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0,6 percent
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1,9 percent
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4,6 percent
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Molecule
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Al2O3
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CaO
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MgO
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Fe2O3
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K2O
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DES
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platinum
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PORTES
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iron
(1)
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iron oxide
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F2O3
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SO2
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Gene Or Protein
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ETRE
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CES
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CAO
(1)
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MGO
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FEO
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NAO
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Generic
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oxides
(3)
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alkali metal oxides
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iron oxides
(1)
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alkaline earth metal
(1)
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Company Reg No.
(1/ 1)
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Tg 682
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2520726A1
Family ID 1991204
Probable Assignee Isover Saint Gobain Les Miroirs
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title COMPOSITION DE VERRE CONVENANT A LA FABRICATION DE FIBRES
EN Title GLASS FIBRES, ESP. DISCONTINUOUS GLASS FIBRES - WITH SPECIFIC
CHEMICAL COMPSN., USED TO MAKE THERMALLY INSULATING PRODS. WHICH CAN
BE EMPLOYED AT HIGH TEMPS.
Abstract
_________________________________________________________________
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE DES VERRES SUSCEPTIBLES D'ETRE ETIRES
SOUS FORME DE FIBRES DISCONTINUES.
CES FIBRES DE VERRES RENFERMENT LES OXYDES SUIVANTS SELON LES
POURCENTAGES PONDERAUX AINSI DEFINIS: SIO: 37 A 48; ALO: 13 A 25; CAO:
23 A 33; MGO: 0,1 A 7; FEO: 0,1 A 3; NAO: 2 A 8; KO: 0,1 A 7, LA SOMME
DES POURCENTAGES DES OXYDES ALCALINO-TERREUX DEMEURANT INFERIEURE OU
EGALE A 34.
L'INVENTION S'APPLIQUE A LA FABRICATION DE PRODUITS ISOLANTS
SUSCEPTIBLES D'ETRE PORTES JUSQU'A 700C.
Glass fibre contains by wt. 37-48 percent SiO2, 17-25 percent Al2O3,
23-33 percent CaO, 0.1-7 percent MgO, 0.1-3 percent Fe2O3, 2-8 percent
Na2O, 0.1-7 percent K2O, and less than 3 percent of impurities; where
the total of alkaline earth oxides is max. 34 percent and the fibre
contains more than 5 percent of alkali metal oxides. The ratio
Al2O3/SiO2 is pref. above 0.4; and the ratio MgO/CaO is pref. below
0.2. The pref. fibre contains 38-44 percent SiO2, 17.5-22 percent
Al2O3, 25-29 percent CaO, 0.1-5 percent MgO, 0.5-2.5 percent Fe2O3,
2-6 percent Na2O, and 0.1-6 percent K2O, where the total of alkaline
earth oxides is max. 32 percent. An esp. pref. fibre has the compsn.
(F1) 42.3 percent SiO2, 18.5 percent Al2O3, 27.7 percent CaO, 0.3
percent MgO, 1.7 percent Fe2O3, 4.3 percent Na2O, 4.3 percent K2O, and
0.9 percent impurities. Used esp. in the mfr. of tubes or shells used
as thermally insulating lagging on pipes; panels; rigid- or semi-rigid
prods.; fire barriers; sound insulation; or silencers carrying fluids
at high temp. The glass compsn. given above is very suitable for mfg.
discontinuous fibres by the plant described in FR 2223318. The fibres
are used to make thermally insulating prods. which can be employed at
up to 700 deg.C.
Description
_________________________________________________________________
COMPOSITION DE VERRE CONVENANT A LA FABRICATION DE FIBRES
La presente invention concerne des verres susceptibles d'8tre fibres,
notamment par l'action de fluides sous pression.
Elle a plus specialement pour objet des verres susceptibles d'atre
etires sous forme de fibres discontinues, par l'action d'un fluide sur
des filets de verre issus d'une multiplicitd d'orifices.
Les compositions de verre couramment employees pour la fa brication de
fibres discontinues resultent d'un compromis entre les proprietes
souhaitees desdites fibres et les contraintes impo sees par les
procedes industriels. Le procede le plus utilise consiste a alimenter
en verre fondu un corps creux qui tourne a grands vitesse. Ce corps
presente une paroi peripherique perfore de nombreux orifices au
travers desquels le verre est projete horizontalement sous l'action de
la force centrifuge. Il se forme ainsi des fibres primaires qui sont
ensuite etirees de haut en bas par l'action de flammes ou d'un courant
gazeux. La nature de la matiere utilisee pour fabriquer le corps creux
impose des verres dont les caracteristiques permettent le fibrage a
des tem peratures inferieures a 12000C.
Des compositions de ce type sont decrites en particulier dans le
brevet francais publie sous le numero 1 355 739.
Les fibres obtenues a partir de ces verres traditionnels sont utilises
pour fabriquer de nombreux produits isolants qui donnent touts
satisfaction lorsqu'ils sont soumis a des tempe ratures relativement
p8U elevees ne depassent guere 4000C; au dela de 4500C, ces produits
se degradent assez rapidement par suite d'une modification structurale
des verres qui se traduit materiellement par un affaissement plus ou
moins prononce desdits produits provoquant notamment une diminution
importante de leurs proprietes isolantes.
L'obtention de produits isolants qui presenteraient une meilleure
resistance a l'affaissement consecutif a une solli- citation
thermique, passe donc necessairement par l'emploi de verre qui
commencent a se ramollir a des temperatures plus elvees que les verres
traditionnels. certaines solutions ont deja ete proposees, telle que
l'em- ploi de verres elabores a partir de roches basaltiques ou
reproduisant la composition de ces produits naturels. Ces verres sont
generalement fibres par des procedes tels que ceux utilisant la
centrifugation du verre fondu nappe sur une roue tournant -a grande
vitesse ou l'etirage par fluide de filets de verre issus d'une filiere
en alliage de platinum,
Ces verres plus resistants a l'action de la chaleur posse- dent
effectivement des temperatures de transformation Tg (qui correspondant
sensiblement a une viscosite # exprimee en poise, ou en
deciPascalseconde, telle que log Q = 13) d'au soins 650 C alors
qu'elle n'est qee de 540 C environ pour les verres traditiermals.
Toutefois ces verres contiennent une forte teneur en iron oxides,
souvent superieure a 8 percent en poids, ce qui n'est pas sans
presenter certains inconvenients: il est connu que ltelaboration de
ses verres, faite dans des fours electriques munis d'electro- des en
molybdenum provoque une usure acceleree desdites electrodes.
Il est egalement connu que les verres possedant une forte teneur en
iron sont difficiles a homogeneiser en temperature et donc en
viscosite ce qui se traduit au fibrage par la formation d'un plus
grand nombre de defauts connus sous le nom de "perles" de verre. t8
presente invention a pour objet des compositions pour fibres de verre
qui presentent une temperature de transformation Tg elegves et des
temperatures relativement faibles aux viscosites pratiquement
utilisables pour le fibrage, sans presenter les incorrqenients des
verres connus.
La presente invention a egalement pour objet des compositione pour
fibres de verre qui presentent tout a la fois des temperatures
relativement faibles aux viscosites pratiquement utilisables pour la
fibrage et un ecart suffisamment grand entre la temperature du
liquidus et ces temperatures. la description suivante exposera de
maniere detaillee les caracteristiques et les avantages de ces
compositions.
L'invention consiste essentiellement en des verres sous forme de
fibres dont les compositions comprennent les oxydes suivants selon les
pourcentages ponderaux ainsi definis
SiO2 37 A 48 percent
Al2O3 13 A 25 percent
CaO 23 a 33 percent
MgO O,t a 7 percent
Fs2O3 0,1 A 3 percent
Na2 0 2 A 8 percent
K20 0,1 A 7 percent
La somme des teneurs en oxydes formateurs de reseau, a savoir la
silice et l'alumine, doit etre maintenue entre 55 et 65 percent en
poids. Ceci permet notamment d'obtenir des verres dont la teneur en
oxydes formateurs est suffisamment eleva pour assurer une bonne
aptitude au fibrage sans pour autant augmenter trop fortement la
viscosite.
La somme des oxydes alcalino-terreux, representes en ma jeure partie
par la chaux, doit etre maintenue entre 24 et 34 percent.
Au-dessous de 24 percent la temperature T commence a diminuer sensi g
blement; au-dessus de 34 percent l'ecart entre la tempreture de
fibrage et la temperature de liquidus est alors trop faible pour
obtenir de bonnes conditions de fibrage. La teneur en chaux est
maintenue a une valeur inferieure ou egale a 33 percent car au-dela,
l'action corrosive de cet oxide notamment sur les refractaires
constituant les parois des fours de fusion du verre devient trop
forte.
Par rapport aux verres de basalte l'incorporation d'une forte teneur
en oxydes alcalino-terreux permet tout a la fois d'obtenir des
temperatures correspondant au domaine de fibrage sensiblement egales
et de meintenir les temperatures correspondant aux viscosites eleves,
en particulier Tg.
L'incorporation d'oxydes alcaline et d'iron oxide, ce dernier en
faible quantite, permet d'ajuster la viscosite a haute temperature
sans diminuer notablement la temperature T
Le domaine prefere des compositions de verres selon l'invention est
defini par les limites ponderales suivantes
SiO2 39 A 45 percent
. Al2O3 15 A 20 percent
CaO 25 a 29 percent
90 0,1 A 5 percent
F2O3 0,5 A 2,5 percent
Na2O 2 a 6 percent
K2O 0,1 A 6 percent
Dans ce domaine prefere la somme des teneurs en silice et en alumine
est de preference comprise entre 58 et 62 percent; ceci permet, en
plus du role joue par ces oxydes et expose precedemment, d'ameliorer
les caracteristiques de devitrification.
Dans ce domaine egalement la somme des oxydes alkaline earth metal est
comprise de preference entre 25 et 32 percent. D'autre part la somme
chaux + alumine est maintenue a une valeur inferieure a 50 percent en
limitant la chaux a 29 percent et l'alumine a 20 percent.
Ces differentes limitations permettent egalement de moderer la
devitrification en maintenant notamment la temperature superieure de
devitrification au-dessous de 13000C.
La somme des teneurs en oxydes alcalins est, de preference, inferieure
b 11 percent, ce qui permet de concilier aux mieux le maintien d'une
temperature T aussi elevee que possible et l'ajuste- g ment des
temperatures correspondant aux viscosites convenant au fibrage
L'influence de ces differents oxydes est mise en evidence par les
differents verres donnes a titre d'exemples dans le ta blesu en
annexe.
Les fibres de verre selon l'invention sont obtenues par etirage par
fluide de filets de verre issus d'une multiplicite d'orifices fixes,
selon des procedes et des dispositifs connus de l'homme de l'art. I1
est notamment connu d'etirer des fibres a partir de filieres fixes en
alliage de platinum, dont la base est perces de nombreux orifices. Le
verre fondu s'ecoule des orifices a une temperature correspondant
sensiblement a la viscosite de log p = 1,7.
Les verres selon l'invention presentent cette viscositea une
temperature telle que l'ecart avec la temperature du liquidus est
superieur a 400C.
Les verres selon l'invention presentent des temperatures de
transformation T sensiblement egales a celles des verres de ba g salte
qui sont au moins egales a 6500C. Grace a cette caracteristique les
fibres obtenues a partir des verres selon l'invention peuvent etre
utilisees pour la fabrication de produits isolants susceptibles d'etre
portes jusqu'a environ 7000C sans changement notable de leur forme et
de leurs dimensions.
Dans le domaine de l'isolation thermique industrielle les fibres selon
l'invention sont avantageusement utilisees sous la forme de panneaux
geometriquement bisn definis, rigidifies par un lisnt polymerise, ou
sous la forme de produits tubulaires destines a l'isolation de
canalisations et appeles couramnent coquilles.
Les fibres selon l'invention peuvent etre utilisees egales ment sous
forme de matelas cousus sur du carton ou du grillage metallique, ou
sous forme de bourrelets, ou meme en vrac par remplissage.
Les fibres selon l'invention peuvent entrer dans la constitution de
parois coupe-feu.
Les fibres selon l'invention peuvent entrer egalement dans la
constitution de pots d'echappement ou elles jouent un role d'isolant
acoustique et/ou un rola de support de catalyseur.
D'une facon generale les fibres selon l'invention remplacent
avantageusement les fibres d'amiante dans bon nombre d'applications
comms les tissus, le renforcement de produits semirigides comme le
carton, ou produits rigides a deux phases.
TABLEAU
OXYDES Ex.1 Ex.2 Ex.3 Ex.4 Ex.5 Ex.6 Ex.7 Ex.8
SO2 42,3 46,2 43,8 46,3 45,2 39,4 38 40,7
Al2O3 18,5 14,3 16,6 13,6 14,8 18,9 23,8 17,9
CaO 27,7 26,3 27,7 23,3 23,5 28,7 27 31,8
MgO 0,3 0,4 3,2 0,8 0,9 0,6 0,4 1,2
Fe203 1,7 2,3 1,2 2 2 1,9 1,7 1,9
Na20 4,3 4,6 2,6 7,6 4,9 4,6 3,9 2,6 K28 4o3 5,4 3,2 5,8 6 5 4,3 3,1
Impuretes 0,9 0,5 1,7 0,6 2,7 0,9 0,9 0,8
Tg 682 675 690 635 661 682 693 691
Temperature (C) correspondant a:: log#= = 3 1143 1136 1143 1117 1136
1118 1172 1126 log#= 2 1300 1306 1291 1283 1303 1267 1324 1265 log= =
1,7 1363 1373 1350 1353 1370 1329 1390 1323
Liquidus (C)1230 1295 1250 1240 1255 1280 1330 1280
Vitesse maximale de croissance (.mn-1)
13,3 57 29,8 55 52,8 29 31,6 33
Temperature (C) verres pondant a la vitesse maxi asile
1150 1150 1100 1150 1150 1050 1135 1115
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1. Fibre de verre, caracterisee en ce que sa composition renferme les
oxydes suivants selon les pourcentages ponderaux ainsi definisSiO2 37
A 48 percent Al2O3 13 A 25 percent CaO 23 a 33 percent MgO 0,1 A 7
percent Fe203 0,1 A 3 percent Na2 O 2 A 8 percent K20 0,1 A 7 percent
la somme des pourcentages des oxydes alcalino-terreux demeurant
inferieure ou egale a 34 percent.
2. Fibre de verre selon la revendication 1, caracterisee en ce qu'elle
renferme ponderalementSiO2 39 A 45 percent Al2O3 15 A 20 percent CaO
25 a 29 percent MgO 0,1 A 5 percent Fe203 0,5 A 2,5 percent Na2 0 2 A
6 percent K20 0,1 A 6 percent la somme des. pourcentages des oxydes
alcalino-terreux demeurant inferieure ou egale a 32 percent.
3. Fibre de verre selon la revendication 2, caracterisee en ce que la
somme SiO2 + Al2O3 est comprise entre 58 et 62 percent.
4. Fibre selon l'une des revendications 2 st 3, caracterises en ce que
la somme des oxydes alcalins Na20 + K20 est egale ou inferieure a 11
percent.
5. Fibre de verre selon l'une des revendications precedentes,
caracterisee en ce que sa composition ponderale est la suivante:SiO2
43,8 percent Al2O3 16,6 percent CaO 27,7 percent MgO 3,2 percent Fe203
1,2 percent Na2O 2,6 percent KzO 3,2 percent Impuretes 1,7 percent
6. Fibre de verre selon l'une des revendications 1 a 4, caracterisee
en ce que sa composition ponderale est la suivanteSiO2 42,3 percent
A1203 18,5 percent CaO 27,7 percent MgO 0,3 percent Fe2O3 1,7 percent
Na2O 4,3 percent K20 4,3 percent Impuretes 0,9 percent
7. Fibre de verre selon l'une des revendications 1 a 4, caracterisee
en ce que sa composition ponderale est la suivanteSiO2 39,4 percent
Al2O3 18,9 percent CaO 28,7 percent MgO 0,6 percent Fe2O3 1,9 percent
Na20 4,6 percent K2O 5 percent Impuretes 0,9 percent
8. Produits isolants fabriques a partir des fibres de verre selon
l'invention.
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