DE19631782A1

DE19631782A1 - Lösliche Glaszusammensetzungen

Info

Publication number: DE19631782A1
Application number: DE1996131782
Authority: DE
Inventors: Albert Lewis; Cenek A Kottnauer
Original assignee: GLASS INT Inc
Current assignee: GLASS INT Inc
Priority date: 1996-08-07
Filing date: 1996-08-07
Publication date: 1998-02-19

Description

Die Erfindung betrifft Glas-Zusammensetzungen zur Verwendung bei der Herstellung von Glasfasern für Isolier- und Verstärkungszwecke.

Glasfasern können aus Glaszusammensetzungen unter Anwendung sehr kostengünstiger Rohmaterialien und über die Erzeugung von hoch-löslichem Glas hergestellt werden. Der Löslichkeit bzw. Auslaugbarkeit entsprechen die KI-40-Fasern bei der Anwendung von (1) kontinuierlicher Faserbildungs-Technik im direkten Schmelzverfahren, (2) Flamm-/Luft-/Dampf-Zerblasung und (3) Faserbildung im Schleuderverfahren unter Anwendung sowohl von Scheiben- als auch Trommel- Fasererzeugungs-Vorrichtungen. Es wurde auch ermittelt, daß Glasfasern hoher Qualität und mit hoher Löslichkeit (Auslaugbarkeit) erzeugt werden können, die eine niedrige Liquidus-Temperatur sowie eine hohe log3- Transformationstemperatur haben. Es hat sich gezeigt, daß ein hoher Anteil an Bor-, Barium- und Zinkoxiden im Glas die Anwendung herkömmlicher Verarbeitungstechniken nicht verhindert.

Aufgrund der in den 70er Jahren aufkommenden gesundheitlichen Bedenken gegen Asbest richteten diese sich auch gegen Glasfasern. In den 80er Jahren wurde Glas- (Mineral)-Faser durch die verschiedenen Gesundheitsbehörden sehr streng beobachtet. Anfänglich wurde nur die physikalische Auswirkung der Glasfaser studiert. Die Entscheidung ging dahin, daß Fasern mit einem Durchmesser von mehr als 3 µ unbedenklich waren. In den 90er Jahren wurde auch die chemische Seite (Zusammensetzung) der Glasfasern in die nähere Untersuchung einbezogen. Den entsprechenden Studien lag die Verweilzeit der Fasern in der Lunge sowie die Beurteilung zugrunde, wie diese Verweilzeit die Entstehung von Krankheit beeinflußt. In diesen Studien wurde auch die Auflösungsrate von Fasern in Bezug auf die Glasfaserzusammensetzung überprüft. Löslichkeitstests wurden in Salzlösungen (in vitro) als auch in Versuchen mit Versuchstieren (in vivo) durchgeführt.

Die aus derartigen Versuchen in Deutschland gezogene Schlußfolgerung ergab, daß Glasfaser-Zusammensetzungen in eine durch den Unlöslichkeits-Faktor KI bestimmte Kategorie eingeordnet werden. Der KI-Faktor ist als Summe der Prozentsätze aller Oxide, mit Ausnahme von SiO₂, definiert. Von dieser Summe wird der doppelte Prozentsatz von Al₂O₃ subtrahiert. Die Gegenwart von Al₂O₃ macht die Faser weniger löslich.

Diese Studien wurden intensiv in Deutschland durchgeführt und führten zu der sogenannten TRGS 905-Regel. Entsprechend dieser Regel gilt, daß Faserprodukte mit einem KI-Faktor von über 40 nicht dem Verdacht ausgesetzt sind, karzinogen zu sein. Entsprechend traten neue Glasfaser-Zusammensetzungen mit dem Faktor KI40 auf, hauptsächlich auf dem deutschen Markt. Diese neuen Zusammensetzungen sind zwar löslich, erwiesen sich jedoch als technologisch nicht gleich geeignet wie die herkömmlichen Zusammensetzungen. Als Ergebnis davon erweist sich die Gesamtqualität der aus der neuen Glasfaser hergestellten Isolierstoffe als verschlechtert.

Die Anmelderin hat eigene KI-40-Zusammensetzungen entwickelt. Die Hauptforderung an derartige Zusammensetzungen - neben der Löslichkeit - besteht darin, daß die Liquidus-Temperatur möglichst niedrig ist, zugleich aber die Viskosität des Glases auf einem hohen Niveau gehalten wird. Das erlaubt hohe und folglich sicher über der Liquidus-Temperatur liegende Verarbeitungstemperaturen (Faserbildungs-Temperaturen).

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Glas-Zusammensetzungen vorzuschlagen, deren Verarbeitungstemperatur ausreichend hoch über der Liquidus-Temperatur gewählt werden kann, so daß eine hohe Endqualität von daraus hergestellten Glasfaser-Isolierstoffen erzielt werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch Zusammensetzungen gemäß dem Patentanspruch 1.

Bevorzugte Zusammensetzungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäßen Glas-Zusammensetzungen erlauben es, die eingangs beschriebene Verschlechterung der Endqualität an aus Glasfaser hergestellten Isolationsstoffen zu vermeiden. Dies gilt für eine Mehrzahl von Glas-Zusammensetzungen, von denen sechs bevorzugte Beispiele in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt sind. Die darin enthaltenen Angaben sind Gewichtsprozente.

Die in dieser Tabelle angegebenen Zusammensetzungen sind zu Glaswolle mit einer Faser hoher Qualität und unter Anwendung von kontinuierlich arbeitenden Faser-Herstellungsverfahren verarbeitet worden. Die genannten Oxide können gemeinsam oder unabhängig voneinander zusätzlich mit mehreren anderen Glasherstellungs-Oxiden gemischt werden, um daraus für die Faserherstellung geeignetes Glas zu erzeugen.

Tabelle

Claims

1. Glas-Zusammensetzung, insbesondere zur Herstellung von Glasfasern für Isolier- und Verstärkungszwecke, bestehend aus, in Gewichtsprozenten, 40-61% SiO₂, 0,6-1,0% Al₂O₃, 12,0-17,0 Na₂O, 5,0-9,0 K₂O, 4,0-10,0 CaO, 2,0-10,0 MgO, 2,0-12,0 BaO, 3,0-12,0 B₂O₃, 0-5,0 ZnO.

2. Glas-Zusammensetzung nach Anspruch 1 bestehend aus 56,20% SiO₂, 0,80% Al₂O₃, 9,50% Na₂O, 6,40% K₂O, 2,90% CaO, 4,20% MgO, 5,30% BaO, 9,90% B₂O₃, 4,80% ZnO.

3. Glas-Zusammensetzung nach Anspruch 1 bestehend aus 57,70% SiO₂, 0,60% Al₂O₃, 13,50% Na₂O, 7,0% K₂O, 5,30% CaO, 3,60% MgO, 6,0% BaO, 6,0% B₂O₃, 0,30% ZnO.

4. Glas-Zusammensetzung nach Anspruch 1 bestehend aus 57,70% SiO₂, 0,60% Al₂O₃, 13,50% Na₂O, 7,0% K₂O, 5,30% CaO, 3,60% MgO, 6,0% BaO, 6,30% B₂O₃.

5. Glas-Zusammensetzung nach Anspruch 1 bestehend aus 57,20% SiO₂, 0,80% Al₂O₃, 9,50% Na₂O, 6,40% K₂O, 2,90% CaO, 4,20% MgO, 8,60% BaO, 9,90% B₂O₃, 0,50% ZnO.

6. Glas-Zusammensetzung nach Anspruch 1, bestehend aus 57,20% SiO₂, 0,80% Al₂O₃, 9,50% Na₂O, 6,40% K₂O, 2,90% CaO, 4,20% MgO, 9,10% BaO, 9,90% B₂O₃.

7. Glas-Zusammensetzung nach Anspruch 1 bestehend aus 57,20% SiO₂, 0,80% Al₂O₃, 9,50% Na₂O, 6,40% K₂O, 2,90% CaO, 4,20% MgO, 9,10% BaO, 9,00% B₂O₃, 0,90% ZnO.