NO149130B - Glassfibre og anvendelse av samme. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår glassfibre, spesielt egnet for anvendelse i rørformede produkter eller kokilleprodukter, plater, stive eller halvstive forsterkede produkter, brannsikre elementer eller lignende og for termisk eller akustisk isolering .

De glassammensetninger som i dag benyttes for fremstilling av diskontinuerlige fibre er et resultat av et kompromiss mellom egenskaper man ønsker for fibrene og de begrensninger som legg-es på de industrielle prosesser. Den hyppigst benyttede prosess består i å mate et smeltet glass til et hult legeme som dreier seg med stor hastighet. Disse legemer oppviser en peri-fer perforert vegg med tallrike munninger gjennom hvilke glasset kastes horisontalt ut under påvirkning av sentrifugalkraften. Det danner seg således primærfibre som deretter trekkes ovenfra og nedover under påvirkning av flammer eller gass-strømmer. Arten av materiale som benyttes for å fremstille det hule legeme gir glass hvis karakteristika tillater fibrering ved temperaturer under 1200°C.

Glass-sammensetninger av denne type er beskrevet spesielt i

FR PS 1 355 739.

Fibre som oppnås fra disse glass-sammensetninger benyttes tradisjonelt for å fremstille tallrike isolerende produkter som gir full tilfredsstillelse når de underkastes ikke alt for høye temperaturer og ikke overskrider 4 0 0°C; over 4 50°C ned-brytes - produktene meget hurtig på grunn av en strukturell modi-fisering av glasset som materielt gir seg utslag i en mer eller mindre utpreget svekking av fibrene, noe som spesielt gir en vesentlig reduksjon av de isolerende egenskaper.

Oppnåelse av isolerende produkter som oppviser en forbedret motstandsevne overfor denne svekning etter en termisk påvirkning går således nødvendigvis via anvendelse av glass som begynner å mykne ved temperaturer meget høyere enn de tradisjonelle glass.

Visse løsninger er allerede foreslått slik som anvendelse av glass fremstilt ut fra basaltsten eller som reproduserer sammensetningen til disse naturlige produkter. Disse glasstyper fibreres generelt ved en prosess som benytter sentrifugering av det smeltede glass på et hjul som dreier seg med stor hastighet, eller gasstrekking av glasstråder fra en trekke-munning av en platinalegering.

Disse glass som er mere motstandsdyktige overfor varme har effektivt transformeringstemperaturer T (som tilsvarer i det vesentlige en viskositet >y uttrykt i poise eller i dens i Pascal-sekunder slik som log^ = 13) på minst 650°C, mens den ikke er mer enn 540°C eller deromkring for det tradisjonelle glass.

Således inneholder disse glass en stor andel jern-oksyder,

ofte over 8 vekt-%, noe som dog ikke skjer uten å gi visse vanskeligheter: Det er kjent at bearbeiding av disse glass som skjer i elektriske ovner utstyrt med elektroder av molyb-den, fremtvinger en akselerert,nedbrytning av elektrodene.

Det er likeledes kjent at disse glass med en stor andel jern, er vanskelige å homogenisere ved den anvendte temperatur og således den viskositet som må foreligge ved fibrering, noe som gir utslag i feil kjent som glass-"perler".

Foreliggende oppfinnelse har til hensikt å komme frem til glassfibre med sammensetninger som oppviser en forhøyet trans-formeringstemperatur T og temperaturer som er relativt lave ved de viskositeter som i praksis kan anvendes ved fibrering, uten å oppvise de mangler som forbindes med de kjente glass. Oppfinnelsen har likeledes til hensikt å komme frem til glassfibre med sammensetninger som samtidig oppviser relativt lave temperaturer ved de viskositeter som i praksis kan benyttes for fibrering og et tilstrekkelig stort skille mellom likvi-dustemperatur og disse temperaturer.

Den følgende beskrivelse viser detaljert oppfinnelsens karakteristika og fordeler.

Oppfinnelsen angår således glassfibre som karakteriseres ved at de omfatter de følgende oksyder der prosentandelen er på vektbasis:

idet summen av %-andelene for jordalkalioksydene ligger under eller er lik 34% og summen av alkalieoksydene er over.5 vekt-%.

'Summen av oksyder som utgjør hovedskjelettet, dvs. silisium og aluminium, må være mellom 55 og 65 vekt-%. Dette tillater spesielt å oppnå glass der mengden av hovedoksyder er tilstrekkelig høy til å sikre en god fibreringsevne uten i for stor grad å øke viskositeten. Ifølge foreliggende oppfinnelse oppnås forhøyningen av temperaturen som tilsvarer meget høye viskositeter, spesielt T , ved å holde forholdet Al20^/Si02 fortrinnsvis over 0,4. Summen av jordalkalioksyder, for størstedelen representert av kalk, bør holdes mellom 24 og 34%. Under 24% begynner temperaturen T^merkbart å reduseres; over 34% blir skillet mellom fibreringstemperaturen og likvidustemp-

eraturen for lite til å kunne oppnå gode fibreringsbetingelser. Mengden kalk holdes på en verdi under eller lik 33%, fordi ut-over denne verdi er den korrosive virkning for dette oksyd, spesielt på de ildfaste bestanddeler av veggen i smelteovnen, for store.

I forhold til basaltglassene tillater innarbeiding av en stor mengde kalk samtidig å oppnå fibreringsremperaturer som i det vesentlige er identiske og å holde på et høyt nivå temperatur-ene som tilsvarer høye viskositeter, spesielt T .

Når man i glassene ifølge oppfinnelsen øker mengden av magnes-iumoksyd på bekostning av kalk, og holder konstant summen av vekt-%-andelene for disse to oksyder, synker temperaturen T . Av denne grunn bør magnesium innarbeides i meget små mengder,

i det vesentlige for å holde devitrifiseringen av glasset innen aksepterbare grenser.

Sett ut fra dette perspektiv er de mest tilfredsstillende sammensetninger de der forholdet mellom MgO og CaO ligger under 0,2.

Innarbeiding av alkalioksyder og jernoksyd, dette siste i liten mengde, tillater å justere viskositeten ved høy temperatur uten vesentlig å redusere temperaturen T .

Det foretrukne område for sammensetningen for glassfibrene ifølge oppfinnelsen ligger innenfor de følgende vektgrenser:

I dette foretrukne område er summen av silisium og aluminium fortrinnsvis mellom 58 og 62%; dette tillater i tillegg til de tidligere nevnte roller disse oksyder spiller, å forbedre devitrifiseringsegenskapene.

I dette område er likeledes summen av jordalkalimetaller fortrinnsvis mellom 25 og 32%. På den annen side holdes summen av kalk og aluminium fortrinnsvis mellom 45 og 50%. Disse forskjellige begrensninger tillater likeledes å moderere devitrifiseringen ved å holde den øvrige devitrifiseringstempe-ratur under 1300°C.

Summen av mengdene av alkalioksyder bør være over 5% og fortrinnsvis under 11%, dette tillater på best mulig måte å holde en så høy T^-temperatur som mulig og justering av temperatur-ene som tilsvarer viskositeter hensiktsmessige for fibrering.

Påvirkningen av de forskjellige oksyder vises ved de forskjellige glass som er angitt i den ledsagende tabell I.

Glassfibrene ifølge oppfinnelsen kan oppnås ifølge forskjellige fremgangsmåter og innretninger som alle er kjent av fag-mannen; videre kan de oppnås ved gasstrekking av tråder av glass fra et antall fastmunninger. Det skal understrekes at sammensetningen av glassfibrene ifølge oppfinnelsen helt spesielt er tilpasset den fremgangsmåte og den innretning som spesielt er vist i FR PS 2 223 318.

Glassfibrene ifølge oppfinnelsen oppviser transformeringstemperaturer som i det vesentlige er lik de for basaltglass og som minst er lik 650°C. Takket være dette karakteristikum kan fibrene som oppnås benyttes for fremstilling av produkter som eventuelt må utsettes for høye temperaturer som for eks. isolerende produkter kan ligge nær 700°C, uten vesentlig for-andring av form eller dimensjoner.

Dette vises av en av metodene som benyttes for å prøve tempe-raturmotstandsevnen for fiberproduktene og å definere deres bruksområde.

Denne normalmetode (DIN 52 271) består i det vesentlige av å utøve et gitt trykk på en fibermatte som oppviser et kjent volum, å underkaste det hele forskjellige temperaturer, og å bestemme den temperatur ved hvilken man konstaterer et sammen-fall på 5% for matten.

Resultatene i tabell II er oppnådd ut fra fibermatter som oppviser en volummasse pa 100 kg/m 3, underkastet et trykk pa 981 N/m2.

Disse resultater viser at glassfibrene ifølge oppfinnelsen, vist ved eksempel 1, oppviser en bemerkelsesverdig temperatur-motstandsevne sammenlignet med et antall kjente glass (eksem-plene 2-5)(tabell 2), spesielt i forhold til et glass av basalttypen (eksempel. 4).

Generelt oppnår man med glassfibrene ifølge oppfinnelsen fiber-produkter med utmerket kvalitet, egnet for mange anvendelser på grunn av de iboende egenskaper og deres anvendelighet ved fremgangsmåter og apparaturer for høy-ytelsesfibrering som nevnt ovenfor. Således viser fibrenes gode egenskaper seg også i en god oppførsel overfor vibrasjoner ved høy temperatur og dette tillater at man kan oppnå utmerkede lydisolasjonspro-dukter ved forhøyet temperatur.

Når det gjelder den industrielle varmeisolasjon benyttes fibrene ifølge oppfinnelsen fordelaktig i form av plater som geo-metrisk er godt definerte, festet ved hjelp av et polymerisert bindemiddel eller i form av rørprodukter for isolering av rør og kanaler.

Fibrene ifølge oppfinnelsen kan likeledes benyttes i form av matter festet til kartong eller metallgitter eller i form av andre isolasjonsprodukter.

Fibrene ifølge oppfinnelsen kan også innarbeides i brannsik-ringselementer slik som f. eks. brannsikre vegger.

Fibrene ifølge, oppfinnelsen kan likeledes innarbeides i lyd-dempningsinnretninger og /eller i det indre av rørledninger for fluider som transporteres ved høy temperatur: Generelt erstatter fibrene ifølge oppfinnelsen med fordel et antall kjente fibre for anvendelser som forsterkningsmidler for halvstive eller stive produkter, ment til anvendelse ved høye temperaturer.

Claims (9)

1. Glassfibre, karakterisert ved at de består av følgende oksyder: idet summen av prosentandelene for jordalkalioksydene ligger under eller er lik 34 vekt-% og summen av alkalioksydene er over 5 vekt-%.

2. Glassfibre ifølge krav 1, karakte r<x>i sert ved at forholdet mellom A1,,03 og SiO,, er over 0,4.

3. Glassfibre ifølge krav 1 , karakterisert ved at forholdet MgO : CaO er under 0,2.

4. Glassfibre ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at de består av idet summen av prosentandelene av jordalkalioksydene er under eller lik 32 vekt-%. i

5. Glassfibre ifølge krav 4, karakterisert ved at summen av SiO^ + A^O^ ligger mellom 58 og 62 vekt-%.

6. Glassfibre ifølge krav 4, karakterisert ved at summen A^O^ + CaO ligger mellom 45 og 50 vekt-%.

7. Glassfibre ifølge krav 4, karakterisert ved at summen av alkalioksydene ^ 3- 2° + I^O er lik eller under 11 vekt-%.

8. Glassfibre ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 7,karakterisert ved at sammensetningen er:

9. Anvendelse av glassfibre ifølge krav 1 til 8 i rørformede produkter eller kokilleprodukter, plater, stive eller halvstive forsterkede produkter, brannsikre elementer eller lignende og for termisk eller akustisk isolering.