RS57931B1 - Termo-otporna alumosilikatna staklena vlakna, postupak njihove proizvodnje i njihova primena - Google Patents
Termo-otporna alumosilikatna staklena vlakna, postupak njihove proizvodnje i njihova primenaInfo
- Publication number
- RS57931B1 RS57931B1 RS20181206A RSP20181206A RS57931B1 RS 57931 B1 RS57931 B1 RS 57931B1 RS 20181206 A RS20181206 A RS 20181206A RS P20181206 A RSP20181206 A RS P20181206A RS 57931 B1 RS57931 B1 RS 57931B1
- Authority
- RS
- Serbia
- Prior art keywords
- glass
- weight
- fibers
- glass fibers
- aluminosilicate glass
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- C03C13/00—Fibre or filament compositions
-
- 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
- C03C13/00—Fibre or filament compositions
- C03C13/06—Mineral fibres, e.g. slag wool, mineral wool, rock wool
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
-
- 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
- C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
- C03C25/10—Coating
- C03C25/42—Coatings containing inorganic materials
-
- 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
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/083—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
- 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
- C03C3/087—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 containing calcium oxide, e.g. common sheet or container glass
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D03—WEAVING
- D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
- D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
- D03D15/20—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads
- D03D15/242—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the material of the fibres or filaments constituting the yarns or threads inorganic, e.g. basalt
- D03D15/267—Glass
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B2401/00—Physical properties
- D10B2401/06—Load-responsive characteristics
- D10B2401/063—Load-responsive characteristics high strength
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
- Y10T442/30—Woven fabric [i.e., woven strand or strip material]
- Y10T442/3976—Including strand which is stated to have specific attributes [e.g., heat or fire resistance, chemical or solvent resistance, high absorption for aqueous composition, water solubility, heat shrinkability, etc.]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
Description
Opis
Pronalazak se odnosi na termo-otporna alumosilikatna staklena vlakna, postupak njihove proizvodnje i njihovu primenu.
U segmentu visokih temperatura postoje mnoga neorganska vlakna. Primeri uključuju vlakna silicijuma, staklena vlakna, keramička vlakna, bio-rastvoriva vlakna, poli-kristalna vlakna i vlakna kvarca. Termo-otporna vlakna pronalaze svoju primenu svuda gde je potrebno kontrolisati visoke temperature. Dodatno, zaštita od požara u objektima je jedna od oblasti primene. Pored primene u velikim industrijskim postrojenjima za livenje metalnih ruda, proizvodnju čelika i aluminijuma i industrijskih peći, termo-otporna vlakna se sve češće pronalaze u oblastima poput aparata za domaćinstvo, automobilskoj industriji, kao i u vazduhoplovnoj industriji.
Kada su moderne visoko-tehnološke primene u pitanju, pored obavljanja funkcije termičke izolacije i/ili izolacije, vlakna takođe sve češće imaju važnu ulogu u ojačavanju plastike i betona. Vlakna za ojačanje koja se ovde koriste moraju imati veliku zateznu čvrstoću pored njihove funkcionalizovane površine radi boljeg vezivanja za okružujući medijum.
Mnogi vlaknasti materijali se dodatno obrađuju primenom postupaka koji se koriste za obradu tekstila, poput onih koji se koriste za obradu prediva, tkanja, tkanina i drugih materijala. Ovde su takođe mehanički parametri od velike važnosti obzirom da se ovi proizvodi primarno koriste za ojačanje.
Termo-otporna mineralna vlakna se sastoje predominantno od oksida SiO2, Al2O3i CaO sa težinskim frakcijama SiO2od preko 40 težinskih procenata. U zavisnosti od oblasti primene, ona se mogu specifično modifikovati po pitanju njihovog hemijskog sastava dodavanjem baza i oksida alkalnih zemalja (poput Li2O, Na2O, K2O, MgO, CaO) i prelaznih metalnih oksida (poput TiO2, ZrO2i Y2O3).
Ugrubo, moguće je razlikovati alumosilikatna vlakna ili RCF (refraktorska keramička vlakna), visoko-temperaturna staklena vlakna, AES (bio-rastvoriva vlakna), polikristalna vlakna izrađena sol-gel procesima i silicijumska vlakna.
Za proizvodnju staklenih vlakana, koriste se sirovi stakleni materijali, reciklirano staklo, vulkanski kamen ili krečnjak uz oznakama koje ukazuju na korišćenu bazu sirovih materijala. Rastopi mešavina stakla i kamena se obrađuju pomoću opreme za formiranje vlakana kako bi se dobila vlakna prečnika od 5 do 30 µm, što se vrši pomoću četiri osnovna različita postupka proizvodnje staklenih vlakana. Pojedinačna vlakna se grupišu u stotine ili veće grupe i namotavaju na bubanj u takozvane bale.
Kod postupka formiranja vlakana pomoću mlaznica, homogena rastopljena staklena masa kontinualno protiče kroz stotine rupa mlaznica u koritu od platine. Iskorišćavanjem dejstva sile gravitacije i delovanjem sile izvlačenja, proizvode se staklena vlakna prečnika od 5 do 30 µm. Zahvaljujući delovanju sile gravitacije, količina rastopljene staklene mase koja se dodaje ostaje konstantna, dok se promenom sile izvlačenja može kontrolisati prečnik proizvedenih staklenih vlakana. Staklena vlakna koja se formiraju na drugoj strani se hlade usled dejstva konvekcijskog hlađenja ili vodenog hlađenja i namotavaju se na bubanj. Pre postupka namotavanja, vlakna se prevlače.
U procesu izvlačenja šipki, nekoliko staklenih šipki prečnika od 2 do 8 mm se hvataju zajedno i na donjem delu zagrevaju plamenom sve dok ne omekšaju. Viskozno staklo koje je otopljeno na donjem kraju staklenih šipki se pomoću delovanja sile gravitacije i sile izvlačenja, izvlači u niz staklenih vlakana. Vuna od staklenih vlakana i tekstilna pređa od staklenih vlakana se prvenstveno izrađuju postupkom izvlačenja staklenih šipki.
Centrifugalnim postupkom, istopljeno staklo se pomoću centrifugalne sile i pod dejstvom vazdušne struje razbija u mineralna vlakna koja se prikupljaju kao sirova vuna u komorama kolektora ili u gravitacionim oknima.
Postupkom duvanja kroz mlaznice mogu se dobiti veoma fina i kratka staklena vlakna. Istopljeno staklo se ovde potiskuje pri dejstvu visokog pritiska i brzinom do 100 m/s kroz mlaznice na dnu korita za topljenje. Vlakna se ovde razbijaju na kratke komadiće.
Prirodno krhko staklo kada se izvuče u tanka vlakna poseduje visoku fleksibilnost i zateznu jačinu pri sobnim temperaturama. Različito od vlakana aramida ili ugljeničnih vlakana, staklena vlakna su karakterisana amorfnom strukturom. Kao što je slučaj sa kompaktnim staklom za prozore, orijentacija molekula je haotična. Staklo se, stoga, može posmatrati i kao očvrsla tečnost. Nakon prelaska određene temperature, koja je poznata kao temperatura stakla ili temperatura transformisanja (Tg), dolazi do razdvajanja mreže tako da svako staklo prolazi kroz promenu stabilnosti svog oblika. Tokom ovog procesa dolazi do promene potpuno ili delimično amorfnih oblasti u gumeno-elastično i stanje visoke viskoznosti. Iznad temperature transformacije, jačina i krutost amorfnih staklenih vlakana značajno pada.
Stručnjaci iz predmetne oblasti pod terminom „temperatura transformacije“ (Tg) po definiciji podrazumevaju temperaturu koja se koristi za karakterisanje položaja oblasti transformacije stakla. Temperatura transformacije je granica između krhkoelastičnog ponašanja očvrslog stakla i viskozno-plastičnog ponašanja omekšanog stakla. Temperatura transformacije prosečno leži na viskoznosti od 10<13,3>dPa·s i može se odrediti prema standardu DIN ISO 7884-8:1998-02. Oblast transformacije tako formira prelaz između elastično-krhkog ponašanja prema visoko viskoznom tečnom ponašanju stakla. Promena dužine stakla je veća iznad takozvane oblasti transformacije i njena srednja vrednost je karakterisana tačkom transformacije Tgnego ispod nje.
Kao rezultat toga, tipovi stakla mogu izdržati samo mehanička naprezanja ispod temperature transformacije pošto su visoko viskozni i tečni iznad temperature transformacije. Kada su u pitanju proizvodi od kojih se zahteva da moraju imati povišenu termičku otpornost, postoji ogromna potreba za staklenim vlaknima karakterisanim visokim temperaturama transformacije.
Dokumenti WO 96/39362 i DE 2.320.720 A1 opisuju mešavine stakla bez prisustva borne kiseline i fluora namenjene za proizvodnju staklenih vlakana na takav način da se minimizuju ekološka opterećenja u poređenju sa proizvodnjom staklenih vlakana zasnovanih na E staklu. Kako bi se ipak postigle karakteristike, uslovi topljenja i obrade E tipova stakla, u mešavinu stakla se dodaje veliki udeo MgO kao zamena za okside CaO ili TiO2od najmanje 2,0 težinskih procenta. Ipak, zbog značajnog prisustva MgO, takvi sastavi stakla poseduju izraženu tendenciju da obrazuju mešane kristale tako da rezultujući tipovi stakla poseduju grubu kristalnu strukturu. Slaba hemijska i termička otpornost kao i tendencija ka nastanku pukotina pod opterećenjem se smatraju nedostacima ovih tipova stakla.
Dokument US 3.847.627 A opisuje sastav stakla sa visokim sadržajem CaO u opsegu od 17 do 24 težinska procenta i sa sadržajem MgO u opsegu od 1,5 do 4,0 težinskih procenata, čija temperatura formiranja vlakana leži u oblasti od najmanje 1.228°C. Ovaj dokument ne navodi vrednosti za temperaturu transformacije.
Na osnovu dokumenta EP 2.321.231 A1 poznata su staklena vlakna sa visokom termičkom i hemijskom otpornošću zasnovana na niskom prisustvu Fe2O3, ali sa alternativnim dodatkom Cr2O3, sa dobrim odnosom indeksa propuštanja/prelamanja svetla. Termička otpornost opisanog sastava stakla je oko 760°C. Termička otpornost ne zadovoljava zahteve većeg broja primena. Dodatni nedostatak predstavlja temperatura formiranja vlakana koja se zahteva za proizvodnju staklenih vlakana, a koja je preko 1.270°C. Trenutno su komercijalno poznata dva tipa staklenih vlakana čija je termička otpornost već značajno iznad transformacione temperature od 760°C.
Najpre, poznata su takozvana S staklena vlakna ili HM staklena vlakna koja karakteriše velika jačina i visok E moduo, tako da se kao posledica toga mogu primeniti za ojačavanje strukturnih delova koji su izloženi prilično velikim zahtevima po pitanju jačine, a posebno po pitanju krutosti. Kao nedostatak, kod nekih tipova stakla se umesto uobičajenih sirovih materijala koriste skupi oksidi, a u isto vreme visoke temperature topljenja ovih mešavina oksida od približno 1.700°C dovode do povećane korozije korita za topljenje stakla i delova njihovih komponenti. Povećana korozija sa jedne strane skraćuje korisni životni vek korita za topljenje stakla, dok sa druge strane dovodi do lošijeg kvaliteta dobijenog stakla, tako da se zahteva primena specijalnih postupaka topljenja.
Kako bi se postigao ekonomski primamljiv životni vek delova komponenti korita za topljenje, temperatura topljenja bi morala biti ispod 1.400°C. Ipak, sastavi stakla koji su trenutno poznati poseduju nedostatak da se, kada se njihova temperatura topljenja snizi, njihova karakteristična temperatura transformacije za dati termički otpor stakla takođe snižava.
Sa druge strane, nakon hemijskog tretiranja poznata su termo-otporna staklena vlakna koja su izrađena i od E stakla i od specijalnih staklenih vlakana. Specijalna staklena vlakna se pre hemijskog tretiranja sastoje primarno od SiO2i Na2O. U dodatnim koracima se tokom dužeg vremena provedenog u vreloj kiselini određeni oksidi (Na2O) u potpunosti ili delimično ekstrahuju iz staklenih vlakana, nakon čega se neutrališu, naknadno hemijski tretiraju i završavaju. Takva naknadno tretirana staklena vlakna mogu biti izložena naprezanju do temperature od 1.000°C. Takvi tipovi stakla su skupi za proizvodnju obzirom na kompleksan proces proizvodnje.
Stoga, nastavlja da postoji izražena potreba za termo-otpornim alumosilikatnim staklenim vlaknima sa poboljšanim karakteristikama. Preciznije, postoji potreba za termo-otpornim alumosilikatnim staklenim vlaknima koja popunjavaju prazninu koja postoji u smislu njihove termičke otpornosti koja je između konvencionalnih C, E i ECR tipova stakla i skupih hemijski naknadno tretiranih tipova stakla sa jedne strane i stakla koje se može izložiti termičkim naprezanjima od 1.000°C.
Stoga je problem, za koji pronalazak predlaže rešenje, obezbeđivanje termootpornih alumosilikatnih staklenih vlakana karakterisanih temperaturom transformacije većom od 760°C uz zadržavanje temperature topljenja (Ts) i temperature formiranja vlakana (Tf) kao i temperature prelaska u tečno stanje (Tl) što je moguće niže. Iz ekoloških razloga korišćenje mešavina borona i fluora se izbegava.
Prema pronalasku, problem se rešava termo-otpornim alumosilikatnim staklenim vlaknima prema Zahtevu 1. Po pitanju konkretnog oksida, deo od 0 težinskih procenata znači da oksid može biti prisutan sa udelom ispod granice detekcije. Nečistoće koje su u vezi sa sirovim materijalima ili tehnološkim procesom su isključene iz ovoga.
Termo-otporna alumosilikatna staklena vlakna imaju sastav oslobođen od borne kiseline koja se topi bez dodavanja sirovih materijala koji sadrže okside bora. Iznenađujuće, ustanovljeno je da se na amorfnu SiO2mrežu alumosilikatnih staklenih vlakana može specifično uticati dopiranjem pomoću atoma stroncijuma i/ili bakra i/ili cirkonijuma, što rezultuje promenom fizičkih parametara materijala, a posebno temperaturom transformacije (Tg), temperaturom topljenja (Ts) i temperaturom formiranja vlakana (Tf). Pomenuti težinski udeli ovih oksida su se pokazali kao posebno pogodni za poboljšavanje mehaničkih karakteristika (poput zatezne jačine, modula elastičnosti, elastičnosti, istezanja, jačine lomljenja, fleksibilnosti itd.) staklenih vlakana prema pronalasku u poređenju sa staklenim vlaknima koja su poznata iz postojećeg stanja tehnike (E staklo, ECR staklo i C staklo).
Nakon hlađenja rastopa, dopiranje amorfne SiO2mreže sa stranim jonima primetno sprečava prelazak iz meta-stabilne amorfne modifikacije u energetskipoželjnu kristalnu modifikaciju. Iznenađujuće se pokazalo da je za ovo posebno pogodno dopiranje sa mrežnim modifikatorima poput atoma stroncijuma i/ili bakra i/ili barijuma.
Dopiranjem SiO2mreže poznatih sastava stakla sa navedenim mrežnim modifikatorima Tgse može povećati do preko 760°C uz istovremeno snižavanje ili zadržavanje konstantnim Tsi Tf. Zahvaljujući odabranom sastavu, takav rastop stakla je pogodan za proizvodnju kontinualnih staklenih vlakana na niskoj temperaturi.
Dodatak ZrO2povećava temperaturu transformacije više nego Al2O3, ali istovremeno povećava i temperaturu topljenja.
Iznenađujuće je otkriveno da na temperaturu transformacije gotovo ne utiču oksidi CaO, SrO i BaO, dok je oksidi SiO2, Al2O3, MgO, ZrO2i TiO2povećavaju.
Dodatno je otkriveno da oksidi SiO2, Al2O3i ZrO2povećavaju temperaturu topljenja Tsi temperaturu formiranja vlakana Tf. Suprotno tome, oksid Fe2O3, koji dospeva u staklo bez uticaja preko sirovih materijala, snižava temperaturu transformacije, kao i temperature topljenja Tsi formiranja vlakana Tf.
Dodavanje TiO2povećava temperaturu transformacije i snižava temperature formiranja vlakana i topljenja.
Sa druge strane, dodavanje udela CuO pomaže snižavanju temperatura Tsi Tf. ZrO2na uštrb SiO2povećava temperaturu Tgkao i temperature topljenja i formiranja vlakana. Staklena vlakna prema pronalasku mogu biti prisutna i u obliku kontinualnih vlakana tj. filamenata i u obliku kratkih vlakana.
Prečnik staklenih vlakana prema pronalasku je poželjno od 5 do 30 µm, a posebno poželjno od 5 do 25 µm.
Prema jednom izvođenju pronalaska, sastav alumosilikatnih staklenih vlakana prema pronalasku poseduje sledeće udele oksida (u smislu ukupnog sastava):
od 52 do 60 težinskih % SiO2
od 14 do 16 težinskih % Al2O3
manje od 0.4 težinskih % Fe2O3
od 0.03 do 0.3 težinskih % Na2O
od 0.3 do 0.7 težinskih % K2O
od 20 do 22 težinskih % CaO
od 0.4 do 0.8 težinskih % MgO
od 1 do 5 težinskih % TiO2
od 0.5 do 3 težinska % BaO
od 0 do 2 težinska % SrO
od 0 do 3 težinska % ZrO2
od 0 do 1 težinskog % CuO
gde je ukupni udeo oksida alkalnih zemljanih metala (Na2O i K2O) najviše 1,0 težinskih procenata,
gde ukupan udeo oksida SrO, CuO, ZrO2leži u opsegu od 0,1 do 4,0 težinskih procenata, i
gde termo-otporna alumosilikatna staklena vlakna poseduju temperaturu transformacije veću od 760°C i temperaturu formiranja vlakana (viskoznost od 10<3,0>dPa·s) manju od 1.260°C, a poželjno manju ili jednaku od 1.230°C.
Alumosilikatna staklena vlakna prema pronalasku poseduju sledeće karakteristike nakon proizvodnje:
a) temperaturu transformacije veću od 760°C,
b) temperaturu formiranja vlakana manju od 1.260°C, a poželjno manju od 1.230°C,
c) temperaturu topljenja manju od 1.400°C.
Iznenađujuće je ustanovljeno da je inicijalna jačina kidanja staklenih vlakana prema pronalasku i tkanine izrađene od njih nakon proizvodnje oko 15% veća inicijalne jačine kidanja stakla E tipa i stakla ECR tipa poznatih u stanju tehnike.
Posebno poželjna je preostala rezidualna zatezna čvrstoća (relativna rezidualna zatezna čvrstoća) staklenih vlakana prema pronalasku sa prečnikom u opsegu od 9 do 15 µm i tkanine izrađene od njih nakon termičkog naprezanja od 760°C u opsegu je od 10% do 15% u poređenju sa inicijalnom zateznom čvrstoćom pri sobnoj temperaturi.
Jačina odnosno čvrstoća je materijalna karakteristika koja opisuje mehanički otpor koji materijal ispoljava na plastično deformisanje. Prema pronalasku, naprezanje se odnosi na zateznu čvrstoću. Zatezna čvrstoća je najveći otpor staklenih vlakana na naprezanje usled zatezanja bez pucanja. Zatezna čvrstoća i elongacija pri maksimalnoj sili određuju se testom povlačenja koji je poznat stručnjacima iz predmetne oblasti.
Prema definiciji rezidualna zatezna čvrstoća je preostala zatezna čvrstoća staklenih vlakana ili tkanine izrađene od njih nakon izlaganja termičkom ili hemijskom opterećenju. Rezidualna zatezna čvrstoća (relativna rezidualna zatezna čvrstoća) nakon izlaganja termičkom ili hemijskom opterećenju staklenih vlakana ili tkanine izrađene od njih može biti naznačena procentualno u odnosu na inicijalnu zateznu čvrstoću staklenih vlakana ili tkanine.
Rezidualna zatezna čvrstoća staklenih vlakana ili tkanine izrađene od njih se određuje pre i nakon izlaganja termičkom opterećenju njenim stezanjem u pogodnoj mašini za ispitivanje zatezne čvrstoće i pod dejstvom konstantnog inkrementa zatezanja sve dok se staklena vlakna ili tkanina ne prekinu.
Pri termičkoj obradi, testne trake od tkanine (5 x 30 cm) izlažu se konstantnoj temperaturi tokom trajanja od 1 h unutar termičkog kabineta. Zatezna čvrstoća se određuje nakon hlađenja merenjem sile u Njutnima i promene dužine u milimetrima ovih testnih traka.
Određuju se inicijalna zatezna čvstoća testne tkanine bez izlaganja termičkim naprezanjima i zatezna čvrstoća termički-tretirane testne tkanine. Relativna rezidualna zatezna čvrstoća se određuje na osnovu procentualnog udela zatezne čvrstoće termički-tretirane tkanine u odnosu na inicijalnu jačinu termički ne-tretirane testne tkanine.
Iznenađujuće je, šta više, utvrđeno da alumosilikatna staklena vlakna sa sastavom prema pronalasku, koja sadrže okside SrO, ZrO2i/ili CuO poseduju dobru otpornost na baze.
Postupci za određivanje otpornosti staklenih vlakana na baze su poprilično poznati stručnjacima iz predmetne oblasti i mogu se naći u odgovarajućim vodičima poput, na primer, ETAG 004 (External Thermal Insulation Composite Systems with Rendering – edicija 08/2011 – dugotrajno ispitivanje) ili DIN EN 13496: 1999-06 (kratkotrajno ispitivanje).
Tkanine od alumosilikatnih staklenih vlakana sastava prema pronalasku poželjno poseduju rezidualnu zateznu čvrstoću od najmanje 70% nakon kratkotrajnog tretiranja bazama (prema DIN EN 13496: 1999-06) i od najmanje 65% nakon dugotrajnog tretiranja bazama (prema ETAG 004).
Ustanovljeno je da su Na2O i K2O oksidi rastvorljivi u vodi koji doprinose neželjenom smanjenju temperature transformacije Tg. Prema poželjnom izvođenju pronalaska, sastav stakla prema pronalasku poseduje okside alkalnih zemalja Na2O i K2O zajedno sa maksimalno kombinovanim težinskim udelom od 1,0 težinskih procenata. Poželjno, sastav stakla prema pronalasku poseduje okside alkalne zemlje Na2O sa maksimalnim težinskim udelom od 0,25 težinskih procenata.
Ipak, kao komplikujući faktor utvrđeno je da najveći broj oksida reaguju jedni sa drugima tako da efekti pojedinačnih oksida u sastavu stakla prema pronalasku veoma zavise od njihovog udela. Posebno poželjan sastav stakla alumosilikatnih staklenih vlakana prema pronalasku je, stoga, okarakterisan time da udeo SiO2 (u smislu ukupnog sastava) leži u opsegu od 54,0 do 58,0 težinskih procenata. Sastav stakla od alumosilikatnih staklenih vlakana prema pronalasku poseduje udeo Al2O3u opsegu od 14,0 do 16,0 težinskih procenata i udeo CaO u opsegu od 20,0 do 22,0 težinska procenta.
U istom kontekstu, sastav stakla prema pronalasku poseduje zahtevane okside MgO i Fe2O3, poželjno sa udelom MgO u opsegu od 0,5 do 0,8 težinskih procenata i Fe2O3sa maksimalnim udelom od 0,3 težinska procenta.
Prema posebno poželjnom izvođenju pronalaska, sastav stakla prema pronalasku poseduje okside TiO2i BaO sa ukupnim udelom u opsegu od 4,0 do 6,0 težinskih procenata.
Staklena vlakna prema pronalasku sa posebno poželjnim sastavom stakla poseduju temperaturu transformacije od najmanje 765°C, a posebno poželjno od 770°C. Zahvaljujući visokoj temperaturi transformacije, staklena vlakna prema pronalasku mogu posebno poželjno izdržati veća opterećenja. U isto vreme sastavi stakla prema pronalasku mogu biti na ekonomičan način istopljeni i obrazovani u staklena vlakna.
Termičko naprezanje stakla suštinski rezultuje u formiranju defekata u SiO2mreži. Ova strukturna oštećenja SiO2mreže ostaju netaknuta nakon hlađenja na sobnu temperaturu.
Zahvaljujući sastavu oksida prema pronalasku, stakleni filamenti dobijeni iz rastopa nakon izlaganja termičkom naprezanju od 760°C su naznačeni preostalom zateznom čvrstoćom koja je jednaka ili veća od zatezne čvrstoće E stakla, ECR stakla i C stakla nakon izlaganja istim termičkim naprezanjima.
Termički otporna alumosilikatna stakla prema pronalasku nakon izlaganja termičkim naprezanjima od 760°C poseduju manje strukturnih oštećenja u SiO2 mreži nego staklena vlakna koja su poznata u postojećem stanju tehnike (E staklo, ECR staklo i C staklo). Alumosilikatna staklena vlakna prema pronalasku su stoga naznačena nakon izlaganja termičkom naprezanju od 760°C rezidualnom zateznom čvrstoćom od najmanje 10% u odnosu na inicijalnu jačinu (inicijalnu zateznu čvrstoću) pri sobnoj temperaturi i bez termičkog naprezanja.
Staklena vlakna prema pronalasku mogu biti prisutna i u formi filamenata i u formi kratkih vlakana.
Pronalazak se takođe odnosi i na postupak proizvodnje termički-otpornih alumosilikatnih staklenih vlakana koji poseduje sledeće korake:
a) priprema rastopa stakla prema Zahtevu 1,
b) konverzija rastopa u vlakna filamenata ili u kratka vlakna, c) hlađenje rezultujućih filamenata ili kraktih vlakana,
d) umotavanje filamenata u klupka ili izrada tekstila,
e) sušenje rezultujućih filamenata ili kratkih vlakana ili tekstila.
Postupak prema pronalasku poseduje prednosti da se proizvode termo-otporna staklena vlakna gde je rezidualna zatezna čvrstoća niti i tkanine nakon izlaganja termičkom naprezanju od 760°C još uvek 10% u odnosu na inicijalnu čvrstoću na sobnoj temperaturi.
Takođe je prikazano da je poželjno kada rezidualna zatezna čvrstoća staklenih vlakana prema pronalasku u opsegu između 9 i 15 µm, kao i tkanine izrađene od njih nakon izlaganja termičkom naprezanju od 760°C, je u opsegu između 10% i 15% u odnosu na inicijalnu zateznu čvrstoću na sobnoj temperaturi.
Pronalazak poseduje dodatnu prednost da su temperatura topljenja (Ts), temperatura prelaska u tečno stanje (Tl) i temperatura formiranja vlakana (Tf) snižene radi ekonomične proizvodnje i stabilnog postupka proizvodnje vlakana.
Stoga, sastav stakla prema pronalasku poseduje sledeće karakteristike:
a) temperatura transformacije veća od 760°C,
b) temperatura formiranja vlakana manja od 1.260°C,
c) temperatura topljenja manja od 1.400°C.
Iznenađujuće, ustanovljeno je da je, zahvaljujući udelu SrO prema pronalasku, viskoznost rastopljenog stakla snižena pri visokim temperaturama za Tsi Tftako da je ponašanje protoka rastopljenog stakla poželjno poboljšano.
Utvrđeno je, iznenađujuće, da udeo TiO2prema pronalasku snižava temperaturu topljenja sastava stakla. Dodatno, TiO2, SrO i CuO deluju kao sredstvo za poboljšavanje protočnosti pri višim temperaturama, što povećava viskoznost sastava stakla u oblasti niskih temperatura (oblast transformacije Ts). Prevelik udeo TiO2deluje nepovoljno jer podržava neželjenu kristalizaciju.
Prema jednom posebno poželjnom izvođenju pronalaska, sastav stakla prema pronalasku poseduje TiO2sa udelom od 1 do 5 težinskih procenata, a najpoželjnije od 2,5 do 3,5 težinska procenta.
Poželjno, rastop stakla prema pronalasku poseduje oksid alkalne zemlje Na2O sa maksimalnim udelom od 0,25 težinskih procenata.
Posebno poželjan sastav rastopa stakla prema pronalasku je, stoga, okarakterisan time da udeo SiO2(u smislu ukupnog sastava) leži u opsegu od 54,0 do 58,0 težinskih procenata. Sastav rastopa stakla prema pronalasku poseduje udeo Al2O3u opsegu od 14,0 do 16,0 težinskih procenata i udeo CaO u opsegu od 20,0 do 22,0 težinskih procenata.
Rastop stakla prema pronalasku poseduje potrebne okside MgO i Fe2O3, poželjno sa udelom MgO u opsegu od 0,5 do 0,8 težinskih procenata i Fe2O3sa maksimalnim udelom od 0,3 težinskih procenata.
Prema posebno poželjnom izvođenju pronalaska, sastav rastopa stakla prema pronalasku poseduje okside TiO2i BaO kombinovane sa ukupnim udelom u opsegu od 4,0 do 6,0 težinskih procenata.
Iznad temperature prelaska u tečno stanje (Tl) staklo je u potpunosti istopljeno i kristali više ne postoje.
Temperatura formiranja vlakana (Tf) je temperatura rastopljenog stakla na kojoj je viskoznost rastopa 10<3>dPa·s. Niska temperatura Tfuprošćava proces izvlačenja radi konvertovanja rastopljenog stakla u filamente. Pri ovoj viskoznosti, naprezanje u toku proizvodnje vlakana je najmanje, što povećava jačinu vlakana. Dodatno je potrebno manje energije tako da se, stoga, proizvodni troškovi mogu smanjiti.
Prema pronalasku, pripremljena je smeša oksida koja se zagreva u koritu za topljenje grejanjem pomoću gasa i/ili struje sve dok ne pređe u tečno stanje. Nakon toga se homogeni rastop stakla konvertuje u staklene filamente ili kratka vlakna.
Nakon potpunog topljenja smeše i homogenizacije rastopa stakla, rastopljeno staklo se prečišćava pre konvertovanja u vlakna. Pročišćavanje ima svrhu da pročisti i izbaci gasovite frakcije iz rastopa stakla. Aditivi za pročišćavanje se često koriste i stoga su u osnovi poznati stručnjacima iz predmetne oblasti. Stoga se, pored amonijum nitrata, uobičajeno dodaje natrijum nitrat ili natrijum sulfat radi prečišćavanja rastopljenog stakla.
Iznenađujuće je ustanovljeno da dodatak BaO ne utiče na temperaturu transformacije, ali može pogodno da utiče na snižavanje temperatura Tsi Tf.
Prema jednom posebno poželjnom izvođenju postupka prema pronalasku, prilikom pripreme rastopa stakla se, umesto natrijum sulfata ili natrijum nitrata, dodaje udeo ukupnog sadržaja BaO kao barijum sulfat sa udelom od 0,4 težinskih procenata. Poželjno, dodani barijum sulfat igra ulogu agensa za prečišćavanje.
Konvertovanje rastopljenog stakla u vlakna se dešava postupkom izvlačenja pomoću mlaznice gde se filamenti stakla hlade kako izlaze iz mlaznica. Disipacija toplote se poželjno vrši konvekcijskim i/ili vodenim hlađenjem.
Usled velikih brzina izvlačenja staklenih vlakana koja izlaze iz mlaznica u toku konvertovanja rastopljenog stakla u filamente stakla, obrazuje se struktura stakla koja je posebno podložna pod-površinskim efektima (poput Grifitovih pukotina).
Prema jednom od izvođenja postupka prema pronalasku, staklena vlakna koja su dobijena iz rastopljenog stakla se, stoga prevlače nakon procesa hlađenja, što može popraviti ili zatvoriti ove pod-površinske defekte. Eliminacija pod-površinskih defekata sprečava širenje otvorenih struktura što umanjuje tendenciju ka pucanju staklenih filamenata. Prevlačenjem staklenih vlakana se takođe povećava jačina materijala.
Glavna svrha prevlačenja jeste zaštita staklenih vlakana radi kasnijih koraka obrade. Staklena vlakna prema pronalasku, kao i njihovi proizvodi (kao što su tkanine) koji nisu prevučeni, već su obezbeđeni prema veličini za različite namene pomoću agensa za spajanje.
Hrapavije tkanine dobijene od neuvijene multifilamentne pređe poseduju veličinu koja je kompatibilna sa matricom. Zbog ovoga se kod ovih tkanina ne skida prevlaka.
Tkanine od finijih vlakana uobičajeno poseduju prevlaku od prevashodno organskih, delimično masnih supstanci koje je potrebno ukloniti. Uklanjanje prevlake se vrši zagrevanjem do temperatura od preko 400°C. Nakon ovog uklanjanja prevlake na tekstil se nanosi druga supstanca koja je kompatibilna sa konkretnom matricom. Gubitak snage je mali u slučaju tkanina koje su izrađene od termo-otpornih alumosilikatnih staklenih vlakana koja se termički oslobađaju sloja prevlake i dobijaju finalni sloj.
Prema jednom izvođenju postupka prema pronalasku, prevlaka poželjno sadrži neorganske supstance poput silana ili supstanci iz sol-gel postupaka. Prevlaka od silana ili sol-gel prevlaka se može naneti u toku izvođenja postupka proizvodnje staklenih vlakana pri temperaturi do 100°C.
Staklena vlakna koja su tretirana prevlakom od silana se odlikuju većom jačinom u odnosu na staklena vlakna koja su tretirana prevlakom bez silana. Konačno, predmetni pronalazak se odnosi i na primenu termo-otpornih alumosilikatnih staklenih vlakana na način opisan pronalaskom.
Termo-otporna alumosilikatna staklena vlakna prema jednom od poželjnih izvođenja pronalaska nalaze primenu u proizvodnji staklenih vlakana visoke zatezne čvrstoće, vune, tkanine ili tekstila ili tkanine za katalizatore, filtere ili neke druge proizvode od vlakana.
Termo-otporna alumosilikatna staklena vlakna mogu biti tekstuirana radi primene termo-otpornih alumosilikatnih staklenih vlakana prema pronalasku kao tkanina za katalizatore, na primer.
Poželjno, šta više termo-otporna alumosilikatna staklena vlakna prema pronalasku pronalaze primenu u proizvodnji tekstila, gde se tekstili sastoje od termootpornih staklenih vlakana koja se termički oslobađaju prevlake nakon tkanja i tretiraju finalnim slojem i poseduju mali gubitak jačine.
Primer izvođenja 1:
Pronalazak će biti preciznije opisan uz pomoć sledećih primera izvođenja: Kako bi se ilustrovao uticaj udela oksida SrO, CuO, ZrO2prema pronalasku na temperaturu transformacije i temperaturu topljenja, proizvedeno je šest sledećih rastopa stakla sa identičnim udelom Fe2O3, Na2O, K2O, CaO, MgO, TiO2i BaO u njihovom sastavu.
Sledeća tabela 1 prikazuje pregled hemijskih sastava alumosilikatnih staklenih vlakana koji se trenutno koriste (referentnih tipova stakla) u poređenju sa hemijskim sastavima termo-otpornih alumosilikatnih staklenih vlakana prema pronalasku (staklo br. 1 do 6). Svi podaci su težinskim procentima.
Tabela 1: uticaj oksida na temperaturne parametre tipova stakla
Mešavine stakla za tipove stakla prema Tabeli 1 se zagrevaju u koritu sve dok ne postanu tečne. Korišćenjem sile gravitacije i sile izvlačenja, primenom postupka izvlačenja pomoću mlaznica kreiraju se staklena vlakna i namotavaju se na rotirajući kalem. Radi hlađenja, staklena vlakna koja izlaze iz mlaznica se tretiraju pomoću konvekcijskog i vodenog hlađenja.
Temperatura transformacije je granica između krhko-elastičnog ponašanja očvrslog stakla i viskozno-plastičnog ponašanja omekšalog stakla. Prosečno, ona leži u oblasti viskoznosti od 10<13,3>dPa·s i određuje se prema DIN ISO 7884-8:1998-02 u preseku linija tangenti povučenih u kracima krive elongacije.
Iz Tabele 1 sledi da frakcije oksida poseduju uticaj na temperaturne parametre (Tg, Tfi Ts) individualnih staklenih vlakana. U poređenju sa referentnim tipovima stakla, svi eksperimentalni tipovi stakla prema pronalasku poseduju veću temperaturu Tg, pri čemu je Tgveća od 760°C. U isto vreme, temperature Tsi Tfeksperimentalnih tipova stakla prema pronalasku su smanjene u proseku za 100°C i 50°C.
Po pitanju eksperimentalnih tipova stakla prema pronalasku između sebe, udeo SrO od 6 težinskih procenata dovodi do povećanja Ts, Tfi Tgtemperatura. Sa druge strane, dodatak udela ZrO2 od 2 težinska procenta na uštrb udela SiO2 dovodi do povećanja Tgi smanjivanje temperaturnih parametara Tfi Tsza udeo CuO. TiO2 deluje poput SrO, povećavajući temperaturu Tgi smanjujući temperature Tfi Ts.
Primer izvođenja 2
Kako bi se ilustrovao uticaj udela oksida SrO, CuO, ZrO2prema pronalasku na temperaturu transformacije i temperaturu formiranja vlakana, pripremljeno je sedam sledećih rastopa stakla. Tabela 2 navodi odgovarajuće sastave za tipove stakla sa brojevima 8 do 13. Kao agens za prečišćavanje rastopljenom staklu je dodat samo barijum sulfat sa udelom od 0,4 težinskih procenata u smislu ukupnog udela BaO.
Tabela 2 prikazuje hemijske sastave stakla za tri komercijalno raspoloživa alumosilikatna staklena vlakna (referentni tipovi stakla) u poređenju sa sedam primera sastava stakla od termo-otpornih alumosilikatnih staklenih vlakana prema pronalasku (stakla br.7 do 13). Svi podaci su dati u težinskim procentima.
Dodavanje ZrO2(0,3 težinska procenta u staklu br.8) povećava temperatura Tg, ali u isto vreme dovodi i do povećanja temperature Tf. Zahvaljujući dodatku SrO (4,0 težinskih procenata u staklu br. 10) temperatura Tsmože biti značajno smanjena na 1.363°C uz istovremeno blago povećanje temperature Tg. Ukoliko se oba oksida koriste u kombinaciji (videti stakla br. 11 i 12) njihovi efekti na temperature Tg, Tfi Tlzavise od respektivnih ukupnih udela sastava stakla, dok dodavanje CuO (0,1 težinski procenat u staklu br. 13) dozvoljava fino podešavanje karakterističnih temperatura.
Šta više, staklo br.11 sadrži TiO2 sa ukupnom koncentracijom od 8,3 težinskih procenata što povećava temperaturu Tgi u isto vreme snižava temperature topljenja i formiranja vlakana.
Tabela 2: uticaj oksida na temperaturne parametre tipova stakla
Primer izvođenja 3 – određivanje rezidualne zatezne čvrstoće nakon termičkog naprezanja
Kako bi se odredila inicijalna zatezna čvrstoća, testne tkanine u obliku traka (5 x 30 cm u pravcu niti osnove i 5 x 30 cm u pravcu niti osnove) se podvrgavaju trostrukom testu na mašini za testiranje zatezne čvrstoće (Zwick GmbH & Co. KG) sa maksimalnom silom od 10 kN, sa rastojanjem od 10 cm između stezaljki i sa konstantnim inkrementom od 100 mm/min i proračunat je prosek 3 testne tkanine.
Termičko naprezanje
U cilju određivanja termičke otpornosti, testne tkanine u obliku traka (5 x 30 cm; 9 µm staklena vlakna) su tretirane u termičkom kabinetu na temperaturi od 400°C tokom perioda od 1 h. Testne tkanine se zatim uklanjaju iz termičkog kabineta i rashlađuju na temperaturu od oko 20°C, do sobne temperature.
Prema ovom, testne tkanine se svaki put tretiraju u obliku traka (5 x 30 cm; 9 µm staklena vlakna) u termičkom kabinetu na temperaturama od 500°C, 600°C, 650°C, 700°C, 750°C ili 800°C tokom perioda od 1 h a zatim se rashlađuju na sobnu temperaturu od oko 20°C.
Testiranje rezidualne zatezne čvrstoće termički-tretiranih i rashlađenih testnih tkanina se vrši na sličan način kao i određivanje inicijalne zatezne čvrstoće.
Sledeća Tabela 3 prikazuje vrednosti relativnih zateznih čvrstoća za pojedinačne temperature, gde se inicijalna zatezna čvrstoća smatra vrednošću od 100% i gde se relativne rezidualne zatezne čvrstoće računaju [u %] kao procenti inicijalne zatezne čvrstoće.
Testne tkanine od E stakla i ECR stakla su služile kao reference.
Tabela 3: relativne rezidualne zatezne čvrstoće [u %] nakon termičkog naprezanja
Tabela 3 prikazuje da se rezidualna zatezna čvrstoća sve tri testne tkanine smanjuje sa povećanjem termičkog naprezanja (od 400°C do 700°C). Dok testne tkanine od E stakla nemaju rezidualnu zateznu čvrstoću nakon izlaganja termičkom naprezanju od 750°C, testne tkanine od ECR stakla još uvek poseduju oko 5% rezidualne zatezne čvrstoće u poređenju sa inicijalnom zateznom čvrstoćom. Dodatno, testne tkanine od staklenih vlakana sa sastavom prema pronalasku nakon izlaganja termičkom naprezanju od 750°C i dalje poseduju relativnu rezidualnu zateznu čvrstoću od 11%, dok je nakon izlaganja termičkom naprezanu od 800°C preostala relativna rezidualna zatezna čvrstoća 1% u poređenju sa inicijalnom zateznom čvrstoćom.
Primer izvođenja 4 – otpornost na baze
Prema analogiji sa primerom izvođenja 3, inicijalne zatezne čvrstoće tkanina od staklenih vlakana od stakla br.8 prema pronalasku (videti Tabelu 2, primer izvođenja 2) određene su pri konstantnom inkrementu od (50 ± 5) mm/min. Svaki put su testne tkanine od E stakla ili ECR stakla služile kao reference.
Kratkotrajno tretiranje bazama prema DIN EN 13496:1999-06
Radi određivanja rezidualne zatezne čvrstoće nakon kratkotrajnog tretiranja bazama prema DIN EN 13496:1999-06, testne tkanine u vidu traka (5 cm x 30 cm; 9 µm staklena vlakna) se potapaju u bazni rastvor (1 g NaOH, 4 g KOH, 0,5 g Ca(OH)2po litru destilovane vode) u pravcu niti osnove i ostavljaju tako u periodu od 24 sata na temperaturi od (60 ± 2)°C. Određivanje otpornosti na baze se vrši svaki put kao sedmostruko određivanje po testnoj tkanini.
Kao referenca, respektnivne testne tkanine su čuvane pri ambijentalnim uslovima u toku perioda od najmanje 24 h na temperaturi od (23 ± 2)°C i relativnoj vlažnosti od (50 ± 5)%.
Nakon držanja u baznom rastvoru, testne tkanine se ispiraju tekućom vodom iz slavine pri temperaturi od (20 ± 5)°C sve dok pH vrednost na površini, merena pH indikatorskim papirom, ne bude manja od pH 9. Nakon ovoga se testne tkanine drže u 0,5% hidrohlornoj kiselini u toku perioda od 1 h. Nakon ovoga se testne tkanine ispiraju u tekućoj vodi iz slavine bez previše pomeranja sve dok se ne postigne pH vrednost od 7, mereno pH indikatorskim papirom. Testne tkanine se suše tokom perioda od 60 min na temperaturi od (60 ± 2)°C a zatim čuvaju tokom najmanje 24 h na temperaturi od (23 ± 2)°C i pri relativnoj vlažnosti od (50 ± 5)% pre podvrgavanja testiranja.
Kako bi se odredila rezidualna zatezna čvrstoća (videti Tabelu 4), testne tkanine se stežu u mašini za testiranje i povlače sa konstantnim inkrementom od (50 ± 5) mm/min sve dok ne dođe do cepanja testne tkanine. U toku testiranja sila se određuje u Njutnima a promena dužine u milimetrima.
Nakon tretiranja bazom prema DIN EN 13496:1999-06 za sve testne tkanine je ustanovljena relativna rezidualna zatezna čvrstoća od 75% i 76%.
Dugotrajno tretiranje bazama prema ETAG 004
Dugotrajna otpornost na baze testnih tkanina se određuje prema ETAG 004 (izdanje 08/2011), odeljak 5.6.7.1.2. U ovom cilju se testne tkanine u vidu traka (5 cm x 5 cm; 9 µm staklena vlakna) i sa sastavom stakla prema pronalasku i prema staklu br. 8 (videti Tabelu 2) potapaju u bazni rastvor (1 g NaOH, 4 g KOH, 0,5 g Ca(OH)2po litru destilovane vode) pri temperaturi od (28 ± 2)°C u pravcu niti osnove tokom perioda od 28 dana.
Nakon ovoga se testni uzorci ispiraju tokom pet minuta potapanjem u rastvor kiseline (5 ml 35% HCI rastvorene sa 4 l vode), a zatim se sukcesivno postavljaju u tri vodene kupke (svaka od po 4 litre). Testne tkanine se ostavljaju u svakoj od vodenih kupki tokom perioda od 5 minuta.
Nakon ovoga, testne tkanine se suše tokom perioda od 48 sati na temperaturi od (23 ± 2)°C i pri relativnoj vlažnosti od (50 ± 5)%. Rezidualne zatezne čvrstoće koje su utvrđene nakon tretiranja bazama su date u Tabeli 4. Za strukturu staklenih tekstila rezidualna zatezna čvrstoća mora biti najmanje 50% od inicijalne zatezne čvrstoće.
Za testne tkanine izrađene od staklenih vlakana prema pronalasku i prema staklu br. 8 (1.618,6 N/5 cm), utvrđena je uporediva relativna zatezna čvrstoća od 69% kao i za testnu tkaninu od ECR stakla (1.488,4 N/5 cm ili 70%). Sa druge strane testne tkanine od E stakla su prikazale relativnu rezidualnu zateznu čvrstoću od svega 64% u poređenju sa netretriranim testnim tkaninama.
Kao posebno pogodno bi trebalo istaći što je već moguću inicijalnu zateznu čvrstoću staklenih vlakana prema pronalasku u poređenju sa staklenim vlaknima od E stakla ili ECR stakla, kao što je prikazano poređenjem stakla br. 8 sa E staklom i ECR staklom.
Tabela 4: relativna rezidualna zatezna čvrstoća [u %] nakon tretiranja bazama
Claims (11)
1. Termo-otporna alumosilikatna staklena vlakna sledećeg sastava:
od 52 do 60 težinskih % SiO2
od 14 do 16 težinskih % Al2O3
manje od 0.4 težinskih % Fe2O3
od 0.03 do 0.3 težinskih % Na2O
od 0.3 do 0.7 težinskih % K2O
od 20 do 22 težinskih % CaO
od 0.4 do 0.8 težinskih % MgO
od 1 do 5 težinskih % TiO2
od 0.5 do 3 težinska % BaO
od 0 do 2 težinska % SrO
od 0 do 3 težinska % ZrO2
od 0 do 1 težinskog % CuO
gde je ukupni udeo oksida alkalnih zemljanih metala Na2O i K2O najviše 1,0 težinskih procenata,
gde ukupan udeo oksida SrO, CuO, ZrO2leži u opsegu od 0,1 do 4,0 težinskih procenata, i
gde termo-otporna alumosilikatna staklena vlakna poseduju temperaturu transformacije veću od 760°C i temperaturu formiranja vlakana manju od 1.260°C,
gde je nakon termičkog naprezanja od 760°C, rezidualna zatezna čvrstoća termo-otpornih alumosilikatnih staklenih vlakana sa prečnikom u opsegu od 9 do 15 µm u opsegu između 10% i 15% u odnosu na polaznu zateznu čvrstoću pri sobnoj temperaturi.
2. Termo-otporna alumosilikatna staklena vlakna prema Zahtevu 1, naznačena time, što sadrže Na2O sa maksimalnom proporcijom od 0,25 težinskih procenata.
3. Termo-otporna alumosilikatna staklena vlakna prema bilo kojem od Zahteva 1 ili Zahteva 2, naznačena time, što sadrže SiO2 sa proporcijom u opsegu od 54,0 do 58,0 težinskih procenata.
4. Termo-otporna alumosilikatna staklena vlakna prema bilo kojem od Zahteva 1 do 3, naznačena time, što sadrže MgO u proporciji od 0,5 do 0,8 težinskih procenata i Fe2O3u maksimalnoj proporciji od 0,3 težinska procenta.
5. Termo-otporna alumosilikatna staklena vlakna prema bilo kojem od Zahteva 1 do 4, naznačena time što su prisutna u obliku kontinualnih vlakana (filamenata) ili u obliku kratkih vlakana.
6. Postupak za proizvodnju termo-otpornih alumosilikatnih staklenih vlakana prema bilo kojem od Zahteva 1 do 5, koji sadrži sledeće korake:
a) obezbeđivanje rastopa stakla sa sledećim proporcijama oksida:
od 52 do 60 težinskih % SiO2
od 14 do 16 težinskih % Al2O3manje od 0.4 težinskih % Fe2O3od 0.03 do 0.3 težinskih % Na2O
od 0.3 do 0.7 težinskih % K2O
od 20 do 22 težinskih % CaO
od 0.4 do 0.8 težinskih % MgO
od 1 do 5 težinskih % TiO2
od 0.5 do 3 težinska % BaO
od 0 do 2 težinska % SrO
od 0 do 3 težinska % ZrO2
od 0 do 1 težinskog % CuO
gde ukupna proporcija oksida alkalnih metala Na2O i K2O zajedno nije veća od 1,0 težinskih procenata,
gde je ukupna proporcija oksida SrO, CuO, ZrO2u opsegu od 0,1 do 4,0 težinskih procenata.
b) konvertovanje rastopa stakla u kontinualna vlakna ili kratka vlakna, c) hlađenje dobijenih kontinualnih vlakana ili kratkih vlakana, d) namotavanje kontinualnih vlakana ili proizvodnja materijala u obliku lista,
e) sušenje dobijenih kontinualnih vlakana ili kratkih vlakana ili materijala u obliku lista.
7. Postupak prema Zahtevu 6, naznačen time, što je tokom obrazovanja rastopa stakla deo ukupne proporcije BaO dodat u obliku barijum sulfata u proporciji od 0,4 težinska procenta.
8. Postupak prema bilo kojem od Zahteva 6 ili Zahteva 7, naznačen time, što se kontinualna vlakna i kratka vlakna dobijena iz rastopa stakla tretiraju prevlačenjem.
9. Postupak prema bilo kojem od Zahteva 6 do 8, naznačen time, što prevlaka sadrži neorganske supstance.
10. Primena termo-otpornih alumosilikatnih staklenih vlakana dobijenih prema bilo kojem od Zahteva 1 do 5 ili prema bilo kojem od Zahteva 6 do 9 za proizvodnju staklenih vlakana, prediva, netkanih tkanina, tkanog materijala ili materijala u obliku listova za katalizatore, filtere ili druge proizvode od vlakana koji su otporni na zatezanje.
11. Primena prema Zahtevu 10, naznačena time, što se tkani materijal sastoji od termo-otpornih alumosilikatnih staklenih vlakana koja su termički oslobođena od prevlake i koja su prevučena finalnim slojem.
Izdaje i štampa: Zavod za intelektualnu svojinu, Beograd, Kneginje Ljubice 5
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102013202565 | 2013-02-18 | ||
| DE102014202850 | 2014-02-17 | ||
| PCT/EP2014/053031 WO2014125108A2 (de) | 2013-02-18 | 2014-02-18 | Temperaturbeständige alumosilikat-glasfaser sowie verfahren zur herstellung und verwendung derselben |
| EP14705147.8A EP2956420B1 (de) | 2013-02-18 | 2014-02-18 | Temperaturbeständige alumosilikat-glasfaser sowie verfahren zur herstellung und verwendung derselben |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RS57931B1 true RS57931B1 (sr) | 2019-01-31 |
Family
ID=51264023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RS20181206A RS57931B1 (sr) | 2013-02-18 | 2014-02-18 | Termo-otporna alumosilikatna staklena vlakna, postupak njihove proizvodnje i njihova primena |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20150360996A1 (sr) |
| EP (1) | EP2956420B1 (sr) |
| JP (1) | JP6300832B2 (sr) |
| KR (1) | KR101887211B1 (sr) |
| CA (1) | CA2895431C (sr) |
| DE (1) | DE102014003047B8 (sr) |
| DK (1) | DK2956420T3 (sr) |
| ES (1) | ES2691820T3 (sr) |
| HR (1) | HRP20181675T1 (sr) |
| LT (1) | LT2956420T (sr) |
| PL (1) | PL2956420T3 (sr) |
| PT (1) | PT2956420T (sr) |
| RS (1) | RS57931B1 (sr) |
| RU (1) | RU2645028C2 (sr) |
| SI (1) | SI2956420T1 (sr) |
| TR (1) | TR201815355T4 (sr) |
| WO (1) | WO2014125108A2 (sr) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11174191B2 (en) | 2017-05-26 | 2021-11-16 | Nippon Sheet Glass Company, Limited | Glass composition, glass fibers, glass cloth, and method for producing glass fibers |
| RU2702412C2 (ru) * | 2017-10-19 | 2019-10-08 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) | Способ защиты структур на основе алюмосиликатного стекла |
| CN115504675B (zh) | 2017-12-19 | 2024-04-30 | 欧文斯科宁知识产权资产有限公司 | 高性能玻璃纤维组合物 |
| CN113860849B (zh) * | 2021-10-27 | 2023-03-28 | 薛四兰 | 一种高强度耐高温织物及其制备方法 |
| CN119507198B (zh) * | 2025-01-21 | 2025-04-04 | 上海南极星高科技股份有限公司 | 一种提高高铝纤维毡使用温度的方法 |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1494897B2 (de) * | 1963-05-29 | 1971-11-11 | J P Stevens & Co Ine , New York, N Y (V St A) | Verfahren zum reinigen von schlichte aufweisendem glasfaser material |
| CA975386A (en) * | 1972-04-28 | 1975-09-30 | Owens-Corning Fiberglas Corporation | Fiberizable glass compositions |
| US3847626A (en) * | 1972-10-18 | 1974-11-12 | Owens Corning Fiberglass Corp | Glass compositions, fibers and methods of making same |
| US3876481A (en) * | 1972-10-18 | 1975-04-08 | Owens Corning Fiberglass Corp | Glass compositions, fibers and methods of making same |
| US3847627A (en) * | 1972-10-18 | 1974-11-12 | Owens Corning Fiberglass Corp | Glass compositions, fibers and methods of making same |
| US4026715A (en) * | 1973-03-19 | 1977-05-31 | Owens-Corning Fiberglas Corporation | Glass compositions, fibers and methods of making same |
| FR2352761A1 (fr) * | 1976-05-26 | 1977-12-23 | Saint Gobain | Ensimage pour fibres de verre et fibres ainsi revetues |
| IE49521B1 (en) * | 1979-03-15 | 1985-10-16 | Pilkington Brothers Ltd | Alkali-resistant glass fibres |
| US4381347A (en) * | 1979-05-09 | 1983-04-26 | Oy Partek Ab | Fibre glass composition |
| US4271229A (en) * | 1979-09-04 | 1981-06-02 | Ppg Industries, Inc. | Sizing composition to yield sized glass fibers with improved UV stability |
| JPS5777043A (en) * | 1980-10-31 | 1982-05-14 | Asahi Fiber Glass Co Ltd | Glass composition for fiber |
| JPS57200247A (en) * | 1981-05-30 | 1982-12-08 | Toshiba Corp | Glass fiber of multi-component system for optical communication |
| EP0081928B1 (en) * | 1981-12-03 | 1986-04-02 | BRITISH TELECOMMUNICATIONS public limited company | Glasses, methods for making them, and optical fibres containing them |
| US4542109A (en) * | 1983-08-09 | 1985-09-17 | Gte Laboratories Incorporated | Silicon nitride-cordierite ceramic article, and process of manufacture thereof |
| EP0832046B1 (en) * | 1995-06-06 | 2000-04-05 | Owens Corning | Boron-free glass fibers |
| GB9525475D0 (en) * | 1995-12-13 | 1996-02-14 | Rockwool Int | Man-made vitreous fibres and their production |
| JP2000247683A (ja) * | 1999-03-04 | 2000-09-12 | Nitto Boseki Co Ltd | 耐食性を有するガラス繊維 |
| JP2003505318A (ja) * | 1999-05-27 | 2003-02-12 | ピーピージー インダストリーズ オハイオ, インコーポレイテッド | ガラス繊維組成物 |
| AU2001288718A1 (en) * | 2000-09-06 | 2002-03-22 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Glass fiber forming compositions |
| DE10161791A1 (de) * | 2001-12-07 | 2003-06-26 | Dbw Fiber Neuhaus Gmbh | Endlosglasfaser mit verbesserter thermischer Beständigkeit |
| US7449419B2 (en) * | 2003-09-09 | 2008-11-11 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Glass compositions, glass fibers, and methods of inhibiting boron volatization from glass compositions |
| CN101514080B (zh) | 2004-05-13 | 2011-02-02 | 旭玻璃纤维股份有限公司 | 聚碳酸酯树脂强化用玻璃纤维以及聚碳酸酯树脂成形品 |
| DE102008037955B3 (de) * | 2008-08-14 | 2010-04-15 | Bürger, Gerhard | Hochtemperaturbeständiges und chemisch beständiges Glas mit verbesserter UV-Lichttransmission sowie dessen Verwendung |
-
2014
- 2014-02-18 DK DK14705147.8T patent/DK2956420T3/en active
- 2014-02-18 US US14/765,469 patent/US20150360996A1/en not_active Abandoned
- 2014-02-18 RS RS20181206A patent/RS57931B1/sr unknown
- 2014-02-18 EP EP14705147.8A patent/EP2956420B1/de active Active
- 2014-02-18 PL PL14705147T patent/PL2956420T3/pl unknown
- 2014-02-18 DE DE102014003047.4A patent/DE102014003047B8/de not_active Expired - Fee Related
- 2014-02-18 PT PT14705147T patent/PT2956420T/pt unknown
- 2014-02-18 JP JP2015557456A patent/JP6300832B2/ja active Active
- 2014-02-18 CA CA2895431A patent/CA2895431C/en active Active
- 2014-02-18 KR KR1020157025450A patent/KR101887211B1/ko active Active
- 2014-02-18 TR TR2018/15355T patent/TR201815355T4/tr unknown
- 2014-02-18 ES ES14705147.8T patent/ES2691820T3/es active Active
- 2014-02-18 SI SI201430917T patent/SI2956420T1/sl unknown
- 2014-02-18 RU RU2015131307A patent/RU2645028C2/ru active
- 2014-02-18 WO PCT/EP2014/053031 patent/WO2014125108A2/de not_active Ceased
- 2014-02-18 HR HRP20181675TT patent/HRP20181675T1/hr unknown
- 2014-02-18 LT LTEP14705147.8T patent/LT2956420T/lt unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20150121073A (ko) | 2015-10-28 |
| CA2895431A1 (en) | 2014-08-21 |
| DE102014003047B4 (de) | 2015-10-08 |
| DE102014003047A1 (de) | 2014-08-21 |
| HRP20181675T1 (hr) | 2018-12-28 |
| WO2014125108A3 (de) | 2014-12-31 |
| PL2956420T3 (pl) | 2019-01-31 |
| CA2895431C (en) | 2019-10-29 |
| US20150360996A1 (en) | 2015-12-17 |
| EP2956420B1 (de) | 2018-07-18 |
| SI2956420T1 (sl) | 2019-01-31 |
| RU2645028C2 (ru) | 2018-02-15 |
| KR101887211B1 (ko) | 2018-08-09 |
| WO2014125108A2 (de) | 2014-08-21 |
| TR201815355T4 (tr) | 2018-11-21 |
| EP2956420A2 (de) | 2015-12-23 |
| JP6300832B2 (ja) | 2018-03-28 |
| LT2956420T (lt) | 2018-12-10 |
| ES2691820T3 (es) | 2018-11-28 |
| PT2956420T (pt) | 2018-11-09 |
| DE102014003047B8 (de) | 2016-01-28 |
| DK2956420T3 (en) | 2018-11-05 |
| RU2015131307A (ru) | 2017-03-23 |
| JP2016513063A (ja) | 2016-05-12 |
| HK1219267A1 (zh) | 2017-03-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wallenberger et al. | Fiberglass and glass technology | |
| TWI476167B (zh) | 用於高效能玻璃纖維之組成物及以其形成之纖維 | |
| US8252707B2 (en) | Composition for high performance glass fibers and fibers formed therewith | |
| KR101298802B1 (ko) | 고성능 유리 섬유용 조성물, 고성능 유리 섬유 및 그 제품 | |
| CA2704911A1 (en) | Thermally resistant glass fibers | |
| JP2013500939A (ja) | 弾性率が改善されたリチウムを含まないガラス | |
| US8586491B2 (en) | Composition for high performance glass, high performance glass fibers and articles therefrom | |
| EA017104B1 (ru) | Стеклонити, пригодные для усиления органических и/или неорганических материалов | |
| RS57931B1 (sr) | Termo-otporna alumosilikatna staklena vlakna, postupak njihove proizvodnje i njihova primena | |
| WO2014062715A1 (en) | High modulus glass fibers | |
| BRPI0911345B1 (pt) | fio de vidro, conjunto de fios de vidro, compósito de fios de vidro e de matéria(s) orgânica(s) e/ou inorgânica(s) e composição de vidro | |
| EA018315B1 (ru) | Стекловолокно, способное упрочнять органические и/или неорганические материалы | |
| Wallenberger | Commercial and experimental glass fibers | |
| US20080182317A1 (en) | Glass Fibre Compositions | |
| EP2630095A2 (en) | Glass composition for producing high strength and high modulus fibers | |
| PL84089B1 (sr) | ||
| RU2737438C1 (ru) | Способ получения высокотемпературостойкого кремнеземного волокна | |
| HK1219267B (en) | Temperature-resistant aluminosilicate glass fibers and method for the production thereof and use thereof | |
| Veit | Glass Fibers | |
| NO133444B (sr) |