CZ299849B6 - Vyztužovací sklenená vlákna, kompozitní materiál tato vlákna obsahující, zpusob jejich výroby a sklárská kompozice - Google Patents

Vyztužovací sklenená vlákna, kompozitní materiál tato vlákna obsahující, zpusob jejich výroby a sklárská kompozice Download PDF

Info

Publication number
CZ299849B6
CZ299849B6 CZ20021566A CZ20021566A CZ299849B6 CZ 299849 B6 CZ299849 B6 CZ 299849B6 CZ 20021566 A CZ20021566 A CZ 20021566A CZ 20021566 A CZ20021566 A CZ 20021566A CZ 299849 B6 CZ299849 B6 CZ 299849B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
glass
less
fibers
sio
cao
Prior art date
Application number
CZ20021566A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ20021566A3 (cs
Inventor
Creux@Sophie
Leclercq@Michel
Fournier@Pascal
Original Assignee
Saint-Gobain Vetrotex France S.A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint-Gobain Vetrotex France S.A. filed Critical Saint-Gobain Vetrotex France S.A.
Publication of CZ20021566A3 publication Critical patent/CZ20021566A3/cs
Publication of CZ299849B6 publication Critical patent/CZ299849B6/cs

Links

Classifications

    • 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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]
    • Y10T428/1352Polymer or resin containing [i.e., natural or synthetic]
    • Y10T428/1369Fiber or fibers wound around each other or into a self-sustaining shape [e.g., yarn, braid, fibers shaped around a core, etc.]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)

Abstract

Vyztužovací sklenené vlákno má následující složení v uvedených hmotnostních procentických rozmezích: SiO.sub.2.n. 54,5 až 58 %, Al.sub.2.n.O.sub.3.n.12 až 15,5 %, SiO+Al.sub.2.n.O.sub.3.n. 70 až 73 %, CaO 17 až 25 %, MgO 0 až 5 %, RO = CaO+MgO 21 až 28 %, R.sub.2.n.O = Na.sub.2.n.O+K.sub.2.n.O+Li.sub.2.n.O až 2 %, TiO.sub.2.n. méne než 1 %, Fe.sub.2.n.O.sub.3.n. méne než 0,5 %, B.sub.2.n.O.sub.3.n. až 3 %, F.sub.2.n. méne než 1 %, pricemž pomerR1 = Al.sub.2.n.O.sub.3.n./CaO je nižší než 0,7 akdyž SiO.sub.2.n. je prítomen v množství vyšším než 57 %, potom je obsah B.sub.2.n.O.sub.3.n. vyššínež 2 %.

Description

Vynález se týká vyztužovacích skleněných vláken, tj. 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 io 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 temámího diagramu SiO2-Al2O3-CaO, zejména vlákna uváděná pod označením skleněná vlákna E, jejichž prototyp je popsán v patentových dokumen25 těch 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 nej dražších 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 Tjikvidus se rozumí teplota, kdy je rychlost růstu nejobtíž40 něji 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 existujících zvlákňovacích zařízení nebo provozních podmínek, přičemž případně docházelo ke snížení 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.
50
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 viskozítám vhodným pro provádění jednotlivých stupňů způsobu výroby skleněných vláken:
-1 CZ 299849 B6
- teplota odpovídající viskozitě rovné 103 dPa.s je přesným ukazatelem teploty, okolo které se obecně provádí zvlákňování, zejména z platinové zvlákňovací trysky;
- teplota odpovídající viskozitě rovné 103 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 „zvlákňování rozmezí“ se zde rozumí rozmezí mezi charakteristickou teplotou i o odpovídaj ící viskozitě 1025 dPa.s a teplotou 1 íkvidu.
Ve skutečnosti teploty odpovídající viskozitě rovné 103 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 103 dPa.s se pohybují mezi 1255 a 1262 °C a teploty odpovídající viskozitě rovné IO2,5 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 ŮC 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 zvláknovacím 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 zvlákňovacich nástrojů, zejména platinových dílů, jejich stárnutí se zrychluje při zvýšených zvlákňovacich 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 zvláknovacím vlastnostem standardních skel E, je úkolem,'který ješte 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, vyjádřených v procentech hmotnostních:
SiO2 Ai2O3
SiO2 + A12O3
CaO
MgO
RO = CaO+MgO
54,5 až 58 % 12 až 15,5% 70 až 73% 17 až 25% až 5 % až 28 • 2CZ 299849 B6
R20 = Na2O+K2O+Li2O až 2 %
TiO2 méně než 1 %
Fe2O3 méně než 0,5 %
B2O3 až 3 %
F2 méně než 1 % přičemž poměr Rl = Al2O3/CaO je nižší než 0,7 a když SiO2 je přítomen v množství vyšším než 57 %, potom je obsah B2O3 vyšší než 2 %.
ío Podle výhodné varianty vynálezu respektují složky
SiO2+A12O3 kompozice krirérium na bázi poměru R2 =RO+R2O+B2O3 15 přičemž tento 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 uvažova20 ných skel.
Silíka je jedním z oxidů, který tvoří síť skel podle vynálezu a hraje základní úlohu pří 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 %.
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 vynálezů 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, tj, 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 zvolí 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 (K2O), mohou být zavedeny do kompozic skleněných vláken podle vynálezu s čilém dalšího omezení odskelnění a případného snížení viskozity skla. Obsah oxidů alkalických kovů Na2O+K2O+Li2O musí nicméně zůstat nižší nebo rovný 2 %, aby se zabránilo zvýšení elektrické vodivosti, přičemž toto zvýšení by bylo
-3CZ 299849 B6 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 Na2O, K2O a
Li2O) nebo může obsahovat kombinaci alespoň dvou oxidů alkalických kovů.
Podle jedné varianty vynálezu je obsahu oxidů alkalických kovů v podstatě dosazeno použitím oxidu sodného.
io 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 borítý je poměrně vysoká. V rámci jedné formy provedení vynálezu může být obsah oxidu boritého výhodně nižší než 0,5 %. Oxid borítý může být zaveden v malém množství inkorporováním odpadních skleněných vláken obsahujících oxid borítý, například odpadních skleněných vláken E, ve funkci suroviny poskytující oxid borítý. Tato varianta zejména odpovídá kompozicím, jejichž obsah oxidu boritého se pohybuje mezi 0,5 a 3 %.
Fluor (F2) může být přidán v malém množství za účelem zlepšení tání skla, neboje 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 hmot25 nostní 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, tj. SiO2+AI2O3, 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 Al2O3 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 102,5 dPa.s [T1og2 5] a teplotou likvidu [ΤΜι13]). 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 od skel ή ují.
Překvapující jev byl pozorován u kompozic majících poměr Rl = 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, jejichž teplota likvidu je nižší nebo rovná 1200 °C.
Existuje obzvláště výhodné kritérium, které umožňuje zejména vybrat kompozice, jejichž visko45 žity jsou uzpůsobeny zvlákňovacím podmínkám, zejména mající zvlákňovací rozmezí větší než 100 °C, čímž se získají rozumně nízké teploty kondicionace, zejména teplota odpovídající viskozitě IO25 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.
-4CZ 299849 B6
Kromě toho mají tato skla viskozitu 1025 dPa.s (tj. 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 Ε. 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 zakalení skel, závažio ným 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 ftlamentů 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 prvotní 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 zvláknění 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 apli45 kačního 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 Ε. V posledně uvedeném případě se například jedná o odpad vláken majících následující složení, vyjádřené v procentech hmotnostních:
SiO2
Al2O3 až 57 %, 12 až 16 %, — «· — *·
5CZ 299849 B6
CaO
MgO b203 oxidy alkalických 5 kovů (v podstatě
Na2O nebo/a K2O) až 25%, 0 až 6 %, až 13 %, 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 považováio na 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, přičemž množství dalších použitých surovin (obecně přírodních nebo čistých surovin) se opětovně nastaví tak, aby byla získána kompozice podle vynálezu, jakje definována výše.
Stejně tak může být opětovně použit odpad vláken podle vynálezu nebo/a další odpadní vyztužo20 vací vlákna. Odpad skleněných vláken je obecně tvořen nenavinutými vlákny (nebo nerekuperovanými vlákny na nosiči s posuvným pohybem), která se shromažďují pod zvlákňovacímí tryskami pro výrobu skleněných vláken, ale může také být tvořen odpadem odpadajícím při finálním zpracování získaných produktů (odříznuté okraje rohoží, odstřihnuté konce vinutí...), přičemž tento odpad se případně zpracuje (například tepelně) za účelem odstranění apretačního maziva 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 zís- kání 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 fílamenty organické látky za vzniku kompozitních vláken. Pod pojmem „skleněná vlákna jejichž složení obsahuje...“ se v rámci tohoto vynálezu rozumí „vlákna vytvořená z filamentů, jejichž složení obsahuje...“, přičemž tyto skleněné fílamenty jsou připadne sdruženy s organickými vlákny ještě před sdružením filamentů do vláken.
Příklady provedení
Výhody dosažené skleněnými vlákny podle vynálezu budou lépe patrné z následujících příkladů označených jako příklady Př.l až Př.lO a shrnutých v tabulce 1 ilustrující vynález neomezujícím způsobem.
Srovnávací příklady označené písmeny A, B, C, D a E jsou uvedeny v tabulce II.
-6CZ 299849 B6
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, io Rl znamená poměr A^Ch/CaO.
R2 znamená poměr SÍO2+AI2O3/RO+R2O+B2O3.
T(log 2,5) znamená teplotu, při které viskozita skla je rovna 102,5 dPa.s. υ
T(log 3) znamená teplotu, při které je viskozita skla rovna 103 dPa.s.
Tnkvjdus znamená teplotu likvidu skla odpovídající teplotě, při které má nejobtížněji tavitelná fáze, která může 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 Ttikvidus.
Všechny kompozice podle vynálezu (Př.l až Př.10) mají zvlákňovací rozmezí větší než 1,00 PC, nebo větší než 110 °C a dokonce větší než 120 °C.
Tyto kompozice podle vynálezu mají viskozitu srovnatelnou s viskozitou požadovanou při zvlákfiovacím procesu a zejména teplotu T(log 2,5) nižší nebo rovnou 1330 °C a dokonce zejména nižší než 1320 °C.
30
Tyto kompozice podle vynálezu mají teplotu likvidu T|ikvidus srovnatelnou s teplotou likvidu požadovanou při zvlákňovacím procesu, zejména nižší nebo rovnou 1200 °C.
Uvedené kompozice podle vynálezu mají poměr Rl 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 způ45 sobuje zvýšené náklady při kondicionování skla.
Příklad B uvádí příklad, kdy je obsah siliky nízký, kdy je součet SÍO2+AI2O3 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 S1O2+AI2O3 nižším než 70 %. V tomto případě lze učinit stejný závěr jako v případě příkladu B.
-7CZ 299849 B6
Příklad D uvádí případ, kdy součet S1O2+AI2O3 sice spadá do požadovaného rozmezí, avšak kdy poměr Rl 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.
-8.
Tabulka I
© t (X rt to m . m tn r* T*. •tr OJ tn oj tn co’ OJ τ- ο OJ rt CD O* 2,5 1320 σ TT OJ < 1200 o OJ r“ ΛΙ
© rt. ČD tn tn T- tn r- rt OJ tn cm’ tn ; to CM ©’ CO cm’ tn (0 o' OJ v bi O OJ rt ; o m: oj t— o © . 04 VI O Ol Λ4
co >> & co cd m tn •T’ co P IO OJ CM v tn tO CM tn © rv co © co rt cm rt t— rt r . O s r- © o OJ t— VI rt *-* Y” ΛΙ
fc r«- rt rt OJ r- OJ CM n ιό CM - OJ oo (D o o- rt. oj‘ O OJ rt Y— . O Μ- OJ o © OJ VI O CM Λί
fc ,rt_ s V -V- in £ tn rt 04- tn Ύ— tn OJ t— tn 04 to i o o to oj' 5 rt tn rt OJ O ' a OJ Y— VI rt T- ** ΛΙ
rt fc ω rt ,TT OJ o- tn oj CM 04 to V 04 Y“ tn oj’ OJ ® o* o- I rt oj' in OJ rt T- o T OJ o o CM γ- νΐ rt Ol ΛΙ
fc co in OJ O- in oj rt tn V CM ΤΓ- tn oj rt to o’ o- co CM* o OJ rt Y“ o v 04 5— O © OJ. i— VI O 04 *** Λ1
fc 00 rt T- OJ h* tn T“ 04 tn 'ί* rt 04 OJ rt rt .© '©* r*- tn oj’ O OJ rt Y—* rt rt OJ t~ © © CM T- VI O 04 ΛΙ
CN. fc tn tn rt O o* CM rt o. OJ - tn T rt CO ©'. o- rt Oj’ o o rt .v— O OJ CM r- o © OJ O- O
fc LO (d in tn tn. o- rt CM CM tn OJ t— 04 rt <D •o' rt rt oj’ rt rt 4— rt rt OJ a © r- T“ rt rt
r* O w n' O fM < O < + Ol o ω O ÍO O O cn 2 O ' O) 5 + O’ to; O It O X ó □ + O. + flj z 11 O <s X • Λ O n ω Ó (0 O ' o Γ4 < 11 X Oto < a ÍM O + Q X II OJ X | o 0 i- rt: oj' .© — ' |h O a-, ,--<S rt σ> o H £ S< '[fl· € •X £ £ ¢5
-QCZ 299849 B6
Tabulka Π
A B C O E~
SiÓj 60,8 54 57 56 58
AljOj 12,7 15 12 16 15
SiOj + AÍjO3 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
RjO » NajO + KjO + LijO 0,55 1,5 1 0,7 1,5
BA 0,5 2.5 2 1 1,5
R1 = ΑΙ,Ο,/CaO 0,59 0,65 0,5 0,72 0,68
p„. SiO,+AI,Oj RO + R jO + 2,85 2,26 2,3 2,6 2,75
T(log 2,5) (*C) 1380 1275 1270 1330 1350
T(log 3) (’C) 1290 1200 1195 1250. 1265
ZukvidzA’ 1200 1190 1190 1240 1190
Zvlákroací. xchtezl (°C) 180 85 80 90 160
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (12)

1. Vyztužovací skleněné vlákno, vyznačené tím, že jeho složení zahrnuje následující složky v uvedených rozmezích, vyjádřených v procentech hmotnostních:
SiO2 54,5 až 58% Al2o3 12 až 15,5% SiO2 + Al2O3 70 až 73 % CaO 17 až 25% MgO 0 až 5 % RO = CaO+MgO 21 až 28% R3O = Na2O+K2O+Li2O až2% TiO2 méně než 1 % Fe2O3 méně než 0,5 % B2O3 až 3% f2 méně než 1 %
přičemž poměr Rl - 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 nároku 1,vyznačené tím, že jeho složení respek30 tuje kritérium
SÍO2+AI2O
3
2,35< R2 -< 2,70.
RO+R2O+B2O3
5 3. Vyztužovací skleněné vlákno podle nároku 1 nebo 2, vyznačené tím, že jeho složení zahrnuje obsah SiO2 menší nebo rovný 57 %.
4. Vyztužovací skleněné vlákno podle nároků 1, 2 nebo 3, vyznačené tím, že jeho složení zahrnuje obsah B2O3 nižší nebo rovný 0,5 %,
5. Vyztužovací skleněné vlákno podle nároků 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 lát15 kami nebo/a anorganickou látkou nebo anorganickými látkami, vyznačený tím, 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
20 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
25 zvlákňovací trysky nebo zvlákňovacích trysek má následující složení, vyjádřené v procentech hmotnostních: SiO2 54,5 až 58 % AI2O3 12 až 15,5% ' 30 SiO2 + Al2O3 70 až 73 % CaO 17 až 25% MgO 0 až 5 % RO = CaO+MgO 21 až 28% R2O = Na2O+K2O+Li2O až2% 35 TiO2 méně než 1 % F2O3 méně než 0,5 % B2O3 až3% f2 mériěhež 1 %
40 přičemž poměr Rl = AljOýCaO je nižší než 0,7, a když S1O2 je přítomen v množství vyšším než 57 %, potom je obsah B2O3 vyšší než 2 %.
9. Způsob podle některého z nároků 7 nebo 8, vyznačený tím, že roztavené sklo se získá ze surovin smíchaných v požadovaných množstvích, přičemž alespoň částí těchto surovin
45 tvoří odpad skleněných vláken.
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.
50
11. Způsob podle některého z nároků 9nebo 10, vyznačený tím, že odpad skleněných vláken představuje 0 až 35 % hmotnosti surovin.
12. Sklářská kompozice upravená pro výrobu vyztužovacích skleněných vláken obsahující následující složky v uvedených rozmezích, vyjádřených v procentech hmotnostních:
- 11 CZ 299849 Bó
SiO2 A12O3 SiO2 + AI2O3 CaO 5 MgO RO = CaO+MgO 54,5 až 58 % 12 až 15,5% 70 až 73 % 17 až 25% 0 až 5 % 21 až 28%
R20 = Na2O+K2O+Li2O až 2 %
TiO2 Fe2O3 io B2O3 f2 méně než 1 % méně než 0,5 % až3% méně než 1 %
přičemž poměr Rl = Al2O3/CaO je nižší než 0,7, a když SiO2 je přítomen v množství vyšším než 57 %, potom je obsah B2O3 vyšší než 2 %.
20 Konec dokumentu 4
. n _
CZ20021566A 1999-11-04 2000-10-31 Vyztužovací sklenená vlákna, kompozitní materiál tato vlákna obsahující, zpusob jejich výroby a sklárská kompozice CZ299849B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9913836A FR2800730B1 (fr) 1999-11-04 1999-11-04 Fils de verre aptes a renforcer des matieres organiques et/ ou inorganiques, procede de fabrication de fils de verre, composition utilisee

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20021566A3 CZ20021566A3 (cs) 2003-12-17
CZ299849B6 true CZ299849B6 (cs) 2008-12-10

Family

ID=9551727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20021566A CZ299849B6 (cs) 1999-11-04 2000-10-31 Vyztužovací sklenená vlákna, kompozitní materiál tato vlákna obsahující, zpusob jejich výroby a sklárská kompozice

Country Status (12)

Country Link
US (1) US7449243B1 (cs)
EP (1) EP1230184B1 (cs)
KR (1) KR100660084B1 (cs)
CN (1) CN1243685C (cs)
AT (1) ATE242181T1 (cs)
AU (1) AU1285201A (cs)
BR (1) BR0015314A (cs)
CZ (1) CZ299849B6 (cs)
DE (1) DE60003218T2 (cs)
FR (1) FR2800730B1 (cs)
TW (1) TWI224081B (cs)
WO (1) WO2001032576A1 (cs)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6962886B2 (en) 1999-05-28 2005-11-08 Ppg Industries Ohio, Inc. Glass Fiber forming compositions
EP2330086A1 (en) 2001-10-18 2011-06-08 PPG Industries Ohio, Inc. Glass fiber forming compositions
US7022634B2 (en) 2003-07-07 2006-04-04 Johns Manville Low boron E-glass composition
FR2867776B1 (fr) * 2004-03-17 2006-06-23 Saint Gobain Vetrotex Fils de verre aptes a renforcer des matieres organiques et/ou inorganiques
CN101503279B (zh) * 2009-03-02 2012-04-11 巨石集团有限公司 一种新型玻璃纤维组合物
CN101597140B (zh) * 2009-07-02 2011-01-05 重庆国际复合材料有限公司 一种高强度高模量玻璃纤维
CN104445966B (zh) * 2014-11-28 2017-06-13 山东玻纤集团股份有限公司 一种玻璃纤维
CN110606665B (zh) * 2019-09-25 2020-11-17 巨石集团有限公司 一种电子级玻璃纤维组合物及其玻璃纤维和电子布
FR3127491A1 (fr) 2021-09-28 2023-03-31 Saint-Gobain Adfors Procede de fabrication de fibres de verre-e a partir de laitier de haut fourneau

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2692248A1 (fr) * 1992-06-16 1993-12-17 Vetrotex France Sa Fibres de verre résistant au milieu acide.
FR2768144A1 (fr) * 1997-09-10 1999-03-12 Vetrotex France Sa Fils de verre aptes a renforcer des matieres organiques et/ou inorganiques

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2334981A (en) 1941-05-05 1943-11-23 Percy A Ackley Opener for sliding doors
US2571074A (en) 1948-11-02 1951-10-09 Owens Corning Fiberglass Corp Glass composition
US3095311A (en) * 1960-06-29 1963-06-25 Von Wranau Glass compositions
US3718448A (en) * 1972-01-03 1973-02-27 Ppg Industries Inc Glass fiber forming and coating process
IL42018A (en) * 1972-04-28 1977-10-31 Owens Corning Fiberglass Corp Boron and fluorine free mixtures for making glass fibers
US4046948A (en) * 1975-04-09 1977-09-06 Ppg Industries, Inc. Acid resistant glass fibers
JPS5777043A (en) * 1980-10-31 1982-05-14 Asahi Fiber Glass Co Ltd Glass composition for fiber
WO1985002395A1 (en) * 1983-11-23 1985-06-06 Atlantic Richfield Company Boria modified alkaline-resistant glass
JPS61500490A (ja) * 1983-11-23 1986-03-20 アトランテイツク リツチフイ−ルド カンパニ− ガラス形成用混合物及び主要な酸化物成分のコントロ−ルされたモル比を有するガラス組成物を製造するのに有用な方法
FR2638467B1 (cs) * 1988-10-28 1991-11-08 Saint Gobain Vetrotex
US5250488A (en) * 1989-08-11 1993-10-05 Sylvie Thelohan Mineral fibers decomposable in a physiological medium
FR2652078B1 (fr) * 1989-09-18 1992-05-22 Saint Gobain Rech Procede d'elaboration d'un verre destine a etre transforme en fibres continues ou discontinues.
RU2027687C1 (ru) * 1992-12-28 1995-01-27 Александр Иванович Фокин Стекло для стекловолокна
US5352258A (en) * 1993-03-31 1994-10-04 Ppg Industries, Inc. Production of glass fibers from scrap glass fibers
US6199778B1 (en) * 1996-11-06 2001-03-13 Ppg Industries Ohio, Inc. Systems and processes for recycling glass fiber waste material into glass fiber product
JP2003054993A (ja) 1997-07-04 2003-02-26 Nitto Boseki Co Ltd 繊維用ガラス組成物
US6962886B2 (en) * 1999-05-28 2005-11-08 Ppg Industries Ohio, Inc. Glass Fiber forming compositions

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2692248A1 (fr) * 1992-06-16 1993-12-17 Vetrotex France Sa Fibres de verre résistant au milieu acide.
FR2768144A1 (fr) * 1997-09-10 1999-03-12 Vetrotex France Sa Fils de verre aptes a renforcer des matieres organiques et/ou inorganiques

Also Published As

Publication number Publication date
KR20020055594A (ko) 2002-07-09
TWI224081B (en) 2004-11-21
AU1285201A (en) 2001-05-14
WO2001032576A1 (fr) 2001-05-10
EP1230184A1 (fr) 2002-08-14
CN1243685C (zh) 2006-03-01
KR100660084B1 (ko) 2006-12-20
DE60003218T2 (de) 2004-04-29
US7449243B1 (en) 2008-11-11
DE60003218D1 (de) 2003-07-10
FR2800730A1 (fr) 2001-05-11
CZ20021566A3 (cs) 2003-12-17
BR0015314A (pt) 2003-07-22
EP1230184B1 (fr) 2003-06-04
CN1420852A (zh) 2003-05-28
FR2800730B1 (fr) 2001-12-07
ATE242181T1 (de) 2003-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU747760B2 (en) Glass fibres for reinforcing organic and/or inorganic materials
US8476175B2 (en) Glass strands and composites having an organic and/or inorganic matrix containing said strands
TWI401226B (zh) 能增強有機及/或無機材料之玻璃股線
JP5356683B2 (ja) 有機及び/又は無機材料の強化が可能なガラスストランド
US8173560B2 (en) Glass yarns capable of reinforcing organic and/or inorganic materials
US20100184345A1 (en) Glass yarns suitable for reinforcing organic and/or inorganic materials
JP5086066B2 (ja) 有機及び/又は無機材料を強化することができるガラスストランド
US20070087139A1 (en) Glass fibres for reinforcing organic and/or inorganic materials, composites enclosing said fibres and used compounds
WO2008112978A1 (en) Low viscosity e-glass composition enabling the use of platinum and rhodium free bushings
CZ299849B6 (cs) Vyztužovací sklenená vlákna, kompozitní materiál tato vlákna obsahující, zpusob jejich výroby a sklárská kompozice
MXPA06010510A (en) Glass yarn for reinforcing organic and/ or inorganic materials
MXPA06010508A (en) Glass yarn for reinforcing organic and/ or inorganic materials

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20181031