CZ20021566A3

CZ20021566A3 - Vyztužovací skleněná vlákna, kompozitní materiál tato vlákna obsahující, způsob jejich výroby a sklářská kompozice

Info

Publication number: CZ20021566A3
Application number: CZ20021566A
Authority: CZ
Inventors: Sophie Creux; Michel Leclercq; Pascal Fournier
Original assignee: Saint-Gobain Vetrotex France S.A.
Priority date: 1999-11-04
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2003-12-17
Also published as: KR20020055594A; WO2001032576A1; FR2800730B1; EP1230184A1; EP1230184B1; DE60003218D1; DE60003218T2; CZ299849B6; CN1243685C; FR2800730A1; CN1420852A; TWI224081B; ATE242181T1; AU1285201A; KR100660084B1; BR0015314A; US7449243B1

Description

Oblast techniky

Vynález se týká vyztužovacích skleněných vláken, t.j. vláken použitelných pro vyztužení organických nebo/a anorganických látek a použitelných jako textilní vlákna, přičemž tato vlákna jsou získána způsobem, který spočívá v tom, že se mechanicky odtahují filamenty roztaveného skla vytékající z otvorů uspořádaných na základně zvlákňovací trysky, která je obecně vyhřívána Joulovým efektem.

Vynález je zaměřen na skleněná vlákna mající nové obzvláště výhodné složení.

Dosavadní stav techniky

Oblast vyztužovacích skleněných vláken je velmi specifickou oblastí sklářského průmyslu. Tato vlákna jsou vyrobena ze zcela specifických sklářských kompozic, přičemž použité sklo by mělo být dlouženo ve formě filamentů majících průměr několika mikrometrů výše popsaným způsobem a mělo by umožnit tvorbu kontinuálních vláken, která jsou schopna plnit jejich úlohu výztuhy. Nejběžněji používaná vyztužovací skleněná vlákna jsou takto vlákna vytvořená ze skel, která odvozují eutektikum při 1170 °C z ternárního diagramu SiO₂~Al₂O₃-CaO, zejména vlákna uváděná pod označením skleněná vlákna E, jejichž prototyp je popsán v • ·· · patentových dokumentech US-A-2 334 981 a US-A-2 571 074.

Skleněná vlákna E mají složení v podstatě na bázi siliky, aluminy, vápna a oxidu boritého, přítomného prakticky v množství od 5 do 13 % ve sklářských kompozicích označených jako sklo E a nahrazujícího část siliky, přičemž skleněná vlákna E jsou kromě toho charakterizovány limitovaným obsahem oxidů alkalických kovů (v podstatě Na₂O nebo/a K₂O) .

Vycházeje z obsahu uvedených dvou patentových dokumentů stala se skla obsahující uvedené složky předmětem četných modifikací kladoucích si za cíl omezit emanace produktů schopných znečisťovat okolní atmosféru, omezit náklady spojené se získáním sklářské kompozice tím, že se sníží obsah nejdražších složek sklářské kompozice, a zlepšit zvlákňovací schopnost uvedených skel (zvlákňování zde odpovídá odtahování skleněných filamentů opouštějících zvlákňovací trysku prováděné v rámci výše uvedeného způsobu), a to zejména snížením jejich viskozity při zvýšených teplotách, a omezení jejich tendence k odskelnění.

Teplotou likvidu uváděnou pod zkratkou ^Tii_kVi_dus ^serozumí teplota, kdy je rychlost růstu nejobtížněji tavitelného krystalu nulová. Teplota likvidu stanovuje horní hranici teplotní zóny, ve které může mít sklo tendenci k odskelnění.

Pokusy snížit náklady spojené se sklářskými kompozicemi byly obecně zejména činěny na úkor jejich zvlákňovací schopnosti, přičemž použití takto získaných skel pro získání vyztužovacích vláken se stalo obecně obtížnějším a choulostivějším a vynucovalo si případně modifikace ··· ·

provozních ke snížení existujících zvlákňovacích zařízení nebo podmínek, přičemž případně docházelo produktivity a zvýšení odpadu, což v konečném důsledku zase vedlo ke zvýšení celkových provozních nákladů. Takováto řešení byla navržena v mezinárodních patentových přihláškách WO 99/01393 a WO 99/12858.

Kompozice odpovídající těmto řešením, která byla popsána v příkladech uvedených mezinárodních patentových přihlášek, vedou k relativně zvýšeným charakteristickým teplotám.

Jako uvedené ”charakteristické teploty se zde rozumí teploty odpovídající viskozitám vhodným pro provádění jednotlivých stupňů způsobu výroby skleněných vláken:

teplota odpovídající viskozitě rovné 10 dPa.s je přesným ukazatelem teploty, okolo které se obecně provádí zvlákňování, zejména z platinové zvlákňovací trysky;

5 teplota odpovídající viskozitě rovné 10 ' dPa.s je přesným ukazatelem teploty, okolo které obecně probíhá kondicionace skla; pod pojmem kondicionace skla se rozumí stupeň, který zejména spočívá v převedení horkého skla mimo pec, kdy jsou roztavené suroviny nebo/a recyklované produkty vedeny kanálky určenými pro přivádění skla do platinových zvlákňovacích trysek. Je snaha zabránit jakémukoliv odskelnění zejména v průběhu tohoto stupně.

• · · · « ·

Pod pojmem zvklákňovací rozmezí se zde rozumí rozmezí mezi charakteristickou teplotou odpovídající viskozitě 10²'⁵ dPa.s a teplotou likvidu.

Ve skutečnosti teploty odpovídající viskozitě rovné 10 dPa.s (uváděné v tabulce 1 jako zvlákňovací teplota) se pohybují mezi 1255 a 1287 °C podle příkladů (příklady 1 až

4) mezinárodní patentové přihlášky WO 99/01393.

Teploty odpovídající viskozitě rovné 10 dPa.s se pohybují mezi 1255 a 1262 °C a teploty odpovídající 2 5 viskozitě rovné 10 ' dPa.s se pohybují mezi 1341 a 1351 podle příkladů (příklady 1 a 2) mezinárodní patentové přihlášky WO 99/12858.

Tyto charakteristické teploty jsou vyšší než charakteristické teploty standardního skla E o asi 50 °C nebo o ještě více.

Z výše uvedeného vyplývá nutnost udržování skla na vyšších teplotách jak v průběhu kondicionace skla, tak i během jeho přítomnosti ve zvlákňovacím zařízení.

Tento nedostatek se potom projevuje v dodatečných nákladech při použití sklářských kompozic uvedených v obou mezinárodních patentových přihláškách, přičemž tyto dodatečné náklady jsou jednak spojeny s nezbytným dodatečným přívodem tepla potřebného pro kondicionování skla a jednak s častější obnovou zvlákňovacích nástrojů, zejména platinových dílů, jejich stárnutí se zrychluje při zvýšených zvlákňovacích teplotách.

Tyto dodatečné náklady snižují množství finančních rezerv, které by jinak umožnily stanovit výhodnější cenu surovin sklářských kompozic popsaných v uvedených dvou mezinárodních patentových přihláškách.

Získání sklářských kompozic, které by byly ekonomicky výhodnější než standardní sklářské kompozice E a které by měly zvlákňovací vlastnosti blízké zvlákňovacím vlastnostem standardních skel E, je úkolem, který ještě zbývá vyřešit, přičemž vyřešení tohoto úkolu je obzvláště žádoucí.

Cílem vynálezu jsou takto skleněná vlákna získaná z ekonomicky přijatelných surovin majících zvlákňovací schopnost blízkou zvlákňovací schopnosti standardního skla

E.

Podstata vynálezu

Skleněná vlákna podle vynálezu jsou získána ze sklářské kompozice, která v podstatě obsahuje následující složky v

dále uvedených rozmezích procentech:	definovaných ve hmotnostních
SiO₂	54,5 až 58 %
A1₂O₃	12 až 15,5 %
sío₂ + ai₂o₃	70 až 73 %
CaO	17 až 25 %
MgO	0 až 5 %
RO = CaO+MgO	21 až 28
R₂0 = Na₂0+K₂0+Li₂0	až 2 %
TiO₂	méně než 1 %

• 0 · « • 0 • ···

	6		n * • · • · 00 0 ·	• · 0 •	• 0 · 0 0 • 0*0
Fe₂O₃			méně	než	0,5 %
b₂0₃			až 3	o, 5
^F2			méně	než	1 %
přičemž poměr	R1 = Al₂O₃/CaO	je nižší	než 0,	7 a	když
je přítomen v	množství vyšším	než 57 %	, potom	je	obsah

• · • · · · ^2 ⁵2°3 vyšší než 2

Podle výhodné varianty vynálezu respektují složky sío₂+ai₂o₃ kompozice krirérium na bázi poměru R2 = _ , kteRO+R₂O+B₂O₃ rýžto poměr R2 leží v“ rozmezí 2,35<R2><2,70. Tento poměr může být interpretován zejména jako poměr součtu prvků tvořících síť skel k součtu prvků modifikujících tuto síť.

Vzhledem k tomu může být uvedený poměr považován za regulační parametr viskozity uvažovaných skel.

Silika je jedním z oxidů, který tvoří síť skel podle vynálezu a hraje základní ulohu při zajištění stability skel.

Obsah siliky (SiO₂) ve specifických kompozicích podle vynálezu činí 54,5 až 58 %, přičemž je tento obsah zejména vyšší než 55 %, dokonce vyšší než 55,5 % nebo/a zejména nižší než 57 %.

U kompozic, jejichž obsah SiO₂ je vyšší než 57 %, je obsah B₂O₃ vyšší než 2 %.

»·· ·· • · v • · · ··* · ; · . · · · · · · J ·

A » · · · ·

Alumina rovněž tvoří síť skel podle vynálezu a hraje důležitou úlohu, pokud jde o odolnost skel. V rámci definovaného rozmezí podle vynálezu způsobí snížení procentického obsahu tohoto oxidu pod 12 % citelné snížení odolnosti skla proti hydrolytickému napadení, zatímco přílišné zvýšení procentického obsahu tohoto oxidu přivodí riziko odsklenění a zvýšení viskozity.

Obsah aluminy (A1₂O₃) ve specifických kompozicích podle vynálezu se pohybuje mezi 12 a 15,5 %, přičemž tento obsah je zejména vyšší než 13 % nebo/a zejména nižší než 15 %.

Obsah vápna (CaO) ve specifických kompozicích podle vynálezu činí 17 až 25 %, přičemž tento obsah je zejména vyšší než 18 % nebo dokonce vyšší než 20 % nebo/a zejména nižší než 24 %.

Obsah magnézie (MgO) ve specifických kompozicích podle vynálezu činí 0 až 5 %, přičemž tento obsah je zejména vyšší než 0,1 %, dokonce vyšší než 0,5 nebo dokonce ještě vyšší než 1 % nebo/a nižší než 4 0.

Definované rozmezí obsahu oxidů kovů alkalických zemin, t.j. vápna a magnesie, umožňuje regulovat viskozitu a kontrolovat odskelnění skel podle vynálezu. Dobré zvlákňovací schopnosti se dosáhne tím, že se součet obsahů těchto oxidů alkalických zemí zvoli tak, aby byl v rozmezí od 21 do 28 %; bylo totiž zjištěno, že jev odskelnění se zvýrazňuje při nepřijatelném obsahu uvedených oxidů vyšším než 28 %, přičemž se viskozita skel stane obecně příliš vysokou v případě, kdy je obsah oxidů alkalických zemin nižší než 21 %.

···· ··

Oxidy alkalických kovů, zejména oxid sodný (Na₂O) a oxid draselný (K₂0), mohou být zavedeny do kompozic skleněných vláken podle vynálezu s cílem dalšího omezeni odskelněni a případného sníženi viskozity skla. Obsah oxidů alkalických kovů Na₂O+K₂O+Li₂O musí nicméně zůstat nižší nebo rovný 2 %, aby se zabránilo zvýšení elektrické vodivosti, kteréžto zvýšení by bylo nepřijatelné pro aplikace skel v oblasti elektrotechniky, a aby se zabránilo nežádoucímu snížení hydrolytické odolnosti skla. Obsah oxidů alkalických kovů je obecně vyšší než 0,1 % v důsledku přítomnosti nečistot obsažených v surovinách tvořících další složky sklářské kompozice. Kompozice může obsahovat jediný oxid alkalického kovu (zvolený z množiny zahrnující Na₂0, K₂O a Li₂O) nebo. může obsahovat kombinaci alespoň dvou oxidů alkalických kovů.

Podle jedné varianty vynálezu je obsahu oxidů alkalických kovů v podstatě dosaženo použitím oxidu sodného.

Obsah oxidu boritého je nižší nebo rovný 3 %. Ve skutečnosti je žádoucí omezit obsah tohoto oxidu na co nejmenší míru vzhledem k tomu, že cena surovin poskytujících oxid boritý je poměrně vysoká. V rámci jedné formy provedení vynálezu může být obsah oxidu boritého výhodně nižší než 0,5 %. Oxid boritý může být zaveden v malém množství inkorporováním odpadních skleněných vláken obsahujících oxid boritý, například odpadních skleněných vláken E, ve funkci suroviny poskytující oxid boritý. Tato varianta zejména odpovídá kompozicím , jejichž obsah oxidu boritého se pohybuje mezi 0,5 a 3 %.

• ·· · • 4

Fluor (F₂) může být přidán v malém množství za účelem zlepšení tání skla, nebo je fluor obsažen jako nečistota.

Případné obsahy oxidu titaničitého (TiO₂) nebo/a oxidu železitého (Fe₂O₃) je třeba považovat spíše za obsahy nečistot, se kterými se lze často setkat v této kategorii kompozic.

V následujícím testu bude třeba každý procentický obsah složky kompozice chápat jako hmotnostní procentický obsah a kompozice podle vynálezu mohou obsahovat až 2 nebo 3 % sloučenin, které je třeba považovat za neanalyzované nečistoty, jak je to ostatně známé u tohoto typu kompozic.

V rámci výše definovaných rozmezí bylo možné stanovit, že kompozice respektující součet prvků tvořících síť skla, t.j. SiO₂+Al₂O₃, rovný 70 až 73 % a zejména nižší nebo rovný 72 %, vykazují obzvláště zajímavou oblast, pokud jde o zvlákňovací podmínky. Ve skutečnosti je známo, že SiO₂ a A1₂O₃ jsou oxidy vytvářející síť skla, které umožňují regulovat viskozitu skel. Kompozice obsahující méně než 70 % SiO₂+Al₂O₃ jsou příliš tekuté pro vytvoření dostatečného zvlákňovacího rozmezí (které je definováno jako rozdíl mezi teplotou odpovídající viskozitě skla rovné 10 ' dPa.s [ ^Tiog2,5^ ^a teplotou likvidu [ T_likvidus] ) .Kompozice, které obsahují více než 73 % SiO₂+Al₂O₃ jsou zase příliš vizkózní k tomu, aby mohly být zvlákněny za uspokojivých podmínek, mají zvýšené teploty likvidu a při zvlákňování se snadno odskelňuj í.

Překvapující jev byl pozorován u kompozic majících poměr R1 = Al₂O₃/CaO nižší než 0,7. Ve skutečnosti tyto • ·· · • · ··· · • · • ··· kompozice podle vynálezu vykazují obzvláště nižší míru odskelnění než kompozice ze sousední oblasti. Takto je možné získat kompozice, jehichž teplota likvidu ^Tlikvidus je nižší nebo rovná 1200 °C.

Existuje obzvláště výhodné kritérium, které umožňuje zejména vybrat kompozice, jejichž viskozity jsou uzpůsobeny zvlákňovacím podmínkám, zejména mající zvlákňovací rozmezí větší než 100 °C, čímž se získají rozumně nízké teploty 2 5 kondicionace, zejména teplota odpovídající viskozitě 10 ' dPa.s nižší než 1330 °C. Toto kritérium je založeno na poměru R2 z rozmezí 2,35<R2<2,70 .

Bylo ověřeno, že tato volba umožňuje získat díky rozumnému kompromisu mezi účinkem různých oxidů významná zvlákňovací rozmezí, zejména zvlákňovací rozmezí větší než 100 °C a dokonce větší než 120 °C. Skla podle vynálezu mohou být takto zvlákněna s uspokojivým výtěžkem při využitelných průmyslových podmínkách.

. 2 5

Kromě toho mají tato skla viskozitu 10 ' dPa.s (t.j. asi

31,6 Pa.s) při teplotě mezi 1300 a 1330 °C, zejména při teplotě nižší nebo rovné 1320 °C a viskozitu 10³ dPa.s při teplotě mezi 1200 a 1250 °C, zejména při teplotě nižší nebo rovné 1240 °C, což umožňuje transport skel v kanálech pece bez nadměrné dodávky energie a použití těchto skel v tradičních zařízeních pro zvlákňování skla E. V důsledku toho a v důsledku snížených nákladů na realizaci kompozic podle vynálezu se dosáhne výhodného snížení celkových nákladů spojených s produkcí vláken podle vynálezu ve srovnání s obvyklými náklady spojenými s produkcí skleněných vláken E.

·· ··· · ► · · » · · · · ·· · ··

Obsahy F₂ a Li₂O zůstávají rovněž výhodně nižší než 1 %, aby se zabránilo zakazení skel, závažným problémům zpracování spalin a výše zmíněným problémům spojeným s vysokým obsahem oxidů alkalických kovů, přičemž toto snížení uvedených obsahů umožňuje rovněž získat obzvláště ekonomicky výhodná a snadno realizovatelná skla.

Stejně tak limitovaný obsah oxidu boritého (nižší než 3 %) umožňuje snížit náklady spojené se zpracováním spalin ve srovnání s náklady vynaloženými ke stejnému účelu při výrobě tradičních skel E.

Vlákna podle vynálezu mohou být takto realizována a použita stejně jako vlákna E přičemž jsou však oproti vláknům E ekonomicky výhodnější.

Skleněná vlákna podle vynálezu jsou získána z výše definované sklářské kompozice následujícím způsobem: množina filammentů roztaveného skla, tekoucích z množiny otvorů uspořádaných v základně jedné nebo několika zvlákňovacích trysek, se odtahuje ve formě jedné nebo několika vrstev kontinuálních vláken, načež se sdruží do jednoho nebo několika vláken, která se jímají na pohyblivý nosič. Může se jednat o otočný nosič v případě, že jsou vlákna jímána ve formě vinutí nebo o nosič s posuvným pohybem v případě, že jsou vlákna stříhána ústrojím, které rovněž slouží k jejich odtahování, nebo v případě, že jsou vypouštěna ústrojím sloužícím k jejich odtahování za účelem vytvoření rouna.

Získaná vlákna se případně po dalších transformačních operacích mohou takto vyskytovat v různých formách, jakými • ·

• · · * · • · • ·	·· • · • ·	···· • • · ·	··
• •	• •
• ·	« ·	•	•	•
• · ·	··	• ··		« ·

jsou kontinuální vlákna , střihaná vlákna, pletence, pásky, rohože, síťky, plachty (nebo další struktury, ve kterých jsou filamenty tvořící vlákna disociovány a dispergovány...), přičemž tato vlákna jsou tvořena filamenty o průměru pohybujícím se od asi 5 do asi 24 mikrometrů.

Roztavené sklo přiváděné do zvlákňovacích trysek se obecně získá z látek (nebo produktů nebo složek nebo materiálů) případně čistých (pocházejících například z chemického průmyslu) ale většinou přírodních, přičemž tyto posledně uvedené látky obsahující někdy stopové nečistoty, přičemž tyto prvnotní suroviny (čisté nebo přírodní) se smísí ve vodných poměrech k získání požadované sklářské kompozice, načež se tato kompozice roztaví. Teplota roztaveného skla (a tudíž jeho viskozita) se reguluje tradičním způsobem obsluhou tak, aby tato teplota umožnila zvkláknění skla, aniž by přitom došlo k odskelnění a aby se dosáhlo pokud možno co nej lepší kvality skleněných vláken. Před sdružením filamentů do formy vláken se tyto filamenty obecně povléknou mazivovou apretační kompozicí (zvolenou tradičním způsobem zejména podle aplikačního oboru, ve kterém budou vlákna použita), která chrání filamenty před abrazí a usnadňuje následné spojení získaných vláken s látkami, které mají tato vlákna vyztužit.

Podle obzvláště výhodné formy provedení způsobu podle vynálezu je alespoň část surovin použitých pro roztavené sklo tvořena odpadem skleněných vláken, výhodně odpadem vyztužovacích skleněných vláken, například odpadem skleněných vláken podle vynálezu nebo/a odpadem skleněných vláken typu E. V posledně uvedeném případě se například jedná o odpad vláken majících následující složení, vyjádřené ve hmotnostních procentech:

• ·· ·

SiO₂	52 až 57 %,
A1₂O₃	12 až 16 %,
CaO	16 až 25 %,
MgO	0 až 6 %,
b₂o₃	5 až 13 %,
oxidy alkalických
kovů (v podstatě
Na₂O nebo/a K₂0)	0 až 2 %

(přičemž tato kompozice může rovněž obsahovat další složku nebo další složky v množstvích nepřesahujících 1,5 % pro každou další složku) a vlákna tohoto složení jsou prakticky považována za skleněná vlákna typu E.

Překvapivě je takto odpad skleněných vláken,, jakým je například odpad skleněných vláken E, který způsobuje problémy při jeho recyklaci v rámci výroby vláken E, dokonale opětovně použitelný při výrobě skleněných vláken podle vynálezu. Tento odpad může být bez obtíží opětovně zaveden do surovin použitých pro získání roztaveného skla, přičem množství dalších použitých surovin (obecně přírodních nebo čistých surovin) se opětovně nastaví tak, aby byla získána kompozice podle vynálezu, jak je definována výše.

Stejně tak může být opětovně použit odpad vláken podle vynálezu nebo/a další odpadní vyztužovací vlákna. Odpad skleněných vláken je obecně tvořen nenavinutými vlákny (nebo nerekuperovanými vlákny na nosiči s posuvným pohybem), která se schromaždůjí pod zvlákňovacími tryskami pro výrobu skleněných vláken, ale odpadem odpadajícím při finálním může také být tvořen zpracování získaných okraje rohoží, odstřihnuté konce tento odpad se případně zpracuje produktů vinutí..

(odříznuté , přičemž (například tepelně) za účelem odstranění apretačního maziva • ·«· » •fc ··»* • « * · · * «

• · • * ·« ·· · • · · · • · * » * · * · · «4 ·«»· ·· ·· nacházejícího se na povrchu vláken a případně se mele za účelem získání granulometrie srovnatelné s granulometrií ostatních surovin použitých pro výrobu vláken podle vynálezu.

Výhodně činí obsah odpadu skleněných vláken ve směsi surovin, které se roztaví za účelem získání roztaveného skla majícího složení podle vynálezu, 0 až 35 % hmotn., vztaženo na hmotnost uvedené směsi, přičemž výhodně činí tento obsah 0 až 25 % hmotn., zejména 5 až 20 % hmotn., vztaženo na celkovou hmotnost uvedené směsi. Způsob, při kterém se použije odpad skleněných vláken, je obzvláště ekonomicky výhodný a umožňuje ještě dále zlepšit ekonomiku způsobu podle vynálezu.

Kompozitní materiály získané z vláken podle vynálezu obsahují alespoň jednu organickou látku nebo/a alespoň jednu anorganickou látku a obsahují skleněná vlákna, přičemž alespoň část těchto vláken je tvořena skleněnými vlákny podle vynálezu.

Skleněná vlákna mohou být případně sdružena, například již při jejich odtahování, s filamenty organické látky za vzniku kompozitních vláken. Poj pojmem skleněná vlákna jejichž složení obsahuje... rozumí vlákna vytvořená z obsahuje..., přičemž tyto se v rámci filamentů, skleněné tohoto vynálezu jejichž složení filamenty jsou případně sdruženy s organickými vlákny ještě před sdružením filamentů do vláken.

Výhody dosažené skleněnými vlákny podle vynálezu budou lépe patrné z následujících příkladů označených jako • · · ·

příklady Př.l až Př.10 a shrnutých v tabulce 1 ilustrující vynález neomezujícím způsobem.

Seovnávací příklady označené písmeny A, B, C, D a E jsou uvedeny v tabulce II.

V těchto příkladech se skleněná vlákna tvořená skleněnými filamenty o průměru 14 mikrometrů získají odtahováním roztaveného skla, jehož složení je uvedeno ve hmotnostních procentech v tabulce I.

V případě, že celkový součet všech obsahů všech složek je mírně nižší nebo vyšší než 100 %, je třeba to chápat tak, že zbylý obsah odpovídá nečistotám, tvořícím neanalyzované minoritní složky, a činí nejvýše 1 až 2 % nebo/a přesahující obsah je způsoben pouze aproximací běžnou v oblasti použitých analytických metod.

R1 znamená poměr Al₂O₃/CaO.

R2 znamená poměr SiO₂+Al₂O₃/RO+R₂O+B₂O₃.

T(log 2,5) znamená teplotu, při které viskozita skla je rovna 10²'⁵ dPa.s.

T(log 3) znamená teplotu, při které je viskozita skla rovna 10³ dPa.s.

^Tiikvidus znamená teplotu likvidu skla odpovídající teplotě, při které má nej obtížněji tavitelná fáze, která může • · ·«· · ·· ··

------ _φ · « · · *: .· : ···* · · .· : * · : :

• * *»«*··· *· ···· <··· · ·· * podstoupit odskelnění, nulovou rychlost růstu a odpovídá takto teplotě tání této odskelněné fáze.

Výraz zvlákňovací rozmezí znamená rozdíl mezi teplotou T(log 2,5) a teplotou T_likvidus.

Všechny kompozice podle vynálezu (Př.l až Př.10) mají zvlákňovací rozmezí větší než 100 °C, nebo větší než 110 °C a dokonce větší než 120 °C.

Tyto kompozice podle vynálezu mají viskozitu srovnatelnou s viskozitou požadovanou při zvlákňovacím procesu a zejména teplotu T(log 2,5) nižší nebo rovnou 1330 °C a dokonce zejména nižší než 1320 °C.

Tyto kompozice podle vynálezu mají teplotu likvidu ^Tiikvidus srovnatelnou s teplotou likvidu požadovanou při zvklákňovacím procesu, zejména nižší nebo rovnou 1200 °C.

Uvedené kompozice podle vynálezu mají poměr R1 nižší než 0,7.

Uvedené kompozice podle vynálezu mají poměr R2, což je součet složek tvořících síť skla dělený součtem složek modifikující síť skla, pohybující se od 2,35 do 2,7.

Uvedené srovnávací příklady umožňují ilustrovat výhody specifické oblasti složení sklářské kompozice podle vynálezu.

• · • · · ·

Takto příklad A uvádí případ, kdy je obsah siliky vyšší než je obsah siliky podle vynálezu, kdy je součet SiO₂+Al₂O₃ vyšší než 73 % a kdy je poměr R2 vyšší než 2,8. V tomto případě se získá sklo s dobrým zvlákňovacím rozmezím, avšak s teplotou T (log 2,5) vyšší než 1350 °C, což způsobuje zvýšené náklady při kondicionování skla.

Příklad B uvádí příklad, kdy je obsah siliky nízký, kdy je součet SíO₂+A1₂O₃ nižší než 70 % a kdy je poměr R2 nižší než 2,35.

V tomto případě se sice získá výhodná teplota T(log 2,5) pro kondicionování skla, avšak zvlákňovací rozmezí menší než 100 °C je nedostatečné pro dosažení dobrého zvlákňovacího výtěžku.

Příklad C uvádí příklad kompozice s nízkým obsahem aluminy, se součtem SiO₂+Al₂O₃ nižším než 7 0 %. V tomto případě lze učinit stejný závěr jako v případě příkladu B.

Příklad D uvádí případ, kdy součet SiO₂+Al₂O₃ sice spadá do požadovaného rozmezí, avšak kdy poměr R1 je vyšší nebo rovný 0,7. V tomto případě se dosáhne zvýšené teploty likvidu, činící 1240 °C. Tato teplota však vede k nedostatečně velkému zvlákňovacímu rozmezí, které je v daném případě menší než 100 °C. Zdá se, že pro dosažení teplot likvidu nižších nebo rovných 1200 °C, je žádoucí respektovat kritérium Rl<0,7.

Příklad E uvádí případ, kdy je vysoký obsah siliky (58 ) , obsah oxidu boritého je nižší než 2 % a poměr R2 je • · · · • · vyšší než 2,7. V tomto případě dosahuje teplota T(log 2,5) hodnoty 1350 °C, což je příliš vysoká teplota pro aplikace zamýšlené v rámci vynálezu.

Skleněná vlákna podle vynálezu jsou zejména vhodné pro všechny obvyklé aplikace klasických skleněných vláken typu

E.

• · · · • · • · · · « * · ··

Tabulka

o	56,5	m	71,5	24	2,5	26,5	co	CM	0,63	2,5	1320	1240	< 1200	> 120
σι	56.5	un ▼*·	71,5	23	2.5	26,5	o’	ffl c\í	0,65	2,42	1320	1240	< 1200	> 120
00 • >1-1 eu	co co’ m	m	71,8	22.5	Tř	26,5	-	0.5	0,67	2,56	1315	1240	<; 1200	>115
Př.7	⁵⁷	m ář—	72	22	o	25	-	CM	0,68	2,57	1320	1240	o o CM Ύ^- VI	>120
cc • >1-1 PU	57,5	•^r	71,5	23.5	in T“	25	-	2.5	co o’	2,50	1315	1235	<1200	>115
in	58 1	v v—	72	22,5	CM	24,5	-	IO cm’	0,62	2,57	1325	1240	<1200	> 125
i	58		72	21.5	CO	24,5		^2,5 l	0,65	2,67	1320	1240	< 1200	> 120
Př.3	58	V T“	72	I 21.5	in t—	23	CM	co	0,65	2,57	1320	1235	< 1200	> 120
Př.2	55	tn	70	24	CO	27	-	in	0,63	2,37	1300	1220	1200	100
IX	56,5	tn	71.5	23	CM	25	r-	CM	0,65	2,55	1315	1235	1180	135 i
	CM O (Z)	n O CM <	r» O CM < + CM o w	CaO	MgO	O ra 2 ΊΟ ro O II O x	o cm □ + o CM + O CM <0 z II O CM IX	c» o CM ΕΏ	O co O CO o CM < II ▼— X	co n O 0Q CM < + + ° ~ cc Q + w o X II CM X	T(log 2.5) CO	O 9 ČÍ en o H	? ”(Λ □ •H I Ή &Γ	£ I

• · · · • · ·♦· ·

Tabulka II

	A	B	C	O	E
SiO₂	60,8	⁵⁴	57	56	58
AljOj	12,7	15 .	12	16	15
SiO₂ + AI₂O₃	73,5	69	69	72	73
CaO	21,5	23	23,5	22,3	22
MgO	3,2	3.5	3.5	3	1.5
RO = CaO + MgO	24,7	26,5	27	25,3	23,5
R₂O = NajO + K₂O + LijO	0,55	1,5	1	0,7	1,5
B₃O,	0,5	2.5	2	1	1,5
R1 = AljOj/CaO	0,59	0,65	0,5	0,72	0,68
po SiO₂ + AI₂O₃ ro+r₂o + b₂o₃	2,85	2,26	2,3	2,6	2,75
T(log 2,5) fC)	1380	1275	1270	1330	1350
T(log 3) (’C)	1290	1200	1195	1250	1265
''likvidě	1200	1190	1190	1240	1190
Zvlákňotací razmszí ( C)	180	85	80	90	160

tu* * · ···· ·· ·* _ • » · · 9 · · • ···♦ 9 · * »· · ·♦· · ·

2-1 λ λ ·· · · · · i .:. : ·· ♦·♦ ......

Claims

PATENTOVÉ NÁ

ROKY

1. Vyztužovací skleněné vlákno, v y z n a č e n é t í m, že jeho složení zahrnuje následující složky v uvede ;ných hmotnostních procentických rozmezích:

SiO₂

54,5 až %

A1₂O₃ až 15 ,5 %

SiO₂ + A1₂O₃ až 73 %

CaO až 25

O,

MgO až 5 %

RO = CaO+MgO až 28

R₂O = Na₂O+K₂O+Li₂O až 2 %

Tio₂ méně než %

Fe₂O₃ méně než

0,5 %

b₂0₃ až 3 %

^F2 méně než %

přičemž poměr R1 = Al₂O₃/CaO je nižší než 0,7 a když

SiO₂ je přítomen v množství vyšším než 57 % , potom je obsah b₂o₃ vyšší než 2 %.
2. Vyztužovací skleněné vlákno podle n ároku 1, v y z n a č e η é t í m, že jeho složení respektuje kritérium SiO₂+Al₂O₃

2,35 <R2 = _ < 2,70.

RO+R₂O+B₂O₃
3. Vyztužovací skleněné vléknou podle nároku 1 nebo 2,v yznačené tím, že jeho složení zahrnuje obsah SiO₂menší nebo rovný 57 %.

. 22
4. Vyztužovací skleněné vlákno podle nároku 1, 2 nebo 3, vyznačené tím, že jeho složení zahrnuje obsah B₂O₃ nižší nebo rovný 0,5 %.
5. Vyztužovací skleněné vlákno podle nároku 1, 2 nebo 3, vyznačené tím, že jeho složení zahrnuje obsah B₂O₃ vyšší nebo rovný 0,5 % a nižší nebo rovný 3 %.
6. Kompozitní materiál tvořený skleněnými vlákny a organickou látkou nebo organickými látkami nebo/a anorganickou látkou nebo anorganickými látkami, vyznačený t í m, že obsahuje skleněná vlákna podle některého z nároků 1 až 5.
7. Způsob výroby skleněných vláken podle některého z nároků 1 až 5, vyznačený tím, že se odtahuje množina filamentů roztaveného skla, odtékajících z množiny otvorů uspořádaných na základně jedné nebo několika zvlákňovacích trysek, ve formě jedné nebo několika vrstev kontinuálních filamentů, načež se tyto filamenty sdruží do jednoho nebo několika vláken, která se jímají na pohyblivém nosiči.
8. Způsob podle nároku 7, vyznačený tím, že roztavené sklo přiváděné do otvorů zvlákňovací trysky nebo zvklákňovacích trysek má následující hmotnostní procentické složení

SiO₂ 54,5 až 58 % ^A12°3 až

15,5 %

SiO₂ + A1₂O₃ až %

CaO až %

444 ·

MgO až 5 %

RO = CaO+MgO až 28

R₂O = Na₂O+K₂O+Li₂O až 2 % tío₂ méně než 1 %

Fe₂C>3 méně než 0,5 % ^B2°3 až 3 % ^F2 méně než 1 % přičemž poměr R1 = Al₂O₃/CaO je nižší než 0,7 a když SiO₂ je přítomen v množství vyšším než 57 %, potom je obsah B₂O₃ vyšší než 2 %.
9. Způsob podle některého z nároků 7 nebo 8,vyznač en ý t í m, že roztavené sklo se získá ze surovin smíchaných v požadovaných množstvích, přičemž alespoň částí těchto surovin tvoří odpad skleněných vlákem.
10. Způsob podle nároku 9, vyznačený tím, že odpadem skleněných vláken je odpad skleněných vláken E nebo/a odpad skleněných vláken podle některého z nároků 1 až 5.
11. Způsob podle některého z nároků 9 nebo 10, vyznačený t í m, že odpad skleněných vlákem představuje 0 až 35 % hmotnosti surovin.
12. Sklářská kompozice upravená pro výrobu vyztužovacích skleněných vláken obsahující následující složky v uvedených rozmezích vyjádřených ve hmotnostních procentech:

SiO₂A1₂C>3

SiO₂ + A1₂O₃

54,5 až 58 12 až 15,5 70 až 73 % ··♦ ·

*

• · • · · · • · · • · • ·

CaO

až

o.

O

MgO

až %

RO = CaO+MgO

až

R₂O — Na₂O+K₂O+Li₂O až 2

O *0

TiO₂

méně než %

^Fe2°3

méně než

0,5 % b₂o₃

až 3

σ.

o

^F2

méně než %

přičemž poměr

R1 = Al₂O₃/CaO je nižší než 0, a

když je přítomen v množství vyšším než 57 %, potom je obsah ^2θ3 vyšší než 2 ·» ····

Zastupuje: