FI74941B - Glaskomposition som laempar sig foer fiberframstaellning. - Google Patents

Description

1 74941

Kuitujen valmistukseen sopiva lasikoostumus

Kyseessä oleva keksintö koskee lasia, josta voidaan tehdä kuituja erikoisesti virtaavan kaasun avulla paineen alaisena .

Sen kohteena on erikoisesti lasi, jota voidaan vetää ei-jatkuviksi kuiduiksi antamalla kaasuvirran vaikuttaa lasisäikeisiin, jotka tulevat useista aukoista.

Lasiseokset, joita tavallisesti käytetään ei-jatkuvien kuitujen valmistukseen, ovat tuloksena kompromissistä mainituille kuiduille haluttujen ominaisuuksien ja teollisten menetelmien asettamien ehtojen välillä. Kaikkein eniten käytettyssä menetelmässä syötetään sulaa lasia onttoon esineeseen, joka pyörii suurella nopeudella.

Tässä esineessä on periferinen seinämä reiällinen ja näiden useiden aukkojen kautta lasi ruiskuaa horisontaalisesti sentrifugivoiman vaikutuksesta. Tällä tavoin muodostuu primäärisiä kuituja, jotka sitten venytetään ylhäältä alas liekkien tai kaasuvirran avulla. Materiaalin laatu, jota käytetään onton esineen valmistukseen, määrää lasilaadun sellaiseksi, että tyypilliset fysikaaliset ominaisuudet sallivat kuitujen teon alle 1200°C:n lämpötiloissa.

Tämän tyyppisiä seoksia on selostettu erikoisesti FR-pa-tentissa n:o 1 355 739.

Näistä traditionaalisista lasilaaduista lähtemällä saatuja kuituja käytetään useiden eristysaineiden valmistukseen, jotka ovat täysin tyydyttäviä silloin, kun ne joutuvat suhteellisen vähän kohotettuihin lämpötiloihin, jotka eivät juuri ylitä 400°C; yläpuolella lämpötilan 450°C nämä tuotteet turmeltuvat melko nopeasti lasin ra 2 74941 kenteen muuttumisen vuoksi, mikä käytännössä ilmenee mainittujen tuotteiden enemmän tai vähemmän selvänä kokoon-painumisena, mikä aiheuttaa nimenomaan niiden eristys-ominaisuuksien huomattavan alenemisen.

Sellaisten eristävien tuotteiden saaminen, joilla olisi parempi kestävyys termisen rasituksen aikaansaamaa kokoon-painumista vastaan vaatii siis sellaisen lasin käyttämistä, joka alkaa pehmetä korkeammissa lämpötiloissa kuin traditionaalinen lasi.

Joitakin ratkaisuja on jo ehdotettu, kuten basalttiki-vestä valmistetun lasin käyttöä tai näiden luonnon tuotteiden seoksen jäljentämistä. Nämä lasilaadut vedetään kuiduiksi tavallisesti menetelmien mukaan, joissa käytetään sulan lasin sentrifugoimista, joka on kerroksena suurella nopeudella pyörivän pyörän päällä tai lasisäikei-den vetämistä kaasuvirran avulla suukappaleesta, joka on platinalejeerinkiä.

Näillä kuumuuden vaikutusta paremmin kestävillä laseilla ovat muuttumislämpötilat Tg (mikä vastaa käytännössä viskositeettiä η ilmoitettuna poisena tai desiPascal-sekuntina, kuten log η = 13) ainakin 650°C, kun taas traditionaalisella lasilla ne eivät ole kuin suunnilleen 54 0°C.

Näissä laseissa on kuitenkin voimakas rautaoksidipitoi-suus, usein yli 8 paino-%, mikä aiheuttaa määrättyjä hankaluuksia: tiedetään, että valmistettaessa näitä laseja sähköuuneissa, joissa on molybdeenielektrodit, nämä elektrodit kuluvat nopeammin. Samoin on tiedossa, että sellaisen lasin lämpötilaa, jonka rautapitoisuus on suuri, on vaikeata saada homogeeniseksi, ja siis myös sen viskositeettiä, mikä tulee esiin kuitujen vetämisessä suurempana määränä virheitä, joita kutsutaan lasin "helmien" nimellä.

3 74941

Kyseessä olevan keksinnön kohteena ovat seokset lasikuituja varten, joiden muuttumislämpötila T on korkea ja suh-teellisen alhaiset lämpötilat kuitujen vetämiseen käytännössä sopiville viskositeeteille, ja joissa ei esiinny tunnettujen lasien haittoja.

Kyseessä olevan keksinnön kohteena ovat myös lasikuituseok-set, joilla on samalla kertaa suhteellisen alhaiset lämpötilat kuitujen vetämiseen käytännössä sopivilla viskosi-teettiarvoilla ja riittävän suuri välimatka nesteytymisläm-pötilan ja näiden lämpötilojen välillä.

Seuraavassa selostuksessa tulevat esiin yksityiskohtaisemmin näiden seosten tyypilliset fysikaaliset ominaisuudet ja edut.

Keksintö käsittää pääasiallisesti kuitujen muodossa olevat lasit, ja nämä lasiseokset sisältävät seuraavia oksideja seuraavissa painoprosenteissa:

SiO 38 - 44 i AI 0 17,5 - 22 $

2 3 C

CaO 25 -29 %

MgO 0,1 - 5 t

Fe O 0,5 - 2,5 % 2 3 .

Na O 2 - 6 Ji 2 KO 0,1 - 6 % 2

Epäpuhtauksia alle 3 % Tällä alueella on piidioksidin ja aluminiumoksidin pitoisuuksien summa etupäässä välillä 58-62 tämän ansiosta voidaan saada lasia, jonka verkostoa muodostavien oksidien pitoisuus on riittävän suuri, mikä varmistaa hyvän soveltuvuuden kuitujen muodostamiseen ilman, että kuitenkaan vis- 4 74941 kositeetti nousisi liian voimakkaasti ja lisäksi parantaa muuttumattoman tilan tyypillisiä fysikaalisia ominaisuuksia.

Tällä alueella on myös maa-alkalioksidien summa etupäässä välillä 25-32 Lisäksi pidetään summa kalkki + alumi- niumoksidi etupäässä välillä 45-50 Näiden eri rajojen ansiosta voidaan myös muutella muuttumatonta tilaa pitämäl- o lä muuttumattoman tilan ylin lämpötila alapuolella 1300 C.

Alkalioksidien pitoisuuksien summan tulee olla yli 5 # ja etupäässä alle 11 %, jolloin voidaan parhaiten sovittaa yhteen mahdollisimman korkea lämpötila T ja säätää lämpötilat, jotka vastaavat kuitujen muodosfumiselle sopivia viskositeettejä.

Näiden eri oksidien vaikutus käy ilmi liitteen taulukossa I vertailun vuoksi esitetyistä erilaisista laseista.

5 74941

Keksinnön mukaisia lasikuituja voidaan saada erilaisilla menetelmillä ja laitteilla, jotka ovat alan asiantuntijoi-joiden tiedossa; siten niitä saadaan esimerkiksi vetämällä virtaavan kaasun avulla lasisäikeitä, jotka tulevat lukuisista kiinteistä rei'istä. On korostettava, että keksinnön mukaiset lasiseokset ovat erikoisen sopivia menetelmään ja laitteeseen, jotka on selostettu erikoisesti FR-patentissa n:o 2 223 318.

Keksinnön mukaisilla laseilla ovat muuttumislämpötilat lähes samat kuin basalttilaseilla, joilla ne ovat ainakin 650°C. Tämän fysikaalisen ominaisuuden vuoksi voidaan keksinnön mukaisesta lasista lähtemällä saatuja kuituja käyttää sellaisten tuotteiden valmistukseen, joita voidaan käyttää korkeissa lämpötiloissa, lähes 700°C:ssa, esimerkiksi eristysaineissa ilman, että niiden muoto tai dimensiot muuttuisivat havaittavasti.

Tämän osoittaa todeksi eräs menetelmä, jota käytetään testaamaan kuitumaisten aineiden lämmönkestokykyä ja määrittämään niiden käyttöalue.

Tämä normitusmenetelmä (normi DIN 52 271) käsittää pääasiallisesti sen, että kohdistetaan määrätty paine kuitu-alustaan, jonka absoluuttinen tiheys on tunnettu, pannaan se erilaisiin lämpötiloihin ja määrätään lämpötila, jossa todetaan mainitun alustan menevän kokoon 5 %.

Tulokset, jotka on koottu liitteen taulukkoon II, on saatu kuitualustoista, joiden absoluuttinen tiheys on 100 kg/ 3 2 m ja joihin kohdistettiin paine 981 N/m .

Nämä tulokset osoittavat, että keksinnön mukaisilla laseilla, joita esittää esimerkiksi n:o 1, on erinomainen lämmönkestokyky verrattuna joihinkin tunnettuihin laseihin (esimerkit n:ot 2-5), erikoisesti verrattuna basaltti-tyyppiseen lasiin (esimerkki 4).

6 74941

Keksinnön mukaisien lasien avulla saadaan yleisesti, niille tyypillisten ominaisuuksien ansiosta ja koska ne soveltuvat erikoisen tehokkaisiin kuidun muodostamismenetelmiin ja -laitteisiin, joihin on edellä viitattu, erinomaisen laadun omaavia ja useihin eri tarkoituksiin soveltuvia kuitutuotteita. Kuitujen käyttäytyminen on myös hyvä, kuten edellä on esitetty, ja ne kestävät värähtelyjä korkeassa kuumuudessa, joten niistä saadaan erinomaisia akustisia eristysaineita korkeisiin lämpötiloihin.

Teollisessa lämpöeristyksessä voidaan keksinnön mukaisia kuituja käyttää edullisesti levyinä, jotka ovat geometrisesta määriteltyjä ja jäykistetty polyraeerisideaineella, tai putkimaisina tuotteina, jotka ovat tarkoitettuja putkijohtojen eristykseen, ja joita tavallisesti nimitetään kuoriksi.

Keksinnön mukaisia kuituja voidaan käyttää myös kartongin tai metalliverkon päälle ommeltuina alustoina tai listojen muodossa, tai jopa irtonaisena täyttöä varten.

Keksinnön mukaisia kuituja voidaan lisätä palontorjunta-elementtien rakenteeseen kuten esimerkiksi palomuureihin.

Keksinnön mukaisia kuituja voidaan panna myös melua torjuvien elementtien rakenteeseen joko neste- tai kaasuputkien päälle ja/tai sisälle, joissa siirto tapahtuu korkeassa lämpötilassa.

Yleisesti ottaen voidaan keksinnön mukaisilla kuiduilla korvata edullisesti useita erilaisia tunnettuja kuituja erilaisissa käyttötarkoituksissa, kuten vahvistusaineina puolijäykissä tai jäykissä tuotteissa, jotka voivat joutua korkeisiin lämpötiloihin.

7 74941

TAULUKKO I

Oksidit Esim.1 Esim.2 Esim.3 Esim.4 Esim.5 Esim.6

Si02 42,3 39,4 38 40,7 40,1 42,4 A1203 18,5 18,9 23,8 17,9 20,1 18,0

CaO 27,7 28,7 27 31,8 27,7 24,8

MgO 0,3 0,6 0,4 1,2 0,5 2,8

Fe203 1,7 1,9 1,7 1,9 1,8 1,6

Na20 4,3 4,6 3,9 2,6 4,2 3,7 K20 4,3 5 4,3 3,1 4,8 4,7

Epäpuhtauksia 0,9 0,9 0,9 0,8 0,8 2,0

Tg 682 682 693 691 681 677 Lämpötila (°C), joka vastaa: 1000 poisea 1143 1118 1172 1126 1136 1133 100 poisea 1300 1267 1324 1265 1285 1300 50 poisea 1363 1329 1390 1323 1348 1375

Nesteytyminen (°C): 1230 1280 1330 1280 1260 1240

Kiteiden kasvamisen maksiminopeus lasissa (^u ms’1) 13,3 29 31,6 33 20 29,8 Lämpötila (°C), joka vastaa maksiminopeutta 1150 1050 1135 1115 1100 1100 8 74941

TAULUKKO II

Oksidit N:o 1 N:o 2 N:o 3 N:o 4 N:o 5

Keksinnön Tunnettu Kivestä Basaltti- Kuonasta mukainen lasikuitu tehty kuitu tehty lasikuitu kuitu kuitu

Si02 42,3 64,6 47,0 45,9 41,4 A1203 18,5 2,9 14,6 12,9 11,7

CaO 27,7 6,5 18,4 10,5 40,6

MgO 0,3 3,0 8,5 9,3 4,0

Fe203 1,7 0,4 6,5 12,6 0,8

Na20 4,3 13,8 2,6 3,1 K20 4,3 1,0 0,5 1,2

Ti02 - - 0,6 2,8

MnO - - - - 0,7 B203 - 5,0

BaO - 2,4

Epäpuhtauksia 0,9 0,4 1,3 1,7 0,8

Kokoonpainumis- lämpötila

(5 %) 675°C 515°C 640°C 650°C 700°C

Claims (7)

74941

1. Lasikuitu, tunnettu siitä, että se sisältää seuraavia oksideja alla määriteltyjen painoprosenttien mukaisesti: Si02 38 - 44 % A1203 17,5 - 22 % CaO 25 - 29 % MgO 0,1 - 5 % **e2^3 O»5 - 2,5 % Na20 2 6 % K20 0,1 - 6 % epäpuhtauksia alle 3 % ja että maa-alkalioksidien summa jää pienemmäksi tai yhtä suureksi kuin 32 % ja alkalioksidien summa on yli 5 %.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lasikuitu, tunnettu siitä, että summa Si02 + A1203 on välillä 58-62 %.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lasikuitu, tunnettu siitä, että summa Al203 + CaO on välillä 45-50 %.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lasikuitu, tunnettu siitä, että alkalioksidien summa Na20 + K20 on yhtä suuri tai pienempi kuin 11 %.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen lasikuitu, tunnettu siitä, että sen koostumus on painon mukaan seuraava: Si02 42,3 % A1203 18,5 % CaO 27,7 % MgO 0,3 % Fe203 1,7 % Na20 4,3 % K20 4,3 % epäpuhtauksia 0,9 %. 10 74941

6. Jonkin patenttivaatimusten 1-4 mukainen lasikuitu, tunnettu siitä, että sen koostumus on painon mukaan: Si02 39,4 % A1203 18,9 % CaO 28,7 % MgO 0,6 % Fe203 1,9 % Na20 4,6 % K20 5 % epäpuhtauksia 0,9 %.

7. Lämpöä eristävä, tulta torjuva ja/tai ääntä eristävä putkimainen, kuorimainen tai levymäinen jäykkä tai puolijäykkä tuote, joka on kokonaan tai osaksi valmistettu lasikuiduista, tunnettu siitä, että lasikuidun koostumus on painoprosenteissa : Si02 38 - 44 % A1203 17,5 - 22 % CaO 25 - 29 % MgO 0,1 - 5 % Fe203 0,5 - 2,5 % Na20 2 - 6 % K20 0,1 - 6 % epäpuhtauksia alle 3 % ja että maa-alkalioksidien summa jää pienemmäksi tai yhtä suureksi kuin 32 % ja alkalioksidien summa on yli 5 %. 74941