DE1596748A1 - Glaskompositionen - Google Patents
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Description
PäfentaümexauuK
7,
Aachen, den 11. Januar 1966
Mein Zeichen P 11
T..;, ..-= .... .'.: und 25132
Compagnie de Saint-Gobain, Neuilly-sur-Seine
(Frankreich)
Priorität aus der französischen Patentanmeldung Nr. 1906 vom 14. Januar 1965
Glaekompositionen
Die Erfindung betrifft Glaskompositionen, die besonders
vorteilhafte Eigenschaften aufweisen.
BAD 109816/0202
Erfindungsgemäß enthalten diese Gläser außer Kieselsäure
Aluminiumoxid, Magnesia und Bariumhydroxyd,
auf das Gesamtgewicht bezogen, 5 bis 6,5 * Kalk,
5 Ms 6 % BoO,, C,7 bis 1,5 % ZnO, 1,5 bis 2,5 /* ZrC3,
wobei der Gehalt an Alkali zwischen 13,5 und 15 %
liegt, und es stehen die verschiedenen Bestandteile in solchen Verhältnissen zueinander, daß stets ist
0,35 v. — ^. 0,45
0,70 <1 Mß° + CaC + Ba0 + Zn0
<1 c,85
, Al0O + ZrO,
0,55 ^.—^-2 £- <
0,62
~ Na2O + K
Die besonders vorteilhaften Eigenschaften dieser Gläser sind insbesondere die folgenden:
Diese Gläser zeigen eine große Widerstandsfähigkeit gegen
den Angriff von Wasser und chemischen Agenzien. Außerdem haben sie eine geringe Agressivität gegenüber Körpern, die
mit ihnen in Berührung kommen können. Die Messung des ge-
109816/02Ü2
BAD ORIGINAL
nannten Angriffs nach der Methode der Deutschen Ginstechnischen Gesellschaft gibt einen trockenen Rückstand
unter 8 mg.
Diese Gläser haben eine geringe Viskosität: 3CGC Foise
bei einer Temperatur unterhalb oder gleich 1C15°C.
Ihr Gestehungspreis ist sehr niedrig, und zwar ebenso
sehr 7/egen der Kosten der Itohstoffe der Komposition,
wie wegen der für das Schmelzen aufgewendeten Kosten.
Die erfindungsgemäßen Gläser sind für verschiedene Anwendungen geeignet.
Die Erfindung zielt insbesondere ab auf die Anv/endung
dieser Gläser bei der Herstellung von Fasern geringen Durchmessers, die zur Herstellung von isolierenden
Erzeugnissen dienen.
Diese Gläser eig/nen sich besonders gut für die Herstellung
von Glasfasern insbesondere durch das Ausschleudern von geschmolzenem Glas unter der Wirkung
der Zentrifugalkraft aus öffnungen im Umfangsmantel
eines rotierenden Körpers, dessen Innerem das Glas zugeleitet wird. Sie können auch benutzt werden für die
Herstellung von Glasfasern mit allen anderen für die
109 816/02U2
BAD
Faserherstellung passenden Vorrichtungen, z.B. durch Zerreißen "bzw. Zerfasern des geschmolzenen Glases und
sein Ausziehen zu Fasern durch ein Fluidum (Dampf oder Druckluft), durch Flammen, die von Brennern oder
Gebläsetirennern erzeugt werden, oder auch mittels Vorrichtungen,
bei denen ein Materialfaden auf eine Scheibe oder nacheinander auf mehrere Scheiben oder
Zylinder aufläuft, die mit großer Rotationsgeschwindieckeit
angetrieben werden.
Aiegen ihrer niedrigen Schmelztemperatur gestatten die
erfindungsgemäßen Gläser die Erzielung einer erheblichen Ersparnis an der Menge der für ihre Verarbeitung notwendigen
Kalorien und an den Abmessungen des Schmelzofens. Ihre ziemlich niedrige Temperatur bei ihrer Arbeitsviskosität erlaubt die Anwendung von SpezialStählen für
die Herstellung der Fasererzeugungsorgane (z.B. Spinndüsen) und eine beträchtliche Lebensdauer dieser Organe.
Die erfindungsgemäßen Gläser haben darüber hinaus eine obere Temperatur der Entglasung (oder flüssiger Zustand
bzw. Liquidus), die um wenigstens 500C niedriger ist als
die Arbeitstemperatur, die der Viskosität von JCCO Poise
entspricht. Daher befinden sich die kältesten Teile der Organe zur Faserheretellung durch Zentrifugation immer
109816/0202 BAD 0RIG'NAL
noch auf einer Temperatur, die oberhalb der Liquidustemperatur
liegt. Es ist also keine Entglasung für das in den kalten Teilen dieser Fasererzeugungsorgane stockende
Glas zu befürchten. Eine Entglasung würde bei ihrem Auftreten die Unterbrechung der Faserherstellung durch Verstopfung
der öffnungen des Fasererzeugungsorgans bewirken.
Außerdem haben die erfindungsgemäßen Gläser eine maximale Entglasungsgeschwindigkeit von gleich oder weniger
als 0,3 Mikron pro Minute. Aus diesem Grunde ist die Entglasung auch unterhalb der Liquidustemperatur in einer
Temperaturzone, die bis 5C0C geht, Null oder derart gering,
daß sie eine einwandfreie Faserherstellung während sehr langer Zeit gestattet, wenn sich die Notwendigkeit zeigen
sollte, die Fasererzeugungstemperatur zu senken.
Auch haben die erfindungsgemäßen Gläser, wie oben bereits gesagt, die Eigenschaft, daß sie eine große Widerstandsfähigkeit
gegen den Angriff von Wasser und chemischen Agenzien aufweisen, was eine wesentliche Eigenschaft ist
bei Gläsern, die für die Herstellung von Fasern sehr geringen Durchmessers bestimmt sind. Sie eigenen sich also
besonders für die Herstellung von leichten, faarigen
isolierenden Erseugnissen von sehr großer Isolierfähigkeit,
die nus Fasern von 3 bis 4 Mikron mittleren Durchmesser»
bestehen und eventuell durch ein passendes Bindemittel verbunden sind. Z. B* haben diese Erzeugnisse:
109816/0202 BAD
bei einer Dichte von 10 kg/m* einen thermischen leitfähigkeitskoeffizienten von 35 . 10~5 kcal/m.h.0C
oder
bei einer Dichte von 16 kg/nr einen thermischen Leitfähigkeitskoeffizienben
von 31 · 1O~* kcal/m.h.0C
oder
bei einer Dichte von 3C kg/m* einen thermischen Leitfähigkeitskoeffizienten
von 28 . 10"' kcal/m.h.0C.
Das Bindemittel kenn z.B. sein ein wärmehärtbares Phenolformaldehydharz
oder besser ein Mischpolymerisat eines Fhenol-Pormol-Harnsfcoffharzes oder eines Phenol—Pormol-Melaminharzes.
Die Anwendung des Bindemittels ist indessen nicht unerläßlich, und man kann die aus den erfindungsgemäßen
Gläsern erhaltenen Fasern auch ohne jegliches Bindemittel verwenden.
Die erfindungsgemäßen Gläser können außer zur Herstellung von Fasern für Isolationszwecke verwendet werden
für die Herstellung anderer Erzeugnisse und haben eine sehr große spezifische Oberfläche im Verhältnis zum
Volumen. Solche anderen Erzeugnisse sind z.B.: Textilfasern, Blättchen, dünne Filme usw. Insbesondere können
diese Gläser verwendet werden in der Industrie «inerali-
109816/0202 bad original
scher Textilien zur Herstellung von kontinuierlichen
Fasern, die geei -;net sind, zu webfähif-;en Fäden verarbeitet
zu v/erden. Bei dieser zuletzt ^en^nnten Fabrikation
verwendet man meistens Spinndüsen hue !"Istin, die unmittelbar
mit geschmolzenem heißem Gins refipeist werden
oder mit kaltem Glas in Form von Scherben oder in Form von Stücken oder Kugeln.
Die mit den erfindungsgemä len Gläsern bei dieser Anwendung
bei textlien Fasern erzielten Hauptvorteile sind. insbesondere die folgenden:
geringe Tosten der Rohstoffe, verminderte Schmelzkosten wegen einer niedrigen Schmelztemperatur. Geringe Kosten
für das Halten der Spinndüse ^uf einer etwas abgesenkten
Temperatur wegen der geringen Viskosität. Stark vergrößerte Lebensdauer der Spinndüse wegen der Anwendung
einer verhältnismäßig niedrigen Gebrauchstemperatur.
Die erfindungsgemäßen Gläser können -3UCh verwendet werden
für die Herstellung von gesinterten Krzoufrnissen.
Die erfindungsgemäßen Gläser haben thermische Konstanten,
die die Wärmeisolation bei mittleren und hohen Temperaturen gestatten. Insbesondere ict ihr dehnungsgemessener
(dilatometrique) Erweichungspunkt höher oder gleich 5800C.
109816/02U2 eAD original
Die auf des Gericht bezogenen Zusammensetzungen der erfindungsgemäßen
Gläser liegen in den folgenden Grenzen.
vorzugsweise 58,2 bis 59,2 %
0,75 " 0,80 %
" 5,80 M 6,50 Jb
2,10 " 2,4C 'fr
11,10 " 12,30 %
2,10 " 2,8C %
" 5,20 " 5,80 %
" 1,40 " 1,80 %
" 1,90 " 2,50 %
11 0,80 " 1,20 %
ZnC 0,7 " 1,5 % " 0,90 " 1,3C %
alles unter Berücksichtigung der oben sn^ep;ebenen Bedingungen.
Im Bereich dieser Kompositionen ist durch Versuche folgendes festgestellt worden:
1) Das Borjtoihydrid gibt eine gute Schmelzbarkeit unter
Begünstigung des Widerstandes gegen Alterung und
unter Verminderung der Neigung zur Entglasung. Bei
unter Verminderung der Neigung zur Entglasung. Bei
1098 16/02 U 2 ßAn Λ
BAD ORIGINAL
GiC2 | 57 | bis | 6C % |
Fe2O, | C | ■ 1 |
Λ 'J/
I iv |
Al2O, | 6 | κ | 7,5 % |
CaC | 5 | I! | 6,5 % |
MgC | 2 | »t | 2,5 > |
Na2C | 11 | H | 13 ;; |
K2O | 2 | ti | 3 % |
B2O3 | 5 | Il | 6 5t» |
BaC | 1 | tt | C- Te |
ZrO2 | 1,5 | It | 2,5 % |
F | 0,5 | It | 1,5 % |
weniger als 5 ?o hat man nicht die Möglichkeit, ein
weiches Glas zu erhalten, das wenig entglast und wenig angreifbar ict. Mehr als 6 % steigern den
!reis der Komposition, ohne ihr zusätzliche Qualität zu verleihen.
2) Das Bariumhydroxid senkt die Viskosität und die obere
Entglanun£stemperatur, ohne auf die Angreifbarkeit
und .lie thermische VLderstandsfähi^keit der Paser
einzuwirken, wenn man nicht den Gehalt von 2 % überschreitet.
3) Das Zinkoxyd spielt eine we-sentliche Rolle. Es ist
festgestellt worden und bildet ein wesentliches Merkmal der Erfindung, daß ein Anteil von 0,7 bis 1,5 % ZnO
es erstattet, die Viskosität und die obere Entglasungstemperatur
sehr fühl oar abzusenken, ohne auf das
thermische Verhalten des Glases in Faserform Einfluß zu haben. Ein Gehalt oberhalb 1,5 % steigert die angegebenen
Eigenschaften nur sehr wenig, belastet aber den Freis für die Komposition.
4) Die Begrenzung der Alkalien Na~0 + IUO zwischen
13,5 und 15 % ist notwendig, um die geforderten Bedingungen
zu erhalten für eine Terhältnismäßig
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nieirige Viskosität bei den Arbeitstemperaturen
und für die .Viderstandsfähi^keit gegen einen Angriff.
5) Das Verhältnis Mg-+-gSL-± Be0 » 2n0 ansehen C,70
wa2u + K2U
und C,85 einschließlich ist notwendig fär eine
gute Alterungsbeständigkeit, eine geringe Sntglasung
und erhöhte thermische Konstinten. Unterhalb 0,70
wächst die Angreifbarkeit rasch, und der Erweichungspunkt
fällt ab. Cberhilb 0,85 steigt die Liquidustemperatur
ebenso wie lie Entglasungsgeschwindigkeit.
6) Das Verhältnis A12°3 *" Zr02 joII zv:i3chen C,l>5 und
Na2C +K2C
0,62 einschließlich liegen aus den gleichen Gründen,
wie sie bei Punkt 5) angegeben sind.
K2C
Pas Verhältnis — zwischen C,35 und 0,45 einschließ-
Ai2U3
lieh gestattet die Vervendung von fhonolith al3 Quelle
für das Aluminiumoxyd.
Das Verhältnis wf*- zv.ischen 0,3 und 0,5 einschließlich
gestattet die Verwendung von Dolomit als quelle für Magnesia und von Plußapat als Quelle für Fluor, ohne
ander· Quelle für FaIk als die beiden suergt genannten
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BAD ORIGINAL
üatt ri.'ilixn. Lie Kompositionen, die das itciste fluor
enthalten, werden also ein Verhältnis p^p in der ll'Che
von C,3 heben, und umgekehrt werden iie I Oppositionen,
axe dfs wenio'-te Fluor enthalten, ein VThültn±3 ?Ar
nrhe bei C,' haben.
Nachstellend wird nls den Hchutzumfpng nicht begrenzendes
Beieriel die Analyse eines erf indunppg' r.afien Glases gegeben,
da? von besonderem Interesse ict, ecwie außerdem
seine Schmelztemperatur und seine Vi-^konitätseigenschaften,
I-ntjlneung, Widerst^ndsfähirkeit reren Zernotzung durch
'asser und thormische Kon^t^ntcn:
3 iC 2 | 5*.G5 |
Fe2C5 | 0,35 |
Al2C5 | 6,15 |
CaC | 6,30 |
agc | 2,3C |
Na2G | 11,15 |
K2C | 2,50 |
B2C3 | 5,6C |
BaO | 1,75 |
ZrC0 | 2,4C |
10981b/02ü2
BAO ORlGiNAU
F | 1,05 |
ZnO | 1,20 |
bo, | c,5C |
TiO2 | 0,10 |
MnO | C,07 |
C als Rest | C,43 |
Schmelztemperatur: 15200C
dehnun^sgemespene Krweichun^stemperatur: 585°C
Angreifbarkeit durch WaoRer: 6,8 mg
Entglesung -
olere EntglaBunßstemperstur: 950 C
Temperatur bei der maximalen Entglaßungsgenchwinöigkeit: 860 C
maximale Entglasungsgeschwindigkeit
(in Mikron/Minute): 0,2
Entglssungsgeschwindigkeit Kuli bis
zu einer Temperatur von 95O0C
Viskosität -
Temperatur in 0C Log^ .^Viskosität in Poise
900 | 4,40 | 25. | 500 |
1000 | 5,55 | 5. | 510 |
1010 | 5,48 | 5. | OCO |
1100 | 2,95 | 850 | |
1200 | 2,43 1 0 9 8 1 6 / 0 2 Ü 2 |
270 BAD ORIGtNAL |
Dieses Glas eignet sich besonders für die Herstellung von Fasern, insbesondere nach dem Zentrifugierungsverfahren.
Es eignet sich auch für die Herstellung von endlosen Fäden zur Verwendung auf dem Textilgebiet. Bei Textilfaden kann
man den Wunsch haben, sehr klare Gläser zu erhalten. Man verwendet dann Grundstoffe, deren Mengen an Eisenoxyden
so klein wie möglich sind. Das in dem vorstehenden Beispiel beschriebene Glas eignet sich für diese Verwendung.
Alle Merkmale, die in der vorstehenden Beschreibung erwähnt
sind, sollen, sofern der bekannte ofcand der Technik dies zuläßt, für sich allein oder in beliebigen Kombinationen
oder Teilkombinationen als erfindungswesentlich angesehen werden, auch wenn sie in den Ansprüchen nicht
enthalten sind.
109816/0202
Claims (6)
1) Glaskompositionen, die außer Kieselsäure, Magnesia,
Aluminiumoxyd und Bariumhydroxyd auf das Gesamtgewicht bezogen folgende Bestandteile enthalten:
5 bis 6,5 % Kalk, 5 Ms 6 % B2O5, 0,7 bis 1,5 % ZnO,
1,5 bis 2,5 1M ZrO2, wobei der Gehalt an Alknli
zwischen 13,5 und 15 % einschließlich liegt und wobei
die verschiedenen Bestandteile in folgenden Verhältnissen zueinander stehen:
. K2O
0,35 '-
= AlO
0,70 ^ MR° + Ca0 + Ba0 + Zn0 -^ 0,85
"- Na2O + K2O
AIoO, + ZrO9
0,55 t- —Z-2 — -1 0,62
— Na0O + KoO =
2) Glaskompositionen nach Anspruch 1 mit einem Gehalt von 2 bis 2,5 ft MgO.
3) Glaskompositionen nach Anspruch 1 mit einem Gehalt Ton 6 bis 7»5 % AIgO,.
8AD ORIGINAL
109816/Q2U2
4) Gläser, deren auf das Gewicht bezogene Bestandteile
folgende sind:
SiC2 57 bis 6C % vorzugsweise 58,2 bis 59,2 %·
Fe2C^ C " 1 jb " 0,75 " 0,80 %
Al2C3. 6 " 7,5 % " 6 " 7 %
CaO 5 " 6,5 % " 5,80 " 6,5C %
MgO 2 " 2,5 % " 2,10 " 2,40 %
Na2O 11 " 13 % " 11,10 " 12,30 %
K2O 2 " 3 c>
" 2,1C " 2,80 %
B2C, 5 " 6 "/0 " 5,20 " 5,80 %
BaC 1 " 2 ?o " 1,4C " 1,80 %
ZrO2 1,5 " 2,5 % " 1,90 " 2,50 %
F 0,5 " 1,5 °/o » 0,80 " 1,20 %
ZnO 0,7 " 1,5 % " 0,90 " 1,30 %
zu den Bedingungen von Anspruch 1.
5) Glas, dessen Zusammensetzung der folgenden Analyse
entspricht:
109816/02U2 BAD ORIGINAL
6) Anwendung der Gläser nach mindestens einem der Ansprüche
1 bis 5 hei der Herstellung von Pasern, die
zur Herstellung von isolierenden Erzeugnissen oder textlien Fäden dienen.
BAD ORIGINAL 10981b/0yu2
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