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DE2361195A1 - Alkalibestaendige glaszusammensetzung - Google Patents

Alkalibestaendige glaszusammensetzung

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Publication number
DE2361195A1
DE2361195A1 DE2361195A DE2361195A DE2361195A1 DE 2361195 A1 DE2361195 A1 DE 2361195A1 DE 2361195 A DE2361195 A DE 2361195A DE 2361195 A DE2361195 A DE 2361195A DE 2361195 A1 DE2361195 A1 DE 2361195A1
Authority
DE
Germany
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sio
cao
glass composition
weight
glass
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE2361195A
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English (en)
Inventor
auf Nichtnennung. M Antrag
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Pilkington Group Ltd
Original Assignee
Pilkington Brothers Ltd
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Publication date
Application filed by Pilkington Brothers Ltd filed Critical Pilkington Brothers Ltd
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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    • C03C13/002—Alkali-resistant fibres containing zirconium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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    • C03C3/085—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal

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  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Description

TsI. 2Ö44285
W/Vh-3007 5.12.73
Pilkington Brothers Limited, Prescot Road, St, Helens,
Lancashire/England
Alkalibeständige Glaszusammensetzung
Die Erfindting bezieht sich auf eine alkalibeständige Glaszusammensetzung mit einem die Widerstandsfähigkeit gegen Alkali erhöhenden Anteil von ZrO^.
Eine derartige Glaszusammensetzung ist vorwiegend, wenn auch nicht ausschliesslich, für die Bildurig von Glasfasern geeignet.
Es ist bekannt, in einer Glaszusammensetzung einen. Anteil von ZrOp vorzusehen, um die Widerstandsfähigkeit gegen Alkali zu erhöhen. Es ist ferner bekannt, dass wesentliche Anteile von BpO, und/oder Alkalimetalloxiden (RpO) einen schädlichen Einfluss auf die Widerstandsfähigkeit gegen Alkali haben, obwohl diese beiden Bgstandteile andere vorteilhafte. Eigen-
4Q9828/0696
schaften aufweisen, die ihre Aufnahme in die Glaszusammensetzung wünschenswert machen. So unterstützen beispielsweise
sowohl Β,,Ο-, als auch R0O als Flussmittel das Schmelzen und 2 3 2
stehen der Neigung von ZrO2 entgegen t nämlich das Schmelzen zu erschweren. Ferner können die erwähnten Bestandteile die Eigenschaften des Glases zum Zwecke des Ziehens von Glasfasern verbessern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine alkalibeständige Glaszusammensetzung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die eine besonders hohe ,Beständigkeit gegen Alkali aufweist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Glaszusammensetzung als wesentliche Bestandteile
45 bis 65 Gew# SiO2
6 bis 20 Gew% ZrO2 -und
20 bis 45 Gew% RQ
enthält, wobei die Summe von SiO2 + ZrO2 + RO nicht weniger als 94 Qev% beträgt, und RO CaO ist, von dem bis zu 10 Gev% durch BaO und/oder MgO, bis zu 8 Gew?ä durch SrO und bis zu 5 Gew?6 durch ZnO ersetzbar sind; und der sich gegebenenfalls ergebende Rest der Zusammensetzung aus mit den übrigen verträglichen Bestandteilen besteht.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht der Restker Zusammensetzung aus mindestens einem der folgenden
-3-
AO9828/0696
Stoffe: TiO2, Al2O,, B2O5, Fe2O3, F2 und R2O, worin R2O KpO, Na0O oder Li2O ist, wobei ddr Anteil keines dieser Stoffe ■ j 5 Gew% übersteigt. Zweckmässig übersteigt der Anteil von R5O nicht 3 Gew% der Glaszusammensetzung.
Die erfindungsgemässen Glaszusammensetzungen enthalten also verhältnismässig grosse Anteile von ZrO2, während sie von B0O-, und R0O frei sind oder von diesen Anteilen nur geringe Anteile enthalten. Trotz der. Abwesenheit bzw. geringen Anwesenheit dieser Flussmittel ist ein einwandfreies Schmelzen der Glaszusammensetzungen nach der Erfindung ermöglicht.
Bei VErsuchen über die chemische Beständigkeit in wässriger oder alkalischer Umgebung zeigten die erfindungs-, gemässen Glaszusammensetzungen: vorzügliche Ergebnisse. Es wurde auch festgestellt, dass aus ihnen beispielsweise durch · Hochtemperaturblasen Glasfaserwolle leicht herstellbar ist.
Beispiele von Glaszusammensetzungen nach der Erfindung sind nachstehend aufgeführt.
In der nachstehenden Tafel 1 sind 18 Glaszusammen-. Setzungen, die ZrO2, SiO2 und CaO enthalten, aufgeführt, wobei vier verschiedene Anteile für ZrO2 (18, 14, 10 und 8 Gew%) mit veränderlichen Anteilen von SiO2 zwischen 45 und 65 Gew% und entsprechend umgekehrtem Anteil an CaO zwischen 45 und 21 Gew% angegeben sind. -. - . .. . .
-4-
409828/06 9 6
SiO2 -4- CaO
45 Tafel 1 37
ZrO2 50 32
18 55 27
18 60 22
18 45 41
18 50 36
14 55 31
14 60 26
14 65 21
14 45 45
14 50 40
10 55 35
10. 60 30
10 65 25
10 48 44
10 50 42
8 55 37
8 60 32
8
8
In der Tafel 2 sind 28 Glaszusammensetzungen angegeben, die die gemeinsame Bezeichnung C/07 aufweisen und die im einzelnen durch anschliessende dreiziffrige Zahlen identifiziert sind. Für die meisten dieser Glaszusammensetzungen sind die Anteile in M0I96 und Gew% angegeben worden. Ferner sind Angaben über die Liquidustemperatur und die durch genormte Versuche
-5-
A09828/0696
festgestellte chemische Beständigkeit angeführt. Bei letzteren werden Proben von 10 gr des Glases zu Pulver gemahlen und mit 50 cm des angegebenen Reagens (Wasser, N/10 NaOH und N.NaQH-) behandelt. Das Gewicht der ausgezogenen Oxide ist in Milligramm angegeben.
-6-
409828/0696
C/07 abge
zoge
nes
Oxid		 Tafel 2 -6- ■ mg 159
Mol% Ge\$		 1450 2361195 1450
Na2O
SiO2
CaO		 157 1.0
0.65		 55 53.6
SiO2 54 51.55 158
MoI^ Gew%		 0.8 5 10.0 mg mg
Glas Nr. CaO 7 13.7 58 55.2 0.26 40- 36.4 0.6
1.1		 163 · 1.2
0.73
SlO2 SiO2 39 34.75 . 7 13.7 1.25 1.6 50 47.9 1.05
ZrO2 CaO 35 31.1 0.74 0.24 7 13.7 ; 0.31
CaO 1.2 43 38.4 , 1.25
MgO • 0.81 0.75
SrO Liquidus-
Temperatur
TL in 0C		 —Ύ—
BaO Chemische Be
ständigkeit		 1405
TiO2
Na2O
ZnO		 Reagens 1420 I
H2O mg
N/1Ö 1.0
0.63
NaOH 0.6
N 0.26
NaOH 1.4
0.59
409828/0696
-." "". · H2O abge
zoge
nes
Oxid		 Mo] -7- Mo] 174 2361 195 55.9 -8- mg
Na2O 60 Tafel 2 54 52.2 13.8
SiO2 7 171 7 13.9 176
MoI^ Qetf/o 		178
Mol% Gew#		 27.0 0.3
N/10 CaO 29 57.44 34 30.7 50.0 58 3.2 0.29
Glas Nr. C/07 NaOH 3 13.74 5 3.2 12.0 7
SiO2 N SiO2 25.91 19.0 30 1.3.
ZrO2 NaOH CaO 1.92 14.0 . 5 0.1
CaO SiO2 1.2
MgO CaO 1 0.26
SrO
BaO 0.99 1^10
TiO2 1415 5.0
Na2O ■
Al2O3 1420 mg 1480
mg 0.4 · mg
0.22 0.47
ο.6 0.2
0.41 0.6 0.39
0.52 ( 0.1
(Al2O3
1.6 0.65 1.95
Ö.16 2.0 0.23
2.0 2.25
0.5 0.7
Liquidus-
Temperatur
Chemische Be
ständigkeit
Reagens
■
40982&/Q69e
Tafel 2
179 - 53.7 183 55.0
Glas Nr. C/07 Mbl# Gev$ 13.75 Mol% Gew?6 13.63
SiO2 56 26.8 58 24.8
ZrO2 7 3.2 7 3.2
CaO 30 - 28 3.3
MgO 5 5
SrO - 2.55 2
BaO - -
TiO2 2
Na2O -
186
Mol#
199
58.2 54 51.4
14.0 7 13.66
22.8 32 28.44
5 3.19
τ 2 3.28
5.0
Liquidus-Temperatur TL in 0C
1395
1418
137o
1400
Chemische Beständigkeit
Reagens abgezoge nes Oxid
mg
mg
mg
mg
Na2O - · - 0.33 -9- 1.0
H2O SiO2 - 0.25 0.8 0.37
CaO 1.02 0.35 0.42 0.8
N/10 SiO2 1.15 0.85 1.2 0.2
NaOH CaO 0.25 0.1 0.21 0.4
N SiO2 1.3 — 2.0 0.25
NaOH CaO 0.95 0.25 0.5
409828/069S
Glas Sir». C/07
-9-Tafel 2
201
MbIJi Gew% . MoI^
202
204
205 Mbltf
SiO2
ZrO2
CaO
MgO
SrO
BaO
TiO2
Na2O
54 50.66 54
7 13.46 7
30 26.27 32
5 3;. 14 5
4 6.47
52.1 13.85 28.8 3.2
52.93
17.44
26.47
3.17
1.99
58 54.23
7 13.41
28 24.44
5 3.14
2 4.77
Λ2Ο 3 Na2O 1400 1365 1450 1405 -10-
SiO2
Liquidus-Temp.
TL in C		 CaO mg mg mg mg"
Chemische Be
ständigkeit		 BaO - ■ 0.46
Reagens abgezo
genes
Oxid		 SiO2
CaO		 0.3 0.6 0.5 0.3
MgO
BaO		 0.7 0.37 0.26 0.2
SiO2 ( 0.06
( SrO		 „ 0.25
CaO 1.3
0.1		 1-3
0.12		 1.0 -
0.39		 0.95
0.3 .
H2O MgO — — — 0.05
0.25
N/10 BaO 1.5 2.7 - 1.8 1.3
NaOH 0.43 0.49 0.44 0.2
( 0.1
( SrO		 0.1 0.05
N _ _ _ 0.25
NaOH
A09828/0696
-10-Tafel 2
Glas Nr. C/07 MbIjS
206
208
209
211
SiO ZrO, CaO MgO SrO IaO
2-
58 58.48
7. 13.73
28 25.0
5 3.21
65.0 10.0 20.0
65.0
12.0
20.0
52.0 18.0 29.0
TiO2
Na2O 		2 2.59 - mm 5.0 0. 3.0 - 1.0 j mg mg 05 -11-
ZnO 1410 0.4 0. I 135 1
Liquidus-Temp.
TL in 0C 		0.2 0. ; ?5
Chemische Be
ständigkeit 		mg 135
Reagens abgezo
genes
Oxid 		ο.5 mg 25
Na2O 0.5 0. 22 1. - 25
SiO2 0.15 0. 7 0.
H2O CaO 0. 19
BaO 0.1
ZnO 2.85 2.
SiO2 0.3 1. 15 0.
N/10 CaO 0. 1
MgO
NaOH ^0 		0.15
ZnO
SiO2 2. 25
N CaO 0. 28
MgO
Na0H BaO
ZnO
-
409828/0696
-11-Tafel 2
!Glas
Nr. C/07
212
213
214
215
216
ZrO2
CaO
MgO
SrO
BaO
TiO2
Na2O
ZnO .
Al2O3
51.0 19.0 29.0
50.0 20.0 29.O 52.0
14.0
24.0
10.0
1.0
1.0
54.0 55.( 13.5 S,
21.5. 39. (t» 3.0
8.0
Liquidus- !Temperat.
ChemischeBeständifikeii: Rea- abgezogens genes Oxid
mg
mg
mg
SiO CaO BaO ZnO
0.13
0.4
0.225 0.25
0.14
0.35 0.15
1.6 O.S
N/10 NaOH
SiO, CaO MgO BaO ZnO
0.7 0.13 0.65
0.12
0.85 0.S 0.15 O.li
0.05
NaOH
SiO, CaO MgO BaO ZnO
1.65 0.35 1.55 0.34
1.9 0.3
0.1
2.6 0.6
-12-
40982870696
Die Liquidus-Temperaturen der Gläser C/07/208 bis 2Γ6 einschliesslich wurden nicht genau gemessen, aber es ist sicher, dass sie in den Bereich zwischen 1400 bis 1500 0C fällt. Die chemische Beständigkeit der Gläser C/07/211 und 213 wurde nicht gemessen, da diese Gläser dem Glas 212 sehr ähnlich sind und sich nur bezüglich des Gehalts an ZrO2 mit entsprechender Änderung des Gehalts an SiOp unterscheiden und daher zuverlässig vorher gesagt werden kann, dass ihre chemische Beständigkeit ähnlich ist. Das Glas 211 wird etwas weniger gut sein wegen des geringeren Gehalts an ZrO2, während das (Rias 213 etwas besser sein wird, da der ZrOp-Gehalt höher ist.
Bei Verwendung des höchst zulässigen Anteils von SiO2 (65 Gew%) kann ein Anteil bis zu 5 Gev$ Na2O in der Glaszusammensetzung enthalten sein, wie dies bei den Gläsern C/07/208 und 209 der Fall ist, um die Eigenschaften zum Ziehen von Glasfasern zu verbessern. Diese Gläser enthalten auch den kleinst zulässigen Anteil von CaO (20 Gew#). Im allgemeinen erhöht sich der Anteil von CaO bei fallendem Anteil von SiOp. Bis zu 10 Ge\i% des CaO kann durch BaO und/oder MgO, bis zu 8 Gew? les CaO durch SrO und bis 5 Gev% des CaO durch ZnO ersetzt werden. Durch das Eingliedern von MgO oder SrO kann eine geringfügige Senkung der Liquidus-Temperatur erreicht werden. Dies ist für die Herstellung von Glasfasern günstig. Ein kleiner Anteil ron TiO2 kann eingeschlossen sein, wie beispielsweise im Glas
-13-
409828/0696
Q/07/179t um eine ähnliche Absenkung der Liquidus-Temperatur zu erzielen, jedoch neigt TiO2 auch dazu, die Beständigkeit gegen Alkali zu senken,» so dass es nur in begrenztem Ausmasse, beispielsweise bis zu 5 Gew%, eingeführt werden darf. AIpCU bewirkt ähnliehe !Einflüsse, wie dies im Glas C/07/176 der Fall ist,
BpO^ oder F2 können ebenfalls bis zu 5 Gew%
beigefügt sein, um das SeJtamelzen zu unterstützen, Fe^O-z kann in den üblichen kleinen Anteilen bis zu 0,5'Gew% enthalten sein, die sich als natürliche Verunreinigungen von Rohstoffen ergeben.
AQ9828/0696

Claims (5)

  1. -14-Pat'entansprüchej-
    (l) Alkalibeständige Glaszusammensetzung mit einem die Widerstandsfähigkeit gegen Alkali erhöhenden. Anteil von
    o t dadurch gekennzeichnet, dass die we-j sentlichen Bestandteile i
    45 bis 65 2
    6 bis 20 Qqv% ZrO2 und
    20 bis 45 Gew# RO
    sind, wobei die Summe von SiO2 ·*· ZrO2 + RO nicht weniger als 94 Gew%- beträgt, und RO CaO ist, von dem bis zu 10 Gew?a durch BaO und/oder MgO, bis 2u 8 Gew% durch SrO und bis zu 5 Gev% durch ZnO ersetzbar sind} und der sich gegebenenfalls ergebende Rest der Zusammensetzung aus mit den übrigen verträglichen Bestandteilen besteht.
  2. 2. Glas zusammensetzung nach Anspruch 1, dadur£cii gekennzeichnet, dass der Rest der Zusammensetzung aus mindestens einem der folgenden Stoffe besteht; TiO2? Al2O3, B2Q*, Fe3O, , F2 und R2O, worin RgO KgQ, Na2O oder LigO ist, wobei der Anteil keines dieser Stoffe 5 Gew$ übersteigt.
  3. 3. Glaszusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bestandteil R2O 3 Gew% nicht übersteigt.
    -15-
    409828/0696
  4. 4. Glaszusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Bestandteils RO auf den SiO^-Gehalt abgestimmt so eingestellt wird, dass er bei geringerem SiO2-Gehalt grosser ist.
  5. 5. Glaszusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie 65 Q&\P/o SiO2 , 20 Gew% CaO und 5 O enthält.
    409828/0,6 9
DE2361195A 1972-12-19 1973-12-05 Alkalibestaendige glaszusammensetzung Withdrawn DE2361195A1 (de)

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