FI66339C

FI66339C - Alkalibestaendiga glasfibrer foer anvaendning som foerstaerkning i cementprodukter

Info

Publication number: FI66339C
Application number: FI810567A
Authority: FI
Inventors: Kenneth M Fyles; Peter Shorrock
Original assignee: Pilkington Brothers Ltd
Priority date: 1980-02-27
Filing date: 1981-02-24
Publication date: 1984-10-10
Also published as: LU83172A1; PT72579B; ZA81674B; DD159873A5; GB2071081A; KR830005078A; YU47981A; SE447474B; IL62098A0; IE50727B1; PL229914A1; ES8301847A1; NZ196155A; FI66339B; ES509429A0; BE887728A; IT1144119B; US4345037A; IL62098A; FR2476632B1

Description

1 66339

Alkalinkestäviä lasikuituja, jotka ovat käyttökelpoisia lujitteena sementtituotteissa.

Keksinnön kohteena on alkalinkestäviä lasikuituja, 5 jotka ovat käyttökelpoisia sementtituotteiden lujituksessa .

On hyvin tunnettua, että lasikuitujen, joita käytetään lujiteaineksena epäorgaanisia sementtejä, kuten tavallista portlandsementtiä varten, täytyy olla kestäviä 10 sementtimatriisin alkalisen ympäristön vaikutusta vastaan. Useimmat kaupallisesti saatavat alkalinkestävät lasikuidut on tehty suhteellisen yksinkertaisesta lasiyhdis-telmästä, jossa komponentit ,jotka vaikuttavat yhdessä antamaan kestävyyden tällaista vaikutusta vastaan, ovat 15 kalsiumoksidin (CaO) ja sirkoniumoksidin (Zr02) yhdistelmä. Runsaasti kuvauksia on esitetty kirjallisuudessa ja erityisesti patenttikirjallisuudessa yrityksistä aikaansaada parannus suoritusominaisuuksiiin saatavissa oleviin laseihin verrattuna. Yrityksiä on kohdistettu myös yh-20 distelmien kehittämiseksi, joiden suoritusominaisuudet sementtimatriisissa ovat verrattavissa saatavissa olevien lasien suoritusominaisuuksiin, mutta jotka myös pystytään muodostamaan kuiduksi taloudellisemmin. Kuitutuotteen saamiseksi, joka voidaan yhdistää sementtiyhdistel-25 mään tyydyttävällä tavalla antamaan lujittava vaikutus, on tärkeätä tehdä lasikuitu jatkuvan säikeen muotoon mekaanisella vetomenetelmällä, jossa lasisäikeet vedetään joukosta reikiä säiliön pohjalla, josta käytetään nimitystä "Bushing" (säikeidenvetosuutin). Tällainen menetel-30 mä asettaa rajoituksia sopivien komponenttien valinnalle alkalinkestävyyden saamiseksi ja tällaisten komponenttien määrälle, jota voidaan käyttää.

Jatkuvien säikeiden vetämiseksi nykyään käytettävissä olevalla laitteistolla käyttäen säikeenvetosuutti- 2 66339 mia, jotka on tehty korkeita lämpötiloja kestävästä pia-tinalejeeringistä, on tärkeätä, että varsinainen veto-lämpötila ei ylittäisi 1350°C ja edullisesti ei 1320°C, koska muutoin säikeidenvetosuuttimien hyödyllinen käyt-5 töikä alenee, mistä on tuloksena tuotantokustannusten kasvu. On myös tärkeätä, että työskentely- eli vetolämpö-tilan Tw ja lasin likvidus-lämpötilan välillä on positiivinen ero. T määritellään lämpötilaksi, jossa vis-kositeetti on 1000 poisia,koska tämä on viskositeetti, 10 johon lasisulate normaalisti asetetaan mekaanista vetämistä varten kuiduiksi platinalejeerinkisuuttimesta.

On edullista, että T :n ja T-, :n välillä on ainakin o w J 1 40 C:n ero ja käytännössä suuttimien käyttäjät pitävät parempana n. 80°C:n eroa.

15 Monien aineiden on todettu antavan lasille alkalin- kestävyyttä, mutta ne tekevät myös jatkuvien säikeiden vetämisen vaikeammaksi. Esimerkiksi Zr02 nostaa sulatetun lasin sekä viskositeettiä että likvidus-lämpötilaa. Siten ei voida yksinekrtaisesti lisätä enemmän ja enemmän täl- 20 laista ainetta, erityisesti sellaista ainetta kuin Zr02, ilman että lasille tulee joko yli 1350°C:n vetolämpötila tai negatiivinen tai riittämätön arvo erotukselle T -T,.

w 1

Koostumukseltaan erilaisia lasiyhdistelmiä on ehdotettu tekniikan tasolla. Brittiläisen patentin 1 290 528, joka 25 on tämän hakemuksen hakijan nimissä, uskotaan olevan ensimmäinen selitys, jossa käsitellään ongelmaa yhdistelmän saariseksi, jolla on riittävä alkalinkestävyys samalla kun se vielä täyttää vaatimukset vetolämpötilalla ja erotukselle T - T. . Kuituja, joilla on tuon mainitun 30 patentin vaatimuksien piiriin kuuluva koostumus, on nyt kaupallisesti saatavissa rekisteröidyllä tavaramerkillä Cem-FIL. Tämä koostumus on paino-prosenteissa: 66339 3

Si02 62

Na20 14,8

CaO 5,6

TiO 0,1 5 Zr02 16,7 A1203 0,8 U.S.patentti 3 840 379 on eräs esimerkki yrityksistä muodostaa yhdistelmä, jonka kuidunmuodostusominai-10 suudet läheisesti muistuttavat kaupallisesti valmistettu "E"-lasia (jota yleensä käytetään paikoissa, joissa alka-linkestävyyttä a. tarvita), samalla kun se vielä säilyttää alkalinkestävyyden, joka on yhtä hyvä kuin kaupallisesti saatavalla lasilla, joka kuuluu brittiläisen paten-15 tin 1 290 528 piiriin ja jonka koostumus annettiin edellä. U.S. patentin 3 804 379 lasit sisältävät Ti02 Ca0:n ja Zr02'.n lisäksi. Brittiläiset patentit nro 1 497 223, 1 540 770 ja 1 548 776, jotka ovat Kanebo Limited’in nimissä, käsittelevät kuiduksi muodostettavi-20 en lasiyhdistelmien, joiden Zr02~pitoisuus on suurusluok-kaa 20 paino-%, saarnisongelmaa. Asahi Glass Co.’in brittiläisessä patentissa 1 498 917 esitetään lasiyhdis-telmiä, joiden sanotaan olevan alkalinkestäviä ja jotka on tarkoitettu lasikuitujen valmistukseen sementtituottei-25 den lujittamista varten ja jotka koostuvat pääasiallisesti seuraavista aineista:

Paino-%

Si02 45 - 65

ZrO 10-20 -5° Cr2°3 0-5

Sn02 0-5 MO 0-18 M’20 0-18 S03 0,05—1 4 66339 jolloin edellä mainittujen komponenttien osuus on vähintäin 97 paino-% yhdistelmistä, + SnC^jn osuus on 0,5 - 10 paino-%, Zr^ + Sn02 + C^O^n osuus on 12-25 paino-%, M on joku tai useampi seuraavista Ca, Mg, Zn, Ba 5 ja Sr; M^O on yksi tai useampi seuraavista K^O (0-5 paino-%), Na20 (0-18 paino-%) ja Li20 (0-5 paino-%). Tämä patentti kuvaa siten yhdistelmien käyttöä, jotka sisältävät jompaakumpaa tai kumpaakin Sn02:sta ja C^O^tstä Zr02:n lisäksi, jolloin vaatimuksensa on, että länsä 10 on ainakin 0,5 paino-% C^O^, kun Sn02 puuttuu. Yhdistelmiä, jotka sisältävät Sn02, pidetään selvästi parempina, C^O^n kanssa tai ilman sitä, jolloin näiden aineiden kokonaispitoisuus on väliltä 1,5 - 5,5 paino-% ja vähintäin 1,0 paino-% Sn02* Ainoassa esimerkissä, joka 15 sisältää C^O^ eikä ollenkaan Sn02, on C^O^ra 3 % ja Zr02=ta 20 %. Tämän hakemuksen hakijan mielestä niin suuri C^O^-pitoisuus kuin 3 %, Zr02-pitoisuuden ollessa 10 % tai suurempi, antaa lasia, jolla on likvidus- ja viskositeettiominaisuudet, jotka tekevät jatkuvien säi-20 keiden vetämisen mahdottomaksi.

C^O^ on hyvin tunnettu lasiyhdistelmien komponentti, jota käytetään antamaan vihreä värisävy. Minkä tahansa bsipanosyhdistelmän, joka sisältää esimerkiksi natrium- tai kaliumbikromaattia krcmi-lähteenä, sulatta-25 minen antaa lasin, jossa vallitsee tasapaino kromin kol-miarvoisen ja kuusiarvoisen hapetustilan välillä. Menetelmät tämän tasapainon muuttamiseksi aikaansaamalla joko pelkistävät tai hapettavat olosuhteet ovat lasin-tekijoiden hyvin tuntemia (ks. Glass Industry, huhtikuu 30 1966, sivut 200-203 "Conditions influencing the state of oxidation of chromium in soda-lime-silica glasses" ja Bulletin of the American Ceramic Soviety, Vol. 47 nro 3 (1968), sivut 244-247, Color characteristics of U.V. absorbing emerald green glass"). Mielenkiinto tähän 35 tasapainooon on johtunut pääasiallisesti siitä, että se takaa, että kuusiarvoista ionia on läsnä sen äärimmäisen voimakkaan absorption hyväksikäyttämiseksi lähi-UV-kirjoissa.

5 66339

Keksinnön mukaisesti alkalinkestäviä lasikuituja käytettäviksi lujitteena sementtituotteissa muodostetaan yhdistelmästä, joka paino-%:ssa sisältää

Si02 55 - 75% 5 R20 11-23%

Zr02 6-22%

Cr203 0,1 - 1% A1203 0,1 - 7% harvinaisten maametallien X0 oksideja + Ti02, 0,5 - 16% joista R20 on yksi tai useampia Na20:sta, K20:sta tai

Li20:sta, Ti02-pitoisuus ei ylitä 10 % ja edellä esitettyjen komponenttien määrä on yhteehsä 88 paino-% lasista, jolloin lasi on sulatettu ei-hapettavissa olosuhteissa 15 niin, että kaikki tai olennainen osa kromista lasissa on kolmiarvoisessa tilassa.

On havaittu, että varmistamalla, että kaikki tai pääasiallinen osa lasinmuodostusverkostossa läsnäolevasta kromista on kolmiarvoisessa tilassa, voidaan saavut-20 taa parantunut alkalinkestävyys verrattuna laseihin, joissa kromi on läsnä niin, että olennainen osa kromista on kuusiarvoisessa tilassa. Eräs lisäetu kromin pitämisestä kolmiarvoisessa tilassa on, että samalla kun sekä Cr3+:lla ja Cr6+:lla on alhaiset liukoisuudet lasiin ja 25 sentähden aiheuttavat nousun likvidus-lämpötilaan, on 6

Cr :11a kyky saostua melko epäsäännöllisesti CrO^na antaen harhauttavan korkeita osoituksia likviduslämpöti-loista.

Lisäksi on havaittu, että hyödyn saamiseksi kro-30 min kyvystä kolmiarvoisessa tilassa antaa parantunut alkalinkestävyys Zr02-sisältävissä silikaatti-laseissa ja tyydyttävän vetolämpötilan ja positiivisen arvon saamiseksi erotuksella T - T., on välttämätöntä lisätä

W JL

toista tai kumpaakin harvinaisten maametallien oksideis-35 ta ja titaanidioksidista (Ti02) mainituissa suhteissa. Näiden kahden lisäkomponentin on kummankin havaittu 6 66339 odottamattomasti edistävän Cr^+:n vaikutuksen säilymistä alkalikestävyyteen ilman haitallista vaikutusta likvidus-lämpotilaan.

Harvinaisten maametallien oksideja voidaan lisätä 5 luonnossa esiintyvien seosten muodossa tai, edullisesti, suhteellisen serium-vapaana seoksena. Erästä tällaista ^ serium-vapaata seosta on kaupallisesti saatavissa nimellä "didymium oxide". Yksittäisillä harvinaisilla maa-metalleilla on miltei samat kemialliset ja fysikaaliset 10 ominaisuudet, niin että käytetyn harvinaisten maametalli en seoksen tarkka koostumus ei muuta harvinaisten maa-metallien vaikutusta lasin ominaisuuksiin. Kustannussyistä harvinaisten maametallien oksidien pitoisuus ei edullisesti ylitä 10 %.

15 Yhdistelmä, josta lasikuituja muodostetaan, voi lisäksi sisältää R'0:ta 9 paino-%:iin asti, jossa R'0 on joku tai useampi seuraavista: MgO, CaO, SrO, BaO, ZnO,

FeO, MnO, CoO, NiO ja CuO.

Edullisesti A^O^tn pitoisuus ei ylitä 5 %, kun 20 Zr^2 13 %.

Muita valinnaisia yhdistelmän komponentteja ovat Β,-,Ο^ 5 paino-%:iin asti, PbO 2 paino-%:iin asti, Th02 4 paino-%:iin asti, F 1 paino-%:iin asti tai jokin seuraavista: v2^5' Ta2^5' Mo^3 tai Hf02 2 paino-%:iin asti.

25 Kun harvinaisten maametallien oksidien pitoi suus ylittää 2,8 %, on edullista, että TiO^-pitoisuus ei ylitä 5 %.

Yksittäisten R20-komponenttien edulliset määrät ovat: 30 Na20 6 - 20 % K20 0 - 10 %

Li20 0 - 3 % Tämän keksinnön lasikuitujen suoritusominaisuuk-sien määrittämiseksi verrattuna jo kaupallisesti saata-35 vissa olevien alkalinkestävien kuitujen, joiden koostumus annettiin edellä, vastaaviin ominaisuuksiin, on suoritettu testejä kuitusäieryhmillä, jotka on tehty joukosta 7 66339 hakijan aikaisenman keksinnön piiriin kuuluvia yhdistelmiä ja kaupallisesti saatavista kuiduista tehdyillä säie-ryhmillä. Kuitusäieryhmien liimalla päällystämisen ja sen kuivaamisen jälkeen jokaisen säieryhmän keskiosa suljetaan 5 tavallisen portlandsementtipastamöhkäleen sisään. Tehdään ainakin kaksi sarjaa näytteitä ja yhden päivän kovetta-misen jälkeen 100 %:n suhteellisessa kosteudessa näytteitä varastoidaan veden alla, toista sarjaa 50°C:ssa ja toista sarjaa 80°C:ssa. Nämä olosuhteet jäljittelevät 10 monien vuosien vaikutusta käytössä testiaikana, joka on muutama päivä 80°C;ssa tai muutama kuukausi 50°C:ssa. Ve-tolujuusmittaukset tehdään sitten sarjasta otetuilla näytteillä; niiden tapauksessa, joita varastoitiin veden alla 50°C:ssa, kuukauden välein kuuteen kuukauteen asti, 15 ]a niille,joita varastoitiin veden alla 80°C:ssa, päivittäin 14 päivään asti.

Tällaisia testejä on suoritettu hakijan organisaatiossa nyt jo miltei 10 vuoden ajan ja on osoittautunut mahdolliseksi saattaa nopeutettujen testien tulokset vas-20 taavuussuhteisiin käyttäytymisen kanssa erilaisissa ilmastoissa jaksoina, jotka vaihtelevat 10 vuodesta Yhdistyneessä kuningaskunnassa 2 vuoteen Bombayssa. Tulokset näistä kokeista ovat osoittaneet, että lujuuden menetyksen muoto todellisissa olosuhteissa on sama kuin nopeutetuis-25 sa testeissä ja nyt on mahdollista tehdä järkevä ennuste lujuuden häviökäyttäytymisestä erilaisissa ilmastoissa tunnettaessa vuoden keskilämpötila ja tulokset nopeutetusta testauksesta.

Tämän keksinnön lasien säieryhmien vetolujuuden ei 30 yleensä testeissä havaittu pudonneen alle 630 - 50 MN/m 2 kuukauden jälkeen 50°C:ssa eikä pudonneen 700 - 50 MN/m^ alapuolelle 3 päivän jälkeen 80°C:ssa, kun taas kaupallisesti saatavan lasin säieryhmät olivat pudonneet näiden rajojen alapuolelle tällaisille varasto-dLosiiiteil le altis-35 tamisen jälkeen.

s 66339

Johtuen mekaanisen vaurioitumisen erilaisista asteista, joita säieryhmät ovat kärsineet valmistuksensa aikana testausta varten, on vaikeata saada yhtenäinen lähtöarvo vertailutarkoituksia varten. Kokemuksen mukaan 5 käytettäessä tämänlaatuisia nopeutettuja testejä saatuun lopulliseen arvoon ei suuressa määrin vaikuta lähtöarvo alussa. On tärkeämpää määrä jonkun lasin suhteelliset suoritusominaisuudet johonkin muuhun nähden. On havaittu, että arvot 6 30 NM/m2 2 kuukaudm kiluttua 50°C:ssa 10 ja 700 NM/m2 3 päivän kuluttua 80°C:ssa, tai näitä suuremmat arvot, osoittavat yleensä kannattavaa parannusta kaupallisesti saatavaan lasiin verrattuna. Uskotaan, että näiden arvojen saavuttaminen osoittaa, että lasilla on ainakin kaksinkertainen kestoikä kaupallisesti saata-15 viin lasikuituihin verrattuna.

Spesifisiä esimerkkejä yhdistelmistä muodostamista varten lasikuiduiksi tämän keksinnön mukaisesti on lueteltu seuraavassa taulukossa, mainiten niiden vetolämpötila (T ) , likvidus-lämpötila (T^) sekä tulokset (kun ne on 20 käytettävissä) edellä selostetuissa "säie-sementissä" (S .I.C.)-testeistä. Koostumus ja testitulokset kaupallisesti saataville lasikuiduille on vertailua varten otettu mukaan lasina nro 1. Muita vertailuesimerkkejä on sisällytetty laseina 46 ja 61. Viimeinen sarake taulukossa 25 esittää likimääräistä parannusta lasikuitujen käyttökelpoisessa kestoiässä verrattuna lasin nro 1 kuituihin, ilmaistuna ajan, joka lasin nro 1 kuiduilta kuluu veto- 2 lujuuden alenemiseen 630 MN/m , jota käytetään sopivana standardina, monikertana. Kestoiän parannusluvut ovat pe-30 räisin kummastakin testisarjasta, 80°C:ssa ja 50°C:ssa, edellä esitetyllä perusteella. Olisi kuitenkin huomattava, että testit 80°C:ssa, samalla kun ne ovat käyttökelpoisia yhdistelmien alkuarviointia varten, eivät ole osoittautuneet yhtä luotettaviksi kuin testit 50°C:ssa.

9 66339 αΤΪΊ m?__ m m ιο ro ia m m

O -3-covo<j-C'-iocMC''-<t_LO.-i-<3-iotOLO

c\j ...........

u ooooooooooooooo o ro o co t> v v c- ο- v [>— c^- o- tr^- [>~ c:— t>- c\j ................

H oooooooooooooooo <!, cm o- ro o · ·

f-. CO O-COOOOGD-iCMCMOOCMOCMCMCM

N vv v vvvvvvvvvv ga^-p lOtoiocriLOLOLOiOLOLOiotoiOLOio

> G 'öj LO LO LO LO LO LO LO LO LO LO LO LO LO LO lO

tj |j -P m V

CM v <f CM

O

•H O CM v

Eh <*> ί H O co C- <r £1, CO · · · o LO v cm ro I O cm 60 .

S v

O LO LO LO LO LO

CM · · · · · 2 v v v o ro 00 v cr> v ro

O to to LOLOLO LO * LO

CM·* ··· · » rt ·ίΟ^(04·ί<Τ(\Ι4·ΝΐΟΟ^νθ<ί(\| 2 vv vvvvvvvCMv vv

O LO

CM

•h cm ro vv H-1

LO LO (N LO LO LO

cm c^*ooco<T»oiovororo<j-iocoioro o ...............

•H C\JIT\<t<rvOCT>IOCOOrOOvv<ilOlO

CO COIOO-O-lOcOvOcOcOVOcDCOcQlOlOcO

i§

mc j v CM to <r IQ LO N CO CT>OvCMtO<riOvO

10 66339

1 CM

U o & S «1 £ 10 c -n ft a ax___ mmm mm m cm m

o m ts- m en -ftmt>-mmm-ft[>~cMftO

CM .... ...........

k 0000^--00000000000 o m CM ................

Γ-+ OOOOOOOOOOOv-OOOO

< cm mo 0 ·

k CMOCMU3t-OCMOCMOOmO(NmCM

I N T~ r- v r-^-vr-r— ν-ν-τ-Γ-τ-'τ- s. ^ °° .Ώ ;ij ,$ mmmmmmmmmmcx) com I m id -h ........... £ ..

c-ρω mmmmmmmmmmcM-ft >> cmco •q ^ -X Ό o c -η μ M3 id c Q ft dP I® g a___

ό lN

d O CM CM -ft .H -H « ·

nj I Eh vr-mOv-CM

ft

CO

g 3 -P O CM O -ft l>- IN [-- cn cO ... ...

o o -ft o m v-'r-v- o 1 o \D m cm ho ...

S r- o v- o mmmmmmm mmm m m.

CM ....... ... . .

r-^-vr-vvv- vvvCM1- r1 I o mmmmmmm mmm m · m m m I (\j ······· · · · ··««.

CO -ft -ftCM-ft-ft-ft-ft-ft-ft -ft -ft -ft -ft VO MD -ft 2 ν-ν-τ-ν-ν-τ-γ-^-τ-r-

ΠΞ CM

CM

•H O

I ft___ I m mm mm m in -ft I cm OomcfticommcMi-mcMCMO^-M^-ft 1 o ................

h mtv-c^-omi-<3-^--ftcMOOc-m^-cM

ICO VOvOvOtNVOvOVOvOvOVOVOVOVOmcOVO

r-i

ij y t>ooo">OT-cMm-ftmvomoocno-c-cM

•-C c T-T-^-CMCMCMCMCMCMCMCMCMCMmmm 11 6 6339 --^----—*1 *. γη m I -3*

' k$ cm m o I

U a ti 0 00 :| g 8 «3 § N ^ j x a ·(-_ u\ .

m 00 in vo m Ο ΐΑΓ0^-^}·<1-<ΤΓ0ΓΛ<ί-<)-<Τ<1·<Τ<ί· V- C\1 ··········.··· .

^ 0000000000000000 K\ O C'-C'-C^V T"Or“^— in r τ— v- v r- v

OcJ ............. .

H OOOOOmoOf-OOOOOOO

<__ in cm m m o o m m <τ~ί O · ···#· » .

in om-d-cnmocMiNOm-cMO-tn-oo-c^- N3 C\J^— v-v-^— v-T-T-T-v- II 1 ^.^gnjommmmmcoco m m <r m ^idmaJcDv- m m m m m cm cm m <j- o v m -S I -3 *33 - 1¾ U C H «1 a IS 3 *_ in 3 o cm <r <f g ·Η · . .

a Eh Γ- CM CM

4-> ω-----————----- 0 0 CM-· * tTra

C

0 o <0 “ u -j· c— mn-n-cnc^D^oc^-t^ • ·· ··· ·*··· m r-T- v-T-v- r-r-T-r-T- ^1-J3-- W) s <- o minin m vo m CM ... ...

i*; v-1-vCM v- m cm cm cm cm m o mmmmmmcnm mmmmmmm (\J ······*« ····*··*"·

ro <j-<f-i>d-vo-im<j-m<t-cMvovD<i^DvD

S r— ^-'r-v-^-v-v-T-v-r-^— -r-^— t-^- t-

CM

O CM

•H · hJ Ο m t-. m cm cocMCv-ocv-^-cMmcno-omoMDr-m S ^-comtv-cxjmo-o-oooommoocMT-

w vomvommvommmmvDOvDmvovD

Ή {Su fo-d-mOC^-cDcriOT-cMm-^mvon-oo 12 66339 -.------------1

I Q I :ra ci-Prc m g cfr I

•h q Sq —t~4 rM—Eli:---,------------- m o o m o m in in in in o c\jm<j-i£i<j-ininmocr>cDc\j<i-<r<r-d· cm ................

Jh OOOOO OOOv-OOOOOOO

o m O vt— r~ v v~ v* v v v- v r- r~ \— v- <r* cm ................

H oooooooooooooooo _<__ in m in m ^_CM m v Or- O f r- u r-o-t^c-o-mtnmoiOo-cMn-n-n-o-

N v-v-T-v-r*v-vr-r- CM r~ I

T sic·?!

C« K* ^ *r I

« _ - ω o <r <r <i· -4- co in ® co to 4 · in cm co § EH CMCMCMCM4-C^-000-4-4~4CM O v -4 1

3 <r- I

4J

m .......................... " .......-1 " —........................... .............

O

o o n- n- o- o- c-~ n- t> n- j ····« ·«»!

O r- v- T— v- V v τ- -4 I

O

hO

S

o co I

CM ·

Jsd CM CM CM CM CM CM CM m I

0 m m m m m in cr> m m m

f\J ····· · ··'·*· ' I

a lovDMOiDiOinmcMCMmm-iio.voio... -j-J

Ϊ2 r— y— v~v— ν-ν-τ- t— vj

CM

O

•H ί

in I

CM (JiOi(JiOiin-i4lO T- CM ΙΛ ID 4 ω r- MO

o ..............

-H v-T-v-v-cncMCMCMOCMCMC^-cftnmMO

co lOioiocriLnMOMDvoo-on-inioioioin

^ I

11¾¾ cnoi-cMm<i-iniDn-ooa'Ov-cMtn<ii *-|C | -4 inininininininininmiQioiDcDMOl 13 66339

CMCMCMCMCMCMCMCM

I 0) ^ i o -P m o tn

« ftp OOOOOCMOO

I» e ΰ -HC3COOCÖOC

H 0 11« PI M C?r- tn m in m in O in<r-d-<i-<}--c}-<3-<fc\jc\ic\jc\ic\ic\)c\jc\j CM ................

U 00000-0 0000000000 0 tn Ο v* r~ v- v~ v~ r- v v- v- x~ r— v τ- v h ooooommoododdodo < cm co co<r<r<r~i-d-<i--d--4· Q « ·········

f-ι o-d-vO'd'CMO'ivon-t^t^n-tNC^n'iN

N r- r- v- v T-r-^-vr-r-r-r-T-T- r· v* ri r-ί U}

dp I COM

1 -rHCD-PO

0 >+> QJ

c: pw Sc •H ld-H(tJQ)T- td χ id rd-H Q) Q* C _

m CM

2 O r<fsf-iC0C0C04<i<i>i-}-<r-i4 S H ...............

§ H tn<J-CMCMCM-4--^t<tCMCMCMCMCMCMCMCM

-P

in _ . - 0 0 λ;

O O- f- O NNNNNSNN

id ...........

O t>-Cnr-r-CMv-t-r-r-^— v-r-i— I " i · o

1 bo I

S

o m m in CM * * * W C''-- [> c- τ- Ο in tntnommtnmmmmtn CM · ········-··· · cd o*-<r<f<t-cocotni£)ioioiouoiovovo 2 r-v-T-^T-x-vr-vr-^r-T-^— t- - t-

C\J

O CM

•rH ·

J CM O

in in in in cm <fcooomooocO'<r-cncric^cncriO>a'(Ti c? .......... ... ...

~d'CMCO"i_^~v-tv-T— οιηιτιηηηίΤ'ΐί' w c-voiniovoioinuoinmininininmin —p-^j--------- -- in m id c P5 iriiDt^-oocr>Or-cMtn<j-inioi>-oo(Tio

MDiDi£>VDvDO-t^-t>C^t>-t>C^-C^-C^-C^CO

66339 14 CM CM τ~ «'-s cn • I o

' , CM CM

* 0 I o o o rt O, O nJ & Φ ^ h “1 S G ^ K k. H C.

rHOdJd) ^ 4A5 C 4J _ _ f°> m o cm cm m m <r C\j · · · · · u o o o o o m in O r- r- 0- v- CM · · · ·

H O O O O

< cm ~j <ί· m oo 0 · · · ·

U t-~ t>- VO O MO

CM T- v r- v v -1-----

rH I

C icW

1 <U -MO rtJ

•rl+J J) -I—

> in SC 01 P-H fuo)O

<#> OJiCf rO-H-H

I S £ SH CO

O ----e------

G CM

Ο -ί -ί (Μ ·ί CO

c0 ·Η * · · · « Λ H CM CM v- CM <r § 3 -f 3 υ ^ v- m cm g % o «

_____ CM

Ό r»j __" % 5 “ϊ o mm

CM

£ CO MO <f- <J- ,ο, 3 v~ r- V V- o . in •h* ™ -1 O r- o cm cn cr\ oo m 1j * · · · · rn £> o- m m m mo vo Ή U> 0 ^ cm m <}- m 1 ^ c °0 co co co co j is 66339

Kaikissa edellä luetelluissa esimerkeissä harvinaisten maametallien oksidit olivat luonnossa esiintyvän seoksen muodossa, paitsi missä seriumvapaa seos, joka tunnetaan didymium-oksidina, on osoitettu lyhennyksellä "Didym". Esimerkeissä 42 ja 85 fluori-pitoisuudet 0,75 paino-% ja 0,9 paino-% saatiin lisäämällä vastaavasti 1,7 paino-% ja 2 paino-% CaF2· Koska F korvaa 0:n lasin rakenteessa, nämä ovat samanarvoisia kuin 1,7 paino-%:n ja 2 paino-%:n CaO lisääminen vastaaviin laseihin.

16 66339 7 irx—a------- o ^ CM CvJ rr\ CM ^ ^ £ ^ 3

in * M

i ^ äj°Q x| x x ^XXX * '* ra S § r:J Ϊ i) ^ £ £ β " - ^ £ ... s ® $ ' ™

X

s 8 ^ ^ ^ ο vo VO t^min inin^Ä i? SR £ ^ <c B 5 ΐη & ® {^ m r |T} £ <f m 8 ·* ^ Ϊ 8 5 iX £ R s ϋ o "i s iR PiS S S R S Si^S c- κί Ψ w R Ϊ s s 3°: ^ p

H

* ^ωω £ £ ^ rn £ § § g.

‘ ——— — ---- ' J ss? ! s s s 8 8 · ä

. 5 5 ' E s s i ? Ss is g I

tn

°§S5S§ f 8 H g $ & S

u

H

W R {£ CO o o m ch cm m CM ·τ g s s a ssts * s & s ~ τ- Λ -H I li||S|g§il*ss§ *s I a§|||S£g§aSS'R» ' ~ Vr-^-r-^-r-VT-

-H O

5 c ^^^-^^^oocnov-cMtn^in ------——---—___________._5~ v r~ T- r— v- 17 66339 o° h 1 ί ä ä -s ä a £ ά älj o fOfOCsJOvI ro CM r- m CM CM ΚΛ d jf c; !s!! “ ^ x ® x 3 ,8 £ 3 Ä | ?4 § ^ ^ ^ m ro ^ ^ ^ ^ £ p £ £ P} "I ΓΪ ro co cm m o m ro mioinio in m In in in in ^ p ^¾^}° o ro ~d VO -d 00 r- [> p -d ~d O v m σν -d O O vOr\ir~i <r ro vo vo vo vo in S io S !£ in° (Ö

CO

_1: p 9 t S ^ ro τ-comom m m nu S P ro cm en -d o romo> ro i>— c^- vo o- vo vo vo c-- io m [>- in a d

H e m SrP'^r“r°' CM O VO

• ^ ro-' 1vT Qj ^ CO O LP\ tv. [V. fT\ fs. κ_^ co p- m en oo en t>- ro n n co n Λ 5 . ° room is

<r «n T- i en coir-cnvn i L

tn ro in in 1 S in m 1 ^ Λ _j o m co in co r- m oo in co [Jp 9 1c\ ic\ co o tn~- n~- co -et· 00 en ro e- m tn- t> vo O vo in $ [0 id £ in Ιο Λ *· u o g _, m v- T- in in -d m en m r1 -t-ns 00 £ Jii W O ^ o in ? ? en Coen . ^ ^ ro 00 σι co ro vo c·- 00 vo co vo

o A

•

H

W it £ 42 ^ ro o- o -d en m d o -d s £ ? P P 0 Ϊ P S! ? ?! ?

H CMCMCMCMCMCMCMCMCMCMCMv- CVJOilCMCM

^^^-v-r-T-T-v-r-T-t-^-v-r-r-r- » ίηκ·νί?ι£°''ί00000ιηΟ ΟΟΟ r> CnmOjnT—v-v-OfnO^Or—r^jrTirnZ- __ v-r-v-^-v-

H O

cgö voc'-eoenov-cMmdinion-ooenor- ^ ti ντ-^r-CMCMCMCMCMCMCMnjCMCMmm _ - 18 66339

Ιο £ 1 cg £ 1 $ “Ο D ^ ^ D

Ο .... LH ΚΛ γ~ , - Ρ! κτχ 1 Ο ΙΌ C\J r~ c\j Λ<! U) :η g χχ ^ J+! 1 X χ S υ ^ & 1 1 δ ϋ 9 s I °ο ^ ^ ™ -ϊ ™ «

£η 0Q /s A

F~ Fn <ϊ r- 15 λ '" ' ~ u> m' jr t+~ e o on m <t- <t +J 1 ie1 S ä ^ νΩ Ό -ct in in Ο- -O in LO <J- *H 1—I 0) £ inmr-v- vo on m o- cd 0o rn t- § ^ nj cmvo<}-e> <rcom cm ^ vo m vo 10 C- vo vo n ' in (0 in 1¾ 10 “ 0 9 CNJ C\J CM O lO N Ol cn o B o m m cnj co m m cu cjr-vn r\i c£ ™ rosvot- on co t-- Co Co £ Co

LO

chtNcoio inmon e-- vo c1- r-.

h S rnvo<j-|>- cm v- mr- vo v- vo w •r- co cd co cd 0 on ^ co δ 00 ω

V V

Ί3 vo jn on 00 <t o o m o- r- n~ CO I CNJ CO CNJ G0 c\J t>- 00 vo no vo vo on e- m <)- vo m in <j- v-vooov- o o m co o m o on £ 5-CNjvop is on vo on tn cm £ co s s o- in t>. on c— vo vo vovovo in m $ _ ON S C\J C\| OLTct-VO c\l f- r- o

·1£ £n ^ in n- 00 <r in δ ^ cvi 5 CD

u on 00 co c- o- o on ¢-. Co co es es S

o 00 0 m a? tn vo on co m cm c·— tn kn m j cm on vo vo co <f mo ω m vo r- 1 S τ-ον-ν- cm vo o m v-ocg δ OI O T-r-v-r- r- r- v r- r-r-v- r- 9 9 9 9 0 0 o 000000000 , ON<f0Noc^c\jc\j ov-m^-aocoovoo

r~i CM CM τ~ r- CM CM CM KNCMCMCMr-OJCMCMCM

cr·1 r“r"r"T“v"T“v“ ντ-τ'-ν'-ν'4’t—1— v~t~ 9 9 9 9 9 S 9 ooooomtnoo ? o in- <j- m o on tn ifNtnoor-tnojcvJ r- E-1 m cm (M m m cm m mcMmmcMiommm r-f ONOv-cMm<rmior--oj^fntnKNKNfnKNrn <r -o -cj- -j- <r <t «3· 19 66339 ? ä * ίί π π ί $ « § & ¢1

o CMCMCMtnCM^cvj'oj'o] ^ ^ ,J

·§ " |L ^ ä ä ä 5

-· «5-8 M CM ΓΛ M ^ cm <- t- r- W ^ ^ oj- cM

a 'Tfo-J'voor-c^co^O cm m o m σ-» ε ~4cooT-cM-4cocno co 4 τ- m m vd 1n.4-1n1n1ntn-4.4-m ^ ir\ <f in 4 ruonju^rinrinto co cm vo o

§ ro^'^CMC^lA'i’COKn η- vO O η- CO

-4- mmmcoinvoininm in io in in 4 <o m m ·· m m <41 tn o -PE c-omon-coooo mo-r-r--d-

°0 ^ t> O- C"- t"- t> O- 00 C"- O- VO CO VO C" VO

LT) ci

Ha oS*<trr,r'fr''i ^ t> 00 ΙΛ o • Θ OO^CMt'-O-mC'-CM 4" r- m W-C- ocncococncnc^coco co co co 00 ^ Λ 'ö ^-c40\^-c^oocg-4· 4 r (n in cm -4 chT-cocrir-<j-Lnmin cor^oo-4-σ^ V- 4ΐη44ιηιηΐΛ44 4 in in in 4 __ -iCM-iv-c^-onvo iACDcmn-mo

TJ 00-4l>-mvotncr>-4in ^ -4 m cm cR

t> tn vo vo vo vo vo in in in vo n in ίο ίΰ (d «n m w n s σι

Qu ^ NNNCOIDIDIONIO ? oi $ φ ^

O

00 u co tn vo vo -4 Ί g η|οσνσ\οοοί-<τ o o 8 ® o W° ^~r- v- r- r- T- v- r- T- v- r- . OOOOOOOOOOOOOomn _H 0'>C0-4.4CriOCMC^~G'i-4mr-r-mv-m

t-< CMCMCMCMCMCMCMvmCMCMmcMCMCM

v-v-v-r-r-r-r-T-T-v-v-^-T-r-V-T- ooooootnoootnooomin

. ? ^i;i:,:r®is-<ott)4rinin4iniM

Eh mmtnmmcMCMCMcM m m m m m m tn _ ^ l ^ l Ί“ l Γ~ X τ— i— Γ" T* V* t— Ή ^fCDq^O't-ojh'n^i-invon-cocnoT-rjfo, __l~4 -4 m m tn in m mmmminvovovovo 20 66339 ^ ί i Ä ί ί S ί ~ ~ " - « *3 « 3 £ :§ 2 1i°ö ;H f· s ® 5____________ ^ ε S cm iR ^ ^ ^ ^ σΓ~ο F" öö~ vo [R^ !? vg^eDCD^or^^ <r m<f44<rinir\3 E ίη vo mo iRiRRfc0-^®^

J ^ S !8 Ä S S S K s K

rO

W

en

0Ug ra?\ R 2 ^^jrfTiCOOCOtM

£ ^ ^ ^ £ £iS£P£K£g u 2 e £ ^ S ® £ ^ *- ΓΛ in ΚΩ ΙΛ T"

? KS IS IIIISIII

T> tR IR cm"^ <t-INOOCTV[>t^iA

r^. r^~ vn .¾ ,’ί o* vo <f G> t>~ CO tr\ σ> <3 c"-vo vov£) voinminminvoin en .

en • ♦ u

St) m R, K ,9 CM CO U'\ <r σν 00 CXv r- ” * »k ss s$$E;^a®s u

H

W* ω οο v-vocovoovrc\er\.<jv· g ° ? “5 S S ^ S S ? 8 ? r- T- '— r~ s— j OOOOOOOOO o r-,r->

<h cvjtrvinvococrv-OC'-o- S RS

R VVJC\I C\J C\] r- v C\] C\J C\J ^ R ® vr-v-v-T-v-^-r-v- V"?

^ | | I I 1 s § S § S 8 8 8 S 8 S

21 66339

X X X X

U (Μ Α τ- CO

o · · · · O c\j c\i ro a

A

:§ 9 oi xxx x 43 S O (NJr-v- O- 05 M O · · · X · O g O CM CM A A t- CO ^ -—en—r=——tn--

S τ' IA τ- N

LO LA A A A

-3- LO O CM

S 00 C\| A N

A LO LO LO

<0

f2 t" <1" Γ— A

"E O <t O CM

U CM N N (O CO

O O A

d O'* A IN CM A

•S CM A IN CO CM

H τ- A CO A A A

w___

O CM O N O

<r CO r- A CM CO

v- <f A A N A

O O A N CO

TJ CM O CO LO CO

CN LO LO LO CO <t f0

$ v- LO A CM O

.. Ό N LO O LO O

QCJ A N (N A A N

O

oo

d O 00 A CM CD

lJ CO A LO v- CD

. Ό O t- -s— V CM

CO O v T- T- τ- Ο O o o o

H O A A LO A

H CM T- CM CM CM

T* t* τ- τ- τ-

Ο O O O A O

? CO r- CO A A O

H CM A CM CM A A

T- r- r* r- v- 03

___ O

Ή C> _

W * O τ- CM A <f A

^ q co oo oo co co oo 22 6 6 3 3 9

Tarkasteltaessa tällä keksinnöllä saavutettua parannusta spefisten lasiyhdistelmien suhteen on sopiva tarkastella erikseen tämän keksinnön mukaisten lasien kahta pääluokkaa, ts. niitä,jotka sisältävät 0,5 - 16 % 5 harvinaisten maametallien oksideja (jotka voivat sisältää myös T1O2), ja niitä, joissa harvinaisia maametallien oksideja ei ole ja joiden Ti02-pitoisuus on 0,5-10 %, tyydyttävien viskositeetti, likvidus- ja kestävyysominaisuuksien saamiseksi lasille.

10 Esimerkit 2-46 taulukossa kuvaavat laseja, jotka sisältävät harvinaisten maametallien oksideja ja joiden lämpötila Tw ei ylitä 1350°C ja joka lämpötila on ainakin yhtä suuri kuin likvidus-lämpötila T^. Si02~alue on väliltä 55-75 % ja tämän alueen äärimmäisiä päitä on ku-15 vattu esimerkeissä 2 ja 3. Esimerkki 2 voitaisiin muodostaa kuiduiksi jatkuvalla kuidunvetomenetelmällä, vaikkakin jonkinverran vaikeuksia tuottaen, koska I - T-^ on vain 5°C. Esimerkki 3 taas voitaisiin muodostaa kuiduiksi, vaikka lyhyemmällä suuttimen kestoiällä, koska T on

W

20 1320UC. Kun Si02:n osuus kasvaa, on tarpeen vähentää

Zr02~pitoisuutta ja lisätä Cr20^:n määrää lasiyhdistel- mässä riittävän alhaisen T^rn ja suuren alkalinkestävyy- den säilyttämiseksi.Esimerkki 4 verrattuna esimerkkiin 3 osoittaa, miten T„:tä voidaanalentaa korvaamalla Nao0 w 2 25 osittain Lioilla. Oikean vertailun aikaansaamiseksi näiden kolmen lasin välillä on harvinaisten maametallien oksidiseoksen pitoisuus pidetty muuttumattomana. Esimerkki 5 esittää harvinaisten maametallien oksidi-pitoisuuden läheltä maksimia käytön vaikutusta seka-alka-30 lioksidien kanssa yhdistelmässä, jolla on sama Si02~pi-toisuus kuin esimerkissä 2. Lisääntynyt harvinaisten maametallien pitoisuus tekee mahdolliseksi käyttää pienempää Zr02~pitoisuutta kuin esimerkissä 2, samalla saavuttaen sama suuri alkalinkestävyys. Mitä kuidunmuodostus-35 ominaisuuksiin tulee, nämä muutokset nostavat erotuksen T - T, 5°C:sta 15°C:een esimerkissä 5. w x 23 6 6 3 3 9

Esimerkki 6 verrattuna esimerkkiin 3 osoittaa, miten alentamalla Si02-pitoisuus 75 paino-%;sta 69 paino-%:iin ja lisäämällä R20-pitoisuutta 16 pai-no-%:iin saadaan edullisempi erotuksen Tw - T·^ arvo 5 (90°C) samalla kuin vielä saavutetaan huomattava lisäys alkalinkestävyyteen verrattuna kaupallisesi saatavaan lasiin (lasi nro 1). Siten, samalla kun 75 %:n yläraja Sioille edustaa käytännön rajaa tämän kdtsinnon laseissa, ei ole tarvetta työskennellä tällaisilla Si02~ta-10 soilla riittävän alkalinkestävyyden saamjseksi. Esimerkki 7 verrattuna esimerkkiin 2 osoittaa, miten lisäämällä Si02-pitoisuus 55 %:sta 63 %:iin, vähentämällä lievästi Zr02~pitoisuutta ja lisäämällä Cr^^-pitoisuutta 15 voidaan saada paljon edullisempi Tw - ^-tilanne silti vielä huomattavalla lisäyksellä alkalinkestävyyteen standardivertailutestissä. Yleensä pidetään edullisena työskennellä Si02~määrillä väliltä 57-69 paino-% lasien saamiseksi,joilla on hyväksyttävämpi Tw - T^-arvo 20 suuttiman täyttäjälle.

Alkalioksidien (R20) lisääminen parantaa jonkun nimenomaisen yhdistelmän sulattamisen helppoutta, vaikka alkalioksidi-pitoisuuden lisäämisestä alueen yläpäähän yli voi olla seurauksena lasi, joka on liian juoksevaa 25 kuidun muodostusta varten, koska Tw on liian matala suhteessa Toriin. Esimerkit 3 ja 4 kuvaavat R20:n alarajaa 11 paino-%, joka koostuu Na20:sta ja Li20:sta, lasissa, jolla on suuri Si02-pitoisuus ja Ο^Οβ-ρϊtoisuus lähellä sen alueen ylärajaa. 3 %:n Li20-pitoisuus esi-30 merkissä 4 verrattuna 2 %:iin Li20 esimerkissä 3 alentaa Tw:tä, mutta ei valitettavasti vaikuta T^:iin, niin että erotus Tw - pienenee 0:aan. Tämä ja samanlaiset yritykset sisällyttää Li20 ovat johtaneet valitsemaan edulliseksi rajaksi Li20:lle 3 %. Esimerkki 8 kuvaa 35 12 %:n R20-pitoisuuden, joka koostuu pelkästään Na20:sta, käyttöä lisätyn Ca0:n ja alemman -pitoisuuden kans sa, mistä siten on seurauksena suurempi T , mutta edullisempi erotuksen Tw - arvo. Esimerkit 9-12 kuvaavat R20-alueen yläpäätä vaihtelevin K20- ja Na20-määrin.

24 66339 Nähdään, että esimerkit 10 ja 11 antavat parannuksia alkalinkestävyyteen verrattuna tunnettuun kaupalliseen lasiin standarditestissä. Esimerkkejä 9 ja 12 ei testattu, koska niiden alkalinkestävyyttä antavien komponentti-5 en pitoisuudet ovat miltei samat kuin esimerkeissä 10 ja 11} lisäys Cr203:n ja Zr02:n pitoisuudessa esimerkissä 9 antaisi itseasiassa hieman paremmat suoritusominai-suudet. Yleensä pidetään parhaana työskennellä alkali-metallioksidin (R20) kokonaispitoisuudella, joka on suu-10 ruusluokkaa 14-17 paino-%, ja esimerkit 7 ja 13-19 kuvaavat tällaisten alkalimetallioksidi-pitoisuuksien käyttöä edullisen Si02-alueen 57-69 paino-?; kanssa.

Kaikki nämä lasit on joko testattu vertailutestissä tai ne muistuttavat riittävästi muita testattuja laseja teh-15 den testauksen tarpeettomaksi. Kalkilla näillä laseilla on positiivinen erotus Tw - ja niillä on tyydyttävä kestoiän parannus vertailutestissä.

Maa-alkalimetallioksideja CaO ja MgO voidaai yhdistää tämän keksinnön laseihin, mutta niillä ei ole tässä 20 tapauksessa havaittu olevan mitään vaikutusta lasien alkalinkestävyyteen. On havaittu, että niitä voidaan käyttää helpottamaan kuiduiksi muodostettavien yhdistelmien valmistusta ja on mahdollista saada kestäviä kui-duiksimuodostettavia yhdistelmiä, joissa maa-alkalimetal-25 lioksidien kokonaispitoisuus on 9 paino-%:iin asti. Esimerkit 13, 22 ja 43 kuvaavat 4,6 5,8 ja 9,0 paino-%:n maa-alkalimetallioksidien kokonaispitoisuuden käyttöä.

Näistä ja muista esimerkeistä, joissa lisätään maa-alka-limetallioksideja, on selvää, että käytetyillä tasoilla 30 on vielä mahdollista saada positiivinen Tw - T^-erotus, mutta mitään etua ei havaittu 9 paino-%:n ylittämisestä. Esimerkki 23 antaa lievästi huonommat suorituscminai-suudet verrattuna esimerkkiin 15, josta se poikkeaa ainoastaan siinä, että on lisätty 1 % R'0 ja Si02~pitoi-35 suutta on alennettu 1,0 paino-%:11a. Testituloksen pe- 25 66339 rustella on selvää, että, mitä sulatus- ja kestävyysominaisuuksiin tulee, käyttäytyvät strontium, barium, mangaani, rauta, nikkeli, sinkki, koboltti ja kupari samalla tavalla kuin kalsium ja magnesium. Niitä ei edulli-5 sesti tulisi harkitusti lisätä mutta niitä voi olla läsnä seurauksena siitä, että niitä on läsnä käytetyissä raaka-aineissa. Myös rautaa voidaan lisätä panokseen auttamaan kromin muuttumista Cr^+-tilaan. Kuitenkin, samoin kuin CaO:lle ja MgO:lle, on yläraja strontiumin, bariumin, 10 mangaanin, raudan,nikkelin, sinkin, koboltin ja kuparin yhdisteille panoksessa 9 paino-%.

Fluoria (0,1-1 %) voidaan lisätä CaF2:na, esimerkiksi kuten esimerkissä 42, auttamaan lasintekoai-nesten panoksen sulattamista. Jos se pysyy sulatetussa 15 lasissa, se alentaa viskositeettia ja siten kuidunmuodos-tuslämpötilaa Tw. Fluori korvaa hapen lasin rakenteessa niin, että CaF2:n lisäämisellä on sama vaikutus kuin Ca0:n lisäämisellä.

B2O2 on toinen hyvin tunnettu lasikomponentti, 20 jonka tehtävänä on vähentää devitrifikaation vaaraa.

Sillä on kuitenkin haitallinen vaikutus kestävyyteen ja yli 5 %:n määrissä se voi aiheuttaa olennaisen vähennyksen alkalinkestävyydessä, mikä mitätöi kaikki edut, jotka sillä saattaisi olla.

25 Aluminiumoksidia on normaalisti läsnä, silloinkin kun sitä ei harkitusti lisätä panokseen, koska sitä on läsnä käytetyissä raaka-aineissa, kuten hiekassa, jota käytetään Si02:n lähteenä. Esimerkit 38 ja 46 kuvaavat vastaavasti 5 ja 7 paino-% :n A^O-j käyttöä. Koska A^O-j 30 vaikuttaa likviduslämpötilaa kohottavasti, sitä ei tulisi harkitusti lisätä sellaisissa määrissä, että A^O^in kokonaispitoisuus muodostetussa lasissa on suurempi kuin 7 paino-%.

Lyijy pyrkii alentamaan likvidusta, mutta pyrkii 35 myös vähentämään alkalinkestävyyttä. Jos PbO on läsnä, on tärkeätä välttää olosuhteita, jotka johtavat jyijy- 26 6 6 3 3 9 metallin muodostumiseen lasissa, mikä saattaa tapahtua, jos antrasiittia lisätään panokseen. Esimerkki 24 on lasi, joka sisältää 4,6 % maa-alkalimetallioksideja sekä myös 2 % PbO ja tällä lasilla erotuksen T - arvo on 5 ainoastaan 10°C.

Kun lasiin sisällytetään enemmän kuin 2,8 % harvinaisten maametallien oksideja, on Si02:n korvaamisen Tieolla päävaikutuksena alentaa sulatteen viskositeettiä ja siten kuidunmuodostuslämpötilaa T , jolloin vaikuin tukset likvidus-lämpötiiaan ja alkalinkestävyyteen ovat melko vähäiset. Kun ZrC^-pitoisuus on ylärajallaan 22 % tai lähellä sitä, saattaa TiO^ lisätä devitrifikaation vaaraa. Pidetään edullisena, että 5 paino-% TiC>2 ei ylitetä, mutta sitä voidaan lisätä 10 paino-%:iin asti 15 edellyttäen, että huolehditaan devitrifikaation välttämisestä. Esimerkkiä 25, joka sisältää 1,2 paino-% Ti02/ voidaan verrata esimerkkiin 15, joka on sama yhdistelmä lukuunottamatta Ti02:n korvaamista Si02illa. Alkalinkes-tävyys on samaa suuruusluokkaa ja on pudonnut 1320°C:sta 20 esimerkille 15 1300uC:seen esimerkille 25. Esimerkki 26 on samanlainen kuin esimerkki 18,paitsi Si02:n korvaamista 5 %:lla Ti02 ja vähennystä C^O^-pitoisuudessa, kun taas esimerkki 27 sisältää maksimimäärän 10 % Ti0? lisävähennyksin Si02~ ja C^O^-pitoisuuksissa ja pienoin -25 män määrän harvinaisten maametallien oksideja. Kumpikin näistä esimerkeistä osoittaa taas vähennyksen T :ssä, joka on saatu lisäämällä Ti02» Sentähden ei useimpien lasien kohdalla, jotka sisältävät enemmän kuin 2,8 % harvinaisten maametallien oksideja, ele saavutettavissa 30 mitään etua lisäämällä Ti02, mutta sitä voidaan lisätä 10 paino-%:iin asti, kun vaaditaan alentunut Tw-arvo.

Lasien, jotka sisältävät harvinaisten maametallien oksideja, sirkoniumin ja kromin määrien ollessa vakioita, alkalinkestävyys kasvaa, jos harvinaisten maametal-35 lien oksidien pitoisuutta lisätään. Harvinaiset maame-tallit voivat olla läsnä luonnossa esiintyjä seoksena 27 6 6 3 3 9 josta serium on poistettu ja jota myydään didymium-oksidi-na,kuten esimerkissä 29. Esimerkki 29 on sama kuin esimerkki 18, paitsi että harvinaisten maametallien oksidien pitoisuus saatiin käyttämällä samaa määrää seosta, joka 5 tunnetaan didymium-oksidina. Vertailutestit osoittavat, että ominaisuuksissa ei esiinny mitään huonontumista.

Skandium ja ytrium,joita joskus nimitetään pseudo-harvinaisiksi maametalleiksi, sisällytetään tässä yleiseen termiin. Harvinaisten maametallien oksidit tekevät 10 mahdolliseksi hyvän alkalinkestävyyden saavuttamisen 1 aseissa, joilla on suhteellisen alhainen Zr02~pitoisuus ilman ei-hyväksyttävää lisäystä Cr202-pitoisuudessa. Esimerkki 5 on lasi, jossa harvinaisten maametallien oksidien pitoisuus on 15,9 paino-% ja se on alkalinkestä-15 vyydessään verrattavissa esimerkkeihin 6 ja 7, jossa harvinaisten maametallien oksidien pitoisuus on 5,5 paino-%, ja joilla toisessa tapauksessa Zr02~pitoisuus on pienempi ja toisessa Zr02~pitoisuus on suurempi. Esimerkin 6 tapauksessa alentuminen Zr02~pitoisuudessa on 20 tasapainotettu pienellä lisäyksellä C^O^-pitoisuudessa. Käytettäessä harvinaisia maametalleja, on harvinaisten maametallien oksidien vähimmäismäärä, jolla on hyödyllinen vaikutus, 0,5 paino-%. Esimerkit 44 ja 45 osoittavat, että on mahdollista käyttää tällaisia pieniä mää-25 riä harvinaisten maametallien oksideja (0,5 ja 1,4 paino-% vastaavasti) hyödyllisin tuloksin. Esimerkki 30 osoittaa, että 2,8 %:lla harvinaisten maametallien oksideja voidaan saavuttaa alkalinkestävyydessä parannus lasin nro 1 alkalinkestävyyteen verrattuna, kun työskennellään 30 samanlaisella suurella Zr02-pitoisuudella 17,3 paino-%, silloinkin vaikka C^O^-pitoisuus on alhaisella tasolla 0,225 paino-%. Esimerkillä 31 on samanlainen harvinaisten maametallien pitoisuus kuin esimerkillä 30, mutta se ei sisällä Ti02- Pidetään parempana työskennellä 35 harvinaisten maametallien oksidi-pitoisuudella, joka 28 -,,,.

66339 on n. 3-5 paino-%, Zr02~pitoisuudella, joka on 14-16 pai-no-% ja C^O^-pitoisuudella n. 0,3 - 0,5 paino-%. Esimerkit 32 ja 33 kuvaavat harvinaisten maametallien oksidien pitoisuuksien käyttöä 5,5 paino-%:n ja ylärajan 16,0 pai-5 no-%:n väliltä. Marvinaisten maametallien oksidien pitoisuuden valinta voidaan siten tehdä aivan vapaasti välillä 0,5 - 16 paino-%. Panoksen hinta täytyy kuitenkin ottaa huomioon työskenneltäessä alueen yläpäässä, koska kustannusten lisäys, joka aiheutuu n. 16 paino-%:n mää-10 rän harvinaisten maametallien oksideja käytöstä, ei kata kustannusten alentumista, joka aiheutuu Zr02~pitoisuuden vähentymisestä, joka Zr02 on välttämätön, ja pidetään parhaana, että harvinaisten maametallien pitoisuutta 10 paino-% ei ylitä.

15 Zr02~pitoisuuden ja Cr^-^-pitoisuuden valinnan välillä on olemassa keskinäinen suhde. Vähän tai ei ollenkaan parannusta saavutetaan lujuuden vertailutestissä lasiin nro 1 verrattuna C^O^-alueen alapäässä, ts. n. 0,2 paino-% Cr202/ jos Zr02-pitoisuuden annetaan pudo-20 ta alle n. 13,5 %. Esimerkki 34 esittää tuloksia, jotka on saatu arvoilla Zr02 = 13,5 paino-% ja C^O^ = 0,225 paino-%. Esimerkki 18 osoittaa, miten lisäyksellä Cr203-pitoisuudessa 0,75 paino-%:iin ja vähennyksellä Zr02-pitoisuudessa 10 paino-%:iin saadaan paljon paremmat 25 suoritusominaisuudet vertailutestissä. Esimerkki 21 kuvaa C^O^n maksimiarvon 1,0 pa-ino-% käyttöä, kun taas esimerkki 20 esittää 0,9 %:n C^O^ käyttöä 6 %:n minimimäärällä Zr02· 1,0 paino-% suuremmilla C^O^in arvoilla olisi tarpeen että Zr02 olisi pienempi kuin 6 paino-% 30 tyydyttävän lasin tuottamiseksi kuidunmuodostusta varten, ja tällaisilla ZrO2~pitoisuuksi11a ei saada mitään merkittävää parannusta alkalinkestävyyteen verrattuna kaupallisesti saataviin laseihin. 6 paino-% on siten alaraja ZrO?-pitoisuudelle, jolla parannus voidaan aikaansaada.

35 Työskenneltäessä C^O^-alueen yläpäässä ja kun 29 6 6 3 3 9 pitoisuus lähenee 1 paino-%, tulisi Zr(^“Pitoisuuden olla alle 10 paino-%. Cr203~alueen toisessa päässä on tärkeätä, kun toimitaan Cr~0-määrillä alle 0,3 %:n,

3+ z J

että Cr -pitoisuus ei laskisi alle 70 %:n kokonaiskro-5 mistä ja edullisesti sen tulisi olla lähellä 100 %. Esimerkki 35 kuvaa Cr203:n käyttöä 0,1 paino-%:n pitoisuudella. Zr02:n käyttöä tämän alueen yläpäässä ja lähellä sitä kuvaavat esimerkit 36 ja 39. Lisäparannus alkalinkestsvyyteen voidaan aikaansaada lisäämällä Th02f 10 edullisesti määrissä väliltä 0,4 - 4 % (ks. esimerkki 37) .

Laseista, joista harvinaisten maametallien oksidit puuttuvat ja jotka sisältävät 0,5 - 10 % T1O2, on esitetty esimerkkejä vertailuesimerkillä 47 ja esimer-15 keillä 48-85. Harkittaessa yksityiskohtaisemmin näiden lasien valintaa, joiden kuidunmuodostuslämpötila on alle 1350°C ja joilla on positiivinen Tw - T^, on tarpeen, että Ti02-pitoisuus on vähintäin 0,5 % hyväksyttävien tasojen saamiseksi parannukseen alkalinkestävyydessä 20 lisäämällä kromia pääasiallisesti kolmiarvoisessa tilassa. Lasi 47 on vertailuesimerkki, joka ei sisällä kromia. Esimerkit 48-52 osoittavat, että samalla Ti02:n 2,4 paino-%:n ja Zr02~pitoisuuden n. 17 paino-% kiinteällä tasolla on mahdollista lasiin nro 1 verrattuna saa-25 da parannuksia, jotka ovat samaa suuruusluokkaa kuin x- harvinaisia maametalleja sieältävillä laseilla, Cr203~pi-toisuuksien vaihdellessa välillä 0,15 - 0,60 %. Vertailu lasin 47 kanssa osoittaa, miten myös hyvin pieni mää> rä (0,15 %) kromia antaa merkitsevän parannuksen. Kun 30 Cr203~pitoisuus nostetaan yli 0,6 paino-%:n, tyydyttävän arvon saamiseksi erotukselle T - T-, , on tarpeen alentaa Zr02~pitoisuus alle 17 %:n. Hyväksyttävä parannus alkalinkestsvyyteen voidaan saavuttaa Zr02~pitoisuu -della 6 % - 10 % ja yli 1 %:n Ti02-pitoisuudella ja 30 66339

Cr203_pit°isuudella lähellä sen alueen yläpäätä, kuten esimerkeissä 57-59. Yläraja Zr02~pitoisuudelle on 22 paino-% (ks. esimerkki 60)j vaikka kuiduiksi muodostettavien lasien muodostaminen tällä tasolla tulee vaikeaksi, 5 koska T on niinkin korkea kuin 1350°C.

w

Vertailuesimerkki 61 ja esimerkit 62, 63, 51 ja 53-56 kuvaavat Ti02-määrien lisäämisen 10 paino-%:iin asti vaikutuksia laseihin, jotka eivät sisällä harvinaisten maametallien oksideja. Lasi 61 ei sisällä Ti02 10 ja osoittaa verrattuna esimerkkiin 62 miten 0,5 %:n T1O2 lisääminen saa aikaan edellä mainitun kriteerion toteutumisen kannattavaa parannusta varten kestävyydessä. Esimerkit 51, 53 ja 63 osoittavat TiO2-pitoisuuden edelleen lisäämisen edullisen vaikutuksen pidettäessä 15 Cr202 ja Zr02 vakiotasolla. Esimerkit 54, 55 ja 56 osoittavat Ti02~pitoisuuksien käyttöä Ti02~alueen yläpäässä tai lähellä sitä.

Mitä alueisiin tulee, joilta laseja valitaan, pätevät edellä esitetyt tiedot,mitä Si02:een, R20:hon ja R'0:hon 20 tulee harvinaisten maametallien oksideja sisältävien lasien suhteen, myös laseihin, joista harvinaisten maametallien oksidit puuttuvat. Esimerkit 64 ja 65 kuvaavat laseja Si02~alueen äärimmäisissä päissä, kun taas esimerkit 65, 66 ja 67 esittävät laseja lähellä alueiden päi-25 tä R20:lle. Esimerkit 68 ja 69 kuvaavat R'0-alueen yläpäätä. Yleensä, kuten edellä, pidetään parhaana toimia SiO^-alueella väliltä 57 paino-% - 69 paino-% ja R^O-pitoisuus on edullisesti välillä 14-17 paino-%.

Esimerkit 84, 70 ja 71 valaisevat Ä^O^tn käyttöä 30 sen alueen yläpäässä ja lähellä sitä. Esimerkit 73-83 valaisevat erilaisten mahdollisten R'0-komponenttien sekä myös V20^, Ta^,., M0O3, Hf02 3a Th09:n käyttöä, kun taas esimerkki 85 esittää Caf^na lisätyn fluorin käyttöä.

3i 6 63 3 9

On havaittu, että olosuhteita, joita normaalisti käytetään valmistettaessa kromi-sävytettyä säiliölasia kolmiarvoisen kromin jonkun nimenomaisen tason saamiseksi lasiin, voidaan käyttää tässä keksinnössä. Erityi- 3+ 5 sesti pidetään parhaana edistää Cr :n muodostumista sulattamalla kaasua polttamalla käyttäen olosuhteita, joissa syntyy pelkistävä leikki. Lasipanoksen tulisi sisältää myös antrasiittia tai muuta sopivaa pelkistintä. Yhdisteiden, jotka näissä olosuhteissa pelkistyvät metallik-10 si,kuten tinayhdisteiden, tulisi edullisesti olla poissa, niin että muodostettaessa jatkuvia säikeitä platina-suuttimessa, suuttimeen kohdistuva saastuminen ja hyökkäys vältetään. Tällaisia menetelmiä käytettiin kaikissa taulukon esimerkeissä ja ne takaavat, että vähintäin 15 70 % kromista on Cr-3 -tilassa.

Jatkuvien säikeiden muovaaminen vetämällä platina-suuttimesta suoritetaan kaupallisessa mittakaavassa syöttämällä sarjaan suuttimia, jotka on järjestetty pitkin esiahjoa, sulatettua lasia lasinsulatussäiliöstä. Tyypil-20 linen esiahjo, säiliö ja suutinjärjestely on esitetty K.L. Lownstein'in kirjassa "The Manufactoring Technology of Continous Glass Fibres", julkaissut Elsevier 1973, sivuilla 40 ja 60-66. Ei-hapettavat olosuhteet tällaisissa järjestelyissä taataan normaaleilla ilmakehänsäätö-25 menetelmillä.

Jokaisesta suuttimesta vedetyt kerratut säikeet päällystetään liimalla ja ryhmitetään säieryhmiksi. Useita säieryhmiä ryhmitetään sitten kuohkeasti yhteen muodostamaan kuitunippu, joka leikataan haluttuun pituuteen 30 muodostamaan leikattuja säieryhmiä.

Leikatut säieryhmät voidaan yhdistää sementti-tuotteisiin, esim. korvaamaan asbestikuidut, erilaisin menetelmin. Ne voidaan sekoittaa vesipitoiseen sementti-lietteeseen, joka senjälkeen muovataan haluttuun muo-35 toon, siitä poistetaan vesi ja se kovetetaan. Sementti-tuotteen valmistus voidaan suorittaa koneella, joka on 32 66339 tyyppiä, jota normaalisti käytetään asbestisementti-tuotteiden valmistukseen, esim. tunnetulla Magnani-tai Hatschek-tyyppisellä koneella. Tässä tapauksessa saattaa joissakin olosuhteissa olla edullista käyttää, 5 ainakin joillekin lasisäikeiden ryhmille, liimaa, joka liukenee veteen, niin että ainakin jotkut säieryhmistä dispergoituvat yksittäisiksi säikeiksi lietteeseen. Vaihtoehtoisesti lasikuitu voidaan ohjata suoraan silppu-koneelta muottiin, johon samanaikaisesti tuodaan sementti/ 10 vesi-lietettä, minkä jälkeen lietteestä jälleen poistetaan vesi ja se kovetetaan. Eräässä toisessa menetelmässä käytetään kuitunippuja leikkaamatta, esim. valmistettaessa kierretty lujite sementtiputkia varten.

Yleensä käytetty lasikuitumäärä on 3:sta 6 teen 15 paino-% sementistä.

Spesifisia esimerkkejä keksinnön mukaisten sement-tituotteiden valmistuksesta kuvataan seuraavassa esimerkin avulla ja viitaten oheisiin piirroksiin,joista: kuvio 1 on kaavamainen sivukuva Magnani-tyyppises-20 tä koneesta kuitulujitteisen sementtiaineen levyjen valmistamista varten, jota voidaan syöttää lasikuitua sisäl -tävällä sementti/vesi-lietteellä, kuvio 2 on kaavamainen sivukuva Magnani-tyyppisestä koneesta putkien valmistusta varten kuitulujitteises-25 ta sementtiaineksesta, jota konetta myös voidaan syöttää lasikuitua sisältävällä sementti/vesi-lietteellä, kuvio 3 on kaavaminen esitys lasikuitulujitteisen sementtilevyn valmistuksesta "spray-up"-menetelmällä, kuvio 4 esittää graafisessa muodossa sementtilevy-30 jen murtomoduulin (taivutuslujuuden) mittaustuloksia, jolloin levyt on valmistettu kuviossa 3 esitetyllä menetelmällä ja tehty käyttäen lasikuituja esimerkistä 15 edellä esitetyssä taulukossa, nopeutettujen vanhentamis-jaksojen jälkeen, yhdessä tulostenkanssa levyille, jot-35 ka sisältävät lasin nro 1 kuituja, vertailua varten, 33 66339 kuvio 5 esittää mittaustulokset taipumasta murto-hetkellä samoille aineille, kuvio 6 esittää samanlaisia mittaustuloksia kuin kuviossa 4 esitetyt levyille, jotka on tehty käyttäen 5 esimerkin 53 lasikuituja, jälleen tulosten kanssa levyille, jotka sisältävät lasin nro 1 kuituja, vertailua varten, ja kuvio 7 esittää mittaustuloksia taipumasta mur-tohetkellä näille aineille.

10 Kuviossa 1 esitetyssä Magnani-tyyppisessä konees sa kuitulujitteisten sementtilevyjen valmistusta varten on jatkuva osista koottu reititetty liikkuva patja 32, joka kulkee kahden pyörivän sylinterin 33 ympäri. Liikkuva patja 32 on suljettu sivuiltaan ja sen sisus on yhdis-15 tetty imupumppuun (ei näy kuviossa). Päätön vettä läpäisevä kangashihna 34 ohjataan joukon pyöriviksi asennettuja sylinterimäisiä teloja ympäri, joista kolme on esitetty ja merkitty viitenumeroin 36, 38 ja 40. Kangashihna 34 on tuettu liikkuvan patjan 32 yläpäähän ja kulkee 20 liikkuvan patjan 32 yläpään ja lietteenjakolaitteen välissä, joka on hihnan 34 yläpuolelle sijoitetun vaunun 42 muodossa. Vaunu 42 on asennettu liikkumaan edestakaisin kiinteifen rajojen Vilissä liikkuvan patjan päällä, kuten on esitetty nuolilla 43 ja siinä on kaksi telaa 25 44 ja 441, jotka sijaitsevat poikittain hihnan 34 le veyden poikki.

Vaunun 42 yläpuolella on riippuva lietteensyöttö-putki 46 asennettuna liikkumaan vaunun 42 mukana. Lieteputki 46 on yhdistetty lasikuitua sisältävän se-30 mentti/vesi-lietteen syöttösäiliöön. Silotustela 45 on sijoitettu poikittain hihnan 34 poikki myötävirtaan vaunusta 42.

Käytössä liikkuvaa patjaa 32 ja kangashihnaa 34 pyöritetään vastaavia ratojaanpitkin hitaasti osoitet-35 tuun suuntaan ja liete virtaa lieteputkesta 46 lietteen- 66339 34 jakovaunuun 42. Liete jakautuu tasaisesti hihnalle 34 kasvavina kerroksina vaunun 42 edestakaisen liikkeen vaikutuksesta muodostaen siten levyn hihnalle 34. Silotustela 45 puristaa lietelevyn haluttuun paksuuteen.

5 Lietelevystä poistetaan vettä sen kulkiessa eteenpäin imulla liikkuvan patjan 32 ja kangashihnan 34 läpi kunnes liete saavuttaa riittävän jäykän tilan, että se voidaan poistaa hihnalta 34 kohdassa 49.

Kuvio 2 esittää Magnani-tyyppistä konetta kuitu-10 lujitteisten sementtiputkien valmistusta varten. Liet-teenjakoputki 52 on sijoitettu raon 52a yläpuolelle, joka muodostuu teräsmuodostustelan 56 ja vettä läpäisevän suodatuskankaan 53, joka on kääritty tiiviisti myötäpäivään pyörivän rei'itetyn onton metallisylinterin 15 54 ympäri, ulkopinnan väliin, kuten kuviosta 2 nähdään.

Lietteenjakoputki 52 liikkuu edestakaisin pitkin rakoa 52a , ts. kohtisuoraan paperin tasoa vastaan kuviossa 2. Telaa 56 voidaan siirtää vaakatasossa ja se pyörii vastapäivään, kuten nuolet 57 osoittavat. Telan 56 vaaka-20 suora siirtyminen oikealle kuviossa 2 jousen painetta vastaan sallii kuitulujitetun sementtiaineksen kerrostumisen suodatuskankaalle 53 sylinterin 54 ympärille samalla ylläpitäen puristuspaine ainetta vastaan. Sylinterin 54 päät ovat suljetut ja sen sisus on yhdistetty 25 imuputken 58 kautta imupumppuun (ei näy kaviossa). Toinen tela 59 on sijoitettu kiinteälle etäisyydelle tuurnasta.

Käytössä lasikuitua sisältävää sementti/vesi-lie-tettä syötetään putken 52 läpi tuurnalla 54 olevan suo-30 datuskankaan 53 ja telan 56 välissä niin, että suodatus-kankaalle 53 rakentuu kasvavia lietekerroksia. Tela 56 silottaa pintaa ja puristaa lietettä, kun se kerrostuu suodatuskankaalle, samalla kun tuurnan 54 läpi kohdistettu imu poistaa vettä lietteestä. Siten suodatuskan-35 kaalle 53 rakentuu sitkeä ja tiivis homogeeninen sylin- 35 66339 teri sementtiyhdistelmäaineksesta. Kun haluttu paksuus on saavutettu, alkaa tela 59 toimia täydentämään se-menttiyhdistelmäaineksen silottamista ja puristusta.

Tuurna 54 muodostetun kuitulujitteisen menetti-5 putken kanssa poistetaan koneesta ja siirretään toiseen yksikköön, jossa tuurna 54 vedetään ulos ja sementin annetaan kovettua. Puisia muovaussydämiä voidaan panna putken sisälle sen todellisen muodon säilyttämiseksi kunnes sementti on täysin kovettunut.

10 Kuvio 3 kuvaa erästä muuta tunnettua laitetyyp- piä lasikuitulujitteisten sementtilevyjen valmistamiseksi "spray-up"-menetelmällä. Suihkusuuttimessa 10, johon syötetään sementti/vesi-lietettä, on keskellä ilmaputki 12, joka on yhdistetty suurpaineilmalähteeseen, n. 5 baa-15 ria; ja se työntää kartiomaisen lietesuihkun 15 aukostaan 14. Tunnetuntyyppiseen silppukanuunaan 16 syötetään kuitunippu 17, joka käsittää jatkuvien lasikuitusäikei-den ryhmiä, ja ilmaa samanlaisella suurella paineella, ja se leikkaa lasikuitunipun halutun pituisiksi 20 n. 1-5 cm:n säikeiksi ja ajaa ulos leikatut säikeet kantavassa iimasuihkussa 18, jonka akseli A-A muodostaa kulman lietevirran 15 akselin B-B kanssa mutta leikkaa sen.

Näiden kahden virran leikkauskohtaan on sijoitet-25 tu suorakulmainen muovauslaite 19, jonka pohja 20 muodostaa tyhjökammion, joka on 21:ssä yhdistetty imuläh-teeseen, jossa on n. 1 baari ilmakehän painetta pienempi paine, ja laskuputkeen 22. Tyhjökammion yläpään muodostaa verkkopinta 25, joka vuorostaan on peitetty märkä-30 lujalla voimapaperilla 24.

Suihkusuuttimen 10 ja silppukanuunan 16 muodostamaa kokonaisuutta kuljetetaan edestakaisin muovaus-laitteen 19 pituussuunnassa, kohtisuoraan paperin tasoa vastaan. Liete- ja lasikuituvirrat sekoittuvat ennen ker-35 rostumista muovauslaitteessa 19, jossa lasikuitua sisäl- 36 66339 tävä liete kerrostuu haluttuun paksuuteen ja siitä poistetaan senjälkeen vesi imulla voimapaperin 24 ja verkon 23 läpi.

Nimenomaisissa levyissä,joita käytettiin testeis-5 sä, joiden tulokset on esitetty kuvioissa 4-7, levyt kerrostettiin 7 mm:n paksuuteen, lasikuitupitoisuuden ollessa n. 5,5 paino-% ja kuidut oli leikattu 37 mm:n säiepituuteen. Tarvittavien vertailujen saamiseksi puolet kustakin levystä suihkutettiin valmiiksi käyttäen 10 tämän keksinnön mukaista lasikuitua, kun taas toinen puolikas tehtiin käyttäen lasin nro 1 kuituja. Lasikuidut vedettiin kummassakin tapauksessa lämpötilassa, jossa viskositeetti oli 1000 poisia, platina-suuttimesta, jossa oli 408 kärkeä. Kumpaakin kuitutyyppiä varten 15 käytetty koko oli sama. Kerratut säikeet ryhmitettiin säieryhmiksi ja säieryhmät muodostettiin tavalliseen tapaan kuitunipuksi,jonka Tex (ts. paino grammoissa pi-tuuskilometriä kohti) oli n. 2400.

Levyt tehtiin lietteestä, joka sisälsi 3 osaa 20 sementtiä 1 osaa kohti hiekkaa. Lietteen vesi/sementti-suhde oli 0,5 ja tyhjön käytön jälkeen tämä suhde oli n. 0,3. Levyjä käsiteltiin sitten seuraavasti:

Levyt, joissa on kuitua alkukovetus 16 tuntia yksinker-25 + vertailulevyt, joissa täisestä peitetty- on lasin nro 1 kuitua nä muovikalvolla jatkokovetus 7 päivää 100 %:n suhteellisessa kosteudessa 20°C:ssa

Levyt, joissa on kuitua alkukovetus 16 tuntia yksinker-30 + vertailulevyt, joissa taisesti peitetty- °n lasin nro 1 kultua nä muovikalvolla jatkokovetus 28 päivää 100 %:n suhteellisessa kosteudessa 20°C:ssa.

6 6 3 3 9 37

Keksinnön lasikuitujen suoritusominaisuuksien mittaamiseksi ja sen määrittämiseksi, oliko yksittäisillä säikeillä tehdyillä testeillä saatu parannus vielä jäljellä aineksen täysmittakaavaisessa koestuksessa, 5 leikattiin levyistä palasia nopeutettua testausta varten.

160 mm x 50 mm:n palasia leikattiin levyn pituussuunnassa ja myös suorakulmaisesti levyn pituuden suhteen. Palaset upotettiin sitten 50-°C:teiseen veteen.

Palasia leikattiin riittävästi kummastakin levystä 10 antamaan näytesarja. Tämä tarkoitti, että palasten lujuus voitiim määrittää aikapohjalta poistamalla joukko palasia vedestä määrätyin väliajoin ja mittaamalla jokaisesta levystä sama arvo jokaisen aikavälin jälkeen. Tarkemman osoituksen saamiseksi lujuudesta jokainen mittaus otet-15 tiin mittauksien keskiarvona neljästä palasesta, joista kaksi oli leikattu kohtisuoraan levyn pituutta vastaan. Toinen kahdesta palasesta, jotka oli leikattu kummastakin suunnasta, testattiin alapuoli ylöspäin (ts. pinta, joka oli ollut kosketuksessa muotin pinnan kanssa) ja 20 muut yläpuoli ylöspäin.

Palasista mitattiin murtomoduuli (taivutuslujuus) ja deformoituminen maksimijännityksellä, ts. taipuma murtohetkellä. Tulokset on esitetty kuvioissa 4-7. Kuviot 4 ja 5 esittävät tuloksia levyille, jotka on tehty 25 käyttäen esimerkin 15 lasikuituja verrattuna levyihin käyttäen lasin nro 1 kuituja, kun taas kuviot 6 ja 7 antavat samanlaiset tulokset levyille, jotka on tehty esimerkin 53 kuiduilla verrattuina lasin nro 1 kuituihin.

Suihkutettujen levyjen ,joista vesi on poistettu, -2 30 pitkäaikainen taivutuslujuus (MOR) ja n. 13,5-14 Nmm

Rakennussuunnitelman kannalta on aika,joka kuluu MOR:n -2 alentumiseen 16 Nmm :een merkitsevä. Graafiset esitykset MOR:lie (kuviot 4 ja 6) osoittavat siten ajan, jona tämä luku saavutetaan tai todennäköisesti saavutetaan.

38 6 6 3 3 9

Kummallekin kuvaparille 4,5 ja 6,7, on esitetty myös likimääräinen vastaavuus vuosissa luonnollisissa ilmasto-olosuhteissa Yhdistyneessä kuningaskunnassa nopeutetun vanhentamisen jaksoille 50°C:ssa, joille palaset 5 altistettiin.

Tulokset osoittavat, että esimerkin 15 lasikuidulla lujitetuilla levyillä oli parantunut MOR, joka toden- -2 näköisesti ei alentuisi 16 Nmm :n tasolle vähemmässä kuin n. 70 päivässä 50°C:ssa, mikä vastasi vähintäin 10 18 vuotta luonnon ilmasto-olosuhteissa, verrattuna 22 päivään 50°C:ssa, mikä vastaa n. 6 vuotta luonnollisissa sääolosuhteissa, levyille, jotka on lujitettu lasin nro 1 kuiduilla. Esimerkin 53 lasikuidulla oli myös pa- -2 rantunut MOR, joka ei alentunut 16 Nmm reen vähemmässä 15 kuin n. 50 päivässä 50°C:ssa, mikä vastaa 14 vuotta luonnollisissa ilmasto-olosuhteissa. Tuloksissa taipumalle murtohetkellä näkyy samanlainen parannus.

Eräs menetelmä, jolla keksinnön mukaisia lasikuituja voidaan yhdistää sementtituotteisiin, on sekoittaa 20 leikatut säikeet vesi/sementti-lietteeseen käyttäen tun-netuntyyppistä sekoituslaitetta ja valaa liete sitten muottiin tai muovauslaitteeseen ja poistaa vesi siitä imulla ja/tai puristamalla.

Claims

39 66339

1. Alkalinkestäviä lasikuituja käytettäviksi lujitteena sementtituotteissa, jotka kuidut on tehty lasi- 5 yhdistelmästä, joka sisältää Si02, R20, Zr02 ja Cr203, tunnet tu siitä, että yhdistelmä sisältää painoprosenteissa: Si02 55-75 % R20 11-23 %

2. Patenttivaatimuksen 1 mukaisia lasikuituja, tunnettu siitä, että yhdistelmä sisältää R'0 9 paino-%:iin asti, joka R'0 on joku tai useampi seuraa-vista: MgO, CaO, SrO, BaO, ZnO, FeO, MnO, CoO, NiO ja 25 CuO.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukaisia lasikuituja, tunnettu siitä, että Ainepitoisuus ei ylitä 5 %, kun Zr02 ylittää 13 %.

4. Jonkun edellä esitetyn patenttivaatimuksen 30 mukaisia lasikuituja, t u n n e t tu siitä, että yhdistelmä lisäksi sisältää B203 5 paino-%:iin asti.

5. Jonkun edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukaisia lasikuituja, t u n n e t tu siitä, että yhdistelmä sisältää lisäksi PbO 2 paino-%:iin asti ja la- 40 6 6 3 3 9 si on sulatettu olosuhteissa, joissa vältetään lyijy-metallin muodostumista lasiin.

6. Jonkun edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukaisia lasikuituja, tunnettu siitä, että 5 yhdistelmä lisäksi sisältää Th02 4 paino-%:iin asti.

7. Jonkun edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukaisia lasikuituja, t u n n e t tu siitä,että yhdistelmä lisäksi sisältää F 1 paino-%:iin asti.

8. Jonkun edellä esitetyn patenttivaatimuksen 10 mukaisia lasikuituja, tunnet tu siitä, että yhdistelmä lisäksi sisältää jotakin seuraavista: v2®5' Ta2°5' Mo03 tai Märässä 2 paino-%:iin asti.

9. Jonkun edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukaisia lasikuituja, t u n n e t tu siitä, että 15 harvinaisten maametallien oksidien pitoisuus ei ylitä 10 %.

10. Jonkun edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukaisia lasikuituja, t u n n e t tu siitä, että harvinaisten maametallien oksidien pitoisuus on suurempi 20 kuin 2,8 % ja Ti02~pitoisuus ei ylitä 5 %.

10 Zr02 6-22 % Cr203 0,1- 1 % A1203 0,1- 7 % harvinaisten maametallien oksideja + Ti02 0,5-16 %, 15 jossa R20 on yksi tai useampia Nakista, K20:sta ja Li20:sta, Ti02-pitoisuus ei ylitä 10 % ja edellä mainittujen aineosien kokonaismäärä muodostaa vähintäin 88 paino-% lasista, jolloin lasi on sulatettu ei-hapettavissa olosuhteissa niin, että kaikki tai pääasiallinen osa 20 lasissa olevasta kromista on kolmiarvoisessa tilassa.

11. Jonkun edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukaisia lasikuituja, tunnet tu siitä, että yksittäisten R20-komponenttien määrät ovat seuraavilla alueilla:

25 Na20 6-20 % K20 0-10 % Li20 0- 3 %.

12. Jonkun edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukaisia lasikuituja, t u n n e t tu siitä, että R20:n 30 kokonaispitoisuus on väliltä 14-17 %.

13. Jonkun edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukaisia lasikuituja, tunne ttu siitä, että Si02~pitoisuus on väliltä 57-69 %. 41 66339