專利名稱：玻璃組合物和由其制成的纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈉鋇的硼硅酸鹽玻璃組合物。以及由這類組合物制成的纖維來(lái)制造玻璃纖維保溫產(chǎn)品。
玻璃纖維保溫產(chǎn)品是眾所周知的并已經(jīng)成為長(zhǎng)期以來(lái)的工業(yè)化產(chǎn)品。保溫產(chǎn)品是由用粘結(jié)劑保持在一起的相互纏繞的鈉鈣鋁的硼硅酸鹽玻璃纖維制成的。粘結(jié)劑可以是任何合適的材料，但通常使用的是酚醛樹脂或脲甲醛樹脂。這些粘結(jié)劑都是眾所周知的，并且一般在熱氣體由旋轉(zhuǎn)裝置(一般稱為離心頭)拉制纖維時(shí)通過(guò)噴嘴將粘結(jié)劑施加到玻璃纖維上。而輸送機(jī)以氈的形式收集涂覆了粘結(jié)劑的纖維，并熱固化該氈以生產(chǎn)最終保溫產(chǎn)品。通過(guò)改變輸送機(jī)速度和固化保溫產(chǎn)品的厚度可制成不同密度的產(chǎn)品。
德國(guó)政府對(duì)玻璃纖維制訂了新的規(guī)定。符合規(guī)定的玻璃纖維組合物是不用懷凝的。但問(wèn)題在于制造符合規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)的玻璃纖維。這些玻璃必須符合制訂的規(guī)定，以標(biāo)準(zhǔn)礦棉加工工藝?yán)w維化，具有足夠的耐久性，以及可以接受的保溫性能。
我們已經(jīng)開發(fā)了一種滿足所有這些要求的玻璃組合物。這種玻璃有高的BaO含量和氧化鈉含量，并含少量氧化鋁。該玻璃組合物滿足制訂的德國(guó)規(guī)定。它們的數(shù)值指數(shù)(KI)大于或等于40。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)礦棉生產(chǎn)工藝可由這些玻璃組合物容易地制成纖維。玻璃粘度為1000泊的溫度與其液相線溫度之差(AT)一般為50°F(28℃)，經(jīng)常為200°F(111℃)或更高。纖維在205°F(96℃)的水中浸泡24小時(shí)后失重小于5％，表明玻璃耐久性是很好的。
我們測(cè)量了多種KI≥40的玻璃的粘度，液相線和耐久性。這些測(cè)量確定了可用來(lái)生產(chǎn)玻璃纖維保溫產(chǎn)品的玻璃組成范圍。該范圍對(duì)主要成分而言如下
成分 重量百分比SiO245-60Al2O30-3B2O30-20Na2O+K2O 12-22MgO+CaO 0-14BaO 2-35以及小于約10％的ZnO，TiO2，F(xiàn)e2O3，ZrO2，SrO或Li2O中的任意組合或全部，組合物總量為100％(重量)，其中每一玻璃組合物的KI值等于或大于40。
更優(yōu)選地，玻璃組合物基本組成如下成分 重量百分比SiO245-57Al2O30.8-3B2O30-18Na2O+K2O12-22MgO+CaO 0-14BaO 2-30以及小于約5％的ZnO，TiO2，F(xiàn)e2O3，ZrO2，SrO或Li2O中的任意組合或全部，組合物總量為100％(重量)，其中每一種玻璃組合物的KI值等于或大于40。
更優(yōu)選地，玻璃組合物的BaO含量為5-30％(重量)，以及小于約2％的ZnO，TiO2，F(xiàn)e2O3，ZrO2，SrO，或Li2O的任意組合或全部。特別優(yōu)選的是，玻璃組合物的BaO含量為12-25％(重量)，以及小于2％的ZnO，TiO2，F(xiàn)e2O3，ZrO2，SrO或Li2O的任意組合或全部。
這些玻璃纖維的保溫產(chǎn)品可由常規(guī)的成纖工藝來(lái)生產(chǎn)。
德國(guó)規(guī)定的數(shù)值指數(shù)(KI)大于或等于40是沒(méi)有問(wèn)題的。指數(shù)由KI＝∑(Na2O，K2O，CaO，MgO，BaO，B2O3)-2Al2O3計(jì)算出。這就對(duì)氧化鋁含量和指數(shù)中未包含的成分如二氧化硅的含量提出了限制。明確的選擇就是將氧化鋁含量降至很低水平。但是，這類玻璃耐久差，并且大多數(shù)不能通過(guò)常規(guī)成纖工藝來(lái)纖維化。我們發(fā)現(xiàn)高BaO含量使玻璃具有明顯改進(jìn)的耐久性并且能通過(guò)常規(guī)的工藝?yán)w維化。
我們?cè)O(shè)計(jì)了一組玻璃以表明在該窄范圍內(nèi)的玻璃組合物對(duì)選定性能的影響。所有玻璃及測(cè)得的性能列于下表。
組合物的實(shí)施例也列于下表，所有玻璃組合物的KI指數(shù)為40或更高。
實(shí)施例1本發(fā)明的玻璃纖維具有以下組成。大多數(shù)組成已經(jīng)測(cè)量了成形溫度(玻璃粘度約1000泊的溫度)和液相線溫度。
表重量百分比成分1 2 3 4 5 6 7 8SiO254.5 55.0 56.3 56.4 56.5 56.5 56.3 56.4Al2O30.9 1.0 1.0 1.0 1.0 0.9 1.0 1.0B2O31.5 1.5 15.1 13.3 9.8 6.2 13.3 11.6Na2O 12.4 12.5 14.5 14.4 14.1 13.8 14.6 14.5K2O 6.0 6.0 0.8 0.8 0.7 0.7 0.8 0.8MgO 1.1 1.1 2.6 2.6 2.5 2.5 3.1 3.0CaO 3.1 3.1 7.3 7.1 7.0 6.9 8.5 8.4BaO 17.8 17.8 2.0 4.0 8.0 12.1 2.0 4.0TiO2- - 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1Fe2O30.2 0.2 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3ZrO22.5 1.8 - - - - - -粘度為 1903 1882 1737 1738 1761 1789 1739 17471000泊時(shí) (1039)(1028) (947) (948) (961) (976) (948) (953)的溫度°F(℃)1524 - 1498 1481 1548 1553 1578 1567液相線溫度°F(℃) (829) (-) (814) (805) (842) (845) (859) (853)KI 40.0 40.0 40.3 40.3 40.3 40.3 40.3 40.3耐久性 7.0 - 4.7 4.3 3.8 3.6 - -(24小時(shí)后纖維的失重％)**浸于205°F(96℃)的水中成分 9 101112SiO254.5 54.4 55.2 54.8Al2O31.0 1.0 1.6 1.7B2O315.2 15.4 - -Na2O 14.5 14.4 15.5 16.5K2O0.8 0.8 - -MgO 2.6 2.6 -1.8CaO 7.2 7.2 -4.0BaO 2.0 2.0 27.7 21.2TiO22.0 0.1- -Fe2O30.3 0.3- -ZrO2-2.0- -粘度為1000泊 1714 1740 1882 1867時(shí)的溫度°F(℃)(934) (949)(1028)(1019)1538 1551- -液相線溫度°F(℃) (837) (844) (-) (-)KI 40.3 40.3 40.0 40.0耐久性(24小時(shí)后纖維的失重％)**浸于205°F(96℃)的水中
權(quán)利要求
1.適合用于保溫產(chǎn)品的可成纖玻璃組合物，基本組成為成分 重量百分比SiO245-60Al2O30-3B2O30-20Na2O+K2O12-22MgO+CaO 0-14BaO 2-35以及小于約10％的ZnO，TiO2，F(xiàn)e2O3，ZrO2，SrO或Li2O的任意組合或全部，組合物總量為100％(重量)，其中每一玻璃組合物的KI值等于或大于40。
2.適合用于保溫產(chǎn)品的可成纖玻璃組合物，基本組成為成分 重量百分比SiO247-57Al2O30.8-3B2O30-18Na2O+K2O 12-22MgO+CaO 0-14BaO 2-30以及小于約5％的ZnO，TiO2，F(xiàn)e2O3，ZrO2，SrO或Li2O中的任意組合或全部，組合物總量為100％(重量)，其中每一玻璃組合物的KI值等于或大于40。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的玻璃組合物，其特征在于它的BaO含量為5-30％(重量)，并且含小于約2％的ZnO，TiO2，F(xiàn)e2O3，ZrO2，SrO或Li2O的任意組合或全部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的玻璃組合物，其特征在于它的BaO含量為12-25％(重量)，并且含小于約2％的ZnO，TiO2，F(xiàn)e2O3，ZrO2，SrO，或Li2O的任意組合或全部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃組合物，其組成如下成分 重量百分比SiO254.5Al2O30.9B2O31.5Na2O 12.4K2O 6.0MgO 1.1CaO 3.1BaO 17.8Fe2O30.2ZrO22.5
6.具有根據(jù)權(quán)利要求1-5中任何一項(xiàng)的玻璃組合物的玻璃纖維。
7.包括根據(jù)權(quán)利要求6玻璃纖維的集合的玻璃纖維保溫產(chǎn)品。
全文摘要
公開了一種適合用于保溫產(chǎn)品的具有提高的BaO含量的可成纖玻璃組合物，這些玻璃的物理性能使得通過(guò)現(xiàn)有工藝就能將它們制成保溫產(chǎn)品。這些玻璃還滿足關(guān)于KI≥40的德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C03C13/00GK1152297SQ96190442
公開日1997年6月18日 申請(qǐng)日期1996年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月4日
發(fā)明者C·F·拉普, S·M·馬特森 申請(qǐng)人:歐文斯科爾寧格公司