[0033] 在一個(gè)合適的熔爐配置中，在玻璃熔爐10的熔化部26內(nèi)，玻璃配合料30在熔融 玻璃的表面形成一固體顆粒配合料層。漂浮的玻璃配合料組合物30的固體配合料顆粒至 少部分地被至少一個(gè)燃燒器34熔化，該燃燒器具有可控的火焰形態(tài)和長(zhǎng)度，其安裝在玻璃 熔爐10的頂部22內(nèi)。
[0034] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，如圖1所示，玻璃熔爐10包括三個(gè)燃燒器34。一個(gè)單 獨(dú)的燃燒器34設(shè)置于兩個(gè)毗鄰設(shè)置的下游燃燒器34的上游。然而，下述形式也是認(rèn)可的， 任何數(shù)量的燃燒器34都可以設(shè)置在熔爐10的頂部22的任何適合的位置，在配合料的上方 來熔化玻璃配合料組合物30。例如，兩個(gè)燃燒器34可以以并排的關(guān)系設(shè)置（圖3)或者使 用一個(gè)單獨(dú)的燃燒器（圖4)。
[0035] 在本發(fā)明內(nèi)其它傳統(tǒng)熔爐也可以使用，傳統(tǒng)的熔爐包括：空氣-煤氣熔爐，氧 氣-煤氣熔爐，電燃燒熔爐，或任何化石燃料燃燒熔爐?？山o任一個(gè)熔化方法增加電助熔或 鼓泡器。還可包括一單獨(dú)的澄清部（如圖1所示），或者將澄清部合并至熔爐的主池中。
[0036] 如圖5所示，漏板式坩堝裝置100包括坩堝110和坩堝框架210,坩堝110包括坩 堝主體120,其中坩堝主體120具有側(cè)壁122和在側(cè)壁122之間延伸的漏嘴板124。主體 120設(shè)置在襯磚300下面，依次地，襯磚300設(shè)置在供料槽310之下。在實(shí)施本發(fā)明的方法 時(shí)，熔融玻璃流從供料槽310流入主體120中。供料槽310從熔爐10中接收熔融玻璃（如 圖1所示）。一供給通道40設(shè)置在熔爐10和供料槽310之間用來從熔爐10向供料槽310 供給熔融玻璃配合料組合物30。供料槽310和襯磚300可以是傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并可以由耐火材 料制作而成。
[0037] 漏嘴板124包括許多漏嘴124a(這兒也指拉絲漏嘴），許多熔融玻璃流可以通過其 流出。熔融材料流可以通過傳統(tǒng)的卷取設(shè)備400從漏嘴板124機(jī)械地拉出從而形成連續(xù)的 纖維絲125。纖維絲125在通過上漿施加設(shè)備410涂覆上了一漿料組合物保護(hù)性涂層后可 以聚集成一個(gè)單獨(dú)的連續(xù)的原絲125a。連續(xù)纖維絲125a可以被纏繞到卷取裝置400的旋 轉(zhuǎn)套筒402上從而形成絲筒（package) 125b。連續(xù)纖維絲125也可以被處理成其他期望的 復(fù)合玻璃材料，包括，但不限于，濕用切短原絲纖維（wetusedchoppedstrandfibers)、干 用切短原絲纖維（dryusechoppedstrandfibers)、連續(xù)纖維薄毯、切短原絲薄毯、濕法毯 (wetformedmats)或干法毯（airlaidmats) 〇
[0038] 對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了一般描述之后，通過下文列舉的某些具體實(shí)施例，可以更進(jìn)一步 的理解本發(fā)明，而提供這些實(shí)施例，僅用于說明目的，除另有說明外，并無全面涵蓋或限制 的企圖。
[0039] 實(shí)施例
[0040] 在表IIA-IIC中列舉的實(shí)施例中的玻璃在鉑坩堝或在連續(xù)的鉑襯熔爐中進(jìn)行 熔化，以確定該方式生產(chǎn)的玻璃和纖維的機(jī)械和物理性能。測(cè)量物理性能的單位為：粘度 (°F)、液相線溫度（T)和AT(°F)。在一些實(shí)施例中對(duì)玻璃進(jìn)行了纖維化，并測(cè)量了強(qiáng) 度（KPsi)，密度（g/cc)，模量（MPsi)，軟化點(diǎn)（°F)和熱膨脹系數(shù)（CTE) (in/irV(°F))。
[0041] 使用旋轉(zhuǎn)軸粘度計(jì)測(cè)量了纖維化溫度。纖維化粘度定義為1000泊（Poise)。液相 線通過將一個(gè)裝滿玻璃的鉑容器放入熱梯度爐中16個(gè)小時(shí)來測(cè)定。其中晶體存在的最高 溫度被認(rèn)為是液相線溫度。在一玻璃單纖維上使用聲頻技術(shù)來測(cè)量模量。拉伸強(qiáng)度在一原 單纖維上進(jìn)行測(cè)量。利用膨脹儀在25-600°C的范圍內(nèi)測(cè)量CTE。利用ASTMC338纖維伸長(zhǎng) 法測(cè)量軟化點(diǎn)溫度。
[0042]表IIA
[0043]
[0044]表II-B
[0045]
[0048] 正如本領(lǐng)域所理解的，上述示范性的發(fā)明組合物列出的組分總量并不總是100%， 這是由于統(tǒng)計(jì)的慣例（如：舍去和平均）和某些組合物可能包括上述未列出的雜質(zhì)的事實(shí)。 當(dāng)然，所有組分的實(shí)際量，包括所有雜質(zhì)，在組合物中總體為100 %，進(jìn)一步說，應(yīng)該這樣理 解，在組合物中限定的少量的組分，如，類似于約0.05wt%或更少數(shù)量級(jí)的量，這些組分可 以在原料中以痕量的形式存在，而非有意加入的。
[0049]除此之外，可以將該組分加入到配合料組合物中，例如，為了促進(jìn)處理過程，隨后 將其消除，從而形成了基本不含該組分的的玻璃組合物。然而，例如，在本發(fā)明的商業(yè)實(shí)踐 中，微量的組分如：氟和硫酸鹽，可以在提供氧化硅、氧化鈣、氧化鋁和氧化鎂組分的原料中 以痕量雜質(zhì)的形式存在，或者它們可以是在生產(chǎn)過程中被基本去除的操作助劑。
[0050]顯然如上述實(shí)施例所述，本發(fā)明的玻璃纖維組合物具有有益的屬性，如，低的纖維 化溫度以及在液相線溫度和纖維化溫度之間寬的差別（高AT值）。通過以上的說明和進(jìn) 一步對(duì)本發(fā)明的實(shí)踐，其它的優(yōu)點(diǎn)和本發(fā)明明顯的改進(jìn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易 見的。本發(fā)明的高性能玻璃在相對(duì)低的溫度下被熔化和澄清，在一個(gè)相對(duì)低溫的寬范圍下 具有實(shí)用的粘度和低的液相線溫度范圍。
[0051]本申請(qǐng)的發(fā)明在上文中既通過一般說明又通過相關(guān)的特定實(shí)施例進(jìn)行了描述，雖 然本發(fā)明已經(jīng)闡述了認(rèn)為是優(yōu)選的實(shí)施例，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在已公開的內(nèi) 容中，可以選擇出眾多可替代的方式。通過以上的說明和進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明的實(shí)踐，其它的優(yōu) 點(diǎn)和本發(fā)明明顯的改進(jìn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。本發(fā)明除了以下闡述的權(quán) 利要求外，并未作另外限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種在具有耐火材料襯里的玻璃熔爐中由生玻璃配合料制造玻璃纖維的方法，該 方法包括如下步驟：將生玻璃配合料加入玻璃熔爐的熔化部的步驟；加熱該玻璃配合料至 小于2650 °F但高于所得玻璃的液相線溫度的成型溫度從而形成可纖維化的熔融玻璃的步 驟；和將所述熔融玻璃纖維化為玻璃纖維的步驟； 其中，所述玻璃配合料包含： 60. 5 至 70. 5wt%SiO2; 10 至 24. 5wt%Al2O3; 6-20wt% 的R0,其中RO為MgO、SrO、BaO和CaO之和；和 0至3wt%堿金屬氧化物，其中所述玻璃配合料包含5.Owt%的最小MgO濃度。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中玻璃配合料包含： 少于4wt%的選自ZnO、S03、氟、B203、1102和Fe203的化合物。3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中由所述配合料生產(chǎn)的玻璃具有至少80 °F的AT， 其中所述纖維化溫度為對(duì)應(yīng)于粘度約1000泊的溫度，且 其中所述AT為所述纖維化溫度和液相線溫度之差。4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中由所述配合料生產(chǎn)的玻璃具有至少120 °F的AT。5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中玻璃熔爐具有耐火材料襯里，該耐火材料選自：氧化 鋁、氧化娃、氧化絡(luò)、氧化鋁-氧化娃、錯(cuò)石、氧化錯(cuò)-氧化鋁-氧化娃及其組合。6. -種在具有耐火材料襯里的玻璃熔爐中通過熔化玻璃配合料制成的玻璃纖維，其方 法包括： 將生玻璃配合料加入玻璃熔爐的熔化部的步驟；加熱該玻璃配合料至小于2650 °F但 高于所得玻璃的液相線溫度的成型溫度從而形成可纖維化的熔融玻璃的步驟；和將所述熔 融玻璃纖維化為玻璃纖維的步驟，其中所述玻璃纖維的強(qiáng)度超過630KPSi; 所述玻璃配合料包括： 60. 5 至 70. 5wt%SiO2; 10 至 24. 5wt%Al2O3; 6-20wt% 的R0,其中RO為MgO、SrO、BaO和CaO之和； 0至3wt%堿金屬氧化物，其中所述玻璃配合料包含5.Owt%的最小MgO濃度。7. 如權(quán)利要求6所述的玻璃纖維，其中所述玻璃具有至少80 °F的AT， 其中所述纖維化溫度為對(duì)應(yīng)于粘度約1000泊的溫度，且 其中所述AT為所述纖維化溫度和液相線溫度之差。8. 如權(quán)利要求7所述的玻璃纖維，其中所述玻璃具有至少120 °F的AT。9. 如權(quán)利要求7所述的玻璃纖維，其中所述玻璃具有至少150 °F的AT。10. -種在具有耐火材料襯里的玻璃熔爐中由生玻璃形成材料制造可纖維化的熔融玻 璃的方法，該玻璃熔爐具有頂部，底部和側(cè)壁，所述底部和所述側(cè)壁限定出具有熔化部和下 游澄清部的狹長(zhǎng)通道，該方法包括如下步驟： 將生玻璃配合料加入玻璃熔爐的熔化部的步驟；在玻璃熔爐的頂部提供至少一個(gè)燃燒 器的步驟；和熔化該玻璃配合料從而形成可纖維化的熔融玻璃的步驟，其中由可纖維化的 熔融玻璃生產(chǎn)的玻璃在低于2650°F的成型溫度下纖維化； 所述玻璃配合料包含： 60. 5-70. 5wt%SiO2; 10-24. 5wt%Al2O3; 6-20wt% 的R0,其中RO為MgO、SrO、BaO和CaO之和； 0至3wt%堿金屬氧化物；和 0至3wt%ZrO2，其中所述玻璃配合料包含5.Owt%的最小MgO濃度。
【專利摘要】本發(fā)明涉及在具有耐火材料襯里的熔爐中制造高性能玻璃纖維的方法及用該方法制成的纖維。本發(fā)明公開了一種在具有耐火材料襯里的玻璃熔爐中形成高強(qiáng)度玻璃纖維的方法。該具有耐火材料襯里的熔爐適合于將已公開的配合料組合物制成為高模量、和高強(qiáng)度的玻璃纖維。本發(fā)明的方法中使用的玻璃組合物具有，高達(dá)約70.5wt％SiO2、24.5wt％Al2O3、22wt％堿土金屬氧化物并可能包括少量堿金屬氧化物和ZrO2。氧化物基耐火材料包括氧化鋁、氧化鉻、氧化硅、氧化鋁-氧化硅、鋯石、氧化鋯-氧化鋁-氧化硅及其組合。與使用鉑襯熔爐相比，使用具有氧化物基耐火材料襯里的爐子，玻璃纖維的制造成本大幅降低。本發(fā)明還公開了制成的纖維。
【IPC分類】C03B5/235, C03C13/00
【公開號(hào)】CN104926082
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510254376
【發(fā)明人】D·A·霍夫曼, P·B·麥金尼斯
【申請(qǐng)人】Ocv智識(shí)資本有限責(zé)任公司
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2006年10月31日
【公告號(hào)】CA2626732A1, CA2626732C, CN101300200A, EP1951634A2, EP1951634A4, US7823417, US8341978, US20070105701, US20110000263, WO2007055964A2, WO2007055964A3