高強(qiáng)度玻璃組合物和纖維的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及玻璃組合物以及由所述玻璃組合物制成的高模量和高強(qiáng)度的玻璃纖維，其能夠經(jīng)濟(jì)、連續(xù)地加工并且適于制備高強(qiáng)度和/或高剛性、低重量的復(fù)合材料，例如風(fēng)輪機(jī)葉片；按重量%計(jì)，所述玻璃組合物包含如下限定范圍內(nèi)的以下組分：介于約56重量%至約61重量%之間的SiO2；介于約16重量%至約23重量%之間的Al2O3，其中SiO2/Al2O3的重量%之比介于約2至約4之間；介于約8重量%至約12重量%之間的MgO；介于約6重量%至約10重量%之間的CaO，其中MgO/CaO的重量%之比介于約0.7至約1.5之間；介于約0重量%至約2重量%之間的Na2O；小于約1重量%的Li2O；以及總量小于約2重量%的剩余的過(guò)渡金屬氧化物。
【專利說(shuō)明】高強(qiáng)度玻璃組合物和纖維
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開總體上涉及玻璃組合物，其適合用于連續(xù)制備高強(qiáng)度的玻璃纖維，具體而言，本公開涉及由該組合物形成的纖維及其復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前存在大量的針對(duì)高強(qiáng)度和高模量而設(shè)計(jì)的、至少能夠形成纖維的玻璃類型。例如，R-玻璃和S-玻璃是這些玻璃類型的例子，這兩種玻璃的強(qiáng)度都高于含硼E-玻璃。R-玻璃被認(rèn)為是高強(qiáng)度、高模量的玻璃，其可形成纖維并且在航空復(fù)合材料應(yīng)用中是有用的。R-玻璃通常由氧化硅、氧化鋁、氧化鎂和氧化鈣構(gòu)成。
[0003]S-玻璃通常由氧化硅、氧化鋁和氧化鎂構(gòu)成(國(guó)際ASTM(D578_05))。S-玻璃纖維具有稍微更高的機(jī)械強(qiáng)度，這在部分程度上是由于其具有比R-玻璃纖維更高的二氧化硅含量和更少的氧化鈣含量。S-玻璃類型的化學(xué)組成還提供了可用于高強(qiáng)度應(yīng)用(例如彈道防護(hù)裝備)的高強(qiáng)度玻璃纖維。德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會(huì)(DIN)將S-玻璃歸類為鋁硅酸鹽玻璃(例如，主要為三氧化鋁和二氧化硅)并且具有約10重量％的MgO (DIN1259-1)，而沒(méi)有添加CaO0
[0004]R-玻璃類型和S-玻璃類型的一個(gè)缺陷在于--與E-玻璃相比，在纖維形成過(guò)程中它們需要采用更高的熔融和加工溫度，而這通常要求通過(guò)在專用熔窯中將組合物成分熔化來(lái)制備R-玻璃和S-玻璃，所述熔窯例如是具有鉬襯里的熔窯，這樣，與E-玻璃纖維相比，形成R-玻璃纖維和S-玻璃纖維的制備成本就升高了。此外，較高的加工溫度會(huì)降低纖維漏板(fiber bushing)的壽命，而更換纖維漏板的費(fèi)用是昂貴的。理想的是，希望將采用耐火襯里熔窯(refractory lined melter)和低纖維漏板溫度的連續(xù)成纖工藝與高強(qiáng)度的玻璃組合物結(jié)合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]提供了用于形成連續(xù)玻璃纖維的玻璃組合物，其適合用于高強(qiáng)度應(yīng)用并且能夠采用低成本的直接熔化爐而經(jīng)濟(jì)地形成玻璃纖維。所述玻璃組合物表現(xiàn)出適于耐火襯里爐的低熔化溫度和成纖溫度。所述玻璃組合物既具有這些加工優(yōu)點(diǎn)，又具有那些價(jià)格較高、加工較受限的玻璃纖維(例如S-玻璃和R-玻璃)所具有的強(qiáng)度特性。
[0006]由此，在一個(gè)實(shí)施方案中，提供了一種組合物，其包含:介于約56重量％至約61重量％之間的SiO2 ;介于約16重量%至約23重量％之間的Al2O3,其中SiO2Al2O3的重量%之比為介于約2至約4之間；介于約8.5重量％至約11.5重量％之間的MgO ;介于約6重量％至約10重量％之間的CaO，其中MgO/CaO的重量％之比為介于約0.7至約1.5之間；介于約O重量％至約2重量％之間的Na2O ;小于約I重量％的Li2O ；以及總量小于約2重量％的剩余的過(guò)渡金屬氧化物。還提供了由所述組合物形成的玻璃纖維。
[0007]一方面，所述玻璃組合物包含:介于約57.5重量％至約60.5重量％之間的SiO2 ；介于約17.3重量％至約21.5重量％之間的Al2O3,其中SiO2Al2O3的重量％之比為介于約2.7至約3.5之間；介于約9.0重量％至約11.3重量％之間的MgO ;介于約7.5重量％至約
9.7重量％之間的CaO，其中MgO/CaO的重量％之比介于約1.0至約1.2之間；介于約0重量％至約2重量％之間的Na2O ;小于約0.5重量％的Li2O ；以及總量小于約2重量％的剩余的過(guò)渡金屬氧化物。還提供了由所述組合物形成的玻璃纖維。
[0008]另ー方面，存在于所述玻璃組合物或纖維中的四種含量最高的氧化物的重量％可以如下表示:57 ≤ SiO2 く 60 ；17 く Al2O3 ≤ 22 ;7 ≤ MgO ≤ 12 ;7 ≤ CaO ^ 11.5 ；I≤Na2O≤2 ;其中，所述玻璃組合物或纖維具有以下氧化物之比:2.7≤SiO2Al2O3≤3.5(按重量％計(jì))以及0.8≤MgO/CaO≤1.2 (按重量％計(jì))。
[0009]在另ー個(gè)實(shí)施方案中，提供了一種用于在玻璃熔窯中提供連續(xù)的、可生產(chǎn)的高模量玻璃纖維的方法。所述方法包括以下步驟:將組合物提供至玻璃熔窯的熔化區(qū)，所述組合物包含:介于約56重量％至約61重量％之間的SiO2 ;介于約16重量％至約23重量％之間的Al2O3，其中Si02/Al203的重量％之比介于約2至約4之間ュ介于約8重量％至約12重量％之間的MgO ;介于約6重量％至約10重量％之間的CaO，其中MgO/CaO的重量％之比為介于約0.7至約1.5之間；介于約0重量％至約2重量％之間的Na2O ;小于約I重量％的Li2O ；以及總量小于約2重量％的剰余的過(guò)渡金屬氧化物；以及將所述組合物加熱至超過(guò)所得玻璃的液相線溫度的成型溫度，從而形成可成纖的熔融玻璃，以及使所述熔融玻璃連續(xù)成纖，由此持續(xù)進(jìn)行可生產(chǎn)的高模量玻璃成纖エ藝。
[0010]在另ー個(gè)實(shí)施方案中，提供了玻璃纖維增強(qiáng)制品。所述制品包含上述組合物的玻璃纖維以及有機(jī)基質(zhì)材料、無(wú)機(jī)基質(zhì)材料或有機(jī)-無(wú)機(jī)基質(zhì)材料。
【具體實(shí)施方式】
[0011]本文公開和描述的玻璃適于在常規(guī)市售可得的廣泛用于制備玻璃增強(qiáng)纖維的耐火村里玻璃熔爐中熔融。通過(guò)改進(jìn)玻璃纖維的機(jī)械性能(特別是纖維的楊氏模量)，使得復(fù)合材料部件的機(jī)械特性和效カ得到增強(qiáng)。
[0012]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“液相線”具有其常規(guī)和通用的含義，通常包括在液態(tài)玻璃與其主要晶相之間存在平衡時(shí)所處的最高溫度，在高于所述液相線的所有溫度下，玻璃熔融物的主要物相中不含晶體，而在低于所述液相線的溫度下，在所述熔融物中可以形成晶體。
[0013]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“ S-T (AT)”具有其常規(guī)和通用的含義，通常包括成纖溫度與液相線之差，因此涉及玻璃組合物的成纖特性。S -T越大，在形成玻璃纖維的過(guò)程中エ藝靈活度就越大，在熔化和成纖的過(guò)程中玻璃熔融物發(fā)生析晶(在熔融物中形成晶體)的可能性就越小。通常，S-T越大，玻璃纖維的制備成本就越低，在部分程度上，這是通過(guò)延長(zhǎng)漏板壽命以及提供更寬的成纖エ藝窗ロ來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0014]如本文所用，短語(yǔ)“基本上不含鋰”是指這樣的組合物，其中，并未特意將氧化鋰和/或其前體添加至所述組合物，但是，允許存在痕量的鋰，其量?jī)?yōu)選為小于I重量％，更優(yōu)選為小于0.75重量％,還更優(yōu)選小于0.5重量％。在一個(gè)方面中，痕量的鋰為小于0.25重量％。
[0015]如本文所用，短語(yǔ)“基本上不含鉀”是指這樣的組合物，其中，并未特意將氧化鉀添加至所述組合物，但是，允許存在痕量的鉀，其量?jī)?yōu)選為小于I重量％，更優(yōu)選為小于0.75重量％，還更優(yōu)選小于0.5重量％。在一個(gè)方面中，痕量的鉀為小于0.25重量％。與其他氧化物或物質(zhì)相關(guān)的短語(yǔ)“基本上不含”應(yīng)當(dāng)具有同樣的含義。[0016]一方面，當(dāng)用于形成纖維的組合物中的二氧化硅少于56重量％時(shí)，在考慮該組合物的其他組分的情況下，玻璃的粘度變得過(guò)低并且在成纖過(guò)程中出現(xiàn)析晶的風(fēng)險(xiǎn)有所提高。如果高于61%，則玻璃變得更加粘稠并且更加難以熔化和成纖。優(yōu)選的是，二氧化硅含量介于約56重量％和約61重量％之間。
[0017]一方面，如果將用于形成纖維的組合物中的氧化鋁的百分比濃度降低至低于17重量％，在考慮該組合物的其他組分的情況下，這將導(dǎo)致模量下降，相反，如果將氧化鋁的百分比濃度過(guò)度地提高，例如提高至超過(guò)22重量％，可能會(huì)導(dǎo)致析晶和熔融粘度增加。因此，優(yōu)選的是，所述組合物中的氧化鋁含量介于約16重量％至約23重量％之間。
[0018]有利的是，在用于形成纖維的組合物中，二氧化硅和氧化鋁的重量％之比(SiO2/Al2O3)介于約2至約4之間，優(yōu)選介于約2.7和3.5之間，在考慮該組合物的其他組分的情況下，這樣可以獲得高模量纖維。
[0019]在所述組合物中存在有氧化鎂或鎂氧化物(MgO)，其提供降低粘度的作用以及提高玻璃的模量。在考慮該組合物的其他組分的情況下，所述組合物中的MgO的優(yōu)選重量％為介于約8至約12之間，更優(yōu)選介于約9和約11.3之間。
[0020]在所述組合物中還存在有氧化鈣(CaO)，其用于在加工過(guò)程中調(diào)節(jié)玻璃組合物的粘度和控制其析晶等。在考慮該組合物的其他組分(例如氧化鎂的量)的情況下，用于形成纖維的組合物中CaO的優(yōu)選重量％為介于約7重量％和約10重量％之間，優(yōu)選介于約7.8至約9.7之間。CaO/MgO的重量比對(duì)玻璃的模量和液相線溫度具有影響，因此，對(duì)于給定的氧化鋁含量來(lái)說(shuō)優(yōu)選的是，MgO/CaO之比的變化范圍為約0.7至約1.5，更優(yōu)選為介于約I至約1.2之間。
[0021]因此，用于提供高模量纖維的玻璃的組成至少在部分程度上基于SiO2AI2O3和MgO/CaO (按重量％計(jì))的比例關(guān)系。一方面，例如，這些參數(shù)的組合使得可以獲得大于或等于約90GPa的高楊氏模量值、以及大于約85GPa的浸潰原絲(impregnated strand)拉伸模量，同時(shí)仍然具有良好的成纖性。在某些方面中，這些參數(shù)的組合使得可以獲得大于或等于約92GPa的楊氏模量值、以及約90GPa的浸潰原絲拉伸模量。
[0022]其他的堿土金屬氧化物，如BaO和SrO，可以作為痕量雜質(zhì)存在于所述玻璃組合物中，也就是說(shuō)，它們并非是特意添加的，因此，這些氧化物的總含量保持為低于2重量％，優(yōu)選低于I重量％，從而不會(huì)使玻璃的密度升高，玻璃密度升高會(huì)導(dǎo)致比楊氏模量(specificYoung’ s modulus)降低。優(yōu)選的是，所述組合物基本上不含BaO和SrO。
[0023]通常認(rèn)為，氧化鋰(Li2O)對(duì)于使玻璃纖維獲得高的比楊氏模量而言是必要的，其中，已經(jīng)報(bào)道在其量超過(guò)3重量％時(shí)會(huì)實(shí)質(zhì)性地降低工作溫度，但在其量低于I重量％時(shí)，工作溫度的降低對(duì)于成纖而言是不足的。但是，本 申請(qǐng)人:已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在對(duì)硅、鋁、鎂、鈣和鈉的氧化物進(jìn)行適當(dāng)選擇的情況下，本發(fā)明的組合物和纖維可以在基本上不添加氧化鋰的條件下提供高模量玻璃。因此，本發(fā)明的組合物和玻璃纖維優(yōu)選基本上不含鋰。
[0024]本發(fā)明玻璃組合物中的氧化硼(B2O3)的存在量為小于I重量％ (優(yōu)選0.5重量％)。并不將硼特意添加至本發(fā)明的組合物中。存在于最終玻璃纖維中的任何硼均來(lái)自原料雜質(zhì)。因此，在一個(gè)方面中，本發(fā)明的組合物和玻璃纖維優(yōu)選基本上不含硼。
[0025]氧化鈦起到降粘劑的作用并有助于提高比楊氏模量。它可以作為雜質(zhì)存在(因此，其在所述組合物中的含量為O至約1%) 或者它可以被特意添加。TiO2 (如果存在的話)通常是作為常規(guī)原料中的雜質(zhì)而引入的，所述常規(guī)原料為標(biāo)準(zhǔn)耐火爐的優(yōu)選的原料。特意添加TiO2需要使用更昂貴的非常規(guī)原料。優(yōu)選的是，TiO2的含量為小于I重量％。
[0026]一方面，將Na2O添加至本文所述的玻璃組合物中以限制析晶和降低玻璃粘度。優(yōu)選的是，Na2O的重量％為介于0至約2%之間，優(yōu)選為約0.7至約1.2。一方面，本發(fā)明的玻璃組合物僅包含可察覺到的量的單ー堿金屬氧化物(例如基本上不含混合的堿金屬氧化物(例如同時(shí)存在有Na2O和K2O))。優(yōu)選的是，所述組合物包含小于0.2重量％的“混合堿金屬氧化物”的混合物，特別是Na2O和K2O的混合物。
[0027]所述組合物中可以存在有氟(F2)以有助于玻璃熔化和成纖。但是，其含量限于約0至約I重量％。優(yōu)選的是，本發(fā)明的組合物基本上不含氟。
[0028]過(guò)渡金屬氧化物(例如Fe2O3、氧化鋯、以及氧化鉻的形式)通常作為雜質(zhì)存在于本發(fā)明的組合物中或者作為加工助劑而以低水平添加。一方面，添加至本發(fā)明組合物的過(guò)渡金屬氧化物的總重量％優(yōu)選為低于2，優(yōu)選小于約I。這些過(guò)渡金屬氧化物是原料中的雜質(zhì)，它們可以少量存在而并非是特意添加至本發(fā)明組合物中的。
[0029]一方面，除了二氧化硅、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣和氧化鈉之外，玻璃基本上不含任何額外的組分，TiO2, Fe203、B2O3和MnO的總量為小于2重量％，而任何其他物質(zhì)則以本質(zhì)上不會(huì)影響本發(fā)明組合物的新特征的量存在，所述新特征例如為本發(fā)明組合物的可生產(chǎn)性以及高強(qiáng)度和模量。
[0030]制備
[0031]本文公開和描述的方法涉及玻璃纖維ム所述玻璃纖維可以通過(guò)以下方式獲得:使從位于漏板基板內(nèi)的孔中流出的熔融玻璃流以機(jī)械方式變細(xì)，其中所述漏板通過(guò)電阻加熱或其他手段而被加熱。這些玻璃纖維尤其g在用于制備在具有有機(jī)和/或無(wú)機(jī)基質(zhì)的復(fù)合材料中用的網(wǎng)和織物。
[0032]本文公開和描述的玻璃適于在常規(guī)市售可得的廣泛用于制備玻璃增強(qiáng)纖維的耐火村里玻璃熔窯中熔化，這通常被稱為直接熔化法。這與現(xiàn)有技術(shù)的配制物形成對(duì)照，現(xiàn)有技術(shù)的配制物是在具有鉬內(nèi)襯的熔化容器中熔化的，因?yàn)檫@些現(xiàn)有技術(shù)配制物通常并不具有與直接熔化法相適應(yīng)的性質(zhì)。
[0033]在一些例子中，使用由適當(dāng)?shù)哪突鸩牧?例如氧化鋁、氧化鉻、二氧化硅、氧化鋁- 二氧化硅、鋯石、氧化鋯-氧化鋁-二氧化硅或類似的氧化物類耐火材料)制成的玻璃熔爐將本文公開和描述的玻璃配合料熔化。通常，所述玻璃熔爐包括一個(gè)或多個(gè)鼓泡器和/或電カ增壓電極(electrical boost electrode)。所述鼓泡器和/或電カ增壓電極提高本體玻璃的溫度以及增強(qiáng)熔融玻璃在配料容器蓋(batch cover)下的循環(huán)。
[0034]由此，本文公開的熔融玻璃組合物從前爐被傳送至漏板組件。所述漏板包括頂板，所述頂板具有多個(gè)漏嘴，每個(gè)漏嘴排放ー股熔融玻璃流，所述熔融玻璃流經(jīng)機(jī)械牽拉而形成連續(xù)的絲。[0035]由此，可以由具有上述組成的玻璃獲得本公開所述的玻璃纖維，其中，所述玻璃提供從位于一個(gè)或多個(gè)漏板的基板內(nèi)的許多孔中流出的許多股熔融玻璃流，使所述熔融玻璃流變細(xì)而形成ー組或多組連續(xù)絲的形式，隨后將這些原絲合并成一條或多條纖維，在移動(dòng)的支撐件上收集所述纖維。如果以卷繞包裝的形式收集纖維，那么支撐件可以是旋轉(zhuǎn)的支撐件；或者，如果利用裝置(該裝置還牽拉纖維)將纖維切斷或者如果通過(guò)用于牽拉纖維的裝置噴射纖維從而使纖維形成氈片，則支撐件可以為平直移動(dòng)的形式。
[0036]上文已經(jīng)總體上描述了本發(fā)明，通過(guò)參照以下示例的某些具體例子可以獲得進(jìn)一步的理解，除非另有指明，否則提供這些例子僅是為了示例的目的，而并非旨在包括一切或進(jìn)行限制。
[0037]例子
[0038]表1-2中列出的示例性玻璃是通過(guò)在鉬坩堝或在耐火熔窯中進(jìn)行熔化而制備的。測(cè)量所制備的玻璃和纖維的機(jī)械和物理特性。用于物理特性的度量單位是:液相線溫度(° C)和δ-τ (° C)。測(cè)量代表性玻璃樣品的密度(g/cm3)和楊氏模量(GPa)，在一些情況中，還測(cè)量了新生態(tài)纖維(pristine fiber)的拉伸強(qiáng)度(MPa)。
[0039]使用旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子粘度計(jì)在1000泊的成纖粘度下測(cè)量成纖溫度，由T3表示。還類似地測(cè)量了玻璃粘度為100泊(T2)時(shí)的溫度。通常，熔窯中的玻璃溫度為介于T2和T3之間。將裝有玻璃的鉬容器在熱梯度爐中放置約24小時(shí)，從而測(cè)量液相線溫度。將存在有晶體的最高溫度視為液相線溫度，由Twaa表示。使用聲波技術(shù)在退火后的本體玻璃樣品上測(cè)量楊氏模量。測(cè)量新生態(tài)單根纖維的拉伸強(qiáng)度。
[0040]以下實(shí)施例舉例說(shuō)明了示例性纖維，而并非限制。
[0041]通過(guò)使具有表1-2中給出的組成(以重量％或重量％之比表示)的熔融玻璃變細(xì)，獲得了由直徑為大約10微米的玻璃絲構(gòu)成的玻璃纖維。實(shí)施例11和12的組合物具有量比CaO少的MgO (Mg0/Ca0〈l)，這兩個(gè)實(shí)施例提供了具有最低的δ-T和最高的液相線溫度的本發(fā)明組合物。
[0042]表1
【權(quán)利要求】
1.ー種玻璃組合物，包含: 介于約56重量％至約61重量％之間的SiO2 ； 介于約16重量％至約23重量％之間的Al2O3，其中SiO2Al2O3的重量％之比為介于約2至約4之間； 介于約8重量％至約12重量％之間的MgO ； 介于約6重量％至約10重量％之間的CaO，其中MgO/CaO的重量％之比為介于約0.7至約1.5之間； 介于約0重量％至約2重量％之間的Na2O ； 小于約I重量％的Li2O ；以及 總量小于約2重量％的剰余的過(guò)渡金屬氧化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃組合物，其中SiO2的重量％介于約57.5至約60.5之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃組合物，其中Al2O3的重量％介于約17.3至約21.5之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃組合物,其中MgO的重量％介于約9.0至約11.3之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃組合物，其中CaO的重量％介于約7.5至約9.7之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的玻璃組合物，其中SiO2Al2O3的重量％之比介于約2.7至約3.5之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的玻璃組合物，其中MgO/CaO的重量％之比介于約1.0至約1.2之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的玻璃組合物，其中所述玻璃組合物基本上不含鋰。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的玻璃組合物，其中所述玻璃組合物基本上不含鉀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的玻璃組合物，其中所述玻璃組合物基本上不含鋰和鉀。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的玻璃組合物，主要由以下組分構(gòu)成: 介于約57.5重量％至約60.5重量％之間的SiO2 ； 介于約17.3重量％至約21.5重量％之間的Al2O3，其中SiO2Al2O3的重量％之比為介于約2.7至約3.5之間； 介于約9.0重量％至約11.3重量％之間的MgO ； 介于約7.5重量％至約9.7重量％之間的CaO，其中MgO/CaO的重量％之比介于約1.0至約1.2之間； 介于約0重量％至約2重量％之間的Na2O ； 小于約0.5重量％的Li2O ；以及 總量小于約2重量％的剰余的過(guò)渡金屬氧化物。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的玻璃組合物，其中所述玻璃組合物的液相線溫度為介于約1240° C和1270° C之間并且T2為小于1550° C。
13.ー種玻璃纖維，其主要由以下組分構(gòu)成: 介于約56重量％至約61重量％之間的SiO2 ；介于約16重量％至約23重量％之間的Al2O3,其中SiO2Al2O3的重量％之比介于約2至約4之間； 介于約8重量％至約12重量％之間的MgO ； 介于約6重量％至約10重量％之間的CaO，其中MgO/CaO的重量％之比介于約0.7至約1.5之間； 介于約O重量％至約2重量％之間的Na2O ； 小于約I重量％的Li2O ；以及 總量小于約2重量％的剩余的過(guò)渡金屬氧化物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的玻璃纖維，其中所述玻璃纖維基本上不含鉀。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的玻璃纖維，其中所述玻璃纖維基本上不含鋰和鉀。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的玻璃纖維，其中所述玻璃纖維的新生態(tài)纖維強(qiáng)度為至少.4400MPa。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的玻璃纖維，其中所述玻璃纖維的楊氏模量為至少90GPa。
18.根據(jù)權(quán)利要求13-17中任一項(xiàng)所述的玻璃纖維，其主要由以下組分構(gòu)成:介于約.57.5重量％至約60.5重量％之間的SiO2 ;介于約17.3重量％至約21.5重量％之間的Al2O3,其中SiO2Al2O3的重量％之比為介于約2.7至約3.5之間；介于約9.0重量％至約11.3重量％之間的MgO ;介于約7.5重量％至約9.7重量％之間的CaO，其中MgO/CaO的重量％之比為介于約1.0至約1.2之間；介于約O重量％至約2重量％之間的Na2O ;小于約0.5重量％的Li2O ；以及總量小于約2重量％的剩余的過(guò)渡金屬氧化物。
19.一種在玻璃熔窯中提供連續(xù)的、可生產(chǎn)的高模量玻璃纖維的方法，所述方法包括以下步驟: 將組合物提供至玻璃熔窯的熔化區(qū)，所述組合物包含: 介于約56重量％至約61重量％之間的SiO2 ； 介于約16重量％至約23重量％之間的Al2O3,其中SiO2Al2O3的重量％之比介于約2至約4之間； 介于約8重量％至約12重量％之間的MgO ； 介于約6重量％至約10重量％之間的Ca0，其中MgO/CaO的重量％之比介于約0.7至約1.5之間； 介于約O重量％至約2重量％之間的Na2O ； 小于約I重量％的Li2O ；以及 總量小于約2重量％的剩余的過(guò)渡金屬氧化物；以及 將所述組合物加熱至超過(guò)所得玻璃的液相線溫度的成型溫度，從而形成可成纖的熔融玻璃；以及 使所述熔融玻璃連續(xù)成纖，由此持續(xù)進(jìn)行可生產(chǎn)的高模量玻璃成纖工藝。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述組合物包含:介于約57.5重量％至約60.5重量％之間的SiO2 ;介于約17.3重量％至約21.5重量％之間的Al2O3，其中SiO2Al2O3的重量％之比為介于約2.7至約3.5之間；介于約9.0重量％至約11.3重量％之間的MgO ；介于約?.5重量％至約9.7重量％之間的CaO，其中MgO/CaO的重量％之比介于約1.0至約.1.2之間；介于約O重量％至約2重量％之間的Na2O ;小于約0.5重量％的Li2O ；以及總量小于約2重量％的剩余的過(guò)渡金屬氧化物。
21.根據(jù)權(quán)利要求19-20中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述組合物的成纖溫度為小于約1375° C，并且 S-T ( AT)為至少約 70。C。
22.根據(jù)權(quán)利要求19-20中任一項(xiàng)所述的方法，其中由所述組合物制備的玻璃纖維的新生態(tài)纖維強(qiáng)度為至少4400MPa。
23.根據(jù)權(quán)利要求19-20中任一項(xiàng)所述的方法，還包括:浸潰由所述組合物制備的玻璃纖維,其中所述玻璃纖維的浸潰原絲拉伸模量為大于約85GPa。
24.根據(jù)權(quán)利要求19-20中任一項(xiàng)所述的方法，還包括:浸潰由所述組合物制備的玻璃纖維，其中所述玻璃纖維的浸潰原絲拉伸模量為大于約90GPa。
25.ー種玻璃纖維增強(qiáng)制品，包含: 玻璃纖維，其包含: 介于約56重量％至約61重量％之間的SiO2 ； 介于約16重量％至約23重量％之間的Al2O3,其中SiO2Al2O3的重量％之比介于約2至約4之間； 介于約8重量％至約12重量％之間的MgO ； 介于約6重量％至約10重量％之間的Ca0，其中MgO/CaO的重量％之比介于約0.7至約1.5之間； 介于約0重量％至約2重量％之間的Na2O ； 小于約I重量％的Li2O ；以及 總量小于約2重量％的剰余的過(guò)渡金屬氧化物； 以及 基質(zhì)材料。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的玻璃纖維增強(qiáng)制品,其中所述玻璃纖維包含:介于約57.5重量％至約60.5重量％之間的SiO2 ;介于約17.3重量％至約21.5重量％之間的Al2O3,其中SiO2Al2O3的重量％之比為介于約2.7至約3.5之間；介于約9.0重量％至約11.3重量％之間的MgO ;介于約7.5重量％至約9.7重量％之間的CaO，其中MgO/CaO的重量％之比介于約1.0至約1.2之間；介于約0重量％至約2重量％之間的Na2O ;小于約0.5重量％的Li2O ；以及總量小于約2重量％的剰余的過(guò)渡金屬氧化物。
27.根據(jù)權(quán)利要求25-26中任一項(xiàng)所述的玻璃纖維增強(qiáng)制品，其中所述玻璃纖維增強(qiáng)制品是風(fēng)輪機(jī)葉片。
28.根據(jù)權(quán)利要求25-26中任一項(xiàng)所述的玻璃纖維增強(qiáng)制品，其中所述玻璃纖維增強(qiáng)制品的玻璃纖維的浸潰原絲拉伸模量為大于約85GPa。
29.根據(jù)權(quán)利要求25-26中任一項(xiàng)所述的玻璃纖維增強(qiáng)制品，其中所述玻璃纖維增強(qiáng)制品的玻璃纖維的浸潰原絲拉伸模量為約90GPa。
【文檔編號(hào)】C08J5/08GK103596897SQ201080070857
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日:2010年12月22日
【發(fā)明者】羅伯特·豪斯拉思, 安東尼·隆戈巴爾多 申請(qǐng)人:Agy控股公司