SK154392A3

SK154392A3 - Glass composition without boronic oxide

Info

Publication number: SK154392A3
Application number: SK1543-92A
Authority: SK
Inventors: Brian Yale; Peter Shorrock; Fank M Allen; Anthony E Norman
Original assignee: Pilkington Insulation Ltd
Priority date: 1991-05-25
Filing date: 1992-05-22
Publication date: 1994-09-07
Also published as: HU9201735D0; ZA923592B; NO922033D0; GB9210999D0; AU1714792A; CZ154392A3; KR920021459A; HUT64000A; GB2256193B; CA2075212A1; GB2256193A; JP2863038B2; GB9111401D0; SI9200083A; FI922377A0; PL168417B1; ES2099212T3; IE74162B1; AU648896B2; DE69218827D1

Description

Qblest techniky

Vynález se týká sklenéné kompozice prosté.oxidu boritého, která je schopná zvlákr.ení. Vynález se dále týká zpusobu zvláknéní kompozice podie vynálezu ve zvláknovgcím stroji vyrobeném z mechanicky slévané nebo disperzí oxidu zpevnéné slitinv a sklenené vláknité izolace vyrobené z kompozice podie vynálezu.

Dosavadní stav techniky

Použití sklenených kompozic za účelem jejich zvláknév ní v odstŕedivém zvláknovacím stroji je známe. Tyto kompozice obvykle obsahují oxid boritý, jehož úkolem je poskytnout temto kompozicím takové teplotní a viskozitní charakteristiky, které umožní sklu volne procházet skrze otvory v

umístär’.e ve stene odstredivého zvláknovacího stroje pri teplote dostatečné nízke, pri které nedochází k nadmerné erozi nebo korozi zvláknovacího stroje. Problém, který je spojený s použitím oxidu boritého, spočíva v tom, že bor je tékavý a muže se uvolnovat z nádrže určené k tavení skla, což má za následek znečištování životního prostredí. Bor má dále sklon ke kondenzovaní na regenerátorech, čímž dochází k jejich znečistení,k vyrazení téchto zaŕízení z dalšího provozu, a ke zhoršení tepelné účinnosti palivem vvhrívaných nádrží určených k tavení skla.

Patentový spis GB 2 041 910 navrhuje redukci nebo úpl.···.. ?* ív*.*.».' > * rnou eliminaci oxidu boritého s následným zvýšením teploty liquidu a vysokým obsahem hliníku a bária. Bylo zjišténo, že v prúmyslovém méŕítku je zvlákňování téchto kompozic s redukovaným obsahem oxidu boritého doposud známymi spŕádacími technikami prakticky nemožné. Byla proto navrženo v

technika zahrnující použití nového zvláknovacího stroje, v

který se od dosud známých zvláknovacích stroju liší svým tvarovým usporádáním. Nicméné v praxi je koroze téchto zvláknovacích strojú v pripadá, že byly vyrobený z béžné slitinv, neprijatelné vysoká. Sklenené kompozice podie tphoto patentu mají také nepri jatelné nízkou stélost.

Patent US 4 402 767 navrhuje novou technológii výroby zvláknovacích stroju, která produkuje mechanicky litou nebo disperzí oxidu zpevnenou slitinu za použití koinbinace tepelného zpracování, ochlazení a horkých tvárecích procesu. Na téchto zvláknovacích strojích bylo požadováno, aby mély vynikající odolnost vúči pôsobení taveného skla a byly schopné produkovat sklenená vlákna a struskovou vlnu pri vysokých teplotách, které jsou rovný až 1 315 °C. Popisná část tohoto patentu však neuvádí žádné podrobnosti, které by se týkaly produkce skleneného vlákna.

Problémem zustala identifikace bóru-prostých sklenéných kompozic, které by mély požadovanou stálosť a mohly by být použitý ve zvláknovacích strojích, které byly popsány ve výše uvedeném patentu US 4 402 767 a to za vysoké teploty. Ačkoliv neprítomnosť oxidu boritého ve sklenéné kompozici zhoršuje stabilitu skla ve vodé, byla nyní nové identifikovaná skupina sklenéných kompozic, jejichž stálosť je dosta tečná.

Podstata vynálezu

Predmétem vynálezu je sklenéná kompozice prostá oxidu boritého, které je schopne zvláknéní a její.ž podstata spočíva v tom, že zahrnuje následující komponenty, pŕičemž jejich obsah je vyjádŕen hmotnostními procenty :

SiO₂	66-73,
A.12 0 β	0,8-5,
Ρ₂θ - Na₂0 + KgO	14-17,5,
CaO	6,5-12 a
sío₂ + αι₂ο_ί	69-74.

Tato skla mají pri teplotách až asi 1 200 °C viskozitu 100 Pas nebo nižší a teplotu liauidu alespon 130 °C pro hodnoty viskozity pod 100 Pas.

Uvedená sklenená kompozice podie vynálezu muže také obsahovat : 0-2 % FegO^, 0-5 % MgO, 0-0,ó % SO^, pŕičemž obsah uvedených sloučenin je vyjádŕen hmotnostními procenty ·

Výhodne se obsah uvedených komponent ve sklenené kompozici podie vynálezu (v hmotnostních procentech) pohybuje v následujících rozmezích : '

SiO₂	67-72,4,
A1₂O₃	1-4 ,
r₂o	14,5-17 ,
K₂0	0,5-2 ,
Na₂0	13,5-16,5
CaO	7-11,2 ,

’, Vi jL.?r,^: ?· i a'Hu’AUÚi» ^4Λ'»»«»^'4ώ.’*ί·Λ*·|ί< Í4Λ V )< J ·' J 'i · Ι·'^< '·» · ·.<’<·«· A

Fe₂O₃ 0,1-2,5 ,

MgO 0,2-4,4 a

SiO^ +

70-73,7.

Nejvýhodnéji se obsahy komponent sklenené kompozice podie vynálezu, které jsou vyjadrený hmotnostními procenty, pohybuj! v následujících rozmezích :

SiO_?		67-70 ,
A1₂O₃		2-4 ,
Na₂0		14-15,5 ,
K₂0		0,5-1,5 ,
MgO		3-4,5 ,
CaO		7-8,5 ,
^Fe2°3		0,3-2 ,
SO,		0-0,3 ,
S i0₂ +	ai₂o₃	70-72 a
Na₂O +	k₂o	15-16,5 ..

Vysoký obsah Na₂0 je potrebný k dosežení nízke teploty liquidu, avšak výhodné úzké rozmezí obsahu MgO umožňuje udržení obsahu Na₂0 na minimálni hodnote, čímž se dosáhne optimálni stability sklenéné kompozice pri zachovaní teploty li’ouidu alespon 160 °C pod teplotou odpovídající viskozitš 100 Pas, coz je výhodné pod 1 170 °C.

Vynález bude dále blíže popsán pomoci príkladu prevedení vynálezu. Tyto príklady mají pouze ilustrativní cha./> ;'^ϊΐ*τ··ν

..X Wr-iJÍ

.. .)ικΧ·λ.\*«.ΛΆμ.<α.£4.1*ι 'Ú&· >' ·: '· Ά‘í 7 Ľ t <⁵‘ ?

rakter a niktersk neomezují rozsah vynálezu, který je jednoznačné vymezen formulací patentových nároku.

Príklady provedení vynálezu

Príklady 1-26

Mízké obsahy SO^ , K^O a Fe^O-^ jsou zoznamenány jako minimálni hodnoty v téchto pŕíkladech. Ve skuteČnosti je jejich obsah dokonce nižší a jsou prítomný pouze jako nečistoty vyskvtující se v surovinách, pričemž nemají podstatný vliv na vlastnosti sklenených vláken. V dále uvedené tabulce jsou uvedený podrobnosti, které se týkají príkladu a testu stálosti. Lze si všimnout, že príklad 18 nezapadá do rozsahu vynálezu, vzhledem ke svému. nízkému obsahu hliníku, který činí uvedenou kompozici nedostatečné stálou .

Pro posouzení vhodnosti skla pro izolační aplikace skleneného vlákna neexistuje zavedený mezinárodní testovací postup. Proto byl použit laboratórni test ISO 719, který poskytuje užitečné vodítko pro stanovení stálosti ve vode a pro stanovení odolnosti skla vúči povétrnostním vlivúm. Tento test je provádšn tak, že se na 2 g sklenených zrnek nechá pusobit po dobu 60 minút destilovaná voda pri teplote 98 °C a extrahované alkálie jsou titrovány 0,01 M HCI. Stabilita skla je pak vyjádrena jako množství extrahované alkálie (pg) na 1 gram skla, pŕičemž množství extrahované alkálie je určeno z uvedené titra.ce jako množství kyseliny, které bylo potrebné k dosažení neutralizace extraktu. Relevantní trídy pro sklenônou vatu potom odpovídají pro ISO trídu 3 od 62 do 264 pg alkálií na gram skla a pro ISO trídu 4 od 265 do 620 pg na gram skla. Pro sklenšnou

- 6 vlnu je výhodnou tŕídou tŕída 3, ale i tŕída 4 muže být prijateľná, protože izolační schopnost izolace na bázi sklenéných vláken je funkcí jak vlastností skla,tak pryskyŕicového pojiva, pŕičemž použití tohoto pojiva je vhodné zejména u vyšších tŕíd. Tŕída 3 znamená dobré ohodnocení a tŕída 4 znamená prijateíné, nikoliv však dobré ohodnocení.

0£: MAY

12” 09 071 242 0310

P. 10

Tabulka

CO

Γ- ΙΟ

CO

' 70|

D-3|

σι

s<

m « in H

rd

m so r-l

1 M

1 1142]

<2 H O H

| 2β5|

»3i

r-

Γ- ιο

(0

o r-

CO o

en

m vo H

H

10 t c-

es t o

vO i-d H

O CO Ol

so O ^i

Tí

sO

σι so

CO

rs r*

cO d

CO

s*

ιο »31 H

rd

10 LO r-l

CS « o

<0 Γ- Η r-l

CS CO o H

ιΉ LO CS

CO

m

g

CO

CO r-

CO O

CD

θ’

io d rM

rd

IO xr r-l

es O

rd σ\ rd rd

<M rd O rd

vo CD rd

CO

Tjt

Γ- ιο

SI

rd X

CO o

CO

s<

so IO r-l

rd

to vO rd

CS c

σι to rd rd

cs o o Ή

<0 s· cs

CO

n

CD vO

CO

H X

CO o

CO

10 in H

Ή

10 10 r-l

cs o

m to rd r—i

CS CO OS

o so cs

(Ó

<S

σι so

CS

Ή X

co o

CO

m « tn fi

i—1

in vo rd

cs o

o IO r-l r-l

*3» SO σι

o Γ» es

-T

rd

O >

r~t

rd X

(O » o

co

•«T

ιο in Γ-Ι

H

1O i£> r—I

es t o

V0 rd rd

rs in σι

Γ- o CO

^rO CO i—1 Λ7 Ή C4 —

CS O Ή ω

CO o CS K <

CO O CS H < + CS o •H CO

CO o cs Φ (L

O ro O

O en S

O CS O 2

o cs W

O es K

CO o to

CO Cn 0 <-) Pi

l/l n Ό r·! O σ t-í H

en ·-- o es K Cm 3

ω Ό -H >14 lA

0S HflV '92 12:10 071 242 0210

P. 11

Tabulka 1 (pokračovaní)

9T

r

1.89 J

co

rH

CO

Ch CO

x? rH

rH

lf) Ή

0.2 J

0 Ch pH pH

lO N a pH

1 195|

CO

lf) H

CO 10

CM f-

CO d

in c-

LO CO

m t ID rH

K

in » kD pH

CM Ó

CD m rH pH

O σ σ

VD in CM

CO

rH

0 0«

co

CO c-

CO 0

CO CO

Ch • CO

LO ♦ n 1—1

Ch • 0

XJ* XP rH

CM O

in o rH pH

CD rH O pH

H CO CM

CO

coi '-’l ] í 1 i

CM C'

CO H

co r-

pH « 0

CM • H rH

CM « 0

^h

m 0

m » rH

CM * 0

O H pH

CO pH 0 H

VO CO CM

x?

(N rH

CO 0

n

-< c*·

co rH

tn Ch

UO pH

«-Η

lO pH

CM O

σ> UD rH pH

σ o 0 pH

CO in CM

XT

rH rH

Ch 0

ω

CM O

co 0

m r»

v

m r-i

rH

O rH

CM O

σ o H rH

10 G σ

σ in CM

CO

O rH

lO 00 vO

co

IO 1—( C-

CO 0

co

tn r-f

rH

vO ή

CM d

CO O H H

O σ σ

CO in CM

CO

Ch

cn 0

CO

CM

co ó

ts

in m rH

rH

m « vo rH

C\’ t 0

Ό vO rH rH

o in σ

CO σ CM

XJ>

TO CO 1-1 Λ: Ή >ÍH

cm 0 •H ω

CO 0 CM rH <

fO O CM rH + CM O •H ω

CO 0 CM 0) ÍL,

0 ra G

0 Cn 2

O CM CO 2

0 CM hS

O CM K

CO 0 CO

CO σ 0 rH H

liquidus

05 O CM cŕ σ Λ

cu Ό Ή >7 -U

lift Y '92 12·· 11 071 242 0310

p. 12

Tabulka 1 (pokračování)

ϋϋ ľlMf .· ..4«ΛΛΛΛ*Μ*Λ«Λ·:ΐ.1ί*.«ύ·.<

ια ii tím 444 twiu η·Λ»ί MAÄ·».'·.·»' ' Λ..*·-·-·* «U...1 Í.UU»·»

P. 13

Tebulke 1 ( pokračovaní)

CO OJ

O o·

CO

73.5 |

0.3

CO

L i3|

r-t

14l

0.2

vO CD •H

co

O-

LO

OJ

in

to

in

v

LO

IO

O

IO

to

Oi

co'

oj

t

•

»

•

f-i

»

•

LO

o

OJ

Ov

M

o

CO

r-4

iO

rH

o

OJ

vo

θ'

H

K

rK

\D

o

CA

OJ

LO

to

IO

in

o

LO

VO

H

co

OJ

(S

4

*

»

r4

vO

O

tô

O

CO

v

O

H

O

OJ

f—(

Ή

T-4

lo

VO

\P

o

LO

co

ry

UO

m

IO

OJ

Tí

v

LO

CO

o)

LO

ŕ-

•

»

I—(

•

t

LO

Ή

O

OJ

vo

rH

VO

o

.-I

o

OJ

I“ť

r-t

P

CO

o

cs

ω

Ό

Ή

o

Cn

to

<

Ό

X

r-b

CO

+

CO

Ή

o

CC

>í

OJ

O

OJ

o

O)

3

OJ

'Ό

^srH

O

OJ

o

(N

o

OJ

O

o

CO

Q

θ’

CC

^SH

>L

•H

f—J

P

0

(Ú

OT

(0

OJ

cs

o

r—i

H

en

•x

0-.

CO

<

CO

U(

o

ςΊ

z

X

CZ

w

ŕ*

r—J

:p-p

	ry ws-iz
- 11 -

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1 . Sklenšná kompozice proste oxidu boritého, která je ; schopná zvláknéní, vyznačená t í m , že obsahuje následující komponenty, jejichž obsah je uveden v hmot-

nostních procentech : SiO₂ 66-73 , ai₂o₃ 0,8-5 , R₂0 = Na₂0 + K₂0 14-17,5 , CaO 6,5-12 a s ic>₂ + ai₂o₃ 69-74 .
2. Sklenená kompozice podie nároku 1, vyznačená t í m , že dále obsahuje následující komponenty, jejichž obsah je uveden v hmotnostních procentech :

^i?e2°3 0-2 , MgO 0-5 a so₃ 0-0,6 .
3· Sklenšná kompozice podie nékterého z nároku 1 a 2, vyznačená tím, že obsahuje následující komponenty, jejichž obsah je uveden v hmotnostních procentech :

SiO₂ 67-72,4 , ai₂o₃ 1-4 , r₂o 14,5-17 , K₂0 0,5-2 ,·

I νΎΛ.,Ά •'..''y.i'Á·.·;'/..

Na.O 13,5-16,5 CaO, 7-11,2 , Fe₂O₃ 0,1-2,5 , MgO 0,2-4,4 a sio₂ + A1₂O₃ 70-73,7 ·

4· Sklenéná kompozice podie nároku 3, vyznačená t í m , že obsahuje následující komponenty, jejichž obsah je uveden v hmotnostních procentech :

S i0₂ i’,. , 67-70 , ai₂o₃ 2-4 , Na₂0. 14-15,5 k₂o 0,5-1,5 MgO 3-4,5 , CaO 7-8,5 , Fe₂O₃ 0,3-2 , so₃ 0-0,3 , SiO₂ + ^Α1ρθβ 70-72 a Ne₂0 + K₂0 15-16,5

5. Zpúsob výroby izolačního sklenéného vlákna, vyznačený tím, že zahrnuje zvlákňovaní tekutého skla pri vysoké teplote ve zvláknovacím stroji, který je vyroben z mechanicky lité nebo disperzí oxidu zpevnéné slitiny, za účelem výroby vláken majících složení podie nškterého

'.v ·./.-j.·;, j».:.··.; ;..:.i_-í. *.?

z uvedených predcházejících nároku.
6. Izolační sklenená vlákna, vyznačená tím, že mají složení podie nékterého z nároku 1 až 4.