NO133269B - - Google Patents

Description

Piberbare glass-sammensetninger omfatter idag bor-og fluorholdige forbindelser som flussmidler, hvilke reduserer viskositeten i satsen spesielt under de tidlige trinn av smel-tingen. Etter at man har erkjent bor og fluor som potensielt forurensende stoffer har problemet vært å fremstille en glass-sammensetning som (1) har de nødvendige fysikalske egenskaper for fiberdannelse, (2) som er akseptable for industrien og (3) som ikke omfatter fluor og bor.

For eksempel har E-glass, som er den mest vanlige glass-sammensetning som idag benyttes for fremstilling av tekstilfibre fra 9 til 11 vekt-% B2°3 og kan innenolde fluor som flussmiddel. Spesifikasjonene for E-glassfibre krever også at prosentandelen av alkalimetalloksyder, nemlig Na20, K20 og LigO, er mindre enn 1 vekt-$, beregnet som Na20. Det er derfor viktig å holde alkalimetalloksydnivået for glass-sammensetningene på 1% eller mindre når det utvikles nye glass-sammensetninger som kan benyttes istedenfor E-glass. Sammensetningen for. E-glass er beskrevet i US-patent nr. 2.33^.961.

Bor benyttes vanligvis i satssammensetningen som kolemanit, vannfri borsyre eller borsyre mens fluor tilsettes som CaF2 eller natriumsilicofluorid (Na2SiFg). Smelting av glassråstoffet i gassoppvarmede ovner, f.eks. for danning av smeltet glass, hvorfra fibrene kan trekkes og dannes, omfatter oppvarmingen av satsen og det smeltede glass til temperaturer på over 1204°C. Vanlige benyttede tekstilfibre smeltes i om-rådet 13l6-1510°C. Ved disse smeltingstemperaturer har B20^ og F^ heller forskjellige forbindelser av bor og fluor en tendens til å fordampe ut av det smeltede glass, og gassene kan trekkes opp gjennom avtrekkene og slippes ut til atmos-færen som omgir fabrikken.

Den resulterende luft- og mulige vannforurensning kan reduseres eller elimineres på flere måter. Vannvasking eller filtrering av utslippsgassene kan ofte rense utslipps-luften. Bruken av elektriske ovner istedenfor gassfyrte ovner vil vesentlig eliminere tapet av flyktige flussmidler (f.eks. bor og fluor) som vanligvis forbindes med gassfyrte ovner ved temperaturer over 1204°C. Disse rensingstiltak er imidlertid ofte kostbare og kan unngås hvis forurensningskilden kan fjernes fra giass-sammensetningene. Noe som imidlertid kompli-serer dette er det faktum at man ved å fjerne bor og fluor fjernes to vanligvis benyttede flussmidler i fibrerbare glass-sammensetninger. Det har vist seg å være vanskelig å oppnå akseptable smeltehastigheter, smelting- og driftstemperaturer, likvidus og viskositet i fravær av bor og fluor.

Et akseptabelt driftsområde i en kommersiell tek-stilglassmater er mellom 1232 og 1371°C. En glass-sammensetning som oppfører seg godt i denne omgivelse bør helst ha en likvidustemperatur på omtrent 120<i>}°C eller mindre og en viskositet på log 2,5 poise ved 13l6°C eller mindre.

Fiberfremstillingstemperaturen er helst omkring 55°C over likvidustemperaturen for å unngå devitrifisering (krystallvekst) i glasset når fibrene dannes. Fordi devitrifisering forårsaker uregelmessigheter eller kjerner i glasset som hemmer eller som kan stoppe fiberfremstillingen, bør likvidustemperaturen for et kommersielt tekstilglass helst være mindre enn omkring 1204°C. Glassets viskositet er også en nøkkel for effektiv og økonomisk fiberfremstilling. Glass-viskositeter på log 2,5 poises ved 1343°C eller mer krever så høye temperaturer for å smelte glasset, for å gi det flyt-egenskaper og gjøre det formbart til fibre at de metalliske bøssinger eller matere kan. bli ubrukbare eller må erstattes eller repareres hyppigere enn bøssinger som kommer i kontakt med mindre viskøse glasstyper.

Foreliggende oppfinnelse angår således bor- og fluorfri glass-sammensetning til fremstilling.av glassfibre og med en viskositet på log 2,5 pois ved 13^3°C. eller mindre, og sammensetningen karakteriseres ved åt den i det vesentlige består av

Si02 54 64 vekt-#,

A1203 9-19

CaO 9-25 vekt-55

Ti02 3-5 "

MgO 1,5 - 4,5 "

Slik det fremgår av det ovenforstående er dette i det vesentlige en 5-komponentsammenseting. I den grad de ifølge oppfinnelsen angitte glass-sammensetninger inneholder ytterligere oksyder foruten de 5 ovenfor angitte oksyder Si02, Al20j, CaO, Ti02 og MgO er det kun snakk som tilfeldige foru-rensninger.

Glass-sammensetningene som faller innenfor den ovenfor angitte definisjon kan trekkes til fine, kontinuerlige fibre med en diamter på omkring 3,7 x 10 ^ til 14 x 10 ^.

Noen eksempler på glass-sammensetninger ifølge oppfinnelsen angis i følgende tabell:

Viskositetsbestemmelsene i eksemplene ovenfor ble oppnådd ved bruk av den apparatur og fremgangsmåte som er beskrevet i US-patent nr. 3.056.283 og i en artikkel i "The Journal of the American Ceramic Society", vol. 42, nr. 11, november 1959j sidene 537-541. Artikkelen har titlen "Improved Apparatus for Rapid Measurement of Viscosity of Glass at High Temperatures" og er skrevet av Ralph L. Tiede.

Alle glass-sammensetningene i tabellen inneholder 1 vekt-% eller mindre av alkalimetalloksydene og således vil disse glasstyper i fiberform være akseptable for forbrukere som krever lavere nivåer av alkalimetalloksydene slik som hos E-glass.

Titaniumoksyd (Ti02) benyttes i glass-sammensetningene ifølge oppfinnelsen som et flussmiddel istedenfor bor og fluor. TiO^ markedsføres som et fint, hvitt pulver, som finner utstrakt bruk i malinger for å gi emaljer og lignende opasitet. Det benyttes også ved glassdekorasjon, imidlertid var bruken av Ti02 som erstatning for B20^ og F2 for å redus-ere viskositeten i fibrerbare glass uten ugunstig å påvirke likvidustemperaturen heller uventet.

Konsentrasjonen av MgO i 5-komponent glass-sammensetningen er helst mindre enn 4 vekt-$L Konsentrasjoner for MgO på over 4$ øker likvidustemperaturen over den foretrukkede grense for fibrering. MgO kan tilsettes til glass-sammensetningen sammen med råstoffene og er kjent å ha en virkning på -smeltetemperaturen for E-glass og tilsettes f.eks. til E-glass for å regulere devitrifiseringen av diopsider (CaOMg02Si02). Det er nå oppdaget at 1,5<- 4,5 vekt-# MgO reduserer og regul-erer likvidustemperaturen til innenfor fibreringsområdet og reduserer den mengde Ti02 som er nødvendig i sammensetningen, noe som forbedrer fibrenes farge.

Claims (1)

1. Bor- og fluorfri glass-sammensetning til fremstilling av glassfibre og med en viskositet på log 2,5 poise ved 1343°C eller mindre, karakterisert ved at den i det vesentlige består av: