht von MnO und CaO 11 Gewichtsprozent oder mehr betragen soll, und das Gewicht von MnO gleich oder größer dem Gewicht von CaO sein soll. Liegt der Anteil an MnO unter 5,5 Gewichtsprozent, wobei die anderen Bedingungen alle vorliegen, so wird die Liquidustemperatur erhöht und die Schmelzeigenschaften werden verschlechtert und die aus den Düsen ausfließende Glasschmelze kann nicht leicht gekühlt werden, und die Alkalibeständigkeit wird gemindert. Wenn der Anteil oberhalb 14 Gewichtsprozent ist, wird die Viskosi'ät zu stark erniedrigt und dadurch kann man nicht mehr ordentlich spinnen.

CaO kann in Mengen von bis zu 7 Gewichtsprozent anstelle von MnO vorliegen, unter der Bedingung, daß MnO δ CaO ist, und das Gesamtgewicht von MnO und CaO 11 Gewichtsprozent oder mehr beträgt. Liegt der Anteil von CaO bei mehr als 7 Gewichtsprozent, oder CaO > MnO, so zeigt CaO die Neigung, die Wirkung von MnO zu inhibieren und weist weiterhin auch eine starke Neigung auf, die Liquidus-Te.nperatur zu erhöhen.

Im Gegensatz zu üblichen alkalibeständigen Gläsern, die ZrO₂ enthalten, und die weiterhin geringe Mengen an AI2O3 enthalten können, sollen die erfindungsgemäßen Gläser kein Al₂O₃ enthalten, um zu vermeiden, daß die Liquidustemperatur der Glasmassen erhöht und die Alkalibeständigkeit erniedrigt wird. Da B2O3 und P₂O₅ als nachteilige Komponenten hinsichtlich der Alkalibeständigkeit wirken, sollen auch diese Komponenten in den erfindungsgemäßen Gläsern nicht enthalten sein, jedoch kann man die Gegenwart dieser Komponenten als Verunreinigungen in Mengen von bis zu 1 Gewichtsprozent tolerieren.

Die erfindungsgemäßen Gläser können übliche Komponenten, wie CaF₂, Na₂SO.t, Sb₂Oj oder AS2O3 als Klärmittel innerhalb eines Bereiches von etwa 1 Gewichtsprozent oder weniger in gleicher Weise wie andere faserbildende Gläser enthalten. Weiterhin können die Gläser andere Verbindungen wie K₂O, AI₂Oi Fe₂Oj oder TiO₂ als Verunreinigungen in den Rohmaterialien für die vorher erwähnten einzelnen Glasbestandteile enthalten, sowie Cr₂Oj und SnO₂, das aus der Schmelzvorrichtung oder dem feuerfesten Material oder der Spinnapparatur stammen kann, wobei diese Verunreinigungen in einem Bereich von etwa 1 Gewichtsprozent oder weniger vorkommen dürfen.

Bei den erfindungsgemäßen Glasmassen, bei denen man die gestellte Aufgabe durch Verwendung einzelner Komponenten in begrenzten Mengen erzielt, ist der wichtigste Punkt der, Manganoxyd in einem großen Überschuß, d. h. 5,5 Gewichtsprozent oder mehr vorliegen zu haben unter der Bedingung, daß das Gesamtgewicht an Manganoxyd und Calciumoxyd 11 Gewichtsprozent oder mehr beträgt.

Durch Manganoxyd haben die Gläser hervorragende Schmelzeigenschaften, d. h., daß sie einfacher als E-Glas geschmolzen werden können und eine gleichförmige Glasschmelze ergeben. Da die Liquidus-Temperatur der Gläser nur 1050 bis 120O⁰C beträgt, wird auch die Spinntemperatur erniedrigt, und man kann die Massen unter ungefähr den gleichen Bedingungen wie E-Glas verspinnen. Da das geschmolzene Glas leicht gekühlt werden kann, wird das Verdampfen der Alkalibestandteile unterdrückt und die Kühlrippen können während einer langen Zeit verwendet werden, und dadurch erzielt man eine verbesserte Verspinnbarkeit zu Glasfasern mit verbesserter Alkalibeständigkeit

Obwohl Ζ1Ό2 in erheblichen Mengen vorkommt, haben die Gläser sehr gute Scbmelzeigenschaften und ergeben ein gleichmäßiges Glas. Bei einer Prüfung der Schmelzeigenschaften, bei der eine Glasrohmaterialmischung im Tiegel in einem Elektroofen geschmolzen wird, und man die Zeit mißt, die benötigt wird, bis eine Fläche an ungeschmolzenem Material und eine Fläche des geschmolzenen Materials im oberen Teil des Tiegels gleich groß ist, benötigt ein übliches ZKVenthaltendes Glas etwa 75 Minuten, während die Glasmassen gemäß der Erfindung nur etwa 45 Minuten benötigen, wobei man in beiden Fällen 100 g der Rohmaterialmischung einer Korngröße von kleiner als 0,074 mm und eine Schmelztemperatur von 1350⁰C anwendete. Dies läßt sich aus den in Tabelle 2 gezeigten Fakten erklären, wonach die Glasmassen gemäß der Erfindung eine sehr niedrige Viskosität und nur etwa die Hälfte der Viskosität von anderen üblichen ZKVenthaltenden Glasmassen bei der gleichen Flüssigphasentemperatur aufweisen. Diese guten Schmelzeigenschaften der erfindungsgemäßen Glasmassen sind zum Teil auf die Einwirkung von Mangan auf das Rohmaterial als starkes Flußmittel zurückzuführen.

Es ist bekannt, daß hinsichtlich der Spinnstabilität von Glasfasern eine größere Differenz zwischen der Liquidus-Temperatur und der Spinntemperatur das Spinnen verbessert. Dies liegt daran, daß, wenn der Unterschied zwischen der Liquidustemperatur und der

i) Spinntemperatur gering ist, die Kristalle gleich in der Glasschmelze wachsen, bis die Glasschmelze durch die Düse geht, oder nachdem sie durch die Düse hindurchgegangen ist, und dadurch werden die Glasfasern abgeschnitten. Jedoch ist die Spinnstabilität von

4i) Glasfasern nicht durch die Differenz zwischen der Liquidustemperatur und der Spinntemperatur begrenzt, sondern wird durch andere Faktoren wie der Gleichmäßigkeit des geschmolzenen Glases, dem Viskositätsgradienten, der Kristallwachstumsgeschwindigkeit, der

4ϊ Einfachheit, mit der man kühlen kann, u.dgl. wie auch durch die Anzahl der Düsen pro Spinnofen, dem Durchmesser der Düsen, der Aufwickelgtschwindigkeit, der Anwesenheit oder der Abwesenheit von Kühlhilfsvorrichtungen, wie Kühlrippen, der Art der Aufwickelnd haspel u. dgl. beeinflußt.

Das Problem des Kristallwachstums tritt besonders auf, wenn ungleichmäßige Anteile wie Glasschlieren und mikrokristalline Strukturen in der Glasschmelze vorliegen. Bei einer gleichmäßigen Glasschmelze kann das

Vi Spinnen ohne jede Schwierigkeit durchgeführt werden, selbst wenn die Differenz zwischen der Liquidus-Temperatur und der Spinniemperatur klein ist. Liegt ein ungleichmäßiger Anteil in einer Glasschmelze in erheblichen Mengen vor, weil die Glasschmelze bei

«ι einer ziemlich hohen Temperatur gehalten wird, bis sie durch die Düsenplatte hindurch geschickt wird, und ein Kristallwachstum kaum stattfindet, und dadurch ein Abschneiden der Fasern bewirkt, bevor diese durch die Düse hindurchgehen, kann das Spinnen ohne Schwierig-

tii keiten durchgeführt werden, wenn die Viskosität gleichmäßig eingestellt wird, indem man die Düsenplatten-Temperatur auf die Liquidus-Temperatur einstellt. Auch wenn eine ungleichförmige Struktur in der

Glasschmelze, unmittelbar nachdem diese durch die Düsen hindurchgegangen ist, vorliegt, bei welcher eine Neigung zum Kristallwachstum vorhanden ist, kann man stabil spinnen, indem man schnell kühlt und dadurch das Kristallwachstum hemm'..

Obwohl bei den erfindungsgemäßen Glasfasern eine verhältnismäßig kleine Differenz zwischen der Liquidus-Temperatur und der Spinntemperatur vorliegt (wobei bei Spinntemperatur im allgemeinen eine Viskosität von etwa 1000 Poise vorliegt), haben sie doch sehr gute Spinnstabilität wegen der vererwähnten guten Schmelzeigenschaften und enthalten deshalb auch nur einen sehr geringen Anteil an ungleichförmigen Teilen, durch welche ein Kristallwachstum und eine Kristallabscheidung stattfinden, und darüber hinaus kann der Temperaturbereich, innerhalb der das Spinnen durchgeführt wird, recht breit eingestellt werden wegen der Einfachheit, die Glasmassen zu kühlen und der Möglichkeit einer Schnellkühlung der Glasschmelze, nachdem diese durch die Düsen hindurchgegangen ist.

Die bei den erfindungsgemäßen Glasfasern erzielte Verbesserung hinsichtlich der besseren Kühlbarkeit dieser Glasfasern beruht auf dem Übergang einer kleinen Menge von Mn ⁺ + zu Mn + ^{+ +}. Während bei vielen Gläsern die Verfärbung durch dreiwertiges Mangan störend ist, spielt die Verfärbung der für die Verwendung als Verstärkungsmaterialien für Zementprodukte bestimmten erfindungsgemäßer alkalibeständigen Glasfasern keine Rolle.

Das durch die Düsen hindurchgegangene geschmol- jo zene Glas wird, während es einen Meniskus bildet, schnell gekühlt. Dabei erfolgt die Wärmeverttilung fast nur durch Abstrahlung von der durch Manganoxid verfärbten Oberfläche und dies bewirkt eine vorteilhafte Stabilität beim Spinnen. Im allgemeinen wird die Spinntemperatur so gewählt, daß eine Viskosität von etwa 1000 Poise vorliegt. Bei den erfindungsgemäßen Glasmassen kann die Spinntemperatur breit eingestellt werden, sogar bis zu einer Viskosität von 400 bis 500 Poise, weil die Glasmassen leicht gekühlt werden können und die Glasschmelze unmittelbar nach dem Spinnen schnell gekühlt wird. Die so erhaltenen Glasfasern haben weiterhin den Vorteil, daß sie aufgrund der Schnellkühlung gegenüber üblichen Glasfasern eine erhöhte Festigkeit aufweisen. Ein a j weiterer Vorteil besteht in der Verminderung der Verdampfung der alkalischen Bestandteile nach dem Passieren der Düse aufgrund der wirksamen Kühlung, besonders an der Oberfläche, und dadurch wird eine Verlängerung der Lebensdauer der Kühlvorrichtung, wie der Kühlrippen, ermöglicht. Ein übliches Glas, das mehr als 10 Gewichtsprozent an alkalischen Verbindungen enthält, verdampft im allgemeinen bemerkenswerte Mengen an Alkaliverbindungen aus der Schmelze, nachdem es durch die Düsen hindurchgegangen ist, und dies bedeutet eine Verkürzung der Lebensdauer der Kühlvorrichtungen, wie der Kühlrippen, so daß man Kühlrippen in der Praxis gar nicht anwenden konnte. Kühlrippen kann man jedoch bei den erfindungsgemäßen Glasmassen anwenden.

Zirkoniumoxydhaltige Gläser haben eine sehr gute Alkalibeständigkeit. Andere Komponenten als Zirkoniumoxyd beeinflussen natürlich die Alkalibeständigkeit und durch B2O3, B2O5 und A!jO3 wird z. B. die Alkalibeständigkeit vermindert und die Beibehaltung der Festigkeit erheblich beeinflußt. Es ist bekannt, daß Erdalkali-Komponenten die Alkalibeständigkeit von Glasfasern erhöhen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß auch Manganoxyd die Alkalibeständigkeit erhöht, und zwar in größerem Maße als dies durch Erdalkalimetalle erzielt wird. Wird ein Erdalkalimetall, beispielsweise Calciumoxyd durch Manganoxyd ersetzt, und der Gehalt an MnO beträgt 5,5 Gewichtsprozent oder mehr, und MnO +CaO^ 11 Gewichtsprozent oder mehr, so stellt man eindeutig eine Verbesserung der Alkalibeständigkeit fest und man kann Verbesserungen von 30% oder mehr erzielen.

Die Erfindung wird im nachfolgenden Beispiel beschrieben. Dort sind Prozente auf das Gewicht bezogen, wenn nicht anders angegeben.

Beispiel

Es wurden die verschiedenen Glaszusammensetzungen, die in Tabelle 1 aufgestellt sind, verwendet und deren Schmelzeigenschaften wurden untersucht. Liquidus-Temperaturen und Viskositäten der einzelnen Glaszusammensetzungen werden in Tabelle 2 gezeigt.

Der Versuch wurde wie folgt durchgeführt: Jede Mischung aus dem Glasrohmaterial wurde in einem Platintiegel in einen elektrischen Ofen gegeben und geschmolzen. Zu Anfang sank der geschmolzene Anteil auf den Boden, während der nichtgeschmolzene Anteil oben blieb. Die nichtgeschmolzene Schicht wurde allmählich dünn und dünner und zum Schluß konnte das geschmolzene Glas von der Mitte des oberen Teiles des Tiegels gesehen werden. Die benötigte Zeit, bis ein Gebiet aus dem nichtgeschmolzenen Anteil und ein Gebiet aus dem geschmolzenen Anteil gleich groß aussah, nachdem das Rohmaterial in den Tiegel eingegeben worden war, wurde als Maß für die Schmelzeigenschaften angesehen. Jeweils 100 g eines Rohmaterials mit einer Teilchengröße von 0,074 mm wurde bei 1350° C geschmolzen und die oben erwähnte Zeit wurde mit folgenden Ergebnissen gemessen.

Glas Nr. 7
Glas P'

etwa 45 Minuten
etwa 75 Minuten

Gläser 1 bis 6, also die erfindungsgemäßen Glasmassen, zeigten annähernd dasselbe Schmelzverhalten wie Glas Nr. 7.

Tabelle 1

Komponente	Glas Nr.	2	3	4	5	6	7	P*	Ε-Glas	C-Glas
	1	57,0	57,0	57,5	55,;	57,5	58,0	62,0	54,5	67,0
SiO₂ (%)	58,0	15,0	14,5	15,5	13,5	15,0	15,0	17,0	-	-
ZrO₂ (%)	14,0	-	0,5		-	-	-	-	14,5	4,0
Al₂O, (%)	-	14.0	8.0	7.0	10,0	10,5	8,0	-	-	ZnO 4,0
MnO (%)	14.0

	Ciliis Nr. I	7	2	6,0 14,0	28	4	51	020	7	8	I"	l-GIas	C-G las
I orlscl/iiMü	14,0		14,0		5,5 14,5			6,0 13,0		5,0 16,0	23,0	9,0 12.0
Komponente		S
CaO (%) Na,0 (%)		6,5 14,5	3.0 14,0

B₂O, (%) -------- 8,0 4,0

Anmerkungen: Gläser I bis 7 sind Glasmassen gemäß der Krfindung, I" isteineGlas7usammensel7unggemaMderJP-AS4()l26/74

Tabelle 2

G liis Nr.

ι ι

M !as C-G !a:

1 185	1 190	1 195	1 100	1 190
1 200	1000	1 100	1600	1000
1207	1 190	1210	1 175	1 190
1260	1245	1260	1230	1245

Liquidus-Tempe- 1050
ratur(7',)(°)

Viskosität bei T₁ 8000

(Poise)

Temperatur bei 1212

1000 Poise ( C)
Temperatur bei 1 263

500 Poise ( C)

Die in Tabelle 1 aufgeführten Glasmassen wurden versponnen unter Verwendung eines Spinnofens und einer Düsenplatte mit hervorstehenden Nasen mit 400 öffnungen und gewöhnlichen Kühlrippen aus Silber, wobei Glasfasern mit einem Durchschnittsdurchmesser von 16 μηι erhallen wurden. Die Gebrauchsdauer der Kühlrippen an den Düsen, bis man sie ersetzten mußte, wurde bei jeder Glasmasse gemessen und es wurden folgende Ergebnisse erzielt:

Gläser Nr. 1 bis 7 70 bis 100 Stunden

P*-Glas 15 bis 20 Stunden

E-Glas 150 bis 200 Stunden

C-Glas 15 bis 20 Stunden

Diese Ergebnisse zeigen, daß die Gebrauchsdauer für die Kühlrippen bei P*-Glas und C-Glas in der Größenordnung von 15 bis 20 Stunden liegt, und daß man solche Kühlrippen in der Praxis bei der Glasfaserherstellung nicht verwenden kann. Obwohl die erfindungsgemäßen Glasmassen einen großen Anteil an Alkali enthalten, so wie P*-Glas und C-Glas, kann man die Kühlrippen in diesem Fall eine längere Zeit verwenden.

Die gebildeten Glasfasern wurden den nachfolgend angegebenen Prüfungen hinsichtlich der Alkalibeständigkeit unterworfen.

(1) Prüfung des Gewichtsverlustes

Die einzelnen Glasfasern mit einer Länge von 1 cm wurden in verschiedenen Alkalilösungen unter den nachfolgenden Bedingungen behandelt und der Ge-

45

50

55

1205 1140 1080 1120

1000 20000 10000 1800

1205 1255 1185 1170

!258 1315 1235 1230

wichtsverlust wurde aufgezeichnet. Die Behandlungsbe dingungen waren die folgenden:

(I) Glasfasern wurden mit einem 50%igen Zement extrakt behandelt, den man erhalten hatte durch Filtrieren einer Aufschlämmung einer Mischung aus Portland-Zement zu Wasser = 1:10 übei Nacht und zweifache Verdünnung des erhaltener Extraktes, wobei die Behandlung bei 90⁰C If Stunden durchgeführt wurde.
(II) Glasfasern wurden mit einer künstlichen Zementlösung (NaOH 0,88 g/l, KOH 3,45 g/l unc Ca(OH)₂ 0,48 g/l) 18 Stunden bei 90⁰C behandelt.

(III) Glasfasern wurden mit einer Ca(OH)rLösung einer Dichte von 0,48 g/l 48 Stunden bei 90° C behandelt.

(IV) Glasfasern wurden mit Ca(OH)2-Lösung mil einer Dichte von 0.48 g/l bei 90° C 240 Stunder behandelt.

(V) Glasfasern wurden mit dem gleichen Zementextrakt, das bei (I) verwendet wurde, 96 Stunden bei 64° C behandelt.

(VI) Glasfasern wurden mit einer Mischlösung aus NaOH 0,088 g/l und KOH 0,345 g/l 96 Stunden bei 64° C behandelt.

(VII) Glasfasern wurden 2 Monate bei 20⁰C mit einem Zementextrakt behandelt, das erhalten worden war durch Filtrieren einer Aufschlämmung aus einer Mischung von Portland-Zement zu Wasser = 1 :10 über Nacht.
Die Ergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt.

Tabelle 3	Glas Nr. 2 (%)	4 (%)	5 (%)	6 (%)	*P-Glas** (%)	E-Glas (%)
Behandlungs- Bedingungen	0,42 0,42	0,45 0,40 0.54	0,58 0,46	0,49 0,45	0,56 0,48 0.53	6,5 7,1
(1) (H) (HIi

Fortsetzung

Behandlungs- Glas Nr.
Bedingungen 2

I'*-Glas

E-ülas

(IV)	-	0,80
(V)	0,94	-
(VI)	0,26	0,26
(VII)	0,48	-

0,32

(2) Veränderung der Festigkeit von Faserbündeln ι ^Γ> im Verlauf der Zeit

Die erhaltenen Faserbündel wurden mit dem gleichen Zementextrakt, das gemäß (VI) in Tabelle 3 aufgeführt wird, bei 64⁰C die Anzahl Tage, die in Tabelle 4 gezeigt wird, behandelt, und die Festigkeit wurde dann gemäß JIS R 3413 gemessen.

Tabelle 4
(Einheit: g/Tex)

Glas Nr.

Behandlungstage
0 6

18

28

E-Glas

51,2
35,3
52,0

45,5
29,5
23,7

27,8
21,4
12,1

18,7

13,3

7,6

(3) Veränderung der Festigkeit eines mit

Glasfasern verstärkten Zementproduktes nach

Ablauf einer gewissen Zeit

Zementprodukte, die 5 Gewichtsprozent Glasfasern erhielten, wurden an der Luft eine Woche nach der Verformung getrocknet und dann mit Wasser bei 6O⁰C (Tabelle 5) oder bei 8O⁰C (Tabelle 6) während einer bestimmten Anzahl von Tagen behandelt und dann wurde die Biegefestigkeit der so behandelten Produkte gemäß JIS A 1408 gemessen.

Die Ergebnisse werden in Tabelle 5 und 6 gezeigt.

_	Tabelle 5	heißem	0,78	_
-	Behandlung mit	²)	1,34	16,5
0,28	(Einheit: kg/cm	0,31	3,0
-		0,65	5,5

	Wasser bei 60 C

Glas

Nr.

Behandlungstage
0 1

15

25 P* 336
294

366

285

338
305

315
258

265
197

Tabelle

Behandlung mit heißem Wasser bei 80 C
ω (Einheit: kg/cm²)

Glas Nr.

Behandlungstage
0 I

336
294

313
250

249
210

188
173

Aus diesen Ergebnissen wird ersichtlich, daß die

4(i geprüften Glasmassen sehr gute Schmelzeigenschaften haben und gut gekühlt werden können, und daß sie unter praktisch den gleichen Bedingungen wie E-Glas versponnen werden können.

Darüber hinaus haben die so hergestellten Glasfasern

4^r> eine ausgezeichnete Alkalibeständigkeit und eine hohe Festigkeit und sie können verwendet werden zum Verstärken von Zementprodukten, ohne daß sie ihre Festigkeit im Verlauf der Zeit verlieren.

Claims

Patentanspruch:

Alkalibeständige Glasfasern des Systems
SiO₂-ZrO₂-Na₂O-(CaO)

zur Verwendung als Verstärkungsmaterialien für Zementprodukte, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Gewichtsprozenten bestehen aus:

SiO₂ 54-60

ZrO₂ 13-16

Na₂O 12-15

CaO 0- 7

sowie

MnO 5,5-14

mit den Bedingungen: MnO + CaO ^ 11 und Gewicht von MnO δ Gewicht von CaO.