具有基本上无硼的组合物的连续玻璃纤维，并且它基本上由下列成分组成： 成分 重量％ ＳｉＯ↓［２］ ５９．０－６２．０ ＣａＯ ２０．０－２４．０ Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］ １２．０－１５．０ ＭｇＯ １．０－４．０ Ｆ↓［２］ ０．０－０．５ Ｎａ↓［２］Ｏ ０．１－２．０ ＴｉＯ↓［２］ ０．０－０．９ Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］ ０．０－０．５ Ｋ↓［２］Ｏ ０．０－２．０ ＳＯ↓［３］ ０．０－０．５ 其中该组合物具有（ｉ）在２１００－２５００华氏度（１１４９－１３７１℃）下的粘度为１０００泊，（ｉｉ）该玻璃的液相线温度至少比成型温度低１００华氏度（３８℃）。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）
Boron free glass fiber
Continuous glass fiber has basically no boron composition, and it basically consists of the following components: component%SiO: 2 59.062.0CaO20.024.0Al weight: 2 O: 3 12.015.0MgO1.04.0F: 2 0.00.5Na: 2 O0.12.0TiO: 2 0 0.9Fe: 2 O: 3 0.00.5K: 2 O0.02.0SO: 3 0.00.5 wherein the composition has a (I) in 21002500 (11491371 degrees C) the viscosity of 1000 poise (II) the liquidus temperature of the glass is at least 100 degrees Fahrenheit (38 DEG C) lower than the molding temperature.
【技术实现步骤摘要】
本申请为1995年12月6日提交的系列号为08/568,008的美国专利申请的部分继续申请，所说的08/568,008号美国专利申请又是1995年6月6日提交的系列号为08/469,836的美国申请的部分继续申请。本专利技术涉及连续的玻璃纤维，它具有无硼，即基本上没有硼的玻璃组合物。本专利技术的玻璃纤维可用作增强和纺织玻璃纤维。用于制造连续玻璃纤维原丝的标准玻璃组合物是“E”玻璃，这种玻璃可以追溯到1940年。虽然过去了50年，但通常描述于US2,334,961中的E玻璃仍然是最常用的用于制造纺织和增强玻璃纤维的玻璃。E玻璃的最重要的优点在于其液相温度低于其成型温度达200华氏度(93℃)，所说的成型温度是玻璃粘度一般接近于1000泊的温度。E玻璃可以在较低的温度下熔化并澄清。E玻璃具有在相当低的宽温度范围内可操作的粘度、较低的液相温度范围和较低的失透速度。通常这些玻璃组合物可以使用于制造玻璃纤维的操作温度在1900-2400华氏度(1038-1316℃)，而其液相温度约为2100华氏度(1149℃)或更低。工业上为了进行连续的玻璃制造，通常保持成纤温度超过其液相温度约100华氏度(38℃)，以避免在玻璃输送系统和玻璃电熔白金坩埚中发生失透。在七十年代中期，人们开发出了含硼和氟玻璃，这种玻璃可以满足这些操作条件。参见US4026715。但是，在玻璃熔体中的硼和氟是挥发性的成分，它们会使玻璃熔化操作中的总排出物明显增加。没有硼或氟的玻璃组合物是已知的，例如英国专利说明书520427中所说。但是，已知的无硼和氟玻璃组合物存在所说的问题。在英国专利说明书520427中所说的这种纺织玻璃需要在实际上不可能的高温操作条件下熔化并成型。在玻璃电熔白金坩埚或成型过程中常常会发生失透(结晶化)。举例来说，英国专利说明书520247描述了基本上无碱的玻璃组合物，该组合物含有CaO、MgO、Al2O3和SiO2，它还可以通过加入B2O3、CaF2、P2O5或少量碱，如Na2O、K2O或氧化锂来进行改性。但是，这些玻璃中只有少量玻璃成纤并且只有含硼玻璃可以没有困难地以连续的成纤工艺成纤。在该英国对比文献第二页上的玻璃1是一种无硼玻璃，它可以借助于其液相线温度和成型温度之间的100华氏度(38℃)之差而以连续的成纤工艺成纤，但是其2350华氏度(1288℃)的成型温度太高了，以至于不能根据早期已知的工艺来成型。在该英国对比文献中玻璃2的粘度在仅比液相温度高87华氏度(31℃)的温度下为1000泊。这可能会在连续的玻璃纤维制造过程中导致失透。英国专利520247指出这种玻璃优选地用于绝热玻璃棉，这种玻璃可以以比连续纤维更小的液相线温度和成型温度差来成型。该英国对比文献中的玻璃3的液相线温度超过成型温度52华氏度(11℃)并且在连续纤维操作过程中在玻璃电熔白金坩埚中结晶。Spoull的US4542106描述了无硼和氟玻璃纤维组合物。通常，它们含有58-60％SiO2，11-13％Al2O3，21-23％CaO，2-4％MgO和1-5％TiO2。该玻璃纤维组合物还可以含有碱金属氧化物和痕量Fe2O3，除了没有硼和氟以及存在大量TiO2以外，该玻璃具有漏电特性，因此它们可以用于标准E和“621”玻璃中(621玻璃通常描述于US2571074中)。Erickson等人的US3847627还描述了可成纤的玻璃组合物，该玻璃组合物无硼和氟并且含有大量的TiO2。Erickson等人的组合物基本上由54.5-60％SiO2、9-14.5％Al2O3、17-24％CaO、2-4％TiO2、1.5-4％MgO和1-5.5％ZnO、SrO或BaO组成。但是采用大量的二氧化钛存在缺点。例如，大量的氧化钛会使玻璃产生不合适的颜色。为了降低玻璃纤维的制造成本以及降低对环境的污染，同时不会增加生产成本，人们需要在本领域内对玻璃组合物进行改进，该玻璃组合物基本上没有硼和氟，但避免不合适的着色，同时具有E玻璃的优点并且可以很容易地以连续成纤工艺成纤。因此，本专利技术的目的在于获得符合经济上和环境上的要求并具有优良性能的玻璃纤维。另一个目的在于制备具有较少或没有硼和氟的玻璃纤维组合物，它可以没有太大困难地成纤。这些和其它一些目的及优点可以通过本专利技术的玻璃纤维来实现。我们发现在配合料中必须降低硫酸盐的含量以有效地熔化并成型具有通常与在英国专利520247中所说成分相似的成分的玻璃。但是，本专利技术的玻璃组合物出乎人们意料地导致较大的成型温度和液相线温度之差(即较宽的δT值)。我们具有改进的玻璃组合物，还采用一种可以使我们成功地使玻璃成纤并具有特殊性能的方法。本专利技术的适用于纺织和增强玻璃纤维的玻璃纤维具有一种玻璃组合物，它基本上由下列成分组成成分数量(重量％)SiO259.0-62.0CaO 20.0-24.0Al2O312.0-15.0MgO 1.0-4.0F20.0-0.5Na2O 0.1-2.0TiO20.0-0.9Fe2O30.0-0.5K2O0.0-2.0SO30.0-0.5所有成分的总量，包括该组合物中任何的痕量杂质为100％。该玻璃在2100-2500华氏度(1149-1371℃)下的粘度为1000泊，并且该玻璃的液相线温度至少比成纤温度低100华氏度(38℃)。除了其高温操作条件以外，这些玻璃可以成纤时在成电熔白金坩埚或成型时不失透。在优选的实施方案中，MgO的重量百分比为2.0-3.5％。在另一个优选的实施方案中，这些组合物中SiO2、CaO、Al2O3、MgO和R2O()的量为成分数量(重量％)SiO259.0-61.0CaO 21.5-22.5Al2O312.7-14.0MgO 2.5-3.3Na2O+K2O 0.1-2.0TiO20.0-0.6这些玻璃在2200-2400华氏度(1204-1316℃)下的粘度为1000泊，并且该玻璃的液相线温度至少比粘度为1000泊的温度低125华氏度(52℃)。更优选地，SiO2、CaO、Al2O3、MgO和R2O的量为成分 数量(重量％)SiO259.5-60.5CaO 21.7-22.3Al2O313.0-13.5MgO 2.7-3.3Na2O+K2O 0.5-1.0在特别优选的实施方案中，TiO2的量不高于0.6％重量，更优选地不高于0.04％重量。在另一个优选的实施方案中，TiO2的量不高于0.6％重量并且F2的量基本上为0。在另一个优选的实施方案中，硫酸盐、氟和二氧化钛的量基本上为0。在特别优选的实施方案中，可以制备大致具有下列玻璃组合物的连续纤维60.1％SiO2；22.1％CaO；13.2％Al2O3；3.0％MgO；0.2％K2O；0.2％Fe2O3；0.1％F2；0.5％TiO2和0.6％Na2O。该玻璃的温度特性为约2300华氏度(1260℃)的log3，约2200华氏度(1200℃)的液相线温度和约150华氏度(66℃)的δT。这种玻璃大约还具有下列性能比重(纤维的，根据ASTM D1505)约为2.62g/ml；在23℃下的抗张强度(原始的、未浸润的由实验室制备的单根纤维，ASTMD2101)约为3100-3800MPa(450-550kpsi)；弹性模量(声法)约为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：W·L·艾斯特斯，D·A·霍夫曼，J·W·温格特，
申请(专利权)人：欧文斯科尔宁格公司，
类型：发明
国别省市：
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