SE447474B - Alakliresistent glasfiber samt med sadana fibrer armerad cementprodukt - Google Patents

Description

lu UI 35 447 474 teten är 1000 P, enär detta är den viskositet varpå en glas- smälta normalt inställs för mekanisk dragning till fibrer från en bussning av platinalegering. Det är lämpligt att ha en differens av minst 40°C mellan TW och Tl, och i prakti- ken föredrar man en differens av ca 8000. Åtskilliga material har visats bibringa glas aika- liresistens, men de gör också generellt dragningen av kon- tinuerliga rilament svårare. Exempelvis ökar ZrO2 både det smälta glasets viskositet och dess likvidustemperatur. Där- för kan man inte helt enkelt tillsätta mera och mera av nå- got sådant material, i synnerhet ett sådant material som ZrO¿, utan att bibringa glaset antingen en dragningstempe- ratur över 1350OC eller ettnegativteller otillräckligt värde på TW-Tl. Classammansättningar av olika slag har fö- reslagits i litteraturen. Brittiska patentskriften 1 290 528' torde vara det äldsta litteraturstället som diskuterar prob- lemet att få en sammansättning med tillräcklig alkaliresis- tens och samtidigt tillfredsställa kraven på dragningstem- peraturen och TW-Tl. Fibrer med en sammansättning inom ra- men för patentskriften är kommersiellt tillgängliga under varumärket "Cem-FIL". Sammansättningen är följande i vikt- procent.

SiO2 62 Na2O 14,8 CaO 5,6 TiO; 0,1 ZrO27 16,7 A120; 0,8 Amerikanska patentskriften 3 840 379 ger ett exem- pel på försök att få fram en sammansättning, som i fråga om fiberbildningsegenskaper mera liknar det kommersiellt framställda E-glaset (som brukar användas när alkaliresis- tens inte krävs), men ändå bibehåller lika god alkaliresis- tens som det kommersiellt tillgängliga glas inom ramen för brittiska patentskriften 1 290 528, vars sammansättning an- ges ovan. Glasen enligt amerikanska patentskriften 3 840 379 innehåller TiO2 jämte CaO och ZrO2. Brittiska patentskrif- 7» 15 20 25 30 35 447 474 terna 1 407 223, I 540 770 och 1 548 776 diskuterar proble- met att erhålla fiberbildande glassammansättningar med en ZrO2-halt av storleksordningen 20 vikt-%. Brittiska patent- skriften 1 498 917 anger glas som sägs ha hög alkaliresis- tens och är avsedda för framställning av glasfibrer för ar- mering av cementprodukter samt består väsentligen av föl- jande ingredienser (i vikt-%): SiO3 45 - 65 ZrO2 10 - 20 CrgOa 0 - 5 SnO2 0 - 5 M0 0 - 18 M'¿O 0 - 18 SO; 0,05 ~ 1 varvid de ovan angivna komponenterna utgör minst 97 vikt-% av sammansättningen, Cr2O3 + SnO2 är 0,5 - 10 vikt-%, ZrO2 + SnO; + Cr2O; är 12 - 25 vikt-%, M är en eller flera av Cr, Mg, Zn, Ba och Sn samt M'2O är en eller flera av K2O (0 - 5 vikt-%), Na;O (0 - 18 vikt-%) och Li2O (0 - 5 vikt-%).

Denna patentskrift anger således användningen av kompositio- ner innehållande SnO2 eller Cr¿O3 eller bådadera jämte Zr02 med ett krav på närvaro av minst 0,5 vikt-% Cr2O3 när Sn02 inte ingår. Det finns en klart uttalad preferens för kompo- sitioner innehållande SnO2, med eller utan Cr2O3, med en total halt av dessa material inom området 1,5 - 5,5 vikt-% och minst 1,0 vikt-% Sn02. I det enda exempel som innehåller Cr2O3 utan SnO; är Cr2O3 3% och Zrog 20%. Det har befunnits, att en så hög halt Cr203 som 3% med en ZrO2-halt av 10% el- ler mera leder till ett glas med sådanalikvidus-och visko- sitetsegenskaper, att dragning av kontinuerliga filament blir omöjlig.

CrgO; är en välkänd komponent i qlassammansättning- en, där den används för att ge en grön färgton. Vid smält- ning av en glasmäng@ innehållande exempelvis natrium- el- ler kaliumbikromat som kromkälla erhålles ett glas vari jäm- vikt föreligger mellan oxidationsstadierna trevärd och sex- värd krom. Metoder för att ändra denna jämvikt genom att fram- 10 15 20 25 30 35 447 474 kalla antingen reducerandeelleroxiderande betingelser är välkända för glastillverkarna (se Glass Industry, april 1966, sid. 200-203 “Conditions influencing the state of oxidation of chromium in soda-lime-silica glasses" och Bulletin of the American Ceramic Society 47, nr 3 (1968), sid. 244-247 "Color Characteristics of U.V. absorbing emerald green glass"). Intresset för denna jämvikt har i första hand legat i att man har velat säkerställa, att den sexvärda jonen föreligger, för att utnyttja dess yt- terst starka absorption i det nästan ultravioletta spekt- rum.

Enligt uppfinningen framställs alkaliresistenta qlasfibrer för användning som armering i cementprodukter av en sammansättning, innefattande, i viktprocent: SiO2 55 - 75 RZO 11 - 23 ZrO¿ 6 - 22 Cr2O3 0,1 - 1 A120; 0,1 - 7 Oxider av säll- synta jordarts- metaller + Ti02 I 0,5 - 16 där RZO är en eller flera av Na2O, K;O och Li2O, TiO2-halten är högst 10% och summan av de uppräknade komponenternas hal- ter är minst 88 vikt-% av glaset, vilket har smälts under så- dana icke oxiderande betingelser att all krom i glaset eller' en avsevärd andel därav är i trevärt tillstånd.

Det har visat sig, att man genom att säkerställa, i att all eller en avsevärd andel av kromen i det glasbilöan- de nätverket är i trevärt tillstånd, kan ernâ en ökad alka- liresistens i förhållande till glas vari kromen förekommer med en väsentlig andel i sexvärt tillstånd. En annan fördel med att bibehålla kromen i det trevärda tillståndet är att visserligen både Cr3+ och Cr6+ har låga lösligheter i glas och därför framkallar höjning av likvidustemperaturen, men Cr“+har benägenhet att utfalla ganska nyckfullt som CrO3, som ger falskt höga indikationer på likvidustemperaturen. f» ,- S; Pr ff 10 15 20 30 447 474 Det har också visat sig, att man för att dra för- del av förmågan hos krom i trevärt tillstånd att framkal- la ökad alkaliresistens i ZrO2-haltiga silikatglas och för att ernå tillfredsställande dragningstemperatur och ett po- sitivt värde på TW-Tl måste införliva oxider av sällsynta jordartsmetaller eller titandioxid (TiO2) eller bådadera i de angivna proportionerna. Dessa tilläggskomponenter har båda befunnits ge ett oväntat bidrag till bibehållandet av effekten av Cr?+ på alkaliresistensen utan ogynnsam ef- fekt på likvidustemperaturen.

Oxiderna av sällsynta jordartsmetaller kan till- sättas i form av en naturligt tillgänglig blandning eller företrädesvis som en relativt ceriumfri blandning. En så- dan ceriumfri blandning finns i handeln under namnet "di- dymoxid". De individuella sällsynta jordartsmetallerna har nästan identiskt lika kemiska och fysikaliska egenskaper, varfördenexakta sammansättningen avdenanvända blandningen av sällsynta jordarter inte inverkar på de sällsynta jord- arternas effekt på glasets egenskaper. Av kostnadsskäl lig- ger halten oxider av sällsynta jordartsmetaller företrädes- vis inte över 10%. ___ Den sammansättning varav glasfibrerna formas kan ytterligare innehålla upp till 9 vikt-% R'O, där R'O är en eller flera av MgO, CaO, Sr0, BaO, ZnO, FeO, MnO, C00, NiO och CuO.

Företrädesvis ligger halten Al2O3 inte över 5%, när ZrO2 är över 13%.

Andra eventuella komponenter i sammansättningen är upp till 5 vikt-% BZO3, upp till 2 vikt-% PbO, upp till 4 vikt-% ThO2, upp till 1 vikt-% F samt upp till 2 vikt-% av V2O;, Ta2O5, MOO3 eller HfO2.

När halten oxider av sällsynta jordartsmetaller är över 2,8%, ligger halten Ti02 företrädesvis inte över 5%.

De föredragna halterna av de enskilda R20-komponen- terna är Nago 6 - 20 % KQO 0 - 10 % Li2O 0 - 3 % UI 10 15 POOR P LUNLTY 25 30 35 ï/ (l 447 474 För bedömning av beteendet av glasfibrer enligt uppfinningen jämförda med den i handeln tillgängliga al- kaliresistenta fiber, vars sammansättning anges ovan, har försök utförts med fibersträngar framställda av en serie sammansättningar inom ramen för uppfinningen och med sträng- ar av den i handeln förekommande fibern. Efter beläggning av strängarna med appretur och torkning av denna innesluts mittavsnittet av varje sträng i ett block av vanligt port- landcementbruk. Åtminstone tvâ serier prov görs, och ef- ter härdning under 1 dygn vid 100% relativ fuktighet lag- . _ o . proven under vatten, en serie vid 50 C och en serie ras vid 80°C. Dessa betingelser efterliknar verkan av många 1 års användning under en provningstid av några dygn vid 80°C eller några månader vid 50°C. Mätningar av draghåll- Eastheten görs sedan på ur serierna uttagna prov; när det gäller prov förvarade under vatten vid 50°C görs mätning- arna med månatliga intervall upp till 6 månader och när det gäller prov förvarade under vatten vid 80oC med dag- liga intervall upp till 14 dagar.

Sådana försök har utförts under nära 10 âr, och det har visat sig vara möjligt att korrelera resultaten -av de påskyndade provningarna med beteendet i olika klimat -ie under perioderpvarierande_firân,1Q_âr Storbritannien till_____, flw»i ,-«_»- 2 år i Bombay. Resultaten av dessa undersökningar har vi- sat, att formen av styrkeförlusten under reella betingel- ser är densamma som i pâskyndade provningar, och det är nu möjligt att göra en rimlig förutsägelse om styrkeförlus- ten i några slags klimat på grund av kännedom om ârsmedel- temperaturen och resultaten av den påskyndade provningen.

Draghâllfastheten hos strängar av glas enligt upp- finningen befanns i provningarna i allmänhet inte ha sjun- kit under 630 1 50 MN/ma efter 2 månader vid SOOC och inte ha sjunkit under 700 t 50 MN/ma efter 3 dygn vid 80oC, me- dan strängar av det i handeln tillgängliga glaset hade sjunkit under dessa gränser efter utsättande för dessa lag- rinqsbetinqelser.

Till följd av att strängarna lider varierande grad 10 15 20 25 30 35 447 474 av mekanisk skada under iordningsställandet för provningen är det svårt att få ett enhetligt utgångsvärde för jämfö- relsosyftc. Erfarenheterna från användningen av påskyndadc provníngar av detta slag visar att det erhållna slutvärdet inte i nämnvärd grad beror på utgångsvärdet. Det är vikti- gare att beakta det relativa beteendet av ett glas i för- hållande till ett annat. Det har befunnits, att värden av 630 MN/m2 efter två månader vid 50°C och 700 MN/ma efter 3 dygn vid 80°C eller värden däröver generellt tyder på en värdefull förbättring i förhållande till det kommersiellt tillgängliga glaset. Ernåendet av dessa värden tyder på att glaset får minst dubbelt så lång livstid som de i han- deln förekommande glasfibrerna.

Specifika exempel på sammansättningar för formning till giasfibrer enligt uppfinningen är uppräknade i föl- jande tabell med angivande av dragningstemperaturer (TW), likvidustemperaturen (Tl) och (i förekommande fall) resul- taten av de ovan beskrivna "sträng-i-cement"-provningarna (S.I.C.). Sammansättningen och provningsresultaten för de kommersiellt tillgängliga glasfibrerna är för jämförelses skull medtagna som glas nr 1. Andra jämförelseexempel är medtagna som glas 46 och 61. Den sista kolumnen i tabellen visar den ungefärliga förbättringen av glasfibrernas an- vändbara livslängd i jämförelse med fibrerna av glas nr 1, uttryckt som en multipel av den tid det tar för fibrerna av glas nr 1 att erfara en draghållfasthetsreduktion till 630 MN/ma, vilket används som en lämplig standard. Värdena på förbättringen av livslängden har härletts från båda prov- serierna, vid 80°C och vid SOOC, på ovanstående basis. Det är emellertid att märka, att provningarna vid 80oC visser- ligen är användbara för en första sortering av sammansätt- ningarna, men inte är så tillförlitliga som provningarna vid so°c. " I alla de i tabellen upptagna exemplen hade oxi- derna av sällsynta jordartsmetallerformenaveflinaturligt till- gänqlig blandning bortsett från det fall där den ceriumfria Llandning som kallas didymoxid användes, vilket anges med .S 447 474 "Didym“. I exempel 42 och 85 erhålls fluorhalterna 0,75 vikt-% och 0,9 vikt-% genom införlivning av respektive 1,7 och 2 vikt-% CaF2. Enär F ersätter O i glasnätverket, är detta ekvivalent med införlivning av respektive 1,7 och 2 vikt-% CaO i glasen. 447 474 9 >._._._<:d man.. _ _ , _ v m.o fl >.° m_m @ M w m._ m.NP í m.>@ _ m? _ m>_o M >_o m_m _ M _ m.f m_«P _ mo.>@ W w, _ _ _ n _ m>\o H >.o m_m _ W _ m., m.«f _ m0.mw M ßf _ m.O W >_o m.m W W W M NF P m.m@ M »_ _ m.o >.o m.m _ W M m., m~«F m.m@ M mv M m_o W >.@ m.m _ _ _ m w M m.~ H w.«@ _ «_ W m«.o W >.@ m.m _ N., «_m ~._ M m.~ m.«~ _ W mm..@ _ m_ W «.@ M >_@ m_m u N ON W «.F@ N.

W m_@ _ >.o m_m W W H w mr _ w m_o@ _ W. w m«~0 _ ß.o m_m W W M ßf W mm.m@ _ OP M m>.@ W ß.o m_m W _ > vw _ mO_ow A m W m~.@ W F.@ m_m N W W NP W ßP.w@ M w Ü m.ø _ >_o m.m W W m.P m_«~ W m.m@ U ß ” m>_o W >_Q m_m 0 M m.F m.«F W m°.m@ . Q _ m«_O >_o m.mf W fl m._ m.«_ W mm.@m m M w_o r_o @_m _ _ w J m _ w.«> « J @_o _ f.Q m.m , m W N W w.«> _ m W «_o _ ß.o m_m «.~ ß.. M m_@F W W >.mm _ N _ w.@ _.@ @_m M _ m_«f W M Nw F nwuswc m uwuuwfinofi ~ U . HG lomšox M _ y musæmflflmm w W _ flšwcm moÛu w m 34 _ NOS m >m nwgxo NOS. omu m omš oum o~mz ofin Noflw mfiw wI#xH> _mcH:uumm:mEEmm a; 10 447 474 f N.@ F.o O_NN í N.N v . @.N W N.NP Å N_o N_>m N mm «.o o.m @~or m~m _ M m_~ W m_NN _ _.N@ NN o.N None _ N.o _.o N.N~ _ m.m _ W W N.@f _ >.Nm NN 0 _ _ . N W «_@ F.o mf _ m_m M M N _ N.NP W _ o_>m wm .Ü _..O ß.O vw mNm mNF H mNvf W Nflmo mm mNNNO ß_O m_m_. m_m N~_\__ MÅ. _ m~wr 1 mßNNmm vw _ _ _ _ _ m.o >.o ON W o.ff _ _ m.P N m.«P N.~@ _ NN N w.o >.o NP M m.æ M M m.f . m.w~ W w_Nw mm wv~ow P.o o.>_. _ wNN _ MNwP vwÄw Fm _ u . W N mNN.o _ 9.0 N_>P M N_N W N mm>P~Nm om m>_o ~.o OF mm_me>uNn U ¶ m_F M mo\>@ . NN «_o m.F mf M N W N N M N_o@ H NN W N.o N.O cr W N_N W H m., W N_o@ V NN W m.Q H N\o of M m.m N M m., . W. N_N@ M NN W m.° N.o NN W m_m _ W m_~ M ,_«@ 1 NN N onm W m>.o N.Q of _ m~m W N\f m H mN_.@ N NN W m_O >.o NF W m.m W N.o ¶ m_~ N N.N@ M NN W mN_o _ ß.o NP W m.m M @__ m_F H mm_,@ , NN W N W >_o N _ m.m W M m_, N N.N@ PN W N~o W >_o N M m_m W M m.P W N_oN _ ON m U W u H W M d Nam M w N m _ N ä 1 M _ m»=,wNNmm M M N NHw:< _ moflwo “ Nowflm NOHN M >N Hwwflxo _ “ONE omv ows M oflz _ _ Noflm U mmflw Wlflvfimnxr ~ÜCHQPQWWCMEEÜW _ 447 474 11 _ _ _ _ _ _ _ _ m_0 _ F_Q _ m _ w.« _ P _ _ N mf _ N_N> _ mm _ _ o.f _ f_o _ cr _ w.« _ _ _ N N_ _ _.@> _ Nm _ _ QO io _ 2 _ N Nw mNm mm _ m.o _ f.o _ m. _ m.m _ _ _ N m_mf _ «_Nm mm _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m O _ F Q _ N. _ N _ _ N mr _ _ N Nm Nm _ _ m«_o _ «_o _mf_>~ _ w.« _ >_f _ _ m_mr _ m.mm mm _ _ _ _ _ _ M _ om.o _ ~.@ _ o.m~ _ «.N _ m__ _ _ N_mf _ m_fm Nm _ _ mm.o _ f_Q _mm.m «.N _ N_f _ _ N_w_ _ m_Fm Pm _ _ _ ~ . _ _ _ . _ Om O _. O _ m NL. w N_ ß~_._ __ M.m_. m~_.w om . _ _ _ _ _ _ _ _ ON.o _ ,.O _ «.>f _ «_N _ N_f _ m.mf N.Pm NN _ m~.@ _ __o _mN_>F _ «.N _ >.~ _ N_m. m__m mm _ _ _ Q _ ,.Q _ «.>~ _ N.N _ >._ _ m.m~ _ ~.Nm _ »N _ _ _ _ _ . _ @.o _ N Of m_m _ _ @.F _ _ N m_«P _ m_wm mfi _ _ m«_o _ f.@ M »N N.. _ _ >.f _ _ N.m. _ «o.Nm mfi _ m«.o ~.o _ mf m.o _ _ N., _ _ m.mP _ mm.mm _ NN _ «.o ~_Q Nm N _ _ N _ _ N m_N~ _ Q.Qm mm _ _ _ _ __Nmmo_ _ _ mN_@ m_ _ «_o f_o m.>f _ m.m N N_«P _ m.mm NN _ F o=N «_Q m_N _ m.mF N N mf m_>m PN _ N No~m _ m.o ~_o _ mf _ w.N _ _ m.N m_m_ _ m.>m _ om _ _ _ _. _ umvflwø _ _ mwuumwuon _ _ _ _ _ lomšox _ _ _ mucmmaflmm _ _ _ _ _ Hc mwøøm mo~»u _ _oNN« _ _o»N _ >m Hwwmxo _ Moms _ _ onx oNmz ONNQ _ Nomm _ mmNw _ w|uxN> .acmfiuummsmšämm 12 447 474 N moflna _ N_o _.@ _ N.N_ _ _ N.N _ N._ _ N.@_ N.Nm _ NN N ooo N_o _.o N_N_ _ _ N.N N__ _ _ N_w_ _ N.Nm _ NN N _o~> N_o __@ _ N.N_ _ _ N_N _ N._ _ _ N.@_ _ N_Nm _ NN N osv _ N_o _.o N_N_ _ _ N_N N._ _ _ N_N_ _ N_Nm _ NN N. oas _ N_o __o _ N.N_ _ _ N.N _ N__ _ _ N_N_ _ N.Nm _ NN N oNz _ N.o _.Q _ N.N_ _ _ N_N _ N._ _ _ N.@_ N_Nm _ NN _ mN_o _.o _ N.@_ _ N_N _ o.N _ m._ Q.N_ N.o m___@ _ NN _ N.O N _ N_ w_N _ N._ _ N_@_ _ _ N.Nm _ _N _ N_Q N _ N_ w_N _ N__ _ N.N_ _ w__@ ON mN.o _.o _ N_ N_N _ N _ _ N_ mQ._w NW mN_o _.@ _ N_ . N.N _ . N _ _ m.N_ mm._@ _ NN N.o __o _ w_@_ N.N _ _ m_N N_ N.Nm _ NN mN.o _.o _ N_ _.N _ N.N __ mN.N@ NN _ m.° __o _ O_ _ _ N _ _ o_ N N.NN _ NN mN.o __o _ N_ N.N N _ _ N N_ mw.@m _ NN _ mN_O __o _m__N_ N__ N__ _ _ N.@_ _.N@ _ NN _ mN_o _ __@ _m__N_ _ m_o N__ _ N_@_ N_N@ NN mN_O _ _.@ _ o_N_ _ _ N__ _ _ N_@_ _ N.N@ _@ N.o _.O _ NN _ _ _ N.N _ _ N_N N_N_ _ @_Nm ON N_o __O _ N _N N_N _ _ _ N N_ _ _ N_NN _ NN nmucwc _ _ uwwumwuon _ _ _ _ _ nu lomëox _ . _ _ _ uucæmflfimm N _ . _ - _ _ - _ _ mäzë :ofö floNÉ çouN _ En.. höwüö... 62. _ emo _ om: _ oå oimz oÄq _ _03 mfiw w|uxfi> Nwcflcuumwcmšëmm _ 447 474 13 wlvx@> _mcficuuwmdmEEmw _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ^NmmU_ _ _ _ _ _ __ EOmv__ _ _ _ _ _ ._ :flo E Ûio To _ oo; _ oâ N _ m;_ m; N o m; $_ mo Nio _ o _ o; ___ ïN f _ ï. _ ; m¿o_ å _ _ _ _ _ _ _ ; Noš. o.o__ mïo _ mo; _ N; _ ïm N; _ o;_ ï 25 _ ïom _ No _ _ _ _ _ _ N omm m_o _ ;_o _ «.ß; _ w.m _ >.; _ _ m.wf _ _ m.mm mm N Nowm N_o_ io __ ïï _ _ __.N__ N; _ mo; _ _ Nää. 5 _ _ _ _ _ _ N oš N_o_ io __ ïï _ TN_ N; To; _ _ ïom oo N mooz N.o Éo _ _12 __ _IN__ N; _ mo; _ ooom oo _ _ _ _ Hwunmfl _ _ _ uwwumwnofi _ _ _ nu |0mEOx _ _ mucæmefimw _ - _ _ 1 _ måna floäö _ moNÉ. _ NOS É uwwflxo _ 52. _ omu om: oâ; oÉz 02.5 _ Noflw wfio 14 447 4.74 m >._._._<:ø o _ _ :som o , m ï ommm ommm ß om xm_m xm.m _ mom omm omm mmm omm mmm mom mmmm ommm ommm w mm xm.m mo w mmm mom oom mmm | mmm mmm momm ommm ommm Q mm mm_m mm.o o omm mom mmm oom mmm mmm mmm mmmm ommm mmmm W mm xm.m W mmm mom oom^ oom^ omm^ oomm moo^ oom^o oomm ommm M mm xm mm W mmm mmm mmm omm omm mmm mmm omm^ omwm ommm _ mm W ommm momm W om xm.m xm.m M omm omm mmm mmm 1 mmm mmm mmmm ommm ommm W mm . ommm oomm U mm mm_m xm_m _ omm mmm mmm mmm mom omm mmm mmm oomm mmmm U mm mm_m mm_m _ mmo mmm omm mmm mom mmm omm mmm oomm ommm w om W ommm ommm _ m xm.m mm W mom mmm mmm mmm mmm mom omm momm ommm ommm _ m mm_m mm m omm mmm mmm mmm omm mom mmm mmmm ommm mmmm W m mo.m mm^ M mmm mmo mmmo omm mmm omm mom ommm ommm ommm W m mmom mm.m M mmm mmm mmm mmm mom mmm omm omm ommm mmmm M m W o ommm ommm o mm.m xm^ M omm mmm omm omm oom mmm mmm momm ommm ommm M m mm.m xm^ W mmm omm mmm omm mmm 1 omm mmom ommm mmmm W m moms m_m. .ammo m_mm _ mm mm D omm ooo mmm omm oom mmo omm oomm oomm mmmm M m ¶ H 3 w un ooom uoom W E m E o E m E m m om m m m m m o H B . mmmm _ @mum>mH >m mcmuuumflunm Jüom Um> U.H.m uoom mm> o.m.m 447 474 15 xw.w 1 www www www í www www www wwww wwww wwwwwè ww »mp W ufißmwu _ M xww« xw^ wwwsw www www wwww _ www www www wwww wwww wwww M ww xw^ xw^ www www www wwww Ü www www wwww wwww wwww wwww M ww _ wwww wwww W ww xw.w xw www www www www M www www www wwww wwww wwww M ww xw.w xw.w www www www www w 1 www www wwww wwww wwww M ww xw.w xw www www www www M www www www wwww wwww wwww W ww xw.w xw.w www www www www W www www www wwww wwww wwww M ww xw xw^ www www www www W wwww wwww wwww W ww xw.w xw.w www www www www www www www wwww wwww wwww W ww xw.w xw www www www www | www www wwww wwww wwww w ww W wwww wwww w ww xw_w xw.w | www www www m www www www wwww wwww wwww W ww xw.w xw www www www www M www www www wwww wwww wwww W ww xw.w xw.w www www www www M www www www wwww wwww wwww _ ww xw.w xw_w I | www www W | www www wwww wwww wwww N ww xw_w ww_w www www www www M www www www www^ wwww wwww _ ww W wwww wwww W ww xw.w xw www www www www W | www www wwww wwww wwww W ww 3 ._.| 3 .HC uoww uoww E w E w E w E w m ww w w u w w w B H W wwww wwww>ww >m mcwwwuwnwww uoww ww> .u.w.w woww ww> .u.w.w 16 447 474 xw.w xw.w www www www www www www www wwww wwww wwww ww xw_w ww.w www www www www www www www wwww wwww wwww M ww wwww wwww H ww wwww wwww D ww xw_w xw.w www www www www www www www wwww wwww wwww W ww xw.w xw_w www www www www www www www wwww wwww wwww _ ww xw_w xw.w www www www www www www www wwww wwww wwww ü ww ww_w xw_w www www www www www www www wwww wwww wwww M ww xwww xw.w www www www www W www www www wwww wwww wwww W ww xw.w xw_w . www www www www M www www www www wwww wwww _ ww xw.w xw.w _ www www www www^" www www www www wwww wwww _ ww ww.w xw.w www www www www www www www wwww wwww wwww É ww xw_w xw_w www www www wwww m www www www wwww wwww wwww _ ww xw_w ww.w H www www www www W www www www wwww wwww wwww É ww W W wwww wwww _ ww xw_w xw_w _ www www www www W www www www wwww wwww wwww _ ww ww_w xw_w _ www www www www W www www www wwww wwww wwww W ww xw.w ww F www www www www M www www www wwww wwww wwww ww _ w . wwww wwww W ww _ W wwww wwww W ww xwww ww_w _ www www www W www www www wwww wwww wwww M ww fl N »Q uøww uøww e w E w E w e w _ ww w w w w w w we sa V wwww ww»w>ww >w wcwwwwwnwww .uoww :w> .u.H.w 447 474 17 xm.m xm.m mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmmm mmmm mmm. W mm xm xm.m mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmmm mmmm M mm xm.m xm.m mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmmm mmmm W mm xm.m xm.m mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmmm mmmm W mm xm.m xm.m mmm mmm mmm mmm- mmm mmm mmm mmm. mmmm mmmm _ mm xm.m xm.m mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmmm M mm xm.m xm.m mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmmm W mmmm U mm xm.m xm.m mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmmm mmmm N mm xm.m xm.m mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmmm mmmm mmmm M mm mmmm mmmm H mm mmmm mmmm ß mm _ mmmm mmmm W mm xm.m xm.m mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmmm mmmm mmmm W mm xm.m xm.m mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmmm mmmm M mm H mmmm mmmm u mm xm.m xm.m mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmmm _ mmmm mmmm W mm xm.m xm.m M mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmmm _ mmmm mmmm M mm xm_m xm.m m. mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmmm W mmmm mmmm W mm xm.m xm.m mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmm mmmm _ mmmm mmm. Ü mm xmm.m xm.m mmm mmm mmm mmm .mmm mmm mmm mmmm mmmm mmmm W mm m _ HG uomm uomm a m E m e m E m w mm m m m m m m N mm se M mmmo _ . mm»m>mm >m mmmmmmmmmmm momm mm> .u.m.m mcmm mm> .u.m.m M M 18 447 474 °m~. QOWPMQ mm x«_P mwm Own mw« oo» w@~_ °w~. mmm? qm xm.m xm^ mßm Nßw mmm Nwm >~> ßmæ ~@m_ NPP. QMNP QQNP mm x,_m x._m «_m omw »om ßßm omm mmm mom www? =æ- Nm xm_~ xP_~ ßmm www wvß mmm ~_m Qom wwß @@P. @@P, OPM. Fm uoom uoom a w a « a N e P v «_ u ß w M v O Ha se mwflø ©fißm>fia Ufl> mflfluuuwnuwm uoom øfi> .u.H.w Uoom ufi> .o.H.m 10 15 20 25 30 35 447 474 19 Vid bedömning av den enligt uppfinningen ernådda förbättringen i samband med specifika glassammansättningar är det lämpligt att var för sig betrakta de båda huvud- klasserna av glas enligt uppfinningen, dvs sådana som in- nehåller 0,5-16% oxider av sällsynta jordartsmetaller (vil- ka också kan innehålla TiO¿) och sådana som inte innehåller oxider av sällsynta jordartsmetaller och har en halt av 0,5-10% Tio; för att glaset skall få tillfredsställande viskositets-, likvidus- och hållbarhetsegenskaper.

Exempel 2-46 i tabellen visar glas innehållande oxider av sällsynta jordartsmetaller, som har en tempera- tur Tw av högst 1350°C och minst lika med likvidustempera- turen Tl. Intervallet för S102 är 55-75% och ändpunkterna av detta intervall belyses av exemplen 2 och 3. Exempel 2 kunde dras till fibrer med den kontinuerliga filamentpro- cessen, ehuru med viss svårighet, enär TW-T1 är endast 5°C.

Exempel 3 kunde återigen dras till fibrer, ehuru med korta- re livstid hos bussningen, enär Tw är 1320°C. När SiO2 ökas, blir det nödvändigt att minska ZrO2-halten och öka mängden Cr¿03 i glassammansättningen för att behålla en tillräckligt låg TW och hög alkaliresistens. Exempel 4 vi- sar i jämförelse med exempel 3 hur Tw kan reduceras genom partiellt utbyte av Na2O mot Li2O. För att erbjuda en rik- tig jämförelse mellan dessa tre glas har halten blandning av oxider av sällsynta jordartsmetaller hållits konstant.

Exempel 5 visar effekten av att använda en halt oxider av sällsynta jordartsmetaller nära maximum med blandade alka- lioxider i en sammansättning med en SiO2-halt nära den i exempel 2. Den ökade halten sällsynta jordarter ger möjlig- het att använda en lägre halt Zr02 än i exempel 2, under ernående av lika hög alkaliresistens. Vad fiberbildnings- egenskaperna beträffar, ökar dessa ändringar TW-Tl från s°c :in 1s°c i exempel s.

Exempel 6 visar, i jämförelse med exempel 5, hur man genom att minska Si02 från 75 vikt-% till 69 vikt-% och öka R20-halten till 16 vikt-% kan erhålla gynnsammare vär- den på TW-Tl (90°C) och samtidigt ändå få en avsevärd ök- 10 15 20 25 30 35 447 474 20 ning av beständigheten vid angrepp 1 jämförelse med det kommersiellt tillgängliga glaset (glas nr 1). Ehuru den övregränsen 75% för S102 representerar den praktiska grän- sen i glas enligt uppfinningen, är det således inte nöd- vändigt att arbeta vid sådana S102-halter för att få till- räcklig alkaliresistens. Exempel 7 visar, i jämförelse med exempel 2, att man genom att höja SiO2-halten från 55% till 63%, något minska ZrO2-halten och öka Cr;O3-halten kan få ett mycket mera gynnsamt värde på Tw-TI med alltjämt avse- värd ökning i beständigheten mot angrepp i standardjämfö- relseprovningen. Generellt är det lämpligt att arbeta med SiO3-halter inom området 57-69 vikt-% för att få glas med ett för arbete i bussningen mera acceptabelt värde på Tw-Tl.

En ökning av halten alkalioxider (R20) förbättrar smältbarheten för varje sammansättning, ehuru en ökning av alkalioxidhalten ovanför områdets övre gräns kan leda till ett glas som är för lättflytande för fiberbildning, enär TW är för låg i förhållande till T1. Exempel 3 och 4 visar den undre gränsen 11 vikt-% R;O, sammansatt av Na¿O och Lizo, i ett glas med hög Si02-halt och en Cr2O;-halt mot övre änden av dess område. Halten 3% Li20 i exempel 4 jäm- förd med 2% Li20 i exempel 3 minskar TW men inverkar tyvärr inte på Tl, så att TW-Tl minskas till noll. Detta och lik- nande försök att införliva Li2O har lett till valet av 3% som föredragen gräns för Li20. Exempel 8 visar användningen av en R20-halt av 12%, vilken utgörs endast av Na2O med till- sats av Ca0 och lägre Cr203-halt, vilket leder till högre TW men ett gynnsammare värde på Tw-TI. Exempel 9-12 visar övre änden av R20-omrâdet med varierande halter K20 och Nazo. Exemplen 10 och 11 visar förbättringar av alkaliresis- tensen i jämförelse med det kända kommersiella glaset i standardprovningen. Exempel 9 och 12 provades inte, enär de- ras halter av alkaliresistens medförande komponenter är näs- tan desamma som i exemplen 10 och 11. Ökningarna av Cr2O3- och ZrO¿-halterna i exempel 9 skulle i själva verket ge nå- got bättre prestanda. Generellt är det lämpligast att arbe- ta med en total halt alkalimetalloxid (RZO) av storleksord- 10 20 30 35 447 474 21 ningen 17 vikt-%, och exemplen 7 och 13-19 visar användning- en av sådana halter alkalimetalloxid med det föredragna SiO2 området av 57-69 vikt-%. Antingen har dessa glas provats i jämförelseprovningen eller är de tillräckligt lika andra glas, som har prövats, för att provningen skall bli över- flödig. Alla dessa glas har positivt värde på TW-Tl och vi- sar tillfredsställande förbättring av livslängden i jämfö- relseprovningen.

Jordalkalioxiderna CaO och MgO kan införlivas i gla- sen enligt uppfinningen, men har i detta fall inte befunnits ha något inflytande på glasens alkaliresistens. Vi har fun- nit, att de kan användas för att underlätta beredningen av fiberbildande sammansättningar, och det är möjligt att få hållbara fibriserbara sammansättningar med en total halt av upp till 9 vikt~% jordalkalioxider. Exemplen 13, 22 och 43 belyser användningen av 4,6, 5,8 och 9,0 vikt-% jordalkali- oxider. Det framgår av dessa och de andra exemplen med jord- alkalioxider, att man vid de använda halterna alltjämt kan få en positiv TW-Tl, men det medför ingen fördel att gå över 9 vikt-%. Exempel 23 visar ett något sämre resultat än exem- pel 15, varifrån det skiljer sig endast genom tillsatsen av 1% R'O och en sänkning av SiO;-halten med 1,0 vikt-%. Av provningsresultat framgår, att med avseende på smältnings- och hållbarhetsegenskaper strontium, barium, mangan, järn, nickel, zink, kobolt och koppar beter sig likartat med kal- cium och magnesium. De bör helst inte tillsättas avsiktligt, men kan ingå som följd av att de förekommer i de använda rämaterialen. Järn kan också sättas till mängen för att underlätta omvandlingen av krom till Cr3+-tillståndet. Lik- som för CaO och MgO är emellertid övre gränsen för fören- ingar av strontium, barium, mangan, järn, nickel, zink, ko- bolt och koppar i mängen 9 vikt-%.

Fluor (0,1-1%) kan tillsättas exempelvis som CaF2, såsom i exempel 42, för att underlätta smältningen av mäng- en av glasbildande material. Om den kvarstår i det smälta glzset, sänker den viskositeten och därmed fiberbildnings- zemperaturen TW. Fluor ersätter syre i glasnätverket, var- 10 15 _20 25 35 447 474 22 för införlivning av CaF2 är ekvivalent med införlivning av CaO.

B20; är en annan välkänd glaskomponent, som är an- vändbar för att minska risken för avglasning. Den har emel- lertid en ogynnsam inverkan på hâllbarheten och kan i mäng- der över 5% framkalla en avsevärd reduktion av alkaliresis- tensen, vilken uppväger den fördel dess användning skulle kunna ha.

Aluminium ingår normalt, även om den inte sätts av- siktligt till mängen , enär de förekommer i de använda rå- materialen, t.ex. i den som SiO2-källa använda sanden. Exemp- len 38 och 46 belyser användningen av respektive 5 och 7 vikt-% Al,O;. Med hänsyn till aluminiumoxidens verkan att höja likvidustemperaturen bör man inte tillsätta den avsikt-I ligt i sådana kvantiteter, att totala halten A120; i det bildade glaset blir mer än 7 vikt-%.

Bly tenderar att sänka likvidus, men också att mins- ka alkaliresistensen. Om PbO ingår, är det väsentligt att undvika betingelser, som leder till bildning av blymetall i glaset, såsom kan inträffa om antracit införlivas i mäng- en, Exempel 24 är ett glas innehållande 4,6% jordalkalioxi- der jämte 2% PbO, och glaset har ett lågt värde på TW-Tl av endast 10OC.

När mer än 2,8% sällsynta jordartsoxider innefattas i glaset, består den huvudsakliga effekten av utbytet av SiO2 med TiO2 i att smältans viskositet och därmed fiber- bildningstemperaturen TW sänks, medan effekterna på likvi- dustemperaturen Tl och alkaliresistensen är tämligen små.

När ZrO2 är vid eller nära övre gränsen 22%, kan TiO2 öka risken för avglasning. Det är att föredra att inte gå över 5 vikt-% TiO2, men man kan tillsätta upp till 10 vikt-% förutsatt att man vidtar åtgärder för att undvika avglas- ning. Exempel 25, som innehåller 1,2 vikt-% TiO2, kan jäm- föras med exempel 15, som är samma sammansättning bortsett från utbytet av TiO2 med SiO2. Alkaliresistensen är av samma storleksordning, och TW har sjunkit från 1320oC för exempel 15 till 1300oC för exempel 25. Exempel 26 liknar 10 15 35 447 474 23 exempel 18 bortsett från insättning av 5% TiO; i stället för SiO; och sänkning av Cr;O3, medan exempel 27 innehål- ler maximum av 10% TiO¿ med ytterligare reduktioner av SiO2 och Cr¿03 och en reduktion i de sällsynta jordarts- nxiderna. Båda dessa exempel visar återigen den genom till- sats av TiO¿ erhållna sänkningen av TW. I de flesta fall, som gäller glas innehållande mer än 2,8% sällsynta jordarts- oxider, står därför ingen fördel att vinna genom att till- sätta TiO2, men man kan tillsätta upp till 10 vikt-% när ett sänkt värde på TW erfordras.

Alkaliresistensen hos glas innehållande sällsynta jordartsoxider ökar, vid konstanta halter zirkonium och ?;tn, om halten sällsynta jordartsoxider ökas. De sällsynta jordarterna kan ingå som en naturligt förekommande blandning, eller som den under benämningen didymoxid sålda ceriumutar- made blandningen, såsom i exempel 29. Exempel 29 är lika- dant som exempel 18 bortsett från att halten sällsynta jord- artsoxider erhölls genom användning av samma mängd av den blandning som kallas didymoxid. Jämförelseprovningarna vi- sar, att ingen försämring av egenskaperna uppträder.

Skandium och yttrium, som ibland kallas pseudo-säll- synta jordartsmetaller, omfattas här av den generella ter- men. De sällsynta jordartsoxiderna går det att få god alka- liresistens i glas med relativt låg ZrO¿-halt utan oaccep- tabel ökning av Cr;03. Exempel 5 är ett glas, som har en halt sällsynta jordartsoxider av 15,9 vikt-% och i alkali- resistens är jämförligt med exempel 6 och 7, där halten sällsynta jordartsoxider är 5,5 vikt-% med i ena fallet läg- re halt ZrO¿ och i andra fallet högre halt Zr02. I exempel 6 har nedgången i ZrO2-halten balanserats med en liten ök- ning av Cr2O;-halten. Vid användning av sällsynta jordarter är 0,5 vikt-% den minsta mängd sällsynta jordartsoxider som har användbar effekt. Exempel 44 och 45 visar, att man kan använda så låga mängder sällsynta jordartsoxider (respektive 0,5 och 1,4 vikt-%) med användbara resultat. Exempel 30 vi- aar, att man med 2,8% sällsynta jordartsoxider kan få en FW %&tkxi|- av ilkalírvsistenscn i förhållande till qlns __L__(_1_l'lÅLlTY 10 30 35 447 474 24 nr 1 vid arbete med en liknande hög ZrO¿-halt av 17,3 vikt-%, även om Cr2O3 är vid den låga nivån 0,225 vikt-%. Exempel 31 har en halt sällsynta jordarter liknande den i exempel 30, men innehåller ingen TiO2. Det är lämpligast att arbeta med en halt sällsynta jordartsoxider av omkring 3-5,5 vikt-%, en Zrøg-halt av 14-16 vikt-% och en Cr2O3-halt av ca 0,3-0,5 vikt-%. Exempel 32 och 33 belyser användningen av halten av sällsynta jordartsnxider mellan 5,5 vikt-% och den övre gränsen av 16,0 vikt-%. Valet av halten sällsynta jordarts- oxider kan därför ske helt fritt inom området 0,5 till 16 vikt-%. Emellertid måste man beakta kostnaden för mängen vid arbete inom övre delen av detta område, enär den på an- dning av sällsynta jordartsoxider i mängder av ca 16 vikt-á beroende kostnadsökningen kanske inte uppvägs av den på den nödvändiga minskningen av Zr02-halten beroende kost- nadsminskningen, och det är lämpligast att inte gå över en halt sällsynta jordarter av 10 vikt-%.

Det finns ett samband mellan valen av ZrO2-halt och Cr;O3-halt. Man får ringa eller ingen förbättring vid styr- kejämförelseprovningen i jämförelse med glas nr 1 vid undre änden av Cr¿O3-området, dvs omkring 0,2 vikt-% Cr2O3, om halten ZrO¿ får sjunka under ca 13,5%. Exempel 34 visar re- sultaten med ZrO2 = 13,5 vikt-% och Cr2O3= 0,225 vikt-%.

Exempel 18 visar att man med en ökning av Cr203-halten till 0,75 vikt-% och sänkning av ZrO2-halten till 10 vikt-% får mycket bättre beteende i jämförelseprovningen. Exempel 21 visar användningen av maximivärdet 1,0 vikt-% för Cr2O3, och exempel 20 visar användningen av 0,9% Cr2O3 med minimi- mängden ZrO¿ av 6%. Vid värden på Cr203 över 1,0 vikt-% skul- le det vara nödvändigt att hålla ZrO2 under 6 vikt-% för att framställa ett för fiberbildning tillfredsställande glas, och vid dessa ZrO2-halter framkallas ingen signifikant för- bättring av alkaliresistensen i förhållande till de kommer- siellt tillgängliga glasen. Därför är 6 vikt-% den undre gräns för ZrO¿ vid vilken en förbättring kan framkallas.

Vid arbete nära övre änden av Cr2O3-området och när Cr2O3 ' mar sig 1 vikt-%, bör ZrO2 vara under 10 vikt-%. Vid POÛR t i QUALITY, 10 15 20 30 35 447 474 25 andra änden av Cr;O3-området är det av vikt vid arbete med Cr¿O3-kvantiteter under 0,3% att halten Cr3+ inte sjunker under 70% av totala kromhalten och helst är nära 100%. Exem- pel 35 visar användningen av Cr2O3 vid 0,1 vikt-%. Använd- ningen av ZrO2 nära och vid övre änden av dess område bely- ses av exempel 36 och 39. En ytterligare förbättring av al- kaliresistensen kan framkallas genom tillsatser av ThO2, företrädesvis i mängder från 0,4% till 4% (se exempel 37).

Glas vari sällsynta jordartsoxider saknas och vil- ka innehåller 0,5 till 10% Tio: exemplifieras av jämförel- seexempel 47 och exemplen 48-85. Vid närmare diskussion av valet av dessa glas, som har en fiberbildningstemperatur un- att 1sso°c och ett positivt värde på TW-ml, är att märka, att halten Ti02 måste vara_minst 0,5% för att man skall få acceptabel förbättring av alkaliresistensen genom tillsats av krom föreliggande väsentligen i trevärt tillstånd. Glas 47 är ett jämförelseexempel utan krom. Exempel 48-52 visar, att man med samma fixa TiO¿-halt av 2,4 vikt-% och en ZrO2- halt av ca 17 vikt-% kan få förbättringar i förhållande till glas nr 1 i jämförclseprovningen av samma storleksordning som med de sällsynta jordarter innehållande glasen, med Cr2O3-halter varierande mellan 0,15% och 0,60%. Jämförelse med glas 47 visar, att även en mycket liten kvantitet (O,15%) krom framkallar en signifikant förbättring. När man ökar Cr;O3 över 0,6 vikt-% för att fâ ett tillfredsställande vär- de på TW-Tl, acceptabel förbättring av alkaliresistensen kan ernås med ZrO2 från 6% till 10% och TiO2 över 1% och Cr203 nära övre änden av detta område, såsom i exemplen 57-59. Den övre gränsen för ZrO¿ är 22 vikt-% (se exempel 60) ehuru bered- måste man sänka ZrO2-halten under 17%. En ningen av fibriserbara glas blir mycket svår vid denna nivå, enat TW ät så hög som 135o°c.

Jämförelseexempel 61 och exemplen 62, 63, 51 och 53-56 visar effekterna av att öka mängderna TiO2 upp till 10 vikt-% i glas utan sällsynta jordarter. Glas 61 innehål- ler ingen TiO2 och visar vid jämförelse med exempel 62 att tillsats av 0,5% TiO2 resulterar i uppfyllelse av de ovan- Lil 10 15 20 25 30 447 471% 26 nämnda kriterierna på en värdefull förbättring av resisten- sen. Exemplen 51, 53 och 63 visar den förmånliga effekten av ytterligare ökning av TiO2-halten under bibehållande av konstant halt Cr;O1 och ZrO2. Exempel 54, 55 och 56 visar användningen av TiO¿-halter vid eller nära översta änden av TiO2-området.

Vad beträffar de områden vari glasen väljs kan sä- gas, att de ovan skisserade anvisningarna för SiO2, RZO och R'0 i glas innehållande sällsynta jordarter gäller även de glas som inte innehåller sällsynta jordarter. Exempel 64 och 65 avser glas vid ändarna av SiO2-området, och exempel 65, 66 och 67 visar glas nära ändarna av området för RZO.

Exempel så och 69 visar övre änden av området för R'O. Gene- rellt är det lämpligast att arbeta i ett SiO¿-område från 57 vikt-à till 69 vikt-%, och RZO är lämpligast från 14 till i7 vikt-%. u Exempel 84, 70 och 71 belyser användning av Al2O3 vid eller nära övre änden av dess område. Exempel 73-83 be- lyser användningen av olika möjliga R'O-komponenter såväl rnm VZO5, Ta¿O5, MOO3, HfO2 och ThO2, och exempel 85 visar användningen av fluor, tillsatt som CaF;.

Det har befunnits, att de betingelser som man brukar använda vid framställning av kromfärgat behållarglas för att få en särskild halt trevärd krom i glaset kan användas i samband med föreliggande uppfinning. I synnerhet föredrar vi att gynna bildningen av Cr3+ genom att smälta under gas- eldning med sådana betingelser att en reducerande låga bil- das. Glasmängen bör också innehålla antracit eller annat lämpligt reduktionsmedel. Föreningar, som under dessa be- tingelser reduceras till metall, t.ex. tennföreningar, bör helst inte förekomma, så att vid formning av kontinuerliga filament i en platinabussning förorening och angrepp på bnssningen undgås. Sådana procedurer har använts i alla @xemplen_i tabellen, och de säkerställer att minst 70% av kromon är i tillståndet Cr3+.

Pramtällningen av kontinuerliga filament genom drag- -ing från en platinabussning utför man i industriell skala g Poon GUÅUTYH 10 15 30 35 447 474 27 genom att mata en serie längs en förhärd anordnade buss- ningar med smält glas från englassmältvanna.Ett typiskt arrangemang av förhärd, vanna och bussningar visas i K.L.

Lowenstein The Manufacturing Technology of Continuous Glass Fibres, Elsevier 1973, sid. 40, 60-66. Icke oxideran- de betingelser i sådana arrangemang säkerställer man medelst vanliga atmosfärreglermetoder.

De från varje bussning dragna multipelfilamenten be- läggs med appretur och grupperas i strängar. Flera strängar grupperas sedan löst tillsammans som en förspånad, vilken hackas i önskad längd för att bilda hackade strängar.

De hackade strängarna kan införlivas i cementpro- dukter, t.ex. som ersättning för asbestfibrer, med olika metoder. De kan inblandas i en vattenuppslamning av cement, som sedan formas till önskad gestalt, avvattnas och får stel- na. Framställningen av cementprodukten kan utföras i en så- dan maskin som brukar användas för framställning av asbest- ccmentföremål, dvs en maskin av den kända Magnani- eller Hatschek-typen. I detta fall kan det under vissa omständig- neter vara fördelaktigt att för åtminstone några av glas- filamentsträngarna använda en appretur som löser sig i vat- ten, så att âtminstone några av strängarna dispergerar som enkla filament i uppslamningen. Alternativt kan glasfibrer- na sprutas direkt från en hackningspistol in i en form vari en vattenuppslamning av cement samtidigt sprutas, varpå upp- slamningen avvattnas och får stelna. I ett annat förfarande kan förspånaderna användas utan hackning, t.ex. vid fram- ställning av en lindad armering för cementrör.

Generellt användes en glasfibermängd av 3 till 6 viktprocent av cementen.

Exempel på framställning av cementprodukter enligt uppfinningen beskrivs i samband med de bifogade ritningarna.

Figur 1 är en schematisk sidovy av en maskin av Mag- nani-typ för framställning av skivor av fiberarmerat cement- material, vilken kan matas med en glasfibrer innehållande vattenuppslamning av cement.

Figur 2 är en schematisk sidovy av en maskin av Mag- 10 15 25 30 35 447 474 28 nani-typ för framställning av rör av fiberarmerat cementma- terial, vilken likaså kan matas med en glasfibrer innehål- lande vattenuppslamning av cement.

Figur 3 visar schematiskt framställning av en glas- fiberarmerad cementplatta genom pâsprutning.

Figur 4 visar grafiskt resultaten av mätningar av brottmodulen (böjhâllfastheten) hos cementplattor framställ- da med förfarandet enligt figur 3 och med glasfibrer enligt exempel 15 i tabellen efter perioder av påskyndad åldring; resultaten för plattor innehållande fibrer av glas nr 1 an- ges för jämförelse.

Figur 5 visar resultaten av mätningar av nedböjning- en vid brott för samma material. I Figur 6 återger resultaten av mätningar, liknande de i figur 4 visade, för plattor framställda av glasfíbrer en- ligt exempel 53, återigen med resultaten för plattor inne- hållande fibrer av glas nr 1 för jämförelse.

Figur 7 visar resultaten av mätningar av nedböjning- en vid brott för dessa material.

Den i figur 1 visade maskinen av Magnani-typ för till- verkning av fiberarmerade cementskivor har en kontinuerlig sektionerad perforerad rörlig bädd 32, som går runt två ro- terbara valsar 33. Den vandrande bädden 32 är avstängd vid sidorna, och dess inre är anslutet till en icke visad sug- pump. Ett kontinuerligt vattengenomträngligt tygband 34 är styrt runt ett antal roterbart lagrade cylindriska valsar, varav tre, betecknade 36, 38, 40, är visade. Tygbandet 34 bärs av den rörliga bäddens 32 översida och går mellan den rörliga bäddens32ínærsidaochen cementbruksfördelare i form av en ovanför bandet 34 anbringad vagn 42. Vagnen 42 är an- ordnad för fram- och återgående rörelse mellan fasta grän- ser över den vandrande bädden, såsom visas med pilar 43, och bär två valsar 44, 44-1, vilka sträcker sig i tvärled över bandets 34 bredd.

Ovanför vagnen 42 är ett hängande brukstillförsel- rör 46 anordnat för rörelse tillsammans med vagnen 42. ßruksröret 46 är anslutet till ett förråd av den glasfiber- 10 15 20 25 30 447 474 29 haltiga vattenuppslamningen av cement (bruket). En kalan- dervals 45 är anordnad tvärs över bandet 34 nedströms från vagnen 42.

Under drift förflyttas bädden 32 och tygbandet 34 långsamt längs sina respektive banor i den visade riktning- en, och bruket strömmar ut ur bruksröret 46 till bruksför- delarvagnen 42. Bruket fördelas jämnt på bandet i tunna skikt vid vagnens 42 fram- och återgående rörelse, så att en skiva byggs upp på bandet 34. Kalandervalsen 45 kompri- merar bruksskivan till önskad tjocklek. Bruksskivan avvatt- nas, medan den rör sig framåt, av den genom bädden 32 och tygbandet 34 verkande sugningen, tills bruket får ett till- rïckligt styvt tillstånd för att kunna tas av från bandet 34 vid 49.

Figur 2 visar en maskin av Magnani-typ för tillverk- ning av fiberarmerade cementrör. Ett bruksfördelarrör 52 är beläget över ett nyp 52a mellan en formcylinder 56 av stål och utsidan på en vattengenomtränglig filterduk 53, som är hårt lindad runt en perforerad ihålig metalldorn 54, vilken roterar medurs enligt figur 2. Bruksfördelarröret 52 ir rörligt fram och åter längs nypet 52a, dvs vinkelrätt mot papperets plan enligt figur 2. Valsen 56 är rörlig i ett horisontalplan och är roterbar moturs, såsom anges med pilar 57. Vid horisontell rörelse av Valsen 56 åt höger en- ligt figur 2 mot fjäderkraft kan det fiberarmerade cement- raterialet byggas upp på filterduken 53 runt dornen 54 un- der upprätthållande av ett packningstryck mot materialet.

Dornen 54 har slutna ändar, och dess inre är anslutet till en icke visad sugpump genom ett sugrör 58. Ännu en vals 59 är anbragt på fixerat avstånd från dornen.

Under drift leds den glasfiberhaltiga vattenupp- slamningen av cement genom röret 52 till nypet mellan filter- duken 53 på dornen 54 och Valsen 56, så att tunna skikt byggs upp på filterdukcn 53. Valsen 56 utjämnar ytan och pressar uppslamningen, medan den avsätts på filterduken, Jin d=n genom dornen 54 utövade sugningen avvattnar upp- s'imningen. En seg och tät homogen cylinder av cementkom- l gqmfiv '10 15 20 25 30 35 447 474 30 positmaterialet byggs sålunda upp på filterduken 53. När önskad tjocklek har erhållits, kommer valsen i aktion för att fullborda uijämningen och pressningen av cementkompo- sltmaterialet.

Dornen 54 med det formade fiberarmerade cementrö- ret tas ut ur maskinen och överförs till en annan enhet, där dornen S4 dras ut och cementen får stelna. Träformar kan insättas i röret för att bibehålla dess form tills ce- menten är fullt stelnad.

Figur 3 visar ett annat slags apparat för fram- ställning av glasfibcrarmerade cementplattor. Ett sprut- munstycke 10, som matas med cementbruk, har ett centralt luftrör 12 anslutet till en tryckluftskälla med exempelvis 5 bar och anger en konisk ström av bruket från mynningen 14. En hackningspistol 16 av känd typ mottar en förspånad 17 av strängar av kontinuerliga glasfibrer och luft av lik- nande högt tryck, hackar glasfiberförspånaden till strängar av önskad längd, t.ex. 10-50 mm, och driver ut de hackade strängarna i en luftburen ström 18, vars axel A~A går i vinkel mot, men korsar cementbruksströmmens 15 axel B-B.

Vid de båda strömmarnas korsning är anordnad en rek- tangulär form 19, vars underdel 20 bildar en vakuumkammare ansluten genom en stuts 21 till en suganordning med exempel- vis 1 bar under atmosfärtryck och till ett avlopp 22. Va- kuumkammarens övre vägg bildas av en nätyta 23, som i sin tur är täckt av ett foder 24 av våtstarkt papper.

Det av sprutmunstycket 10 och hackningspistolen 16 bildade aggregatet förflyttas fram och åter längs formen 19 vinkelrätt mot papperets plan. Strömmarna av bruk och glasfibrer blandar sig med varandra innan de avsätts i f0r~ men 19, där det glasfiberhaltiga bruket byggs upp till öns- kad tjocklek och därefter avvattnas medelst sugning genom pappersfodret 24 och nätet 23.

I de provningar, vilkas resultat återges i fig. 4-7, användes plattor uppbyggda till en tjocklek av 7 mm, med en halt av ungefär 5,5 vikt-% glasfibrer, vilka var hackade vill en stränglängdav 37 mm. För att få den erforderliga vw OR ÛUÅUTY 10 15 20 25 35 .____.______./. 4 4 7 4 7 4 !,(3 31 uuAuTY jämförelsen sprutade man ena hälften av varje platta med glasfibrer enligt föreliggande uppfinning och den andra hälften med fibrer av glas nr 1. Glasfibrerna var i båda fallen dragna vid en temperatur, där viskositeten var 100 P, från en platinabussning med 407 spetsar. Den på fibrerna använda appreturen var densamma för båda typerna. Multipel- filamenten grupperades till strängar, och strängarna forma- des till förspånad på konventionellt sätt med en titer av ca 2400tex (dvs vikt i gram per kilometer längd).

Plattorna framställdes av ett bruk innehållande 3 delar cement per 1 del sand. Brukets vatten-cementtal var 0,5, och efter påläggning av vakuum blev det ca 0,3. Plat- !-rkn behandlades sedan som följer: Plattor med fiber 15 Inl.härdning 16 h helt enkelt jämförelseplattor täckta med plast- med fibrer av glas 1 folie Sluthärdning 7 d vid 100% relativ fuktighet och 2000 16 h helt enkelt täckta med plast- Plattor med fiber 53 Inl.härdning * jämförelscplattor med fibrer av glas 1 folie 28 d vid 100% relativ fuktighet och 2o°c Sluthärdning För mätning av resultaten med glasfiber enligt uppfinningen och för bedömning av huruvida den vid provning med enkla strängar erhållna förbättringen alltjämt förelåg i försök i full skala med materialet skars provstycken från plattorna för pâskyndad provning.

Provstycken av 160 x 50 mm skars i plattornas längd- riktning och även i rät vinkel mot längdriktningen. Alla pravstyckena lades i vatten av 5OOC.

Av varje platta togs tillräckligt många stycken för 10 15 20 30 447 474 32 att ge en serie prov. Detta innebar att provstyckenas håll- fasthet kunde bestämmas som funktion av tiden genom upptag- ning av ett antal provstycken ur vattnet med bestämda in- tervall och mätning av samma antal provstycken från varje platta efter varje intervall. För att ge en noggrannare indikation på hållfastheten togs varje mätning som ett me- delvärde avmätningarpå fyra provstycken, tvâ skurna i plattans längdriktning och tvâ skurna i rät vinkel mot plattans längdriktning. Det ena av det i varje riktning skurna provstycket provades med undersidan uppåt (dvs den sida som var i kontakt med formytan) och den andra med översidan uppåt. mätningar gjordes av provstyckenas brottmodul (böj- hâllfasthet) och töjning till maximal spänning, dvs nedböj- ning vid brott. Resultaten återges i figurerna 4~7. Figu- rerna 4 och 5 visar resultaten för de plattor, som gjordes med glasfibrer enligt exempel 15, i jämförelse med plattor med fibrer av glas nr 1. Figurerna 6 och 7 visar liknande resultat för plattor framställda med fibrer enligt exempel 53 i jämförelse med glas nr 1.

Böjhållfastheten (brottmodulen) på längre sikt hos sprutade avvattnade plattor är omkring 13,5-14 N/mmz. Ur konstruktionssynpunkt är den tid det tar för brottmodulen att gå ned till 16 N/mmz av betydelse. Kurvorna för brott- modul (fig. 4 och 6) anger därför den tid vid vilken detta värde nås eller sannolikt nås. För varje par av figurerna 4, 5 och 6, 7 har en antydan också givits om den ungefärli- ga motsvarigheten i år av naturlig vittring i Storbritannien till de perioder av pâskyndad åldring vid 50°C som provstyc- kena utsattes för.

Resultaten visar, att plattor armerade med glasfiber enligt exempel 15 hade en förbättrad brottmodul, som inte torde gå ned till en nivå av 16 N/mmz på mindre än ca 70 dygn vid EOOC, ekvivalent med minst 18 års utsättande för viturliga väderförhållanden, jämfört med 22 dygn vid SOOC, -kvivalent med ca 6 år under naturliga väderförhållanden, ”¿r plattor armerade med fibrer av glas nr 1. Glasfibern i POOR i QUALITY 10 447 474 33 exempel 53 hade också förbättrad brottmødul, som inte gick ner till 16 N/mmz på mindre än ca 50 dygn vid SOOC, ekviva- lent med 14 år under naturliga väderförhållanden. Resulta- tet för nedböjning vid brott visar en liknande förbättring.

Ett annat sätt att införliva glasfibrer enligt upp- finningen i cementprodukter består i att blanda in de hac- kade strängarna i en vattenuppslamning av cement med hjälp av en blandarapparat av känt slag, sedan gjuta uppslamning- en i en form och avvattna den med hjälp av sugning och/eller tryck.

Claims (1)

1. (p ll; 447 474 34 §ATENTKRAV 1. Alkaliresistent glasfiber för användning som arme- Píng i vvmvntprodutter, framställd av en glassammansättníng innehållande SiO?, RQO, ZrO2 och Cr203, k ä n n e t e c k- n a d av att sammansättningen innefattar i viktprocent: SiO2 55 - 75 % Ryü 11 - 23 % Zr02 6 - 22 % CPZO3 0,1 - 1 % AIZO3 0,1 - 7 % Oxider av sällsynta ~jordartsmetaller + Ti02 I 0,5 - 16 % lär Rzü är en eller flera av Na2O, K20 och Li2O, TiO2-halten ar högst LU % och summan av de uppräknade komponenternas hal- ier är minst H8 vikt~% av glaset, vilket har smälts under eädana ieke oxiderande betingelser att all krom i glaset el- ler en avsevärd andel därav är i trevärt tillstånd. 4. filasfiber enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k~ n a d av att sammansättningen innefattar upp till 9 vikt-å ;'G, där R'í är en eller flera av Mgß, CaO, SrO, BaO, ZnO, Ten, Mnfi, CeO, NiO och Cu0. 3. Glasfiber enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e- t e c k n a'd av att halten Al,O3 inte äverskrider 5 %, O när Zr0_ är över 13 6. ”Z +. Glasfiber enligt något av de föregående patentkraven, av att sammansättningen även inne- BZO3. något av de föregående patentkraven, R ä n n e t e c k n a d håller upp till 5 vikt-% 5. Glasfiber enligt k ä n n e t e c k n a d av att sammansättningen ytterligare innefattar upp till 2 vikt-% PbO och att glaset är smält under sådana betingelser, att bildning av blvmetall i glaset undvikas. 6. Glasfiber enligt något av de föregående patentkraven, n ä n n e t e c k n a d av att sammansättningen även inne- fattar upp till 4 vikt-% ThO2. Ûlasfšber enligt något av de föregående patentkraven, , n n e t e c k n a d av att sammansättningen även ;.nefattar upp till 1 vikt-% F. ; PÛÛR "ÅLJIL llflïflfi* 447 474 l QUALITY lü 20 30 35 8. Glasfiber enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e L e c k n a d av att sammansättningen även inne- fattar VZO5, Ta2O¿, MOO3 eller HfO2 i en halt upp till 2 vikt-%. 9. Glasfiber enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a d av att halten oxider av sällsynta %. jordartsmetaller är högst 10 10. Glasfiber enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n a d av att halten oxider av sällsynta jord- och halten TiO2 är högst 5 %. något av de föregående patentkraven, artsmetaller är över 2,8 % 11. k ä n n e t e c k n a d Glasfiber enligt av att halterna av de enskilda RZO- komponenterna är inom områdena Naqo 6 - 20 % K26 0 - 10 % Li2O O ~ 3 % 12; Glasfiber enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n c t e c k n a d av att totala halten R20 är 1% - 17 %. 13. Glaafiber enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t ec k n a d av att halten SiO2 är 57 - 69 %. 1H. Med glasfibrer armerad cementprodukt, k ä n n e - t e c k n a d av att glasfibrerna är av ett glas med en samman- sättning innefattande i viktprocent: 5109 ss - 75 % ngn 11 - ?3 % ZrO2 6 - 22 % Cr?O3 0,1 - 1 % A12o3 0,1 - 7 % Oxider av sällsynta jordartsmetaller + TiO2 0,5 - 16 % där RZO är en eller flera av Na20, K2O och Li20, Ti02-halten är högst 10 ter är minst 88 vikt~% av glaset, vilket har smälts under % och summan av de uppräknade komponenternas hal- sådana icke oxiderande betingelser att all krom i glaset eller en avsevärd andel därav är i trevärt tillstånd. 15- Cementprodukt enligt patentkravet 14, k ä n n e - 1 e c k n a d av att den innehåller 3 - 6 vikt-% glasfibrer T en cementgrundmassa.