一种R-玻璃组合物，包含含量为59.0-64.5wt％的SiO2、含量为14.5-20.5wt％的Al2O3、含量为11.0-16.0wt％的CaO、含量为5.5-11.5wt％的MgO、含量为0.0-4.0wt％的Na2O、含量为0.0-2.0wt％的TiO2、含量为0.0-1.0wt％的Fe2O3、含量为0.0-约3.0wt％的B2O3、每种以0.0-约1.0wt％的量存在的K2O、Fe2O3、ZrO2和氟、每种以0.0-约2.0wt％的量存在的SrO和ZnO。在示例性的实施方式中，玻璃组合物不含锂或硼。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改善了模量的不含锂玻璃相关申请的交叉引用本申请涉及和要求2009年8月4日提交的题为“改善了模量的不含锂玻璃”的美国临时专利申请系列No. 61/231，203和2009年8月5日提交的题为“改善了模量的不含锂玻璃”的美国临时专利申请系列No. 61/231，482的所有优先权益，两个专利申请的所有内容以整体引用的方式明确并入本文。本专利技术的
和工业可应用性本专利技术总体上涉及玻璃组合物，更特别地，涉及在不添加或包含锂的情况下获得可接受的成型和机械性能且其组分在耐火材料熔炉中熔融的高性能玻璃组合物。
技术介绍
玻璃纤维由以特定比例组合以产生要求的化学组成的各种原料制备。这些汇集的材料通常称为“玻璃配合料”。为了形成玻璃纤维，玻璃配合料典型地在熔炉或熔化设备中熔融，熔融的玻璃通过漏板或孔板拉成单丝，并将含有润滑剂、偶联剂和成膜粘合剂树脂的水性上浆组合物施用到单丝上。施用上浆剂后，纤维会聚集成一束或多束原丝，缠绕为捆， 或替代地，在润湿的情况下将纤维切碎并收集。然后将收集的短切原丝干燥并固化，形成干燥的短切纤维，或可以将它们在它们润湿的条件下作为湿的短切纤维打包。玻璃配合料及由其制备的玻璃的组成典型地以组分的百分比为单位表示，其主要表示为氧化物。Si02、A1203、CaO, MgO, B2O3> Na2O, K2O, 1 、少量的其他化合物例如Ti02、 Li20、Ba0、Sr0、Zn0、Zr02、P205、氟和SO3都是玻璃配合料的常见组分。通过改变这些氧化物的含量或除去玻璃配合料中的一些氧化物，可以制备许多类型的玻璃。可以制备的这些玻璃的实例包括R-玻璃、E-玻璃、S-玻璃、A-玻璃、C-玻璃和ECR-玻璃。玻璃组成控制着玻璃的成型和产品性能。玻璃组成的其他特征包括原料成本和环境影响。按惯例，锂以锂辉石(锂铝硅酸盐原料)的形式添加到玻璃纤维组合物中，以便促进熔融并获得所要求的机械和成型性能。例如，锂对降低玻璃配方的粘度非常有效。虽然在机械和成型性能方面含锂玻璃组合物可具有所要求的性能，但是玻璃组合物中存在的锂提高了玻璃纤维的制造成本。如果加入锂可以足够地降低粘度，使得能够在耐火材料池窑而不是钼熔炉中熔融高性能玻璃例如R-玻璃，那么这些成本可以被抵消。R-玻璃通常在钼熔炉中熔融。成型性能的唯一组合是允许玻璃在常规耐火材料池窑和玻璃分配系统中熔融和分配。首先，玻璃必须保持足够低的温度，以免玻璃侵蚀性地破坏耐火材料。例如在超过耐火材料的最高使用温度或使玻璃腐蚀和冲刷耐火材料的速率增加至一个不可接受的高水平的情况下，就可发生对耐火材料的破坏。当通过降低玻璃粘度使玻璃变得更具流动性时， 耐火材料的腐蚀速率急剧增加。因此，为了使玻璃在耐火材料池窑中熔融，耐火材料池窑的温度必须保持低于一定温度，并且粘度(例如，流动阻力)必须保持高于一定粘度。而且， 玻璃在熔融单元中以及贯穿整个分配和纤维化过程的温度必须足够高以防止玻璃结晶化 (即，温度必须保持高于液相线温度)。在成纤器，通常要求纤维化所选择的温度(即，成型温度)和玻璃的液相线温度之4间的温度差最小。该温度差ΔΤ用以衡量如何能够容易地形成连续纤维而不产生由析晶引起的断裂而造成纤维生产的中断。因此，理想地，尽可能具有大的Δ T，以便实现连续无中断的玻璃纤维成型。在寻求具有更高终端性能的玻璃纤维的过程中，有时牺牲ΔΤ以达到所需的使用性能。这种牺牲的结果是需要将玻璃在钼或钼合金衬里的炉中熔融，这是因为温度超过了常规耐火材料最高使用温度，或者是因为玻璃粘度使得不能将玻璃体的温度保持在高于液相线温度，同时产生足够高的玻璃粘度使得耐火材料的腐蚀保持在可接受的水平。S-玻璃是发生这两种现象的良好例子。S-玻璃的熔融温度对普通耐火材料来说太高，且ΔΤ非常小(或负值)，因此造成玻璃非常容易流动，对常规耐火材料具有很大的腐蚀性。常规的 R-玻璃也具有很小的ΔΤ，因此在钼或钼合金衬里的熔炉中熔融。将锂添加到配方中，充分地扩大了 R-玻璃的Δ Τ，使得允许R-玻璃在标准耐火材料熔炉中熔融。然而，锂原料非常昂贵，极大地增加了玻璃纤维的制造成本。因此，在本领域中对于高性能、不含锂玻璃组合物有需求，所述高性能、不含锂玻璃组合物保持有有益的机械和物理性能(例如，比模量和拉伸强度)以及成型性能(例如液相线温度和成型温度)，其中成型温度足够低、且成型温度和液相线温度之间的差异足够大，以便使玻璃组合物的组分能够在常规耐火材料池窑中熔融。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施方式中，提供了一种R-玻璃组合物，其包括含量为 59. 0-64. SiO2、含量为 14. 5-20. 5wt% 的 Al2O3、含量为 11. 0-16.CaO、含量为 5. 5-11. 5wt%&Mg0、含量为 0. 0-4. Owt % ^ Na20、含量为 0. 0-2. Owt % ^ TiO2、含量为 0. 0-约3. Owt % ^ B203、每种以0. 0-约1. Owt %的量存在的K2O, Fe203> ZrO2和氟、每种以 0. 0-约2. Owt %的量存在的SrO和&ι0。本文所用的词组“wt% ”特意定义为总组成的以重量表示的百分比。此外，组合物可以任选地包含痕量的其他组分或杂质。在示例性的实施方式中，玻璃组合物不含或基本不含锂和硼。进一步，玻璃组合物具有足够低的成型粘度， 使得在玻璃纤维成型中利用低成本的耐火材料熔炉代替常规的高成本钼合金衬里熔炉。在本专利技术的另一个实施方式中，由以上描述的组合物形成的连续R-玻璃纤维采用耐火材料池窑制备。通过利用由耐火砖形成的耐火材料池窑，可以降低与通过本专利技术组合物制备的玻璃纤维生产相关的制造成本。R-玻璃组合物可以用来形成在纺织品中使用的连续的玻璃原丝，以及作为增强物用于形成风叶和航空结构中。在本专利技术的另一个实施方式中，提供了一种形成R-玻璃纤维的方法。该纤维可以通过获得原料并按合适的量混合组分，以便提供最终组合物所要求的重量百分比而形成。 然后将混合的配合料在传统耐火材料熔炉中熔融，并经由钼合金基的漏板的拉丝漏孔拉制形成玻璃纤维。玻璃纤维原丝由单根的单丝聚集在一起形成。玻璃纤维原丝可以以适合预期应用的常规方式缠绕并进一步加工。在本专利技术的另一个实施方式中，由本专利技术组合物形成的玻璃纤维具有不大于约 1330°C的液相线温度、小于约1405°C的log3温度、最高约1!35°C的Δ T以及至少3. 24X IO6 米的比模量。在本专利技术的另一个实施方式中，由本专利技术组合物形成的玻璃纤维具有约4187Mpa-约 4357Mpa 的强度。在本专利技术的另一个实施方式中，玻璃组合物具有足够低的成型粘度、足够大的 △ T，以便在玻璃纤维成型中利用低成本耐火材料熔炉代替常规的高成本钼合金衬里熔炉。在本专利技术的另一个实施方式中，由于熔融玻璃组合物需要较低的能量输入，所以由本专利技术的R-玻璃组合物形成的纤维以低成本形成。在本专利技术的另一个实施方式中，本专利技术的玻璃具有与传统的含锂R-玻璃组合物类似的比模量强度和ΔΤ。因此，本专利技术的组合物保持了制造工业上可接受的R-玻璃纤维和由该R-玻璃纤维制备的纤维产品的能力。在本专利技术的另一个实施方式中，通过从组合物中去除锂并利用常规耐火本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：D·霍夫曼，P·迈克金尼斯，J·温格特，A·贝尔特罗，
申请(专利权)人：OCV智识资本有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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