玻璃组合物和由其制备的纤维制造技术

本发明专利技术的一些实施方式提供了由批料组合物形成的可纤维化的玻璃组合物，所述批料组合物包含一种或多种玻璃质矿物的量，包括珍珠岩和/或浮石。本发明专利技术的一些实施方式涉及由这种批料组合物形成的玻璃纤维，且复合材料和其它材料包含这种玻璃纤维。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的一些实施方式提供了由批料组合物形成的可纤维化的玻璃组合物，所述批料组合物包含一种或多种玻璃质矿物的量，包括珍珠岩和/或浮石。本专利技术的一些实施方式涉及由这种批料组合物形成的玻璃纤维，且复合材料和其它材料包含这种玻璃纤维。【专利说明】玻璃组合物和由其制备的纤维相关申请的交叉引用本申请要求于2012年2月3日提交的美国临时申请序列号N0.61/594，426的优先权，所述N0.61/594，426临时申请也是于2012年2月3日提交的美国专利申请序列号N0.13/365，590的部分继续申请，所述N0.13/365，590申请是于2009年8月3日提交的美国专利申请序列号N0.12/534，490的部分继续申请，上述专利中的每一件在此通过引用并入本文，如同在此处完整给出一样。专利
本专利技术涉及玻璃组合物，且特别地涉及用于形成纤维的玻璃组合物。专利技术背景连续玻璃纤维(E型玻璃和C型玻璃)的大规模商业化生产包括将主要由本质上是结晶或基本上结晶的矿物构成的批料熔融。这些结晶原材料到玻璃态的转化需要在熔融过程中施加大量的能量。考虑到伴随结晶材料的大量的能源投入，玻璃质或非晶矿物有时已经被用于玻璃组合物的生产。玻璃质或非晶结构能够减少熔融过程中消耗的能源的量。例如，已经使用诸如玄武岩和黑曜岩的玻璃质矿物作为用于生产矿棉的原料的重要部分。但是，与有些玻璃质矿物相关的缺点是这些矿物的高铁含量。玄武岩和黑曜岩都包含相对大量的铁，由此使它们产生高度吸收能量的熔体。因此，常规燃气炉的使用对于这些矿物的熔融加工典型地是不实用的。电熔可以用于处理高铁含量的玻璃质矿物，但是与常规燃气炉技术相比这在大量玻璃纤维生产中常常是一种限制。用于生产E型玻璃和C型玻璃纤维的原料通常含铁量低，由此允许大规模燃气炉的使用。珍珠岩(及其膨胀形态浮石)是以玻璃质形态天然存在的矿物。珍珠岩还未被广泛用作玻璃生产中的原料，这部分归因于其组成参数。珍珠岩的主要成分为Si02、Al2O3和碱金属氧化物(R2O)。S12典型地在珍珠岩中以约70-约75wt%的量存在。Al2O3典型地在珍珠岩中以约12-约15wt%的量存在。碱金属氧化物典型地在珍珠岩中以约3-约9wt%的量存在。这些参数与多种广泛使用的玻璃组合物的组成要求冲突，例如，包括E型玻璃和C型玻璃的那些组成要求。例如，E型玻璃组合物适于形成玻璃纤维。因此，大多数用于增强应用(例如聚合物增强应用的玻璃纤维)由E型玻璃组合物形成。E型玻璃组合物通常限制碱金属氧化物的量不超过2%。珍珠岩的高碱金属氧化物含量与此限制不符，且致使珍珠岩很大程度上不适合在用于生产E型玻璃组合物的批料组合物中使用。此外，C型玻璃组合物也已被用于形成在酸性环境中耐腐蚀的纤维。为了能够耐酸性腐蚀，C型玻璃组合物包含高的S12含量和低的Al2O3含量(< 8wt% )。珍珠岩的高Al2O3含量通常排除了珍珠岩在用于生产C型玻璃组合物的批料组合物中的使用。专利技术概述 一方面，本专利技术提供了由包含大量的一种或多种玻璃质矿物的批料组合物形成的玻璃组合物，所述玻璃质矿物包括珍珠岩和/或浮石。另一方面，本专利技术提供了由本文所述的玻璃组合物形成的玻璃纤维。在一些实施方式中，本专利技术提供了由包含至少50wt%的玻璃质矿物和至少5wt%的钠源的批料组合物形成的玻璃组合物，其中所述玻璃质矿物以至少80wt%的量包含S12与Al2O3的组合。在一些实施方式中，所述批料组合物包含至少65wt%的玻璃质矿物,所述玻璃质矿物以至少80被％的量包含S12与Al2O3的组合。在一些实施方式中，包含S12与Al2O3的组合的玻璃质矿物为珍珠岩、浮石或它们的混合物。在其它实施方式中，本专利技术提供了由包含至少10wt%玻璃质矿物和至少5?七％的钠源的批料组合物形成的玻璃组合物，其中所述玻璃质矿物以至少80wt%的量包含S12与Al2O3的组合。在一些实施方式中，所述批料组合物包含至少25wt%的玻璃质矿物，所述玻璃质矿物以至少80wt %的量包含S12与Al2O3的组合。在一些进一步的实施方式中，批料组合物包含至少40wt%的玻璃质矿物，所述玻璃质矿物以至少80被％的量包含S12与Al2O3的组合。在一些实施方式中，包含S12与Al2O3的组合的玻璃质矿物为珍珠岩、浮石或它们的混合物。此外，在一些实施方式中，所述批料包含至少10?〖％的钠源。在一些实施方式中，钠源包括碳酸钠(苏打)。在一些实施方式中，例如，那些使用较低含量的玻璃质矿物的情况，批料可包含一种或多种另外的硅和/或铝的源。在一些这样的实施方式中，批料可包含至少1(^丨％的硅和铝两者的源。在一些这样的实施方式中，硅和铝两者的源为含铝的硅酸盐矿物，例如高岭石、地开石、埃洛石、珍珠陶土、蒙脱石，或碱金属铝硅酸盐。在一些实施方式中，批料包含至少1wt %的硅源。在一些实施方式中，批料包含至少1wt %的铝源。 在另一实施方式中，本专利技术提供了玻璃组合物，其包含53-64wt%的Si02、8-12?丨％的Al203、8.5-18?丨％的碱金属氧化物(R2O)组分和金属氧化物(RO)组分，其中所述金属氧化物组分以提供约0.15-约1.5的民0/1?0质量比的量存在。在一些这样的实施方式中，所述玻璃组合物包括10-12wt %的Al2O315在另一实施方式中，本专利技术提供了玻璃组合物，其包含53_64wt%的Si02、8-12?丨％的Al203、8.5-18?丨％的碱金属氧化物(R2O)组分和金属氧化物(RO)组分，其中所述金属氧化物组分以提供约0.15-约1.7的民0/1?0质量比的量存在。在一些这样的实施方式中，所述玻璃组合物包括10-12wt% Al2O30在一些实施方式中，R2O组分包括Na20、K20或Li2O或它们的混合物。在一些实施方式中，本专利技术的玻璃组合物以6.5wt % -约16wt %的量包含Na20。在一些实施方式中，玻璃组合物以0.5wt% _5wt%的量包含K20，在一些实施方式中为0.5wt% -4wt%，且在进一步实施方式中为2wt% -4wt%。在一些实施方式中，玻璃组合物以至多2被％的量包含Li20。在一些实施方式中，RO组分包括MgO、CaO、SrO, BaO或ZnO或它们的混合物。在一些实施方式中，RO组分以7wt%-31被％的量存在于本专利技术的玻璃组合物中。在一种实施方式中，玻璃组合物以至多约5被％的量包含MgO。在一些实施方式中，玻璃组合物以7wt% _26被％的量包含CaO。在一些实施方式中，玻璃组合物以至多3被％的量包含ZnO。在一些实施方式中，本专利技术的玻璃组合物包含除RO以外的金属氧化物，其包括但不限于ZrO2、T12、MnO2或La2O3或它们的混合物。在另一实施方式中，本专利技术提供了玻璃组合物，其包含56_63wt%的Si02、9-12界七％的△1203、12-17界七％的 RO(CaO+MgO)、12-14界七％的 R2O(Na2CHK2O)、0_2界七％的 Li20、0-3wt% 的 ZnCKCUwt1^ 的 ZrOyCHwt1^ 的 MnO2 和 Cdwt1^ 的 La2O3。在另一实施方式中，本专利技术提供了玻璃组合物，其包含60_64wt%的Si0本文档来自技高网...

【技术保护点】
由批料组合物形成的可纤维化的玻璃组合物,所述批料组合物包含：至少10wt％的玻璃质矿物,所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合；至少5wt％的钠源。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪，J·C·沃特森，
申请(专利权)人：PPG工业俄亥俄公司，
类型：发明
国别省市：美国;US