DE1596760A1 - Verfahren zur Herstellung von Glasfasern und sich hieraus ergebendes Erzeugnis - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Glasfasern und sich hieraus ergebendes Erzeugnis

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Description

Aaohen, den 13.7.1966 '3yb/ r-tenHn^ai: Μ· Zeichen PaQm 11 6*4 - 1337 toi»
Gompagnle de Saint-Gobain, Neuilly-iur-Seine (Prankr.)
Priorität aus der franeösisehen Patentanmeldung Nr. 24 692 vom 15. Juli 1965
Zusatz eu Patent (Aktenseichen C 28 750 VIb/32b)
Verfahren sur Herstellung von Glasfasern und sich hieraus ergebendes
Das Hauptpatent (Patentanmeldung C 28 750 VIb/32b)
besieht sich auf die Verwendung von Gläsern, deren wesentliche Bestandteile Sillsiusdloxrd (Kieselerde) und ein
1 0 9 8 U / 0 3 0 2 BAD
oder mehrere alkalische Oxyde β lud und die weniger ale 5 % an Metalloxyden der zwei- und dreiwertigen Gruppen enthalten. Ee betrifft die aus diesen Gläsern hergestellten Fasern und deren Wärmebehandlung in einem sauren Bad, dessen Konsentration in der Nähe der normalen oder unterhalb der normalen bis 0,2 N liegt, mit anschließender Waschung und gegebenenfalls anschließender Kalzinierung·
Me Erfindung betrifft die Verbesserung dieser Glasfaserherstellung. Sie ist gerichtet auf ein diesbezügliches Verfahren sowie ferner auf das durch Anwendung dieses Verfahrene erhaltene Erzeugnis, und «war sowohl auf die hergestellten Glasfasern wie auch auf die aus diesen Fasern hergestellten Glasfasererseugnisse.
Durch Versuche ist festgestellt worden, daß die Anwesenheit gewisser Oxyde von Metallen der zwei- und dreiwertigen Gruppen in einem Prozentsatz, dessen Bereich bzw. Grenzen im Hauptpatent angegeben sind, die Herstellung τοη Fasern gestattet, die naoh der Auslaugung einen besonders erhöhten thermischen Widerstand aufweisen.
Gemäß der Erfindung fügt man zu der Komposition, die das Silizium und das oder die alkalischen Oxyde enthält, Oxyde hinzu, die unter den folgenden in den angegebenen Anteilen auszuwählen sind:
1Q98U/0302
15967BU
Al2O, 0,30 bis 5 % vorzugsweise 0,50 bl» 2 %
Bi2O5 0,20 bis 2 % vorzugsweise 0,50 bis 1 %
CoO 0,50 bis 5 % vorzugsweise 2 bis 5 %
Cr2O5 0,10 bis 3 % vorzugsweise 1,25 bis 2,75 % MgO 0,50 bis 3 % vorzugsweise 0,50 bis 2,50 %
Mn2O, 0,20 bis 2,25 % vorzugsweise 0,50 bis 2 %
NiO 0,50 bis 1,25 % vorzugsweise 0,50 bis 1 %
FbO 0,20 bis 1,50 % vorzugsweise 0,50 bis 1,5 %
Die «us diesen Kompositionen erhaltenen Fasern werden naoh dem Verfahren gemäB dem Hauptpatent behandelt, d.h. sie werden einer Wärmebehandlung in einem sauren Bad unterworfen, dessen Xonsentration zwischen ungefähr 1,3 H und 0,2 liegen kann, danaoh gewaschen und evtl. bei einer Temperatur zwischen 600° und 1200°Ckalsiniert, um das Wasser su entfernen, das durch die Behandlung an den Fasern anhaftet·
Diese Behandlung der Auslaugung ergibt lasern, die nur sehr geringe Mengen an Alkalien enthalten. Dagegen bewirkt diese Auslaugung nur eine teilweise Auflösung der erwähnten zwei- und dreiwertigen Metalloxyde, wobei diese Auflösung sehr gearing sein kann bei Oxyden wie den Oxyden des Mangans, des Kobalts, des Chroms und des Nickels. Diese Oxyde bleiben im endgültigen glasigen Gitter und verleihen den Fasern besonders vorteilhafte Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der thermischen Widerstandsfähigkeit, wie sie oben erwähnt
BAD ORIGINAL 1098 14/0302
Nach der Auelaugung enthalten die Endprodukte die folgenden Prozentsätze der gemäß der obigen Staffelung gewählten Oxyde ι
Al2O. 0,20 bis 1 % vorzugsweise 0,20 bis 0,75 %
Bi2O, 0,20 bis 3 % vorzugsweise 0,50 bis 1,50 %
CoO 0,50 bis 8 % vorzugsweise 3 bis 8 %
Cr2O, 0,10 bis 5 % vorzugsweise 1,50 bis 4· %
HgO 0,20 bis 3 % vorzugsweise 0,20 bis 2,50 %
Mn2O3 0,20 bis 3»25 % vorzugsweise 0,20 bis 2,75 %
NiO 0,50 bis 2 % vorzugsweise 0,50 bis 1,50 %
PbO 0,10 bis 2,25 % vorzugsweise 0,50 bis 2 %
Man stellt fest, daß die Endprodukte nicht mehr als schwache Spuren von Alkali enthalten. Die Konzentration des zugefügten Oxyds kann stärker sein als beim Ausgangsglas, wenn die Auflösung des diesbezüglichen Oxyds gering 1st.
Die Kurven der Zeichnung (Fig. 1 und 2) zeigen abhängig von der auf das Gewicht bezogenen Komposition, die auf den Abszissen aufgetragen ist, die thermische Widerstandsfähigkeit, die auf den Ordinaten in einem willkürlichen Maßstab aufgetragen ist, fürt
CoO (fig. 1)
Cr2O5 (Fig. 2)
1098U/0302
Nachstehend sind Beispiele für die Ausführung der Erfin dung gegeben*
Beispiel I
Behandelt wurden Silikate der folgenden auf das Gewicht bezogenen Komposition
O 29 %, SiO2 (70,72 - x) %% Cr3O5 χ % (wobei χ »wischen 0,10 und 5 % liegt), verschiedene Verunreinigungen 0,28 %
Diese KojBposition wurde geschmolzen, durch Mechanisches Auesiehan su fasern von eines mittleren Durchmesser yon Bm ausgesogen, duroh Kochen während drei Minuten in einer Lösung von 0,6 N von ClH ausgelaugt, während einer Minute in kochendem Wasser gespült und während swölf Stunden bei 160° in einer Trockenkammer (-ofen) getrocknet·
Die Tests über die mechanische Widerstandsfähigkeit bei hoher Temperatur wurden an Strängen dieser so behandelten Fasern durchgeführt.
Die Kurve 2 stellt dar die thermische Widerstandsfähigkeit (willkürliche Maßeinheiten nicht dargestellt) als Funktion des Gehaltes des Ausgangsglases an Ohrom.
Man erkennt; «in Maximum btl 2 %, I () > . : . ■<()< > 8AD ORIGINAL
Über 5 % Cr2O. hinaus ent glas t das Glas und kann nicht mehr su Fasern ausgesogen werden·
Beispiel II
Behandelt wurde ein Silikat der folgenden auf das Gewioht besogenen Komposition»
Na2O 29,0 %, SiO2 68,2 %% CoO 2,5 $, Verunreinigungen 0,3 %
Diese Komposition wurde geschmolzen, durch ein ZentrifugierungeTerfahren su Fasern ausgesogen und in For» eines Tilses auf einer Versuchsanlage ausgelaugt.
Sie Bedingungen für das Auslaugen waren die folgenden: Zeit j 1 Minute Lösung für die Auslaugungi SO^H2 1,2 normal ♦ oberflächen Temperaturt 95°C
aktives Agens 2 °/ooo
Das Produkt wurde danach eine Minute in kaltem Wasser gewaschen, um die verbliebenen Spuren von Säure und gebildetem SaIs su entfernen, bei 4000C getrocknet, dann bei 900°C behandelt sur Entfernung des gesamten Wassers und sur Zustopfung der bei der Aus Laugung gebildeten Mlkroporen (Übliche Technik bei dar HersteLLung von reinem BllLsiumdloxyd durch Au»laugung).
1UJ,: IWfIMK' ÖAD°R'G'NAl.
Das Endprodukt enthielt ι
. CoO 3,0 %,
führ 0,2 5*.
SiO 96V8 %t ^a2O 0,03 %. CoO 3,0 %, Verunreinigungen unge-
Fig· 3 seigt die Kurven der thermischen Wideretaadefähigkeit einer Faser aus Sili'siumdloxyd, die durch Auslaugung unter analogen Bedingungen, Titer 99,9 % SiO2, aus eine« tfatriumsilikat alt 29 % Ha2O hergestellt wurde (Kurv· A), und des oben beschriebenen £rseugnisses (Kurve B)·
Der Versuch besteht in einer Steigerung der Temperatur Ton 5°C pro Minute bei einer Probe aus Pil», die einem Druck von 100 kg/m unterworfen war.
Man sdBt die Zusammendrückung (in Prozent), die als Ordinate aufgetragen 1st, abhängig von der Temperatur, die als Abszisse aufgetragen ist·
Man sieht, daß der Gewinn an thermischer Widerstandsfähigkeit ungefähr 130° ist für eine Zusammendrückung von 5 auf 15 %.
Das gleiche gilt für den Anfang der Zueammendrückung (Loslösen der Kurve von der Abscises)·
BAD ORIGINAL
T098U/0302
Beispiel III
Ee wurde behandelt ein Silikat der folgenden auf das Gewicht bezogenen Komposition:
Na2O 31 »5 %% SiO2 66,3 %% Cr2O3 2 %% Verunreinigungen 0,2 %
Diese Komposition wurde geschmolzen, durch ein Zentrifugierverfahren *u Fasern ausgezogen und in !Form eines Filses auf einer Versuchsanlage ausgelaugt.
Die Bedingungen der Auslaugung waren die folgendem Zeit: 32 Sekunden Lösung für die Auslaugung: SO^H2 1,2 normal + oberflächen Temperatur: 950C
aktives Agens 2 °/ooo
Die Arbeltsgänge des Waschens und Trocknens waren identisch alt denen von Beispiel XI·
Die abschließende thermische Behandlung wurde ausgeführt bei 11000C.
10981Λ/Π302
Das ündgültife,e Produkt enthielt: SiO2 97,10 i, Na2O 0,20 %, Cr2O5 2,53 %, Verunreinigungen
ungefähr 0,1? %
Die S'ig. 4 zeigt die Kurven für die thermische Widerstandsfähigkeit des vorstehenden Erzeugnisses (Kurve D) und von Fasern aus durch Auelaugung hergestelltem Siliciumdioxid (Kurve 0) mit einem Gehalt an Natron von 0,15 % (ein wenig geringer).
Hier ergibt sich ein Gewinn an thermischer Widerstandsfähigkeit von ungefähr 19O0 bis 200° für eine Zusammendrückung von 5 auf 15 % und von 170° für den Beginn der Zusammendrücxcung.
Man kann auch Na2O und/oder K2O molekular ersetzen durch das Oxyd des Lithiums bis zu einer auf das Gewicht bezogenen Konzentration von 5 % und vorzugsweise von 0,20 bis 2 %, ebenfalls auf das Gewicht bezogen. lian erhält so ein Endprodukt mit verbesserten thermischen Eigenschaften«
Alle Merkmale, die in der vorstehenden Beschreibung erwähnt und/oder in der Zeichnung dargestellt sind, sollen, sofern der bekannte Stand der Technik dies zuläßt, fUr sich allein oder in beliebigen Kombinationen oder Tel!kombinationen als erfindungswesentlich angesehen werden, auch wenn sie in den
Ansprüchen nicht enthalten sind. BAD ORIGINAL

Claims (3)

Ί596760 ^i u · -j. c-k H Aachen, den 13-7.1966 Dr.-Ing. Heinrich Scheuer Patentanwalt Mein Zeichen PaGe 11 664 - 1337 bie AACHEN, Zollernstr. 1 ^ Telefon, 3 2192 und 25182 W Patentansprüche
1) Verfahren zur Herstellung von Glasfasern nach dem
Hauptpatent (Patentanmeldung C 28 750 VIb/32b),
dadurch gekennzeichnet, daß man Gläser verwendet, die außer dem Siliziumdioxyd und dem oder den Alkalioxyden ein Oxyd eines zwei- oder dreiwertigen Metall· enthalten, das unter den nachstehenden in den angegebenen Anteilen auszuwählen istj
25 0,50 bis 5 % vorzugsweise 0,50 bis 2 %
Bi2O, 0,20 bis 2 % vorzugsweise 0,50 bis 1 %
CoO 0,50 bis 5 % vorzugsweise 2 bis 5 %
Cr2O5 0,10 bis 3 % vorzugsweise 1,25 bis 2,75 %
MgO 0,50 bis 3 % vorzugsweise 0,50 bis 2,50 %
Mn2O5 0,20 bis 2,25 % vorzugsweise 0,50 bis 2 -Jk
NiO 0,50 bis 1,25 % vorzugsweise 0,50 bis 1 %
PbO 0,20 bis 1,5 % vorzugsweise 0,50 bis 1,5 %
2) Endprodukt, das nach der Auslaugung eines der nachstehen den Oxyde in den angegebenen Anteilen enthält 1
Al2O5 0,20 bis 1 % vorzugsweise 0,20 bis 0,75 % Bi2O5 0,20 bis 3 % vorzugsweise 0,50 bis 1,50 % CoO 0,50 bis 8 % vorzugsweise 3 bis 8 %
1098IA/Π 302
2O5 0,10 bis 5 % voreugsweise 1,50 bis 4,OO %
UgO 0,20 bis 3 % vorzugsweise 0,20 bis 2,50 %
Mn2O5 0,20 bie 5*25 % vonugiweiie 0,20 bis 2,75 %
NiO 0,50 bis 2 % vorzugsweise 0,50 bis 1,50 %
PbO 0,10 bis 2,25 % vorzugsweise 0,50 bis 2 %
3) Industrielles Erzeugnis in Fora von Fasern, hergestellt nach dea erfindungegemäßen Verfahren, und Erzeugnisse oder Artikel, hergestellt nittels dieser Fasern.
109814/0302 BAD ORIG'NAL
DE1596760A 1961-12-27 1966-07-15 Behandlung von Glasfasern in einem Säurbad zur Herstellung von thermisch hochresistenten Fasern sowie auf diese Weise hergestellte Glasfasern Expired DE1596760C3 (de)

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