CS248881B1

CS248881B1 - Infinite filaments from igneous rocks, especially basalt

Info

Publication number: CS248881B1
Application number: CS616185A
Authority: CS
Inventors: Oldrich Sisr; Richard A Bares
Original assignee: Oldrich Sisr; Richard A Bares
Priority date: 1985-08-28
Filing date: 1985-08-28
Publication date: 1987-02-12

Abstract

Řešení se týká problému optimálního složení nekonečných vláken z vyvřelých hornin, zejména čedičů, pro výztuže stavebních materiálů, jako cementů, betonu apod. Je uvedeno složení čedičových vláken na bázi oxidu křemičitého, hlinitého, hořečnatého, vápenatého, sodného anebo draselného, železnatého anebo železitého, obsahujících dále oxid titaničitý, manganatý, fosforečný a přídavek oxidu titaničitého v hmotnostní koncentraci 0,5 až 4 %. Vlákna se osvSdčují v korozivním prostředí, mají zvýšenou odolnost proti alkáliím a příznivý Youngův modul pružnosti.The solution concerns the problem of the optimal composition of continuous fibers from igneous rocks, especially basalts, for reinforcement of building materials, such as cements, concrete, etc. The composition of basalt fibers based on silicon dioxide, aluminum, magnesium, calcium, sodium or potassium, ferrous or ferric oxide, further containing titanium dioxide, manganese dioxide, phosphorus and an addition of titanium dioxide in a mass concentration of 0.5 to 4%. The fibers are proven in corrosive environments, have increased resistance to alkalis and a favorable Young's modulus of elasticity.

Description

Vynález še týká nekonečných vláken z vyvřelých hornin, zejména čedičů.The invention relates to continuous filaments of igneous rocks, in particular basalt.

Pro výztuže stavebních materiálů z cementu, betonu aj. se používají skleněná vlákna, jak uvádí např. francouzský patent č. 2 439 758. Je popsáno i použití čedičových Vláken, která jsou ve srovnání se skleněnými vlákny ekonomicky výhodnější. Jako taveniny mají. čedič a jemu podobné vyvřelé horniny některé specifické vlastnosti. Sklo, které se taví přiGlass fibers are used for the reinforcement of building materials made of cement, concrete, etc., as disclosed, for example, in French Patent No. 2,439,758. Like melt they have. Basalt and igneous rocks like it have some specific characteristics. Glass melting at

500 °C a výše, má při 1 350 °C stejnou viskozitu jako čedič.500 ° C and above, at 1350 ° C, has the same viscosity as the basalt.

Zatímco čedič při 1 100 °C již tuhne, sklo tuhne až pod dolní chladící teplotou, která se pohybuje kolem 500 °C. 2 těchto vlastností vyplývají i možnosti tvarování, čedič, který se taví asi při 1 280 °C až 1 300 °C má velmi úzký interval zpracovatelnosti, který leží zhruba mezi 1 200 °C až 1 240 °C. Při zpracování čediče ve vlákna je nutno přidávat k vyvřeié hornině přísady.While the basalt solidifies at 1100 ° C, the glass solidifies below the lower cooling temperature, which is around 500 ° C. 2 of these properties also result in shaping possibilities, the basalt, which melts at about 1280 ° C to 1300 ° C, has a very narrow workability interval, which lies between about 1200 ° C to 1240 ° C. When processing the basalt into a fiber it is necessary to add additives to the igneous rock.

Např. podle evropského patentu č. 36 275 je podmíněna výroba čeSičovébp vlákna přísadou až 15 %· oxidu manganičitého. Patent USA Č. 4· 0Ó8 094 popisuje vlákna z vyvřelých hornin, kde je uvedeno chemické složení čediče, ke kterému je nutno přidávat jako přísadu 1 až 15 % oxidu zirkoničitého.E.g. according to European Patent No. 36,275, the production of the clarifier fiber is conditioned by the addition of up to 15% manganese dioxide. U.S. Patent No. 4,098,094 discloses igneous fibers which disclose the chemical composition of basalt to which 1-15% zirconia must be added as an additive.

Dosud známá čedičová vlákna jsou vyráběna s přísadami za účelem zajištění intervalu tažnosti, a to v množství které výrobu značně prodražují a neřeší komplexně nároky na odolnost vláken vůči alkáliím v souvislosti s dodržením mechanických vlastností:The basalt fibers known to date are manufactured with additives in order to provide an elongation interval in a quantity which makes production considerably more expensive and does not comprehensively address the alkali resistance of the fibers in connection with the maintenance of mechanical properties:

Uvedené nevýhody se odstraní nebo podstatně omezí řešením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že vlákna obsahují v hmotností koncentraci 50 až 62 % oxidu křemičitého SiO^r 10 až 15 %- oxidů hlinitého Al^O^, 2 až 5 % oxidu hořečnatého MgO, 5 až 12 % oxidu vápenatého CaO, 5 až 12 % oxidu sodného Na^O anebo draselného K₂O, 3,5 až 14 % oxidu železnatého FeO anebo žele2itého Fe_0-., 0,1 až 5 % oxidu titaničitého TiO , 0,1 až 3 % oxidu 2 3 2 manganatého MnO, 0,05 až 4 % oxidu fosforečného P₂0^ ^a přídavek 0,5 až 4,0 % oxidu titaničitého tío₂.The above-mentioned disadvantages are overcome or substantially reduced by the solution according to the invention, characterized in that the fibers contain, in a weight concentration of 50 to 62% SiO2, 10 to 15% Al2O4, 2 to 5% magnesium oxide. MgO, 5-12% CaO, 5-12% sodium oxide to potassium ^ O or K ₂ O, 3.5 to 14% of FeO or žele2itého Fe_0-., 0.1 to 5% of titanium dioxide TiO 0.1 to 3% of MnO 2, 0.05 to 4% of P ₂ O 4 ^and addition of 0.5 to 4.0% of TiO ₂ .

Bylo zjištěno, že volbou vhodného složení podle vynálezu je zajištěna dobrá zpracovatelnost bez nutnosti přísady, napomáhající tažnosti vláken. Přídavek oxidu titaničitého zabezpečuje zvýšení odolnosti vláken proti alkáliím a zlepšuje mechanické vlastnosti.It has been found that the selection of a suitable composition according to the invention ensures good processability without the need for an additive to aid the elongation of the fibers. The addition of titanium dioxide provides increased resistance to alkali and improves mechanical properties.

Vynález je dále objasněn dvěma příklady provedení, přičemž všechna %, uvedená v příkladech složení, představují hmotnostní koncentraci.The invention is further elucidated by two exemplary embodiments, all percentages given in the composition examples being by weight.

oxid křemičitý SiO₂ oxid hlinitý A^O^ oxid hořečnatý MgO oxid vápenatý CaO oxid sodný Na₂0 oxid draselný K₂0 oxid žele^itý Fe^^ oxid železnatý FeO oxid titaničitý Ti0₇ oxid manganatý MnO oxid fosforečný P₂O^ přídavek oxidu titaničitého TiO₂ silica SiO ₂ aluminum oxide A ^ O ^ magnesium oxide MgO calcium oxide CaO sodium oxide Na ₂ 0 potassium oxide K ₂ 0 ferrous oxide Fe ^^ ferrous oxide FeO titanium dioxide Ti0 ₇ manganese oxide MnO phosphorus p ₂ O ^ addition titanium dioxide TiO ₂

Youngův modul pružnosti MPaYoung's modulus of elasticity MPa

Odolnosti proti alkáliím za varu v 2 N NaOH po dobu h byl úbytek hmotnosti v %Alkali resistance to boiling in 2 N NaOH for h was weight loss in%

Příklad 1 Example 1 Příklad 2 Example 2 61,9 61.9 55,3 55.3 12,9 12.9 14,8 14.8 2,3 2.3 2,5 2.5 6,6 6.6 11,0 11.0 7,4 7.4 3,6 3.6 3,4 3.4 2,8 2.8 1,8 1,8 1,6 1.6 2,2 2.2 5,9 5.9 1,1 1.1 2,0 2,0 0,3 0.3 0,2 0.2 0,1 0.1 0,3 0.3 2,3 2.3 1,6 1.6 86 250 86 250 89 160 89 160 3,8 3.8 3,0 3.0

V uvedených příkladech provedení byl v prvním případě jako výchozí surovina použit čedič vhodného složení, ve druhém případě andezit. Zpracování bylo provedeno kontinuálním tažením nekonečných vláken, tj. vytahováním vlákna mechanickým tahem a navíjením vlákna na rotující buben nebo cívku. Vlákna byla tažena na zařízení, sestávajícím z platinrhodiové pece s.platin-rhodiovými tryskami délky 1,2 až 5,10 m.a s vnitřním průměrem trysek 1,4 až 2 .10' ^J ra.In the above examples, basalt of suitable composition was used as the starting material, and in the second case andesite. The treatment was carried out by continuously drawing the filaments, i.e. by pulling the filaments by mechanical pulling and winding the filaments onto a rotating drum or spool. The fibers were drawn on a device consisting of a platinum-rhodium furnace with platinum-rhodium nozzles 1.2 to 5.10 m long and with an internal nozzle diameter of 1.4 to 10.10 ^J.

Vlákna jsou vhodná jako výztuže do betonu, cementů, sádry, kovových odlitků apod.The fibers are suitable as reinforcement for concrete, cements, plaster, metal castings, etc.

Claims

Filaments of vyvřelýcn rocks, particularly basalts, characterized in that it contains a concentration by weight from 50 to 62% of silica SiO ^, 10 to 15% alumina Al ₂ 0 _3, 2-5% MgO, 5-12% CO calcium CaO, 5 to 12% Na 2 O and / or potassium K ₂ O,> 5 to 14% FeO 2 and / or Fe 2 O 4, 0.1 to 5% TiO ₂ , O 1 to 3% MnO, 0.05 to 4% P ₂ O 5 and the addition of TiO 2 at a concentration of 0.5 to 4.0% by weight.