KR810000742B1 - Alkali resistant glass composition - Google Patents

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KR810000742B1
KR810000742B1 KR7803601A KR780003601A KR810000742B1 KR 810000742 B1 KR810000742 B1 KR 810000742B1 KR 7803601 A KR7803601 A KR 7803601A KR 780003601 A KR780003601 A KR 780003601A KR 810000742 B1 KR810000742 B1 KR 810000742B1
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KR
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glass
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mno
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spinning
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Korean (ko)
Inventor
이사오 와까다
슈우이찌 야마자끼
히데오 다구찌
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가스가 게사지
닛또 보오세끼 가부시끼 가이샤
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00Fibre or filament compositions

Abstract

A glass for spinning alkali-resistant concrete-reinforcement fiber glass contains SiO2 54-60, ZrO2 13-16, Na2O 12-15, MnO 5.5-14, and CaO 0-7%. The amt. of MnO added to improve alk. resistance should be at least the amt. of CaO used; Mno+CaO is >=11%. Thus, a mixt. contg. SiO2 57.5, ZrO2 15.5, MnO 7.0, CaO 6.5, and Na2O 14.5 % is melted at 1350≰C in a Pt crucible and spun into 16μ diam. fibers. The glass has liquidus temp. 1195≰C and temp. at which viscosity is 1000p 1210≰C A low wt. loss was obtained when fibers were tested in alkali solns, including the filtrate from aq. portland cement.

Description

유리 조성물Glass composition

본 발명은 양호한 섬유-형성력을 갖는 유리 조성물, 특히 시멘트제품용 보강제로서 사용되는 양호한 알칼리 내성 유리 섬유를 제조하는데 적합한 유리 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to glass compositions having good fiber-forming ability, in particular glass compositions suitable for producing good alkali resistant glass fibers for use as reinforcements for cement products.

시멘트제품을 보강하기 위해 사용되는 유리 섬유는 알칼리내성을 가져야 하다. 일정량의 산화지르코늄을 유리, 특히 알칼리-함유 유리에 부가하면 유리의 알칼리 내성이 증가하고, 알칼리 내성 유리섬유가 제조될 수 있는 것은 공지이다. 이와 같은 산화지르코늄 함량을 갖는 대표적인 유리 조성물은 일본 특허 공고 제40,126호/74에 기재되어 있다. 이 특허 공고에 기재된 유리 조성물은 산화 지르코늄을 7∼11몰%만큼 다량으로 함유하지만, 1320℃이하의 비교적 낮은 섬유-형성 온도를 가지며, 이 온도는 산화지르코늄을 함유하는 종래의 유리 조성물의 경우에 있어서 약 1450℃이상의 온도보다 상당히 낮다. 그러나, 높은 산화지르코늄 함량을 갖는 유리 조성물은 액상 온도가 높아 용융성이 약하므로 균일한 용융 유리를 얻기가 힘들고 섬유 형성을 행하는 것이 용이하지 않다. 예를 들면, 높은 산화지르코늄 함량을 갖는 유리조성물은 알칼리 금속 성분을 전혀 함유하지 않기 때문에 높은 섬유-형성온도를 갖는 E 유리보다 용융성이 약하다. 또한, 그의 섬유-형성 온도는 E 유리의 것보다 약 70∼160℃ 더 높다. 그러므로, 이와 같은 유리 조성물에 사용되는 내화재가 극히 한정되고, 내화재의 침식이 현저하고, 이 유리 조성물을 방사하기 위해 사용하는 백금부싱이 수명이 단축되는 등의 여러 가지 결점이 있다.The glass fibers used to reinforce cement products must have alkali resistance. It is known that addition of a certain amount of zirconium oxide to glass, especially alkali-containing glass, increases alkali resistance of the glass, and alkali resistant glass fibers can be produced. Representative glass compositions having such a zirconium oxide content are described in Japanese Patent Publication No. 40,126 / 74. The glass compositions described in this patent publication contain a large amount of zirconium oxide by 7 to 11 mole percent, but have a relatively low fiber-forming temperature of 1320 ° C. or lower, which is the case for conventional glass compositions containing zirconium oxide. It is considerably lower than the temperature above about 1450 ℃. However, a glass composition having a high zirconium oxide content has a high liquidus temperature and weak meltability, making it difficult to obtain a uniform molten glass and not easily forming fibers. For example, glass compositions having a high zirconium oxide content do not contain any alkali metal components and therefore are less soluble than E glass having a high fiber-forming temperature. In addition, its fiber-forming temperature is about 70-160 ° C. higher than that of E glass. Therefore, there are various drawbacks such as the fire retardant used in such a glass composition is extremely limited, the erosion of the fire retardant is remarkable, and the platinum bushing used for spinning the glass composition is shortened in life.

한편, 유리 섬유를 방사하는 방법이 여러 가지 있는데, 예를 들면 귀슴속제 평노즐판을 사용하고 다수의 노즐을 사용하는 방법, 다수의 팁노즐을 갖는 노즐판을 사용하는 방법, 팁의 열 사이에 냉각 휠을 평행하게 배치하여 각 팁에서 형성된 용융 유리의 콘을 냉각시키는 팁 노즐판을 사용하는 방법 등이다. 높은 산화지르코늄 함량을 갖는 유리 조성물을 방사용으로 사용한 경우, 장치, 특히 냉각휠은 유리 조성물중 알칼리 금속 산화물의 콘으로부터 증발되는 알칼리 성분에 의해 손상되어 안정한 방사를 저하시킨다.On the other hand, there are a number of methods for spinning glass fibers, for example, using a tempered flat nozzle plate and using a plurality of nozzles, a method using a nozzle plate having a plurality of tip nozzles, and between rows of tips. And a tip nozzle plate for arranging cooling wheels in parallel to cool the cone of molten glass formed at each tip. When glass compositions having a high zirconium oxide content are used for spinning, the device, in particular the cooling wheel, is damaged by the alkali component evaporating from the cone of alkali metal oxides in the glass composition, thus reducing stable spinning.

본 발명의 목적은 상기한 제반 결점을 해결하며, 알칼리 내성, 용융성이 양호하고, 용이하게 냉각되는 산화지르코늄을 함유하는 알칼리 내성 유리 조성물을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to solve the above-mentioned shortcomings and to provide an alkali resistant glass composition containing zirconium oxide, which has good alkali resistance, good meltability, and is easily cooled.

본 발명의 다른 목적을 섬유 형성 온도가 낮으며, 섬유형성에서 E유리와 동일한 실행성을 가지며, 팁 노즐판을 사용할 경우 장치, 특히 냉각 휠을 손상시키지 않고 유리 섬유를 안정하게 방사시킬 수 있는 방사법을 사용할 수 있는 유리 조성물을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a low fiber formation temperature, the same performance as E glass in fiber formation, and a spinning method capable of stably spinning the glass fibers without damaging the device, especially the cooling wheel, when using a tip nozzle plate. It is to provide a glass composition that can be used.

본 발명의 유리 조성물은 다음과 같은 조성을 갖는다.The glass composition of this invention has the following composition.

SiO254∼60중량%SiO 2 54-60 wt%

MnO 5.5∼14중량%MnO 5.5-14 wt%

ZrO213∼16중량%ZrO 2 13-16 wt%

CaO 7중량% 이하CaO 7 wt% or less

Na2O 12∼15중량%Na 2 O 12-15 wt%

여기에서, MnO 및 CaO의 전체 중량은 11중량% 이상이어야 하고, MnO의 중량은 CaO의 중량과 같거나 또는 그 이상이어야 한다.Here, the total weight of MnO and CaO should be at least 11% by weight, and the weight of MnO should be equal to or greater than the weight of CaO.

본 발명의 유리 조성물에서, SiO2의 비율은 용융시에 용융 유리의 점도를 적당하게 유지하기 위해 주로 54∼60중량%로 한정된다. 만약 이 비율이 54중량% 이하일 경우, 점도는 액화 온도와 비교했을 때에 너무 낮으며, 그 결과 방사가 어렵게 된다. 한편, 이 비율이 60중량%를 초과할 경우, 본 발명의 목적을 충족시키는데 점도가 너무 높아지게 된다.In the glass composition of the present invention, the proportion of SiO 2 is mainly limited to 54 to 60% by weight in order to properly maintain the viscosity of the molten glass upon melting. If this ratio is 54% by weight or less, the viscosity is too low compared with the liquefaction temperature, and as a result, the spinning becomes difficult. On the other hand, when this ratio exceeds 60 weight%, a viscosity will become too high to satisfy the objective of this invention.

ZrO2의 비율은 13∼16중량%로 한정된다. 만약, 이 비율이 13중량% 이하일 경우, 충분한 알칼리 내성을 얻을 수 없게 되며, 한편, 이 비율이 16중량% 이상일 경우, 액상 온도가 급격히 상승하게 되어 방사가 어렵게 된다.The ratio of ZrO 2 is limited to 13 to 16% by weight. If this ratio is 13% by weight or less, sufficient alkali resistance cannot be obtained. On the other hand, when this ratio is 16% by weight or more, the liquidus temperature rises rapidly, and spinning becomes difficult.

Na2O의 비율은 12∼15중량%로 한정된다. 만약 이 비율이 12중량% 이하일 경우, 용융성은 부족하게 되며, 액상 오도는 상승되며, 한편 이 비율이 15중량% 이상일 경우, 점도는 낮아져서, 콘으로부터 알칼리 성분의 증발이 증가하게 된다.The ratio of Na 2 O is limited to 12 to 15% by weight. If this ratio is 12% by weight or less, the meltability becomes insufficient, and the liquidity misleading increases, while when this ratio is 15% by weight or more, the viscosity decreases, so that the evaporation of the alkaline component from the cone increases.

MnO의 비율은 5.5∼14중량%이어야 하며, 한편 MnO 및 CaO의 전체 중량은 11중량% 이상이어야 하고, MnO의 중량은 CaO의 중량과 같거나 그 이상이어야 한다. MnO의 비율이 5.5중량% 이하이고, 기타 조건이 충족되는 경우, 액상 온도는 상승되며, 용융성은 나빠지게 되어 노즐을 통과한 용융 유리가 용이하게 냉각될 수 없으며, 알칼리내성도 저하된다. 한편, 이 비율이 14중량% 이상일 경우, 점도는 저하되어 방사를 적당히 행할 수 없다.The proportion of MnO should be 5.5-14% by weight, while the total weight of MnO and CaO should be at least 11% by weight and the weight of MnO should be equal to or greater than the weight of CaO. If the proportion of MnO is 5.5% by weight or less, and other conditions are satisfied, the liquidus temperature rises, the meltability deteriorates, and the molten glass passing through the nozzle cannot be easily cooled, and the alkali resistance also decreases. On the other hand, when this ratio is 14 weight% or more, a viscosity falls and it cannot perform spinning suitably.

CaO는 MnO

Figure kpo00001
CaO이고, MnO 및 CaO의 전체 중량이 11중량% 이상인 조건하에서 MnO 대신에 7중량%까지 함유할 수 있다. CaO의 비율이 7중량% 이상이거나 또는 CaO>MnO인 경우, CaO는 MnO의 기능을 억제하는 경향이 있으며, 또한 액상 온도를 크게 상승시키는 경향이 있다. ZrO2와 추가로 소량의 Al2O3를 함유하는 종래의 알칼리 내성 유리 조성물과 달리, Al2O3는 액상온도의 상승과 알칼리내성의 저하를 방지하기 위해 본 발명의 유리 조성물에 첨가해서는 안된다. 또한, B2O3와 P2O5가 알칼리 내성에 대한 저하 성분으로서 작용하기 때문에, 이 성분들을 본 발명의 유리 조성물에 첨가해서는 안되지만, 이 성분들을 불순물로서 1중량%까지 허용할 수 있다.CaO is MnO
Figure kpo00001
It is CaO and can contain up to 7 weight% of MnO instead of MnO on condition that the total weight of MnO and CaO is 11 weight% or more. When CaO ratio is 7 weight% or more, or CaO> MnO, CaO tends to suppress the function of MnO, and also tends to raise a liquid phase temperature significantly. Unlike conventional alkali resistant glass compositions containing ZrO 2 and additionally small amounts of Al 2 O 3 , Al 2 O 3 should not be added to the glass compositions of the present invention to prevent rise in liquidus temperature and deterioration of alkali resistance. . In addition, since B 2 O 3 and P 2 O 5 act as reducing components for alkali resistance, these components should not be added to the glass composition of the present invention, but these components can be allowed up to 1% by weight as impurities.

본 발명의 유리 조성물은 기타 섬유 형성 유리 조성물과 같이 정화제로서 CaF2, Na2SO4, Sb2O3, AS2O3등과 같이 흔히 사용되는 성분들을 함유할 수 있다. 또한, 본 발명의 유리 조성물은 상기한 개개의 유리 성분의 원료로 오염된 K2O, Al2O3, Fe2O3, TiO2등과 같은 기타 화합물과 불순물로서 용융 장치 또는 방사 장치의 내화재로부터 침출된 Cr2O3, SnO2와 같은 화합물을 약 1중량% 이하로 함유할 수 있다.The glass composition of the present invention may contain components commonly used as a purifying agent, such as CaF 2 , Na 2 SO 4 , Sb 2 O 3 , AS 2 O 3 , and the like as other fiber forming glass compositions. In addition, the glass composition of the present invention is obtained from refractory materials of melting apparatus or spinning apparatus as impurities and other compounds such as K 2 O, Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , TiO 2, and the like contaminated with the raw materials of the individual glass components described above. The compound, such as leached Cr 2 O 3 and SnO 2 , may be contained at about 1% by weight or less.

본 발명의 유리 조성물에 있어서, 상기한 목적은 개개의 성분들을 한정된 양으로 사용하여 성취시킬 수 있으며, 가장 중요한 점은 산화 망간과 산화칼슘의 전체 중량이 11중량%인 조건하에서 산화 망간을 다량으로, 즉 5.5중량%까지 함유시키는 것이다.In the glass composition of the present invention, the above object can be achieved by using individual components in a limited amount, and most importantly, a large amount of manganese oxide under the condition that the total weight of manganese oxide and calcium oxide is 11% by weight. That is, it is made to contain up to 5.5 weight%.

산화망간을 다량으로 함유시킴으로써, 본 발명의 유리 조성물은 용융성이 극히 우수하여 유리보다 용이하게 용융되어 균일한 용융 유리를 제조한다. 또한, 유리조성물의 액상 온도는 약 1050˚∼1200℃만큼 낮출 수 있고, 그의 방사 온도를 저하시킬 수 있으므로, 유리와 거의 동일한 조건하에서 방사시킬 수 있다. 첨가해서 수득된 용융 유리는 용이하게 냉각할 수 있으므로, 알칼리의 증발이 억제되고, 냉각 휠을 장기간 사용할 수 있으므로, 유리 섬유를 안정하게 방사할 수 있고, 우리 섬유를 알칼리에 더 내성을 갖게 할 수 가 있다.By containing a large amount of manganese oxide, the glass composition of this invention is extremely excellent in meltability, and is melted more easily than glass, and produces uniform molten glass. In addition, since the liquidus temperature of the glass composition can be lowered by about 1050 DEG C to 1200 DEG C, and the emission temperature thereof can be lowered, it can be spun under almost the same conditions as glass. Since the molten glass obtained by addition can be cooled easily, since evaporation of alkali is suppressed and a cooling wheel can be used for a long time, glass fiber can be stably spun and our fiber can become more resistant to alkali. There is.

더 구체적으로, 본 발명의 유리 조성물에 의해, ZrO2가 다량으로 함유될지라도, 유리 조성물은 용융성이 극히 양호하고, 균일한 유리를 제공해 준다. 예를 들면, 도가니에 넣은 유리 원료 혼합물을 전기로에 넣고 용융시켜 비-용융물의 면적과 용융물의 면적이 도가니의 상부에서 동일하게 하는데 필요한 시간을 측정하여 비교하는 용융성 시험법에 의하여, 유리 조성물을 함유하는 종래의 ZrO는 약 75분을 필요로 하며, 한변 본 발명의 유리 조성물은 200메슈체(Tyler)를 통과하고, 1350℃에서 용융하는 원료 혼합물 100g을 사용함으로써 약 45분 정도만 필요로 한다. 이것은 후기하는 표 2에 나타낸 결과로 설명할 수 있으며, 여기에서 본 발명의 유리 조성물은 극히 낮은 점도를 가지며, 동일한 액상 온도에서 유리 조성물을 함유하는 종래의 ZrO2이 점도의 절반치에 해당한다. 본 발명의 유리 조성물의 우수한 용융성은 강력한 플럭스인 망간 원료의 기능에 부분적으로 기인한다.More specifically, with the glass composition of the present invention, even if a large amount of ZrO 2 is contained, the glass composition provides extremely good meltability and uniform glass. For example, a glass composition may be prepared by melting and melting a glass raw material mixture in a crucible by measuring the time required to make the area of the non-melt and the area of the melt equal on top of the crucible by melting. The conventional ZrO containing requires about 75 minutes, and the glass composition of the present invention requires only about 45 minutes by using 100 g of a raw material mixture which passes through a 200 mesh body and melts at 1350 ° C. This can be explained by the results shown in Table 2 below, where the glass compositions of the invention have extremely low viscosities and conventional ZrO 2 containing glass compositions at the same liquidus temperature corresponds to half the viscosity. The good meltability of the glass composition of the present invention is due in part to the function of the manganese raw material, which is a strong flux.

유리 섬유의 방사에 관하여, 액상 온도와 방사 온도 사이의 차이가 클수록 방사를 더 좋게 행할 수 있다는 것은 일반적으로 공지이다. 액상 온도와 방사 온도 사이의 차이가 적을 경우, 용융 유리가 노즐을 통과할 때까지 또는 노즐을 통과한 후에 결정들이 용융 글라스 중에서 용이하게 성장하여 유리 섬유를 절단하기 때문이다. 그러나, 유리 섬유의 방사 안정도는 상기한 바와 같은 액상 온도와 방사 온도 사이의 차이에 한정되지 않으며, 용융 유리의 균일성, 점도구배, 결정성장율, 냉각의 용이성 등과 방사로당 노즐의 수효, 섬유의 직경, 권취율, 실제 조작시에 냉각 휠, 그래이즈 물품과 같은 냉각 보조 장치의 존재 또는 부재 등의 기타 요인에 의해 영향을 받는다.Regarding the spinning of glass fibers, it is generally known that the larger the difference between the liquidus temperature and the spinning temperature, the better the spinning can be done. If the difference between the liquidus temperature and the spinning temperature is small, it is because crystals readily grow in the molten glass to cut the glass fibers until the molten glass passes through or after the nozzle. However, the spinning stability of the glass fiber is not limited to the difference between the liquid phase temperature and the spinning temperature as described above, and the uniformity of the molten glass, the viscosity gradient, the crystal growth rate, the ease of cooling, the number of nozzles per spin furnace, the fiber It is influenced by other factors such as diameter, winding rate, the actual use of the cooling wheel, the presence or absence of cooling aids such as a graded article.

예를 들면, 결정성장의 문제는 특히 용융 유리 중에 선조 및 미세 결정구조와 같은 불균일한 부분이 존재하는 경우 일어난다. 균일한 용융 유리의 경우에, 방사는 액상 온도와 방사 온도 사이의 차이가 작은 경우에라도 난제없이 행할 수 없다. 또한 용융 유리 중에 불균일한 부분이 상당히 존재하는 경우에도, 용융 유리는 노즐을 통과하고, 결정 성장이 거의 일어나지 않아서 노즐을 통과하기 전에 섬유를 절단시킬 때까지 상당히 높은 온도에서 유지할 수 있으므로, 노즐판 온도를 액상 온도로 정하는 경우에라도 점도가 적당한 경우 방사를 난제없이 행할 수 있다. 첨가해서, 결정으로 성장하는 경향을 갖는 불균일한 구조가 노즐을 통과하기 직전에 용융 유리 중에 존재하는 경우에라도, 용융 유리의 스트림이 우수한 냉각성을 갖는 경우, 결정의 성장을 억제하는 신속한 냉각 효과에 의해 안정한 방사를 얻을 수 있다.For example, the problem of crystal growth arises especially when non-uniform portions such as filigree and fine crystal structures exist in the molten glass. In the case of uniform molten glass, spinning cannot be performed without difficulty even when the difference between the liquidus temperature and the spinning temperature is small. In addition, even when there is a significant non-uniformity in the molten glass, the molten glass passes through the nozzle, and crystal growth hardly occurs so that it can be maintained at a fairly high temperature until the fibers are cut before passing through the nozzle, so that the nozzle plate temperature Even when the temperature is set to the liquidus temperature, the spinning can be carried out without difficulty if the viscosity is appropriate. Even when a non-uniform structure having a tendency to grow into crystals is present in the molten glass immediately before passing through the nozzle, when the stream of molten glass has excellent cooling property, by a rapid cooling effect that suppresses the growth of crystals Stable spinning can be obtained.

본 발명의 유리 조성물이 액상 온도와 방사 온도(통상으로 1000 포이즈의 점도를 나타내는 온도를 의미함) 사이의 차이가 비교적 작은 결점을 갖드라도, 방사안정성에 있어서 극히 우수한데, 그 이유는 이것이 상기한 바와 같이 우수한 용융성을 가지며, 결정의 성장과 침적을 일으키는 불균일한 부분이 극히 적으며, 첨가해서 방사 조작을 폭넓게 변하며, 노즐을 통과한 용융 유리를 신속하게 냉각할 수 있기 때문이다.Although the glass composition of the present invention has a relatively small drawback between the liquidus temperature and the spinning temperature (which generally means a temperature which exhibits a viscosity of 1000 poise), it is extremely good in spinning stability because This is because it has excellent meltability, very few non-uniformities causing crystal growth and deposition, widening the spinning operation by addition, and can rapidly cool the molten glass that has passed through the nozzle.

용이하게 냉각되는 본 발명의 유리 조성물은 유리 조성물 중에 함유된 산화 망간이 3가의 망간으로 부분적으로 변화하기 때문에 자색 또는 갈색으로 변한다. 병을 사용하는 경우를 제외하고는, 유리의 착색을 원치 않는 경향이 많지만, 본 발명에 있어서 유리의 착색은 용이하게 냉각되는 효과를 고려하여 사용할 수 있다. 착색된 유리 섬유는 보강 시멘트 제품에 사용되므로, 이러한 착색 유리 섬유를 사용하는데 아무런 문제가 없다.Easily cooled glass compositions of the present invention turn purple or brown because the manganese oxide contained in the glass composition partially changes to trivalent manganese. Except when using a bottle, there is a tendency for not wanting coloring of glass, but in this invention, coloring of glass can be used in consideration of the effect to be easily cooled. Since colored glass fibers are used in reinforcement cement products, there is no problem in using such colored glass fibers.

노즐을 통과한 용융 유리는 신속하게 냉각되어 요면을 형성한다. 이 경우에 열 낭비는 주로 복사에 의한 것이다. 유리가 착색될 경우, 특히 용융 유리의 표면은 현저하게 착색되어 방사의 안정성에서 바람직하다. 일반적으로 사용되는 방사조작 온도는 검도가 약 1000포이즈를 나타내는 온도이다. 본 발명의 유리 조성물의 경우에, 방사 조작 온도는 넓게, 예를 들면 400∼500포이즈의 점도를 나타내는 온도를 사용할 수 있는데, 그 이유는 유리 조성물이 용이하게 냉각되어 용융된 유리가 방사직후에 신속하게 냉각되기 때문이다. 또한, 이와 같이 수득된 유리 섬유는 신속한 냉각에 기인한 통상의 유리 섬유와 비교했을 때에 강도가 증강되는 이점을 갖는다. 또 다른 이점은 노즐을 통과한 후 알칼리 성분의 증발을 특히 표면상에서 효과적인 냉각으로 감소시켜, 냉각 휠과 같은 냉각 장치의 수명을 연장할 수 있는 것이다. 알칼리 성분을 10중량% 이상으로 함유하는 종래의 유리는 노즐을 통과한 후에 용융유리로부터 알칼리 성분을 현저하게 증발시켜 냉각 휠과 같은 냉각 장치의 수명을 단축시켜 냉각 휠을 실제의 조작에 사용할 수 없는 결점을 갖는다. 이와 반대로, 냉각 휠은 본 발명의 유리 조성물에 사용될 수 있다.The molten glass passing through the nozzle is rapidly cooled to form a concave surface. In this case, heat waste is mainly due to radiation. When the glass is colored, in particular the surface of the molten glass is markedly colored, which is desirable in terms of stability of spinning. Commonly used radiation manipulation temperatures are those at which the kendo shows about 1000 poises. In the case of the glass composition of the present invention, the spinning operation temperature can be widely used, for example, a temperature exhibiting a viscosity of 400 to 500 poise, because the glass composition is easily cooled so that the molten glass is immediately after spinning. Because it is cooled. In addition, the glass fibers thus obtained have the advantage that the strength is enhanced as compared with the usual glass fibers due to rapid cooling. Another advantage is that after passing through the nozzle the evaporation of the alkaline component can be reduced to effective cooling, especially on the surface, thereby extending the life of cooling devices such as cooling wheels. Conventional glass containing 10% by weight or more of alkali components significantly evaporates the alkali components from the molten glass after passing through the nozzle, shortening the life of cooling devices such as cooling wheels, making the cooling wheels unusable for practical operation. Have drawbacks. In contrast, cooling wheels can be used in the glass compositions of the present invention.

본 발명의 유리 조성물을 사용함으로써, 종래의 알칼리 내성 유리 섬유와 동일 또는 그 이상의 실행성을 갖는 유리 섬유를 제조할 수 있다. 본 발명의 유리조성물을 사용하여 제조한 유리 섬유의 우수한 실행성은 예를 들면 알칼리 용액 중에서 중량 손실에 대한 시험, 시간 경과 후 알칼리 용액 중에서 단섬유의 강도 변화시험, 시간 경과후 알칼리 용액 중에서 스트랜드의 강도 변화 시험과 후술하는 바와 같이 시간 경과 후 스트랜드로 보강한 시멘트 제품의 굴곡 강도 변화시험으로 증명되었다.By using the glass composition of this invention, the glass fiber which has the same or more practicability as the conventional alkali resistant glass fiber can be manufactured. Excellent performance of the glass fibers prepared using the glass composition of the present invention is, for example, a test for weight loss in an alkaline solution, a test for changing the strength of short fibers in an alkaline solution after a lapse of time, and a strength of a strand in an alkaline solution after a lapse of time. The change test and the flexural strength change test of the cement product reinforced with strands after the passage of time as described later.

산화 지르코늄을 함유하는 유리가 알칼리 내성이 우수하다는 것은 공지이다. 산화 지르코늄 이외의 성분들은 자연적으로 알칼리 내성에 영향을 미치며, 예를 들면 B2O3, P2O5및 Al2O3는 알칼리 내성을 억제하는 성분으로서 작용하여 강도의 보유성에 크게 영향을 미친다. 알칼리 토금속 성분이 유리 섬유의 알칼리 내성을 증가시키도록 작용한다는 것은 공지이다. 본 발명자 등이 연구한 결과, 산화 망간은 또한 알칼리내성을 증가시키며, 그 효과는 알칼리로 금속의 경우보다 크다. 즉, 산화 칼슘과 같은 알칼리토금속을 산화 망간으로 대치하고, MnO의 함량이 5.5중량% 이상이 되고, MnO+CaO

Figure kpo00002
11중량% 이상일 경우, 알칼리내성의 증대가 명백히 인식되며, 최종적으로 약 30% 정도의 실행성의 개량을 얻을 수 있다.It is known that glass containing zirconium oxide is excellent in alkali resistance. Components other than zirconium oxide naturally affect alkali resistance, for example, B 2 O 3 , P 2 O 5 and Al 2 O 3 act as components to inhibit alkali resistance, which greatly affects the retention of strength. . It is known that the alkaline earth metal component acts to increase the alkali resistance of the glass fibers. As a result of studying by the present inventors, manganese oxide also increases alkali resistance, and the effect is larger than that of metals with alkali. That is, alkaline earth metals, such as calcium oxide, are replaced with manganese oxide, MnO content is 5.5 weight% or more, and MnO + CaO
Figure kpo00002
In the case of 11% by weight or more, an increase in alkali resistance is clearly recognized, and finally, about 30% of improvement in performance can be obtained.

본 발명을 이하 비제한 실시예에 의해 구체적으로 설명하며, 여기에서 백분율은 달리 지적하지 않는한 중량에 의한 것이다.The invention is specifically illustrated by the following non-limiting examples, where percentages are by weight unless otherwise indicated.

[실시예]EXAMPLE

표 1에 나타낸 개개의 유리 조성물을 사용하여, 용융성을 시험했다. 개개의 유리 조성물의 액상 온도와 점도는 표 2에 나타낸다.Meltability was tested using the individual glass compositions shown in Table 1. The liquidus temperature and the viscosity of each glass composition are shown in Table 2.

시험 방법은 다음과 같다. 각계의 유리 원료 혼합물을 전기로 중의 백금제 도가니에 넣고 용융시켰다. 초기 단계에서, 용융액은 저부로 가라 앉으며, 비-용융 부분은 상부에 머무르게 된다. 비-용융층은 점점 얇아서 용융 유리는 도자기의 상부 중심에서 보이게 된다. 비-용융 면적과 용융 유리를 볼 수 있는 부분의 면적이 동일해지는데 필요한 시간은 도가니내의 원료 혼합물을 용융성을 측정하기 위해 사용한 후 측정했다.The test method is as follows. The glass raw material mixtures of each system were put in a platinum crucible in an electric furnace and melted. In the initial stage, the melt sinks to the bottom and the non-molten portion stays on top. The non-melt layer is thinner so that the molten glass is visible in the upper center of the ceramic. The time required for the non-melt area and the area of the viewable part of the molten glass to be equal was measured after using the raw material mixture in the crucible to measure the meltability.

200메슈체를 통과하는 원료혼합물을 100g씩 1350℃에서 용융시키고, 상기한 시간으로 다음과 같은 결과를 측정했다.100 g of the raw material mixture passing through the 200 mesh body was melted at 1350 ° C. each, and the following results were measured at the above-mentioned time.

글라스 제7번 약 45분Glass No. 7 approximately 45 minutes

글라스 p* 약 75분Glass p * about 75 minutes

본 발명의 유리 조성물인 글라스 제1 내지 6번은 글라스 제7번과 거의 동일한 용융성을 나타냈다.Glass Nos. 1 to 6 as glass compositions of the present invention exhibited almost the same meltability as Glass No. 7.

[표 1]TABLE 1

Figure kpo00003
Figure kpo00003

주) 글라스 제1 내지 7번은 본 발명의 유리 조성물이다.Note) Glass Nos. 1 to 7 are glass compositions of the present invention.

P*는 일본 특허 공고 제40126호 74에 기재된 유리 조성물이다.P * is the glass composition of Unexamined-Japanese-Patent No. 40126 74.

[표 2]TABLE 2

Figure kpo00004
Figure kpo00004

표 1에 나타낸 개개의 유리 조성물을 방사로와 400개의 오리피스를 갖는 방사로에 부착된 팁 노즐판과 통상의 은제 냉각휠을 사용하여 방사해서 침적을 일으키지 않는 평균 직경 16μ를 갖는 유리 섬유를 제조한다. 노즐 중에서 냉각휠의 부착으로부터 변화시까지 필요한 시간인 은제 휠의 수명을 각개의 유리 조성물을 사용하여 측정해서 다음과 같은 결과를 얻었다.The individual glass compositions shown in Table 1 were spun using a tip nozzle plate attached to the furnace with a 400 orifice and a conventional silver cooling wheel to produce a glass fiber having an average diameter of 16 μ without causing deposition. . The lifetime of the silver wheel, which is the time required from the attachment of the cooling wheel to the change in the nozzle, was measured using each glass composition to obtain the following results.

글라스 제1 내지 77번 70∼100시간Glass 1st to 77th 70-100 hours

P* 글라스 15∼20시간P * glass 15-20 hours

E글라스 150∼200시간E glass 150-200 hours

C글라스 15∼20시간C glass 15-20 hours

상기의 결과로부터 명백한 바와 같이, P*글라스와 C글라스의 경우에 냉각 휠의 수명은 15∼20시간 정도이고, 냉각 휠은 실제의 유리 섬유 제조에 사용될 수 없다. 한편, 본 발명의 유리 조성물이 다량의 알칼리원 같은 P*글라스와 C글라스를 함유하여도, 냉각 휠을 장기간 사용할 수 있다.As is apparent from the above results, in the case of P * glass and Cglass, the life of the cooling wheel is about 15 to 20 hours, and the cooling wheel cannot be used for actual glass fiber production. On the other hand, even if the glass composition of this invention contains P * glass and C glass like a large amount of alkali sources, a cooling wheel can be used for a long time.

이와 같이 제조한 유리 섬유는 후술하는 바와 같이 여러가지 알칼리 내성 시험에 사용한다.The glass fiber manufactured in this way is used for various alkali resistance tests, as mentioned later.

(1) 중량 손실 시험(1) weight loss test

길이 1cm를 갖는 각개의 유리 섬유를 후술하는 조건하에서 여러 가지의 알칼리 용액으로 처리하고 그의 중량 손실을 측정했다. 처리 조건은 다음과 같다.Each glass fiber having a length of 1 cm was treated with various alkali solutions under the following conditions and the weight loss thereof was measured. Treatment conditions are as follows.

(I) 유리 섬유를 50% 시멘트 추출물로 처리하며, 이 추출물은 포오틀란드 시멘트 : 물=1 : 10의 혼합물의 슬러리를 철야 여과하고, 생성되는 추출물을 90℃에서 18시간동안 2회 희석하여 얻는다.(I) glass fibers were treated with 50% cement extract, which was filtered through a slurry of a mixture of Portland Cement: Water = 1: 10 overnight, and the resulting extract was diluted twice at 18C for 18 hours. Get

(II) 유리 섬유를 90℃에서 18시간 동안 합성 시멘트 용액(NaOH 0.88g/ℓ, KOH 3.45g/ℓ 및 Ca(OH2)0.48g/ℓ)으로 처리했다.(II) Glass fibers were treated with synthetic cement solution (NaOH 0.88 g / l, KOH 3.45 g / l and Ca (OH 2 ) 0.48 g / l) at 90 ° C. for 18 hours.

(III) 유리 섬유를 90℃에서 240시간 동안 0.48g/ℓ의 밀도를 갖는 Ca(OH)2용액으로 처리했다.(III) The glass fibers were treated with Ca (OH) 2 solution having a density of 0.48 g / l at 90 ° C. for 240 hours.

(IV) 유리 섬유를 90℃에서 240시간 동안 0.48g/ℓ의 밀도를 갖는 Ca(OH2) 용액으로 처리했다.(IV) Glass fibers were treated with Ca (OH 2 ) solution having a density of 0.48 g / l at 90 ° C. for 240 hours.

(V) 유리 섬유를 64℃에서 96시간동안 상기의 (I)항에서 사용한 것과 동일한 50% 시멘트 추출물로 처리했다.(V) Glass fibers were treated with the same 50% cement extract as used in (I) above at 64 ° C. for 96 hours.

(VI) 유리 섬유를 64℃에서 96시간동안 NaOH 0.088g/ℓ 및 KOH 0.345g/ℓ의 혼합 용액으로 처리했다.(VI) Glass fibers were treated with a mixed solution of 0.088 g / l NaOH and 0.345 g / l KOH for 96 hours at 64 ° C.

(VII) 유리 섬유를 포오틀란드 시멘트 : 물=1 : 10 혼합물의 슬러리를 철야 여과하여 수득된 시멘트 추출물로 20℃에서 2개월동안 처리했다.(VII) The glass fibers were treated at 20 ° C. for 2 months with a cement extract obtained by overnight filtration of a slurry of a mixture of Portland Cement: Water = 1: 10.

이 결과를 표 3에 나타냈다.This result is shown in Table 3.

[표 3]TABLE 3

Figure kpo00005
Figure kpo00005

(2) 시간 경과후 스트랜드의 강도 변화(2) the change in the strength of the strand after elapse of time

이와 같이 제조한 유리 섬유 스트랜드를 표 3에 기재한 (VI)항에서 사용한 것과 동일한 시멘트 추출물로 64℃에서 표 4에 기재한 예정일 동안 처리하여, 그 강도를 JISR 3413에 의해 측정했다. 결과를 표 4에 나타냈다.The glass fiber strands thus prepared were treated with the same cement extract as used in section (VI) described in Table 3 at 64 ° C. for the scheduled dates shown in Table 4, and the strength thereof was measured by JISR 3413. The results are shown in Table 4.

[표 4]TABLE 4

Figure kpo00006
Figure kpo00006

(3) 시간 경과 후 유리 섬유로 보강한 시멘트 제품의 강도 변화(3) the change of strength of cement products reinforced with glass fiber after the passage of time

약 5중량%의 유리 섬유를 함유하는 시멘트 제품을 성형 후 1주 동안 공기로 건조시키고, 이어서 60℃(표 5에 기재) 또는 80℃(표 6에 기재)에서 예정일 동안 온수로 처리하고, 이 처리 제품의 굴곡 강도를 JIS A 1408에 의해 시험했다. 결과를 표 5 및 표 6에 나타냈다.Cement products containing about 5% by weight of glass fibers are dried by air for one week after molding, and then treated with hot water for a predetermined date at 60 ° C (as shown in Table 5) or 80 ° C (as shown in Table 6). Flexural strength of the treated product was tested by JIS A 1408. The results are shown in Tables 5 and 6.

[표 5]TABLE 5

Figure kpo00007
Figure kpo00007

[표 6]TABLE 6

Figure kpo00008
Figure kpo00008

상기의 결과로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 유리 조성물은 용융성이 우수하며, 용이하게 냉각될 수 있고, 글라스와 거의 동일한 조건하에서 방사할 수 있다. 첨가해서, 이와 같이 제조한 유리 섬유는 알칼리 내성이 우수하고, 높은 강도를 가지며, 시간 경과 후 그의 강도를 저하시키지 않고 시멘트 제품을 보강시키는데 사용될 수 있다.As is apparent from the above results, the glass composition of the present invention is excellent in meltability, can be easily cooled, and can be spun under almost the same conditions as glass. In addition, the glass fibers thus prepared are excellent in alkali resistance, have high strength, and can be used to reinforce cement products without deteriorating their strength after time.

Claims (1)

SiO454∼60중량%, ZrO213∼16중량%, Na2O 12∼15중량S%, MnO 5.5∼14중량% 및 CaO 7중량% 이하를 함유하고, MnO 및 CaO의 전체 중량이 11중량% 이상이고 MnO의 중량이 CaO의 중량과 같거나 또는 그 이상인 유리 조성물.54 to 60% by weight of SiO 4 , 13 to 16% by weight of ZrO 2 , 12 to 15% by weight of Na 2 O, 5.5 to 14% by weight of MnO and 7% by weight of CaO, and the total weight of MnO and CaO is 11 A glass composition having at least% by weight and a weight of MnO equal to or more than a weight of CaO.
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