CH260813A

CH260813A - Fibre de verre.

Info

Publication number: CH260813A
Authority: CH
Inventors: Maatschappij Algeme Kunstvezel
Original assignee: Algemeene Kunstvezel Mij
Priority date: 1939-12-20
Filing date: 1948-02-28
Publication date: 1949-04-15

Description


  Fibre de verre.    La présente invention a pour objet une  fibre de verre utilisable dans toutes les appli  cations des fibres de verre et en particulier  dans leurs applications à l'isolation.  



  Lors de l'emploi de produits en fibres de  verre obtenues à partir de verres ayant une  composition chimique courante, on a trouvé  que ces fibres vieillissent rapidement, qu'elles  deviennent graduellement moins résistantes et  plus fragiles avec le temps, et qu'elles ont  aussi une action défavorable sur les objets  avoisinants, particulièrement sur certains mé  taux. Le vieillissement des fibres de verre  dans leurs emplois variés et les effets destruc  teurs sur les matières avoisinantes telles que  certains métaux, sont particulièrement nets  quand les fibres sont maintenues en présence  d'humidité ou d'eau.  



  Le vieillissement et les effets destructeurs  des fibres de verre sur les matières avoisi  nantes sont dus premièrement à la présence  d'un alcali dans la composition des verres  constituant ces fibres, le composant alcalin  pouvant être     éliminé    (par lessivage) de la  surface des fibres de verre en laissant une  surface attaquée qui, examinée au microscope,  présente des aspérités et des creux, des points  aigus, des fissures et des discontinuités super  ficielles. La destruction des fibres sous l'in  fluence d'agents atmosphériques ambiants pa  raît résulter de l'absorption de l'humidité de  l'air par le composant alcalin du verre avec  formation d'une solution basique.

   Cette solu-         tion    attaque le verre en libérant toujours plus  d'alcali et en provoquant un cycle qui conduit  à la destruction de la fibre. Un but de la  présente invention est de surmonter cette  difficulté.  



  Une autre propriété demandée à la fibre  de verre, du fait de sa grande surface, est  d'être résistante aux acides. Le verre fibreux  vient fréquemment en contact avec des acides  à haute concentration dans l'atmosphère,  comme par exemple dans les villes, à proxi  mité des chemins de fer, etc., ou bien il peut  venir en contact avec des électrolytes à haute  concentration, comme par exemple sur les ba  teaux ou d'une autre manière au voisinage de  l'eau salée ou d'une saumure. Les laines miné  rales communément connues sous le nom de   laine de roche , ont des compositions ayant  une très faible résistance aux acides. Un but  de l'invention est de créer une matière qui  soit caractérisée par un haut degré de résis  tance aux acides.  



  La présence d'angles aigus semble produire  une concentration d'efforts qui cause une rup  ture prématurée des fibres et une diminution  marquée de la résistance. La présence de  soufre à l'état de sulfure que l'on rencontre  dans les laines de roche ou dans toutes les  laines obtenues dans un cubilot est aussi cause  d'effets très défavorables sur les matières  avoisinantes.

   Ces laines, ainsi que celles ayant  une forte teneur en alcali, tendent à corroder  les parois     #    leur contact quand on les utilisent           comme    matière isolante pour     panneaux.    Des  essais ont montré, par exemple,     qu'un    pan  neau en     aluminium    ou en alliage     d'aluminium     est sérieusement corrodé quand il reste en con  tact avec une telle     laine    minérale.  



       Dans    les objets en verre ordinaires,     comme     les     bouteilles    ou autres, on ne rencontre pas  ce problème, car la     surface    de ces objets est  relativement petite par rapport à leur masse,  par exemple de 570     cm2    pour 1 kg de verre  et la plus grande partie du verre est à     une     distance notable de sa surface. Quand, cepen  dant, le verre est étiré en fibres fines, sa sur  face est fortement     augmentée,    par rapport à  sa masse,     jusqu'à    atteindre plusieurs milliers  de mètres carrés par kilo de verre.

   Non seule  ment la surface augmente, mais, en plus, la       distance    que l'alcali doit franchir pour attein  dre la surface devient extrêmement petite, la  plus grande distance étant     évidemment    égale  au rayon de la fibre qui est de quelques mi  crons dans les circonstances habituelles. Tous  ces facteurs placent le problème de la compo  sition du verre sous un jour entièrement dif  férent.

   Lorsque l'on transforme une masse de  verre en     longues    fibres fines,     @    on augmente si  fortement le rapport surface/masse que l'al  cali peut être     facilement    éliminé (par lessi  vage) de la surface et causer un affaiblisse  ment sérieux et fatal du corps     fibreux    dans  son ensemble.  



  Il est     aussi    nécessaire pour la fabrication  de     produits    fibreux en verre contenant de  longues fibres ayant un     minimum    de granu.  lations     (shot),    de disposer d'un verre dont la  gamme de viscosité soit très étendue. Les com  positions     minérales    de la variété laine de  roche ont une     gamme    de viscosité très courte  et passent de la phase d'un liquide en fusion,  très mobile, à celle d'une masse cristalline, à  des températures voisines de 1320  C; leur       tension    superficielle et leur viscosité sont  telles qu'on obtient des fibres fines et courtes  avec un fort pourcentage de granulations.

   Au  contraire, une viscosité passant graduellement  de 60 à 70 poises environ à 1370  C à 300       poises        environ    à 1200  C est recherchée pour  obtenir des fibres longues et de plus gros dia-    mètre, ayant un minimum de granulations qui  permettent en particulier de constituer des  isolants légers et de qualité supérieure.  



  Une basse température de dévitrification  est une autre caractéristique importante pour  les verres destinés à la production de fibres  de verre. Enfin, le coût peu élevé de la ma  tière- première, la facilité de fusion et d'affi  nage de celle-ci et l'emploi de températures  modérées sont également des avantages impor  tants que permet d'obtenir la présente inven  tion.  



  Il a été trouvé que la réalisation des buts  ci-dessus n'est possible que dans un domaine  relativement étroit de compositions, assez  semblables à celles des verres     calco-sodiques,     mais qui se distinguent de ceux-ci par la pré  sence d'une petite quantité d'oxyde borique  et par     quelques    autres légères modifications  qui     éliminent    complètement, ou pratiquement  complètement, toute possibilité d'attaque alca  line et donnent par     ailleurs    un produit supé  rieur et apprécié.

   Cette découverte a permis  de     réaliser    des fibres à l'aide de verres rela  tivement bon marché, résistants     aux    acides et       aux    effets des agents atmosphériques, ayant  une courbe de viscosité graduelle et une faible       dévitrification,    en même temps     qu'un    coût  modéré.  



  La fibre de verre selon la présente inven  tion est caractérisée en ce qu'elle est consti  tuée par un verre comprenant 60 à 65     %    de       SiO2,    de 15 à 20% de     CaO    et     MgO    pris en  semble, de 8 à 12 % de     Na,,O    et     KZO    pris  ensemble, de 2 à 7 % de     BZO3    et de 2 à 6  d'au moins un oxyde métallique de formule       Me,03,    et dans lequel le rapport de la chaux  à la magnésie est d'au moins 1 :1, mais infé  rieur à 8 :1.  



  Le rapport moléculaire de la chaux à la  magnésie peut avantageusement être de 4 :1  environ. Un tel rapport permet d'atteindre la  température de     dévitrification    la plus basse  pour le verre envisagé. Si le rapport de la  chaux à la magnésie est inférieur à 1 :1 ou       supérieur    à 8 :1, on obtient des limites de       dévitrification    trop élevées. Au     moins    15       environ    de chaux et de magnésie sont néees-           saires    comme fondant. Une quantité de ces  oxydes supérieure à 20% diminue la résis  tance aux acides et augmente la vitesse et la  température de dévitrification.

   La viscosité et  le coût des verres de magnésie, exempts de  chaux, dans les proportions notées, sont  excessifs pour des verres fibreux.  



  La silice doit être comprise dans les limites  indiquées plus haut, car au-dessous de<B>60/00'</B>  la résistance aux acides est trop faible et, à  à plus de 65     %    environ ou dans tous les cas  au voisinage de     '70%o'    environ, la viscosité est  trop grande pour permettre la formation de  fibres. La teneur en alcali est aussi une va  leur critique, puisqu'une quantité supérieure  à 12 % affecte défavorablement la résistance  aux agents atmosphériques, tandis     qu'une     quantité inférieure à 8     %    d'alcali rend le  verre trop réfractaire et en provoque la     dé-          vitrification    aux températures élevées.  



  L'oxyde métallique de formule     Me,03    peut  être l'alumine ou l'oxyde de fer. Une quan  tité excessive d'alumine est généralement in  compatible avec la résistance aux acides, mais  une faible quantité, dans les cas où la teneur  en alcali est faible, contribue à abaisser la  tendance à la dévitrification.  



  La quantité d'oxyde borique présente  dans le verre doit être comprise entre 2 et       7%".    Une teneur en oxyde borique supérieure  à cette dernière valeur ne joue aucun rôle utile  et augmente le coût. Une teneur en oxyde bo  rique inférieure à 2     %    environ produit la  dévitrification du verre à des températures  élevées et entraîne aussi l'hydratation de  l'alcali, ce qui cause une autodestruction des  fibres.  



  La composition préférée suivante possède  toutes les caractéristiques désirables notées  plus haut:  
EMI0003.0011     
  
    Pourcentage
<tb>  SiO, <SEP> 63
<tb>  Ca0 <SEP> 14
<tb>  <B>MgO</B> <SEP> 3
<tb>  B,03 <SEP> 5
<tb>  Na,O <SEP> et <SEP> K,;O <SEP> 10
<tb>  Me20, <SEP> 5       Un tel verre une fois sous forme de fibres,  remplit les conditions de l'essai typique indi  qué ci-après. Cet essai sert à déterminer si  des fibres de verre ont les propriétés conve  nables de résistance aux actions chimiques.  Voici cet essai:  On introduit dans un     erlenmey        er    de  200     em3    en verre très riche en silice, exacte  ment 1 g de fibre de verre d'un diamètre de  fibre moyen ne dépassant pas 0,013 mm et  d'un diamètre de fibre maximum ne dépas  sant pas 0,018 mm.

   On ajoute exactement  100,0 cm' d'une solution N/100 d'acide sulfu  rique et on ferme le flacon avec un. bouchon  de caoutchouc à un trou. On     imerge    partielle  ment le flacon sur une hauteur de 5 cm dans  un bain-marie réglé par un thermostat, on  porte à 90  C et on maintient cette tempéra  ture pendant 4 heures. On retire le flacon du  bain, on le refroidit rapidement dans l'eau  courante, on ajoute 5 ou 6 gouttes de solution  de     phénolphtaléine    comme indicateur et on  titre l'acide en excès avec une solution N/50  d'hydroxyde de sodium jusqu'à coloration rose  très pâle. La formule suivante permet de cal  culer le pourcentage d'oxyde de sodium  extrait: [0,31 (100,0-2 (CC. de     NaOH    uti  lisé) ] =     %    oxyde de sodium.  



  L'essai ci-dessus, appliqué au verre de la  composition précitée, a révélé que la quantité  d'oxyde alcalin éliminée de la surface du  verre dans les conditions prescrites était infé  rieure à 0,20 % en poids du l'oxyde de sodium  présent. En fait, cette valeur n'a pas dépassé       0,13%    en poids.

Claims

REVENDICATION Fibre de verre, caractérisé en ce qu'elle est constituée par un verre comprenant 60 à 65 % de Si, r, de 15 à 20 % de Cao et 1 < 1g0 pris ensemble, < le 8 à 12% de Na .A etK ,O pris ensemble, de 2 à 7 % de B,03 et de 2 à 69,' d'au moins un oxyde métallique de formule Me,03 et dans lequel le rapport de la chaux à la magnésie est d'au moins 1 :1 mais infé rieur à 8 :1. SOUS-REVENDICA2rONS 1.

Fibre selon la revendication, caracté risée en ce que le rapport de la chaux à la magnésie du verre qui la constitue est d'envi ron 4 .1. 2. Fibre selon la revendication, caracté risée en ce que le verre qui la constitue titre 637, de SiO2, 14% de CaO, 3 % de MgO, 5 % de B203, 10 % de Na20 et K@O et 5 % dudit oxyde métallique de formule Me20, 3..

Fibre selon la revendication, caracté risée en ce que ledit oxyde métallique de for mule Me203 est A1203. 4. Fibre selon la revendication, caracté risée en ce que ledit oxyde métallique de for mule Me203 est de l'oxyde de fer. 5. Fibre selon la revendication, caracté risée en ce que la proportion de l'oxyde alca lin dans le verre, qui est dissoute par traite ment avec une solution N/100 d'acide sulfu rique, à 90 C pendant 4 heures, ne dépasse pas le 0,20% de tout l'oxyde alcalin présent dans le verre.