DE1421163B2 - Borverbindungen in einem gemengezur herstellung eines bor silikatglases in einem verfahren zur herstellung von praktisch natriumoxidfreien glasfasern mit hilfe von duesen - Google Patents
Borverbindungen in einem gemengezur herstellung eines bor silikatglases in einem verfahren zur herstellung von praktisch natriumoxidfreien glasfasern mit hilfe von duesenInfo
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Description
Siliciumdioxid 50 bis 67 0Zo
Calciumoxid 9,6 bis 22,9 %
Magnesiumoxid 0 bis 7 0Zo
Aluminiumoxid 7 bis 17%
Calciumborat 14,4 bis 15,1 0Zo
10. Gemenge nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgende, auf das Gewicht bezogene
Zusammensetzung
Siliciumdioxid 45 bis 52 0Zu
Calciumoxid
7,6 bis 16,9'
Magnesiumoxid 0 bis 70Zu
Aluminiumoxid 7 bis 17 0Zu
Calciumborsilikat 10 bis 300Zo
11. Gemenge nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgende, auf das Gewicht bezogene
Zusammensetzung
Siliciumdioxid 50 bis 670Zo
Calciumoxid 16,1 bis 30,10O
Magnesiumoxid 0 bis 20Zu
Aluminiumoxid 7 bis 170Zo
Magnesiumborat 11 bis 13 0Zo
12. Gemenge nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgende, auf das Gewicht bezogene
Zusammensetzung
Siliciumdioxid 45 bis 52 0Zo
Calciumoxid 9,6 bis 22,90Zo
Magnesiumoxid 0 bis 2 0Zo
Aluminiumoxid 7 bis 170Zo
Magnesiumborsilikat ... 9 bis 29 °/o
13. Gemenge nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgende, auf das Gewicht bezogene
Zusammensetzung
Siliciumdioxid 50 bis 67 %
Calciumoxid 16,1 bis 30,10Zo
Magnesiumoxid 0 bis 7 0Zo
Aluminiumoxid 0 bis 40Zo
Aluminiumborat 19,5 bis 220Zo
14. Gemenge nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgende, auf das Gewicht bezogene
Zusammensetzung
Siliciumdioxid 45 bis 54 0Zo
Calciumoxid 9,6 bis 22,9 0Zo
Magnesiumoxid 0 bis 7 0Zo
Aluminiumoxid 3 bis 7 0Zo
Aluminiumborsilikat ... 12 bis 320Zo
Die Erfindung betrifft die Verwendung von Borverbindungen in einem Gemenge zur Herstellung
eines Borsilikatglases in einem Verfahren zur Herstellung von praktisch natriumoxidfreien Glasfasern
mit Hilfe von Düsen.
Praktisch natriumoxidfreie Borsilikatgläser sind in den letzten Jahren in hohem Maße zur Herstellung
von Glasfasern benutzt worden, um gute elektrische und mechanische Eigenschaften, Resistenz gegen
Witterungseinflüsse, chemische Einflüsse und Wärme zu erzielen.
Bekannt ist der Einsatz von Boroxid in Gemenge in Form von Borsäure. Bei der Herstellung von Glasfasern
aus borsäurehaltigem Gemenge besteht jedoch die Schwierigkeit, daß sich zu Beginn des Glasschmelzvorganges
bei Anwesenheit von Erdalkalioxiden auf der Oberfläche des Schmelzbades ein stabiler
Schaum bildet, der thermisch isolierend wirkt, den Wärmeübergang auf das Schmelzbad herabsetzt
und die Auflösung der stärker hitzebeständigen Komponenten verzögert. So kann es vorkommen, daß eine
solche Schmelze ungeschmolzene Gemengeteilchen, insbesondere Kieselsäureteilchen, enthält, die zu
Fadenbrüchen und zur Herabsetzung der Fadenfestigkeit führen. Außerdem begrenzt diese Schicht die
Ofenbetriebstemperaturen wegen der Neigung gesteigerter Schaumbildung bei höheren Temperaturen.
Diese zähe Oberflächenschicht löst sich verhältnismäßig langsam auf, erfordert somit eine längere
Schmelz- und Verweilzeit im Schmelzofen, so daß die Ausbeute aus einem gegebenen Behälter beträchtlich
unter den theoretischen Wert für diese Komposition und diesen Behälter fällt. Außerdem behindert diese
Schicht das Aufbrechen von Blasen, die bei der Entwicklung von gasförmigen Zersetzungs- oder Verbrennungsprodukten
aus Teilen des in das Bad eingegebenen Gemenges entstehen und die, wenn sie in die Düsennippel geraten, zu Fadenabrissen und
somit zur Unterbrechung des Fadenziehprozesses führen. Um diese Blasen wenigstens teilweise aufzubrechen,
muß das Glas einem längeren Läuterungsprozeß unterworfen werden. Auch das führt zu einer
Herabsetzung der Beschickungsgeschwindigkeit im Ofen und des Durchsatzes des Ofens je Zeiteinheit.
Außerdem gelingt es hierdurch nicht, alle Blasen aus dem Glas zu entfernen. Ferner führt die Verwendung
von Borsäure zu erheblichen Borverlusten beim Schmelzen, da die Borsäure bereits bei 100 bis
HO0C Wasser abgibt und als erster Bestandteil im
Gemenge schmilzt, an die Oberfläche tritt und ein Teil des Boroxids sich verflüchtigt. Das führt
wiederum zur Herabsetzung der Fadenfestigkeit.
Für einen anderen Zweck ist bekanntgeworden (s. britische Patentschrift 239 349), bei der Herstellung
eines Magnesiumborsilikatglases das Magnesiumoxid statt in der üblichen Form (Magnesiumoxid,
basisches Magnesiumhydrat, Magnesiumcarbonat) als Magnesiumborat in das Gemenge einzuführen.
Diese bekannte Maßnahme soll dazu dienen, eine sonst auftretende Schlieren- und Blasenbildung
zu unterbinden, ein gleichmäßiges Schmelzen zu erzielen und Borverluste herabzusetzen. Der Zweck
dieser bekannten Maßnahme ist nicht auf die Herstellung von Glasfasern gerichtet. Auch hat diese
Maßnahme bisher keinen Eingang in das Gebiet der Herstellung von Glasfasern gefunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die verwendeten Borverbindungen so auszuwählen, daß
die eingangs beschriebenen Schwierigkeiten bei der Herstellung der praktisch natriumoxidfreien Glasfasern
vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung von Boraten oder Borsilikaten des
Magnesiums, Calciums oder Aluminiums als einzige Borverbindung in einem Gemenge zur Herstellung
eines Borsilikatglases in einem Verfahren zur Herstellung von praktisch natriumoxidfreien Glasfasern
mit Hilfe von Düsen.
Durch Versuche wurde festgestellt, daß durch die erfindungsgemäße Verwendung die beschriebenen
Schwierigkeiten vermieden werden und daß durch diese Verwendung ein einwandfreies Arbeiten möglich
ist.
Obwohl es, wie oben beschrieben ist, bekannt ist, Magnesiumborat in ein zu schmelzendes Gemenge
einzuführen, hat die erfindungsgemäße Verwendung dennoch nicht nahegelegen. Man erkennt dies daraus,
daß bei der Glasfaserherstellung ganz besondere spezifische Anforderungen an die Glaskomposition
gestellt werden müssen. Diese Anforderungen sind im wesentlichen folgende:
a) Die Mischung soll wenig Schaum erzeugen.
b) Sie soll eine mäßige Temperatur und Dauer beim Schmelz- und Läuterverfahren erfordern.
c) Sie soll eine verhältnismäßig geringe Liquidustemperatur haben.
d) Sie soll eine geringe Entglasungsgeschwindigkeit haben, und die obere Entglasungstemperatursoll
möglichst weit unterhalb der Spinntemperatur liegen.
e) Sie soll eine ganz bestimmte Viskosität im Verarbeitungsbereich
haben.
f) Sie soll einen langen Verarbeitungsbereich haben.
g) Eine Flüchtigkeit der Bestandteile soll bei ihr vernachlässigbar gering sein.
Diese vielen, zusammen meist schwer zu erfüllenden Anforderungen machen es unmöglich, von einer
Mischung, die für einen anderen Zweck hinsichtlich irgendwelcher guter Eigenschaften bekanntgeworden
ist, erwarten zu wollen, daß sie auch für die Glasfaserherstellung geeignet sei, selbst wenn einige der
Anforderungen sowohl in bezug auf den bekannten anderen Zweck wie auch in bezug auf die Glasfaserherstellung
übereinstimmend erfüllt sein sollten.
Die erfindungsgemäß verwendeten Borverbindungen können auch in hydratisierter Form Verwendung
finden, sofern sie vor dem Schmelzen dehydratisiert werden.
Die erfindungsgemäße Verwendung umfaßt auch ein Verfahren. Eine zweckmäßige Art dieses Verfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gemenge auf eine hohe, aber unter seinem Schmelzpunkt
liegende Temperatur vorerhitzt wird.
Dieses Verfahren kann dadurch gekennzeichnet sein, daß das Vorerhitzen bis zur Beendigung der
Dehydratisierung des Gemenges durchgeführt wird.
Andererseits kann dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, daß das Vorerhitzen bis zur
Beendigung der chemischen Reaktion der Bestandteile des Gemenges miteinander durchgeführt wird.
Hierdurch wird das spätere Schmelzen erleichtert und beschleunigt. Eine geeignete Temperatur für das
Vorerhitzen kann beispielsweise bei einem Calciumborat enthaltenden Gemenge bei etwa 925° C liegen.
Eine besonders vorteilhafte Art dieses Verfahrens ist dadurch; gekennzeichnet, daß die Dehydratisierung
und die chemische Reaktion in einer durchgehenden Wärmebehandlung durchgeführt werden.
Die beschriebenen Arten des Verfahrens sind weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das so behandelte
Gemenge danach geschmolzen wird.
Diese zuletzt beschriebene Verfahrensart kann ferner dadurch gekennzeichnet sein, daß das Schmelzen
in der der Fasererzeugung dienenden Düse durchgeführt wird.
Das grundsätzliche Verfahren kann außerdem dadurch gekennzeichnet sein, daß die Bestandteile des
Gemenges vor der Vorerhitzung fein gemahlen werden bis auf eine Korngröße entsprechend dem Durchgang
durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,074 mm.
Die Erfindung umfaßt auch das durch die erfindungsgemäße Verwendung gegebene Gemenge. Dieses
Gemenge kann in bestimmten Grenzen eine verschiedene Zusammensetzung haben. Nachstehend
sind Beispiele für solche auf das Gewicht bezogene Zusammensetzungen gegeben:
Siliciumdioxid 50 bis67°/o
Calciumoxid 9,6 bis 22,9 %
Magnesiumoxid 0 bis 7 %
Aluminiumoxid 7 bis 17 °/o
Calciumborat 14,4 bis 15,1 %>
Siliciumdioxid 45 bis52°/o
Calciumoxid 7,6 bis 16,9 %
Magnesiumoxid 0 bis 7 %
Aluminiumoxid 7 bis 17 %
Calciumborsilikat 10 bis 30%
Beispiel III
Siliciumdioxid 50 bis 67%
Calciumoxid 16,1 bis 30,1 %>
Magnesiumoxid 0 bis 2 %
Aluminiumoxid 7 bis 17 °/o
Magnesiumborat 11 bis 13%
Siliciumdioxid 45 bis 52%
Calciumoxid 9,6 bis 22,9 %
Magnesiumoxid 0 bis 2%
Aluminiumoxid 7 bis 17%
Magnesiumborsilikat ... 9 bis 29%
Siliciumdioxid 50 bis 67%
Calciumoxid 16,1 bis 30,1 %
Magnesiumoxid 0 bis 7 %
Aluminiumoxid 0 bis 4%
Aluminiumborat 19,5 bis 22%
Siliciumdioxid 45 bis 54%
Calciumoxid 9,6 bis 22,9%
Magnesiumoxid 0 bis 7%
Aluminiumoxid 3 bis 7%
Aluminiumborsilikat ... 12 bis 32%
Claims (9)
1. Verwendung von Boraten oder Borsilikaten des Magnesiums, Calciums und/oder Aluminiums
als einzige Borverbindung in einem Gemenge zur Herstellung eines Borsilikatglases in einem Verfahren
zur Herstellung von praktisch natriumoxidfreien Glasfasern mit Hilfe von Düsen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemenge auf eine hohe,
aber unter seinem Schmelzpunkt liegende Temperatur vorerhitzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorerhitzen bis zur Beendigung
der Dehydratisierung des Gemenges durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorerhitzen bis zur Beendigung
der chemischen Reaktion der Bestandteile des Gemenges miteinander durchgeführt wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehydratisierung
und die chemische Reaktion in einer durchgehenden Wärmebehandlung durchgeführt werden.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4 und gegebenenfalls 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das wärmebehandelte Gemenge geschmolzen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzen in der der
Fascrerzcugung dienenden Düse durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile des Gemenges
vor der Vorerhitzung fein gemahlen werden bis auf eine Korngröße entsprechend dem Durchgang
durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,074 mm.
9. Gemenge nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgende, auf das Gewicht bezogene
Zusammensetzung
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE1421163*CA Expired DE1421163C3 (de) | 1958-08-22 | 1959-08-21 | Verwendung von Borverbindungen in einem Gemenge zur Herstellung eines Borsilikatglases in einem Verfahren zur Herstellung von praktisch natriumoxidfreien Glasfasern mit Hilfe von Düsen, sowie dieses Verfahren und das verwendete Gemenge |
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| GB (1) | GB928453A (de) |
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