DE1061977B

DE1061977B - Glas, insbesondere zur Verwendung fuer die Herstellung von Glasfasern in Schleudermaschinen

Info

Publication number: DE1061977B
Application number: DES49336A
Authority: DE
Inventors: Stephane De Lajarte
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1955-07-05
Filing date: 1956-07-04
Publication date: 1959-07-23

Description

Glas, insbesondere zur Verwendung für die Herstellung von Glasfasern in Schleudermaschinen Die Erfindung bezieht sich auf ein Glas mit einem Gehalt an Si 02, B2 03, A12 03, Ca O, Mg O, Ba 0 und Alkalioxvden, das hauptsächlich für die Herstellung von Glasfasern in Schleudermaschinen bestimmt ist, d. h. in Maschinen, bei denen die geschmolzene Glasmasse aus mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Behältern durch in deren Umfangswand vorgesehene Löcher unter der Wirkung der Zentrifugalkraft ausgeschleudert wird.
Durch eingehende Untersuchungen ist es der Anmelderin gelungen, ein die angegebenen Komponenten besitzendes, verhältnismäßig billiges Glas zu schaffen, das für den vorgesehenen Zweck besonders wertvolle Eigenschaften besitzt, die nachstehend noch des Nähern erläutert werden.
Bei dem Glas gemäß der Erfindung beträgt der Gehalt an Si 02 -I- Ti 02 -I- Zr 02 55 bis 68 Gewichtsprozent, der Gehalt an Si 02 -f- Zr 02 +B 2 03 -I- A12 03 67 bis 72 Gewichtsprozent, der Gehalt an Ti 02 -f-Zr 02 weniger als 5 Gewichtsprozent, der Gehalt an B2 03 bis 5 Gew ichtsprozent, der Gehalt an CaO 7 bis 10 Gewichtsprozent, der Gehalt an Mg 0 2 bis 5 Gewichtsprozent und der Gehalt an Alkalioxyden 11 bis 14 Gewichtsprozent beträgt, wobei folgende Verhältnisse einzuhalten sind: Für das Glas wird vorteilhaft ein Gehalt an Ba 0 bis zu 5 Gewichtsprozent gewählt.
Die Gläser gemäß der Erfindung besitzen die folgenden Eigenschaften: Ihre maximale Entglasungsgeschwindigkeit beträgt höchstens 2 Mikron je Minute. Bekanntlich entspricht diese Geschwindigkeit der größten Kristallwachstumsgeschwiridigkeit, welche Geschwindigkeit bei einer bestimmten Temperatur für jedes Glas festgestellt wurde und durch die Temperatur der maximalen Entglasung bestimmt ist.
Die einer Viskosität von 1000 Poisen entsprechende Temperatur liegt zwischen 1000 und 1200° C.
Ihre Angreifbarkeit durch Wasser, gemessen nach den von der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft aufgestellten Regeln, ist höchstens 10 mg.
Die Angreifbarkeit durch Wasser wird gemessen, indem man 4 cm3 Glas in Form eines durch ein Sieb von 45 bis 50 gehenden Pulvers nimmt, dieses 5 Stunden lang bei 100° C in einer Menge von auf 100 cm3 gehaltenem Wasser erhitzt, die wäßrige Lösung filtert und bis zur Austrocknung verdampft und darauf. den Rückstand bis 150° C nachtrocknet, der schließlich gewogen wird. Das Ergebnis, ausgedrückt in Milligramm Rückstand für 100 cm3 Wasser, gibt das Maß für die Angreifbarkeit durch Wasser. Die Eignung der Gläser gemäß der Erfindung für die Herstellung von Fasern in den erwähnten Schleudermaschinen liegt vor allem darin, daß sie für ihre Umwandlung zu Fasern nur eine niedrige Temperatur benötigen und ihre Entglasungsgeschwindigkeit bei der Zerfaserungstemperatur Null oder praktisch Null ist. Die Gläser sind auch geeignet zur Herstellung von gegossenen oder gepreßten Gegenständen, die eine geringe Angreifbarkeit durch Wasser besitzen sollen.
Es wurde festgestellt, daß ein Gehalt an Titan- und Zirkonoxyden zwischen 0,5 und 3,5 Gewichtsprozent besonders vorteilhaft war.
Der Gehalt an Bariumoxyd (bis zu 5 Gewichtsprozent) ist günstig für eine Verringerung der Viskosität. Dieses Oxyd hat keinen nennenswerten Einfluß auf die Angreifbarkeit durch Wasser und übt eine günstige Wirkung hinsichtlich der Verringerung der En tglasungsgeschtvindigkeit und der Senkung der oberen Entglasungsgrenze aus.
Gegebenenfalls können die Gläser gemäß der Erfindung einen geringen Zusatz an Fluor (im allgemeinen unter 4 Gewichtsprozent) enthalten, um die Aufrechterhaltung der Temperatur zu erleichtern, die der Viskosität von 1000 Poisen in dem oben angegebenen Temperaturintervall von 1000 bis 1200° C entspricht.
Es sind schon für die Herstellung von Glasfasern bestimmte Gläser bekannt, die in ihren Zusammensetzungen gewisse Komponenten in einem ähnlichen Mengenverhältnis enthalten, wie es gemäß der Erfindung vorgesehen ist. Ein sehr wesentlicher und für die Beschaffenheit der Glaszusammensetzungen ausschlaggebender Unterschied besteht aber in dem Gehalt an Ca O.
Die bekannten Glaszusammensetzungen besitzen einen Gehalt an Kalk von 15 %, der bis zu 22 % gehen kann. Es handelt sich also dort um Gläser, deren Entglasungstemperatur und -geschwindigkeit sehr hoch sind. Demgegenüber sieht die Erfindung, wie oben angegeben, Gläser vor, deren Kalkgehalt zwischen 7 und 10 % gehalten wird, wodurch eine sehr geringe Entglasungsgeschwindigkeit erzielt wird, die für die Zerfaserung der geschmolzenen Masse durch einen in seinem Umfang mit Löchern versehenen Schleuderbehälter sehr günstig ist.
Außerdem ist bei den bekannten Gläsern das Verhältnis von beträchtlich und liegt über 0,25, während gemäß der Erfindung die obere Grenze dieses Verhältnisses 0,16 ist.

Nachstehend werden, als nicht einschränkend auszulegende Beispiele, die Analysen von einigen Gläsern gemäß der Erfindung sowie ihre Charakteristiken hinsichtlich Angreifbarkeit durch Wasser, Entglasung und Viskosität wiedergegeben.

Analyse

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Si02........ 65 60,4 59,6 59,1 56,2 55,9 55,7 62,0 59,3 58,1 57,7

S O3 . . . . . . . 0,2 0,4 0,3 0,4 0,3 0,3 0,2 0,3 0,1 0,1 0,1

Ti 02 ....... 1,0 - - - 1,5 1,5 1,5 2,0 - 4,2 -

Zr 02 ...... - 3,1 3,3 2,5 1,7 1,8 1,8 - 2,1 - 4,0

B03 ....... - - - - - 1,4 2,7 4,5 4,5 4,5 4,3

A1, 03 ..... 8,0 8,1 8,3 7,8 7,8 7,1 6,8 3,5 4,2 4,6 4,3

Fe, 03 ..... 1,0 1,1 1,1 1,0 5,3 5,1 5,0 0,3 0,6 0,6 0,5

MnO ...... 0,2 0,2 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1 - 0,1 0,1 0,1

CaO ........ 8,0 7,7 7,7 7,8 7,1 7,2 7,0 9,0 9,2 9,1 9,2

Mg 0 ...... 2,8 3,3 3,3 3,6 4,1 4,3 4,2 4,0 3,7 3,6 3,7

BaO ........ - 1,6 1,6 1,8 1,9 1,8 1,8 1,7 1,7 1,8 1,8

Na20....... 11,0 10,6 11.1 12,8 12,6 12,3 12,6 12,1 11,6 10,7 11,6

K20 ........ 2,0 2,0 2,0 1,9 0,7 0,6 0,6 0,5 0,8 0,9 0,8

Fluor ...... 3,0 2,6 2,6 1,9 1,5 1,5 - - 3,0 2,8 2,4

Abzu-

ziehender

Sauerstoff .. -1,2 -1,0 -1,0 -0,8 -0,6 -0,6 - - -1,3 -1,1 -1,2

I

Angreifbar-

keit durch

Wasser .... 8 mg 3 mg 5 mg 6 mg 8 mg 8 mg 8 mg 7 mg 7 mg 8 mg 6 mg

Entglasung

Obere

Grenze .... 960° C 1040° C 1060° C 1050° C 1156° C 1156° C 1176° C 1032° C 942° C 1059° C 960° C

Temperatur

des Maxi-

mums ..... 914° C 860° C 880° C 918° C 1020° C 1020° C 1020° C 942° C 842° C 916° C 828° C

Höchst-

geschwin-

digkeit in

lvlikron je

Minute .... 0,3 0,6 ` 0,5 0,5 2,0 2,0 1,8 1,5 0,9 0,8 0,6

Viskosität

10000 Poise 1025° C 1025° C11015° C 995°C 960° C 950° C 955° C 970° C 905° C@ 908° C# 920° C

1000 Poise 1195° C 1195° C #l1750 C 1150°C 1105°C 1090°C 1090°C 1100°C 1043° Ci l040° C1050° C

Diese Analysen zeigen die Anwesenheit von kleinen Mengen von Bestandteilen, wie Schwefelsäureanhvdrid oder Manganoxyd, bei denen es sich um mit den Rohstoffen eingebrachte Unreinigkeiten handelt, die ohne Einfluß auf die Eigenschaften der erhaltenen Gläser sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Glas, insbesondere zur Verwendung für die Herstellung von Glasfasern in Schleudermaschinen, mit einem Gehalt an Si 02, B2033 A12031 Ca O, Mg O, Ba O, TiO2 und/oder Zr 02 und Alkalioxyden, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Si 02 -f- "1'i 02 -f- Zr 02 55 bis 68 Gewichtsprozent, der Gehalt an S' 02+Ti 02+Zr 02-1-B2 03+A1, 03 67 bis 72 Gewichtsprozent, der Gehalt an Ti 02+Zr 02 weniger als 5 Gewichtsprozent, der Gehalt an B2 03 bis 5 Gewichtsprozent, der Gehalt an Ca 0 7 bis 10 Gewichtsprozent, der Gehalt an Mg0 2 bis 5 Gewichtsprozent und der Gehalt an Alkalioxyden .11 bis 14 Gewichtsprozent beträgt und folgende Verhältnisse einzuhalten sind: 2. Glas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es bis zu 5 Gewichtsprozent Ba0 enthält. 3. Glas nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es weniger als 3,5 % Zr 02 -f-Ti 02, vornehmlich 2,5 bis 3,5 %, enthält. 4. Glas nach Anspruch 1 und/oder 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es 2,8 bis 4,5 % Mg 0 enthält. 5. Glas nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es eine der folgenden Zusammensetzungen auf 100 Teile besitzt: I. Si 02 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 bis 66% Zr 02 -I- Ti 02 . . . . . . . . . . 0,5 bis 5% B2 03 .................. 0 bis 5% A1203................. 3 bis 9% Fe203................. 0 bis 6% Ca 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 bis 9,5% Mg0 ... .......... . . .. 2,8 bis 4,5% Ba 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 bis 5% Nag O -I- K2 O . . . . . . . . . . 12 bis 141/o F ..................... 0 bis 4% II. Si 02 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 bis 661/o Zr 02 -I- Ti 02 . . . . . . . . . . 0,5 bis 3,5 0/0 B2 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 bis 3% A12 03 ................. 3 bis 9% Fee03................. 0 bis 6% Ca b . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 bis 9,2% Mg0 ................. 3,3 bis 4,5% Ba0 .................. 0 bis 2% Nag O -I- K2 O . . . . . . . . . . 11,5 bis 14% F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 bis 3 0/0 III. S102 .................. 55 bis 66% Zr 02 -I- Ti 02 . . . . . . . . . . 2,5 bis 3,3 0/0 B203 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 bis 1,5% A1203 . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 bis 9% Fe203................. 0 bis 6% Ca0 .................. 7 bis 9,5% Mg 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,8 bis 4,50/0 Ba0 .................. 1 bis 2% Nag O -I- K2 O . . . . . . . . . . 11,5 bis 14% F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 bis 3 % IV. Si 02 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 bis 66% Zr 02 -I- Ti 02 . . . . . . . . . . 0,5 bis 3,51/9 B2 03 .................. 0 bis 2% A1203 . . . . . . . . . . . . . . . . . 6,8 bis 8,3`% Fe203................. 4 bis 6% Ca 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 bis 8% Mg 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,5 bis 4,50/a Ba 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 bis 21/o Nag O -I- K20 . . . . . . . . . . 11,5 bis 14% F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 bis 3 0/0 In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1057 552.