PL87767B1 - Glass compositions[au5450673a] - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest szklo nadajace sie do wytwarzania wlókien tekstylnych, nie zawiera¬ jace boru ani fluoru.Znane szkla dajace sie przetwarzac na wlókna zawieraja zwiazki boru lub fluoru jako srodki uplynniajace, kitóre zmniejszaja lepkosc masy, zwlaszcza w poczatkowych stadiach stapiania. Po stwierdzeniu, ze bor i fluor stanowia potencjalne zródla zanieczyszczen szkla powstalo zagadnienie otrzymywania takiego szkla, które mialoby wlas¬ ciwosci fizyczne wymagane przy wytwarzaniu wló¬ kien, moglo byc korzystnie wytwarzane metodami przemyslowymi i które nie zawieralyby fluoru i boru.Znane z opisu patentowego Stanów Zjednoczo¬ nych Ameryki nr 2334961 szklo stosowane obecnie przewaznie do wyrobu wlókien tekstylnych, zawie¬ ra 9—ll°/o wagowych B2Os 52—56°/o Si02, 12—16% AlfO,, 3—6°/o MgO, 16—19°/o CaO i moze zawierac fluor jako srodek uplynniajacy. Zawartosc tlenków metali alkalicznych,, to jest Na20, K20 i Li20 w tym szkle powinna byc mniejsza niz ltyo wagowy w przeliczeniu na Na20. Jest przeto rzecza wazna, aby w opracowywanych nowych szklach, które moglyby byc stosowane zamiast szkla znanego utrzymac zawartosc tlenków metali alkalicznych lf/§ wagowy lub mniejsza.Bor dodaje sie zwykle do zestawu w postaci ko- lemamitu, bezwodnika kwasu borowego lub kswa- su borowego, natomiast flour dodaje sie w po¬ staci CaF2 lub fluorokrzemianu sodowego Na2SiFl.Przy wytwarzaniu wlókien, surowce stanowiace ze¬ staw stapia sie, np. w piecach ogrzewanych ga¬ zem i stopiona mase ogrzewa do temperatury po¬ wyzej 1200°C. Zwykle stosowane szklane wlókna tekstylne topnieja w temperaturze 1315—1510°C.W takiej temperaturze B2Oa i fluor lub inne zwiaz¬ ki boru albo fluoru maja tendencje do ulatniania sie ze stopionego szkla i ulatujace gazy moga byc odprowadzane przez komin do atmosfery, zanie¬ czyszczaja otoczenie. Niebezpieczenstwo takiego za¬ nieczyszczenia powietrza i wody mozna zmniejszyc lub usunac calkowicie wieloma sposobami.Mozna np. oczyszczac gazy odlotowe przez plu¬ kanie ich woda lub przepuszczanie przez filtry, a stosowanie pieców elektrycznych zamiast pieców opalanych gazem w duzej mierze zmniejszy straty lotnych topników, np. boru lub fluoru, wystepuja¬ ce zwykle przy stosowaniu pieców opalanych ga¬ zem. W celu osiagniecia temperatury powyzej 1205°C. Takie sposoby oczyszczania sa jednak cze¬ sto kosztowne, a tych dodatkowych kosztów moz¬ na .uniknac, jezeli z zestawu stosowanego do wy¬ twarzania szkla usunie sie zródlo zanieczyszczen.Rozwiazanie takie jest jednak skomplikowane, po¬ niewaz usuwajac z zestawu bor i fluor usuwa sie dwa skladniki uplynniajace zwykle stosowane w zestawach szkla do wyrobu wlókien, a zachowa¬ nie dostatecznej predkosci stapiania, temperatury 877673 87767 4 stapiania i obróbki, temperatury krzepniecia i lep¬ kosci jest bez zastosowania boru i fluoru bardzo trudne.Urzadzenie dozujace, stosowanie na skale prze¬ myslowa przy wytwarzaniu tekstylnych wlókien szklanych moze pracowac w temperaturze 1230— 1370°C i aby szklo dawalo sie w tej temperaturze korzystnie obrabiac, powinno miec temperature krzepniecia okolo 1205°C lub nizsza, a jego lep¬ kosc mierzona w temperaturze 1315°C lub nizszej wyrazona w postaci logarytmu wartosci zmierzonej w pauzach powinna wynosic 2,,5.Temperatura pedczas formowania wlókien po¬ winna byc korzystnie o okolo 55°C wyzsza od temperatury krzepniecia, aby uniknac procesu od- szklemia, to jest powstawania krysztalów w utwo¬ zonych wlóknach szklanych. Poniewaz odszklenie A WWftyi0* Powstawanie zarodków krysztalów w szkle*/ które utrudniaja, a nawet moga zahamowac proces wytwarzania wlókien, przeto temperatura «fMfcftpft^ci**«tkIa stosowanego do tego celu na |**j)foffl(QfflffifJlfir^0™^ powinna byc korzystnie nizsza od 1205°C.Lepkosc szkla ma równiez decydujace znaczenie dla sprawnego i ekonomicznego wytwarzania wló¬ kien. Przy przerabianiu szkla o lepkosci, której logarytm w temperaturze 1340°C lub wyzszej wy¬ nosi 2,50 puazów, dla stopnia szkla i u rzyma¬ nia go w stanie plynnym i dajacym sie formowac trzeba stosowac tak wysokie temperatury, ze me¬ talowe urzadzenia dozujace moga ulegac wygina* ndu i stawac sie niezdatnymi do uzytku, co zmusza do czestszej ich wymiany lub reperacji niz w przypadku przerabiania szkla o mniejszej lepko¬ sci.Wynalazek ma na celu unikniecie opisanych wy¬ zej wad i opracowanie szkla nadajacego sie do wytwarzania wlókien, a nie zawierajacego boru and fluoru.Szklo wedlug wynalazku nie zawiera boru i flu¬ oru, a jego sklad w stosunku wagowym jest na¬ stepujacy: Si02 Al2Os CaO Ti02 MgO ZnO SrO BaO u2o MnO Na20 K20 Zr02 Fe20, 54—64% 9—19% 9—25% 0—6% 0—10% 0—6% 0—6% 0—6% 0^% 0—2,5% 0—2,5% 0—2,5% 0—2% 0—1% Szkla wedlug wynalazku mozna podzielic na za¬ wierajace mala zawartosc alkalii, w których steze¬ nie tlenków metali alkalicznych wynosi mniej niz 1% wagowy i zawierajace wiecej niz 1% wagowy tlenków metali alkalicznych.Szklo wedlug wynalazku o malej alkalicznosci mozna stosowac bezposrednio zamiast szkla zna¬ nego z opisu patentowego Stan6w Zjednoczonych Ameryka, które jak wyzej wspomniano jest obec¬ nie szklem najczesciej stosowanym dD wytwarza¬ nia wlókien tekstylnych. Pozostale szkla wedlug wynalazku zawieraja Li20 jako srodek uplynnia¬ jacy, totez ich zawartosc tlenków melali alkalicz- 6 nych jest wieksza niz 1% wagowy.Szkla o malej zawartosci tlenków metali alka¬ licznych mozna dalej podzielic na zawierajace 4, lub 6 skladników. Szkla o 4 skladnikach zawie¬ raja Si02, Al2Os, CaO i 3—6% wagowych TiOf.Dodane Ti02 do trzech podstawowych skladników, zwlaszcza zamiast B203 i fluoru, zmniejsza lepkosc szkla w warunkach, w jakich prowadzi sie pro¬ ces wytwarzania wlókien, a równoczesnie nie wplywa niekorzystnie na temperature krzepniecia szkla. Temperatura ta moze byc zreszta nieco za wysoka dla znanych sposobów wytwarzania wló¬ kien, totez wskazane jest dalsze ulepszenie tego typu szkiel.Szkla o 5 skladnikach zawieraja Si02, Al2Os, CaO, 3—5% wagowych Ti02 i 1,5—4,5% wago¬ wych MgO. Dodanie MgO i Ti02 do trzech pod¬ stawowych skladników szkla zmniejsza lepkosc i obniza temperature krzepniecia szkla do wartosci odpowiednich w procesie wytwarzania wlókien i szklo tego typu moze byc przerabiane na wlók¬ na za pomoca zwyklych urzadzen i znanych spo¬ sobów.Szkla o 6 skladnikach zawieraja wspomniane wyzej 3 podstawowe skladniki, to jest Si02, Al2Ot i CaO oraz 2^% wagowych Ti02, 1,5—4% MgO i 1—5,5% tlenku o wzorze RO, w którym R ozna¬ cza Zn, Sr lub Ba, przy czym ilosc tlenku jest padana w przeliczeniu na ZnO. Efektem dodania ZnO, SrO lub BaO jest dalsze obnizenie tempera¬ tury krzepniecia szkla i umozliwia zmniejszenie koniecznej ilosci Ti02 w tego typu szkle. Zmniej¬ szenie zawartosci Ti02 ma duze znaczenie, gdyz Ti02 wiaze sie z Fe203 dodawanym do zestawu razem z surowcami, powodujac zabarwienie otrzy¬ manych wlókien na zólto lub brazowo, co w pew¬ nych przypadkach moze stanowic problem, jak to opisano nizej.Szkla wedlug wynalazku o zawartosci tlenków metali alkalicznych wiekszej niz 1% wagowy sa to szkla zawierajace przede wszystkim Li02 jako glówny srodek uplynniajacy i w których Li20 ra- izem z Ti02 zastepuja bor i fluor jako srodki uplynniajace. Jezeli stosuje sie równoczesnie Li20 i TiiOg, wówczas korzystnie dodaje sie 0,3—2,5% wagowych Di20 i 2—5% wagowych TiOz, przy czym zawartosc obu tych /tlenków razem wynosi 3^5—6,50/* wagowych. Szkla takie moga tez zawie¬ rac o—10% wagowych MgO i inne skladniki jak opisano nizej. Stwierdzono, ze Li20 i Ti02 sto¬ sowane razem wywieraja dzialanie synergiczne na korzystne zestawy szkla. Jezeli Li20 jest glównym skladnikiem uplynniajacym, wówczas szklo zawie¬ ra 1,5—*•/§ La20 i 0—10% MgO.Jak podano wyzej, zadne ze szkiel wedlug wy¬ nalazku nie zawiera boru ani fluoru. Lepkosc ta¬ kiego szkla w temperaturze okolo 1340°C lub ni¬ zej, wyrazona jako logarytm lepkosci w puazach, wynosi 2,5 puaza. W dalszym ciagu opisu przyje¬ to taki sposób oznaczania lepkosci i w skróceniu okresla sie go jako logarytm lepkosci. Tempera- 40 45 50 fi5 87767 B tura krzpnieoia szkla wedlug wynalazku wynos: okolo 1200°C lub jest nizsza. Ze szkla wedlug wy¬ nalazku mozna wytwarzac w sposób ciagly wlók¬ na o srednicy okolo 38X20~5 do 140X10-5 cm.Szklo wedlug wynalazku ma wyzej podany sklad zasadniczy podany w procentach wagowych. Pro¬ centy podawane w dalszym ciagu opisu, jezeli nie zaznaczono inaczej, oznaczaja procenty wagowe.Niskoalkaliczne szklo wedlug wynalazku o czte¬ rech skladnikach zawdera zasadniczo 54—60Vo Si02, 9—14«/a Al2Os, 17—24V» CaO i 3—6°/o Ti02. Jak podano wyzej, szklo takie zawiera korzystnie mniej niz !•/•' tlenków metalu alkalicznych, mia¬ nowicie Na20, K20 i Lu20 w przeliczeniu na NatO.Szklo wedlug wynalazku zawiera równiez pewne dodatki lub zanieczyszczenia w ilosciach slado¬ wych, do lVt. Sa to substancje takie jak Fe2Ol# Na20, KsO i Li20 oraz ^IgO. Szczególnie korzystny sklad niskoalkalicznego szkla wedlug wynalazku, zawierajacego 4 skladniki, podano w tablicy 1.Skladnik lub wlasciwosci Si02% AlfO,°/o CaOV» TiOtV§ MgO*/t RtO TitOf Temperatura krzpnie- 1 cia 6C 1 Temperatura°C, w któ¬ rej logarytm lepkosci w puazach wynosi: 2,00 2,25 2,50 2,75 3,00 Faza skrystalizacji: pierwotna druga trzecia Tablica 1 Numery przykladów | I 58,0 14,1 23,6 3,8 0,3 0,1 0,2 1190 1480 1370 1295 anor- tyt sfen II 57,3 ,0 ,9 6,0 1215 1393 • 1290 1213 P-wolla stonit sfen III 58,8 13,2 23,9 3,6 0,3 0,1 0,2 1180 1470 1255 1275 P-wolla stonit sfea tradymit HV 58,5 14,0 23,7 3,8 1195 * anortyt sfen V 59,5 13,0 23,7 3,8 1195 Isifen P-wolla- stonit tradymit VI 58,5 13,0 24,7 3,8 1215 P-wolla- stonit VII 59,5 13,0 24,2 3,3 1200 P-wolla- stonit VIII 59,0 13,0 24,7 3,3 1220 P-wolla stonit IX 58,4 13,7 23J, 3,7 0,3 0,1 0,2 1170 1477 1415 i 1360 1315 1115 sfen P-wolla- stonit | tradymit Skladnik lub wlasciwosci Si020/o Al2(V/t CaWo MgWo .NazO»/o KtO*/o Ti02°/o FefO,% Temperatura krzepniecia °C Temperatura °C, w której logarytm lep¬ kosci w pua¬ zach wynosi: 2,0 2,5 2,75 3,0 Faza krystali¬ zacji: pierwotna druga | trzecia i czwarta I 58,8 ,9 21,5 3,2 0,6 — 4,9 0,2 1185 1445 1315 1270 1227 B,G — D A II 59 11,9 ,8 3,3 0,6 — 4,4 0,1 1175 1435 1310 1285 1245 G B D Tablica 2 III 57,9 9,9 22,6 3,3 0,6 — 4,3 0,1 1190 1420 1305 1260 1225 G D A Numery przykladów IV 57,9 12,1 21,4 3,2 0,6 ~- 4,7 0,2 1178 1427 1315 1270 1232 G B —. iV 58,1 ' 12,1 22,1 3,2 0,6 0,1 3,7 0,2 1188 1427 1320 1280 1242 G A.' — VI 58,4 12,1 21,4 3,2 0,6 0,1 3,7 0,2 1180 — 1307 1275 1240 G B • — (VII 57,9 12,1 21,6 3,2 0,6 0,1 4,3 0,2 1188 — 1307 1275 1237 C B A VIII 59,0 12,1 SU 3,2 0,6 — 3,7 0,2 | 1182 1427 1335 1 1281 1239 C — — IX 57,8 12,1 21,3 3,2 0,6 0,1 4,8 0,2 1188 1450 1313 1268 1228 B C — X 58,4 13,3 ,7 3,2 0,6 3,7 0,2 1182 1427 1 1340 1 1295 1255 C A D 17 87767 8 c.d. tab. 2 Skladnik lub wlasciwosci Si02 A120, CaO MgO Na20 K20 TiO, Fe80, Temperatura krzepniecia °C Temperatura °C, w któ¬ rej loga- rytm lepkosci w puazach wynosi: 1 2,0 1 2,5 2,75 3,0 Faza krysta¬ lizacji: pierwotna druga trzecia XI 59,2 12,9 22,6 3,3 0,6 — 4,3 0,1 1190 1470 1351 1308 1266 C A D 1 XII 58,4 13,7 ,7 3,3 0,1 0,1 3,7 0,2 1200 1468 1355 1310 1270 A B — 1 Numeryprzykladów , XIII 58,1 ,6 23,6 3,2 0,6 0,1 3,7 0,1 1210 1432 1305 1251 1205 C — — XIV 59,4 ,5 22,3 3,3 0,6 — 3,7 0,2 1213 1442 1326 1274 1232 C B — XV 57,9 12,1 22,4 2,2 0,6 0,1 4,7 0,2 1205 1415 1319 1278 1240 B A C XVI 57,9 12,1 22,9 1,7 0,6 0,1 4,7 0,2 1205 1500 1319 1278 1235 B A D XVII 57,7 13,9 21,1 3,2 0,6 3,4 0,2 1207 1434 1336 1292 . 1248 lA c 1 D | Niskoalkaliczne szklo wedlug wynalazku za¬ wierajace 5 skladników zawiera zasadniczo 54,5— 60#/t SiOt, 0—14,5% A120,, 17—249h CaO, 3-W«Ti02 i 1,5—4f/t MgO. Poza tym, jak wyzej wspomniano, zawiera ono mniej niz 1% tlenków metali alka¬ licznych, a takze dodatkowe skladniki lub zanie¬ czyszczenia w ilosci do l°/». Sklad i wlasciwosci tego typu szkla podano w tablicy 2. W tablicy tej, przy oznaczaniu faz krystalizacji zastosowano na¬ stepujace skróty oznaczen: A — anortyt B — sfen C — wollastonit D — trydymit E — P-wollastonit F — chrystobalit G — diopsyd Szescioskladnikowe szklo wedlug wynalazku umozliwia unikniecie niebezpieczenstwa zanieczy¬ szczenia srodowiska zwiazanego ze stosowaniem- szkla zawierajacego bor i fluor oraz nie ma opasa¬ nych wyzej wad szkiel cztero- lub piecioskladni- kowych. Poza tym barwa wlókien wytworzonych z takiego szkla szescioskladnikowego jest korzyst¬ niejsza niz barwa znanego szkla, a wlasciwosci fi¬ zyczne, w tym temperatura krzepniecia i lepkosc, odpowiadaja warunkom wymaganym w procesie wytwarzania wlókien. Szescioskladnikowe szklo wedlug wynalazku zawiera zasadniczo 54,5—60f/# SiOt, 9—14,5Vo A1203, 17—24«/t CaO, 2—4V% Ti02, 1,5—4Vt MgO i 1—l,5e/»RO, to jest ZnO, SrO lub BaO w przeliczeniu na ZnO.Jak wspomniano wyzej, szklo szesoioskladnikowe zawiera korzystnie mniej niz l*/» tlenków alkali¬ cznych, w szczególnosci Na20, K20 i Li20 w prze¬ liczeniu na Na20. W celu otrzymania wlókien, sta- 40 45 50 pia sie zestaw szescioskladnikowy, aby otrzymac stopione szklo o logarytmie lepkosci 2,5 puaza w temperaturze 1340°C lub nizszej, po czym chlodzi sie stop do temperatury odpowiedniej do procesu wytwarzania wlókien i wytwarza wlókna znanym sposobem.Przyklady szescioskladnikowego szkla i jego wlasciwosci podano w tablicy 3, W tablicy tej za¬ stosowano nastepujace skróty: A — anortyt B — sfen C — wollastonit D — trydymit E — P-wollastonit F — chrystobalit i G — diopsyd.Szklo wedlug wynalazku, w którym bor i fluor jako srodki uplynniajace sa zastapione przez Li20 razem z Ti02, ma nastepujacy sklad: Si02 55—63V* A1203 11—18«/t CaO 9—25Vo UaO 0,3—2,5Vo TiOt 2—5*h MgO 0—10% MnO 0—l,5Va R, O (Na O, JK, 0)P-2,5% BaO 0—2,5°/o SrO 0—2,5*/o «." ZrO, 0—2«/» Fe2Os 0—l#/t Calkowita zawartosc Li20 i Ti02 wynosi 3,5— 6,5°/e.Szczególnie korzystne wlasciwosci maja szkla, których logarytm lepkosci w temperaturze 1340°C87767 Skladnik lub wlasciwosci Si02V» Al, CaOVo MgCM BaOf/t SrOf/t ZnO% Na^OV» K,O0/i Li2OVo Ti02°/o Fe20, Temperatura krzepniecia °C Temperatura °C, w której loga- rytm lepkosci w puazach wy¬ nosi: 2,0 2,5 2,75 3,0 Faza krystaliza¬ cji: pierwotna druga trzecia | czwarta I 67,9 11,4 21,8 2,6 h- 3,4 <— 0,7 — i— 2,2 *— 1190 1423 1320 1275 1235 G — — *— "• II 58,9 n,o 21,4 2,6 ?— ?— 2,7 1 »— — 2,2 0,1 1185 1415 1322 1278 1240 G — — — Tablica 3 III 57,8 12 21,1 3,2 \— i— 1,3 ,6 0,05 j— t3,7 0,2 1178 1420 1315 1270 1232 G F — — Numery IV 57,8 12,8 21,6 2,5 h- - 2,6 1,0 ¦— i— 2.1 0,1 1180 1428 1320 1270 1236 G <— — *— V 57,3 11,7 21,2 2,7 3,8 i— h- 0,8 )— ?— 2,4 ¦— 1188*) 1435 1328 1285 1245 G C A — przykladów VI 58 11,0 21,7 2,5 1— l— 2,6 1,0 »— — 2,1 0,1 1175 1428 1431 1278 1240 G — — 4— vn 58,3 ,9 21,9 2.7 V- - 2,8 1,0 :— J— 2,2 *— 1182*) 1413 1310 1268 1228 G C A D ....VIII 57,3 11.9 19,2 3,2 — /- 3,9 .0,6 0,05 — 3,7 0,2 1175 1432 13(20 1275 1235 G — .— - 1 IX 58,6 11 22 2,7 — 2,8 0,6 — ¦ i— 1 2,2 0,2 1180 1420 1318 1274 1235 G C D — \ X 1 57,4 n 18,9 3,2 — *~~ 3,9 0,6 0,1 0,1 3,7 0,2 1182 — — — — G | B | — — 1 *) srednia z 2 pr6b c.d. tablicy 3 Skladnik lub < wlasciwosci SiO20/« Al2O80/t CaO% MgOVo BaOVo SrO«/o ZnOf/o Na*0*/« K2OVo Li2OVo TiC2°/o Fe20,Vt Temperatura krzepniecia °C Temperatura °C, w której lagarytm lep¬ kosci w pua¬ zach wynosi: 2,0 2,5 2,75 3,0 Faza krystali¬ zacji: pierwsza druga trzecia 1 czwarta Numery przykladów XI 57,1 11,9 18,2 3,2 ,2 0,7 0,1 3,6 0,2 1168 1415 G,D B XII 57,7 11,4 22,9 2,8 2,8 2,3 0,1 1185 1440 1310 1268 G XIII 57,7 11,7 21,4 2,8 3,9 2,4 0,1 1180 1450 1335 1292 1250 G XJV 58,3 11,6 21,8 2,8 2,9 i;o 2,3 0,1 1162 1428 1340 1293 1252 C,G XV 58,2 11,6 21,7 2.0 2,9 1,0 2,5 0,1 1162 1428 1321 1272 1230 C G XVI 57,8 11,5 21,6 2,0 3,9 1,0 2,3 0,1 1155 1428 1320 1272 1235 C G XVII 58,5 11.6 21,8 2,0 2,0 0,5 0,2 2,3 0,1 1152 1438 1318 1278 1238 C G XVIII 57,3 12,2 21,7 1,8 2,7 0,9 3,3 0,1 1150 1428 1328 1280 1240 B A G XIX 58,1 11,5 21,7 2.0 2,9 1,0 2,8 0,13 1165 1418 1318 1271 1235 G C XX 57,6 11,4 21,5 2,0 3,9 1,0 2,5 0,13 1152 1311 1270 1228 G C " 111 87767 12 c.d. tablicy 3 Skladnik lub wlasciwosci Si Alt(V/» CaO°/t MgCM BaO% SrO% ZnCM Na,CM K20«/» LijO^/o TiOtVt Fe2Otf/t Temperatura krzepniecia Temperatura °C, w której logarytm lepkosci w puazach wynosi: 2,0 2,5 2,75 3,0 Faza krystalizacji: pierwotna druga trzecia czwarta Numery przykladów XXI 57,9 11,5 21,3 2,0 1 9,3 — 3,9 0,48 1 0,02 0,23 2,3 0,13 1152 1420 1310 1268 1232 G C — — XXII 54,6 11,3 17,4 3,1 — — — 0,8 — — 3,4 0,13 1190 — 1322 1278 1241 G — — XXIII 56,2 11,7 17,9 1 3,2 — 6,5 — 0,8 — — 3,5 0,13 1194 1420 1318 1273 1232 G — — — — XXIV 57,0 11,1 ' ,5 3,6 . — — 2,7 0,7 — — 2,2 0,21 2,0 (ZrO,) 1220 1440 . 1292 1255 1228 G — — — 1 Tablica 4 Skladniki lub wlasciwosci Si Alf(V/t CaOf/« LiCV/o TiOfh MgO°/o NajO^/t : KfO% MnO% BaOVt ZrCL % i FeAf/t Temperatura krzepniecia °C Temperatura °C, w której logarytm lep¬ kosci w puazach wynosi: 2,0 2,5 2,75 3,0 Fazy krystali¬ zacji: pierwotna druga trzecia < I 59,6 14 17,7 U,2 3,7 2,8 0,7 0,1 — — — 0,3 1147 1469 1335 1200 — A B D II 57,9 14,1 19,2 1,2 3,7 3 0,7 0,1 — ¦ — ¦ — 0,3 1150 1426 1306 1258 1215 A B D III 56,7 14 19,3 1,2 3,7 3 9,7 0,1 1,2 — 0,2 1162 — — —.— B — — Numery przykladów IV 56,7 14,1 19,6 1,2 4,3 3,1 0,7 0,1 — ,_ 2 0,2 1158 1395 1280 1228 — F .C — V 56,9 14,1 1,2 3,7 3,2 0,7 0,1 — —. — 0,2 1155 1411 1295 1250 1210 F — — VI 57,8 14,1 23,5 0,4 3,8 — ¦ 0,1 0,1 — — — 0,3 1177 1455 1341 1295 1257 A B E VII 56,1 17,9 9,7 2,4 3,9 9,2 0,2 0,2 — — — 0,4 ill97 1400 1282 1218 1201 F —¦ i VIII 56,5 13,9 19,9 1,1 2,4 3,1 0,7 0,1 — • — 2 -0,21 1190 1402 1292 1252 1216 A F — lx 1 58,6 13,8 16,7 1,2 3,6 2,6 1 0,6 0,1 — 2,4 — 0,3 1171 1455 1334 1278 1242 r B A _ GC 57 14,1 23 1,5 3,7 — 0,1 0,1 — -*— — 0,2 1177 1390 1277 1235 1196 E | B f13 14 c.d. tabeli 4 Skladnik lub wlasciwosci Si02 A1203 CaO Ld20 Ti02 MgO Na20 KfO MnO BaO ZrO Fe2Os Temperatura krzepniecia °C Temperatura °C, w której logarytm lepkosci w puazach wynosi: 2,0 2,5 2,75 3,0 Fazy krystalizacji: pierwotna druga trzecia Numery przykladów XI 57,5 14,1 22,5 1,5 3,7 — 0,2 0,1 — — — 0,2 1168 1400 1288 1250 1202 B E — XII 57 14,6 22,5 0,5 3,7 — 0,1 0,1 — . _ 0,3 1174 1412 1296 1250 1210 A E B XIII 59 14,1 21 1,5 3,7 — 0,1 0,1 —, — —. 0,3 1171 1450 1324 1278 1230 B — — XIV 62,8 11,7 19,6 2,4 2,8 — 0,2 0,1 — — 0,3 1205 1440 1311 1259 1213 E — — XV 57 14,1 1,5 3,7 3,2 0,1 0,2 — — —~ 0,3 1175 1382 1273 1230 1197 F — — XVI 57,3 14 18,7 1,2 3,7 2,9 0,7 0,1 — 1,2 — 0,2 1168 1405 1296 — 1213 F A B Tablica 5 Skladnik lub wlasciwosci Si02% Al2OsV» CaO% MgO°/o Na2OVo K2OVo Li,0% Ti02°/o [ Fe2(V/o Temperatura krzepniecia °C Temperatura °C, w której loga¬ rytm lepkosci w puazach wy¬ nosi: 1,50 1,75 2,00 1 2,25 2,50 2,75 3,00 3,25 Numery przykladu I 60,27 ,28 ,48 0,18 1,04 1,98 0.32 0,30 1188 — 1527 1450 1387 1328 1280 1229 — II 56,73 18,40 22,82 — 0,05 — 2,00 — 0,01 1228 1566 1489 1419 1360 1306 1260 1217 — III 56,73 16,40 24,82 — 0,04 — 2,00 — 0,01 1209 1519 1439 1372 1320 1274 1235 1200 — IV 60,8 16,4 18,8 2,0 0,03 — 2,0 — — 1195 1550 1473 1404 1343 1297 1251 1210 V 59,90 16,17 ,35 0,18 o,n 0,13 2,49 0,30 0,38 1168 1515 1442 1375 1315 1263 1220 — VI 59,90 16,09 ,24 0,18 0,13 0,15 2,97 0,25 0,42 1158 1519 1419 1351 1293 1230 1198 — VII 61,89 ,17 19,35 0,18 0.11 0,13 2,49 0,30 0,38 1185 1547 1471 1405 1345 1288 1238 1190 VIII 59,89 16,17 19,35 0,18 1,11 0,13 2,49 0,30 0,38 1177 1525 1448 1374 1317 1264 1216 —15 87767 16 c.d. tablicy 5 Skladnik lub wlasciwosci Si02% AW/t CaO% 1 MgO% 1 Na,0% K20% Li20% Ti02% Fe2Oa% Temperatura krzepniecia °C Temperatura °C, w której logarytm lep¬ kosci w puazach wynosi: 1,50 1,75 2,00 2,25 | 2,50 2,75 3,00 3,25 IX 59,89 16,17 18,35 0,18 2,H 0,13 2,40 0,30 0,38 1170 1527 1450 1380 1318 1266 1220 X 58,72 ,85 19,95 0,18 0,11 0,13 2,44 0,29 0,37 (BaO) 1,96 1180 1513 1433 1368 1309 1257 1210 Numery przykladu XI 58,72 ,85 19,95 0,18 o,n 0,13 2,44 0,29 0,37 (ZnO) 1,96 1192 1453 1366 1310 1268 1237 XII 58,72 ,85 19,95 0,18 0,11 0,13 2,44 0,29 0,37 (MnO) 1,96 1180 1437 1364 1306 1255 1210 XIII 59,30 16,01 ,15 0,18 1,10 0,13 2,27 0,30 0,38 1188 1466 1373 1314 1262 1213 XIV 59,30 16,01 ,15 0,18 o,u 1,12 2,47 0,30 0,38 1193 1458 1388 1330 1277 1225 XV 6389 12,17 ,35 0,18 0,11 0,13 2,49 0,30 0,38 1230 1463 1390 1227 1274 1226 XVI i 57,89 16,92 12,07 9,60 0,12 0,14 2,57 0,30 0,40 1217 1462 1403 1335 1277 1232 1196 lub nizszej wynosi 2,5 puaza, a temperatura krzep¬ niecia wynosd 1205°C lub mniej. Sklad tych szkiel jest nastepujacy: SiO, 56,7—59% Al2Os 12,2—14,6% CaO 16 —23% LitO 0,4— 2,5°/o Ti02 0,4— 2,5°/o MgO 2 — 3,5% I^O(Na,O, K,0 0-0,8% (Na20, KtO) 0 — 0,8% BaO 0 — 2,5% ZrOs 0 — 2% Fef03 0 — 1% Calkowita zawartosc U20 i Ti02 wynosi 3,5— 6,5%. Przyklady takich szkiel i ich wlasciwosci podano w tablicy 4. W tablicy tej zastosowano nastepujace skróty: A — anortyt B — sfen C — wollastonit D — trydymit E — P-wollastondt i F — diopsyd.Szklo wedlug wynalazku i wlókna wytworzone z takiego szkla, zawierajacego jako glówny sro¬ dek uplynniajacy Li20, maja nastepujacy sklad: Si02 A1203 CaO MgO Li20 Na20, Fe203 KaO 56 —S4% 12 —19% 9 —£5% 0 —10% 1,5— 4% 0 — 2,5% 0 — 1% 10 przy czym suma Si02 i Al2Os wynosi korzystnie 72—79%, a suma CaO i MgO 17—26%. Przyklady takich rodzajów szkla i jego wlasciwosci podano w tablicy 5.Lepkosci podane w przykladach oznacza sie metoda podana w opisie patentowym Stanów Zjedn. Ameryki nr 3056283 i w artykule Ralpha L. Tiede w The Journal of the American Ceramdc Society, tom 42, nr 11 listopad 1959, str. 537^541.Szkla wedlug wynalazku, których przyklady po¬ dano wyzej w tablicach, maja korzystnie tempe- 2517 87767 18 rature krzepniecia 1205°C lub nizsza i lepkosc 102* puazów turze 1340°C lufo nizszej. Szklo to zawiera mniej niz l*/t tlenków metali alkalicznych, totez nadaje sie do wytwarzania wlókien i moze bezposrednio zastepowac szkla stosowane do wyrobu wlókien, a zawierajace bor i fluor.Wszystkie szkla podane w tablicach 1—3 zawie¬ raja najwyzej l*/t tlenków metali alkalicznych to* tez moga byc stosowane w przykladach, w których podstawowymi skladnikami szkla wedlug wyna¬ lazku sa SiOf i Al,Oj, a zasadniczymi trzema tlen¬ kami zawartymi w szkle sa SiO,, AljO, i CaO.Dwutlenek tytanu stosuje sie w szkle wedlug wynalazku jako skladnik uplynniajacy, zamiast boru i fluoru. TiOs ma postac drobnego proszku o barwie bialej i jest szeroko stosowany w farbach, celem nadania emaliom matowosci itp. Stosuje sie go równiez do ozdobienia szkla, ale jego zastosowa¬ nie zamiast B*Oj i fluoru w celu zmniejszenia lep¬ kosci szkla do wytwarzania wlókien, bez równo¬ czesnego niekorzystnego wplywania na wysokosc temperatury krzepniecia szkla jest calkowicie nie¬ oczekiwane. W szklach wedlug wynalazku nalezy stosowac TiOt w ilosciach mniejszych niz 6V#, ko¬ rzystnie mniej niz 3,5*/t. Stezenie tego skladnika wyzsze niz 6°/* powoduje niekorzystne podwyzszenie temperatury krzepniecia szkla, a stezenie powyzej 4*/« moze wywolywac brazowe lub zólte zabarwie¬ nie szklanych wlókien. To zabarwienie wlókien moze stanowic problem w przypadkach, gdy wlók¬ na te laczy sie z niebarwionym materialem pod¬ stawowym i sa one widoczne w gotowym produk¬ cie. Przykladami produktów, do których wytwa¬ rzania niepozadane jest stosowanie takich zabar¬ wionych wlókien, sa niebarwione plyty lub we- dziska ze sztucznych tworzyw.Zawartosc MgO w piecio- lub szescioskladniko- wym szkle wedlug wynalazku jest korzystnie miej- sza niz 4*/», gdyz wieksze stezenie MgO podwyz¬ sza temperature krzepniecia szkla powyzej tej, któ¬ ra jest pozadana w procesie wytwarzania wlóklien.MgO mozna dodawac do surowców stanowiacych zestaw szkla i jak wiadomo tlenek ten ma wplyw na temperature topnienia i dodaje sie go do szkla w celu regulowania procesu krystalizacji diopsy- dów (CaO-MgO-2Si02.Obecnie stwierdzono, ze MgO w ilosci 1,5—4,5Q/o obniza i reguluje temperature krzepniecia do war¬ tosci odpowiedniej w procesie wytwarzania wlóklien, jak .opisano wyzej. Poza tym MgO zmniejsza ilosc Ti02 niezbednego w zestawie, co wplywa korzyst¬ nie na barwe wlókien. Z przykladów zamieszczo¬ nych w tablicach 2 i 3 widac, ze MgO zastepuje przede wszystkim CaO.Szkla podane w tablicy 3 zawieraja ZnO, SrO lub BaO, stosowaine w pewnej mierze zamiast Ti02 w szklach szescioskladniikoiwych, dzieki czemu zmniejsza sie lub usuwa niekorzystne zabarwienie wlókien, a poza tym dodatek tych tlenków obniza temperature krzepniecia i zmniejsza lepkosc szkla.Szescdoskladniikowe szklo wedlug wynalazku zaste¬ puje z powodzeniem znane szklo stosowane do produkcji wlókien, a równoczesnie przy jego wy¬ twarzaniu nie wystepuje obawa zanieczyszczania srodowiska borem i fluorem. Faktu, ze ZnO, SrO i BaO obnizaja temperature krzepniecia i zmniej¬ szaja niezbedne stezenie Ti02 w szkle szesciosklad- nikowym nie mozna bylo przewidziec na podstawie ' znanego stanu techniki w tej dziedzinie, a równo¬ czesnie fakt ten stanowi wazne ulepszenie w tech¬ nologii szkla nie zawierajacego boru ani fluoru i dajacego sie przetwarzac na wlókna.Li20 i TiC2 razem stosuje sie jako srodki uplyn- *o niajace zamiast boru i fluoru w szklach podanych w tablicy 4. Synergiczne dzialanie kombinacji LAtO i Tti02 powodujace zmniejszenie lepkosci szkla bez niekorzystnego wplywu na jego temperature krzep¬ niecia jest waznym czynnikiem w procesie wytwa- rzania szkla do wyrobu wlókien, nie zawierajacego boru i fluoru.W celu obnizenia temperatury krzepniecia szkla do wartosci potrzebnej w procesie wytwarzania wló¬ kien mozna ewentualnie dodawac MgO.LisO stanowi jedyny tlenek sposród trzech zwykle stosowanych tlenków metali alkalicznych to jest Li20, K20 i Na20, który moze byc stasowany w ilosci do 4*/o do regulowania lepkosci szkla bez równoczesnego niekorzystnego oddzialywania na temperature krzepniecia szkla. LitO mozna w tym celu stosowac w ilosci do 4°/t, przy czym w ko¬ rzystnych przykladach szkiel podanych w tablicy 4 zawartosci Li20 wynosi 0,5—2,5*/». L/ifO uzyty w ilosci powyzej 2,5*/o w kombinacji z TftOj moze podwyzszac temperature krzepniecia do wartosci niekorzystnych. Ti02 nalezy stosowac w szklach w ilosci 5*/» lub mniejszej, gdyz przy stezeniu po¬ wyzej 5f/o moze podwyzszyc temperature krzepnie¬ cia powyzej tej, jaka jest pozadana przy wytwa- rzaniu wlókien.Na20 i K20 mozna stosowac pojedynczo lub ra¬ zem w celu regulowania lepkosci, zawsze jednak w ilosci nie wyzszej lacznie niz okolo 2,5*/*, w przy¬ padku, gdy laczna zawartosc tlenków metali alka- 40 licznych moze byc wyzsza niz l*/o. Korzystnie jed¬ nak jest stosowac Na20 i K2O w ilosci nie wiekszej niz l*/o lacznie. Dodatek tych tlenków w ilosci wiekszej niz 2,5f/o powoduje niepozadany wzrost temperatury krzepniecia, 00 niweczy korzysci osia- 45 gaine z równoczesnego zmniejszania lepkosci do wartosci zadanej.W przykladach I—V, VIII, IX i XVI podanych w tablicy 4 Na20 dodawano jako skladnik zestawu, natomiast w pozostalych przykladach podanych w 50 tej tablicy Na20 nie stanowi skladnika zestawu, leoz wprowadza sie go jedynie jako zanieczyszoze- nie jednego ze skladników zestawu. KfO we wszy¬ stkich przykladach w tablicy 4 stanowi wylacznie zanieczyszczenie skladników zestawu. Zestawy szkla 55 nie zawierajace K20 lub Na20 równiez sa objete wynalazkiem.Niektóre tlenki takie jak BaO, CaO, MgO lub MnO sa korzystnymi dodatkami w zestawach po¬ danych w tablicy 4. SrO równiez powinien byc do- 60 datkiem korzystnym. Ta grapa tlenków jest uzy¬ teczna przy regulowaniu temperatury krzepniecia szkla bez równoczesnego niekorzystnego oddzialy- * wania na lepkosc. Najlepsze wyniki osiaga sie sto¬ sujac te tlenki razem w ilosci 27,*/t, a zwlaszcza, 65 gdy stosuje sie MgO i CaO oddzielnie lub razem,19 87767 MnO stosuje sie korzystnie w ilosci 0,5Vt lub mniejszej, a uzyty w ilosci powyzej 0,5*/t moze na¬ dawac wlóknom szklanym barwe brazowa lub pur¬ purowa.W przykladach podanych w tablicy 5 LttO sto¬ suje sie jako srodek uplynniajacy, zamiast boru i fluoru. Reguluje on lepkosc szkla, przy równo¬ czesnym utrzymywaniu dopuszczalnej temperatu¬ ry krzepniecia. Kazde szklo wedlug wynalazku po¬ winno zawierac co najmniej l,5*/t Infi. Jak wspomniano wyzej, LijO jest jedynym z trzech tlenków metali alkalicznych (li,0, KfO i NaiO), który mozna stosowac w ilosciach do 4% w celu regulowania lepkosci, bez niekorzystnego oddzialy¬ wania na temperature krzepniecia.W przykladach I, VIII, IX i XIII podanych w tablicy 5 Na*0 dodawano jako skladnik zestawu, zas w pozostalych przykladach z tej tablicy jest on dodawany jedynie w postaci zanieczyszczen in¬ nych skladników. KgO jako skladnik dodawano tylko w przykladzie XIV w tablicy 5, zas w pozo¬ stalych przykladach jedynie jako zanieczyszczenia innych skladników.Jak wyzej wspomniano, CaO i MgO stanowia korzystne dodatku w szklach podanych w tablicy 5.Równiez BaO, MnO i ZnO oddzialywuja korzyst¬ nie, ale aby utrzymac opisany wyzej korzystny sto¬ sunek temperatury krzepniecia i lepkosci, laczna zawartosc CaO i MgO powinna wynosic 17—269/t.FefOt moze wystepowac we wszystkich zesta¬ wach szkla wedlug wynalazku jako zanieczyszcze¬ nie skladników zestawu, lub tez moze byc doda¬ wany celowo w ilosci do lVr Poniewaz jednak Fefis moze niekorzystnie zabarwiac wlókna otrzy¬ mane ze szkla, przeto przy wytwarzaniu wlókien niebarwionych, a zwlaszcza zawierajacych TiO,, FegOj powinna byc mozkiwie mala. Szklo moze za¬ wierac rózne inne zanieczyszczenia w ilosci do oko¬ lo 0,3*/§ lub mniejszej^ nie wplywajace szkodliwie na wlókna wykonane z tego szkla.Do takich zanieczyszczen nalezy tlenek chromu CrtO*, tlenki wanadu i fosforany. Zwiazki te moga przedostawac sie do zestawu szkla jako zanieczysz¬ czenia surowców lub moga powstawac w wyniku reakcji stopionego szkla z tworzywem, z którego jest wykonany piec. Tlenki siarki równiez moga wystepowac w szkle w ilosciach sladowych, przy czym pochodza one z zanieczyszczen zestawu lub z siarczanów dodawanych w celu klarowania szkla. 50 PL PL PL PL PL

Claims (18)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Szklo o temperaturze krzepniecia' co najwyzej 1205°C i logarytmie lepkosci wyrazonej w puazach wynoszacym 2,5 dla temperatury co najwyzej 55 1340°C nadajace sie do wytwairzania wlóMen, nie zawierajace boru ani fluoru, znamienne tym, ze zawiera nastepujace skladnolkd w stosunku wago¬ wym: 54—64Vt SiO,, 9—10V« Al^O,, 9—25»/t CaO, 0—©•/• TiO,, 0—MV§ MgO, 0—*/• ZnO, 0—0*/» SrO, w 0—6% BaO, 0—5Vt Li,0, 0—2,5Vt MnO, 0—2,5% NatO, 0—2,5»/t NaA 0—2,5% K,0, 0—2»/t ZrOa i *-lf/t Fe,Of.

2. Szklo wedlug zastrzez. 1, inamienne tym, ze zawiera 3—$•/• wagowychTiO,. es

3. Szklo wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze za¬ wiera 3—5f/t wagowych TiOt i 1,5—Afiak wago¬ wych MgO.

4. Szklo wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze za- 5 wiera 2—4#/t wagowych TiO,, 1,5—4,5*/t MgO i 1— 5,5#/t wagowych tlenków o ogólnym wzorze RÓ, w którym RO jest ZnO, SrO kib BaO.

5. Szklo wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze za¬ wiera 0,3—2,5#/t wagowych lii,0 i 2—5V§ wago- 10 wych TiOi, przy czym calkowita zawartosc LiO, i TiO, wynosi 3,5—6,5^/t wagowych.

6. Szklo wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze za¬ wiera 1,5—4f/r wagowych Li,0.

7. Szklo wedlug zastrz. 6, znamienne tym, ze za- 15 wiera lacznie 72—79% wagowych SiO, i Al,Oj oraz lacznie 17—26% wagowych CaO i MgO.

8. Szklo wedlug zastmz. 1, znamienne tym, ze za¬ wiera 54,5—60% wagowych SiO,, 9—14,5% wago¬ wych Al,Of, 17—24% wagowych CaO i 3—6% wa- 20 gowych TiOt.

9. Szklo wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze za¬ wiera 54,5—60% wagowych SiO,, 9—14,5% wago¬ wych Al,Of, 17—24% wagowych CaO, 3—5% wa¬ gowych TiO, i 1,5—4,5% wagowych MgO.

10. Szklo o tempeiratumze krzepniecia co najwy¬ zej 1205°C i logarytmie lepkosci wyrazonej w pu¬ azach w temperaturze co najwyzej 1340°C wyno¬ szacym 2,5, znamienne tym, ze zarWiera 54,5—60% wagowych SiO,, 9—14,5% wagowych Al,Of, 17— 24% wagowych CaO, 2—4% wagowych TiO,, 1,5— 4% wagowych MgO i 1—6% wagowych zwiazków o ogólnym wzorze RO, w którym R oznacza atom cynku, strontu lub bainu, a zawartosc tych zwiaz¬ ków jest przeliczona na ZnO.

11. Szklo wedlug zastrz. 10, znamienne tym, ze jego laczna zawartosc Na,0, KtO i Li*0 w prze¬ liczeniu na NatO wynosi mniej niz 1% wagowy.

12. Szklo o temperaturze krzepniecia co najwy¬ zej 1205°C i logarymltmie lepkosci w puazach w temperaturze co najwyzej 1340°C wynoszacym 2,5, nadajace sie do wytwarzania wlókien, nie zawiera¬ jace boru ani fluoru, znamienne tym, ze zawiera nastepujace skladniki w stosuku wagowym: 54,5— 60% SiO,, 9—14,5% A1,0„ 17—24% CaO, 2—4% TiOt 1,5—4% MgO, 1—5,5% tlenków o ogólnym wzorze RO, w którym R oznacza atom cynku, stronatu lub bairu i ilosc tych zwiazków jest po¬ dana w przeliczeniu na tlenek cynku, 0-4% Na20, 0—1% KtO, 0—0,3% Li,0 i 0—!•/• Fe,Ot.

13. Szklo wedlug, zastrz. 12, znamienne tym, ze zawiera mniej niz 1% wagowy Na,0, K»0 i Li,0 lacznie, w przeliczeniu na Na,0.

14. Szklo wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze zawiera nastepujace skladnaiki w stosunku wago¬ wym: 55-63% SiO„ 11—18% Al/),, 9—25% CaO, 0,3—2,5% Li.O, 2-^5% TiO,, 0—10% MgO, 0—1,5% MnO, 0—2,5% Na,0 i K»0, 0—2,5% BaO, 0—1,5% SrO, 0—4% ZnO, 0—2% ZrO, i 0—1% Fe,Of, przy czym laczna zawartosc LiO, i TiO, wynosi 3,5— 6j5f/t wagowych.

15. Szklo wedlug zastrz. 14, znamienne tym, ze zawiera lacznie wiecej niz 1% wagowy Na,0, KtO i IisO, przy czym suma zawartosci Na,0 i KtO jest mniejsza niz 2,5% wagowych.21 87767 22

16. Szklo wedlug zastrz. 14, znamienne tym, ze zawiera 2,5—3,5% wagowych MgO.

17. Szklo wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze zawiera nastepujace skladniki w stosunku wago¬ wym: 56—64% SiO,, 12—19% A120,, 9—25% CaO, 0—10% MgO, 1,5—4% LitO, 0—2,5% NatO i KtO oraz 0—1% Fe2Os.

18. Szklo wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze zawiera lacznie 72—79% wagowych SiOt i Al2Os i 5 17—26% wagowych CaO i MgO. PL PL PL PL PL