SK284333B6

SK284333B6 - Výstužná sklená niť, kompozit vyrobený zo sklených nití, spôsob výroby sklených nití a sklená kompozícia na výrobu sklených nití

Info

Publication number: SK284333B6
Application number: SK627-99A
Authority: SK
Inventors: Marcelo Hernan Gallo; Jan Van Genechten; Jean-Paul Bazin; Sophie Creux; Pascal Fournier
Original assignee: Vetrotex France S.A.
Priority date: 1997-09-10
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 2005-02-04
Also published as: KR100544804B1; CZ299147B6; CZ166499A3; UA63917C2; ATE228103T1; ES2187059T3; FR2768144A1; CA2272001C; AU9166698A; KR20000068953A; DE69809535D1; CN1138717C; EP0951457A1; DE69809535T2; AR013483A1; TW570906B; TR199901012T1; CA2272001A1; NZ335674A; NO992227L

Abstract

Opísané sú výstužné sklené nite, ktorých kompozícia obsahuje nasledujúce zložky v uvedených rozmedziach obsahov, vyjadrených v hmotnostných percentách: SiO2 58 až 62 %; Al2O3 10 až 16 %; CaO viac než 18 %; MgO viac než 1,5 %; CaO + MgO menej než 28 %; Na2O + K2O + Li2O menej než 2 %; TiO2 menej než 1,5 %; Fe2O3 menej než 0,5 %; B2O3 menej než 2 %; F2 menej než 2 %, pričom kompozícia ďalej obsahuje menej než 1 % ostatných zložiek, a obsahuje viac než 0,5 % aspoň jednej z troch zložiek F2, B2O3, Li2O. Opísaný je aj kompozit z takýchto sklených nití. Pri výrobe sklených nití sa vyťahuje množstvo prúdov roztaveného skla, ktoré vytekajú z množstva otvorov umiestnených v základni jednej alebo viac výtokových nádobiek, do tvaru jedného alebo viac zväzkov nepretržitých vlákien, a potom sa vlákna kombinujú do jednej alebo viac nití, ktoré sa zhromažďujú na pohyblivej podložke.ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka „výstužných“ sklených nití (či vlákien), to znamená nití, ktoré možno použiť na vystužovanie organických a/alebo anorganických materiálov, a ktoré je možné použiť ako textilné nite, pričom tieto nite sú získateľné spôsobom spočívajúcim v mechanickom ťahaní prúdu roztaveného skla, ktoré vyteká z otvorov umiestnených v základni výtokovej nádobky, ktorá je spravidla ohrievaná Jouleovým efektom.

Konkrétnejšie sa vynález týka sklených nití majúcich zvlášť výhodné nové zloženie.

Doterajší stav techniky

Odbor výstužných sklených nití je veľmi špecializovaným odborom sklárskeho priemyslu. Tieto nite sa vyrábajú zo špecifických sklených kompozícií, používané sklá musia byť schopné ťahania do tvaru vlákien s priemerom niekoľkých mikrometrov s použitím uvedeného spôsobu, a musia umožňovať vytváranie nepretržitých nití vhodných najmä na plnenie ich výstužnej funkcie. Najčastejšie používane výstužné sklené nite sú nite vytvorené zo skiel odvodených zeutektika 1170 °C vtemámom diagrame SiO₂-Al₂O₃-CaO, najmä nite z takzvaného E-skla, ktorých príklad je opísaný v patente US 2 334 981 a US 2 571 074. Nite z E-skla majú zloženie v podstate založené na oxide kremičitom, oxide hlinitom, vápne a oxide boritom, pričom oxid boritý, prítomný v množstve v rozmedzí prakticky od 5 do 13 %, nahrádza v kompozíciách E-skliel časť oxidu kremičitého, pričom nite z E-skiel sú ďalej charakteristické obmedzeným obsahom oxidov alkalických kovov (v podstate Na₂O a/alebo K₂O).

Sklá podobné ako v uvedených patentoch, obsahujúce uvedené zložky, boli podrobené mnohým modifikáciám, ktorých cieľom je znížiť vylučovanie produktov napríklad znečisťujúcich atmosféru, znížiť cenu kompozície znížením obsahu drahších zložiek, zlepšiť schopnosť týchto skiel podliehať zvlákňovaniu (zvlákňovaniu alebo tvarovaniu, obdobnému procesu vyťahovania sklených vlákien z výtokovej nádobky v uvedenom spôsobe), najmä znížením ich viskozity pri vysokých teplotách, ako i ich sklon k devitrifikácii, kvôli zlepšeniu týchto a podobných konkrétnych vlastností. Boli robené jednotlivé pokusy na zníženie ceny kompozície, ale tie všeobecne zhoršujú ich zvlákňovateľnosť, spracovanie týchto skiel na získanie výstužných nití sa spravidla stáva ťažším alebo chúlostivým a vyžaduje niekedy modifikáciu existujúcich zvlákňovacích zariadení alebo pracovných podmienok, a spôsobené zníženie výťažku a nárast množstva zmätkov môže v konečnom výsledku viesť ku zvýšeniu celkových výrobných nákladov. Vývoj kompozícií, ktoré sú lacnejšie než E-sklá, ale ktoré sú bez ťažkostí zvlákňovateľné ako konvenčná kompozícia E-skla (a ktoré tak majú nižšie celkové výrobné náklady) predsa len zostáva bezvýsledný a je zvlášť žiaduci.

Podstata vynálezu

Cieľom predloženého vynálezu teda sú nite alebo sklené kompozície spĺňajúce uvedenú požiadavku, t. j. nite zo sklenej kompozície (a z výroby), ktorá je lacná pri zachovaní zvlášť dobrej zvlákňovateľnosti.

Tieto ciele sú dosiahnuté sklenými niťami, ktorých kompozícia, ktorá predstavuje jeden z najlepších možných kompromisov medzi jej cenou a jej zvlákňovateľnosťou,

v podstate obsahuje nasledujúce zložky v uvedených roz-
medziach obsahov,	vyjadrených v hmotnostných percen-
tách:
SiO₂	58 až 62 %,
A1₂O₃	10 až 16%,
CaO	viac než 18 %,
MgO	viac než 1,5 %,
CaO + MgO	menej než 28 %,
Na₂O + K₂O + Li₂O	menej než 2 %,
TiO₂	menej než 1,5 %,
Fe₂O₃	menej než 0,5 %,
B₂O₃	menej než 2 %,
f₂	menej než 2 %,
pričom kompozícia ďalej obsahuje menej než 1 %
ostatných zložiek, a	obsahuje viac než 0,5 % aspoň jednej
z troch zložiek F₂, B₂O₃, Li₂O.
Podľa výhodného uskutočnenia vynálezu majú sklené
nite kompozíciu v podstate zahrnujúcu nasledujúce zložky
v uvedených rozmedziach obsahov, vyjadrených v hmot-
nostných percentách:
SiO₂	58 až 62 %,
AI₂O₃	10 až 16 %,
CaO	viac než 18 %,
MgO	viac než 1,5 %,
CaO + MgO	menej než 28 %,
Na₂O + K₂O + Li₂O	menej než 2 %,
TiO₂	menej než 1,5 %,
Fe₂O₃	menej než 0,5 %,
B₂O₃	menej než 2 %,
f₂	menej než 2 %,

pričom kompozícia ďalej obsahuje menej než 1 % ostatných zložiek, a obsahuje viac než 0,5 % Fe₂. V tomto vytvorení vynálezu kompozícia výhodne neobsahuje B₂O₃(cenová výhodnosť a výhoda pri dymovej úprave), alebo ju môže obsahovať, najmä ako nečistotu, v množstve od 0 do 0,5 % hmotnostné. Variantne môže táto kompozícia zahrnovať tiež 0,5 až 2 % B₂O₃. Obdobne nemusí kompozícia obsahovať Li₂O (najmä cenová výhoda), alebo ho môže obsahovať v množstve od 0 do 0,5 % hmotnostných, alebo v množstve medzi 0,5 a 2 % hmotnostných.

Podľa iného vytvorenia vynálezu majú sklené nite kompozíciu v podstate zahrnujúcu nasledujúce zložky v uvedených rozmedziach obsahov, vyjadrených v hmotnostných percentách:

SiO₂ 58 až 62 %,

A1₂O₃ 10 až 16%,

CaO viac než 18 %,

MgO viac než 1,5 %,

CaO + MgO menej než 28 %,

Na₂O + K₂O + Li,0 menej než 2 %,

TiO₂ menej než 1,5 %,

Fe₂O₃ menej než 0,5 %,

B₂O₃ menej než 2 %,

F₂ menej než 2 %, pričom kompozícia ďalej obsahuje menej než 1 % ostatných zložiek, a obsahuje viac než 0,5 % B₂O₃. V tomto vytvorení vynálezu kompozícia výhodne neobsahuje F₂(výhodnosť pri dymovej úprave), alebo ju môže obsahovať, najmä ako nečistotu, v množstve od 0 do 0,5 % hmotnostne. Variantne môže táto kompozícia zahrnovať tiež 0,5 až 2 % F₂. Obdobne nemusí kompozícia obsahovať Li₂O, alebo ho môže obsahovať v množstve od 0 do 0,5 % hmotnostných, alebo v množstve medzi 0,5 a 2 % hmotnostných.

V treťom vytvorení vynálezu majú sklené nite kompozíciu podľa vynálezu, ktorá obsahuje viac než 0,5 % Li₂O.

V tomto vytvorení vynálezu kompozícia nemusí obsahovať F₂ alebo ho môže obsahovať ako nečistotu, najmä v množstve od 0 do 0,5 % hmotnostné, alebo v množstve 0,5 až 2 % hmotnostné. Podobne nemusí kompozícia obsahovať B₂O₃ alebo ho môže obsahovať v množstve od 0 do 0,5 % hmotnostných, alebo v množstve medzi 0,5 a 2 % hmotnostných.

Oxid kremičitý je jeden z oxidov, ktoré tvoria matricu skla podľa vynálezu, a má podstatnú rolu na jeho stabilitu.

V rámci uvedených medzí, keď je množstvo tejto zložky menšie než 58 %, stáva sa viskozita skla príliš nízka a pri zvlákňovaní ľahko nastáva jav devitrifikácie, keď jeho množstvo prekročí 62 %, stáva sa sklo veľmi viskóznym a ťažko taviteľným. Obsah oxidu kremičitého je výhodne väčší než 58 % (a zvlášť výhodne je väčší než 58,5 %) a je obvykle medzi 59 až 62 %.

Oxid hlinitý tiež tvorí základnú zložku matrice skiel podľa vynálezu a má dôležitú úlohu pokiaľ ide o pevnosť týchto skiel. V rámci medzí podľa vynálezu, zníženie množstva tohto oxidu pod 10 % má za následok, že sklo podlieha podstatne silnejšie hydrolytickému napadnutiu, zatiaľ čo zvýšenie množstva tohto oxidu nad 16 % má za následok riziko devitrifikácie a nárast viskozity.

V kompozícii podľa vynálezu vápno a horčík umožňujú nastavenie viskozity a kontrolu devitrifikácie skiel podľa vynálezu. V rámci medzí uvedených pre predošlé oxidy, sú dosiahnutá dobrá zvlákňovateľnosť pri obsahu CaO, resp. MgO väčšom než 18, resp. 1,5 %, a pri udržaní súčtu obsahov týchto oxidov kovov alkalických zemín pod 28 % (výhodne pod 27 %), pričom jav devitrifikácie sa stáva výraznejším v neakceptovateľnej miere nad 28 %. Súčet obsahov CaO a MgO je spravidla väčší než 21 %, výhodne väčší než 23 %, pričom pri nižšom obsahu sa viskozita skla spravidla stáva príliš vysokou. Výhodne obsahy CaO, resp. MgO nepresahujú 26 %, resp. 10 %, aby nenastali špecifické problémy dvitrifikácie (wollastonitu, resp. diopsidu), narastajúce s vyššími obsahmi každej z oboch týchto zložiek. Minimálne obsahy CaO, resp. MgO sú 18, resp. 1,5 %, z dôvodov ľahkého zvlákňovania, ako je uvedené , ako i z dôvodov ekonomických a praktických. Vo väčšine príkladov podľa vynálezu je obsah MgO najskôr medzi 2 a 4 %, alebo tiež medzi 2 a 3,5 %, a obsah CaO je najskôr medzi 20 a 25 %.

Na₂O a K₂O môžu byť zavádzané do kompozície sklených nití podľa vynálezu na ďalšie obmedzenie devitrifikácie a pripadne tiež na zníženie viskozity skla. Obsah oxidov alkalických kovov Na₂O + K₂O + Li₂O však musí zostať menší než 2 %, aby nedošlo k nárastu elektrickej vodivosti, neakceptovateľnému v prípade elektronických aplikácií, a aby nedošlo ku škodlivému zníženiu hydrolytickej odolnosti skla. Kompozícia môže obsahovať len jeden oxid alkalického kovu (zo skupiny Na₂O, K₂O a Li₂O) alebo môže obsahovať kombináciu aspoň dvoch oxidov alkalického kovu. Keď kompozícia podľa vynálezu obsahuje menej než 0,5 % F₂ a menej než 0,5 % B₂O₃, musí podľa definície vynálezu obsahovať viac než 0,5 % Li₂O, a môže tiež voliteľne obsahovať Na₂O a/alebo K₂O. Keď kompozícia podľa vynálezu obsahuje viac než 0,5 % F₂ a/alebo viac než 0,5 % B₂O₃, obsahuje napríklad výhodne 0,5 až 1 % Na₂O a voliteľne K₂O (napríklad 0 až 0,5 %) a/alebo Li₂O.

V kompozícii podľa vynálezu sa používa TiO₂ na stekutenie kompozície, a plní tiež úlohu retardéru kryštalizácie. Môže byť prítomný ako nečistota (jeho obsah v kompozícii potom je do 0,5 %), alebo môže byť zámerne pridávaný. Jeho zámerné pridávanie do kompozície však vyžaduje veľmi špecifické neobvyklé suroviny a zvyšuje cenu kompozície. V rámci predloženého vynálézu je jeho prítomnosť výhodná iba v prípade obsahu menšieho než 1,5 %, výhodne menšieho než 1 %.

Oxidy železa (vyjadrené ako Fe₂O₃) sú všeobecne prítomné v kompozícii podľa vynálezu ako nečistoty. Obsah Fe₂O₃ musí zostať menší ako 0,5 %, vyššie obsahy Fe₂O₃môžu zhoršovať v neprijateľnej miere farbu produktov a prestup tepla v procese výroby nití.

V rámci predloženého vynálezu je prítomnosť fluóru (vyjadreného vo forme F₂), B₂O₃ alebo Li₂O v množstve väčšom než 0,5 % (a výhodne v množstve aspoň 0,7 % hmotnostných) podstatná na získanie skiel, ktoré sa ľahko tavia a sú bez ťažkostí a s dobrým výťažkom zvlákňovateľnc v obvyklých zariadeniach, používaných napríklad na zvlákňovanie kompozícií E-skiel. To je preto, že pri menších množstvách tak F₂, ako aj B₂O₃ a Li₂O, nastávajú ťažkosti zvlákňovania pri už veľmi vysokých teplotách, a/alebo neprijateľné zníženie rýchlosti tavenia vsádzky, používané na získanie nití podľa vynálezu, keď sa vsádzka taví za tých podmienok tavenia, ako sú známe pri výrobe vlákien z E-skla. Sklá podľa vynálezu tak možno zvlákňovať s uspokojivým výťažkom za priemyselných prevádzkových podmienok. Okrem toho tieto sklá majú viskozitu 31,6 Pa.s pri teplote medzi 1 200 a 1 380 °C (alebo rovnej 1 370 °C) a viskozitu 172,8 Pa.s pri teplote medzi 1110a 1 290 °C, čo umožňuje ich dopravu kanálmi pece bez značného vynakladania energie, a ich použitie v konvenčných zariadeniach na zvlákňovanie E-skla. V dôsledku toho, a vzhľadom na zníženú cenu kompozícií podľa vynálezu, sú celkové náklady na výrobu nití podľa vynálezu výhodne znížené proti obvyklým nákladom na výrobu nití z E-skla.

Množstvo F₂ respektíve B₂O₃ a Li₂O tiež výhodne zostávajú menšie než 2 %, výhodne menšou než 1,8 % a zvlášť výhodne menšia než 1,5 %, na zamedzenie chybám zákalu skla, značným problémom pri dymovom spracovaní, a uvedený problémom, spojeným s vysokými obsahmi oxidov alkalických kovov, toto obmedzenie tiež umožňuje získanie žiaducich zvlášť lacných a ľahko spracovateľných skiel podľa vynálezu.

Ďalej môže byť v kompozícii podľa vynálezu prítomná jedna alebo viac ďalších zložiek (iných než tie, ktoré boli už uvedené, t.j. iných než Si₂O, A1₂O₃, CaO, MgO, Na₂O, K₂O, Li₂O, B₂O₃, F₂, TiO₂ a Fe₂O₃), spravidla ako nečistoty, pričom súčet množstva týchto ďalších zložiek zostáva menší než 1 % (aby nenastávalo riziko degradácie vlastnosti skiel), a výhodne je menší než 0,5 %, pričom množstvo žiadnej z ďalších zložiek spravidla neprevyšuje 0,5 %.

Nite podľa vynálezu tak možno vyrábať a používať ako nite z E-skla, sú však lacnejšie a majú lepšiu odolnosť proti hydrolytickému pôsobeniu než nite z E-skla.

Zvlášť výhodné vytvorenie vynálezu, ponúkajúce dobrý kompromis medzi cenou kompozície, zvlákňovateľnosťou skiel a vlastnosťami získaných niti, predstavujú nite, ktorých kompozícia je určená uvedenými medzami obsahov, vyjadrených v hmotnostných percentách:

SiO₂ 58,5 až 61 % (výhodne 59 až 61),

A1₂O₃ 11 až 14 %,

CaO 21 až 23%,

MgO 2 až 3,5 %,

Na₂O + K₂O + Li₂O 0,5 až 1,8 %, TiO, 0 až 1 %,

Fe₂O₃ 0 až 0,4 %,

B₂O₃ až 1,8 %,

F₂ až 1,8%, pričom kompozícia ďalej obsahuje aspoň 0,7 % aspoň jednej z troch zložiek F₂, B₂O₃, Li₂O a pričom obsahuje menej než 1 % (výhodne menej než 0,5 %) ďalšej zložky alebo zložiek.

Zvlášť výhodne tieto nite majú napríklad zloženie určené uvedenými medzami obsahov, vyjadrených v hmotnostných percentách:

SiO₂ 59,0 až 60,7 % (výhodne 59,5 až 60,7 %)

AI₂O₃ 12,2 až 13,5%,

CaO 21,6 až 22,6 % (výhodne 21,8 až 22,6 %),

MgO 2,2 až 3,1%,

Na₂O + K₂O + + Li₂O 0,6 až 1,4%,

TiO₂ 0 až 0,8 %,

Fe₂O₃ 0 až 0,4 %,

B₂O₃ až 1,4 %,

F₂ až 1,4%, pričom kompozícia ďalej obsahuje aspoň 0,7 % aspoň jednej z troch zložiek F₂, B₂O₃, Li₂O a pričom obsahuje menej než 1 % (výhodne menej než 0,5 %) ďalšej zložky alebo zložiek.

Sklené nite podľa vynálezu sa získavajú zo skiel podľa uvedeného zloženia s použitím nasledujúceho procesu: vyťahuje sa množstvo prúdov roztaveného skla, ktoré vytekajú z množstva otvorov umiestnených v základni jednej alebo viac výtokových nádobiek, do tvaru jedného alebo viac zväzkov (alebo vrstiev) nepretržitých vlákien, a potom sa vlákna kombinujú do jednej alebo viac nití, ktoré sa zhromažďujú na pohyblivej podložke. To môže byť rotujúca podložka, keď sa nite zhromažďujú vo forme cievok, alebo posuvne sa pohybujúca podložka, keď sa nite pomocou zariadení na jej ťahanie tiež sekajú, alebo keď sa nite pomocou zariadení na jej ťahanie vrhajú do formy rohože.

Získané nite, prípadne po ďalších úpravách, tak môžu byť v rôznych formách, totiž nepretržité nite, sekané nite, šnúry, pásky, rohože, pleteniny, siete, sieťoviny (alebo iné štruktúry, v ktorých sú vlákna tvoriace niť rozdelené a rozptýlené) atď., pričom tieto nite pozostávajú z vlákien, ktorých priemer môže byť približne od 5 do 24 mikrometrov.

Roztavené sklo, ktoré sa privádza do výtokovej nádobky, sa spravidla získava z materiálov (alebo výrobkov, alebo zložiek), ktorými môžu byť čisté materiály (pochádzajúce napríklad z chemického priemyslu), ale ktorými sú najčastejšie prírodné materiály, obsahujúce stopové nečistoty, pričom tieto surové materiály (čisté alebo prírodné) sa miešajú vo vhodných množstvách na získanie požadovanej kompozície, a potom sa tavia. Teplota roztaveného skla (a teda jeho viskozita) je obvykle nastavovaná obsluhou tak, aby sa sklo mohlo zvlákňovať bez problémov sjeho devitrifikáciou, a na získanie najlepšej možnej kvality sklených nití. Pred spojením do formy nití sa vlákna spravidla povliekajú apretačnou kompozíciou (spravidla vybranou v závislosti najmä od aplikácie alebo určenia niti), umožňujúcou ich ochranu proti abrázii a uľahčujúcu ich následnú asociáciu s materiálmi, ktoré majú vystužovať.

Podľa zvlášť výhodného spôsobu výroby niti podľa vynálezu sú aspoň niektoré z použitých surovín na výrobu roztaveného skla odpady (či „zmätky“) zo sklených nití, výhodne odpady z výstužných sklených nití, napríklad zo sklených nití, podľa vynálezu a/alebo z nití z E-skla. V poslednom uvedenom prípade ide napríklad o odpady z nití ktoré majú nasledujúce zloženie v percentách hmotnostných : SiO₂: 52 až 57 %; AI₂O₃: 12 až 16 %; CaO: 16 až 25 %; MgO: 0 až 6 %; Β₂Ο₃.· 5 až 13 %, oxidy alkalických kovov (v podstate Na₂O a/alebo K₂O): 0 až 2 % (pričom toto zloženie môže tiež zahrnovať ďalšie zložky v množstve nepresahujúcom 1,5 % pre každú ďalšiu zlož ku), nite tohto zloženia sú prakticky nite z E-skla. Zvlášť prekvapivo sú odpadové sklené nite, ako nite z E-skla, ktoré predstavujú problém recyklovateľnosti pri výrobe nití z E-skiel, v tomto prípade plne znovupoužiteľné pri výrobe sklených nití podľa vynálezu. Môžu sa bez ťažkosti znovu zavádzať do kúpeľa surovín na výrobu roztaveného skla, pričom množstvom ostatných používaných surovín (všeobecne prírodných a/alebo čistých surovín) sa upravuje na získanie kompozície definovanej podľa vynálezu. Podobne môžu byť použité odpady z nití podľa vynálezu a/alebo odpady iných výstužných sklených nití. Odpady zo sklených nití spravidla pochádzajú z vyradených nití, ktoré neboli navinuté (alebo zhromaždené na posuvne sa pohybujúcej podložke), a získavajú sa pod výtokovými nádobkami na výrobu sklených nití, ale môžu pochádzať zo zlomkov získaných pri dokončovaní výrobkov (orezávaní okrajov rohoží, koncov navinutých obalov atď.), pričom tieto vyradené nite a úlomky z dokončovania výrobkov voliteľne môžu byť upravené (napríklad tepelne) na odstránenie, pokiaľ je potrebné, apretácie, ktorou sú povlečené, a môžu byť zomleté, pokiaľ je potrebné, na veľkosť častíc porovnateľnú s inými surovinami používanými na výrobu nití podľa vynálezu.

Množstvo odpadových sklených nití prítomných vo vsádzke surovín, ktoré sa taví na získanie roztaveného skla v zložení podľa vynálezu, výhodne predstavuje 0 až 34 % hmotnostných vsádzky, zvlášť výhodne je medzi 0 a 25 % hmotnostných vsádzky, najmä výhodne tvorí 5 až 20 % hmotnostných vsádzky. Spôsob využívajúci odpadové sklené nite je zvlášť ekonomický a umožňuje dosiahnuť, v zhode s vynálezom, tiež najpriaznivejšie výrobné náklady.

Kompozity získané z nití podľa vynálezu obsahujú aspoň jeden organický materiál a/alebo aspoň jeden anorganický materiál a obsahujú sklené nite, z ktorých aspoň niektoré sú sklené nite podľa vynálezu.

Voliteľne môžu sklené nite podľa vynálezu už byť kombinované (napríklad v priebehu ťahania) s vláknami organického materiálu na získanie kompozitnej nite. Výrazom „sklené nite, ktorých kompozícia obsahuje...“ sa podľa vynálezu rozumejú „nite vytvorené zo sklených vlákien, ktorých kompozícia obsahuje...“, a sklené vlákna sú voliteľne kombinované s organickými vláknami predtým, než sú vlákna kombinované do nití.

Výhody poskytované sklenými niťami podľa vynálezu budú lepšie zrejmé z nasledujúcich príkladov, ktoré ilustrujú predložený vynález, bez toho, aby ho však obmedzovali.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

V tomto príklade boli sklené nite pozostávajúce zo sklených vlákien s priemerom 14 pm získané ťahaním roztaveného skla, pričom sklo má nasledujúce zloženie, vyjadrené v percentách hmotnostných:

SiO₂ 60,18 %,

A1₂O₃ 13,00%,

CaO 22,00 %,

MgO 2,43 %,

Na₂O 0,65%,

K₂O 0,30 %,

TiO₂ 0,11%,

Fe₂O₃ 0,16%, SrO 0,02 %, F₂ 1,15%.

Toto sklo má viskozitu 31,6 Pa.s pri teplote 1 341 °C a viskozitu 100 Pa.s pri teplote 1 255 °C. Má tiež teplotu liquidu 1 180 °C. Uvedené viskozity a teploty boli merané s použitím spôsobov odborníkovi v odbore dobre známych.

Toto sklo tiež umožňuje dosiahnutie úspory aspoň 30 % nákladov na suroviny a jeho výrobu v porovnaní s konvenčnou kompozíciou E-skla. Okrem toho sa ľahko taví a môže sa zvlákňovať na konvenčných zariadeniach pre zvlákňovanie E-skla.

Príklad 2

SiO₂ 60,82 %, A1₂O₃ 11,70%, CaO 21,20%, MgO 2,80 %, Na₂O 1,10%, K₂O 0,30 %, TiO₂ 0,10%, Fe₂O₃ 0,16%, SrO 0,02 %, B₂O₃ 1,80%.

Toto sklo má viskozitu 36,1 Pa.s pri teplote 1 351 °Ca viskozitu 100 Pa.s pri teplote 1 262 °C. Má tiež teplotu liquidu 1 180 °C.

Toto sklo je omnoho lacnejšie než konvenčné E-sklo; ľahko sa taví a môže sa zvlákňovať na konvenčných zariadeniach na zvlákňovanie E-skla.

Porovnávací príklad

SiO₂ 60,80 %, A1₂O₃ 12,70%, CaO 21,20%, MgO 3,20 %, Na₂O 0,45%, K₂O 0,10%, TiO₂ 0,50 %, Fe₂O₃ 0,30%, B₂O₃ 0,45 %.

Toto sklo má viskozitu 31,6 Pa.s pri teplote 1 382 °C. Má tiež teplotu liquidu 1 200 °C.

Toto sklo je pri danej teplote omnoho viskóznejšie než sklá z predchádzajúcich príkladov, a vyžaduje omnoho vyššie zvlákňovacie teploty. V skutočnosti je zrejmé, že toto sklo nemôže byť ľahko zvlákňované na konvenčnom zariadení na zvlákňovanie E-skla, a vyžaduje špecifické zariadenie, dovoľujúce vyššie zvlákňovacie teploty. Okrem toho sa tieto sklá za rovnakých podmienok omnoho ťažšie tavia než sklá podľa predchádzajúcich príkladov.

Sklené nite podľa vynálezu sú vhodné pre všetky obvyklé aplikácie konvenčných nití z E-skiel.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Výstužná sklená niť, ktorej kompozícia obsahuje nasledujúce zložky v uvedených rozmedziach obsahov, vyjadrených v hmotnostných percentách: SiO₂ 58 až 62%,

A1₂O₃ 10 až 16%,

CaO viac než 18 %,

MgO

CaO + MgO

Na₂O + K₂O + Li₂O

TiO₂ viac než 1,5 %, menej než 28 %, menej než 2 %, menej než 1,5 %, menej než 0,5 %, menej než 2 %, menej než 2 %,

Fe₂O₃

B₂O₃ f₂ pričom kompozícia ďalej obsahuje menej než 1 % ostatných zložiek, a obsahuje viac než 0,5 % aspoň jednej z troch zložiek F₂, B₂O₃, Lí₂O.
2. Sklená niť podľa nároku 1, vyznačujúca sa t ý m , že sklo, tvoriace niť, má viskozitu 31,6 Pa.s pri teplote medzi 1 200 a 1 380 °C a viskozitu 100 Pa.s pri teplote medzi 1 110 a 1 290 °C.
3. Sklená niť podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúca sa t ý m , že v jej kompozícii je súčet obsahov CaO a MgO väčší než 21 % hmotnostných, a obsah CaO, resp. MgO neprevyšuje 26 %, resp. 10 %.
4. Sklená niť podľa niektorého z nárokov 1 až 3, v y značujúca sa tým, že jej kompozícia obsahuje nasledujúce zložky v uvedených rozmedziach obsahov, vyjadrených v hmotnostných percentách:

SiO₂

A1₂O₃

CaO

MgO

Na₂O + K₂O + Li₂O

TiO,

Fe₂Ó₃

B₂O₃ f₂

58,5 až 61 %

11 až 14%, 21 až 23 %,

2 až 3,5 %,

0,5 až 1,8%, do 1 %, do 0,4 %, až 1,8%, až 1,8 %, pričom kompozícia ďalej obsahuje aspoň 0,7 % aspoň jednej z troch zložiek F₂, B₂O₃, Li₂O a obsahuje menej než 1 % ostatných zložiek.
5. Kompozit vyrobený zo sklených nití a z aspoň organického alebo anorganického materiálu, vyznačujúci sa tým, že obsahuje sklené nite podľa niektorého z nárokov 1 až 4.
6. Spôsob výroby sklených nití, vyznačujúci sa t ý m , že sa vyťahuje množstvo prúdov roztaveného skla, ktoré vytekajú z množstva otvorov umiestnených v základni jednej alebo viac výtokových nádobiek, do tvaru jedného alebo viac zväzkov nepretržitých vlákien, a potom sa vlákna kombinujú do jednej alebo viac nití, ktoré sa zhromažďujú na pohyblivej podložke, pričom roztavené sklo privádzané do otvorov vo výtokovej nádobke má nasledujúce zloženie, vyjadrené v hmotnostných percentách:

SiO₂AI₂O₃CaO

MgO

CaO + MgO

Na₂O + Κ-Ό + Li₂O

TiO₂

58 až 62 %,

10 až 16%, viac než 18 %, viac než 1,5 %, menej než 28 %, menej než 2 %, menej než 1,5 %,

Fe₂O₃ menej než 0,5 %,

B₂O₃ menej než 2 %,

F₂ menej než 2 %, pričom kompozícia ďalej obsahuje menej než 1 % ostatných zložiek, a obsahuje viac než 0,5 % aspoň jednej z troch zložiek F₂, B₂O₃, Li₂O.
7. Spôsob podľa nároku 6 alebo 7, vyznačujúci sa t ý m , že roztavené sklo sa získava zo surovín miešaných vo vhodných pomeroch, pričom aspoň jedna zo surovín sú odpadové sklené nite.
8. Spôsob podľa nároku 8, vyznačujúci sa t ý m , že odpadové nite sú odpadové sklené nite z E-skla a/alebo odpadové sklené nite podľa niektorého z nárokov 1 až 4.
9. Spôsob podľa nároku 8 alebo 9, vyznačujúci sa t ý m , že odpadové suroviny predstavujú hmotnostné 0 až 35 % surovín.

10. Sklená kompozícia na výrobu sklených nití použí-

vaných ako vystuženie, obsahujúca nasledujúce zložky v uvedených rozmedziach obsahov, vyjadrených v hmotnostných percentách: SiO₂A1₂O₃ 58 až 62 %, 10 až 16%, CaO viac než 18 %, MgO viac než 1,5 %, CaO + MgO menej než 28 %, Na₂O + K₂O + Li,0 menej než 2 %, TiO₂ menej než 1,5 %, Fe₂O₃ menej než 0,5 %, B₂O₃ menej než 2 %, f₂ menej než 2 %,

pričom kompozícia ďalej obsahuje menej než 1 % ostatných zložiek, a obsahuje viac než 0,5 % aspoň jednej z troch zložiek F₂, B₂O₃, Li₂O.