NO167971B - Glassfibre som er motstandsdyktige mot basiske miljoeer samt et produkt paa basis av sement, forsterket med slike fibre. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår glassfibre som er i stand til å motta sterkt basiske miljøers angrep og som egner seg som forsterkningselementer i produkter på basis av sement.

Oppfinnelsen angår også et produkt på basis av sement og forsterket med fibre.

Glassfibre, trukket mekanisk fra et smeltet glass som strømmer via munninger i en dyseanordning oppvarmet ved Joule-effekten, har en strekkmotstandsevne og en elastisi-tetsmodul som er spesielt høy sammenlignet med andre organiske eller mineralflbre. På grunn av dette utgjør de et foretrukket materiale for å forbedre mekaniske egenskaper for tallrike komposittprodukter.

Når det dreier seg om å forsterke produkter på basis av sement må fibrene ved siden av gode mekaniske egenskaper oppvise en utmerket kjemisk motstandsevne i basisk miljø.

Hvis glassfibrene alltid korroderes i nærvær av mettet Ca(OH^-oppløsning som impregnerer sementmatrisen, er det mulig å minimalisere deres angrep takket være egnede glassammensetninger.

Således skyldes fibrenes motstandsevne i stor grad anvendelse av glassammensetninger med en stor mengde av zirkoniumdioksyd, Zr02« Innarbeiding av zirkoniumdioksyd i blandingene av glass er spesielt beskrevet i GB-PS 1 243 972 og US-PS 3 861 926. Hvis innføringen av zirkoniumdioksyd i glassblandingene øker vesentlig økes i sterk grad motstanden mot basiske miljøer men det oppstår også visse mangler.

Således øker nærværet av dette oksyd i glasset viskositeten og hever i vesentlig grad den øverste devitrifiserings-temperatur, TSD. Glassene blir meget viskøse, fibrerings-temperaturen TF øker imidlertid mindre hurtig enn TSD. Når mengden av zirkoniumdioksydet synker blir rommet mellom disse temperaturene mindre og mindre og TSD kan sågar bli lavere enn Tf. Risikoen for devitrifisering er således for stor til å kunne fremstille glassfibre i en industriell installasjon.

Disse risiki reduseres hyppig ved til basisblandlngen å sette ett eller flere supplementære oksyder hvis vesentlige rolle er å redusere TSD, selv om man forandrer arten av krystall-bildet som opptrer ved de høyeste temperaturer.

Erfaring har vist at fremstilling av kontinuerlige glassfibre i industriell målestokk ikke kan gjennomføres hvis ikke betingelser er oppfylt av glasset fibrene lages av, spesielt hvis differansen mellom temperaturen som i det vesentlige tilsvarer viskositeten n slik at log n «= 2,5, og devitri-fiseringstemperaturen og TSD, er minst lik 80°C og fortrinnsvis minst lik 100oC.

Videre er det ønskelig at temperaturen Tp- som i det vesentlige tilsvarer en viskositet n slik at log n - 2,8, er under 1480"C og fortrinnsvis under eller lik 1400'C, for å unngå en for hurtig slitasje av dysene av platinalegering, generelt anvendt for å oppnå kontinuerlige fibre.

Foreliggende oppfinnelse har til gjenstand glassfibre som er i stand til å kunne trekkes mekanisk fra et glass som tilfredsstiller de ovenfor nevnte betingelser og der omkostningene er redusert i størst mulig grad.

Oppfinnelsen har likeledes som gjenstand glassfibre hvis sammensetning omfatter et lite antall bestanddeler og alle til redusert pris bortsett fra zirkoniumdioksyd som imidlertid tilsettes i moderate mengder, idet fibrene ikke desto mindre oppviser en utmerket motstandsevne mot basiske miljøer.

Disse mål oppnås ved hjelp av oppfinnelsens glassfibre som er oppnådd ved mekanisk trekking av glasstråder fra munninger i en trekkdyse, oppvarmet ved Joule-effekten, og oppfinnelsens glassfibre kjennetegnes ved at de består av følgende bestanddeler på vekt-basis:

idet summen Na£0 + ItøO forblir mellom 14 og 22 % og summen Si02 + A1203 forblir under 70 %.

Som nevnt innledningsvis angår oppfinnelsen også et produkt på basis av sement og forsterket med fibre, og dette produkt kjennetegnes ved at minst en del av forsterkningsfibrene er glassfibre ifølge et hvilket som helst av de foregående krav.

Det å overholde denne siste betingelse tillater å unngå en for stor økning av glassets viskositet. Hvis S102 spiller sin tradisjonelle rolle ved å danne et vitrøst gitter som AI2O3 gjør det, kan dette siste oksyd innføres i moderate mengder, for -i konteksten til glasset, ifølge oppfinnelsen, kan dette oksyd øke risikoen for devitrifisering. Dette oksyd innføres fortrinnsvis ved hjelp av et komplekst vitrifiser-bart primærmateriale som også bringer inn andre oksyder som Si02, Na20, K2O. Anvendelsen av et slikt primærmateriale som i seg selv utgjør en kombinasjon av oksyder oppviser fordelen av å lette smeltingen av den vitrifiserbare blanding, noe som er meget gunstig der det gjelder glass som av naturen er viskøse. De er heldigvis ikke kostbare.

Glassene fra det ovenfor definerte området har generelt en differanse på over 100<*>C mellom temperaturen som tilsvarer log n - 2,5 og TSD, når mengden silisiumdioksyd ligger mellom 58 og 66 # og mengden aluminiumoksyd ligger mellom 1 og 7,5 #. Summen Si02 + AI2O3 er fortrinnsvis lik eller mindre enn 68 %. ;Forbedringen av den kjemiske motstandsevne for et glass innleiret i en matrise på basis av sement skyldes generelt den samlede virkning av Zr(>2 og ett eller flere andre oksyder. Den hyppigste kombinasjon av oksyder og i særdeles-het den mest økonomisk, er den som forener Zr02 og ett eller flere jordalkalioksyder, uheldigvis øker imidlertid disse siste oksyder hyppig risikoen for devitrifisering. ;Glassfibrene ifølge oppfinnelsen oppviser en utmerket motstandsevne overfor basiske miljøer, på tross av det faktum at de ikke inneholder mer enn et oksyd som er aktivt i denne forbindelse, zirkoniumdioksyd, og at dette oksyd innføres i moderate mengder. Dette er om så mere fordelaktig da det å holde zirkoniumdioksyd innen de ovenfor angitte grenser unngår en for stor økning av glassets viskositet og risikoen for devitrifisering. ;Denne fordel tillater kun å benytte alkalioksydene Na20 og K2O for å justere glassets viskositet slik at fibrerings-temperaturen Tp- forblir under eller lik 1480" C mens man bibeholder en tilstrekkelig avstand til TSD. ;Hvis Na20 alene tillater å oppnå disse fastlagte mål er det ikke desto mindre interessant i glassfibrene ifølge oppfinnelsen å innføre en meget liten mengde K2O, særlig når summen av alkalioksyder overskrider 19 %. Innføringen av K2O 1 blandingen oppviser visse fordeler, spesielt den å benytte komplekse vitrifiserbare primærmaterialer inneholdende spesielt Na20 og K20. ;Glassfibrene ifølge oppfinnelsen oppviser utmerkede karakte-ristika, spesielt når prosentandelen Na20 holdes mellom 13 og 19 56 og prosentandelen K2O ikke overskrider 6 %. Spesielt ønskelig er det når summen Na20 + K2O forblir mellom 15 og 20 *.

De fordelaktigste glassammensetninger ligger generelt innen det nedenfor angitte område:

Egenskapene til glassblandingene ifølge oppfinnelsen vil forstås bedre ut fra eksemplene nedenfor.

Glassfibrene ifølge oppfinnelsen kan med fordel benyttes for å forsterke produkter på basis av sement slik forsøks-resultatene nedenfor viser.

Forsterkningsgraden av sement for glassfibre som tilsvarer en gitt sammensetning kan bedømmes ved å måle utviklingen av strekkmotstanden i fibrene etter en kortere eller lengre tid i en suspensjon av Portland-sement i vann.

Mengdeforhold mellom vann og sement er slik at pH-verdien i oppløsningen er lik 12,6.

Fibrene som skal undersøkes nedsenkes i denne suspensjon som permanent holdes på 80"C. Aldrlngstiden ligger mellom 1 og 17 timer.

Figuren viser utviklingen av strekkstyrken for fibrene der sammensetningen tilsvarer den i kolonne nr. 1 i tabellen. For sammenligningens skyld viser figuren også utviklingen av strekkstyrken i fibrene av et kjent glass, oppnådd under de samme betingelser som glass nr. 1 og underkastet den samme aldring. Det kjente glass hvis forsterkningsevne vises, er kommersielt tilgjengelig under betegnelsen "Cemfil" og tilsvarer den sammensetning som er beskrevet i FR-PS 2 053 211.

Aldringen for de to glass er praktisk talt identisk og utviklingen av de respektive strekkstyrker kan representeres ved en enkelt kurve. I den grad der den benyttede metode er avslørende for glassets bidrag i sementen, er evnen til å forsterke sementen for fibrene i henhold til blanding nr. 1 helt og holdent sammenlignbar den til "Cemfil"-fibrene.

Produktene på basis av sement kan forsterkes kun med fibre ifølge oppfinnelsen eller man kan forbinde disse med andre organiske eller mineralfibre som cellulosefibre eller asbestfibre.

Glassfibrene ifølge oppfinnelsen kan innarbeides i sementmatrisen i form av kontinuerlige tråder eller kuttede fibre, for eksempel i form av matter, bånd, vevnad og så videre.

Uttrykket sement slik dette er benyttet omfatter vanlige hydrauliske sementer som Portland-sement. Uttrykket "produkt på basis av sement" angir ethvert produkt som er dannet på basis av sement og andre aggregater eller materialer som sand, mika, ultrafin silisiumdioksyd, aske og så videre.

Claims (7)

1. Glassfibre oppnådd ved mekanisk trekking av glasstråder fra munninger i en trekkedyse, oppvarmet ved Joule-effekten, karakterisert ved at de består av følgende bestanddeler på vektbasis: idet summen Na£0 + K£0 forblir mellom 14 og 22 5t og summen Si02 + A1203 forblir under 70 %.

2. Glassfibre ifølge krav 1, karakterisert ved at prosentandelen S102 ligger mellom 58 og 66 % og prosentandelen AI2O3 ligger mellom 1 og 7,5 1

3. Glassfibre ifølge krav 2, karakterisert ved at summen S102 + AI2O3 forblir under eller lik 68 K>.

4. Glassfibre ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at prosentandelen Na20 holdes mellom 13 og 19 £ og den til K20 under eller lik 6 <t>.

5. Glassfibre ifølge krav 4, karakterisert ved at summen Na20 + K2O ligger mellom 15 og 20 %.

6. Glassfibre ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at de har en bestanddels-sammensetning på vektbasis som følger:

7. Produkt på basis av sement og forsterket med fibre, karakterisert ved at minst en del av forsterkningsfibrene er glassfibre ifølge et hvilket som helst av de foregående krav.