184388. lajstromszámú szabadalom • Alkáliáknak ellenálló űvegszálak és ezekkel erősített cement vagy cement-tartalmú termékek
1 184 388 2 egyensúlynak az értéke elsősorban az, hogy biztosítja a határértékű ionok jelenlétét, ami azért kedvező, mert rendkívül erős abszorpció jön létre az ultraibolyához közeli spektrumban. A találmány értelmében, a cementtermékek erősítésére alkalmas, alkáliáknak ellenálló üvegszálak húzására szolgáló kompozíció összetétele súly %-ban a következő: SiOj 55 - 75 RjO 11 -23 Zr02 6 - 22 Cr203 0,1 - 1 A1203 0,1 -7 Ritka földfémoxidok -I- Ti02 0,5 — 16 ahol R20 egy vagy több az Na20, K20 vagy Li2ü közül kikerülő vegyület, a Ti02 tartalom nem haladja meg a 10 % -ot, és a fenti komponensek összmennyisége az üvegnek legalább a 88 súly %-át teszi ki, az üveget nem-oxidáló körülmények között megolvasztjuk, így az összes króm vagy a króm jelentős része háromértékű állapotban lesz jelen az üvegben. Azt találtuk, hogy amennyiben biztosítjuk azt, hogy az üveget kialakító vázszerkezetben az összes króm vagy annak jelentős része háromértékű formában van jelen, akkor fokozott alkáliellenállást érünk el olyan üvegekhez képest, amelyekben a króm nagymértékben hatértékű formában van jelen. Egy további előny a króm háromértékű formában való tartásában az, hogy míg mind a Cr3*. mind a Cr6* csak kismértékben oldódik az üvegben és ennélfogva növekedést okoz a liquidus hőmérsékletben, addig a Cr^-nak megvan az a tulajdonsága, hogy rendszertelenebbül csapódik ki, mint a CrOj és jelentékenyen megnöveli a liquidus hőmérsékletet. Az találtuk továbbá, hogy annak érdekében, hogy értékesítsük a króm azon képességét, hogy háromértékű állapotban növelni tudja a Zr02-tartalmú szilikátüvegek alkáliellenállását és megfelelő húzási hőmérsékletet, valamint pozitív Tw — Ti értéket képes biztosítani, szükség van arra, hogy ritkaföldfémoxidot vagy ritkaföldfémoxidot és titándioxidot (Ti02) vigyünk be a készítménybe a megadott arányban. Azt találtuk, hogy ezek a további komponensek előre nem várt mértékben hozzájárulnak ahhoz, hogy fenntartsuk a Cr3' alkáliellenálló hatását anélkül, hogy kedvezőtlen hatást gyakorolnánk a liquidus hőmérsékletre. A ritkaföldfémoxidokat természetesen kapható keverék, vagy előnyösen viszonylag cérium-mentes elegy formájában adhatjuk a kompozícióhoz. Ilyen cérium-mentes elegy a kereskedelemből beszerezhető és, .didyniumoxid” néven van forgalomban. Az egyes ritkaföldfémoxidok csaknem azonos kémiai és fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek, így az alkalmazott ritkaföldfémelegy pontos összetétele nem változtatja meg a ritkaföldfémeknek az üveg tulajdonságaira kifejtett hatását. Költség szempontjából a ritkaföldfémoxidok aránya előnyösen nem haladja meg a 10 %-ot. A kompozíció, amelyből az üvegszálakat képezzük, egészen 9 súly %-ig terjedő mennyiségben tartalmazhat még R’O képletű vegyületet, ahol R’O egy vagy több, az MgO, CaO, SrO, BaO, ZnO, FeO, MnO, CoO, NiO és a CuO vegyület közül kikerülő oxidot képvisel. Az Al203 mennyisége előnyösen nem lépi túl az 5 súly %-ot akkor, ha a Zr02 mennyisége meghaladja a 13 súly %-ot. A készítményben alkalmazható további adott esetben jelenlévő komponensek közül a B203 legfeljebb 5 súly %-ot, a PbO legfeljebb 2 súly %-ot, a Th02 legfeljebb 4 súly %-ot. az F legfeljebb 1 súly %-ot és a V/Dj, Ta2Oj, Mo03 vagy a Hf02 vegyület bármelyike legfeljebb 2 súly %-ot tesz ki. Abban az esetben, ha a ritkaföldfémoxidok mennyisége meghaladja a 2,8 súly %-ot, akkor előnyösen a Ti02-tartalom nem emelkedik 5 súly % fölé. Az egyes R20 komponensek előnyös mennyiségei a következők: Na20 6-20% K20 0 - 10% Li20 0— 3% Annak érdekében, hogy megállapítsuk a találmány szerinti üvegszálak teljesítményét a korábbi, kereskedelmi forgalomban lévő, alkáliáknak ellenálló szálak teljesítményéhez képest, amelyeknek az összetételét az előzőekben megadtuk, kísérleteket végzünk a találmány szerinti kompozíciókból készített szálkötegekkel és a kereskedelmi forgalomban lévő szálkötegekkel. A kötegeket íragyaggal vonjuk be és ezt megszárítjuk, majd minden egyes köteg középső szakaszát egy szokásos portlandcement pasztából készült tömbbe foglaljuk be. Legalább két sorozat mintát készítünk, ezeket 1 napig kötni hagyjuk 100%-os relatív nedvességtartalomnál, majd az egyik mintasorozatot 50 °C- on, a másikat pedig 80 °C-on állni hagyjuk víz alatt. Ezek az állapotok néhány éves használatnak felelnek meg, ha a mintáiét 80 °C-on néhány napig vagy 50 °C-on néhány hónapig tartjuk. Ezután megmérjük az egyes sorozatok mintáinak a szakítószilárdságát. Az 50 °C-on víz alatt tárolt minták esetében ezeket a méréseket 6 hónapon keresztül havonként, a 80 °C-on víz alatt tartott mintákat pedig 14 napon át naponként végezzük. Ilyen kísérleteket saját szervezésben csaknem 10 éven át végeztünk és bebizonyosodott, hogy a gyorsított kísérletnél kapott eredmények szoros összefüggésben vannak azokkal az eredményekkel, amelyeket Nagybritanniában 10 éven keresztül és Bombayban 2 éven át végzett kísérletek esetében kaptunk az uralkodó éghajlati viszonyok között. Ezeknek a kísérleteknek az eredményei azt mutatják, hogy a szilárdságban mutatkozó veszteség természetes körülmények között ugyanakkora, mint a gyorsított kísérleteknél és ez lehetővé teszi azt, hogy elfogadható előrejelzést adjunk különböző éghajlati viszonyok között várható szilárdsági veszteségekre az évi átlagos hőmérséklet ismeretében és a gyorsított vizsgálat eredményei alapján. Azt találtuk, hogy a találmány szerinti üvegszálkötegek szakítószilárdsága a kísérleti körülmények között nem esik 630 ± 50 MN/m2 alá 2 hónapig 50 °C-on tartott kötegek esetében és 700 ± 50 MN/m2 alá 3 napig 80 °C-on tartott kötegeknél, míg a kereskedelmi forgalomban lévő szálakból álló kötegeknél a szakítószilárdság ezek alá az értékek alá esik ugyanolyan tárolási körülmények között. A mechanikai károsodások különböző mértéke miatt, amelyek a kötegeket érik a kísérletre történő előkészítés folyamán, nehéz elérni egységes kiindulási értékeket összehasonlítási célokra. Az ilyen jellegű gyorsított kísérleteink során szerzett tapasztalataink szerint a kapott végső értékeket nagymértékben nem befolyásolják a kezdeti kiindulási értékek. Sokkal fontosabb ennél az, ha az egyik üvegnek a másikhoz való viszonylagos értékét vesszük figyelembe. Azt találtuk, hogy a 2 hónapig 50 °C-on való tárolás után kapott 630 MN/m2 érték és a 3 napig 80 °C-on történő tárolás után kapott 700 MN/m2 érték, vagy az ezeknél nagyobb értékek általában jelentős mérvű növekedést mutatnak a kereskedelmi forgalomban lévő üvegekre kapott értékekhez képest. Úgy véljük, hogy ezek az értékek azt mutatják, 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
