CH283352A - Manufacturing process of glass fibers. - Google Patents

Manufacturing process of glass fibers.

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CH283352A
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French (fr)
Inventor
Corporation Owens-Co Fiberglas
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Owens Corning Fiberglass Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00Fibre or filament compositions

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Description

  

  Procédé de fabrication de fibres de verre.    La présente invention se rapporte à la fa  brication de fibres de verre dont une partie  au moins des constituants non siliceux sont  éliminés en vue d'obtenir des fibres à forte  teneur en silice.  



  Des progrès récents réalisés dans l'indus  trie dit verre filé et le développement d'un  domaine toujours grandissant des applica  tions de textiles et de produits tissés ou non  en fibres de verre ont rendu nécessaires de  nouveaux perfectionnements des procédés de  production des compositions et des propriétés  physiques des fibres. lies procédés connus  pour la production économique sur une  grande échelle des fibres de verre imposent       certaines    limites aux types et. aux composi  tions des verres pouvant être employés et, par  conséquent, également aux compositions et aux  propriétés physiques des fibres pouvant être  produites.

   Les verres susceptibles de servir à  la fabrication d'objets de dimensions relative  ment grandes, tels que les ustensiles de tous  genres, les     isolateurs    électriques,     et.e.,    ayant  une résistance élevée à la chaleur et aux ac  tions chimiques, une résistance électrique éle  vée et d'autres propriétés souhaitables, ne sont  souvent pas appropriés pour la production de  fibres. Parmi les causes de cette difficulté  d'application, on peut citer: des tempéra  tures de fusion trop élevées, des viscosités  trop élevées aux températures de fusion, une  alcalinité nuisible, une tendance à former des   gouttes  au     cours    du procédé de soufflage,    une tendance à la rupture de la fibre conti  nue dans le procédé d'étirage, etc.  



  En outre, on a trouvé que le lessivage des  produits en verre fibreux, en vue d'éliminer  des constituants non siliceux, dans le but de  modifier la composition du verre et, en même  temps, d'obtenir des produits fibreux résis  tants, ne peut être effectué de la manière et  par les procédés connus jusqu'à présent pour  le lessivage et la     revitrification    d'objets en  verre ayant une masse relativement impor  tante, mais doit se conformer à des prescrip  tions et conditions indiquées ci-après. Tout  d'abord, le traitement thermique préalable  qui est généralement employé actuellement  pour conditionner le verre en vue du lessi  vage, ou pour provoquer la séparation ou la  formation d'une phase ou composition soluble  dispersée dans la masse du verre, ne peut  être employé lorsqu'il s'agit de fibres de  verre.

   Ceci est dû au fait que le chauffage des  fibres ou matières fibreuses pendant la du  rée nécessaire à la température appropriée  entraîne l'agglutination ou la soudure des  fibres. A l'encontre des produits massifs, les  fibres passent. presque instantanément. par  refroidissement de l'état très fluide à l'état  complètement solide. Ce laps de temps est  tellement court qu'il ne permet pas la     s6pa-          ration    d'une phase soluble, telle qu'elle se pro  duit parfois pendant le refroidissement, nor  mal des objets massifs.

        D'autre part, les fibres ayant     -Lui    diamètre  supérieur à 0,025 mm environ ne peuvent être  lessivées d'une manière satisfaisante parce  qu'elles sont pratiquement imperméables sans  un traitement thermique préalable, ou parce  qu'elles se pulvérisent ou qu'elles se désagrè  gent sous l'action des efforts de rupture en  gendrés dans le verre pendant le lessivage.  Mais les fibres de verre de composition conve  nable, ayant un diamètre inférieur à 0,025 mm  environ, peuvent être lessivées d'une manière  satisfaisante parce que ces     efforts    ne peuvent  pas devenir assez importants avant que la  fibre soit complètement lessivée.

   L'emploi de  fibres ayant un diamètre encore plus faible,  par exemple 0,0075 mm environ, est avanta  geux non seulement parce que l'effet du les  sivage est     plus    marqué et que la gamme des  compositions pouvant être lessivées est plus  grande qu'avec des fibres d'une grosseur d'en  viron 0,025 mm, mais parce que la confection  de tissus exige l'emploi de ces fibres plus  fines.  



  Abstraction faite de certaines limitations  concernant la composition, les borosilicates et  les     non-boro-silicates    peuvent être lessivés  dans des solutions acides pour l'extraction  des éléments non     silicieux,    quand ils sont sous  la forme de fibres ayant un diamètre infé  rieur à 0,025 mm environ. Par contre, les       non-boro-silicates    ne peuvent être lessivés  d'une manière satisfaisante quand ils sont  sous une forme massive.  



  Les borosilicates ayant une teneur en       Si02        supérieure    à     70        %        environ        ne        peuvent     être lessivés sans un traitement thermique  préalable. En conséquence, les fibres obtenues  avec ces verres ne peuvent être lessivées  parce qu'il n'est pas possible de leur faire su  bir un traitement thermique efficace ainsi  qu'il a été spécifié précédemment.

   D'autre  part, les fibres en verre à base de     borosili-          cates,    ayant un diamètre inférieur à 0,025 min  environ et présentant une teneur en     SiO2    in  férieure à 70 '/o<B>.</B> environ, peuvent être lessi  vées facilement dans des solutions acides, par  exemple des solutions d'acide chlorhydrique.  



  L'invention comprend un procédé de fa-         brication    de fibres de verre basé sur ces     Coli5-          tatations.    Il est caractérisé en ce que l'on  prépare un verre fondu propre à donner de  fines fibres par étirage, ayant une teneur en       SiO2    non supérieure à 75  /o et contenant des  composés pouvant être éliminés de ces fibres  par lessivage sans traitement thermique préa  lable de celles-ci, en ce que l'on transforme le  verre en fibres d'un diamètre non supérieur à  0,02.5 mm, et en ce qu'on lessive les fibres  avec un solvant aqueux présentant un     pII     non supérieur à 7, pour extraire des éléments  non siliceux, en laissant un résidu poreux  d'une teneur élevée en silice.  



  Le verre que l'on prépare peut contenir en  particulier, outre la silice, un oxyde de mé  tal alcalin. et au moins un oxyde additionnel  d'un métal tel que le béryllium, le magné  sium, le calcium, le zinc, le strontium, le cad  mium, le baryum, l'aluminium, le titane, le  zirconium et le     thorium.    L'oxyde de métal  alcalin peut. aussi être pratiquement absent.  



  Lorsque la majeure partie des constituants  non siliceux de verres à base de borosilicate  alcalin forme des composés solubles dans  l'eau au cours du lessivage, ces verres peuvent  être lessivés avec de l'eau. Toutefois, si la te  neur en alcali est élevée, le bain devient. alca  lin au cours du lessivage, et il en résulte une  attaque de la texture siliceuse des fibres.  Pour vaincre cette difficulté, il est nécessaire  d'ajouter de l'acide au bain. Lorsque le rap  port entre l'alcali et l'oxyde de bore est faible,  par exemple non supérieur à. environ<B>1:5,</B> la  solution reste     sensiblement    neutre et l'addi  tion d'acide au bain est. inutile.  



  Lorsqu'on lessive avec une solution. acide  des fibres de verre composées de silice,  d'oxyde de bore, d'oxyde d'un métal alcalin  et, d'alumine et répondant aux conditions pré  citées concernant le diamètre et la teneur en  silice, la composition finale des fibres lessi  vées est différente de celle des objets massifs  fabriqués avec le même verre, mais ayant subi  un traitement thermique, et lessivés de la  même manière.

   Un     boro-silieate    alcalin ayant  une teneur en     A120    d'environ     211/a,    traité       thermiquement    et lessivé sous une forme mas-           sive,    c'est-à-dire avec une épaisseur sensible  ment supérieure à 0,025 mm environ, a une  composition finale telle que la teneur en     SiO2          est        supérieure    à     96        %,        la        teneur        en        B203        est     d'environ 3 0/0,

   avec des traces de     A1203    et  de     Na2O.        îVIais,    si le même verre sous la forme  de fibres ayant un diamètre inférieur à  0,025 min est lessivé dans les mêmes condi  tions, la composition finale des fibres est telle       que        la        teneur        en        SiO2        est        supérieure    à     96%,          par        exemple        97        %,

          la        teneur        en        A1203        est          d'environ    3     %        avec        une        teneur        en        B'203        infé-          rieure    à     0,

  5        %        et        une        teneur        en        Na2O        infé-          rieure    à 0,05 0/0.    Les fibres en verre à base de borosilicate,       sensiblement    exemptes d'oxydes de métaux  alcalins, mais contenant des quantités appré  ciables d'oxydes du deuxième groupe et d'alu  mine, peuvent également être lessivées, mais  exigent une solution acide, parce que la ma  jeure partie des constituants non siliceux est  pratiquement insoluble dans l'eau.

   Le verre  initial doit avoir une teneur en     SiO2    non     su-          périeure    à     56        %,        une        teneur        en        oxydes        du     deuxième groupe non supérieure à 22 0/0, une  teneur en A1203 non inférieure à 12%, et une  teneur en B203 d'au moins 5 0/0. Ces verres       possèdent    des propriétés qui les rendent parti  culièrement     convenables    pour l'étirage en  fibres.

   Les fibres obtenues ont une forte te  neur en silice, sont exemptes d'alcalis et con  tiennent des quantités appréciables d'alumine  et d'oxydes du deuxième groupe.  



  Les fibres obtenues à partir d'un verre à  base de chaux et de soude ou d'un verre com  posé de silice, d'oxyde de métal alcalin et  d'oxydes du deuxième groupe, par exemple des  oxydes de     béryllium,    de magnésium, de cal  cium, de zinc, de strontium, de     cadmium    et  de baryum, et présentant une teneur en     Si0'2          non        supérieure    à     75        %,

          se        laissent        facilement     lessiver à condition que leur teneur en alcali       soit        supérieure    à     20        %        environ.        Lorsque        la        te-          neur    en silice de ces verres est diminuée, la  quantité minima d'oxyde de métal alcalin qui  doit être présente     petit    également être quel  que peu diminuée.

      Des fibres ayant des compositions inusi  tées peuvent être obtenues par incorporation  d'oxydes de métaux qui forment dans le verre  résultant des constituants     insolubles    dans les  acides. Par exemple, les verres composés de  silice, d'oxyde de métal alcalin et d'oxyde de  zirconium, dont la teneur totale en oxyde de       métal        alcalin        n'est        pas        inférieure    à     25        %        et     dont la teneur en     ZrO2    n'est pas supérieure à  15 0/0, étirés en fibres ayant un diamètre infé  rieur à 0,025 mm et lessivés avec une solution  acide,

   donnent des verres composés de silice  et de zircone et contenant des traces d'oxyde  de métal alcalin. Par exemple, un verre     com-          posé        de        61,9        %        de        Si02,        de        28,6        %        de        Na2O        et          de        9,

  5        %        de        Zr02    a     été        étiré        en        fibres        de        dia-          mètre    inférieur à 0,025 mm qui ont été en  suite lessivées dans une solution aqueuse  d'acide chlorhydrique et rincées dans l'eau  pure.

   Ces fibres présentaient ensuite une     com-          position        comprenant        environ        88        %        de        Si02,          environ        12        %        de        ZrO2        et        0,25        de        Na2O.        Des     résultats similaires ont été obtenus par subs  titution des oxydes de titane et de thorium à  l'oxyde de zirconium.  



  Pour la mise en     ceuv        re    du procédé que  comprend l'invention, il est essentiel que le  bain de lessivage soit maintenu dans un état  non alcalin, c'est-à-dire qu'il soit neutre ou  acide. Ainsi qu'il a été spécifié précédem  ment, certains verres fortement acides, conte  nant une grande proportion d'oxyde de bore  et une proportion faible ou nulle d'oxyde de  métal alcalin, peuvent être lessivés à l'eau.  Dans le cas de verres fortement basiques, par  exemple de verre contenant une forte propor  tion d'oxyde de métal alcalin ou d'oxyde du  deuxième groupe, il est indiqué d'employer  une solution fortement acide. Si la quantité  d'acide présenté dans le bain est insuffisante  pour neutraliser tous les constituants basiques  du verre, ce bain peut devenir alcalin et la.

    silice des fibres peut être dissoute, ce qui a  pour effet de désagréger ces fibres.  



       Etant    donné le faible diamètre des fibres  et la faible profondeur de pénétration sur la  quelle doit s'exercer l'effet de lessivage pour  agir dans toute l'épaisseur des fibres, la durée      de lessivage est relativement courte, mais peut.  varier entre dix minutes et une heure ou plus,  suivant la concentration de l'acide dans le  bain de lessivage et suivant la température. En  général, la. vitesse de lessivage peut être aug  mentée par un     accroissement    de la concen  tration acide     et/ou    par un accroissement de  la température. Après le lessivage, les fibres  sont soigneusement rincées à l'eau pure.

   Une  durée de lessivage allant jusqu'à plusieurs  heures est. nécessaire pour des masses com  pactes de fibres, étant donné que la diffu  sion du solvant dans la masse est relative  ment lente.  



  Les fibres de verre ayant été lessivées  comme indiqué sont poreuses et ont une  résistance à la traction un peu inférieure à  celle des fibres initiales, après l'étirage. On  a constaté que les pores des fibres lessivées  sont plus petits que ceux qui se présentent  dans les verres poreux ayant été lessivés sous  la forme massive. Pour cette raison et malgré  la capacité plus faible, l'eau est mieux rete  nue par les fibres en verre poreux que par le  verre poreux massif.

   On a également constaté  que les fibres en verre poreux retiennent,       environ        10        %        de        leur        poids        d'eau        après        avoir     été chauffées à     150     C pendant     plusieurs     heures. Lune grande proportion de cette eau  résiduelle peut être éliminée par     lui    traite  ment plus énergique, par exemple un     ehauf-          iage    à 175  C dans le vide. La matière résul  tante est un desséchant puissant.  



  On a en outre découvert que ces fibres de  verre poreux lessivées peuvent être rendues       phis    compactes, c'est-à-dire     revitrifiées    ou  transformées en fibres vitrifiées non poreuses  par chauffage à. des températures très infé  rieures à celles nécessaires pour rendre com  pacts des verres poreux similaires se présen  tant sous la forme massive. Si ce n'était pas  le cas, il serait difficile de rendre compactes  les fibres poreuses sans dévitrification super  ficielle ni agglutination, effets qui affaibli  raient considérablement le tissu fabriqué au  moyen de ces fibres.

   Les fibres contenant       97        %        environ        de        Si02        et    3     %        de        A120        sont          revitrifiées    ou deviennent non poreuses lors-    qu'elles sont     chauffées        pendant.    10 minutes à  700  C ou pendant     plusieurs    heures à 600  (.".  



  Les fibres de verre feutrées peuvent être  lessivées ou     revitrifiées    aussi facilement. que  les fibres séparées, avec une grande économie  de temps, de matière et de frais supplémen  taires.  



  Dans la production du verre filé, il est  usuel de revêtir les fibres d'un lubrifiant. tel  que l'huile, la cire ou une autre matière  grasse ou onctueuse, pour éviter l'usure des  fibres au cours du filage et de la confection  des produits tissés ou non. On a constaté que  ces revêtements ne contrarient pas sensible  ment la mise en     oeuvre    du procédé et que le  lessivage ainsi que la r     evitrification    peuvent  être effectués en leur présence. Mais il en  résulte une contamination indésirable du  bain de lessivage et il est parfois difficile  d'éliminer les résidus des matières orga  niques sur les fibres poreuses pendant le  traitement thermique subséquent, ce qui peut  entraîner une altération de la couleur des  fibres terminées.

   Il est donc généralement  préférable d'éliminer le revêtement, par  chauffage du produit à environ 300  C ou par  traitement avec un solvant avant l'opération       da    lessivage. Ainsi qu'il a été spécifié précé  demment, la     température    très faible à la  quelle les fibres poreuses peuvent. être     revi-          trifiées,    malgré leur     teiielir    élevée en silice,  permet la. transformation complète des fibres  en les amenant à un état non poreux, sans  qu'il en résulte une agglutination ou une sou  dure des fibres et sans réduction excessive de  la résistance à la traction.

       Eventuellement,    les  fibres ou produits     revitrifiés        peuvent    être de  nouveau     lubrifiés    ou revêtus avec une ma  tière     lubrifiante,    après la     revitrification.     



  Des fibres ainsi lessivées et     revitrifiées     sont d'une texture et d'une souplesse remar  quables. Elles donnent des tissus très doux  au toucher et qui, de ce point de vue, peuvent  être comparés aux tissus en soie ou en coton.  Grâce à leur forte teneur en silice, les pro  duits formés de ces fibres présentent égale  ment une résistance élevée à la chaleur et ils       constituent    une excellente matière de rem-      placement pour les tissus en amiante. Un tissu  de verre, constitué de ces fibres, est stable à  des températures supérieures à 400  C, tem  pératures auxquelles l'amiante se déshydrate  et se désagrège.

   En conséquence, il est très  avantageux comme matière d'isolement pour  des températures allant de 400 à 1200  C, et  offre en outre l'avantage de posséder une  résistance électrique élevée. Ces propriétés,  combinées avec la résistance plus élevée à la  chaleur, font qu'un tel produit est tout in  diqué pour l'isolement de fils et de conduc  teurs électriques employés dans des condi  tions de température élevées, par exemple  pour les     enroulements    de moteurs électriques.  



  Pour certaines applications, il est souhai  table de supprimer l'opération de     revitrifi-          cation    et de laisser les fibres à l'état poreux.  Il a été constaté que les fibres poreuses ont  une grande capacité d'absorption pour les  liquides et les vapeurs. Les fibres poreuses  sont donc particulièrement avantageuses dans  la confection de filtres et dans les appareils  d'absorption sélective pour l'épuration de  l'air et d'autres gaz.



  Manufacturing process of glass fibers. The present invention relates to the manufacture of glass fibers from which at least part of the non-siliceous constituents are removed in order to obtain fibers with a high silica content.



  Recent progress made in the so-called spun glass industry and the development of an ever-growing field of applications of textiles and products, woven or not made of glass fibers, have made it necessary to further improve the production processes of the compositions and of the products. physical properties of fibers. The known methods for the economical large-scale production of glass fibers impose certain limitations on the types and. to the compositions of the glasses which can be used and, therefore, also to the compositions and physical properties of the fibers which can be produced.

   Glasses capable of being used in the manufacture of objects of relatively large dimensions, such as utensils of all kinds, electrical insulators, etc., having high resistance to heat and chemical actions, and electrical resistance high and other desirable properties are often not suitable for fiber production. Among the causes of this difficulty of application are: too high melting temperatures, too high viscosities at melting temperatures, harmful alkalinity, a tendency to form drops during the blowing process, a tendency breakage of the continuous fiber in the drawing process, etc.



  In addition, it has been found that the leaching of fibrous glass products, with a view to removing non-siliceous constituents, with the aim of modifying the composition of the glass and at the same time obtaining strong fibrous products, does not can be carried out in the manner and by the methods known heretofore for leaching and revitrifying glass articles having a relatively large mass, but must comply with the prescriptions and conditions given below. First of all, the prior heat treatment which is generally employed at present to condition the glass with a view to washing, or to cause the separation or the formation of a soluble phase or composition dispersed in the mass of the glass, cannot be employed. when it comes to glass fibers.

   This is because heating the fibers or fibrous materials during the necessary time to the appropriate temperature results in clumping or bonding of the fibers. Unlike solid products, fibers pass. almost instantly. by cooling from the very fluid state to the completely solid state. This period of time is so short that it does not allow the separation of a soluble phase, such as it sometimes occurs during cooling, not usually of massive objects.

        On the other hand, fibers having a diameter greater than about 0.025 mm cannot be leached satisfactorily because they are practically impermeable without prior heat treatment, or because they pulverize or collapse. disintegrates under the action of breaking forces into the glass during leaching. But glass fibers of suitable composition, having a diameter of less than about 0.025 mm, can be leached satisfactorily because these stresses cannot become great enough before the fiber is completely leached.

   The use of fibers having an even smaller diameter, for example about 0.0075 mm, is advantageous not only because the scavenging effect is greater and the range of compositions which can be leached out is greater than. with fibers of a thickness of about 0.025 mm, but because the making of fabrics requires the use of these finer fibers.



  Apart from certain limitations on the composition, borosilicates and non-boro-silicates can be leached into acidic solutions for the extraction of non-siliceous elements, when they are in the form of fibers having a diameter less than 0.025 mm. about. On the other hand, non-boro-silicates cannot be leached satisfactorily when they are in a massive form.



  Borosilicates with an SiO2 content greater than about 70% cannot be leached without prior heat treatment. Consequently, the fibers obtained with these glasses cannot be leached because it is not possible to make them undergo an effective heat treatment as was previously specified.

   On the other hand, glass fibers based on borosilicate, having a diameter of less than about 0.025 min and having an SiO2 content of less than about 70%. </B>, can be washed. Easily developed in acidic solutions, for example hydrochloric acid solutions.



  The invention comprises a method of manufacturing glass fibers based on these coli5- tations. It is characterized in that a molten glass suitable for giving fine fibers by drawing is prepared, having an SiO2 content not greater than 75 / o and containing compounds which can be removed from these fibers by leaching without prior heat treatment. thereof, in that the glass is converted into fibers with a diameter not greater than 0.02.5 mm, and in that the fibers are washed with an aqueous solvent having a pII not greater than 7, to extract non-siliceous elements, leaving a porous residue with a high silica content.



  The glass which is prepared may contain in particular, besides silica, an alkali metal oxide. and at least one additional oxide of a metal such as beryllium, magnesium, calcium, zinc, strontium, cadmium, barium, aluminum, titanium, zirconium and thorium. Alkali metal oxide can. also be practically absent.



  When the major part of the non-siliceous constituents of alkali borosilicate glasses form water soluble compounds during leaching, these glasses can be leached with water. However, if the alkali content is high, the bath becomes. alca lin during leaching, and this results in an attack on the siliceous texture of the fibers. To overcome this difficulty, it is necessary to add acid to the bath. When the ratio between alkali and boron oxide is low, for example not greater than. approximately <B> 1: 5, </B> the solution remains substantially neutral and the addition of acid to the bath is. unnecessary.



  When washing with a solution. acid of glass fibers composed of silica, boron oxide, oxide of an alkali metal and alumina and meeting the above-mentioned conditions concerning the diameter and the silica content, the final composition of the leached fibers is different from that of massive objects made with the same glass, but heat-treated, and leached in the same way.

   An alkaline boro-silieate having an Al20 content of about 211 / a, heat treated and leached in bulk form, i.e. with a thickness substantially greater than about 0.025 mm, has a final composition. such that the SiO2 content is greater than 96%, the B203 content is about 3 0/0,

   with traces of A1203 and Na2O. However, if the same glass in the form of fibers having a diameter of less than 0.025 min is leached under the same conditions, the final composition of the fibers is such that the SiO2 content is greater than 96%, for example 97%,

          the A1203 content is around 3% with a B'203 content less than 0,

  5% and an Na2O content of less than 0.05%. Borosilicate glass fibers, substantially free of alkali metal oxides, but containing appreciable amounts of second group oxides and alumina, can also be leached, but require an acidic solution, because the most of the non-siliceous constituents are practically insoluble in water.

   The initial glass must have an SiO2 content of not more than 56%, a content of oxides of the second group of not more than 22%, an A1203 content of not less than 12%, and a B203 content of not more than 22%. minus 5 0/0. These glasses possess properties which make them particularly suitable for stretching into fibers.

   The fibers obtained have a high silica content, are free from alkalis and contain appreciable amounts of alumina and oxides of the second group.



  The fibers obtained from a glass based on lime and soda or from a glass made up of silica, alkali metal oxide and oxides of the second group, for example oxides of beryllium or magnesium, of calcium, zinc, strontium, cadmium and barium, and having an Si0'2 content not exceeding 75%,

          can be easily leached, provided their alkali content is greater than approximately 20%. When the silica content of these glasses is reduced, the minimum amount of alkali metal oxide which must be present will also be somewhat reduced.

      Fibers with unusual compositions can be obtained by incorporating oxides of metals which form in the resulting glass constituents insoluble in acids. For example, glasses composed of silica, alkali metal oxide and zirconium oxide, the total content of alkali metal oxide of which is not less than 25% and the content of ZrO2 is not greater to 15 0/0, drawn into fibers having a diameter of less than 0.025 mm and leached with an acid solution,

   give glasses composed of silica and zirconia and containing traces of alkali metal oxide. For example, a glass composed of 61.9% SiO2, 28.6% Na2O and 9,

  5% ZrO2 was drawn into fibers less than 0.025mm in diameter which were then leached in aqueous hydrochloric acid solution and rinsed in pure water.

   These fibers then exhibited a composition comprising about 88% SiO2, about 12% ZrO2 and 0.25 Na2O. Similar results were obtained by substituting the oxides of titanium and thorium for zirconium oxide.



  For the implementation of the process that comprises the invention, it is essential that the leaching bath is maintained in a non-alkaline state, that is to say that it is neutral or acidic. As previously specified, certain strongly acidic glasses containing a large proportion of boron oxide and a small or no proportion of alkali metal oxide can be leached with water. In the case of strongly basic glasses, for example glass containing a high proportion of alkali metal oxide or oxide of the second group, it is advisable to use a strongly acidic solution. If the quantity of acid presented in the bath is insufficient to neutralize all the basic constituents of the glass, this bath can become alkaline and the.

    silica from the fibers can be dissolved, which has the effect of breaking up these fibers.



       Given the small diameter of the fibers and the shallow depth of penetration over which the leaching effect must be exerted to act throughout the thickness of the fibers, the leaching time is relatively short, but can. vary between ten minutes and an hour or more, depending on the concentration of acid in the leaching bath and the temperature. In general, the. The rate of leaching can be increased by increasing the acid concentration and / or by increasing the temperature. After leaching, the fibers are carefully rinsed with pure water.

   A washout time of up to several hours is. necessary for compact masses of fibers, since the diffusion of the solvent in the mass is relatively slow.



  The glass fibers which have been leached as indicated are porous and have a slightly lower tensile strength than that of the initial fibers, after drawing. It has been found that the pores of leached fibers are smaller than those found in porous glasses which have been leached in the massive form. For this reason and despite the lower capacity, water is better retained by porous glass fibers than by solid porous glass.

   It has also been found that porous glass fibers retain about 10% of their weight of water after being heated at 150 ° C. for several hours. A large proportion of this residual water can be removed by more vigorous treatment, for example heating to 175 C in vacuum. The resulting material is a powerful desiccant.



  It has further been discovered that these leached porous glass fibers can be made phis compact, i.e. revitrified or made into non-porous vitrified fibers by heating at. temperatures much lower than those required to compact similar porous glasses in the massive form. If this were not the case, it would be difficult to compact the porous fibers without superficial devitrification or agglutination, effects which would considerably weaken the fabric made from these fibers.

   Fibers containing about 97% SiO 2 and 3% Al 2 O are revitrified or become non-porous when heated. 10 minutes at 700 C or for several hours at 600 (. ".



  Felted glass fibers can be leached or revitrified just as easily. than separate fibers, with a great saving in time, material and additional costs.



  In the production of spun glass, it is customary to coat the fibers with a lubricant. such as oil, wax or another fatty or unctuous material, to avoid the wear of the fibers during the spinning and the making of the products, whether woven or not. It has been found that these coatings do not significantly interfere with the implementation of the process and that the leaching as well as the revitrification can be carried out in their presence. However, this results in undesirable contamination of the wash bath and it is sometimes difficult to remove the residues of organic materials on the porous fibers during the subsequent heat treatment, which can lead to a deterioration in the color of the finished fibers.

   It is therefore generally preferable to remove the coating, by heating the product to about 300 ° C. or by treatment with a solvent before the washing operation. As was specified above, the temperature is very low at which porous fibers can. being revitalized, despite their high silica content, allows the. complete transformation of the fibers to a non-porous state, without causing clumping or hardening of the fibers and without undue reduction in tensile strength.

       Optionally, the fibers or revitrified products can be re-lubricated or coated with a lubricating material, after revitrification.



  Fibers thus leached and revitrified have a remarkable texture and flexibility. They give fabrics which are very soft to the touch and which, from this point of view, can be compared to silk or cotton fabrics. Due to their high silica content, products formed from these fibers also exhibit high heat resistance and are an excellent substitute for asbestos fabrics. Glass fabric made up of these fibers is stable at temperatures above 400 ° C, at which time asbestos dehydrates and disintegrates.

   Accordingly, it is very advantageous as an insulating material for temperatures ranging from 400 to 1200 C, and further has the advantage of having high electrical resistance. These properties, combined with the higher heat resistance, make such a product ideal for the insulation of electrical wires and conductors used in high temperature conditions, for example for motor windings. electric.



  For some applications it is desirable to omit the revitrification process and leave the fibers in the porous state. It has been found that porous fibers have a high absorption capacity for liquids and vapors. Porous fibers are therefore particularly advantageous in the manufacture of filters and in selective absorption apparatus for the purification of air and other gases.

 

Claims (1)

REVENDICATION I: Procédé de fabrication de fibres de verre, caractérisé en ce que l'on prépare un verre fondu propre à former des fibres fines par étirage, ayant une teneur en 'SiO2 non supé- rieure à 75 % et contenant des composés pou- vant être éliminés de ces fibres par lessivage sans traitement thermique préalable de celles- ci, CLAIM I: Process for the manufacture of glass fibers, characterized in that a molten glass suitable for forming fine fibers by drawing is prepared, having an 'SiO2 content of not more than 75% and containing compounds for it. before being removed from these fibers by leaching without prior heat treatment thereof, en ce que<B>.</B> l'on transforme le verre en fibres d'un diamètre non supérieur à 0,025 mm et en ce qu'on lessive les fibres avec un sol vant aqueux présentant un pH non supérieur à 7, pour extraire des éléments non siliceux en laissant un résidu poreux d'une teneur élevée en silice. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que l'on forme un verre contenant au moins un oxyde de métal alcalin. 2. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que l'on forme un verre contenant au moins un oxyde d'un métal du groupe II de la classification périodique, de poids ato mique non supérieur à celui du baryum. 3. in that <B>. </B> the glass is transformed into fibers with a diameter not greater than 0.025 mm and in that the fibers are washed with an aqueous solvent having a pH not greater than 7, to extract non-siliceous elements leaving a porous residue with a high silica content. SUB-CLAIMS 1. A method according to claim I, characterized in that a glass containing at least one alkali metal oxide is formed. 2. Method according to claim I, characterized in that a glass is formed containing at least one oxide of a metal of group II of the periodic table, of atomic weight not greater than that of barium. 3. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que l'on forme un verre conte nant de l'oxyde d'aluminium. 4. Procédé selon la sous-revendication 1, caractérisé en ce que l'on forme un verre contenant encore un oxyde d'un élément du groupe IV, colonne a., de la classification pé riodique, de poids atomique non supérieur à celui du zirconium. 5. Procédé selon la sous-revendication 4, caractérisé en ce que l'on forme un verre contenant de l'oxyde de zirconium. 6. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que les fibres lessivées et po reuses sont traitées à une température suffi sante pour produire leur revitrification, mais insuffisante pour entraîner l'agglutination de ces fibres. 7. Process according to Claim I, characterized in that a glass containing aluminum oxide is formed. 4. Method according to sub-claim 1, characterized in that a glass is formed still containing an oxide of an element of group IV, column a., Of the periodic classification, of atomic weight not greater than that of the zirconium. 5. Method according to sub-claim 4, characterized in that a glass containing zirconium oxide is formed. 6. The method of claim I, characterized in that the leached and porous fibers are treated at a temperature sufficient to produce their revitrification, but insufficient to cause the agglutination of these fibers. 7. Procédé selon. la revendication I, carac térisé en ce que les fibres soumises au lessi vage sont constituées par un verre à base de borosilicate. 8.. Procédé selon les sous-revendications 2, 3 et 7, caractérisé en ce que les fibres sou mises au lessivage sont constituées par un verre à base de borosilicate présentant une teneur en SiO2 non supérieure à 56 %, une teneur totale en oxydes du deuxième groupe non supérieure à 22 lo environ, une teneur en A1203 non inférieure à 12 0!o et au moins 5 /o de B203. 9. Method according to. Claim I, characterized in that the fibers subjected to washing are constituted by a borosilicate-based glass. 8. A method according to sub-claims 2, 3 and 7, characterized in that the fibers subjected to leaching consist of a borosilicate-based glass having an SiO2 content of not more than 56%, a total oxide content. of the second group not greater than about 22%, an A1203 content of not less than 120% and at least 5 / o of B203. 9. Procédé selon la sous-revendication 5, caractérisé en ce que l'on fait fondre un verre composé de silice, d'oxyde d'un métal alcalin et d'oxyde de zirconium, la teneur totale en oxyde de métal alcalin n'étant' pas inférieure à 25 % et la teneur en oxyde de zirconium n'étant pas supérieure à .15 0/0. 10. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce que l'on forme un verre composé de silice, d'oxyde de bore, d'oxyde d'un mé tal alcalin et d'alumine. Process according to sub-claim 5, characterized in that a glass composed of silica, oxide of an alkali metal and zirconium oxide is melted, the total content of alkali metal oxide not being ' not less than 25% and the content of zirconium oxide not being more than .15 0/0. 10. The method of claim I, charac terized in that a glass composed of silica, boron oxide, oxide of an alkali metal and alumina is formed. REVENDICATION II: Fibre de verre obtenue par - le procédé selon la revendication I, caractérisée en ce qu'elle présente une teneur en SiO2 supé rieure à 80% et contient un oxyde de métal réfractaire des groupes III et IV de la elas- sification périodique. SOUS-REVENDICATIONS: 1.1. CLAIM II: Glass fiber obtained by - the process according to claim I, characterized in that it has an SiO2 content greater than 80% and contains a refractory metal oxide of groups III and IV of the periodic elas- sification . SUBCLAIMS: 1.1. Fibre selon la revendication II, carac térisée en ce qu'elle présente une teneur en SiO2 d'environ 97 %, une teneur en A120 d'environ 3 %, une teneur en B203 inférieure à 0, Fiber according to Claim II, characterized in that it has an SiO2 content of about 97%, an Al20 content of about 3%, a B203 content of less than 0, 5 % et une teneur en oxyde de métal alca- lin inférieure à 0,05 0/0. 12. Fibre selon la revendication II, carac- térisée en ce qu'elle contient du ZrO2 en quantité non supérieure à 2011/o. 13. 5% and an alkali metal oxide content of less than 0.05%. 12. Fiber according to claim II, charac- terized in that it contains ZrO2 in an amount not greater than 2011 / o. 13. Fibre selon la sous-revendication 12, caractérisée en ce qu'elle présente une teneur en SiO2 d'environ 88%, en ZrO2 d'environ 12 % et en oxyde de métal alcalin inférieure 1% . Fiber according to sub-claim 12, characterized in that it has an SiO2 content of approximately 88%, of ZrO2 of approximately 12% and of alkali metal oxide of less than 1%. 14-. Fibre selon la sous-revendication 13, caractérisée en ce qu'elle présente une teneur d'environ 88% de SiO2, 121/o de Zr02 et 0,25% de Na2O. 14-. Fiber according to sub-claim 13, characterized in that it has a content of approximately 88% of SiO2, 121 / o of Zr02 and 0.25% of Na2O.
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