RU2471731C2 - Glass for producing glass fibre and high-temperature silica fibre based thereon - Google Patents
Glass for producing glass fibre and high-temperature silica fibre based thereon Download PDFInfo
- Publication number
- RU2471731C2 RU2471731C2 RU2011110970/03A RU2011110970A RU2471731C2 RU 2471731 C2 RU2471731 C2 RU 2471731C2 RU 2011110970/03 A RU2011110970/03 A RU 2011110970/03A RU 2011110970 A RU2011110970 A RU 2011110970A RU 2471731 C2 RU2471731 C2 RU 2471731C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- zro
- cao
- mgo
- tio
- Prior art date
Links
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к стекольной промышленности, преимущественно к созданию стекловолокна, обладающего особыми свойствами. В процессе эксплуатации стекловолокна подвергаются воздействию повышенных температур, влаги, различных жидких и газообразных сред.The invention relates to the glass industry, mainly to the creation of fiberglass with special properties. During operation, glass fibers are exposed to elevated temperatures, moisture, various liquid and gaseous media.
На температуростойкость, химическую устойчивость и прочность стеклянного волокна большое влияние оказывает химический состав стекла.The temperature resistance, chemical stability, and strength of glass fibers are greatly influenced by the chemical composition of the glass.
К высокотемпературостойким относятся кремнеземные (1000°С) и кварцевые (1200°С) волокна. Высокой химической стойкостью к воде, пару, минеральным кислотам (кроме HF и H3PO4) обладают кварцевые, кремнеземные, каолиновые волокна. При этом все силикатные стекла и волокна из них неустойчивы при взаимодействии с щелочной средой. Эффективным способом повышения температуростойкости стекол и волокон из них является увеличение в его составе содержания SiO2 или введение в состав стекла на стадии стекловарения тугоплавких оксидов, например ZrO2, который улучшает как термостойкость, так и химическую стойкость стекловолокон, особенно к воздействию щелочей. Однако составы стекол, содержащие до 80% SiO2 (температура плавления ~1700°С) и до 20% ZrO2 (температура плавления ~2700°С) являются очень тугоплавкими и их невозможно получить по обычной стекольной технологии. Для понижения температуры варки в составы стекол вводят легкоплавкие компоненты: оксиды и фториды щелочных и щелочноземельных металлов, B2O3 и др., которые в ряде случаев являются летучими соединениями.Silica (1000 ° С) and quartz (1200 ° С) fibers belong to high-temperature resistant. Quartz, silica, kaolin fibers have high chemical resistance to water, steam, and mineral acids (except for HF and H 3 PO 4 ). Moreover, all silicate glasses and their fibers are unstable when interacting with an alkaline medium. An effective way to increase the temperature resistance of glasses and their fibers is to increase the content of SiO 2 in its composition or to introduce refractory oxides, for example ZrO 2 , into the glass composition at the glass melting stage, which improves both the heat resistance and chemical resistance of glass fibers, especially to alkali. However, glass compositions containing up to 80% SiO 2 (melting point ~ 1700 ° C) and up to 20% ZrO 2 (melting point ~ 2700 ° C) are very refractory and cannot be obtained using conventional glass technology. To lower the cooking temperature, low-melting components are introduced into the glass compositions: oxides and fluorides of alkali and alkaline earth metals, B 2 O 3 , etc., which in some cases are volatile compounds.
С одной стороны, существует большой класс цирконийсодержащих стеклянных волокон, которые широко используются для армирования бетонов, т.к. устойчивы не только к кислотам, но и к щелочной цементной среде.On the one hand, there is a large class of zirconium-containing glass fibers that are widely used for concrete reinforcement, since resistant not only to acids, but also to alkaline cement.
Известен состав стекла для производства стекловолокна (патент Великобритании №2237017, кл. С03С 13/00, 24.04.1991 г.) масс.%: SiO2 54÷65, ZrO2 18÷25, Na2O 10÷17, K2O 0,5÷8, Li2O 0÷5, Al2O3 0÷2, RO 0,5÷7 ( где R - Ca, Mg, Sr, Ba, Zn).The known composition of glass for the production of fiberglass (UK patent No. 2237017, class C03C 13/00, 04.24.1991) wt.%: SiO 2 54 ÷ 65, ZrO 2 18 ÷ 25, Na 2 O 10 ÷ 17, K 2 O 0.5 ÷ 8, Li 2 O 0 ÷ 5, Al 2 O 3 0 ÷ 2, RO 0.5 ÷ 7 (where R is Ca, Mg, Sr, Ba, Zn).
Недостатками данного состава являются высокая температура варки стекла (1550-1570°С), невысокая температура эксплуатации волокна (600-700°С), содержание дорогостоящего компонента Li2O.The disadvantages of this composition are the high glass melting temperature (1550-1570 ° C), low fiber operating temperature (600-700 ° C), the content of the expensive component Li 2 O.
Известен также состав стекла для производства стекловолокна (патент Германии № 4032460, кл. С03С 13/02, 11.06.1992 г.) масс.%: SiO2 60÷65, ZrO2 11÷13, TiO2 0,1÷5, Al2O3 0,1÷4, B2O3 0,1÷2, CaO 6÷10, MgO 1÷4, Na2O 10÷15, K2O 0,1÷2, причем СаО вводится через CaF2.Also known is the composition of glass for the production of fiberglass (German patent No. 4032460, class C03C 13/02, June 11, 1992) wt.%: SiO 2 60 ÷ 65, ZrO 2 11 ÷ 13, TiO 2 0,1 ÷ 5, Al 2 O 3 0,1 ÷ 4, B 2 O 3 0,1 ÷ 2, CaO 6 ÷ 10, MgO 1 ÷ 4, Na 2 O 10 ÷ 15, K 2 O 0,1 ÷ 2, and CaO is introduced through CaF 2 .
К недостаткам данного состава относятся высокие температуры варки и выработки стекловолокна, низкая температура эксплуатации (до 600°С), высокое содержание в составе летучих компонентов B2O3 и CaF2, которые оказывают вредное воздействие на окружающую среду.The disadvantages of this composition include high temperatures of cooking and fiberglass production, low operating temperature (up to 600 ° C), high content of volatile components B 2 O 3 and CaF2, which have a harmful effect on the environment.
Известен состав стекла, применяемого для выработки щелочестойкого волокна (патент США № 4014705, кл. С03С 13/00, 29.03.1977 г.) масс.%: SiO2 67÷82, ZrO2 7÷10, R2O 9÷22,5, F 3÷9, Al2O3 0÷5.The known composition of the glass used to produce alkali-resistant fiber (US patent No. 4014705, class C03C 13/00, 03/29/1977) wt.%: SiO 2 67 ÷ 82, ZrO 2 7 ÷ 10, R 2 O 9 ÷ 22 5, F 3 ÷ 9, Al 2 O 3 0 ÷ 5.
Недостатками данного состава являются низкая температура эксплуатации ( до 700°С), высокая температура варки стекла (1560-1580°С) и выработки стекловолокна (1350°С), экологические проблемы, связанные с наличием в составе стекла F2.The disadvantages of this composition are the low operating temperature (up to 700 ° C), the high temperature of glass melting (1560-1580 ° C) and fiberglass production (1350 ° C), environmental problems associated with the presence of F 2 in the glass composition.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является высокотемпературо- и кислотостойкое кремнеземное волокно (патент РФ № 2165393, кл. С03С 13/00, 24.04.2001 г.) масс.%: SiO2 94÷96, Al2O3 3÷4, Na2O 0,01÷1, СоО 0,01÷1, SO3 0,01÷1, а также, по крайней мере, один оксид из группы СаО, MgO, TiO2, Fe2O3, ZrO2 в следующих количествах (масс.%): СаО 0,01÷0,5, MgO 0,01÷0,5, TiO2 0,01÷0,1, Fe2O3 0,01÷0,5, ZrO2 0,01÷0,5, полученное кислотной обработкой горячими растворами серной кислоты из стекла натрийалюмосиликатного состава (масс.%): Al2O3 2,5÷3,5, Na2O 20÷25, СаО 0,01÷1,0, SO3 0,01÷1,0, SiO2 70÷78, а также, по крайней мере один оксид из группы CaO, MgO, TiO2, Fe2O3, ZrO2 в следующих количествах (масс.%): CaO 0,01÷0,5, MgO 0,01÷0,5, TiO2 0,01÷0,1, Fe2O3 0,01÷0,5, ZrO2 0,01÷0,5.The closest in technical essence and the achieved result is a high-temperature and acid-resistant silica fiber (RF patent No. 2165393, class С03С 13/00, 04.24.2001) wt.%: SiO 2 94 ÷ 96, Al 2 O 3 3 ÷ 4, Na 2 O 0.01 ÷ 1, CoO 0.01 ÷ 1, SO 3 0.01 ÷ 1, as well as at least one oxide from the group CaO, MgO, TiO 2 , Fe 2 O 3 , ZrO 2 in the following amounts (wt.%): CaO 0.01 ÷ 0.5, MgO 0.01 ÷ 0.5, TiO 2 0.01 ÷ 0.1, Fe 2 O 3 0.01 ÷ 0.5, ZrO 2 0.01 ÷ 0.5 obtained by acid treatment with hot solutions of sulfuric acid from glass of sodium aluminosilicate composition (wt.%): Al 2 O 3 2.5 ÷ 3.5, Na 2 O 20 ÷ 25, CaO 0.01 ÷ 1,0, SO 3 0,01 ÷ 1,0, SiO 2 70 ÷ 78, and also, along the edge at least one oxide from the group CaO, MgO, TiO 2 , Fe 2 O 3 , ZrO 2 in the following amounts (wt.%): CaO 0.01 ÷ 0.5, MgO 0.01 ÷ 0.5, TiO 2 0 , 01 ÷ 0.1, Fe 2 O 3 0.01 ÷ 0.5, ZrO 2 0.01 ÷ 0.5.
Недостатками данного состава являются ограниченный срок хранения исходного стеклянного волокна до его кислотной обработки и, как следствие, повышенные отходы при текстильной переработке; кроме того, кремнеземное волокно, полученное на основе данного состава стекла, полностью разрушается в щелочной среде (2N The disadvantages of this composition are the limited shelf life of the original glass fiber prior to its acid treatment and, as a result, increased waste during textile processing; in addition, the silica fiber obtained on the basis of this glass composition is completely destroyed in an alkaline medium (2N
NaОН 3 часа при кипячении), т.е. оно является нещелочестойким.NaOH 3 hours at boiling), i.e. it is non-alkali.
Технический результат настоящего изобретения состоит в создании состава стекла для производства стекловолокна и кремнеземного волокна на его основе, обладающего высокой химической стойкостью в кислых и щелочных средах, повышении температуры эксплуатации, экологической безопасности для окружающей среды.The technical result of the present invention is to create a glass composition for the production of glass fiber and silica fiber based on it, having high chemical resistance in acidic and alkaline environments, increasing the operating temperature, environmental safety for the environment.
Создание заявленного волокна позволит увеличить сроки хранения исходных стекловолокнистых материалов до кислотной обработки, снизить технологические отходы на стадии текстильной переработки, повысить температуростойкость и химическую стойкость, особенно к щелочным средам, кремнеземных материалов, полученных кислотной обработкой из стекловолокна на основе разработанного состава стекла.The creation of the claimed fiber will increase the shelf life of the original glass fiber materials prior to acid treatment, reduce technological waste at the textile processing stage, increase the temperature resistance and chemical resistance, especially to alkaline environments, of silica materials obtained by acid treatment from glass fiber based on the developed glass composition.
Этот результат достигается тем, что стекло для производства стекловолокна, включающее SiO2, Na2O и/или K2O, ZrO2, CaO, MgO, TiO2, Fe2O3, Al2O3, SO3, содержит указанные компоненты в следующем соотношении (масс.%):This result is achieved in that the glass for the production of fiberglass, including SiO 2 , Na 2 O and / or K 2 O, ZrO 2 , CaO, MgO, TiO 2 , Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 , SO 3 , contains the specified components in the following ratio (wt.%):
SiO2 61,0-65,0SiO 2 61.0-65.0
Na2O и/или К2O 23,0-25,5Na 2 O and / or K 2 O 23.0-25.5
ZrO2 10,0-13,0ZrO 2 10.0-13.0
CaO 0.01-0,03CaO 0.01-0.03
MgO 0,01-0,05MgO 0.01-0.05
TiO2 0,01-0,1TiO 2 0.01-0.1
Fe2O3 0,02-0,1Fe 2 O 3 0.02-0.1
Al2O3 0,1-1,0Al 2 O 3 0.1-1.0
SO3 0,1-1,0SO 3 0.1-1.0
что позволяет получить после кислотной обработки кремнеземное волокно следующего состава (масс.%):which allows to obtain after acid treatment a silica fiber of the following composition (wt.%):
SiO2 82,5-84,5SiO 2 82.5-84.5
ZrO2 13,5-16,5ZrO 2 13.5-16.5
Na2O и/или K2O 0,1-0,5Na 2 O and / or K 2 O 0.1-0.5
CaO 0.01-0,03CaO 0.01-0.03
MgO 0,01-0,05MgO 0.01-0.05
TiO2 0,01-0,1TiO 2 0.01-0.1
Fe2O3 0,01-0,1Fe 2 O 3 0.01-0.1
Al2O3 0,01-1,0Al 2 O 3 0.01-1.0
SO3 0,01-1,0SO 3 0.01-1.0
Ниже приведены примеры осуществления изобретения и некоторые физико-технические характеристики предлагаемых составов, представленные в таблицах 1-4.Below are examples of the invention and some of the physical and technical characteristics of the proposed compositions are presented in tables 1-4.
Приведенные в таблицах 2-4 данные по физико-техническим и химическим свойствам стеклянного волокна и кремнеземного волокна на его основе подтверждают, что изменение соотношения основных компонентов в составе стекла в сторону значительного увеличения концентрации ZrO2 в указанных пределах на стадии стекловарения позволяет:The data in Tables 2-4 on the physicotechnical and chemical properties of glass fiber and silica fiber based on it confirm that changing the ratio of the main components in the glass composition towards a significant increase in the concentration of ZrO 2 within the indicated limits at the glass melting stage allows:
- понизить температуру варки стекла и выработки стекловолокна по сравнению с другими цирконийсодержащими составами;- lower the temperature of glass melting and fiberglass production in comparison with other zirconium-containing compounds;
- увеличить сроки хранения стекловолокнистых материалов до кислотной обработки в 1,5-2 раза;- increase the shelf life of fiberglass materials to acid treatment in 1.5-2 times;
- снизить в 1,5-2 раза количество отходов при текстильной переработке;- reduce by 1.5-2 times the amount of waste during textile processing;
- повысить химическую устойчивость кремнеземных материалов к воздействию щелочей на 50-60%,- to increase the chemical resistance of silica materials to alkalis by 50-60%,
- повысить термоустойчивость кремнеземных материалов (температуры спекания, плавления, эксплуатации).- increase the thermal stability of silica materials (sintering, melting, operation).
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011110970/03A RU2471731C2 (en) | 2011-03-24 | 2011-03-24 | Glass for producing glass fibre and high-temperature silica fibre based thereon |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011110970/03A RU2471731C2 (en) | 2011-03-24 | 2011-03-24 | Glass for producing glass fibre and high-temperature silica fibre based thereon |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011110970A RU2011110970A (en) | 2012-09-27 |
RU2471731C2 true RU2471731C2 (en) | 2013-01-10 |
Family
ID=47078121
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011110970/03A RU2471731C2 (en) | 2011-03-24 | 2011-03-24 | Glass for producing glass fibre and high-temperature silica fibre based thereon |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2471731C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109534682A (en) * | 2018-11-16 | 2019-03-29 | 泰州中来光电科技有限公司 | A kind of glass fibre |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU289997A1 (en) * | Э. Э. Мазо, В. Каминска , Л. К. Ушакова Институт общей , неорганической химии Белорусской ССР | GLASS FOR GLASS FIBER | ||
RU2165393C1 (en) * | 2000-10-25 | 2001-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Стеклопластик" | Glass for manufacturing fiber glass and high- temperature silicic fiber glass based thereon |
US7629279B2 (en) * | 2002-10-15 | 2009-12-08 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | Glass fiber |
-
2011
- 2011-03-24 RU RU2011110970/03A patent/RU2471731C2/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU289997A1 (en) * | Э. Э. Мазо, В. Каминска , Л. К. Ушакова Институт общей , неорганической химии Белорусской ССР | GLASS FOR GLASS FIBER | ||
SU289991A1 (en) * | Ю. И. Колесов, А. И. Иванова, В. Житкевич, А. И. Колесова, И. И. Рувинов , К. В. Нагулевич | GLASS FOR THE DEVELOPMENT OF GLASS FIBER | ||
SU249577A1 (en) * | М. Т. Дулеба , Ю. В. Рогожин | CORROSION-RESISTANT GLASS | ||
RU2165393C1 (en) * | 2000-10-25 | 2001-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Стеклопластик" | Glass for manufacturing fiber glass and high- temperature silicic fiber glass based thereon |
US7629279B2 (en) * | 2002-10-15 | 2009-12-08 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | Glass fiber |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109534682A (en) * | 2018-11-16 | 2019-03-29 | 泰州中来光电科技有限公司 | A kind of glass fibre |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011110970A (en) | 2012-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101597140B (en) | High-strength high-modulus glass fiber | |
CA2745050C (en) | Glass fiber composition | |
US7704902B2 (en) | Glass fibre compositions | |
KR102258352B1 (en) | Ion exchangeable glasses with high crack initiation threshold | |
DK2094616T3 (en) | COMPOSITIONS FOR MINERAL WOOL | |
JP5764084B2 (en) | Glass composition, glass composition for chemical strengthening, tempered glass article, cover glass for display and method for producing tempered glass article | |
JP7466729B2 (en) | Electronic grade glass fiber composition, glass fiber and electronic grade glass fiber fabric | |
IL42018A (en) | Fiberizable boron and fluorine free glass compositions | |
RU2769148C1 (en) | High-modulus basalt-based glass fibre composition | |
CN103723926A (en) | Low-expansion lithium aluminum silicon transparent glass ceramic | |
JP7500446B2 (en) | High alumina low soda glass composition | |
KR20150028786A (en) | Ion exchangeable transition metal-containing glasses | |
CN104261686A (en) | Alkali-resistant glass fiber composition | |
CZ305397A3 (en) | Composition for mineral fibers | |
JP2016074563A (en) | High zirconia electric molten cast refractory | |
BR112022025501A2 (en) | GLASS COMPOSITIONS, FIBERIZABLE GLASS COMPOSITIONS AND GLASS FIBERS MADE THEREOF | |
RU2471731C2 (en) | Glass for producing glass fibre and high-temperature silica fibre based thereon | |
CN101575172A (en) | Glass fiber compound | |
RU2010150875A (en) | HIGH QUALITY ZIRCONIUM FIRE RESISTANT PRODUCT | |
DK141962B (en) | Alkaline resistant glass compositions. | |
US3928049A (en) | Alkali-resistant mineral fibers useful for the reinforcement of various moulded articles | |
CN104118988A (en) | Ultra-clear glass formula | |
CN104973792A (en) | Heat-resistant glass fiber cloth | |
SE429852B (en) | COMPOSITION FOR PREPARATION OF GLASS WITH HIGH SCRATCH INDEX | |
JP2012106897A (en) | Glass composition for chemical strengthening |