以直接熔化操作制造高强度玻璃纤维的方法以及由此形成的产品
专利汇可以提供以直接熔化操作制造高强度玻璃纤维的方法以及由此形成的产品专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且公开了一种在基本不含铂或者其它贵金属材料的玻璃熔窑中形成高强度玻璃 纤维 的方法，由此方法制备的产品以及适合于在该方法中使用的配合料。用于本 发明 的一种玻璃组合物包括50-75wt％SiO2、13-30wt％Al2O3、5-20wt％MgO、0-10wt％CaO、0至5wt％R2O，其中R2O为Li2O、Na2O和K2O之和，该玻璃组合物具有较高的纤维化 温度 ，例如，2400-2900℉(1316-1593℃)和/或低于纤维化温度仅45℉(25℃)的液相线温度。本发明的方法中使用的另一种玻璃组合物为至多约64-75wt％SiO2、16-24wt％Al2O3、8-12wt％MgO和0.25-3wt％R2O，其中R2O等于Li2O、Na2O和K2O之和，该玻璃组合物具有低于约2650℉(1454℃)的纤维化温度，和至少80℉(45℃)的ΔT。公开了用于将熔融玻璃从玻璃熔窑(10)输送到形成 位置 的供料槽(12)。通过使用基本上不含铂或其它贵金属材料的熔窑和/或供料槽，与使用贵金属材料衬里的熔窑制备的纤维的成本相比，玻璃纤维的制备成本显著降低。还公开了包括高强度玻璃纤维的高强度复合制品。，下面是以直接熔化操作制造高强度玻璃纤维的方法以及由此形成的产品专利的具体信息内容。
1.在连续系统中形成高强度玻璃纤维的方法，该系统具有熔窑(10)，供料槽(12)和漏板(110)，该方法包括：
提供玻璃熔窑，该玻璃熔窑用于接收玻璃配合料(30)且排出熔融玻璃，并使用基本不含贵金属材料的材料对熔窑的至少一部分进行衬里，以形成熔窑的玻璃接触表面；
向熔窑供给玻璃配合料，该玻璃配合料能够形成能纤维化的熔融玻璃，该玻璃具有高于45℉(25℃)的纤维化ΔT，用以制备具有包含如下成分的组成的玻璃纤维：
约50-约75wt％SiO2；
约15-约30wt％Al2O3；
约5-约20wt％MgO；
约0-约10wt％CaO；
约0-约5wt％R2O，其中R2O等于Li2O、Na2O和K2O之和；及痕量杂质，其中每一种杂质约为0.05wt％或更少；
通过从熔窑热源提供热量在熔窑中熔化玻璃配合料，并形成与熔窑玻璃接触表面接触的熔融玻璃液；
提供供料槽，该供料槽用于将熔融玻璃从熔窑输送到漏板，并使用基本不含贵金属材料的材料对供料槽的至少一部分进行衬里，以形成供料槽的玻璃接触表面；
从供料槽热源提供热量的同时，在供料槽中输送熔融玻璃，并使熔融玻璃沿着由供料槽的玻璃接触表面形成的基本上水平的流动路径流过供料槽；
在约2400℉(1316℃)到约2900℉(1593℃)的温度和预定粘度下将熔融玻璃从供料槽排出到漏板中；并且
将熔融玻璃形成为连续纤维。
2.权利要求1的方法，其中输送步骤包括使熔融玻璃以低于约8英寸的深度流过供料槽(12)。
3.权利要求2的方法，其中输送步骤包括使熔融玻璃以低于约3.5英寸的深度流过供料槽(12)。
4.权利要求1的方法，其中对熔窑(10)进行衬里的步骤包括使用氧化物基熔窑耐火材料对熔窑的至少一部分进行衬里。
5.权利要求4的方法，其中对熔窑(10)进行衬里以形成熔窑玻璃接触表面的步骤包括使用选自由氧化铬材料和锆石组成的组中的材料对熔窑的至少一部分进行衬里。
6.权利要求1的方法，其中对熔窑(10)进行衬里的步骤包括使用外部冷却壁对熔窑的至少一部分进行衬里。
7.权利要求1的方法，其中对供料槽(12)进行衬里以形成供料槽的玻璃接触表面的步骤包括使用氧化物基供料槽耐火材料对供料槽的至少一部分进行衬里。
8.权利要求7的方法，其中对供料槽(12)进行衬里的步骤包括使用选自由氧化铬材料和锆石组成的组中的材料对供料槽进行衬里。
9.权利要求1的方法，其中从熔窑(10)热源提供热量的步骤还包括将一个或多个含氧燃料燃烧器(34)安装在顶部(22)、侧壁(328A)、端壁或熔窑底部，或其组合内。
10.权利要求1的方法，其中从供料槽(12)热源提供热量的步骤还包括将一个或多个含氧燃料燃烧器(34)安装在顶部(22)、侧壁(328A)或供料槽的端壁，或其组合内。
11.权利要求1的方法，其中从供料槽(12)热源提供热量的步骤还包括以足以防止供料槽中的熔融玻璃失透的间隔将一个或多个空气-燃料燃烧器(34)安装在顶部(22)、侧壁(328A)或熔窑(10)的端壁，或其组合内。
12.权利要求11的方法，还包括以约4英寸的间隔安装空气-燃料燃烧器(34)的步骤。
13.权利要求1的方法，还包括在玻璃熔窑(10)中安装一个或多个鼓泡器(24)、电助熔电极及其组合的步骤。
14.权利要求1的方法，还包括在供料槽(12)中安装一个或多个鼓泡器(24)、电助熔电极及其组合的步骤。
15.权利要求1的方法，其中预定的粘度为约1000泊。
16.权利要求1的方法，其中预定粘度为约316泊。
17.权利要求1的方法，其中制备的玻璃纤维具有2.434-2.520g/cc的密度。
18.权利要求1的方法，其中制备的玻璃纤维具有大于12.7MPsi的测量模量。
19.权利要求1的方法，其中制备的玻璃纤维具有大于680KPsi的测量强度。
20.权利要求1的方法，其中制备的玻璃纤维具有2.434-2.520g/cc的密度和大于
12.7MPsi的测量模量。
21.权利要求1的方法，其中制备的玻璃纤维具有2.434-2.486g/cc的密度和
688-737KPsi的测量强度。
22.一种用于在耐火材料衬里的玻璃熔窑中由生玻璃配合料制备玻璃纤维的方法，该方法包括如下步骤：
将生玻璃配合料加入到耐火材料衬里的玻璃熔窑的熔化区，该玻璃配合料包含：
64-75wt％SiO2；
16-26wt％Al2O3；
8-12wt％MgO；和
0-3wt％的R2O，其中R2O等于Li2O、Na2O和K2O之和；
加热玻璃配合料到超过所得玻璃的液相线温度的成型温度以形成能纤维化的熔融玻璃；并且
将所述熔融玻璃纤维化。
23.一种用于在耐火材料衬里的玻璃熔窑中由生玻璃配合料制备玻璃纤维的方法，该方法包括如下步骤：
将生玻璃配合料加入到耐火材料衬里的玻璃熔窑的熔化区，该玻璃配合料包含：
64-75wt％SiO2；
16-24wt％Al2O3；
8-12wt％MgO；和
0.25-3wt％的R2O，其中，R2O等于Li2O、Na2O和K2O之和；
加热玻璃配合料到超过所得玻璃的液相线温度的成型温度以形成能纤维化的熔融玻璃；并且
将所述熔融玻璃纤维化。
24.权利要求23的方法，其中玻璃配合料包含：
约68wt％SiO2；
约20wt％Al2O3；
约10wt％MgO；和
约2wt％的Li2O。
25.权利要求23的方法，其中玻璃配合料包含：
约68wt％SiO2；
约20wt％Al2O3；
约9.7wt％MgO；和
约2wt％的Li2O。
26.权利要求23的方法，其中玻璃配合料包括：
总量低于5％的选自下组的化合物，该组由CaO、P2O5、ZnO、ZrO2、SrO、BaO、SO3、氟、B2O3、TiO2、Fe2O3、CeO2和BeO2组成。
27.权利要求23的方法，其中由所述配合料制备的玻璃具有低于2650℉(1454℃)的纤维化温度，和至少80℉(44.44℃)的ΔT。
28.权利要求23的方法，其中由所述配合料制备的玻璃具有至少120℉(66.67℃)的ΔT。
29.权利要求23的方法，其中使用氧化物基耐火材料对玻璃熔窑进行衬里。
30.权利要求23的方法，其中使用选自下组的耐火材料对玻璃熔窑进行衬里，该组由氧化铝、氧化硅、氧化铬、氧化铝-氧化硅，锆石、氧化锆-氧化铝-氧化硅及其组合组成。
31.权利要求23的方法，其中在低于2600℉(1427℃)的成型温度下对由配合料制备的玻璃进行纤维化。
32.权利要求23的方法，其中由配合料制备的玻璃具有至少140℉(77.78℃)的ΔT。
33.一种在耐火材料衬里的玻璃熔窑中由生玻璃形成材料制备玻璃的方法，该玻璃熔窑具有顶部(22)、底部和侧壁(328A)，定义了长形通道(322c)，具有熔化区和下游澄清区(28)，该方法由以下步骤组成：
将生玻璃配合料(30)加入到耐火材料衬里的玻璃熔窑的熔化区，该玻璃配合料包含：
64-75wt％SiO2；
16-24wt％Al2O3；
8-12wt％MgO；和
0.25-3wt％R2O，其中R2O为Li2O、Na2O和K2O之和；
在玻璃熔窑的顶部(22)内提供至少一个燃烧器；并熔化玻璃配合料以形成能纤维化的熔融玻璃。
34.权利要求32的方法，其中在低于2650℉(1454℃)的成型温度对由配合料(30)制备的玻璃进行纤维化。
35.一种在耐火材料衬里的玻璃熔窑中由生玻璃形成材料制备玻璃的方法，该玻璃熔窑具有顶部(22)、底部和侧壁(328A)，定义了长形通道(322C)，具有熔化区和下游澄清区(16)，该方法由以下步骤组成：
将生玻璃配合料(30)加入到耐火材料衬里的玻璃熔窑的熔化区，该玻璃配合料包含：
68-69wt％SiO2；
20-22wt％Al2O3；
9-10wt％MgO；和
1-3wt％Li2O，
在玻璃熔窑(10)的顶部(22)内提供至少一个燃烧器(34)；并熔化玻璃配合料以形成能纤维化的熔融玻璃。
36.一种在耐火材料衬里的玻璃熔窑(10)中由生玻璃配合料制备的玻璃纤维，制备该纤维的方法包括如下步骤：
将生玻璃配合料(30)加入到耐火材料衬里的玻璃熔窑的熔化区，该玻璃配合料包含：
64-75wt％SiO2；
16-24wt％Al2O3；
8-12wt％MgO；和
0.25-3wt％的R2O，其中R2O等于Li2O、Na2O和K2O之和；
加热玻璃配合料到超过所得玻璃的液相线温度的成型温度以形成能纤维化的熔融玻璃；并且
将所述熔融玻璃纤维化。
37.一种高强度制品，包含：
基质材料；和
由玻璃配合料组合物形成的多根玻璃纤维，该组合物包含：
64-75wt％SiO2；
16-24wt％Al2O3；
8-12wt％MgO；和
0.25-3wt％的R2O，其中R2O等于Li2O、Na2O和K2O之和。
38.权利要求37的高强度制品，其中玻璃配合料组合物包含：
约68wt％SiO2；
约20wt％Al2O3；
约10wt％MgO；和
约2wt％的Li2O。
39.权利要求38的高强度制品，其中玻璃配合料包含：
约68wt％SiO2；
约20wt％Al2O3；
约9.7wt％MgO；和
约2wt％Li2O。
40.权利要求37的高强度制品，其中玻璃纤维具有2.434-2.486g/cc的密度。
41.权利要求37的高强度制品，其中玻璃纤维具有12.71-12.96MPsi的测量模量。
42.权利要求37的高强度制品，其中玻璃纤维具有688-737KPsi的测量强度。
43.权利要求37高强度制品，其中玻璃纤维具有2.434-2.486g/cc的密度和
12.71-12.96MPsi的测量模量。
44.权利要求37的高强度制品，其中玻璃纤维具有2.434-2.486g/cc的密度和
688-737KPsi的测量强度。
45.权利要求37的高强度制品，其中基质选自由聚酯树脂、乙烯基酯酚醛树脂、乙烯基酯树脂和环氧树脂、双马来酰亚胺、聚酰胺、乙烯基酯酚类、乙烯丙烯酸酯或者甲基丙烯酸酯共聚物、交联的乙烯-丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯共聚物和离子聚合物、聚碳酸酯、聚氨酯、尼龙或芳族聚酰胺、改性环氧树脂组成的组。
46.权利要求37的高强度制品，其中基质材料为酚基质材料。
47.制备高强度复合制品的方法，包括以下步骤：
由玻璃配合料组合物形成纤维，该组合物包含：
64-75wt％SiO2；
16-24wt％Al2O3；
8-12wt％MgO；和
0.25-3wt％R2O，其中R2O等于Li2O、Na2O和K2O之和；
将纤维用基质材料结合；
形成制品；和
固化基质材料。
48.权利要求47的方法，包括步骤：
形成选自由湿用短切原丝纤维、干用短切原丝纤维、连续纤维薄毡、短切原丝薄毡、湿法形成毡或干法毡组成的组的中间玻璃结构。
49.权利要求47的方法，其中成形步骤选自如下组，该组由压缩成型、层压、喷射、手工铺叠、预制铺叠、真空袋成型、压力袋成型、加压成型、传递成型、真空辅助树脂传递成型、挤拉成型、纤维缠绕、浇铸、高压釜成型、离心浇铸树脂传递和连续浇铸组成。
50.权利要求47的方法，其中玻璃配合料组合物包含：
约68wt％SiO2；
约20wt％Al2O3；
约10wt％MgO；和
约2wt％Li2O。
51.权利要求47的方法，其中基质选自由聚酯树脂、乙烯基酯酚醛树脂、乙烯基酯树脂和环氧树脂、双马来酰亚胺、聚酰胺、乙烯基酯酚类、乙烯丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯共聚物、交联的乙烯-丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯共聚物和离子聚合物、聚碳酸酯、聚氨酯、尼龙或芳族聚酰胺、改性环氧树脂组成的组。
以直接熔化操作制造高强度玻璃纤维的方法以及由此形成
的产品
背景技术
2625℉(1458℃)、在其它实施方式中低于约2600℉(1427℃)、并且在一些实施方式中低于约2575℉(1413℃)的纤维化温度，以及在一些实施方式中低于纤维化温度至少约
80℉(44℃)、在其它实施方式中低于纤维化温度至少约120℉(67℃)、在另一些实施方式中低于纤维化温度至少约150℉(83℃)的液相线温度。
2315到约2871℃)。在此温度下，燃烧的火焰和产物以熔融玻璃可以吸收的波长辐射能量。
这可以促进熔融玻璃表面水平方向上和通过熔融玻璃的垂直方向的玻璃温度均匀。
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