FI64794C - Fiberglassammansaettning - Google Patents

Description

6 4 7 9 4

Fiberglassammansättning Föreliggande uppfinning hänför sig tili en glassammansätt-ning för framställning av fibrer tili glasullsisolering. Glas-sammansättningen enligt uppfinningen är särskilt väl lämpad för f ibreringsprocessen enligt den s k Johns-Ma nvi Herne toden , vid vilken den utnyttjade processapparaturen ej tai alltför höga temperaturer.

Vid konventionell framställning av dylika fibrer pressas smältglasmassa pä grund av centrifugalkraften genom hai i en roterande spinntallrik. För att tillfredställande fibrer skall erhällas är det härvid önskvärt att glaset uppfyller vissa kri-terier. Sälunda skall glasets smälttemperatur och fiberbild-ningstemperatur vara läga för att därigenom ge spinntallriken sä läng livslängd som möjligt. Smälttemperaturen anges som den s k log 2-temperaturen, dvs den temperatur, vid vilken 10 loga-ritmen för glasets viskositet mätt i Poise (eller deciPascal-sekund, dPas) är 2, medan fiberbildningstemperaturen pä motsva-rande sätt anges säsom log 3-temperaturen. On log 2- och lög 3-temperaturerna kan sänkas medför detta en ökad livslängd hos spinntallriken och det produktionsbortfall som byte av spinntallrik medför reduceras. Redan en sänkning av log 2- och log 3-temperaturerna med fem eller tio grader innebär en betydande förbättring. Att enbart minska glasets log 2-temperatur och log 3-temperatur läter sig emellertid inte göra, eftersom glasets övriga egenskaper samtidigt mäste beaktas.

Bland övriga, viktiga egenskaper hos glaset som mäste beaktas kan nämnas likvidustemperaturen, L,p, som är den temperatur över vilken ingen kristallisation förekommer i glaset. För att kristallisation av glaset i spinntallriken med säkerhet skall undvikas, skall likvidustemperaturen ligga 50°C under log 3-temperaturen. Beroende pä andra faktorer säsom likvidus-viskositeten, kristallisationshastigheten och spinnhastigheten, kan kristallisation undvikas även om nämnda temperaturskillnad är bara 30°C.

En annan viktig egenskap hos glaset är dess kemiska resis-tens. Den kemiska resistensen mäts enligt stadardiserade prov-ningsförfaranden som s k hydrolytisk resistens (p-värde eller DGG-värde).

Om man vill sanka glasets smälttemperatur och fiberbild- 2 64794 ningstemperatur ligger det närmast till hands att oka halten CaO, ^20, K2O eller . En ökning av CaO-halten medför emel- lertid att glasets likvidustemperatur samtidigt höjs, med ätföl-jande risk för kristallisation i spinntallriken. Ökad halt av Na20, K20 eller B203 ger sämrc kemisk resistens hos glaset. Det är alltsä tydligt att det föreligger mycket smä möjligheter att pä konventionellt sätt ändra sammansättningen sä att förbättrade egenskaper erhälles i Önskat avseende utan att samtidigt egen-skaperna försämras i nagot annat avseende.

Vid uppfinningen, vars närmare kännetecken anges i de ef-terföljande patentkraven, ästadkommes emellertid helt överraskan-de en glassammansättning med väsentligt förbättrade egenskaper jämfört med standardglas genom att i glassammansättningen inför-liva ZnO och företrädesvis även Li20.

Uppfinningen bygger pä det förhällandet att det mellan vissa atomslag i glaset säsom Zn-Ca och Li-Na-K finns en viss "anomali", som spelar en avgörande roll för glasets fysikaliska egenskaper och som beror pä atomernas jonradier. För att anomalin skall vara uppfylld mäste skillnaden mellan jonradierna vara större än 0,3 A. För att förbättra glasets fysikaliska och kemiska egenskaper bör denna anomali i glasets struktur vara väl uppfylld, vil-ket innebär att vissa atomer bör ingä i glaset med speciella förhällanden tili varandra.

Det är mot ovanstäende bakgrund som ZnO införlivats i glaset enligt uppfinningen för att därigenom ändra dess fysikaliska och speciellt dess kemiska egenskaper.

Det föredrages dessutom särskilt att även införliva 0-1, och heist 0,1-0,4 vikt-% Li20 i glaset, vilket ytterligare för-bättrar anomalin, verkar kraftigt viskositetssänkande samt ökar glasets kemiska resistens.

Genom den finska ansökan FI 78 3290 är det visserligen känt att innehälla ZnO i en glassammansättning, men denna samman-sättning skiljer sig i övrigt väsentligt frän sammansättningen enligt uppfinningen. Halterna av A^O^, CaO och B203 ]iksom ocksä Na20 i flertalet fall är högre hos den kända sammansättningen, medan MgO-halten är lägre eller t.o.m. är likamed noll. Halten av MgO är i sammansättningen enligt uppfinningen en kritisk komponent för att ästadkomma en iäg likvidustemperatur.

Fiberglassammansättningen enligt uppfinningen utmärkes av en sammansättning, som räknat pä vikt ligger inom följande all-männa gränser.

3 64794

Vikt%

Si02 55 - 65 A1203 1 - 2

CaO 6-9,5

MgO 1-4,5

Na20 13 - 17 K20 0-2 B2°3 1 ~ 7

BaO 0-3

Li20 0-1

Fe203 spär

ZnO 0,5 - 6

Vid uppfinningen föredrages det särskilt att glasets sammansättning ligger inom följande gränser:

Vikt%

Si02 53 - 62 A1203 1 - 2

CaO 8-9,5

MgO 2,3 - 3,5

Na20 15 - 17 K20 0-1 B203 5 - 7

BaO

Li20 0,1 - 0,4

Fe203 spar

ZnO 1,5 - 3,5

Vid en tillsats av 0,5-6, företrädesvis 1,5-3,5 vikt% ZnO erhalles en mycket bra kemisk resistens hos glaset enligt uppfinningen. Den kemiska resistensen har till och med visat sig vara mycket bättre än vid tillsats av t ex titandioxid i samma mängder till glaset.

Allmänt gäller att en hog andel alkali i aikaii-boro-silikatglas verkar starkt nedsatt.ando pa glasets keiriiska resistens, men vid tillsats av ZnO till sadant glas har man nu överrask-mdo konstatorat att glaset kan innehalla större mängder alkali utan att drn k<r\iska resistcnvn försäm ί·;ι;:.

64794 4

Den höga halten alkali i glaset en]igt uppfinningen päverkar i sin tur glasets viskositet i den riktningen att ett mer lättflytande glas erhälles, dvs glasets log 2-temperatur och log 3-temperatur sänks, vilket med-för flera praktiska fördelar, säsom lägre fibrerings-temperatur, varigenom fibreringsapparaturens livslängd ökas och energi kan sparas. Den lägre fibreringstempera-turen ger även en kvalitetsmässigt bättre produkt. Vidare uppvisar glaset enligt uppfinningen en sänkning av likvi-dustemperaturen jämfört med tidigare använt konventionellt glas, och denna sänkning har tili följd att risken för kristallisation av glaset i spinntallriken markant minskas eller elimineras. Härutöver uppvisar glaset enligt uppfinningen en god kemisk resistens, säsom framgär av vär-dena pä hydrolytisk resistens i efterföljande exempel.

En ytterligare fördel med uppfinningen är att lätttill-gängligt och billigt ZnO-haltigt utgangsmaterial kan användas. Det föreligger sälunda inte nägot krav pä att använda absolut rent ZnO som utgangsmaterial för glasets ZnO-innehäll, utan varje ZnO-haltigt material är använd-bart.

Uppfinningen skall i det följande illustreras genom nägra belysande men ej begränsande utföringsexempel. EXEMPEL 1-4

Tre stycken ZnO-innehällande glas enligt uppfinningen framställdes. Som jämförelse framställdes ett i praktikon använt, konventionellt alkali-borosilikatglas, som nedan benämnes standardglas.

Sammansättningarna för standardglasct och för glaset enligt uppfinningen, liksom glasens egenskaper med avse-ende pä log 2, log 3, , likvidusviskositet och kemisk resistens (P SIS 136 321) framgär av tabell 1.

5 64794 TABELL 1

Oxid Exempel 1 Exempel 2 Exempel 3 Exempel 4 (standardglas)

Si02 63,0 62,6 59,2 56,4 A1203 2,5 1,5 1,5 1,5

CaO 8,8 9,1 9,1 9,1

MgO 3,5 3,5 3,5 3,5

Na20 14,7 15,9 15,9 15,9 K20 1,0 0,6 0,6 0,6 B203 6,5 6,9 6,9 6,9

BaO - ---

Li^O - 0,2 0,2 - /

Fe203 0,2 0,1 0,1 0,1

ZnO - 0,5 3,0 6,0 log η 2 (°C) 1270 1200 1187 1172 log η 3 (°C) 1060 997 992 990 LT (°C) 960 948 920 913

Likvidus- visk. 3.699 3.353 3.528 3,617 P SIS v 136232 1,0 1,5 0,9 0,8

Claims (2)

1. 6 4 7 9 4
2. 1. Fiberglassammansättning med gdd kemisk resistens och med företrädesvis upp till 50°C lägre l'ikvidustemperatur än log 3-temperatur, kännetecknad därav, att den har sammansättningen vikt-% Si02 55 - 65 A1203 1-2 CaO 6-9,5 MgO 1-4,5 Na20 13 - 17 K20 0-2 B2°3 1 - 1 BaO 0-3 Li20 0-1 Fe203 spar ZnO 0,5-6 Li20 0,1 - 0,4 Fe203 spar ZnO 1,5 - 3,5