BR112017028001B1 - Composição de fibra de vidro isenta de boro, fibra de vidro e material compósito das mesmas - Google Patents
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Abstract
COMPOSIÇÃO DE FIBRA DE VIDRO ISENTA DE BORO, FIBRA DE VIDRO E MATERIAL COMPÓSITO DOS MESMOS. Uma composição de fibra de vidro isenta de boro, e uma fibra de vidro e um material compósito dos mesmos. A composição da fibra de vidro compreende os seguintes componentes em porcentagem em peso: 58% a 60,4% de SiO2, 14% a 16,5% de Al2O3, 14,1% a 16,5% de CaO, 6% a 8,2% de MgO, 0,01% a 0,5% de Li2O, menos de 1,15% de Na2O (mais) K2O, K2O sendo superior a 0,5%, menos de 1,5% de TiO2e menos de 1% de Fe2O3 , sendo a proporção em porcentagem em peso de Cl (igual) CaO/MgO maior do que 2 e menor ou igual a 2,4. A composição pode, notavelmente, reduzir a tensão superficial do vidro, melhorar a resistência mecânica e a estabilidade à resistência química da fibra de vidro, suprimir efetivamente a tendência de cristalização do vidro, reduzir a temperatura liquidus do vidro e é, particularmente apropriada, para a produção de fibra de vidro de alto desempenho com baixa taxa de bolhas.
Description
[001] A invenção refere-se a composições de fibra de vidro isentas de boro, em particular, a composições de fibra de vidro isentas de boro de alto desempenho que podem ser utilizadas como material de base de reforço para compósitos avançados, e à fibra de vidro e material compósito a partir da mesma.
[002] A fibra de vidro é um material de fibra inorgânica que pode ser utilizado para reforçar resinas para produzir materiais compósitos com bom desempenho. Como um material de base de reforço para materiais compósitos avançados, as fibras de vidro de alto desempenho foram originalmente utilizadas principalmente na indústria de defesa nacional, tal como a indústria aeronáutica, aeroespacial e militar. Com o progresso da ciência e da tecnologia e o desenvolvimento da economia, as fibras de vidro de alto desempenho têm sido amplamente utilizadas em campos civis e industriais, como motores, lâminas de vento, vasos de pressão, tubos de petróleo offshore,aparelhos de esporte e indústria automobilística.
[003] Desde que Owens Corning (doravante denominada OC) dos EUA desenvolveram fibra de vidro S-2, diferentes paises competiram no desenvolvimento de fibras de vidro de alto desempenho com várias composições, por exemplo, fibra de vidro R desenvolvida por Saint-Gobain da França, fibra de vidro HiPer-tex desenvolvida por OC dos EUA e fibra de vidro de alta resistência 2# desenvolvida pela Nanjing Fiberglass Research & Design Institute Co. Ltd da China. As composições de vidro de alto desempenho iniciais basearam-se em um sistema Mgθ-A12θ3-Siθ2 e uma composição tipica foi o vidro S- 2 desenvolvido pela OC. No entanto, a produção de vidro S-2 é excessivamente dificil, uma vez que a sua temperatura de formação é de cerca de 1571°C e a temperatura liquidus é de até 1470°C e, portanto, é dificil realizar a produção industrial em larga escala. Então, a OC desistiu da produção de fibra de vidro S-2 e atribuiu a patente à empresa AGY que tem sido dedicada à produção em pequena escala de fibra de vidro S e seus produtos melhorados.
[004] Posteriormente, a fim de diminuir a temperatura de fusão e a temperatura de formação do vidro para melhor satisfazer as necessidades da produção de forno de tanque em larga escala, grandes empresas estrangeiras desenvolveram, sucessivamente, vidros de alto desempenho com base em um sistema Mgθ-Caθ-A12θ3-Siθ2. As composições tipicas foram o vidro R, desenvolvido pela Saint-Gobain da Erança, e o vidro HiPer-tex desenvolvido pela OC dos EUA, que eram um trade-offpara escala de produção, sacrificando algumas das propriedades do vidro. No entanto, como essas soluções projetadas eram muito conservadoras, especialmente o teor de AI2O3 manteve-se mais de 20%, de preferência 25%, a produção de vidro permaneceu altamente dificil. Embora a produção de forno de tanques em pequena escala tenha sido alcançada, a eficiência da produção foi baixa e a relação custo-desempenho dos produtos não foi alta. Então, a OC desistiu da produção de fibra de vidro HiPer-tex e atribuiu a patente da fibra de vidro HiPer-tex à empresa 3B da Europa. Por volta de 2007, a OCV Company foi criada sob a combinação de OC e Saint- Gobain, e as principais tecnologias da fibra de vidro R foram atribuidas à OCV Company. A proporção de Ca/Mg no vidro R tradicional é muito baixa, o que causará problemas como dificuldade de fibralização, alto risco de cristalização, alta tensão superficial e dificuldade de finalização do vidro fundido; a temperatura de formação é de cerca de 1410°C e a temperatura liquidus de até 1330°C. Tudo isso tem causado dificuldade na atenuação da fibra de vidro e, consequentemente, na concretização da produção industrial em larga escala.
[005] Além disso, PPG Industries revelou um outro tipo de fibra de vidro R. Seu desempenho mecânico é ligeiramente menor do que aquele da fibra de vidro R tradicional, mas a fusão e formação de desempenho são significativamente superiores às do vidro R tradicional. No entanto, este tipo de vidro R tem alto risco de desvitrificação porque a relação de Si/Ca e Ca/Mg não é razoavelmente projetada. Enquanto isso, uma vez que muito LÍ2O é introduzido, não só a estabilidade quimica do vidro é afetada, mas também o seu custo de matéria-prima fica significativamente maior. Portanto, também não é adequado para a produção industrial em larga escala.
[006] A fibra de vidro de alta resistência 2# compreende, principalmente, SÍO2, AI2O3 e MgO, e determinadas quantidades de LÍ2O, B2O3, CeÜ2 e Fe2θ3 também são introduzidas. Ele também tem alta resistência e alto módulo e sua temperatura de formação é somente de cerca de 1245°C e sua temperatura liquidus é de 1320°C. Ambas as temperaturas são muito inferiores às da fibra de vidro S. No entanto, uma vez que a sua temperatura de formação é inferior à sua temperatura liquidus,o que é desfavorável para o controle da atenuação da fibra de vidro, a temperatura de formação deve ser aumentada e pontas de formato especial de fieiras devem ser utilizadas para evitar que ocorra um fenômeno de cristalização de vidro no processo de extração da fibra. Isso causa dificuldade em controle de temperatura e, também, dificulta a realização de produção industrial em larga escala. ..
[007] Em resumo, descobrimos que, em geral, vários tipos de fibras de vidro de alto desempenho enfrentam problemas de produção tal como alta temperatura liquidus, alto risco de desvitrificação, alta temperatura de formação, alta tensão superficial e dificuldade de finalização do vidro fundido. A temperatura liquidus do vidro E principal é geralmente inferior a 1200°C, e a sua temperatura de formação é inferior a 1300°C, enquanto que as fibras de vidro de alto desempenho acima mencionadas geralmente têm temperatura liquidus maiores do que 1300°C e temperatura de formação maior do que 1350°C, o que pode facilmente causar fenômeno de cristalização de vidro, viscosidade irregular e fraca clarificação, reduzindo significativamente a eficiência da produção, a qualidade dos produtos e a vida útil dos materiais refratários e fieiras de platina.
[008] A presente invenção tem como objetivo proporcionar uma composição de fibras de vidro isenta de boro que pode resolver os problemas antes mencionados.
[009] De acordo com um aspecto da presente invenção, a composição de fibra de vidro é fornecida compreendendo os seguintes componentes expressos em porcentagem em peso:
em que, o intervalo da proporção percentual em peso de Cl = CaO/MgO é maior do que 2 e menor ou igual a 2,4. em que, o intervalo da proporção percentual em peso de C2 = K2O/Na2Ü é maior do que 1 e menor ou igual a 6. em que, o intervalo da proporção percentual em peso de Cl = CaO/MgO é maior do que 2 e menor ou igual a 2,3. em que, o intervalo preferido da proporção percentual em peso de C2 = K∑O/Na∑O é 1,2-5.
[0010] De acordo com outro aspecto desta invenção, é proporcionada uma fibra de vidro produzida com a referida composição de fibra de vidro.
[0011] De acordo com ainda outro aspecto desta invenção, é proporcionado um material compósito que incorpora a referida fibra de vidro.
[0012] De acordo com a composição desta invenção, uma composição de fibra de vidro isenta de boro de alto desempenho é fornecida pela introdução apropriada de quantidades de K2O e LÍ2O, projetando razoavelmente os intervalos de conteúdo de CaO, MgO, K2O e LÍ2O respectivamente, controlando rigorosamente os intervalos das proporções de CaO/MgO e K2θ/Na2θ, fazendo uso total do efeito alcalino misto ternário de K2O, Na2θ e LÍ2O, e introdução seletiva de uma pequena quantidade de Zrθ2 e HfO∑.
[0013] Especificamente, a composição de fibra de vidro de acordo com a presente invenção compreende os seguintes componentes expressos em porcentagem em peso:
em que, o intervalo da proporção percentual em peso de Cl = CaO/MgO é maior do que 2 e menor ou igual a 2,4.
[0014] O efeito e o conteúdo de cada componente na referida composição de fibra de vidro são descritos da seguinte forma: SÍO2 é um óxido principal que forma a rede de vidro e tem o efeito de estabilizar todos os componentes. Na composição de fibra de vidro da presente invenção, o intervalo de teor restrito de SÍO2 é 58-60,4% em peso. A fim de assegurar as elevadas propriedades mecânicas, e, entretanto, não aumentar a dificuldade de finalização de vidro, o intervalo de teores de SÍO2 na composição de fibra de vidro da presente invenção é, especialmente, mantido relativamente baixo. De um modo preferido, o intervalo de teor em SÍO2 pode ser 58,5-60,4% em peso. AI2O3 é outro óxido que forma a rede de vidro. Quando combinado com SÍO2, pode ter um efeito substantivo sobre as propriedades mecânicas do vidro e um efeito significativo na prevenção da separação da fase de vidro e na resistência à água. 0 intervalo restrito do teor de AI2O3 na composição de fibra de vidro desta invenção é 14-16,5% em peso. As altas propriedades mecânicas, especialmente o módulo, não podem ser obtidas se o conteúdo de AI2O3 é muito baixo; o conteúdo de AI2O3 sendo muito alto, leva a viscosidade do vidro a ser excessivamente alta, resultando em problemas de fusão e finalização. De preferência, o teor de AI2O3 pode ser 14,516,5% em peso. CaO é um importante modificador de rede de vidro, ele tem efeitos especiais em reduzir a viscosidade do vidro em alta temperatura, o controle da cristalização e taxa de endurecimento de vidro fundido, mas o teor de CaO sendo demasiado elevado causará maior tendência de cristalização do vidro, resultando assim na cristalização de anortita (CaA12Si2θβ) e volastonita (CaSiOs) a partir do vidro fundido. 0 intervalo de teor restrito de CaO na composição de fibra de vidro desta invenção é 14,1-16,5% em peso. De preferência, o teor de CaO pode ser de 14,1-16,1% em peso. MgO tem um efeito semelhante ao de CaO, e ainda 0 Mg2+ tem maior intensidade de campo e desempenha um papel significativo no aumento do módulo de vidro. No entanto, o teor em MgO sendo muito alto irá aumentar a tendência e taxa de cristalização do vidro, provocando, assim, o risco de cristalização de diópsido (CaMgSÍ2Oe) , que é mais violento comparado com o causado pelo CaO. 0 intervalo de teor restrito de MgO na composição de fibra de vidro desta invenção é 6-8,2% em peso. De preferência, o teor de MgO pode ser de 6-8% em peso.
[0015] Além disso, a fase cristalina após a cristalização de vidros de alto desempenho com base em um sistema MgO-CaO-A12θ3-SiC>2 compreende principalmente diópsido (CaMgSÍ2Oe) , anortita (CaA12SÍ20s) e volastonita (CaSiCb) . Para inibir efetivamente o crescimento desses cristais, reduzir o limite superior de temperatura para a cristalização de vidro (temperatura liquidus) e reduzir a tendência de cristalização do vidro na composição de fibra de vidro da presente invenção, a proporção percentual em peso de Cl = CaO/MgO é mais do que 2 e menor ou igual a 2,4. Ao controlar o intervalo de proporção molar de Ca2+/Mg2+ para ser cerca de 1,42-1,72, o crescimento cristalino de anortita pode equilibrar-se contra o diópsido no processo de cristalização do vidro, o que ajuda a reduzir taxa de cristalização dos dois cristais e a integridade do grão de cristal, simultaneamente inibe a tendência de cristalização dos dois cristais e reduz a temperatura liquidus. Isto é porque a proporção mencionada acima pode aproveitar a alta força de campo de Mg2+ ao mesmo tempo garantindo um suprimento suficiente de ions Ca2+ durante a cristalização do vidro e aproveitando, ao máximo, a competição entre os ions Mg2+ e Ca2+ em pegar os grupos de ânions no vidro. Obviamente, a proporção de CaO/MgO sendo muito baixa causará muito teor de Mg2+, e agrava a cristalização do diópsido; ã proporção percentual em peso de CaO/MgO ser demasiado elevada causará muito teor de Ca2+, e agrava a cristalização de anortita, ou até mesmo causa a formação dos cristais de volastonita, assim, afetando muito o equilíbrio de crescimento competitivo de cristais. De preferência, o intervalo da percentagem percentual de Cl = CaO/MgO pode ser maior do que 2 e menor ou igual a 2,3. Mais preferencialmente, o intervalo da proporção percentual em peso de Cl = CaO/MgO pode ser maior do que 2 e menor ou igual a 2,14. Os efeitos técnicos podem ser inesperadamente alcançados como comparado com aqueles com vidros de alto desempenho tradicionais. Além disso, a força mecânica do vidro é melhor quando o teor de CaO é mantido relativamente alto devido à alta energia de ligação do Ca-O, que também tem um efeito significativo sobre a acumulação de estrutura de vidro.
[0016] Tanto o K2O como o Na2<3 são bons agentes fluxantes que podem reduzir a viscosidade do vidro. Os inventores descobriram que, substituindo Na2O por K2O, mantendo a quantidade total de óxidos de metal alcalino inalterados, pode reduzir a tendência de cristalização do vidro, melhorar o desempenho de fibralização e, também reduzir notavelmente a tensão superficial do vidro fundido e melhorar o desempenho de finalizaçao; e ajuda a melhorar a resistência mecânica do vidro. Na composição de fibra de vidro desta invenção, o intervalo restrito do teor total de Na2<0 e K2O é inferior a 1,15% em peso, o intervalo restrito do teor de K2O é superior a 0,5% em peso, e o intervalo da proporção percentual em peso de C2 = K2θ/Na2θ pode ser mais restrita para ser maior do que 1 e menor do que ou igual a 6. De preferência, o intervalo da proporção percentual em peso de C2 = K2θ/Na2θ pode ser 1,2-5.
[0017] LÍ2O não só pode reduzir a viscosidade do vidro dramaticamente para melhorar o desempenho de fusão, mas também, obviamente, ajudar a melhorar as propriedades mecânicas, em comparação com Na∑O e K2O. Além disso, uma pequena quantidade de LÍ2O pode proporcionar oxigênio livre considerável, promovendo assim mais ions de aluminio para formar coordenação tetraédrica que ajudaria a fortalecer a rede de vidro e reduzir ainda mais a tendência de cristalização do vidro. Mas a quantidade adicionada de LÍ2O não deve ser muito alta, já que o teor de Li+ sendo muito alto terá um efeito significativo na interrupção da rede de vidro, afetará a estabilidade da estrutura de vidro e, assim, aumentará a tendência de cristalização do vidro. Portanto, na composição de fibra de vidro da presente invenção, o intervalo restrito do teor de LÍ2O é 0,01-0,4% por peso. Os inventores constataram que os efeitos técnicos permanecem excelente, mesmo quando o teor de LÍ2O é mantido relativamente baixo, tal como maior do que ou igual a 0,01% e menor do que 0,1% em peso.
[0018] TÍO2 não só pode reduzir a viscosidade do vidro a alta temperatura, mas também tem um certo efeito fluxante. No entanto, uma vez que os ions de titânio têm efeitos colorantes, o que irá se tornar particularmente importante especialmente quando o teor de TÍO2 é superior a 1,5% em peso, afetando assim o aparecimento de produtos de fibra de vidro até certo ponto. Portanto, na composição de fibra de vidro da presente invenção, o intervalo restrito do teor de TÍO2 é menor do que 1,5% em peso.
[0019] A introdução de Fβ2θ3 facilita a fusão de vidro e, também, pode melhorar as propriedades de cristalização do vidro. No entanto, uma vez que os ions férricos e os ions ferrosos têm efeitos colorantes, a quantidade introduzida deve ser limitada. Por conseguinte, na composição de fibra de vidro da presente invenção, o intervalo restrito do teor de Fθ2θ3 é inferior a 1% em peso.
[0020] Além disso, uma pequena pode ser introduzida seletivamente, o que pode melhorar ainda mais as propriedades mecânicas e estabilidade térmica do vidro. Considerando que ZrÜ2 e HfCh aumentariam a viscosidade do vidro, as quantidades adicionadas deles não devem ser demasiado elevadas. Por conseguinte, na composição de fibra de vidro da presente invenção, o intervalo restrito do teor total de ZrÜ2 e HfCb é 0,01-2% em peso.
[0021] Além dos componentes acima mencionados, pequenas quantidades de impurezas podem estar presentes na composição de vidro de acordo com a presente invenção, e o percentual em peso total das impurezas é menor do que ou igual a 1%.
[0022] Na composição de fibra de vidro da presente invenção, os efeitos benéficos produzidos pelos intervalos selecionados dos componentes acima mencionados serão explicados através dos dados experimentais específicos fornecidos abaixo.
[0023] Os seguintes são formas de realização de intervalos de teor preferido dos componentes compreendidos na composição de fibra de vidro, de acordo com a presente invenção.
[0024] A composição de fibra de vidro de acordo com a presente invenção compreende os seguintes componentes expressos em porcentagem em peso:
em que, o intervalo da relação percentual em peso Cl = CaO/MgO maior do que a 2 e menor ou igual a 2,3; e o intervalo da proporção percentual em peso de C2 = K2θ/Na2θ é maior do que 1 e menor ou igual a 6.
[0025] A composição de fibra de vidro de acordo com a presente invenção compreende os seguintes componentes expressos em porcentagem em peso:
em que, o intervalo da proporção percentual em peso de Cl = CaO/MgO é maior do que a 2 e menor ou igual a 2,14; e o intervalo da proporção percentual em peso de C2 = foO/Na∑O é 1,2-5.
[0026] A composição de fibra de vidro de acordo com a presente invenção compreende os seguintes componentes expressos em porcentagem em peso:
em que, o intervalo da proporção percentual em peso de Cl = CaO/MgO é maior do que a 2 e menor ou igual a 2,14; e o intervalo da proporção percentual em peso de C2 = K2θ/Na2θ é 1,2-5.
[0027] A presente invenção proporciona uma composição de fibra de vidro isenta de boro, fibra de vidro e material compósito a partir da mesma. A composição não só pode manter a temperatura de formação relativamente baixa, mas também resolver os problemas na produção de fibras de vidro de elevado desempenho, tal como a temperatura liquidus alta, alta taxa de cristalização, alta tensão superficial, dificuldade de finalização e a dificuldade em produção em larga escala e eficiência. A composição pode reduzir significativamente a temperatura liquidus e a tensão superficial do vidro fundido e reduzir a tendência de cristalização do vidro e a quantidade de bolhas nas mesmas condições. Enquanto isso, a fibra de vidro feita a partir da mesma possui resistência mecânica favorável. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0028] A fim de melhor esclarecer os propósitos, soluçoes técnicas e vantagens dos exemplos da presente invenção, as soluções técnicas nos exemplos da presente invenção são claramente e completamente descritas abaixo, combinadas com os desenhos nos exemplos. Obviamente, os exemplos aqui descritos são apenas uma parte dos exemplos da presente invenção e não são todos os exemplos. Todas as outras modalidades exemplares obtidas por um especialista na técnica com base nos exemplos na presente invenção, sem realizar trabalhos criativos, devem cair no âmbito de proteção da presente invenção. 0 que precisa ser esclarecido é que, desde que não haja conflito, os exemplos e os recursos dos exemplos no presente pedido podem ser arbitrariamente combinados entre si.
[0029] O conceito básico da presente invenção é que, a composição de fibra de vidro compreende os seguintes componentes expressos em porcentagem em peso: SÍO2 58-60,4%, AI2O3 14-16,5%, CaO 14,1-16,5%, MgO 6-8,2%, Li2O 0,01-0,5%, Na∑O + K2O, menos do que 1,15%, K2O mais do que 0,5%, TÍO2 menos de 1,5% e Fe2Ü3 menos do que 1%, em que o intervalo da proporção percentual em peso de Cl = CaO/MgO é maior do que 2 e menor ou igual a 2,4. Além disso, o intervalo da proporção percentual em peso de C2 = K∑O/Na∑O pode ser mais restrito para ser maior do que 1 e menor do que ou igual a 6.
[0030] Os valores de conteúdo específicos de SÍO2, AI2O3, CaO, MgO, Na2θ, K2O, Fe2θ3, LÍ2O e TÍO2 na composição de fibra de vidro da presente invenção são selecionados para serem utilizados nos exemplos, que são comparados com as propriedades dos vidros E e R tradicionais e o vidro R melhorado, em termos dos seguintes seis parâmetros de propriedade: (1) Temperatura de formação massa fundida de vidro tem uma viscosidade de 103 poise (102 Pa.s) . (2) Temperatura liquidus, a temperatura na qual os núcleos de cristal começam a formar-se quando a massa fundida de vidro esfria, ou seja, a temperatura limite superior para cristalização de vidro. (3) Valor de ΔT, que é o diferencial de temperatura entre a temperatura de formação e a temperatura liquidus e indica a faixa de temperatura na qual a extração de fibra pode ser realizada. (4) Temperatura de pico de cristalização, a temperatura do pico de cristalização mais forte no DTA (Análise Térmica Diferencial). Geralmente, quanto maior a temperatura, mais energia os núcleos de cristal precisam para crescer e menor tendência de cristalização do vidro. (5) Força do filamento, a resistência à tração que um filamento do fio de fibra de vidro pode suportar. (6) Quantidade de bolhas, a determinar aproximadamente em um procedimento estabelecido da seguinte forma: Utilize moldes específicos para comprimir os materiais de lote em cada exemplo em amostras da mesma dimensão, que serão então colocados na plataforma de amostragem de um microscópio de aquecimento. Aqueça as amostras de vidro de acordo com procedimentos padrão até a temperatura espacial pré-definida 1500°C, e então a amostra de vidro é arrefecida até a temperatura ambiente, sem preservação do calor. Finalmente, cada uma das amostras de vidro é examinada sob um microscópio polarizador para determinar a quantidade de bolhas nas amostras. Em que, a quantidade de bolhas é identificada de acordo com uma amplificação especifica do microscópio.
[0031] Os seis parâmetros acima mencionados e os métodos de medição deles são bem conhecidos para um especialista na técnica. Portanto, os parâmetros acima mencionados podem ser efetivamente utilizados para explicar as propriedades da composição de fibra de vidro da presente invenção.
[0032] Os procedimentos específicos para as experiências são os seguintes: cada componente pode ser adquirido a partir das matérias-primas apropriadas; as matérias-primas são misturadas nas proporções apropriadas para que cada componente atinja a porcentagem final de peso esperada; o lote misto é derretido e clarificado; então o vidro fundido é extraido através das pontas das fieiras, formando assim a fibra de vidro; a fibra de vidro é atenuada no colar giratório de um enrolador para formar bolos ou embalagens. É claro que métodos convencionais podem ser utilizados para processar essas fibras de vidro profundamente para atender aos requisitos esperados.
[0033] As formas de realização exemplificativas da composição de fibra de vidro de acordo com a presente invenção são apresentadas a seguir. Exemplo 1
em que, a proporção percentual em peso de Cl = CaO/MgO é 2,13; e a proporção percentual de peso de C2 = foO/NazO é 1,49.
[0034] No Exemplo 1, os valores medidos dos seis parâmetros são respectivamente:
Exemplo 2 
em que, a proporção percentual em peso de Cl = CaO/MgO é 2,14; e a proporção percentual em peso de C2 = K2θ/Na2θ é 3,41.
[0035] No Exemplo 2, os valores medidos dos seis parâmetros são respectivamente:
Exemplo 3 
em que, a proporção percentual em peso de Cl = CaO/MgO é 2,20; e a proporção percentual em peso de C2 = K2θ/Na2θ é 4,05.
[0036] No Exemplo 3, os valores medidos dos seis parâmetros são respectivamente:
Exemplo 4 
em que, a proporção percentual em peso de Cl = CaO/MgO é 2,01; e a proporção percentual em peso de C2 = K2O/Na2O é 5.
[0037] No Exemplo 4, os valores medidos dos seis parâmetros são respectivamente:
Exemplo 5 
em que, a proporção percentual em peso de Cl = CaO/MgO é 2,01; e a proporção percentual em peso de C2 = K20/Na20 é 5 .
[0038] No exemplo 5, os valores medidos dos seis parâmetros são respectivamente:
Exemplo 6 
em que, a proporção percentual em peso de Cl = CaO/MgO é 2,4; e a proporção percentual em peso de C2 = K2θ/Na2θ é 2,22 .
[0039] No Exemplo 6, os valores medidos dos seis parâmetros são respectivamente:
Exemplo 7 
em que, a proporção de porcentagem em peso de Cl = CaO/MgO é 2,01; e a proporção percentual em peso de C2 = K2O/Na2O é 6.
[0040] No Exemplo 7, os valores medidos dos seis parâmetros são respectivamente:
Exemplo 8 
em que, a proporção percentual em peso de Cl = CaO/MgO é 2,3; e a proporção percentual em peso de C2 = K2θ/Na2θ é 1,2.
[0041] No exemplo 8, os valores medidos dos seis parâmetros são respectivamente:
Exemplo 9 
em que, a proporção percentual em peso DE Cl = CaO/MgO é 2,4; e a proporção percentual em peso de C2 = K2θ/Na2θ é 1,11.
[0042] No Exemplo 9, os valores medidos dos seis parâmetros são respectivamente:
Exemplo 10 
em que, a proporção percentual em peso de Cl = CaO/MgO é 2,4; e a proporção percentual em peso de C2 = K2θ/Na2θ é 1,11.
[0043] No Exemplo 9, os valores mediuss did 501 parâmetros são respectivamente:
[0044] As comparações dos parâmetros de propriedade dos exemplos acima mencionados e outros exemplos da composição de fibra de vidro da presente invenção com os do vidro E tradicional, o vidro R tradicional e o vidro R melhorado são adicionalmente feitos a seguir por meio de tabelas, em que o conteúdo do componente da composição de fibra de vidro é expresso em porcentagem em peso. 0 que precisa esclarecido é que a quantidade total dos componentes exemplos é ligeiramente inferior a 100%, e deve entender a quantidade restante é traço de impureza ou uma quantidade pequena de componentes que não podem ser analisados.
[0045] Pode ser visto a partir dos valores nas tabelas acima que, em comparação com o vidro R tradicional e o vidro R melhorado, a composição de fibra de vidro da presente invenção tem as seguintes vantagens: (1) temperatura liquidus muito menor, o que ajuda a reduzir risco de cristalização e aumenta a eficiência de extração da fibra. (2) Temperatura de pico de cristalização mais alta, o que significa que é necessária mais energia para os núcleos de cristal formarem e crescerem durante o processo de cristalização, isto é, o vidro da presente invenção tem menor risco de cristalização na mesma condição. (3) Quantidade de bolhas muito menor, o que significa que o desempenho de clarificação do vidro em fusão da presente invenção é melhor. Enquanto isso, a fibra de vidro da presente invenção tem maior resistência ao filamento em comparação com o vidro R melhorado.
[0046] A composição de fibra de vidro de acordo com a presente invenção pode ser utilizada para produzir fibras de vidro com as excelentes propriedades anteriormente mencionadas.
[0047] A composição de fibra de vidro, de acordo com a presente invenção, pode ser utilizada em combinação com um ou mais materiais orgânicos e/ou inorgânicos para a preparação de materiais compósitos com excelentes desempenhos, tais como materiais de base reforçados com fibra de vidro.
[0048] Em conclusão, a presente invenção proporciona uma composição de fibra de vidro isenta de boro, fibra de vidro e material compósito da mesma. A composição não só pode manter a temperatura de formação relativamente baixa, mas também resolver os problemas na produção de fibras de vidro % de alta performance, tal como a alta temperatura liquidus, alta taxa de cristalização, elevada tensão superficial, dificuldade de clarificação e a dificuldade na produção eficiente e de larga escala. A composição pode reduzir significativamente a temperatura liquidus e a tensão superficial do vidro fundido e reduzir a tendência de cristalização do vidro e a quantidade de bolhas nas mesmas condições. Enquanto isso, a fibra de vidro feita a partir da mesma possui resistência mecânica favorável.
[0049] Finalmente, o que deve ser esclarecido é que, neste texto, os termos "conter", "compreender" ou quaisquer outras variantes pretendem significar "inclusão não exclusiva", de modo que qualquer processo, método, artigo ou equipamento que contenha uma série de fatores deve incluir não apenas esses fatores, mas também incluir outros fatores que não estão explicitamente listados, ou também incluir fatores intrínsecos desse processo, método, objeto ou equipamento. Sem mais limitações, fatores definidos pela frase "contêm uma...", ou suas variantes, não descartam que existem outros mesmos fatores no processo, método, artigo ou equipamento que incluem os referidos fatores.
[0050] Os exemplos acima são fornecidos apenas com a finalidade de ilustrar em vez de limitar as soluções técnicas da presente invenção. Embora a presente invenção seja descrita em detalhes por meio de exemplos acima mencionados, um técnico no assunto deve entender que modificações também podem ser feitas para as soluções técnicas incorporadas por todos os exemplos acima mencionados ou substituição equivalente pode ser feita para alguns dos recursos técnicos. No entanto, essas modificações ou substituições não farão soluções técnicas resultantes se desviem substancialmente dos espiritos e intervalos das soluções técnicas respectivamente incorporadas por todos os exemplos da presente invenção.
[0051] A composição de fibra de vidro da presente invenção faz um avanço em propriedades de cristalização, força de filamentos e resistência ao calor do vidro, quando comparado com o presente vidro R melhorado principal, e grandemente reduz o risco de cristalização e melhora significativamente a força do filamento e a temperatura do ponto de amolecimento sob as mesmas condições; além disso, a proporção do custo-desempenho das soluções técnicas globais da referida composição é mais elevada, tornando-a mais adequada para produção industrial de larga escala.
Claims (9)
1. Composição de fibra de vidro isenta de boro, caracterizada por compreender os seguintes componentes expressos em porcentagem em peso:
em que, o intervalo da proporção percentual em peso C1 = CaO/MgO é maior do que 2 e menor ou igual a 2,4, e o intervalo da proporção percentual em peso C2 = K2O/Na2O é maior do que 1 e menor ou igual a 6.
2. Composição de fibra de vidro isenta de boro, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o intervalo da proporção percentual em peso C1 = CaO/MgO ser maior do que 2 e menor ou igual a 2,3.
3. Composição de fibra de vidro isenta de boro, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o intervalo da proporção percentual em peso C2 = K2O/Na2O ser 1,2-5.
4. Composição de fibra de vidro isenta de boro, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender os seguintes componentes expressos em porcentagem em peso:
em que, o intervalo da proporção percentual em peso C1 = CaO/MgO é maior do que 2 e menor ou igual a 2,3, o intervalo da proporção percentual em peso C2 = K2O/Na2O é maior do que 1 e menor ou igual a 6.
5. Composição de fibra de vidro isenta boro, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender os seguintes componentes expressos em porcentagem em peso:
em que, o intervalo da proporção percentual em peso C1 = CaO/MgO maior do que 2 e menor ou igual a 2,14, o intervalo de porcentagem em peso C2 = K2O/Na2O é 1,2-5.
6. Composição de fibra de vidro isenta de boro, de acordo com a reivindicação 1 ou 5, caracterizada pelo fato de que o teor de Li2O expresso em porcentagem em peso ser maior do que ou igual a 0,01% e menor do que 0,1%.
7. Composição de fibra de vidro isenta de boro, de acordo com a reivindicação 1 ou 5, caracterizadapor compreender ainda ZrO2 e HfO2, e o teor total de ZrO2 e HfO2 expresso em porcentagem em peso ser 0,01-2%.
8. Fibra de vidro, caracterizadapelo fato de ser produzida a partir da composição de fibra de vidro, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 7.
9. Material compósito, caracterizadapor incorporar a fibra de vidro, conforme definida na reivindicação 8.
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