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Glaszusammensetzung zum Erzeugen von Fasern oder Fäden Die Erfindung
betrifft eine Glaszusammensetzung, welche wegen ihrer Eigenschaften, insbesondere
ihrer hohen Flüssigkeit in geschmolzenem Zustande, mit besonderem Vorteil für die
Herstellung von Glasfäden oder Glasfasern geeignet ist.
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Für die Glasfaserherstellung ist ein hoher Grad von Flüssigkeit, ohne
daß dieser mit einem Verlust von anderen notwendigen Eigenschaften erkauft wird,
sehr erwünscht, um die Fasern mit möglichst hoher Geschwindigkeit herstellen zu
können. Normalerweise wird ein Glas um so flüssiger, je höher die Verarbeitungstemperatur
ist. Jedoch ist die obere Grenze einer solchen Arbeitstemperatur durch gewisse Faktoren,
wie andere Eigenschaften des Glases, insbesondere seine Flüchtigkeit, ferner durch
wirtschaftliche Erwägungen, die Möglichkeit, eine solche Temperatur zu .erzeugen,
die Aufrechterhaltung der Widerstandsfähigkeit der Apparatur gegen solche Temperatur
u. dgl. begrenzt. Wenn ein Glas bei einer hierdurch bestimmten Arbeitstemperatur
einen zu hohen Viskositätsgrad hat, so läßt ;es sich nur mit Schwierigkeiten verarbeiten,
und bei der Herstellung, insbesondere von Glasfasern verfestigen sich die Glasströme
nach Verlassen der Speisevorrichtung so schnell, daß es schwierig ist, sie zu den
erwünschten feinen Fasern auszuziehen.
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Es ist bekannt, daß die Flüssigkeit eines Glases durch den Zusatz
größerer Mengen von Alkalien, wie von Natrium- oder Kaliumoxyden, gesteigert werden
kann. Jedoch ist eine solche Maßnahme insoweit von Nachteil, als der gesteigerte
Alkaligehalt die Eigenschaften des Glases, insbesondere seine Haltbarkeit, d. h.
seine Beständigkeit gegen Atmosphärilien bzw. Witterungseinflüsse u. dgl. in schädlichster
Weise beeinflußt.
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Dieser Gesichtspunkt ist von größter Bedeutung gerade für Glasfasern,
weil diese je Gewichtseinheit eine außerordentlich große Oberfläche besitzen. Wenn
beispielsweise ein erhöhter Alkaligehalt vorhanden ist, so ergibt sich hieraus ein
größeres Bestreben der Glasfaseroberfläche, Wasser aus der Atmosphäre zu absorbieren.
Das Wasser löst das Alkali, und die gebildete Lösung greift das Silikat des Glases
an und löst derart einen Kreislauf -aus, der letzten Endes zu einer Zerstörung der
Glasfasern führen kann. Deshalb schafft die Anwendung dieser Maßnahme zur Steigerung
der Flüssigkeit eines Glases lediglich andere Probleme.
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Zusätzlich hat sich gezeigt, daß die beschriebene auslaugende Wirkung
auch die Bindemittel angreift, die die Fasern in einem festen Abstand voneinander
halten. Üblicherweise werden z. B. in einer wärmeisolierenden Matte die Fasern in
einer völlig ungeregelten, strohartigen Anordnung abgelegt und an ihren Kreuzungsstellen
durch ein Bindemittel so miteinander verbunden, daß den gesammelten Fasern die Eigenschaft
eines einheitlichen Ganzen verliehen wird. Wenn das Bindemittel als Ergebnis der
auslaugenden Wirkung angegriffen wird, so :ergibt sich eine allmähliche Schwächung
der Aneinanderverankerung der Fasern. Fasererzeugnisse, welche während ihrer. Herstellung
zusammengedrückt wurden, quellen, wie sich gezeigt hat, in dem Maße auf, in dem
das Bindemittel zerstört wird.
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Das durch die Erfindung angestrebte Ziel läßt sich durch eine Zusammensetzung
erzielen, die in Gewichtsprozenten folgende Anteile aufweist:
| Si 02 ....................... 55,4, |
| A12 03 ...................... 4,5, |
| CaO ........................ 18,4, |
| Mg0 ....................... 6,7, |
| Nag O ....................... 10,1, |
| B203 ....................... 3,0, |
| Ti 02 ....................... 1,9. |
Bei der erfindungsgemäßen Zusammensetzung handelt es sich also um ein boroxydhaltiges
Glas, dem Titanoxyd in über den unvermeidbaren Verunreinigungsgrad hinausgehenden
Mengen zugesetzt ist.
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Die Verwendung von Titanoxyd in über den unvermeidbaren Verunreinigungsgrad
hinausgehenden Mengen ist zwar bereits bekannt, nicht jedoch bei boroxydhaltigen
Glaszusammensetzungen. Hier hat man im grundsätzlichen Gegensatz zur Erkenntnis
nach der Erfindung Titanoxyd grundsätzlich vermieden.
Außerdem ist
der Gehalt an Boroxyd wesentlich, um die Angriffsmöglichkeiten auf das Bindemittel
durch aus dem Glas durch Feuchtigkeit ausgelaugte Stoffe auszugleichen. Es kann
angenommen werden, daß das Boroxyd diese Stoffe weitgehendst neutralisiert.
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Der Gehalt an Titanoxyd verleiht dem Glas seine Beständigkeit.
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Mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung erhält man überraschenderweise
ein wirtschaftlich verarbeitbares Glas mit ausgezeichneter Flüssigkeit, trotzdem
die anteiligen Mengen an Alkali gegenüber den üblicherweise verwendeten Mengen nicht
erhöht sind. Außerdem besitzen Glasfäden oder -fasern, die aus diesem Glas hergestellt
sind, eine wenigstens gleiche Beständigkeit wie solche aus anderen Gläsern, die
man üblicherweise für den gleichen Zweck verwendet. In einem Ausführungsfall ergab
die Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung eine 5%ige Steigerung der anteiligen
Menge des Glasversatzes, die in Glasfasern übergeführt wurde, im Vergleich zu einer
üblichen, in der Regel verwendeten Zusammensetzung.
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Wenn davon ausgegangen wird, daß ein Glasschmelzofen von nur durchschnittlicher
Größe täglich 500t Versatz verbraucht, so wird ersichtlich, daß eine Steigerung
der erzeugten Mengen an Fasern um 5% eine sehr erhebliche zusätzliche Produktion
bedeutet.
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Es ist anzunehmen, daß der Zusatz von Titanoxyd ohne gleichzeitige
entsprechende Verringerung des Anteils an Boroxyd in wesentlichem Maße im Sinne
der gleichzeitigen Flüssigkeit und Beständigkeit des Glases wirkt. Bisher war es
bei der Glaserzeugung üblich, im Falle eines Zusatzes von Titanoxyd diesen zum wenigsten
teilweisen Ersatz des Boroxy ds zu verwenden. Es ist anzunehmen, daß eine solche
Verringerung des Gehalts an Boroxyd dazu beiträgt, daß die Feuchtigkeit die Alkalien
in der Glasfaseroberfläche auslaugt. Wie oben beschrieben, schwächt diese auslaugende
Wirkung die Verbindung zwischen den benachbarten Fasern und ergibt einen Verlust
des Zusammenhalts der Massen von Faserglaserzeugnissen, die aus solchen Gläsern
hergestellt werden, wenn nicht überhaupt eine Zerstörung der Fasern. Es hat sich
nun gezeigt, daß die Anwesenheit von Boroxyd erforderlich ist, um diese auslaugende
Wirkung abzupuffern. Dementsprechend ergibt sich, daß die gemäß der Erfindung, insbesondere
wenn eine anteilige Menge an Boroxyd entsprechend dem oberen Bereich der zuzusetzenden
Mengen verwendet wird, erzielte Wirkung hinsichtlich. der Flüssigkeit, Dauerhaftigkeit
und Widerstandsfähigkeit gegenüber der beschriebenen auslaugenden Wirkung auf das
gemeinsame Vorhandensein des Titan- und des Boroxyds zurückzuführen ist.
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Aus der beschriebenen Zusammensetzung hergestellte Glasfasern können
ferner auch in vorteilhafter Weise zu Litzen sowie gezwirnten und duplierten Garnen
verarbeitet und dann zu den verschiedenartigsten Textilstoffen verwebt, verstrickt
oder geflochten werden. Jedoch besteht die wesentlichste Anwendungsmöglichkeit der
Erfindung in der Herstellung von Faserstoffmassen für Wärmeisolierungen. Gewöhnlich
werden in solchen die Fasern in einer willkürlichen strohartigen Anordnung mattenartig
abgelegt und dann an ihren Kreuzungsstellen durch das Bindemittel miteinander verbunden,
um derart der Matte die Beschaffenheit eines einheitlichen Körpers zu verleihen.