BR112018015000B1

BR112018015000B1 - COMPOSITION FOR PRODUCING A FIBERGLASS, FIBERGLASS, AND COMPOSITE MATERIAL

Info

Publication number: BR112018015000B1
Application number: BR112018015000-2A
Authority: BR
Inventors: Guorong Cao; Lin Zhang; Wenzhong Xing; Xiucheng HONG; ZhongHua Yao; Zongyang Chen
Original assignee: Jushi Group Co., Ltd
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2017-11-21
Publication date: 2023-08-01

Abstract

Uma composição para produzir uma fibra de vidro, incluindo os seguintes componentes com quantidades de porcentagem correspondentes em peso: SiO2: 57,4-60,9%; Al2O3: maior do que 17% e menor do que ou igual a 19,8%; MgO: maior do que 9% e menor do que ou igual a 12,8%; CaO: 6,4-11,8%; SrO: 0-1,6%; Na2O+K2O: 0,1-1,1%; Fe2O3: 0,05-1%; TiO2: menor do que 0,8%; e SiO2+Al2O3: menor do que ou igual a 79,4%. A porcentagem em peso total dos componentes acima na composição é maior do que 99%. A razão de porcentagem em peso de Al2O3+MgO para SiO2 está entre 0,43 e 0,56, e a razão de porcentagem em peso de CaO+MgO para SiO2+Al2O3 é maior do que 0,205. A composição pode aumentar significativamente o módulo de vidro, reduzir eficazmente a taxa de cristalização do vidro, assegurar uma faixa de temperatura desejável (ÕT) para formação de fibras e intensificar o refinamento de vidro fundido, deste modo tornando-o particularmente adequado para produção de fibra de vidro de elevado desempenho com fornos com revestimento refratário.A composition for producing a glass fiber, including the following components with corresponding percentage amounts by weight: SiO2: 57.4-60.9%; Al2O3: greater than 17% and less than or equal to 19.8%; MgO: greater than 9% and less than or equal to 12.8%; CaO: 6.4-11.8%; SrO: 0-1.6%; Na2O+K2O: 0.1-1.1%; Fe2O3: 0.05-1%; TiO2: less than 0.8%; and SiO2+Al2O3: less than or equal to 79.4%. The total weight percentage of the above components in the composition is greater than 99%. The weight percentage ratio of Al2O3+MgO to SiO2 is between 0.43 and 0.56, and the weight percentage ratio of CaO+MgO to SiO2+Al2O3 is greater than 0.205. The composition can significantly increase the modulus of glass, effectively reduce the crystallization rate of glass, ensure a desirable temperature range (ÕT) for fiber formation and enhance the refinement of molten glass, thereby making it particularly suitable for producing glass. high performance fiberglass with refractory lining furnaces.

Description

Cross Reference to Related Orders

[001] Este pedido reivindica a prioridade ao Pedido de Patente Chinesa No. 201710762134.0 depositado em 30 de agosto de 2017, o teor do qual é incorporado aqui por referência.[001] This application claims priority to Chinese Patent Application No. 201710762134.0 filed on August 30, 2017, the contents of which are incorporated herein by reference.

Fundamentals of Invention Field of Invention

[002] A presente invenção se refere a uma fibra de vidro, uma composição para produzir a mesma, e um material compósito compreendendo a mesma.[002] The present invention relates to a glass fiber, a composition for producing the same, and a composite material comprising the same.

Description of Related Technique

[003] A fibra de vidro é um material de fibra inorgânica que pode ser usado para reforçar resinas para produzir materiais compósitos com bom desempenho. Como um material base de reforço para materiais compósitos avançados, as fibras de vidros de elevado desempenho foram originalmente usadas principalmente na indústria aeroespacial ou a indústria de defesa nacional. Com o progresso da ciência e tecnologia e o desenvolvimento da economia, as fibras de vidros de elevado desempenho têm sido amplamente usadas nos campos civis e industriais, tais como pás eólicas, vasos de pressão, tubulações de petróleo fora da costa e indústria automobilística. Como consequência, tornou-se um desafio urgente desenvolver uma fibra de vidro que tem maior resistência e módulo, melhores propriedades de formação, menores riscos de produção e custos e que, ao mesmo tempo, é adequada para produção em grande escala com fornos com revestimento refratário a fim de melhorar bastante o desempenho de custo da fibra de vidro de elevado desempenho resultante.[003] Glass fiber is an inorganic fiber material that can be used to reinforce resins to produce composite materials with good performance. As a reinforcing base material for advanced composite materials, high-performance glass fibers were originally mainly used in the aerospace industry or national defense industry. With the progress of science and technology and the development of economy, high-performance glass fibers have been widely used in civil and industrial fields, such as wind blades, pressure vessels, off-shore oil pipelines and automobile industry. As a consequence, it has become an urgent challenge to develop a glass fiber that has higher strength and modulus, better forming properties, lower production risks and costs and which, at the same time, is suitable for large-scale production with coated furnaces. refractory in order to greatly improve the cost performance of the resulting high performance glass fiber.

[004] O vidro S é o mais antigo vidro de elevado desempenho que tem base em um sistema MgO-Al2O3-SiO2. De acordo com ASTM, o vidro S é um tipo de vidro composto principalmente de tais óxidos como magnésia, alumina e sílica, e uma solução típica é vidro S-2 desenvolvido pelos Estados Unidos. As porcentagens em peso total de SiO2 e Al2O3 no vidro S-2 atingem 90% e a porcentagem em peso de MgO é de cerca de 10%; a temperatura de fusão do vidro é até mais de 1600 °C e a temperatura de formação e a temperatura de liquidus de até 1571 °C e 1470 °C, respectivamente. Deste modo, o vidro S-2 é difícil de fundir e refinar, e uma quantidade excessiva de bolhas está presente no vidro fundido; da mesma forma, a taxa de cristalização do vidro S-2 é rápida. Por esse motivo, é impossível realizar a produção em grande escala do vidro S-2 com fornos com revestimento refratário, e é até mesmo difícil alcançar uma produção de fusão direta. Tudo isto leva a pequena escala de produção, baixa eficiência e elevado custo para a produção da fibra de vidro S-2. Dados relevantes mostram que o módulo elástico do vidro S-2 é tipicamente de 89-90GPa.[004] S glass is the oldest high performance glass that is based on a MgO-Al2O3-SiO2 system. According to ASTM, S glass is a type of glass mainly composed of such oxides as magnesia, alumina and silica, and a typical solution is S-2 glass developed by the United States. The total weight percentages of SiO2 and Al2O3 in S-2 glass reach 90%, and the weight percentage of MgO is about 10%; the melting temperature of glass is up to more than 1600°C and the formation temperature and liquidus temperature up to 1571°C and 1470°C respectively. Therefore, S-2 glass is difficult to melt and refine, and an excessive amount of bubbles are present in the molten glass; Likewise, the crystallization rate of S-2 glass is fast. For this reason, it is impossible to carry out large-scale production of S-2 glass with refractory-lined furnaces, and it is even difficult to achieve direct melt production. All this leads to small production scale, low efficiency and high cost for the production of S-2 glass fiber. Relevant data shows that the elastic modulus of S-2 glass is typically 89-90GPa.

[005] A França desenvolveu o vidro R que tem base em um sistema MgO-CaO-Al2O3-SiO2; de qualquer modo, o teor total de SiO2 e Al2O3 permanece elevado no vidro R tradicional, deste modo causando dificuldade na formação de fibras bem como um grande risco de cristalização. A temperatura de formação do vidro R atinge 1410 °C e sua temperatura de liquidus até 1350 °C. Ao mesmo tempo, não existe solução eficaz no vidro R tradicional para melhorar o desempenho da cristalização, como a razão de Ca para Mg é inadequadamente projetada, isso leva a uma perda significativa das propriedades do vidro e a uma elevada taxa de cristalização. Todos estes fatores têm causado dificuldade em eficazmente atenuar a fibra de vidro e consequentemente em realizar produção industrial em grande escala. Dados relevantes mostram que o módulo elástico do vidro R tradicional é tipicamente 87-90GPa.[005] France developed R glass which is based on a MgO-CaO-Al2O3-SiO2 system; In any case, the total content of SiO2 and Al2O3 remains high in traditional R-glass, thus causing difficulty in fiber formation as well as a great risk of crystallization. The formation temperature of glass R reaches 1410 °C and its liquidus temperature up to 1350 °C. At the same time, there is no effective solution in traditional R-glass to improve the crystallization performance, as the ratio of Ca to Mg is inappropriately designed, this leads to a significant loss of glass properties and a high crystallization rate. All these factors have caused difficulty in effectively attenuating fiberglass and consequently in carrying out large-scale industrial production. Relevant data shows that the elastic modulus of traditional R-glass is typically 87-90GPa.

[006] A patente Japonesa No. JP8231240 descreve uma composição de fibra de vidro compreendendo os seguintes componentes expressos como quantidades de porcentagem em peso: 62-67% de SiO2, 22-27% de Al2O3, 715% de MgO, 0,1-1,1% de CaO e 0,1-1,1% de B2O3. Comparado com o vidro S, a quantidade de bolhas no vidro fundido desta composição é significativamente reduzida, mas a dificuldade de formação de fibras permanece elevada, e a temperatura de formação é superior a 1460 °C.[006] Japanese Patent No. JP8231240 describes a glass fiber composition comprising the following components expressed as weight percentage amounts: 62-67% SiO2, 22-27% Al2O3, 715% MgO, 0.1 -1.1% CaO and 0.1-1.1% B2O3. Compared with S glass, the amount of bubbles in molten glass of this composition is significantly reduced, but the difficulty of fiber formation remains high, and the formation temperature is higher than 1460 °C.

[007] A patente Americana No. PCT/US2009/068949 descreve uma composição de fibra de vidro de elevado desempenho, que contém os seguintes componentes expressos como quantidades de porcentagem em peso: 62-68% de SÍO2, 22-26% de AI2O3, 8-15% de MgO e 0,1-2% de LÍ2O. Comparado com o vidro S, as propriedades de formação desta composição são significativamente melhoradas pela introdução de um elevado teor de Li2O, mas a temperatura de liquidus é ainda elevada, de modo geral de mais do que 1360 °C, resultando em um valor △T pequeno e até mesmo negativo, o que significa a grande dificuldade de formação de fibras. Além do mais, a quantidade excessiva de Li2O introduzido terá alguns efeitos negativos, o que não apenas aumenta muito o custo de matérias-primas, mas também afeta seriamente a resistência à corrosão e as propriedades de isolamento elétrico da fibra de vidro.[007] American Patent No. PCT/US2009/068949 describes a high performance glass fiber composition, which contains the following components expressed as weight percentage amounts: 62-68% SiO2, 22-26% AI2O3 , 8-15% MgO and 0.1-2% LI2O. Compared with S-glass, the forming properties of this composition are significantly improved by the introduction of a high Li2O content, but the liquidus temperature is still high, generally more than 1360 °C, resulting in a △T value small and even negative, which means the great difficulty in forming fibers. What's more, the excessive amount of Li2O introduced will have some negative effects, which not only greatly increases the cost of raw materials, but also seriously affects the corrosion resistance and electrical insulation properties of glass fiber.

[008] Em geral, a técnica anterior acima mencionada para produzir fibra de vidro enfrenta tais dificuldades como elevada temperatura de formação, elevada dificuldade em refinar vidro fundido, quantidade excessiva de bolhas, elevada temperatura de liquidus, elevada taxa de cristalização, e uma faixa de temperatura estreita (ΔT) para formação de fibras. Deste modo, a produção de fibra de vidro na técnica anterior de modo geral falha em permitir uma eficaz produção em grande escala a baixos custos.[008] In general, the above-mentioned prior art for producing glass fiber faces such difficulties as high forming temperature, high difficulty in refining molten glass, excessive amount of bubbles, high liquidus temperature, high crystallization rate, and a range narrow temperature range (ΔT) for fiber formation. Thus, the production of fiberglass in the prior art generally fails to allow effective large-scale production at low costs.

Summary of the Invention

[009] É um objetivo da presente descrição prover uma composição para produzir uma fibra de vidro. A fibra de vidro resultante tem módulo relativamente elevado e propriedades melhoradas de formação; ao mesmo tempo, a composição para produzir uma fibra de vidro significativamente diminui a temperatura de liquidus, taxa de cristalização e quantidade de bolhas do vidro, e amplia a faixa de temperatura para formação de fibras.[009] It is an objective of the present description to provide a composition for producing a glass fiber. The resulting glass fiber has relatively high modulus and improved forming properties; At the same time, the composition for producing a glass fiber significantly lowers the liquidus temperature, crystallization rate and amount of bubbles of the glass, and expands the temperature range for fiber formation.

[0010] A composição para produzir uma fibra de vidro da presente invenção é particularmente adequada para produção em grande escala com fornos com revestimento refratário.[0010] The composition for producing a glass fiber of the present invention is particularly suitable for large-scale production with refractory lining furnaces.

[0011] Para alcançar o objetivo acima, de acordo com uma modalidade da presente descrição, é provida uma composição para produzir fibra de vidro, a composição compreendendo quantidades de porcentagem em peso, como se segue: SiO2 57,4-60,9% Al2O3 >17% e ≤19,8% MgO >9% e ≤12,8% CaO 6,4-11,8% SrO 0-1,6% Na2O+K2O 0,1-1,1% Fe2O3 0,05-1% TiO2 <0,8% SiO2+Al2O3 ≤79,4%[0011] To achieve the above objective, according to an embodiment of the present description, a composition for producing glass fiber is provided, the composition comprising weight percentage amounts as follows: SiO2 57.4-60.9% Al2O3 >17% and ≤19.8% MgO >9% and ≤12.8% CaO 6.4-11.8% SrO 0-1.6% Na2O+K2O 0.1-1.1% Fe2O3 0, 05-1% TiO2 <0.8% SiO2+Al2O3 ≤79.4%

[0012] Além disso, a porcentagem em peso combinada dos componentes listados acima é maior do que 99%, a razão de porcentagem em peso C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 é de 0,43-0,56, e a razão de porcentagem em peso C2= (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) é maior do que 0,205.[0012] Furthermore, the combined weight percentage of the components listed above is greater than 99%, the weight percentage ratio C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 is 0.43-0.56, and the ratio of weight percentage C2= (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) is greater than 0.205.

[0013] Em uma classe desta modalidade, a composição compreende os seguintes componentes expressos como quantidades de porcentagem em peso: SiO2 58,1-60,5% Al2O3 17,1-18,8% MgO 9,1-12,5% CaO 7-11,5% SrO 0-1,6% Na2O+K2O 0,15-1% Li2O 0-0,75% Fe2O3 0,05-1% TiO2 <0,8% SiO2+Al2O3 ≤79%[0013] In one class of this embodiment, the composition comprises the following components expressed as percentage amounts by weight: SiO2 58.1-60.5% Al2O3 17.1-18.8% MgO 9.1-12.5% CaO 7-11.5% SrO 0-1.6% Na2O+K2O 0.15-1% Li2O 0-0.75% Fe2O3 0.05-1% TiO2 <0.8% SiO2+Al2O3 ≤79%

[0014] Além disso, a porcentagem em peso combinada dos componentes listados acima é maior do que 99,5%, a razão de porcentagem em peso C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 é de 0,435-0,525, e a razão de porcentagem em peso C2= (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) é de 0,215-0,295.[0014] Furthermore, the combined weight percentage of the components listed above is greater than 99.5%, the weight percentage ratio C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 is 0.435-0.525, and the weight percentage ratio by weight C2= (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) is 0.215-0.295.

[0015] Em uma classe desta modalidade, a composição compreende os seguintes componentes expressos como quantidades de porcentagem em peso: SiO2 58,1-60,5% Al2O3 17,1-18,8% MgO 9,1-11,8% CaO 7,5-11,3% SrO 0-1,6% Na2O+K2O 0,15-1% Li2O 0-0,75% Fe2O3 0,05-1% TiO2 <0,8% F2 <0,4% SiO2+Al2O3 75,4-79%[0015] In one class of this embodiment, the composition comprises the following components expressed as percentage amounts by weight: SiO2 58.1-60.5% Al2O3 17.1-18.8% MgO 9.1-11.8% CaO 7.5-11.3% SrO 0-1.6% Na2O+K2O 0.15-1% Li2O 0-0.75% Fe2O3 0.05-1% TiO2 <0.8% F2 <0.4 % SiO2+Al2O3 75.4-79%

[0016] Além disso, a razão de porcentagem em peso C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 é de 0,435-0,525, e a razão de porcentagem em peso C2= (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) é de 0,215-0,295.[0016] Furthermore, the weight percentage ratio C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 is 0.435-0.525, and the weight percentage ratio C2= (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) is 0.215 -0.295.

[0017] Em uma classe desta modalidade, a porcentagem em peso combinada de Al2O3+MgO é de 26,1-31%.[0017] In a class of this embodiment, the combined weight percentage of Al2O3+MgO is 26.1-31%.

[0018] Em uma classe desta modalidade, a porcentagem em peso combinada de Al2O3+MgO é de 26,3-30,3%.[0018] In a class of this embodiment, the combined weight percentage of Al2O3+MgO is 26.3-30.3%.

[0019] Em uma classe desta modalidade, a porcentagem em peso combinada de Al2O3+MgO é de 26,3-30%.[0019] In a class of this embodiment, the combined weight percentage of Al2O3+MgO is 26.3-30%.

[0020] Em uma classe desta modalidade, a razão de porcentagem em peso C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 é de 0,44-0,515.[0020] In a class of this modality, the weight percentage ratio C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 is 0.44-0.515.

[0021] Em uma classe desta modalidade, a razão de porcentagem em peso C2= (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) é de 0,225-0,29.[0021] In a class of this modality, the weight percentage ratio C2= (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) is 0.225-0.29.

[0022] Em uma classe desta modalidade, a razão de porcentagem em peso C3= (MgO+SrO)/CaO é de 0,8-1,6.[0022] In a class of this modality, the weight percentage ratio C3= (MgO+SrO)/CaO is 0.8-1.6.

[0023] Em uma classe desta modalidade, a razão de porcentagem em peso C3= (MgO+SrO)/CaO é de 0,83-1,5.[0023] In a class of this modality, the weight percentage ratio C3= (MgO+SrO)/CaO is 0.83-1.5.

[0024] Em uma classe desta modalidade, a razão de porcentagem em peso C3= (MgO+SrO)/CaO é maior do que 1 e menor do que ou igual a 1,4.[0024] In a class of this modality, the weight percentage ratio C3= (MgO+SrO)/CaO is greater than 1 and less than or equal to 1.4.

[0025] Em uma classe desta modalidade, o teor de SiO2 é de 58,160,5% em quantidades de porcentagem em peso.[0025] In a class of this embodiment, the SiO2 content is 58,160.5% in weight percentage quantities.

[0026] Em uma classe desta modalidade, o teor de SiO2 é de 58,159,9% em quantidades de porcentagem em peso.[0026] In a class of this embodiment, the SiO2 content is 58,159.9% in weight percentage quantities.

[0027] Em uma classe desta modalidade, a composição contém um ou mais componentes selecionados a partir do grupo que consiste em Li2O, ZrO2, CeO2, B2O3 e F2 com a porcentagem em peso combinada menor do que 1%.[0027] In one class of this embodiment, the composition contains one or more components selected from the group consisting of Li2O, ZrO2, CeO2, B2O3 and F2 with the combined weight percentage less than 1%.

[0028] Em uma classe desta modalidade, a composição contém Li2O com um teor não maior do que 0,55% em quantidades de porcentagem em peso.[0028] In one class of this embodiment, the composition contains Li2O with a content of no greater than 0.55% in weight percentage amounts.

[0029] Em uma classe desta modalidade, quando a razão de porcentagem em peso (CaO+MgO)/Al2O3 é maior do que 1 e a razão de porcentagem em peso (MgO+SrO)/CaO é maior do que 0,9, a composição pode ser livre de Li2O.[0029] In a class of this embodiment, when the weight percentage ratio (CaO+MgO)/Al2O3 is greater than 1 and the weight percentage ratio (MgO+SrO)/CaO is greater than 0.9, the composition may be Li2O free.

[0030] Em uma classe desta modalidade, a composição contém SrO com um teor de 0,1-1,5% em quantidades de porcentagem em peso.[0030] In one class of this embodiment, the composition contains SrO with a content of 0.1-1.5% in weight percentage amounts.

[0031] Em uma classe desta modalidade, a composição contém SrO com um teor de 0,5-1,3% em quantidades de porcentagem em peso.[0031] In one class of this embodiment, the composition contains SrO with a content of 0.5-1.3% in weight percentage amounts.

[0032] Em uma classe desta modalidade, a composição contém Na2O com um teor não maior do que 0,65% em quantidades de porcentagem em peso.[0032] In one class of this embodiment, the composition contains Na2O with a content of no greater than 0.65% in weight percentage amounts.

[0033] Em uma classe desta modalidade, a composição contém MgO com um teor maior do que 11% e menor do que ou igual a 12,5% em quantidades de porcentagem em peso.[0033] In one class of this embodiment, the composition contains MgO with a content greater than 11% and less than or equal to 12.5% in weight percentage amounts.

[0034] Em uma classe desta modalidade, a composição compreende os seguintes componentes expressos como quantidades de porcentagem em peso: SiO2 58,1-59,9% Al2O3 17,1-18,8% MgO 9,1-11,8% CaO 7,5-11,3%[0034] In one class of this embodiment, the composition comprises the following components expressed as percentage amounts by weight: SiO2 58.1-59.9% Al2O3 17.1-18.8% MgO 9.1-11.8% CaO 7.5-11.3%

[0035] Além disso, a composição tem uma temperatura de liquidus vítrea não maior do que 1250 °C.[0035] Furthermore, the composition has a vitreous liquidus temperature of no greater than 1250 °C.

[0036] Em uma classe desta modalidade, a composição tem uma temperatura de liquidus vítrea não maior do que 1240 °C.[0036] In one class of this embodiment, the composition has a vitreous liquidus temperature of no greater than 1240 °C.

[0037] Em uma classe desta modalidade, a porcentagem em peso combinada de Na2O+K2O é de 0,15-0,85%.[0037] In a class of this embodiment, the combined weight percentage of Na2O+K2O is 0.15-0.85%.

[0038] Em uma classe desta modalidade, a composição contém Na2O em um teor não maior do que 0,5% em quantidades de porcentagem em peso.[0038] In one class of this embodiment, the composition contains Na2O in a content not greater than 0.5% in weight percentage amounts.

[0039] Além disso, “a composição pode ser livre de Li2O” significa que a composição não contém Li2O ou essencialmente não contém Li2O, ou alternativamente Li2O está presente na composição, se estiver, somente em quantidade residual com a porcentagem em peso de 0-0,01%.[0039] Furthermore, “the composition may be Li2O free” means that the composition does not contain Li2O or essentially does not contain Li2O, or alternatively Li2O is present in the composition, if at all, only in a trace amount with the weight percentage of 0 -0.01%.

[0040] De acordo com outro aspecto desta invenção, uma fibra de vidro produzida com a composição para produzir uma fibra de vidro é provida.[0040] According to another aspect of this invention, a glass fiber produced with the composition for producing a glass fiber is provided.

[0041] De acordo ainda com outro aspecto desta invenção, um material compósito que incorpora a fibra de vidro é provido.[0041] According to yet another aspect of this invention, a composite material incorporating glass fiber is provided.

[0042] Comparado com os do vidro S e vidro R, os pontos inventivos principais da composição para produzir uma fibra de vidro de acordo com esta invenção repousam no fato de que, introduzindo-se de um elevado teor de MgO, baixando-se apropriadamente os teores de Al2O3 e SiO2, ajustando-se o teor de CaO, controlando-se os teores de SiO2+Al2O3 e de óxidos de metal alcalino e mantendo-se controle rigoroso nas razões de (Al2O3+MgO)/SiO2, (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) e (MgO+SrO)/CaO respectivamente, a composição pode: 1) produzir uma mistura de fases de cristal que consistem em cordierita, anortita, diopsídio e/ou enstatita para desvitrificação de vidro, em que todas estas fases de cristal em certas proporções estão competindo pelo crescimento, de modo que a taxa de rearranjo de íons e de ligação é muito reduzida e a taxa de crescimento de uma fase única é retardada; deste modo, a taxa de desvitrificação do vidro e o limite superior de temperatura de cristalização são eficazmente inibidos; 2) intensificar o efeito sinérgico entre os íons de magnésio, íons de alumínio e óxidos de metal alcalino, a fim de alcançar uma melhor estrutura de empilhamento e um módulo de vidro aumentado que seja próximo a ou até mesmo mais elevado do que aquele do vidro S; e 3) reduzir significativamente as dificuldades de refino e fibrerização do vidro e adquirir uma faixa ideal de temperatura para formação de fibras, deste modo tornando-a particularmente adequada para produção de fibra de vidro de elevado desempenho com fornos com revestimento refratário.[0042] Compared with those of S glass and R glass, the main inventive points of the composition for producing a glass fiber according to this invention rest on the fact that, introducing a high MgO content, appropriately lowering the Al2O3 and SiO2 contents, adjusting the CaO content, controlling the SiO2+Al2O3 and alkali metal oxide contents and maintaining strict control over the ratios of (Al2O3+MgO)/SiO2, (CaO+ MgO)/(SiO2+Al2O3) and (MgO+SrO)/CaO respectively, the composition can: 1) produce a mixture of crystal phases consisting of cordierite, anorthite, diopside and/or enstatite for devitrification of glass, wherein all these crystal phases in certain proportions are competing for growth, so the rate of ion rearrangement and binding is greatly reduced and the growth rate of a single phase is slowed down; In this way, the devitrification rate of glass and the upper limit of crystallization temperature are effectively inhibited; 2) intensify the synergistic effect between magnesium ions, aluminum ions and alkali metal oxides in order to achieve a better stacking structure and an increased glass modulus that is close to or even higher than that of glass S; and 3) significantly reduce the difficulties of refining and fiberizing glass and acquiring an ideal temperature range for fiber formation, thus making it particularly suitable for producing high-performance glass fiber with refractory-lined furnaces.

[0043] Especificamente, a composição para produzir uma fibra de vidro de acordo com a presente invenção compreende os seguintes componentes expressos como quantidades de porcentagem em peso: SiO2 57,4-60,9% Al2O3 >17% e ≤19,8% MgO >9% e ≤12,8% CaO 6,4-11,8% SrO 0-1,6% Na2O+K2O 0,1-1,1% Fe2O3 0,05-1% TiO2 <0,8% SiO2+Al2O3 ≤79,4%[0043] Specifically, the composition for producing a glass fiber according to the present invention comprises the following components expressed as percentage amounts by weight: SiO2 57.4-60.9% Al2O3 >17% and ≤19.8% MgO >9% and ≤12.8% CaO 6.4-11.8% SrO 0-1.6% Na2O+K2O 0.1-1.1% Fe2O3 0.05-1% TiO2 <0.8% SiO2+Al2O3 ≤79.4%

[0044] Além disso, a porcentagem em peso combinada dos componentes listados acima é maior do que 99%, a razão de porcentagem em peso C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 é de 0,43-0,56, e a razão de porcentagem em peso C2= (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) é maior do que 0,205.[0044] Furthermore, the combined weight percentage of the components listed above is greater than 99%, the weight percentage ratio C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 is 0.43-0.56, and the ratio of weight percentage C2= (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) is greater than 0.205.

[0045] O efeito e teor de cada componente na composição para produzir uma fibra de vidro são descritos como se segue: em um sistema típico de vidro S, o teor combinado de SiO2 e Al2O3 de porcentagem em peso pode ser de até 90%, com cerca de 65% para SiO2 e cerca de 25% para Al2O3, e o teor de MgO é de cerca de 10%. Devido a teores tão elevados de SiO2 e Al2O3, a temperatura de fusão do vidro seria por conseguinte muito elevada e a formação de fibra seria difícil e, ao mesmo tempo, haveria muitos interstícios estruturais na rede de vidro. Além disso, com uma escassez de oxigênio livre suficiente, mais alumina entraria na estrutura de rede, resultando em um grande número de íons de alumínio, juntamente com íons de magnésio, preenchendo os interstícios da rede, e deste modo o risco de cristalização e separação de fase é aumentado; além do mais, como não existe competição efetiva no processo de cristalização, a tendência de cristalização da cordierita seria muito forte, a temperatura limite superior e a taxa de cristalização são ambas elevadas e o tamanho de grão dos cristais é grande. Todos os riscos e problemas acima mencionados são abordados com a configuração da composição para produzir uma fibra de vidro nesta invenção.[0045] The effect and content of each component in the composition to produce a glass fiber are described as follows: in a typical S-glass system, the combined SiO2 and Al2O3 weight percentage content can be up to 90%, with about 65% for SiO2 and about 25% for Al2O3, and the MgO content is about 10%. Due to such high contents of SiO2 and Al2O3, the melting temperature of the glass would therefore be very high and fiber formation would be difficult and, at the same time, there would be many structural interstices in the glass network. Furthermore, with a shortage of sufficient free oxygen, more alumina would enter the lattice structure, resulting in a large number of aluminum ions, along with magnesium ions, filling the interstices of the lattice, and thus the risk of crystallization and separation. phase is increased; Furthermore, as there is no effective competition in the crystallization process, the crystallization tendency of cordierite would be very strong, the upper limit temperature and the crystallization rate are both high, and the grain size of the crystals is large. All of the aforementioned risks and problems are addressed with the configuration of the composition for producing a glass fiber in this invention.

[0046] SiO2 é um óxido principal formando a rede de vidro e tem o efeito de estabilizar todos os componentes. Na composição para produzir uma fibra de vidro da presente invenção, a faixa do teor de SiO2 é de 57,4-60,9%. O limite inferior é estabelecido a 57,4%, de modo que o vidro resultante tivesse propriedades mecânicas suficientes; e o limite superior é estabelecido a 60,9%, o qual é obviamente diferente daquele do vidro S e ajuda a evitar viscosidade e temperatura de liquidus excessivamente elevadas que, do contrário, causariam dificuldade para produção em grande escala. Preferivelmente, a faixa do teor de SiO2 nesta invenção pode ser de 58,160,5%, e mais preferivelmente pode ser de 58,1-59,9%.[0046] SiO2 is a main oxide forming the glass network and has the effect of stabilizing all components. In the composition for producing a glass fiber of the present invention, the range of SiO2 content is 57.4-60.9%. The lower limit is set at 57.4% so that the resulting glass would have sufficient mechanical properties; and the upper limit is set at 60.9%, which is obviously different from that of S-glass and helps to avoid excessively high viscosity and liquidus temperature that would otherwise cause difficulty in large-scale production. Preferably, the range of SiO2 content in this invention can be 58,160.5%, and more preferably can be 58.1-59.9%.

[0047] Al2O3 é outro óxido principal formando a rede de vidro. Quando combinado com SiO2, pode ter um efeito substancial nas propriedades mecânicas do vidro e um efeito significativo na prevenção da separação de fase do vidro e na resistência à cristalização. A faixa do teor de Al2O3 nesta invenção é maior do que 17% e menor do que ou igual a 19,8%. A fim de garantir propriedades mecânicas suficientes, especialmente o módulo, o teor de Al2O3 deve ser maior do que 17%, o qual é obviamente diferente daquele do vidro E. No entanto, o teor de Al2O3 não deve ser excessivamente elevado. Seu teor ser acima de 20% aumentaria significativamente os riscos de separação de fase e cristalização do vidro, deste modo resultando em uma temperatura de liquidus e uma taxa de cristalização muito elevadas, as quais não são adequadas para produção em grande escala. Por esse motivo, o teor de Al2O3 não seria maior do que 19,8%, o qual é obviamente diferente daquele do vidro S. Preferivelmente, o teor de Al2O3 pode ser de 17,1-19,4%, mais preferivelmente de 17,1-18,8%.[0047] Al2O3 is another main oxide forming the glass network. When combined with SiO2, it can have a substantial effect on the mechanical properties of glass and a significant effect on preventing glass phase separation and resistance to crystallization. The range of Al2O3 content in this invention is greater than 17% and less than or equal to 19.8%. In order to ensure sufficient mechanical properties, especially the modulus, the Al2O3 content should be greater than 17%, which is obviously different from that of E-glass. However, the Al2O3 content should not be excessively high. Its content being above 20% would significantly increase the risks of phase separation and crystallization of the glass, thus resulting in a very high liquidus temperature and crystallization rate, which are not suitable for large-scale production. For this reason, the Al2O3 content would not be greater than 19.8%, which is obviously different from that of S glass. Preferably, the Al2O3 content may be 17.1-19.4%, more preferably 17. .1-18.8%.

[0048] Além disso, o teor combinado de SiO2+Al2O3 nesta invenção pode ser menor do que ou igual a 79,4%, preferivelmente menor do que ou igual a 79%, e mais preferivelmente pode ser de 75,4-79%. Mantendo-se um controle rigoroso nos teores de SiO2 e Al2O3 respectivamente e em sua quantidade total, a composição para produzir uma fibra de vidro de acordo com a presente invenção não só pode diminuir a razão de interstício da estrutura de rede e reduzir a dificuldade de fibrerização e risco de cristalização, mas também adquirir propriedades mecânicas suficientemente elevadas, módulo particularmente elevado que pode ser próximo a ou até mesmo mais elevado do que aquele do vidro S, deste modo tornando-a adequada para produção em grande escala com fornos com revestimento refratário sob temperaturas relativamente baixas.[0048] Furthermore, the combined content of SiO2+Al2O3 in this invention may be less than or equal to 79.4%, preferably less than or equal to 79%, and more preferably it may be 75.4-79% . By maintaining strict control on the contents of SiO2 and Al2O3 respectively and their total quantity, the composition for producing a glass fiber according to the present invention can not only decrease the interstice ratio of the network structure and reduce the difficulty of fiberization and risk of crystallization, but also acquire sufficiently high mechanical properties, particularly high modulus that can be close to or even higher than that of S-glass, thus making it suitable for large-scale production with refractory-lined furnaces under relatively low temperatures.

[0049] Na presente invenção, CaO, MgO e SrO têm principalmente o efeito de melhorar as propriedades mecânicas do vidro, controlando a cristalização do vidro e regulando a viscosidade e taxa de endurecimento do vidro fundido. Pesquisas mostram que, como CaO é de modo geral ausente de uma composição do vidro S em que existe uma escassez de oxigênio livre suficiente, um elevado teor de MgO não proveria uma quantidade adequada de oxigênio livre para íons de alumínio, mas, em vez disso, tenderia a reter íons de oxigênio próximos de si quando preenchendo os interstícios da rede. Por contraste, a composição para produzir uma fibra de vidro desta invenção introduz CaO com uma faixa do teor de 6,4-11,8%. Com tal introdução, íons de cálcio proveriam oxigênio livre considerável ao mesmo tempo que preenchendo os interstícios da rede, e formariam um efeito sinérgico na estrutura de empilhamento juntamente com íons de magnésio. Deste modo, um empilhamento estrutural mais compacto seria alcançado, uma mistura de fases de cristal é obtida durante o processo de cristalização que consiste em cordierita (Mg2Al4Si5O18), anortita (CaAl2Si2O8), diopsídio (CaMgSi2O6) e/ou enstatita (CaMgSi2O6), e a taxa de endurecimento do vidro fundido bem como o efeito de resfriamento durante a atenuação da fibra seriam otimizados. No entanto, em vista de um elevado teor de MgO, a quantidade introduzida de CaO não deve ser maior do que 11,8%. Isso se deve ao fato de que, por um lado, uma quantidade excessiva de íons de cálcio faria com que o diopsídio e/ou a anortita fossem as principais fases de cristal, deste modo significativamente enfraquecendo a competição entre a cordierita e estas duas fases, e nenhum controle satisfatório sobre a temperatura e a taxa de cristalização poderia ser alcançado; por outro lado, uma elevada quantidade total de CaO e MgO também não ajudaria a oferecer elevadas propriedades mecânicas do vidro. Ao mesmo tempo, o teor de CaO não deve ser menor do que 6,4%, visto que um teor muito baixo não seria capaz de prover ou oxigênio livre considerável ou uma quantidade suficiente de íons de cálcio que de outra forma produziria um efeito sinérgico eficaz no empilhamento estrutural juntamente com um elevado teor de íons de magnésio, e deste modo as fases de cristal de diopsídio e anortita obtidas durante a cristalização do vidro não são suficientes para competir pelo crescimento contra cordierita. Preferivelmente, a faixa do teor de CaO é de 7-11,5%, mais preferivelmente pode ser de 7,5-11,3%, e ainda mais preferivelmente pode ser de 8,1-11,3%.[0049] In the present invention, CaO, MgO and SrO mainly have the effect of improving the mechanical properties of glass, controlling the crystallization of the glass and regulating the viscosity and hardening rate of the molten glass. Research shows that, as CaO is generally absent from an S-glass composition in which there is a shortage of sufficient free oxygen, a high MgO content would not provide an adequate amount of free oxygen for aluminum ions, but instead , would tend to retain oxygen ions close to itself when filling the interstices of the network. By contrast, the composition for producing a glass fiber of this invention introduces CaO with a content range of 6.4-11.8%. With such an introduction, calcium ions would provide considerable free oxygen while filling the interstices of the network, and would form a synergistic effect on the stacking structure together with magnesium ions. In this way, a more compact structural stacking would be achieved, a mixture of crystal phases is obtained during the crystallization process consisting of cordierite (Mg2Al4Si5O18), anorthite (CaAl2Si2O8), diopside (CaMgSi2O6) and/or enstatite (CaMgSi2O6), and the hardening rate of the molten glass as well as the cooling effect during fiber attenuation would be optimized. However, in view of a high MgO content, the introduced amount of CaO should not be greater than 11.8%. This is due to the fact that, on the one hand, an excessive amount of calcium ions would make diopside and/or anorthite the main crystal phases, thus significantly weakening the competition between cordierite and these two phases, and no satisfactory control over temperature and rate of crystallization could be achieved; on the other hand, a high total amount of CaO and MgO would also not help to offer high mechanical properties of the glass. At the same time, the CaO content should not be less than 6.4%, since too low a content would not be able to provide either considerable free oxygen or a sufficient amount of calcium ions that would otherwise produce a synergistic effect. effective in structural stacking together with a high magnesium ion content, and thus the diopside and anorthite crystal phases obtained during glass crystallization are not sufficient to compete for growth against cordierite. Preferably, the range of CaO content is 7-11.5%, more preferably it may be 7.5-11.3%, and even more preferably it may be 8.1-11.3%.

[0050] Na composição para produzir uma fibra de vidro da presente invenção, a faixa do teor de MgO pode ser maior do que 9% e menor do que ou igual a 12,8%. A fim de garantir propriedades mecânicas suficientemente elevadas, especialmente o módulo, o teor de MgO é estabelecido para ser maior do que 9%, o qual é obviamente diferente do valor correspondente do vidro E. Ao mesmo tempo, os inventores verificaram que, quando o teor de MgO na composição é ainda aumentado para ser superior a 10%, o que define o valor aproximado de MgO para o vidro S, ou até mesmo superior a 11%, a temperatura e a taxa de cristalização não foram consideravelmente aumentadas e ainda são muito menores do que aquelas do vidro S. Isso se deve talvez ao fato de que, em um sistema de vidro S, uma quantidade aumentada de MgO resultaria no rápido crescimento de cordierita como a única fase de cristal durante a cristalização, mas na composição desta invenção, uma quantidade aumentada de MgO ajudaria a criar crescimento competitivo entre diferentes fases de cristal, sem ter impactos negativos significativos no desempenho da cristalização do vidro desde que seja mantida dentro de uma faixa apropriada. No entanto, quando o teor de MgO atinge 12,5%, as vantagens acima devem ser muito diminuídas, e quando chega a 12,8%, o risco de separação de fase pode ocorrer, tornando-o inadequado para produção em grande escala. Por esse motivo, o teor de MgO não deve ser maior do que 12,8%. Preferivelmente, a faixa do teor de MgO pode ser de 9,1-12,5%. Em algumas modalidades, preferivelmente a faixa do teor de MgO pode ser de 9,1-11,8%, e em algumas outras modalidades, preferivelmente a faixa do teor de MgO pode ser maior do que 11%, mas menor do que ou igual a 12,5%.[0050] In the composition for producing a glass fiber of the present invention, the range of MgO content can be greater than 9% and less than or equal to 12.8%. In order to ensure sufficiently high mechanical properties, especially the modulus, the MgO content is set to be greater than 9%, which is obviously different from the corresponding value of E-glass. At the same time, the inventors found that when the MgO content in the composition is further increased to be greater than 10%, which defines the approximate MgO value for S glass, or even greater than 11%, the temperature and crystallization rate have not been considerably increased and are still much smaller than those of S-glass. This is perhaps due to the fact that, in an S-glass system, an increased amount of MgO would result in the rapid growth of cordierite as the only crystal phase during crystallization, but in the composition of this invention, an increased amount of MgO would help create competitive growth between different crystal phases, without having significant negative impacts on glass crystallization performance as long as it is maintained within an appropriate range. However, when the MgO content reaches 12.5%, the above advantages should be greatly diminished, and when it reaches 12.8%, the risk of phase separation may occur, making it unsuitable for large-scale production. For this reason, the MgO content should not be greater than 12.8%. Preferably, the range of MgO content may be 9.1-12.5%. In some embodiments, preferably the range of MgO content may be 9.1-11.8%, and in some other embodiments, preferably the range of MgO content may be greater than 11%, but less than or equal to to 12.5%.

[0051] Ao mesmo tempo, considerando as diferenças de raio iônico e resistência de campo entre os íons de Al3+ e os íons de Mg2+, e considerando a demanda comum destes dois íons para oxigênio livre e preenchimento de interstício da rede, é necessário razoavelmente controlar as razões de cada um dos dois íons para o óxido de silício, a fim de que um melhor empilhamento estrutural e resistência mais elevada à cristalização do vidro possam ser alcançados. Na composição para produzir uma fibra de vidro da presente invenção, a faixa de razão de porcentagem em peso C1=(Al2O3+MgO)/SiO2 pode ser de 0,43-0,56, mais preferivelmente pode ser de 0,435-0,525, e ainda mais preferivelmente pode ser de 0,44-0,515. Na composição para produzir uma fibra de vidro da presente invenção, a faixa de teor combinada de Al2O3+MgO pode ser de 26,1-31%, mais preferivelmente pode ser de 26,330,3%, e ainda mais preferivelmente pode ser de 26,3-30%.[0051] At the same time, considering the differences in ionic radius and field strength between Al3+ ions and Mg2+ ions, and considering the common demand of these two ions for free oxygen and lattice interstice filling, it is necessary to reasonably control the ratios of each of the two ions to the silicon oxide so that better structural stacking and higher resistance to glass crystallization can be achieved. In the composition for producing a glass fiber of the present invention, the weight percentage ratio range C1=(Al2O3+MgO)/SiO2 may be 0.43-0.56, more preferably may be 0.435-0.525, and even more preferably it may be 0.44-0.515. In the composition for producing a glass fiber of the present invention, the combined content range of Al2O3+MgO may be 26.1-31%, more preferably may be 26,330.3%, and even more preferably may be 26. 3-30%.

[0052] A fim de produzir uma mistura de fases de cristal que consiste em cordierita, anortita, diopsídio e/ou enstatita, em que o papel dominante de uma fase única pode ser evitado e todas estas fases de cristal em certas proporções estão competindo pelo crescimento de modo que a taxa de rearranjo de íons e de ligação é significativamente reduzida, a taxa de crescimento de uma única fase de cristal é retardada, e, deste modo, a taxa de desvitrificação do vidro e o limite superior de temperatura de cristalização são eficazmente inibidos, na composição para produzir uma fibra de vidro da presente invenção, a faixa da razão de porcentagem em peso C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) pode ser maior do que 0,205, preferivelmente pode ser de 0,215-0,295, e ainda mais preferivelmente pode ser de 0,225-0,29.[0052] In order to produce a mixture of crystal phases consisting of cordierite, anorthite, diopside and/or enstatite, in which the dominant role of a single phase can be avoided and all of these crystal phases in certain proportions are competing for the growth so that the rate of ion rearrangement and binding is significantly reduced, the growth rate of a single crystal phase is retarded, and thus the glass devitrification rate and the upper limit of crystallization temperature are effectively inhibited, in the composition for producing a glass fiber of the present invention, the range of the weight percentage ratio C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) may be greater than 0.205, preferably it may be 0.215-0.295 , and even more preferably it may be 0.225-0.29.

[0053] Na composição para produzir uma fibra de vidro da presente invenção, a faixa do teor de SrO pode ser de 0-1,6%. Muitas pesquisas mostram que, quando suas razões são racionais, o efeito técnico do efeito alcalino terroso misturado ternário do CaO, MgO e SrO é consideravelmente melhor do que aquele do efeito alcalino terroso misturado binário de CaO e MgO. Com tal efeito misturado ternário, uma estrutura de empilhamento compacto se forma mais facilmente e desse modo o vidro tem melhores propriedades ópticas, mecânicas e de cristalização. Uma vez que os raios iônicos de Mg2+, Ca2+ e Sr2+ sequencialmente se tornam maiores e suas resistências de íon de campo sequencialmente se tornam menores, a fim de alcançar uma estrutura de empilhamento compacto, a correspondência entre os números de três tipos de íons se torna muito importante. O que é particularmente notável é que uma quantidade apropriada de SrO é introduzida na composição de fibra de vidro da presente invenção e, por meio de uma razão racionalmente ajustada de C3= (MgO+SrO)/CaO, a temperatura e a taxa da cristalização do vidro podem ser eficazmente controladas e a taxa de endurecimento do vidro fundido pode ser otimizada. Preferivelmente, a faixa do teor de SrO pode ser de 0,1-1,5%, mais preferivelmente pode ser de 0,5-1,3%. Os inventores verificaram que, no sistema de vidro de acordo com a presente invenção, quando o teor de SrO está dentro de 0,5-1,3%, o vidro terá um melhor efeito alcalino terroso misturado ternário e uma melhor razão de custo desempenho.[0053] In the composition for producing a glass fiber of the present invention, the SrO content range can be 0-1.6%. Many researches show that, when its reasons are rational, the technical effect of the ternary mixed alkaline earth effect of CaO, MgO and SrO is considerably better than that of the binary mixed alkaline earth effect of CaO and MgO. With such a ternary mixed effect, a compact stacking structure forms more easily and thus the glass has better optical, mechanical and crystallization properties. Since the ionic radii of Mg2+, Ca2+ and Sr2+ sequentially become larger and their field ion strengths sequentially become smaller, in order to achieve a compact stacking structure, the correspondence between the numbers of three types of ions becomes very important. What is particularly notable is that an appropriate amount of SrO is introduced into the glass fiber composition of the present invention and, through a rationally adjusted ratio of C3= (MgO+SrO)/CaO, the temperature and rate of crystallization of the glass can be effectively controlled and the hardening rate of the molten glass can be optimized. Preferably, the range of SrO content may be 0.1-1.5%, more preferably it may be 0.5-1.3%. The inventors have found that in the glass system according to the present invention, when the SrO content is within 0.5-1.3%, the glass will have a better ternary mixed alkaline earth effect and a better cost-performance ratio. .

[0054] Além disso, a faixa da razão de porcentagem em peso C3=(MgO+SrO)/CaO pode ser de 0,8-1,6, preferivelmente pode ser de 0,831,5, e ainda mais preferivelmente maior do que 1 e menor do que ou igual a 1,4.[0054] Furthermore, the range of weight percentage ratio C3=(MgO+SrO)/CaO can be 0.8-1.6, preferably can be 0.831.5, and even more preferably greater than 1 and less than or equal to 1.4.

[0055] Tanto K2O quanto Na2O podem reduzir a viscosidade do vidro e são bons fundentes. Eles também podem prover oxigênio livre considerável e produzir um bom efeito sinérgico em combinação com íons de magnésio e alumínio, a fim de criar uma estrutura de empilhamento mais compacto. Na composição para produzir uma fibra de vidro da presente invenção, a faixa de teor total de Na2O+K2O pode ser de 0,1-1,1%, preferivelmente pode ser de 0,15-1%, e mais preferivelmente pode ser de 0,15-0,85%. Além do mais, a fim de garantir a resistência à corrosão da fibra de vidro e excelente efeito de resfriamento nos cones de fibra, a faixa do teor de Na2O pode ser menor do que ou igual a 0,65%, preferivelmente menor do que ou igual a 0,5%.[0055] Both K2O and Na2O can reduce the viscosity of glass and are good fluxes. They can also provide considerable free oxygen and produce a good synergistic effect in combination with magnesium and aluminum ions in order to create a more compact stacking structure. In the composition for producing a glass fiber of the present invention, the range of total Na2O+K2O content may be 0.1-1.1%, preferably may be 0.15-1%, and more preferably may be 0.15-0.85%. Furthermore, in order to ensure the corrosion resistance of glass fiber and excellent cooling effect on fiber cones, the range of Na2O content can be less than or equal to 0.65%, preferably less than or equal to 0.5%.

[0056] Fe2O3 facilita a fusão do vidro e também pode melhorar o desempenho da cristalização do vidro. No entanto, uma vez que íons férricos e íons ferrosos têm um efeito de coloração, a quantidade introduzida deve ser limitada. Por esse motivo, na composição para produzir uma fibra de vidro da presente invenção, a faixa do teor de Fe2O3 pode ser de 0,05-1%, preferivelmente de 0,05-0,65%.[0056] Fe2O3 facilitates glass melting and can also improve glass crystallization performance. However, since ferric ions and ferrous ions have a coloring effect, the amount introduced must be limited. For this reason, in the composition for producing a glass fiber of the present invention, the range of Fe2O3 content can be 0.05-1%, preferably 0.05-0.65%.

[0057] TiO2 pode não apenas reduzir a viscosidade do vidro em elevadas temperaturas, mas também tem um certo efeito de fluxo. No entanto, uma vez que os íons de titânio em combinação com os íons férricos podem ter um certo efeito de coloração, que afetará a aparência dos artigos reforçados com fibra de vidro e causará o aumento considerável da densidade do vidro, a quantidade introduzida deve ser limitada. Por esse motivo, na composição para produzir uma fibra de vidro da presente invenção, a faixa do teor de TiO2 é menor do que 0,8%, preferivelmente menor do que ou igual a 0,75%, e mais preferivelmente menor do que ou igual a 0,6%.[0057] TiO2 can not only reduce the viscosity of glass at high temperatures, but also has a certain flow effect. However, since titanium ions in combination with ferric ions can have a certain coloring effect, which will affect the appearance of glass fiber reinforced articles and cause considerable increase in the density of the glass, the amount introduced should be limited. For this reason, in the composition for producing a glass fiber of the present invention, the range of TiO2 content is less than 0.8%, preferably less than or equal to 0.75%, and more preferably less than or equal to 0.6%.

[0058] Além disso, os componentes acima são os principais componentes da composição de acordo com a presente invenção, com a porcentagem em peso total maior do que 99%.[0058] Furthermore, the above components are the main components of the composition according to the present invention, with the total weight percentage greater than 99%.

[0059] Além disso, a composição de fibra de vidro da presente invenção também pode incluir pequenas quantidades de outros componentes com um teor total menor do que 1%. Adicionalmente, a composição de fibra de vidro da presente invenção pode incluir um ou mais componentes com um teor total menor do que 1% selecionado a partir do grupo que consiste em Li2O, ZrO2, CeO2, B2O3 e F2. Adicionalmente, a composição de fibra de vidro da presente invenção pode incluir Li2O com uma faixa do teor de 0-0,75%, visto que Li2O pode reduzir significativamente a viscosidade do vidro e melhorar o desempenho da fusão do vidro. Da mesma forma, uma pequena quantidade de Li2O provê oxigênio livre considerável, o que ajuda mais íons de alumínio a formar coordenação tetraédrica, intensifica a estrutura de rede do vidro e adicionalmente melhora o desempenho da cristalização do vidro. No entanto, uma quantidade excessiva de Li2O seria muito cara e, com elevada resistência de campo iônica e forte efeito de acúmulo, os íons de lítio em combinação com íons de magnésio facilmente formariam um efeito de acúmulo sinérgico, o que adversamente afeta a taxa de cristalização do vidro. Adicionalmente, a composição de fibra de vidro da presente invenção pode incluir Lii2O com um teor menor do que ou igual a 0,55%. Além disso, a composição de fibra de vidro da presente invenção pode incluir F2 com um teor menor do que 0,4% e, de modo geral, na forma de impuridades contidas nas matérias-primas do vidro.[0059] Furthermore, the glass fiber composition of the present invention may also include small amounts of other components with a total content of less than 1%. Additionally, the glass fiber composition of the present invention may include one or more components with a total content of less than 1% selected from the group consisting of Li2O, ZrO2, CeO2, B2O3 and F2. Additionally, the glass fiber composition of the present invention can include Li2O with a content range of 0-0.75%, since Li2O can significantly reduce the viscosity of glass and improve the melting performance of glass. Similarly, a small amount of Li2O provides considerable free oxygen, which helps more aluminum ions to form tetrahedral coordination, intensifies the lattice structure of glass, and additionally improves the crystallization performance of glass. However, an excessive amount of Li2O would be very expensive, and with high ionic field strength and strong accumulation effect, lithium ions in combination with magnesium ions would easily form a synergistic accumulation effect, which adversely affects the rate of glass crystallization. Additionally, the glass fiber composition of the present invention may include Lii2O with a content less than or equal to 0.55%. Furthermore, the glass fiber composition of the present invention may include F2 at a content of less than 0.4% and generally in the form of impurities contained in the glass raw materials.

[0060] Adicionalmente, o teor dos principais componentes da composição para produzir uma fibra de vidro da presente invenção pode ser maior do que 99,3%, mais preferivelmente pode ser maior do que 99,5%.[0060] Additionally, the content of the main components of the composition for producing a glass fiber of the present invention may be greater than 99.3%, more preferably it may be greater than 99.5%.

[0061] Adicionalmente, a fim de controlar os custos de produção, a composição para produzir uma fibra de vidro da presente invenção pode ser livre de Li2O, particularmente quando a razão de porcentagem em peso (CaO+MgO)/Al2O3>1 e a razão de porcentagem em peso (MgO+SrO)/CaO>0,9. A ausência de Li2O neste caso não terá impactos negativos nas propriedades e no desempenho de fusão do vidro.[0061] Additionally, in order to control production costs, the composition for producing a glass fiber of the present invention can be Li2O-free, particularly when the weight percentage ratio (CaO+MgO)/Al2O3>1 and the weight percentage ratio (MgO+SrO)/CaO>0.9. The absence of Li2O in this case will not have negative impacts on the properties and melting performance of the glass.

[0062] Adicionalmente, a composição para produzir uma fibra de vidro da presente invenção tem uma temperatura de liquidus menor do que ou igual a 1260 °C, preferivelmente menor do que ou igual a 1250 °C, e mais preferivelmente menor do que ou igual a 1240 °C.[0062] Additionally, the composition for producing a glass fiber of the present invention has a liquidus temperature less than or equal to 1260 °C, preferably less than or equal to 1250 °C, and more preferably less than or equal to at 1240°C.

[0063] Na composição para produzir uma fibra de vidro da presente invenção, os efeitos benéficos produzidos pelas faixas selecionadas acima mencionadas dos componentes serão explicados por meio de exemplos através dos dados experimentais específicos.[0063] In the composition for producing a glass fiber of the present invention, the beneficial effects produced by the above-mentioned selected ranges of components will be explained by way of examples through specific experimental data.

[0064] O que segue são exemplos de faixas de teor preferidas dos componentes contidos na composição para produzir uma fibra de vidro de acordo com a presente invenção.[0064] The following are examples of preferred content ranges of the components contained in the composition to produce a glass fiber according to the present invention.

Composition 1

[0065] A composição para produzir uma fibra de vidro de acordo com a presente invenção compreende os seguintes componentes expressos como quantidades de porcentagem em peso: SiO2 58,1-60,5% Al2O3 17,1-18,8% MgO 9,1-12,5% CaO 7-11,5% SrO 0-1,6% Na2O+K2O 0,15-1% Li2O 0-0,75% Fe2O3 0,05-1% TiO2 <0,8% SÍO2+AI2O3 ≤79%[0065] The composition for producing a glass fiber according to the present invention comprises the following components expressed as percentage amounts by weight: SiO2 58.1-60.5% Al2O3 17.1-18.8% MgO 9, 1-12.5% CaO 7-11.5% SrO 0-1.6% Na2O+K2O 0.15-1% Li2O 0-0.75% Fe2O3 0.05-1% TiO2 <0.8% SIO2 +AI2O3 ≤79%

[0066] Além disso, a porcentagem em peso combinada dos componentes listados acima é maior do que 99,5%, a razão de porcentagem em peso C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 é de 0,435-0,525, e a razão de porcentagem em peso C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) é de 0,215-0,295.[0066] Furthermore, the combined weight percentage of the components listed above is greater than 99.5%, the weight percentage ratio C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 is 0.435-0.525, and the weight percentage ratio by weight C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) is 0.215-0.295.

Composition 2

[0067] A composição para produzir uma fibra de vidro de acordo com a presente invenção compreende os seguintes componentes expressos como quantidades de porcentagem em peso: SiO2 58,1-60,5% Al2O3 17,1-18,8% MgO 9,1-11,8% CaO 7,5-11,3% SrO 0-1,6% Na2O+K2O 0,15-1% Li2O 0-0,75% Fe2O3 0,05-1% TiO2 <0,8% F2 <0,4% SiO2+Al2O3 75,4-79%[0067] The composition for producing a glass fiber according to the present invention comprises the following components expressed as percentage amounts by weight: SiO2 58.1-60.5% Al2O3 17.1-18.8% MgO 9, 1-11.8% CaO 7.5-11.3% SrO 0-1.6% Na2O+K2O 0.15-1% Li2O 0-0.75% Fe2O3 0.05-1% TiO2 <0.8 % F2 <0.4% SiO2+Al2O3 75.4-79%

[0068] Além disso, a razão de porcentagem em peso C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 é de 0,435-0,525, e a razão de porcentagem em peso C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) é de 0,215-0,295.[0068] Furthermore, the weight percentage ratio C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 is 0.435-0.525, and the weight percentage ratio C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) is 0.215 -0.295.

Composition 3

[0069] A composição para produzir uma fibra de vidro de acordo com a presente invenção compreende os seguintes componentes expressos como quantidades de porcentagem em peso: SiO2 57,4-60,9% Al2O3 >17% e ≤19,8% MgO >9% e≤12,8% CaO 6,4-11,8% SrO 0-1,6% Na2O+K2O 0,1-1,1% Fe2O3 0,05-1% TiO2 <0,8% SiO2+Al2O3 ≤79,4% Al2O3+MgO[0069] The composition for producing a glass fiber according to the present invention comprises the following components expressed as percentage amounts by weight: SiO2 57.4-60.9% Al2O3 >17% and ≤19.8% MgO > 9% and≤12.8% CaO 6.4-11.8% SrO 0-1.6% Na2O+K2O 0.1-1.1% Fe2O3 0.05-1% TiO2 <0.8% SiO2+ Al2O3 ≤79.4% Al2O3+MgO

[0070] Além disso, 26,3-30,3% a porcentagem em peso combinada dos componentes listados acima é maior do que 99%, a razão de porcentagem em peso C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 é de 0,43-0,56, e a razão de porcentagem em peso C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) é maior do que 0,205.[0070] Furthermore, 26.3-30.3% the combined weight percentage of the components listed above is greater than 99%, the weight percentage ratio C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 is 0.43 -0.56, and the weight percentage ratio C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) is greater than 0.205.

Composition 4

[0071] A composição para produzir uma fibra de vidro de acordo com a presente invenção compreende os seguintes componentes expressos como quantidades de porcentagem em peso: SiO2 58,1-60,5% Al2O3 17,1-18,8% MgO 9,1-12,5% CaO 7-11,5% SrO 0-1,6% Na2O+K2O 0,15-1% Li2O 0-0,75% Fe2O3 0,05-1% TiO2 <0,8% SiO2+Al2O3 ≤79%[0071] The composition for producing a glass fiber according to the present invention comprises the following components expressed as percentage amounts by weight: SiO2 58.1-60.5% Al2O3 17.1-18.8% MgO 9, 1-12.5% CaO 7-11.5% SrO 0-1.6% Na2O+K2O 0.15-1% Li2O 0-0.75% Fe2O3 0.05-1% TiO2 <0.8% SiO2 +Al2O3 ≤79%

[0072] Além disso, a porcentagem em peso combinada dos componentes listados acima é maior do que 99,5%, a razão de porcentagem em peso C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 é de 0,44-0,515, e a razão de porcentagem em peso C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) é de 0,215-0,295.[0072] Furthermore, the combined weight percentage of the components listed above is greater than 99.5%, the weight percentage ratio C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 is 0.44-0.515, and the ratio of weight percentage C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) is 0.215-0.295.

Composition 5

[0073] A composição para produzir uma fibra de vidro de acordo com a presente invenção compreende os seguintes componentes expressos como quantidades de porcentagem em peso: SiO2 58,1-60,5% Al2O3 17,1-18,8% MgO 9,1-12,5% CaO 7-11,5% SrO 0-1,6% Na2O+K2O 0,15-1% Li2O 0-0,75% Fe2O3 0,05-1% TiO2 <0,8% SiO2+Al2O3 ≤79%[0073] The composition for producing a glass fiber according to the present invention comprises the following components expressed as percentage amounts by weight: SiO2 58.1-60.5% Al2O3 17.1-18.8% MgO 9, 1-12.5% CaO 7-11.5% SrO 0-1.6% Na2O+K2O 0.15-1% Li2O 0-0.75% Fe2O3 0.05-1% TiO2 <0.8% SiO2 +Al2O3 ≤79%

[0074] Além disso, a porcentagem em peso combinada dos componentes listados acima é maior do que 99,5%, a razão de porcentagem em peso C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 é de 0,435-0,525, e a razão de porcentagem em peso C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) é de 0,225-0,29.[0074] Furthermore, the combined weight percentage of the components listed above is greater than 99.5%, the weight percentage ratio C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 is 0.435-0.525, and the weight percentage ratio by weight C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) is 0.225-0.29.

Composition 6

[0075] A composição para produzir uma fibra de vidro de acordo com a presente invenção compreende os seguintes componentes expressos como quantidades de porcentagem em peso: SiO2 57,4-60,9% Al2O3 >17% e <19,8% MgO >9% e <12,8% CaO 6,4-11,8% SrO 0-1,6% Na2O+K2O 0,1-1,1% Fe2O3 0,05-1% TiO2 <0,8% SiO2+Al2O3 ≤79,4%[0075] The composition for producing a glass fiber according to the present invention comprises the following components expressed as percentage amounts by weight: SiO2 57.4-60.9% Al2O3 >17% and <19.8% MgO > 9% and <12.8% CaO 6.4-11.8% SrO 0-1.6% Na2O+K2O 0.1-1.1% Fe2O3 0.05-1% TiO2 <0.8% SiO2+ Al2O3 ≤79.4%

[0076] Além disso, a porcentagem em peso combinada dos componentes listados acima é maior do que 99%, a razão de porcentagem em peso C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 é de 0,43-0,56, a razão de porcentagem em peso C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) é maior do que 0,205, e a razão de porcentagem em peso C3= (MgO+SrO)/CaO é de 0,83-1,5.[0076] Furthermore, the combined weight percentage of the components listed above is greater than 99%, the weight percentage ratio C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 is 0.43-0.56, the ratio of weight percentage C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) is greater than 0.205, and the weight percentage ratio C3= (MgO+SrO)/CaO is 0.83-1.5.

Composition 7

[0077] A composição para produzir uma fibra de vidro de acordo com a presente invenção compreende os seguintes componentes expressos como quantidades de porcentagem em peso: SiO2 57,4-60,9% Al2O3 >17% e <19,8% MgO >9% e <12,8% CaO 6,4-11,8% SrO 0-1,6% Na2O+K2O 0,1-1,1% Fe2O3 0,05-1% TiO2 <0.8% SiO2+Al2O3 ≤79.4%[0077] The composition for producing a glass fiber according to the present invention comprises the following components expressed as percentage amounts by weight: SiO2 57.4-60.9% Al2O3 >17% and <19.8% MgO > 9% and <12.8% CaO 6.4-11.8% SrO 0-1.6% Na2O+K2O 0.1-1.1% Fe2O3 0.05-1% TiO2 <0.8% SiO2+Al2O3 ≤ 79.4%

[0078] Além disso, a porcentagem em peso combinada dos componentes listados acima é maior do que 99%, a razão de porcentagem em peso C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 é de 0,43-0,56, a razão de porcentagem em peso C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) é maior do que 0,205, e a composição contém Li2O com um teor menor do que ou igual a 0,55% em peso.[0078] Furthermore, the combined weight percentage of the components listed above is greater than 99%, the weight percentage ratio C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 is 0.43-0.56, the ratio of weight percentage C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) is greater than 0.205, and the composition contains Li2O with a content less than or equal to 0.55% by weight.

Composition 8

[0079] A composição para produzir uma fibra de vidro de acordo com a presente invenção compreende os seguintes componentes expressos como quantidades de porcentagem em peso: SiO2 57,4-60,9% Al2O3 >17% e <19,8% MgO >9% e <12,8% CaO 6,4-11,8% SrO 0-1,6% Na2O+K2O 0,1-1,1% Fe2O3 0,05-1% TiO2 <0,8% SiO2+Al2O3 ≤79,4%[0079] The composition for producing a glass fiber according to the present invention comprises the following components expressed as percentage amounts by weight: SiO2 57.4-60.9% Al2O3 >17% and <19.8% MgO > 9% and <12.8% CaO 6.4-11.8% SrO 0-1.6% Na2O+K2O 0.1-1.1% Fe2O3 0.05-1% TiO2 <0.8% SiO2+ Al2O3 ≤79.4%

[0080] Além disso, a porcentagem em peso combinada dos componentes listados acima é maior do que 99%, a razão de porcentagem em peso C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 é de 0,43-0,56, a razão de porcentagem em peso C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) é maior do que 0,205, e quando a razão de porcentagem em peso (CaO+MgO)/Al2O3 é maior do que 1 e a razão de porcentagem em peso (MgO+SrO)/CaO maior do que 0,9, a composição é livre de Li2O.[0080] Furthermore, the combined weight percentage of the components listed above is greater than 99%, the weight percentage ratio C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 is 0.43-0.56, the ratio of weight percentage C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) is greater than 0.205, and when the weight percentage ratio (CaO+MgO)/Al2O3 is greater than 1 and the weight percentage ratio ( MgO+SrO)/CaO greater than 0.9, the composition is Li2O free.

Composition 9

[0081] A composição para produzir uma fibra de vidro de acordo com a presente invenção compreende os seguintes componentes expressos como quantidades de porcentagem em peso: SiO2 57,4-60,9% Al2O3 >17% e <19,8% MgO >9% e <12,8% CaO 6,4-11,8% SrO 0,5-1,3% Na2O+K2O 0,1-1,1% Fe2O3 0,05-1% TiO2 <0,8% SÍO2+AI2O3 ≤79,4%[0081] The composition for producing a glass fiber according to the present invention comprises the following components expressed as percentage amounts by weight: SiO2 57.4-60.9% Al2O3 >17% and <19.8% MgO > 9% and <12.8% CaO 6.4-11.8% SrO 0.5-1.3% Na2O+K2O 0.1-1.1% Fe2O3 0.05-1% TiO2 <0.8% SYO2+AI2O3 ≤79.4%

[0082] Além disso, a porcentagem em peso combinada dos componentes listados acima é maior do que 99%, a razão de porcentagem em peso C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 é de 0,43-0,56, e a razão de porcentagem em peso C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) é maior do que 0,205.[0082] Furthermore, the combined weight percentage of the components listed above is greater than 99%, the weight percentage ratio C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 is 0.43-0.56, and the ratio of weight percentage C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) is greater than 0.205.

Composition 10

[0083] A composição para produzir uma fibra de vidro de acordo com a presente invenção compreende os seguintes componentes expressos como quantidades de porcentagem em peso: SiO2 57,4-60,9% Al2O3 >17% e ≤19,8% MgO >9% e ≤12,8% CaO 6,4-11,8% SrO 0-1,6% Na2O+K2O 0,1-1,1% Na2O ≤0,65% Fe2O3 0,05-1% TiO2 <0,8% SiO2+Al2O3 ≤79,4%[0083] The composition for producing a glass fiber according to the present invention comprises the following components expressed as percentage amounts by weight: SiO2 57.4-60.9% Al2O3 >17% and ≤19.8% MgO > 9% and ≤12.8% CaO 6.4-11.8% SrO 0-1.6% Na2O+K2O 0.1-1.1% Na2O ≤0.65% Fe2O3 0.05-1% TiO2 < 0.8% SiO2+Al2O3 ≤79.4%

[0084] Além disso, a porcentagem em peso combinada dos componentes listados acima é maior do que 99%, a razão de porcentagem em peso C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 é de 0,43-0,56, e a razão de porcentagem em peso C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) é maior do que 0,205.[0084] Furthermore, the combined weight percentage of the components listed above is greater than 99%, the weight percentage ratio C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 is 0.43-0.56, and the ratio of weight percentage C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) is greater than 0.205.

Composition 11

[0085] A composição para produzir uma fibra de vidro de acordo com a presente invenção compreende os seguintes componentes expressos como quantidades de porcentagem em peso: SiO2 57,4-60,9% Al2O3 >17% e ≤19,8% MgO >11% e ≤12,5% CaO 6,4-11,8% SrO 0-1,6% Na2O+K2O 0,1-1,1% Fe2O3 0,05-1% TiO2 <0,8% SiO2+Al2O3 ≤79,4%[0085] The composition for producing a glass fiber according to the present invention comprises the following components expressed as percentage amounts by weight: SiO2 57.4-60.9% Al2O3 >17% and ≤19.8% MgO > 11% and ≤12.5% CaO 6.4-11.8% SrO 0-1.6% Na2O+K2O 0.1-1.1% Fe2O3 0.05-1% TiO2 <0.8% SiO2+ Al2O3 ≤79.4%

[0086] Além disso, a porcentagem em peso combinada dos componentes listados acima é maior do que 99%, a razão de porcentagem em peso C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 é de 0,43-0,56, e a razão de porcentagem em peso C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) é maior do que 0,205.[0086] Furthermore, the combined weight percentage of the components listed above is greater than 99%, the weight percentage ratio C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 is 0.43-0.56, and the ratio of weight percentage C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) is greater than 0.205.

Composition 12

[0087] A composição para produzir uma fibra de vidro de acordo com a presente invenção compreende os seguintes componentes expressos como quantidades de porcentagem em peso: SiO2 58,1-59,9% Al2O3 17,1-18,8% MgO 9,1-11,8% CaO 7,5-11,3% SrO 0-1,6% Na2O+K2O 0,15-1% Li2O 0-0,75% Fe2O3 0,05-1% TiO2 <0,8% SiO2+Al2O3 ≤79%[0087] The composition for producing a glass fiber according to the present invention comprises the following components expressed as percentage amounts by weight: SiO2 58.1-59.9% Al2O3 17.1-18.8% MgO 9, 1-11.8% CaO 7.5-11.3% SrO 0-1.6% Na2O+K2O 0.15-1% Li2O 0-0.75% Fe2O3 0.05-1% TiO2 <0.8 % SiO2+Al2O3 ≤79%

[0088] Além disso, a porcentagem em peso combinada dos componentes listados acima é maior do que 99,5%, a razão de porcentagem em peso C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 é de 0,435-0,525, a razão de porcentagem em peso C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) é de 0,215-0,295, e a composição tem uma temperatura de liquidus menor do que ou igual a 1250 °C.[0088] Furthermore, the combined weight percentage of the components listed above is greater than 99.5%, the weight percentage ratio C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 is 0.435-0.525, the percentage ratio in weight C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) is 0.215-0.295, and the composition has a liquidus temperature less than or equal to 1250 °C.

Detailed Description of the Invention

[0089] A fim de melhor esclarecer os propósitos, as soluções técnicas e vantagens dos exemplos da presente invenção, as soluções técnicas nos exemplos da presente invenção são claramente e completamente descritas abaixo. Obviamente, os exemplos descritos aqui são apenas parte dos exemplos da presente invenção e não são todos os exemplos. Todas as outras modalidades exemplares obtidas por aquele versado na técnica com base nos exemplos na presente invenção sem realizar trabalho de criação se enquadrarão todas no escopo de proteção da presente invenção. O que precisa ficar claro é que, desde que não exista conflito, os exemplos e as características dos exemplos no presente pedido podem ser arbitrariamente combinados uns com os outros.[0089] In order to better clarify the purposes, technical solutions and advantages of the examples of the present invention, the technical solutions in the examples of the present invention are clearly and completely described below. Obviously, the examples described here are only part of the examples of the present invention and are not all examples. All other exemplary embodiments obtained by one skilled in the art based on the examples in the present invention without performing creative work will all fall within the scope of protection of the present invention. What needs to be clear is that, as long as there is no conflict, the examples and characteristics of the examples in the present application can be arbitrarily combined with each other.

[0090] O conceito básico da presente invenção é que os componentes da composição para produzir uma fibra de vidro expressa como quantidades de porcentagem em peso são: 57,4-60,9% de SiO2, maior do que 17% e menor do que ou igual a 19,8% de Al2O3, maior do que 9% e menor do que ou igual a 12,8% de MgO, 6,4-11,8% de CaO, 0-1,6% de SrO, 0,1-1,1% de Na2O+K2O, 0,05-1% de Fe2O3, e menor do que 0,8% de TiO2, em que a faixa da porcentagem em peso combinada destes componentes é maior do que 99%, a faixa da porcentagem em peso total de SiO2+Al2O3 é menor do que ou igual a 79,4%, a faixa da razão de porcentagem em peso C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 é de 0,43-0,56, e a faixa da razão de porcentagem em peso C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) é maior do que 0,205. A composição pode não apenas aumentar o módulo de vidro, melhorar as propriedades de formação do vidro e reduzir a quantidade de bolhas de vidro fundido, mas também significativamente diminuir a temperatura de liquidus e a taxa de cristalização do vidro, e ampliar a faixa de temperatura (ΔT) para formação de fibras, desse modo tornando-a particularmente adequada para produção de fibra de vidro de elevado desempenho com fornos com revestimento refratário.[0090] The basic concept of the present invention is that the components of the composition for producing a glass fiber expressed as weight percentage amounts are: 57.4-60.9% SiO2, greater than 17% and less than or equal to 19.8% Al2O3, greater than 9% and less than or equal to 12.8% MgO, 6.4-11.8% CaO, 0-1.6% SrO, 0 .1-1.1% Na2O+K2O, 0.05-1% Fe2O3, and less than 0.8% TiO2, where the combined weight percentage range of these components is greater than 99%, the range of total weight percentage of SiO2+Al2O3 is less than or equal to 79.4%, the range of weight percentage ratio C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 is 0.43-0.56, and the range of weight percentage ratio C2=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) is greater than 0.205. The composition can not only increase the glass modulus, improve the glass forming properties and reduce the amount of molten glass bubbles, but also significantly lower the liquidus temperature and crystallization rate of glass, and broaden the temperature range (ΔT) for fiber formation, thereby making it particularly suitable for producing high-performance glass fiber with refractory lined furnaces.

[0091] Os valores de teor específicos de SiO2, Al2O3, CaO, MgO, SrO, Na2O, K2O, Fe2O3 e TiO2 na composição para produzir uma fibra de vidro da presente invenção são selecionados para serem usados nos exemplos, e comparações com o vidro S, vidro R tradicional e vidro R melhorado são feitas nos termos dos sete parâmetros de propriedade que seguem, (1) temperatura de formação, a temperatura em que o vidro fundido tem uma viscosidade de 1 Pa.s (103 poise).[0091] Specific content values of SiO2, Al2O3, CaO, MgO, SrO, Na2O, K2O, Fe2O3 and TiO2 in the composition to produce a glass fiber of the present invention are selected to be used in the examples, and comparisons with glass S, traditional R glass and improved R glass are made in terms of the following seven property parameters, (1) forming temperature, the temperature at which the molten glass has a viscosity of 1 Pa.s (103 poise).

[0092] (2) Temperatura de liquidus, a temperatura em que os núcleos de cristal sendo para se formar quando o vidro fundido esfria -- isto é, a temperatura limite superior para cristalização do vidro.[0092] (2) Liquidus temperature, the temperature at which crystal nuclei are to form when the molten glass cools -- that is, the upper limit temperature for crystallization of glass.

[0093] (3) Valor ΔT, a diferença entre a temperatura de formação e a temperatura de liquidus, indicando a faixa de temperatura em que o desenho da fibra pode ser realizado.[0093] (3) ΔT value, the difference between the formation temperature and the liquidus temperature, indicating the temperature range in which fiber drawing can be carried out.

[0094] (4) Módulo elástico, o módulo definindo a capacidade do vidro de resistir à deformação elástica, que é para ser medida em vidro a granel de acordo com ASTM E1876.[0094] (4) Elastic modulus, the modulus defining the ability of glass to resist elastic deformation, which is to be measured in bulk glass in accordance with ASTM E1876.

[0095] (5) Composição da fase de cristal, que representa a composição das principais fases de cristal no vidro fundido a ser medida e avaliada ao usar o método de XRD. As quatro principais fases de cristal, isto é, cordierita, anortita, diopsídio e enstatita são abreviadas como COR, ANO, DIO e ENS respectivamente nas tabelas abaixo. As abreviações dos diferentes cristais são colocadas de uma maneira de cima para baixo com base em seus respectivos teores. Por exemplo, no exemplo A1 da Tabela 1A, a colocação destas abreviações significa que os teores de DIO, COR e ANO sucessivamente diminuem.[0095] (5) Crystal phase composition, which represents the composition of the main crystal phases in the molten glass to be measured and evaluated when using the XRD method. The four main crystal phases, i.e. cordierite, anorthite, diopside and enstatite are abbreviated as COR, ANO, DIO and ENS respectively in the tables below. The abbreviations for the different crystals are placed in a top-to-bottom manner based on their respective contents. For example, in example A1 of Table 1A, the placement of these abbreviations means that the contents of DIO, COR and ANO successively decrease.

[0096] (6) Razão da área de cristalização, a ser determinada em um procedimento estabelecido como se segue: cortar o vidro a granel apropriadamente para encaixar com um bote de porcelana e em seguida colocar a amostra da barra de vidro cortada no bote de porcelana. Colocar o bote de porcelana com a amostra da barra de vidro em um forno gradiente para cristalização e manter a amostra para preservação de calor durante 6 horas. Retirar o bote com a amostra do forno gradiente e deixá-la esfriar à temperatura ambiente. Finalmente, examinar e medir as quantidades e dimensões dos cristais nas superfícies de cada amostra dentro da faixa de temperatura de 1050-1150 °C de uma vista microscópica usando um microscópio óptico, e em seguida calcular a razão da área de cristalização. Uma elevada razão de área significaria uma elevada tendência de cristalização e elevada taxa de cristalização.[0096] (6) Crystallization area ratio, to be determined in an established procedure as follows: cut the bulk glass appropriately to fit with a porcelain boat and then place the cut glass bar sample in the glass boat porcelain. Place the porcelain boat with the glass bar sample in a gradient oven for crystallization and keep the sample for heat preservation for 6 hours. Remove the boat with the sample from the gradient oven and let it cool to room temperature. Finally, examine and measure the quantities and dimensions of crystals on the surfaces of each sample within the temperature range of 1050-1150 °C from a microscopic view using an optical microscope, and then calculate the crystallization area ratio. A high area ratio would mean a high crystallization tendency and high crystallization rate.

[0097] (7) Quantidade de bolhas, a ser determinada em um procedimento estabelecido como se segue: usar moldes específicos para comprimir os materiais de batelada de vidro em cada exemplo nas amostras de mesma dimensão, que serão então colocadas na plataforma da amostra de um microscópio de elevada temperatura. Aquecer as amostras de acordo com os procedimentos padrão até a temperatura espacial predefinida de 1500 °C e em seguida resfriá-las diretamente com a soleira de resfriamento do microscópio à temperatura ambiente sem preservação de calor. Finalmente, cada uma das amostras de vidro é examinada sob um microscópio de polarização para determinar a quantidade de bolhas nas amostras. Uma bolha é identificada de acordo com uma amplificação específica do microscópio.[0097] (7) Amount of bubbles, to be determined in an established procedure as follows: use specific molds to compress the glass batch materials in each example into samples of the same size, which will then be placed on the sample platform of a high temperature microscope. Heat the samples according to standard procedures to the predefined space temperature of 1500 °C and then cool them directly with the microscope's cooling threshold to room temperature without heat preservation. Finally, each of the glass samples is examined under a polarizing microscope to determine the amount of bubbles in the samples. A bubble is identified according to a specific microscope amplification.

[0098] Os sete parâmetros acima mencionados e os métodos de medi- los são bem conhecidos por aquele versado na técnica. Por esse motivo, estes parâmetros podem ser eficazmente usados para explicar as propriedades da composição para produzir uma fibra de vidro da presente invenção.[0098] The seven aforementioned parameters and the methods of measuring them are well known to one skilled in the art. Therefore, these parameters can be effectively used to explain the properties of the composition for producing a glass fiber of the present invention.

[0099] Os procedimentos específicos para os experimentos são como se seguem: cada componente pode ser adquirido a partir das matérias-primas apropriadas. Misturar as matérias-primas nas proporções apropriadas a fim de que cada componente atinja a porcentagem em peso esperada final. A batelada misturada se funde e o vidro fundido refina. Em seguida o vidro fundido é retirado através das pontas das buchas, desse modo formando a fibra de vidro. A fibra de vidro é atenuada na pinça rotativa de um enrolador para formar tortas ou embalagens. Naturalmente, os métodos convencionais podem ser usados para processar profundamente estas fibras de vidros para atender ao requisito esperado.[0099] The specific procedures for the experiments are as follows: each component can be purchased from the appropriate raw materials. Mix the raw materials in the appropriate proportions so that each component reaches the final expected weight percentage. The mixed batch melts and the molten glass refines. Then the molten glass is removed through the ends of the bushings, thus forming fiberglass. The fiberglass is attenuated in the rotating clamp of a winder to form cakes or packages. Of course, conventional methods can be used to deeply process these glass fibers to meet the expected requirement.

[00100] As comparações dos parâmetros de propriedade dos exemplos da composição para produzir uma fibra de vidro de acordo com a presente invenção com aqueles do vidro S, vidro R tradicional e vidro S melhorado são adicionalmente feitas abaixo por meio de tabelas, em que os teores de componente da composição para produzir uma fibra de vidro são expressos como porcentagem em peso. O que precisa ficar claro é que a quantidade total dos componentes nos exemplos é ligeiramente menor do que 100%, e deve ser entendido que a quantidade restante é traço de impuridades ou uma pequena quantidade de componentes que não pode ser analisada. TABELA 1A TABELA 1B TABELA 1C TABELA 1D [00100] Comparisons of the property parameters of examples of the composition for producing a glass fiber according to the present invention with those of S-glass, traditional R-glass and improved S-glass are additionally made below by means of tables, in which the Component contents of the composition to produce a glass fiber are expressed as a percentage by weight. What needs to be clear is that the total amount of components in the examples is slightly less than 100%, and it must be understood that the remaining amount is trace impurities or a small amount of components that cannot be analyzed. TABLE 1A TABLE 1B TABLE 1C TABLE 1D

[00101] Pode ser visto a partir dos valores nas tabelas acima que, em comparação com o vidro S, vidro R tradicional e vidro S melhorado, a composição para produzir uma fibra de vidro da presente invenção tem as seguintes vantagens: (1) módulo elástico muito mais elevado; (2) temperatura de liquidus muito mais baixa e razão de área de cristalização muito mais baixa, o que indicam uma baixa temperatura limite superior para cristalização bem como uma baixa taxa de cristalização e, deste modo, ajudam a reduzir o risco de cristalização e melhoram a eficiência do desenho da fibra; (3) uma temperatura de formação muito mais baixa, o que significa menos dificuldade na fusão do vidro e deste modo ajuda a permitir produção em grande escala com fornos com revestimento refratário a custos reduzidos; (4) menor quantidade de bolhas, o que indica um melhor refino de vidro fundido; e (5) uma variedade de fases de cristal após cristalização do vidro, o que ajuda a inibir a taxa de cristalização.[00101] It can be seen from the values in the tables above that, compared with S-glass, traditional R-glass and improved S-glass, the composition for producing a glass fiber of the present invention has the following advantages: (1) modulus much higher elasticity; (2) much lower liquidus temperature and much lower crystallization area ratio, which indicate a low upper limit temperature for crystallization as well as a low rate of crystallization and thus help to reduce the risk of crystallization and improve the efficiency of fiber drawing; (3) a much lower forming temperature, which means less difficulty in melting the glass and thus helps to enable large-scale production with refractory-lined furnaces at reduced costs; (4) fewer bubbles, which indicates better refining of molten glass; and (5) a variety of crystal phases after glass crystallization, which helps to inhibit the rate of crystallization.

[00102] No momento, nenhum vidro S, vidro R tradicional ou vidro S melhorado pode permitir a obtenção de produção em grande escala com fornos com revestimento refratário.[00102] At present, no S-glass, traditional R-glass, or improved S-glass can enable large-scale production to be achieved with refractory-lined furnaces.

[00103] Por esse motivo, pode ser visto a partir do acima que, em comparação com o vidro S, vidro R tradicional e vidro S melhorado, a composição para produzir uma fibra de vidro da presente invenção fez um progresso em termos de módulo elástico, temperatura de cristalização, taxa de cristalização e desempenho de refino do vidro, com módulo significativamente melhorado, temperatura e taxa de cristalização consideravelmente reduzidas e quantidade relativamente pequena de bolhas sob as mesmas condições. Deste modo, a solução técnica global da presente invenção permite uma fácil obtenção de produção em grande escala com fornos com revestimento refratário.[00103] For this reason, it can be seen from the above that, compared with S-glass, traditional R-glass and improved S-glass, the composition for producing a glass fiber of the present invention has made progress in terms of elastic modulus , crystallization temperature, crystallization rate and refining performance of glass, with significantly improved modulus, considerably reduced temperature and crystallization rate, and relatively small amount of bubbles under the same conditions. In this way, the overall technical solution of the present invention allows easy production of large-scale production with furnaces with refractory lining.

[00104] A composição para produzir uma fibra de vidro de acordo com a presente invenção pode ser usada para fazer fibras de vidros tendo as propriedades acima mencionadas.[00104] The composition for producing a glass fiber according to the present invention can be used to make glass fibers having the above-mentioned properties.

[00105] A composição para produzir uma fibra de vidro de acordo com a presente invenção em combinação com um ou mais materiais orgânicos e/ou inorgânicos pode ser usada para preparar materiais compósitos tendo características melhoradas, tais como materiais de base reforçados com fibra de vidro.[00105] The composition for producing a glass fiber according to the present invention in combination with one or more organic and/or inorganic materials can be used to prepare composite materials having improved characteristics, such as base materials reinforced with glass fiber .

[00106] Finalmente, o que deve ficar claro é que, neste texto, os termos “conter”, “compreender” ou quais outras variantes são destinados a significar “incluir não exclusivamente” a fim de que qualquer processo, método, artigo ou equipamento que contém uma série de fatores inclua não apenas tais fatores, mas também inclua outros fatores que não são explicitamente listados, ou também inclua fatores intrínsecos de tal processo, método, objeto ou equipamento. Sem mais limitações, os fatores definidos por tal frase como “contém um^” não descartam que existam outros mesmos fatores no processo, método, artigo ou equipamento que incluem os ditos fatores.[00106] Finally, what must be clear is that, in this text, the terms “contain”, “comprise” or any other variants are intended to mean “include not exclusively” so that any process, method, article or equipment that contains a number of factors includes not only such factors, but also includes other factors that are not explicitly listed, or also includes factors intrinsic to such process, method, object or equipment. Without further limitation, the factors defined by such a phrase as “contains a^” do not rule out that there are other same factors in the process, method, article or equipment that include said factors.

[00107] Os exemplos acima são providos apenas para o propósito de ilustrar, em vez de limitar as soluções técnicas da presente invenção. Apesar de a presente invenção ser descrita em detalhes por meio de exemplos acima mencionados, aquele versado na técnica deve compreender que modificações também podem ser feitas nas soluções técnicas incorporadas por todos os exemplos acima mencionados ou substituição equivalente pode ser feita em algumas das características técnicas. No entanto, tais modificações ou substituições não farão com que as soluções técnicas resultantes desviem substancialmente dos espíritos e faixas das soluções técnicas respectivamente incorporadas por todos os exemplos da presente invençãO.[00107] The above examples are provided solely for the purpose of illustrating, rather than limiting the technical solutions of the present invention. Although the present invention is described in detail by means of the above-mentioned examples, one skilled in the art should understand that modifications can also be made to the technical solutions embodied by all the above-mentioned examples or equivalent substitution can be made in some of the technical features. However, such modifications or substitutions will not cause the resulting technical solutions to deviate substantially from the spirits and ranges of the technical solutions respectively embodied by all examples of the present invention.

Industrial Applicability of the Invention

[00108] A composição para produzir uma fibra de vidro da presente invenção resulta em fibra de vidro tendo módulo superior e propriedades melhoradas de formação; ao mesmo tempo, a composição significativamente diminui a temperatura de liquidus, a taxa de cristalização e a quantidade de bolhas do vidro, e também amplia a faixa de temperatura (ΔT) para formação de fibras. Em comparação com os principais vidros de elevado desempenho atuais, a composição para produzir uma fibra de vidro da presente invenção fez um progresso em termos de módulo elástico, temperatura de cristalização, taxa de cristalização e desempenho de refino do vidro, com módulo significativamente melhorado, temperatura e taxa de cristalização notavelmente reduzidas e quantidade relativamente pequena de bolhas sob as mesmas condições. Deste modo, a solução técnica global da presente invenção possibilita uma fácil obtenção de produção em grande escala com fornos com revestimento refratário.[00108] The composition for producing a glass fiber of the present invention results in glass fiber having higher modulus and improved forming properties; At the same time, the composition significantly decreases the liquidus temperature, the crystallization rate and the amount of glass bubbles, and also expands the temperature range (ΔT) for fiber formation. Compared with current leading high-performance glasses, the composition for producing a glass fiber of the present invention has made progress in terms of elastic modulus, crystallization temperature, crystallization rate and glass refining performance, with significantly improved modulus, notably reduced temperature and crystallization rate and relatively small amount of bubbles under the same conditions. In this way, the overall technical solution of the present invention makes it possible to easily obtain large-scale production with furnaces with refractory lining.

Claims

1. Composition for producing a glass fiber, characterized by the fact that it comprises the following components with corresponding percentage amounts by weight: SiO2 57.4-60.4% Al2O3 >17% and ≤19.8% MgO >9% and ≤12.8% CaO 6.4-10.85% SrO 0-1.6% Na2O+K2O 0.1-1.1% Fe2O3 0.05-1% TiO2 <0.8% SiO2+Al2O3 ≤ 79.4% in which a percentage by total weight of the above components is greater than 99%; a weight percentage ratio C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 is between 0.43 and 0.56; and a weight percentage ratio C2= (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) is greater than 0.205.

2. Composition according to claim 1, characterized by the fact that it comprises the following components with corresponding percentage amounts by weight: SiO2 58.1-60.4% Al2O3 17.1-18.8% MgO 9.1- 12.5% CaO 7-10.85% SrO 0-1.6% Na2O+K2O 0.15-1% Li2O 0-0.75% Fe2O3 0.05-1% TiO2 <0.8% SiO2+Al2O3 ≤79% in which a percentage by total weight of the above components is greater than 99.5%; a weight percentage ratio C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 is between 0.435 and 0.525; and a weight percentage ratio C2= (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) is between 0.215 and 0.295.

3. Composition according to claim 1, characterized by the fact that it comprises the following components with corresponding percentage amounts by weight: SiO2 58.1-60.4% Al2O3 17.1-18.8% MgO 9.1- 11.8% CaO 7.5-10.85% SrO 0-1.6% Na2O+K2O 0.15-1% Li2O 0-0.75% Fe2O3 0.05-1% TiO2 <0.8% F2 <0.4% SiO2+Al2O3 75.4-79% wherein a weight percentage ratio C1= (Al2O3+MgO)/SiO2 is between 0.435 and 0.525; and a weight percentage ratio C2= (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) is between 0.215 and 0.295.

4. Composition according to any one of claims 1 to 3, characterized by the fact that a combined weight percentage of Al2O3+MgO is between 26.1% and 31%.

5. Composition according to any one of claims 1 to 3, characterized by the fact that a weight percentage ratio C3= (MgO+SrO)/CaO is between 0.8 and 1.6.

6. Composition according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises between 58.1 and 59.9% by weight of SiO2.

7. Composition according to claim 1, characterized by the fact that it additionally comprises less than 1% by weight of Li2O, ZrO2, CeO2, B2O3 and F2, or a mixture thereof.

8. Composition according to claim 1, characterized by the fact that it additionally comprises no more than 0.55% by weight of Li2O.

9. Composition according to claim 1, characterized by the fact that, when the weight percentage ratio (CaO+MgO)/Al2O3 is greater than 1 and the weight percentage ratio of (MgO+SrO)/CaO is greater than 0.9, the composition is Li2O free.

10. Composition according to any one of claims 1 to 3, characterized by the fact that it comprises between 0.5 and 1.3% by weight of SrO.

11. Composition according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises no more than 0.65% by weight of Na2O.

12. Composition according to any one of claims 1 or 2, characterized by the fact that it comprises MgO with a weight percentage greater than 11% and less than or equal to 12.5%.

13. Composition according to claim 2, characterized in that it comprises the following components with corresponding percentage amounts by weight: SiO2 58.1-59.9% Al2O3 17.1-18.8% MgO CaO 9.1 -11.8% 7.5-10.85% wherein the composition has a liquidus temperature less than or equal to 1250 °C.

14. Glass fiber, characterized in that it is produced using the composition as defined in any one of claims 1 to 13.

15. Composite material, characterized by the fact that it comprises glass fiber as defined in claim 14.