DE19631782A1

DE19631782A1 - Glass composition

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

Abstract

Glass composition comprises (in wt.%): 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, and 0-5.0 ZnO.

Description

Die Erfindung betrifft Glas-Zusammensetzungen zur Verwendung bei der Herstellung von Glasfasern für Isolier- und Verstärkungszwecke.The invention relates to glass compositions for Use in the manufacture of glass fibers for insulating and reinforcement purposes.

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.Glass fibers can be applied from glass compositions very inexpensive raw materials and on the production made of highly soluble glass. The solubility or leachability correspond to the KI-40 fibers at the Application of (1) continuous fiber formation technique in direct melting, (2) flame / air / steam blowing and (3) fiber formation under spin Use of both disc and drum Fiber production devices. It has also been found that High quality glass fibers with high solubility (Leachability) can be generated which is low Liquidus temperature and a high log3 Have transformation temperature. It has been shown that a high proportion of boron, barium and zinc oxides in the glass the use of conventional processing techniques is not prevented.

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.Because of the emerging in the 70s These raised health concerns about asbestos also against glass fibers. In the 80s, glass (Mineral) fiber by various health authorities observed very closely. Initially, only that studied physical impact of fiber optics. The The decision was to have fibers with a diameter of more than 3 µ were harmless. In the 90s was also the chemical side (composition) of the Glass fibers included in the detailed investigation. The According to studies, the residence time of the fibers was in the lungs as well as assessing how this Residence time affects the development of disease. In These studies also included the fiber dissolution rate in Checked regarding the fiber composition. Solubility tests were carried out in saline solutions (in vitro) also in experiments with experimental animals (in vivo) carried out.

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.The one drawn from such experiments in Germany Conclusion revealed that glass fiber compositions in a category determined by the insolubility factor KI be classified. The AI factor is the sum of Percentages of all oxides, with the exception of SiO₂, defined. From this sum is twice the percentage of Al₂O₃ subtracted. The presence of Al₂O₃ makes the fiber less soluble.

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. These studies were carried out intensively in Germany and led to the so-called TRGS 905 rule. Corresponding This rule applies to fiber products with an AI factor of over 40 are not suspected to be carcinogenic to be. Accordingly, new glass fiber compositions appeared with the factor KI40, mainly on the German market. These are new compositions Although soluble, they have not proven to be technological equally suitable as the conventional compositions. As a result of this, the overall quality of the of the new fiberglass insulation materials worsened.

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).The applicant has its own KI-40 compositions developed. The main demand for such Compositions - in addition to solubility - is that the liquidus temperature is as low as possible, at the same time but the viscosity of the glass at a high level is held. That allows high and therefore safe over the processing temperature is the liquidus temperature (Fiber formation temperatures).

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.The object of the invention is therefore glass compositions propose that their processing temperature is sufficient can be chosen high above the liquidus temperature, so that a high final quality of manufactured from it Glass fiber insulating materials can be achieved.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch Zusammensetzungen gemäß dem Patentanspruch 1.According to the invention, this is achieved by means of compositions according to claim 1.

Bevorzugte Zusammensetzungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Preferred compositions result from the Subclaims.

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.The glass compositions according to the invention allow the deterioration in final quality described at the beginning insulation materials made from glass fiber avoid. This applies to a variety of glass compositions, six of which are preferred examples in listed in the table below. The one in it information contained are percentages by weight.

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. The compositions given in this table are too Glass wool with a fiber of high quality and under Application of continuously working Fiber manufacturing processes have been processed. The above Oxides can be used together or independently additionally with several other glass manufacturing oxides mixed to make it for fiber production to produce suitable glass.

Tabelle table

Claims

1. Glass composition, especially for the production of Glass fibers for insulation and reinforcement purposes, consisting of, in weight percent, 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. Glass composition according to claim 1 consisting of 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. Glass composition according to claim 1 consisting of 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. Glass composition according to claim 1 consisting of 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. Glass composition according to claim 1 consisting of 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. Glass composition according to claim 1, consisting of 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. Glass composition according to claim 1 consisting of 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.