FI56517C - Glaskomposition foer framstaellning av glasfibrer - Google Patents

Description

-I rRl KUULUTUSJULKAISU _ „ _ .

^ (11) UTLÄGGNI NGSSKRIFT 565 17

Patentti myönnetty II 02 1930 ” Patent nseddelat ' (51) Kv.lk.*/lnt.CI.* 6 03 C 13/00 SUOMI—FINLAND <*> Pat«nttlhak*mui— Paten taruOknlng 1365/73 (22) HakemltpUvi — AnsOknlngadag 27 · 0¾. 73 ' (23) AlkupUvi—Giltlghetsdag 27 · OU. 73 (41) Tullut Julkiseksi — Bllvlt offentllg 29.10.73

Patentti· ja rekitterihallitus , ,. ...., _ ' (441 Nlhtlvikslpanon |a kuuUulkaisun pvm. —

Patent· OCn registerstyrelsen Anafikan utlagd och utl.skrlften publlcarad 31.10.79 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus— Begird prlorltet 28.0U.72 28.OU.72, II.O9.72 USA(US) 2U8360, 2U8UUU, 288193 Toteennäytetty-Styrkt (71) Owens-Coming Fiberglas Corporation, 608 Madison Avenue, Toledo,

Ohio, USA(US) (72) Thomas David Erickson, Newark, Ohio, Warren Walter Wolf, Reynoldsburg,

Ohio, Ralph Lester Tiede, Granville, Ohio, John Allen Williams,

Heath, Ohio, USA(US) (7U) Berggren Oy Ab (5U) Lasiseos lasikuitujen valmistamiseksi - Glaskomposition för framställning av glasfibrer

Kuiduttuvat lasiseokset sisältävät nykyisin juoksutinaineina boori- tai fluoripitoisia yhdisteitä, jotka pienentävät panoksen viskositeettia erityisesti sulatuksen alkuvaiheiden aikana. Sen jälkeen kun boori ja fluori on todettu voimakkaiksi ympäristömyrkyiksi, on ongelmana ollut valmistaa lasiseos, jolla (1) on kuidutukseen tarvittavat fysikaaliset ominaisuudet, (2) jonka teollisuus voi hyväksyä ja (3) joka ei sisällä fluoria ja booria.

Esimerkiksi E-lasissa, joka on yleisin tekstiilikuitujen valmistukseen nykyisin käytetyistä lasiseoksista, on 9-11 paino-^ B20^:a ja se voi sisältää fluoria juoksutinaineena. E-lasikuitujen laatuvaatimukset määräävät myös, että alkalimetallioksidien, nimittäin Na20:n, K20:n ja Li20:n prosenttimäärän on oltava alle yhden prosentin painosta laskettuna Na20:na. Tämän vuoksi on tärkeätä pitää lasiseosten alkali-metallioksiditaso yhdessä prosentissa tai sen alapuolella kehitettäessä uusia lasiseoksia, joita voidaan käyttää E-lasin tilalla. E-lasin koostumus paljastetaan amerikkalaisessa patentissa n:o 2 334 961.

Boori syötetään yleisesti panosseokseen kolemaniittina, vedettömänä boorihappona tai boorihappona, kun taas fluori lisätään 66517

CaF2:na tai natriumsilikofluoridina (Na2SiFg). Lasipanoksen raaka-aineiden sulatus esimerkiksi kaasupolti.nuuneissa sulan lasin muodostamiseksi, josta kuidut voidaan vetää ja muodostaa, tapahtuu kuumentamalla panos ja sula lasi yli 1200°C:n lämpötiloihin. Yleisesti käytetyt tekstiilikuidut sulatetaan välillä 1315-1510°C. Näissä sulatuslämpötiloissa Β20^ ja F2 tai boorin ja fluorin’eri yhdisteet pyrkivät haihtumaan sulasta lasista ja kaasut voivat tulla vedetyiksi poistopiippuihin ja ne karkaavat lasikuidun muodostusaluetta ympäröivään ilmaan.

Seurauksena olevaa ilman ja mahdollista veden saastutusta voidaan vähentää tai se voidaan poistaa monilla eri tavoin. Poistokaasujen vesipesu tai -suodatus saattaa usein puhdistaa poistoilman. Sähköuunien käyttö kaasupoltinuunien sijasta poistaa tehokkaasti haihtuvien juoksutinaineiden (esim. boorin ja fluorin) häviöt, joita liittyy yleisesti kaasupoltinuuneihin yli 1200°C:n lämpötiloissa.

Nämä puhdistuskeinot ovat kuitenkin usein kalliita ja ne voidaan välttää, mikäli ympäristömyrkkyjen lähde voidaan poistaa lasiseok-sista. Tätä ratkaisua mutkistaa kuitenkin se, että boorin ja fluorin poisto poistaa kaksi kuiduttuvissa tekstiililasiseoksissa yleisesti käytettyä juoksutinaineosaa. Hyväksyttävien sulatusnopeuksien, sulatus- ja käyttölämpötilojen, nestemuodon ja viskositeetin ylläpitämisen ilman booria ja fluoria on havaittu olevan melko vaikeaa.

Hyväksyttävä käyttöalue kaupallisen tekstiililasin syöttö-kanavassa tai läpiviennissä on välillä 1230-1370°C. Lasiseoksella, joka toimii tasaisesti tässä ympäristössä, on mieluummin n. 1200°C:n tai sitä alhaisempi nesteytymislämpötila ja viskositeetti log 2,5 poisea tai sen alle 1315°C:n lämpötilassa.

Kuidunmuodostuslämpötila on mieluummin n. 55°C korkeampi kuin nesteytymislämpötila devitrifikaation (kiteiden kasvun) estämiseksi lasissa, kun kuituja muodostetaan. Koska devitrifikaatio aiheuttaa lasiin epäsäännöllisyyksiä tai helmiä, jotka haittaavat tai voivat pysäyttää kuidun tuotannon, on kaupallisen tekstiililasin nesteyty-mislämpötilan oltava mieluummin alle n. 1200°C.

Lasin viskositeetti on myös avain tehokkaaseen ja taloudelliseen kuidun muodostukseen. Lasin viskositeetit, jotka ovat log 2,50 poisea tai sen yli 1340°C:ssa, vaativat niin korkeita lämpötiloja lasin sulattamiseen ja sen tekemiseen juoksevaksi ja muotoiltavaksi kuiduksi, että metalliset läpiviennit tai syöttöaukot voivat painua kasaan ja tulla käyttökelvottomiksi tai niitä on vaihdettava tai korjattava useammin kuin läpivientejä, jotka joutuvat kosketukseen vähemmän viskoosien lasien kanssa.

3 56517 Nämä ongelmat mielessä kehitettiin tämän keksinnön boori- ja fluorivapaa, kuiduttava lasiseos.

Tämän keksinnön mukainen lasiseos on boori- ja fluorivapaa ja sille on ominaista, että se sisältää pääasiallisesti:

Aineosa Paino-#

Si02 54-64 A1203 9-19

CaO 9-25

Ti02 3-5

MgO 1,5-4,5

ZnO 0-6

SrO 0-6

BaO 0-6

Li20 0-5

MnO 0-2,5

Na20 0-2,5 K20 0-2,5

Zr02 0-2

Feo0, . 0-1 2 3 > Tämän keksinnön lasiseokset voidaan jakaa vähäalkaalisiin lasi-seoksiin, joissa alkalimetallioksidin väkevyys on alle yksi painoprosentti, ja lasiseoksiin, joissa alkalimetallioksidin väkevyys on suurempi kuin yksi prosentti. Tämän keksinnön vähäalkaalisilla laseilla voidaan suoraan korvata E-lasi, joka on nykyisin tekstiilikuitujen yleisin lasiseos, kuten yllä esitettiin. Muut lasiseokset sisältävät juoksutinaineena Li20:a ja niissä on näin ollen enemmän kuin yksi painoprosentti alkalimetallioksideja.

Vähän alkalimetallioksidia sisältävät lasiseokset voidaan edelleen jakaa viisi ja kuusi komponenttia käsittäviin lasiseoksiin.

Viisikomponenttinen lasiseos sisältää Si02:a, Al2C>3:a, CaO:a, 3-5 paino-# Ti02:a ja.1,5-4,5 paino-# MgO:a. MgO:n ja TiC>2:n lisäys kolmen komponentin peruslasiseokseen alentaa lasin viskositeettia ja nesteytymislämpötilaa kuiduttamisalueelle ja saa aikaan lasiseok-sen, joka soveltuu kuidutukseen tavanomaisella laitteistolla ja tekniikalla.

Kaikki yllä kuvatut lasiseokset ovat boori- ja fluorivapaita ja niiden viskositeetti on log 2,5 poisea tai sen alle n. 1340°C:n lämpötilassa ja nesteytymislämpötila n. 1300°C tai alle. Yllä mainitulle alueelle sattuvat lasiseokset voidaan vetää hienoksi jatkuvaksi kuiduksi, jonka halkaisija on 3,8-14 jum.

Kuten yllä esitettiin, tämän keksinnön mukainen lasiseos ja siitä valmistetut lasikuidut sattuvat seuraavan laajan aineosien pitoi-suusalueen puitteisiin: 4 S6517

Aineosa Paino-#

Si02 54-64 A1203 9-19

CaO 9-25

Ti02 3-5

MgO 1,5-4,5

ZnO 0-6

SrO 0-6

BaO 0-6

Li20 0-5

MnO 0-2,5

Na20 0-2,5 K20 0-2,5

Zr02 0-2

Pe203 0-1

Menetelmä boori- ja fluorivapaan tekstiilikuidun valmistamiseksi käsittää näin ollen 3-5 paino-#:n Ti02~määrän ja 1,5-4,5 paino-# MgO-määrän lisäyksen kolmen peruskomponentin lasiseokseen, panoksen sulattamisen sellaisen sulan lasin aikaansaamiseksi, jonka viskositeetti on log 2,5 poisea tai sen alle 1340°C:ssa ja nesteytymisläm-pötila on n. 1200°C tai sen alle, ja lasin kuiduttamisen. Lasin kui-dutusmenetelmiä kuvataan alan aikaisemmissa patenteissa, joihin kuuluu amerikkalainen patentti n:o 2 908 036.

Lasiseos voi sisältää myös vähäisiä määriä yhteen painoprosenttiin saakka tiettyjä lisäyksiä tai epäpuhtauksia, joihin kuuluvat Fe2C>3, Na20, K2<0 ja Li20 sekä MgO. Tyypillisiä seoksia, jotka sulkevat sisäänsä tämän keksinnön viisikomponenttisen, vähäalkaali-sen lasiseoksen suositeltavan koostumuksen, esitetään seuraavassa taulukossa 1, esimerkit .1-17.

Tämän keksinnön viisikomponenttinen, vähäalkaalinen lasiseos sisältää olennaisesti painostaan 54,5-60 # Si02:a, 9-14,5 # Al203:a, 17-24 # CaO:a, 3-5 # Ti02:a ja 1,5-4 # MgO:a. Kuten yllä esitettiin, suositeltava seos sisältää myös alle yhden painoprosentin alkalimetal-lioksideja ja seos sisältää myös tiettyjä lisäyksiä tai epäpuhtauksia yhteen painoprosenttiin saakka. Tyypillisiä esimerkkejä tämän keksinnön viisikomponenttisesta, vähäalkaalisesta lasiseoksesta esitetään taulukossa 1, esimerkit 1-17·

Taulukossa 2, esimerkeissä 1-8, esitetään keksinnön mukaisia lasiseoksia, joissa Li02 ja Ti02 yhdessä korvaavat boorin ja fluorin j uoksutinaineena.

o 5 56517 rH ^ ΙΟ N (M «D CM CM C»- O LO IO "WV ’ '

« « « « « I « « CO (\l J· Ci 1Λ o <ö Q I

O cO ro O ro O ro O rH ;=r ro cm cm

· IPS ,—t C\1 l—I i—li—li—I i—I

G l I

i o -p CÖ ·Η HP ·Η CO COrHrOCMMDrHOOCM CO O rO CO CO t (Ö ^ W ·Η

'•«"'''»"•»«CO LO VO C— CM PQOI I CQiJ-pCdrH

O Ö-CM rHrOOO^TOrH CM CM CM ε CD rH CÖ ·· LO i—I CM i—| i—I i—I rH i—I G CÖ i—t £4 CÖ G "T3 CÖ O O -rl cö o; p> S -p Ό •h m I co o -P ε G CVH oo CO O H rH CM VO C— CM CM N CM (M Oi -P O TÖ G Q,

*»·» *»*»·» I ·> «ro CM ro CO ro ot -l I -Hr (U ttl X O

O Oi (M H' ΙΛ O rO O rH ΡΓ rO CM CM ·Η CÖ -H

·· LO i—I CM l—I i—li—I i—I l—1 O Λε -P cd Ό G G cd Q CO CÖ o ·Η = Ö P cd G -P tö co cö cö p *» Φ G -p

t»- CTNrHVOCMVOrHrOCMOO OO VO O -HCÖOCO

•»•»•»•»•»•»•'•»OO . rH t— CO OP3<l cö ·Η -H s 0) G

O c— CMrHrooO-=rOiH 1 ro cm cm cö G P W x)

* · LO i—| CM i—I i—I i—li—I p> CÖ 43 ε ε CD

G μ+3·η h G Ή -H *»ε - XJ P> G ccö CÖ

0) O »H "S

VO ^riHprCMO'iHt^CMO COLOO CÖ 4-» -P CÖ •»•»•»•»•»•»•»•»co I i—I e— -=r CGCQI I ε cd co ρ -H cö O COCMrHrOOOrOOrH ro CM CM < p en ·Η P T)

• · LO i I CM rH rH rH rH " 10 H *H 4P

G G rH G Ή G

* G O >>·Η -H

♦ Φ ? G β P

LO iHrHiHCMVOrHC--CMCO rH O CM

•»«•»•»•» •»•»noo CM CM CO εΓ CO < I I

O cocMCMfOOOroOH ετ ro cm cm

· LO rH CM H HrHrHrH

G

•=T O» rH ετ CM VO CM C— t-- VO iH CM

«·»«·»·» I ««[— cm i—i ro cGCQii

O 0- CM rH rO O -H" O rH ετ IO CM CM

·· LO i—I CM i—I i—I rH i—I i—I

G

H

O ro σν co vo ro vo rOrHO ra p oj p· G4 «««««i ««cr» i—i o vo cm cGC«a;i

X O C— CO CM CO O -G" O rH prrOCMCM

G · LO CM i—li—I i—I i—I rH

H G G cö

[H

cm co oo ro vo -=r rH ro looioio

««««I « « c·— rorooo^j- O cQ Ο I

O CTirHOroO ^rOiH pt ro cm cm

· LO i—I CM i—I i—I i—I i—I i—I

G

•H ' '

X I

G O CO CO LO CM VO CO CM LO LO VO O f— CG

CDrHC·»·» ·*·*·»! *» « OO H-rH[— (M " I Q «ai

G *h oo o rH ro O pj- O rH -=rrocMCM aQ

Ή O CÖ LO rH CM rH i—I rH rH rH

co ·· a ω c — o o o° *3 o.

p> ^ O

LO H CO

O, ·Η

cö G ·· O -H

« :cö ·Η O, *h g O ro ro rH p) G ·Η :cd O r»j o O cm O cd ps bO LO * ·Η vä G :cö

G O CM O O CM O O <Μ·ΗΦΟΟίΟ[^-0* G ;CÖ :cÖ G

•H ·Η |H Cö U) cö CM ·Η Φ G <1) ή ·»·»·»·» ·Η :CÖ T3 SÖ G

<f WCOKZidtLliilriP CM CM CM ro CO :cj G ·Η Φ

P »H CÖ CÖGG4->4P

>jC0rH CÖ ·Η 4* G CÖ Φ O i—I Cm G d> Φ > -P -Ls! O Φ Q< (0 -P 4* CO CO > T3

Φ *H Sh *H

S > (Ö ^ 6 56517 rt ·Η I I rt = rt ^ to <o.h juj p rt £) 'd r-- s σ\ h oj vo (M vo in in c\j ® r tn ή o o i—i "*>·>«·' ι *> »* o m m ον 4· «rtod 3 rt i-h p to ro i-h ro o ro o cg 4· m rvi rvi «xj rt o m p,

O LO (—IOJ 1—I 1—li—li—li—I rt QJ |3 *rt O

•r-H tO I rt ·Η C pr 3 Οιϋ Ό P O 'Ö •h= <u rt rt rt •h rt rt cd p n,r p+j n rt rt Q w w to i—I COrHCJAC-LOrHf-OJLO O to S IA o ·Η = 3 3 3 •'"•»""•‘•'•'O O rH [«- ro < d C-P ΌΌτί

O ['-OJCJiHOO^rOOJ tn n (M- OJ rt -P ** CL) Φ <D

• · LO 1—I C\J rH 1—I rH r—I rH *H rt rt rt ·Η Ή Γ = r <ö -P rt Ί-5 = - =

tO +3 *H

ίο rt *rH ή λ ** rt rH σν rι.Ξτοινοι—ΐΓ'-Γνίιη eo oo o O^Cxtirt-r-j

•'•'''""•''«•‘O r-H r—1C— -¾- CQ<£0 QJ O Ή «H

O t^ojojojOO^rOcg ro cg cg rt ^ p p rt

* * LO rH CVJ rH rH rH rH i—| Γ rt ^ ·Ρ P *rH

C -P rt ·Η Ή P

r n H ·η ·Η -p 3 rH E C ·Η ·# Ό O >j O ·Η

r-' ^(OSO-PrH

rt rH -=r lo ro ro vo f— oj ro ro p- J oj 3 -=r oj r— ro OCQi

OiO co o oj ro O ro O cvj ^rrocvjtM

P *· LO 1—I OJ rH 1—I 1—I 1—I 1—I

rt C

Ό) i—I to

rH rHOOOJVOrHO-rHO tO LO O VO

O λλλ·»·.λλ·>,—| IOOLOO Oli

Osio coororoOOroorvj sr ro cg cg

γμ · · LO 1—I OJ 1—I rH 1—I rH rH

3 e

rH

3 rt

Eh oj

rH -¾- O- O- rO 1—I 1—I f— OJ CTN O— IO O O

n*nnnn*nO\ VO ΙΟ ΓI C— <C0QI

O ooroOroOOroOiH -rr ro ro cg

·· LO 1—I OJ rH 1—I 1—I 1—I 1—I

e

•H r—X

ne 1¾¾ ne 1 5-i rH O CO CO VO ro Ό rOi-HO 00 O vo vo

OrHC^^^Är!! « « O vo LO O VO

F: ·Η en cg cg ro O sg- o H -=r ro ro cg o < Ω

•H O rt LO rH OJ rH rH rH rH rH

to · O

M e o o

O P

O ro cp • ε p srt (1) :θ rH to Ο, ·Η e · o rt rt Ή CP Ή

to rH p rt -H

O ro ro to p !j3 ♦ H il) Ci OJ OJ O O (MO Ή 0) O LO 4- rt :rt :rt rt o co o o oj o o cvjpajrHOLOt^-o-Hrtrtrt •H Ή H rt U rt OJ ·Η O) >J P " " « * to ;rt C ·Η

«rt oo<oo;rtLrtE-itpP-HrtcviojcvjrortS3P

>> 10 h rt -h ne rt

O O 1—I rtn rt 0) CJ

p ne o a> o, to p to to > rt O *H rt Ή

Pn >- rt ne 7 CO 56517

KN S (M S Oi S H C\J CM CO -ΞΓ LO KN

O « n r, n n r, n \ n \ «VO O ON I H 1¾ <1 CQ 3 • •ipp-coHrocMOO H oh ^tcm cm -h SH LO H H H H H H "ΤΗ

3 *H H CO -P Q, -P O

'P- *H H

H LT\ t— CM H CM ΙΛ 4 (M K\ 'σ LA -HT3 O ·» « « " " " I I I « C'- CO N CM σ fcll 3 ••CPp-OHIOrOOO OH ΓΟ CM CM i—I Otti SH LO (—1 CM i—I i—I i—li—I H P 3 m p cd co H HS H Ό

MD' O <D

VOCOIPCMVOVOVOH H- KN H VO p- CO H £

O ««««««««| « | — LO ro CO -=T Öh CQ <C Z

·· 00 NN VO H NN CM O O CM OH ΐ Π C\l C\l 0)¾ SH LO i—I i—I i—I i—I H i—I i—I Cd Ξ

P

co cd 3 Ό T3 cu cd

•H

= P O P Z -H H

" e

cd O

H P

LO P CO

ON H CM C— CM C— i—I CM p- CM LO ON O P nj

O nn « »> « « « I I I « LO H ON JT H fcllHH

·· VOp-OHNNNNOO OH ^TCMCMCM ·Η H

SH LO H CM H i—li—I H H CH O

cd S

P I

•H ö P

CM H- Cd C— H VO CM NN H C— H CM CO LH ON f- id CÖ

O O *'«•'"•'*'•'•'11.1 «LO ON C'- CM I Ph O I CdP

X · ΙΟρ-σΗ-ΤίΛΟΟ OH NN CM CM PCO

HsJSHLPHH H H H H 3 3

HS 3 TO

H O <D

3 tl)

Cd =

H N\ = PJ

C^rOCMC'-C'-HCM (M ΙΛ 03 =

O « ««« « « « | | « CO tili CQIIE

••VOp-ONHNNNNOOH OH « 3 L-Oc i—I i—I H « led cd ·Η

•H P

P P

P -H

CM ·Η ·Η ON H CM CM C— C— H ΓΟΟΝ t— C--OOLO ·ΗΕ O ««««« « « I I I « p- CM O LO i—I < (H O P >5 ·· N-p-ONHNNNNOO O H ^TKNCMCM U Ό 3 CO i—|i—I H i—li—li—li—I O Ή 3 3 cd p •H r-'· x ^ cd cd

Hai I 3 3 3 0 p pj CU H 3 co 3 £ H VO N (V Cs CO K H NN LO CO CO O 33

•H O 3 * ««««««III «-=r VO ΓΟ ON I cdOHQOO

C0"C3ONp-t~-HrOCMOO OH p- NN CM 0)(U

PJ 3 LO i—ii—I i—i i—ii—ii—i o = = o < p p O :o o a

• E

P :3 (U

:o H co

CL ·Η E ·· O

•3 Ή Οι Ή

i—IP 3 H

3 P b£) !* ·Η sd 3 •H (D O P 3 sd :3 e (U H ΉΜ d Ϊβ

>j P 3 :3 3' H

3 O H 3 3 E 3 P

CO >a 3 i—I 3 H Hai 3 o ro NN φ o H Ρ3ΦΦ

Φ CM O O CM o CM O P Hai O LO CU [D, 3 P

3 O CM O CM O O CM O ' O O O CM 3 3 > O LO IP O O

•H -H rl Cd -rH Tl hO 3 CM 3 3 3 CU CU -H 3 « « « « ·Η

< CO < o H EH i-\ 2: PH S OQ Kl fc S > 3 cm cm cm n e PH

56517 8

Yllä olevien esimerkkien viskositeettimääritykset saatiin aikaan käyttäen laitteistoa ja menetelmiä, jotka on esitetty amerikkalaisessa patentissa n:o 3 056 283 ja artikkelissa julkaisussa The Journal of the American Ceramic Society, Voi. k2, n:o 11, marraskuu 1959, sivut 537-5^1. Artikkelin otsikkona on "Improved Apparatus for Rapid Measurement of Viscosity of Glass at High Temperatures" ja sen kirjoittaja on Ralph L. Tiede. Muutkin erilliset viskositeetti-määritykset, joihin tässä viitataan, voidaan mitata Tiede'n artikkelissa esitetyllä laitteistolla ja menetelmillä.

Tämän keksinnön lasiseoksilla, joista eräitä kuvataan yllä olevissa taulukoissa on mieluummin 1200°C:n tai sitä alemmat nesteytymis-lämpötilat ja viskositeetti log 2,50 poisea (so. 10 poisea) tai sen alle 13^0°C:ssa. Lasit, joissa on alle yksi painoprosentti alka-limetallioksideja, soveltuvat tämän vuoksi kuidunmuodostukseen ja E-lasin ja vastaavien booria ja fluoria sisältävien tekstiililasikui-tua muodostavien lasien suora korvaaminen boori- ja fluorivapailla laseilla on tämän vuoksi mahdollista.

Kaikki taulukoissa 1-2 olevat lasiseokset sisältävät yhden painoprosentin tai vähemmän yllä kuvattuja alkalimetallioksideja ja näin ollen nämä lasit ovat kuitumuodossaan niiden kuluttajien hyväksyttävissä, jotka vaativat alhaisia alkalimetallioksidipitoisuuksia, kuten E-lasia. Primääriset lasia muodostavat aineosat tämän keksinnön la-siseoksissa ovat Si02 ja Al^O^. Lasiseosten kolme perusoksidia ovat Si02, A120^ ja CaO.

Titaanidioksidia (TiC>2) käytetään tämän keksinnön lasiseoksissa juoksuttimena boorin ja fluorin sijasta. Ti02:a myydään hienojakoisena valkoisena jauheena, jolla on laajaa käyttöä maaleissa antamaan peittokykyä emaleille jne. Sitä käytetään myös lasin koristelussa, kuitenkin TiC>2:n käyttö B20^:a ja F2:a korvaavana aineena kuiduttuvien lasien viskositeetin alentamiseen ilman, että se olisi vaikuttanut haitallisesti nestemuodon lämpötilaan, oli melko yllättävää. Ti02:a olisi käytettävä näissä seoksissa 5 paino-%:n määrät tai vähemmän, mieluummin alle 3-3,5 %. Yli *1 %:n Ti02~väkevyydet voivat aiheuttaa ruskehtavaa tai kellertävää väriä lasikuituihin. Tämä saattaa olla ongelma, kun kuidut yhdistetään kirkkaaseen perusmateriaaliin, ja ne ovat näkyvissä lopputuotteessa. Kirkkaat muovilevyt tai kirkkaat muoviset kalastusvavat ovat esimerkkejä tuotteista, jotka voivat olla vähemmän haluttuja, mikäli käytetään värjäytyneitä kuituja.

9 56517

MgO:n väkevyys viisikomponenttisessa lasiseoksessa on mieluummin alle 4 paino-#. Yli 4 #:n MgO-pitoisuudet nostavat neste-muodon lämpötilan kuidutukseen suositeltavan rajan yläpuolelle.

MgO:a voidaan lisätä lasiseokseen raaka-aineiden mukana ja sillä on tiedetty olevan vaikutusta esim. E-lasin sulamislämpötilaan ja sitä lisätään E-lasiin diopsidien (Ca0Mg0Si02) kiteytymisen säätämiseksi. Nyt on keksitty, että 1,5-4,5 paino-# MgO:a alentaa nestey-tymislämpötilaa ja säätää sen kuiduttumisalueelle ja kuten yllä esitettiin vähentää seoksessa tarvittavan Ti02:n määrää, mikä parantaa kuitujen väriä. Taulukon esimerkeistä havaitaan, että MgO korvaa etupäässä CaO:a.

Alkalimetallioksideja Na20:a ja K20:a voidaan käyttää erikseen tai yhdessä viskositeetin säätämiseen. Kummassakaan tapauksessa Na20:n ja K20:n kokonaismäärä ei saisi ylittää n. 2,5 paino-#:a silloin, kun alkalimetallioksidin kokonaismäärä voi ylittää yhden prosentin ja mieluummin se ei ylitä yhtä painoprosenttia. Yli 2,5 paino-#:n määrät aiheuttavat nesteytymislämpötilan ei-toivottavaa nousua, mikä voittaa tärkeydessä ne edut, jotka näillä oksideilla on viskositeetin pitämisessä halutulla alueella.

Pe20j:a voi tulla kaikkiin tämän keksinnön lasiseoksiin syöttöraaka-aineiden epäpuhtautena tai sitä voidaan lisätä tarkoituksellisesti korkeintaan yksi painoprosentti. Pe20^ voi kuitenkin värjätä lasin ja siitä vedetyt kuidut, kuten yllä esitettiin ja tämän vuoksi sen määrä olisi pidettävä mahdollisimman alhaisena, kun vaaditaan kirkkaita lasikuituja johonkin käyttötarkoitukseen erityisesti silloin, kun TiC>2:a on mukana. Erilaisia muitakin epäpuhtauksia tai satunnaismateriaaleja voi myös olla läsnä lasiseoksissa n. 0,3 paino-# tai sitä pienemmät määrät ilman, että se vaikuttaisi haitallisesti laseihin tai kuituihin. Näitä epäpuhtauksia ovat kromioksidi (Cr20·^), vanadiinin oksidit ja fosfaatit. Nämä aineet voivat tulla lasiin raaka-aineiden epäpuhtauksina tai ne voivat olla tuotteita, joita muodostuu kemiallisessa reaktiossa sulan lasin ja uunin komponenttien välillä. Rikin oksideja voi myös olla läsnä hyvin pieniä määriä joko syöttöepäpuhtauksina tai viimeistelyaineina toimivien sulfaattien harkittuina lisäyksinä.

Claims (1)

1. 56517 10 Patenttivaatimus Boori- ja fluorivapaa lasiseos joka on kuidutettavissa lasikuitujen muodostamiseksi ja jonka viskositeetti on log 2,5 poisea lämpötilassa 1345°C tai vähemmän, tunnettu siitä, että se sisältää pääasiallisesti Aineosa Painoprosenttia Si02 54-64 A1203 9-19 CaO 9-25 Ti02 3-5 MgO 1,5-4,5 ZnO 0-6 SrO 0-6 BaO 0-6 Li20 0-5 MnO 0-2,5 Na20 0-2,5 K20 0-2,5 Zr02 0-2 FegO^ 0-1 Bor- och fluorfri glaskomposition, som är fibrerbar tili bild-ning av glasfibrer och som har en viskositet av log 2,5 pois vid 1345°C eller mindre, kännetecknad av att den i huvudsak bestär av Beständsdel Viktprocent Si02 ' 54-64 A1203 9-19 CaO 9-25 Ti02 3-5 MgO 1,5-4,5 ZnO 0-6 SrO 0-6 BaO 0-6 Li20 0-5 MnO 0-2,5 Na20 0-2,5 K20 0-2,5 Zr02 0-2 Fe203 0-1