CN101018667A - 玻璃组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了玻璃组合物、玻璃纤维组合物、玻璃纤维电池隔板、玻璃纤维过滤器介质、用所公开的玻璃组合物形成的电池添加剂和活性材料、玻璃纤维辐射屏蔽和玻璃纤维纸组合物。某些实施方案中除了其它组分以外包括铋氧化物。某些实施方案包括按组合物重量的约0.5－30％的铋氧化物和按组合物重量的约54－70％的二氧化硅。实施方案中还可以包括其它的组分。例如，氧化锌可以构成组合物重量的约0.01－3％。

Description

玻璃组合物
相关申请的相互参照
本发明要求2004年7月21日递交的美国专利申请No.10/896,432的优先权，该申请为2003年7月29日递交的美国专利申请No.10/630,546和2003年7月29日递交的PCT专利申请No.PCT/US2003/023695的部分继续申请，本发明还要求2002年7月29日递交的美国临时申请No.60/399,583的权益，所有这些均在此引用以供参考。
技术领域
本发明公开了包含铋的玻璃组合物、由该玻璃组合物形成的玻璃纤维以及它们的应用。
背景技术
玻璃可以被制成纤维，例如连续、半连续或吹制纤维。可以通过例如直接熔融或坩埚法(marble melt process)制造纺织纤维。可以将熔融的玻璃供给至通常为铂-铑合金构造的专用衬套(bushing)中，熔化的玻璃流穿过孔并冷却，形成连续纤维。这种纤维的制造方法可见于ASMInternational(1991)的Engineered Materials Handbook，Vol.4，Ceramicsand Glasses中，在此将其引用以供参考。
另一种类的玻璃纤维是通常提到的玻璃棉或微玻璃纤维。例如可以通过众所周知的制造方法制造微玻璃纤维，即所谓的旋转法和火焰吹制法。另一种众所周知且广泛采用的方法为CAT方法，其为旋转法的改进。通过这些方法制造玻璃需要将玻璃组合物加热至超出其熔化温度进入到加工温度范围。在玻璃纤维的制造中使用的典型玻璃组合物具有约1260至1500℃的熔化温度和约920至1500℃的加工温度(玻璃粘度在100至10000泊之间的温度范围)。现有的组合物具有相对狭窄的加工范围，这使得难以形成具有期望直径和长度的玻璃纤维，因为将玻璃组合物保持在可加工范围内是困难的。此外，相对高的熔化温度要求有大量的能量以使组合物熔化，这样成本可能会非常高。
此外，用于制造玻璃纤维的典型玻璃组合物具有800至1000℃的液相线温度。用于制造玻璃纤维的典型组合物的液相线温度限制了纤维化设备的使用寿命，因为这些设备必须在高温下进行操作。特别是当在纤维化设备中使用旋盘时更是如此。具有相对低的液相线温度的玻璃组合物也有助于在纤维化过程期间降低或阻止玻璃的结晶化。
在许多应用领域中都使用玻璃纤维。在这种应用当中可以将玻璃纤维形成毡(mat)结构。玻璃纤维毡是由通过机械、化学、热或溶剂手段粘结或连结在一起的玻璃纤维制成的非织造品、织造品、纸制品或织物。玻璃纤维毡可以仅包含玻璃纤维，或者可以包括适合满足应用规格的其它材料。
例如，在电池中以多种方式使用玻璃纤维。通常将玻璃纤维用作隔板，其优选插设在电池的负极板和正极板之间。此外，玻璃纤维被用作电池负极板或正极板的活性材料糊剂(paste)中的材料之一。化学反应性材料(或活性材料糊剂)位于正电极或负电极上，从而参与充电和放电反应。此外，玻璃纤维可以用作施加到极板表面的贴纸，从而减少在制造期间铅末的释放和/或在固化过程期间保持极板不粘在一起。
玻璃纤维在潮湿的环境中往往变脆，浸出(leach)有利的和不利的组分，并且在酸性和/或碱性环境中不稳定。某些玻璃纤维的这些特性可能会限制它们在例如电池隔板或过滤器的应用当中的有效性。例如，离子浸出是基于玻璃组成的玻璃纤维表面现象。玻璃纤维中的离子损失量与暴露的表面面积和玻璃组成成比例。对于具有低于约5-7μm直径的玻璃纤维而言，通常最需要考虑表面面积。在一些玻璃纤维中，某些金属氧化物杂质(例如，铂氧化物、铁氧化物)从纤维中的浸出对电池的寿命有不利的影响。
发明概述
本发明公开了玻璃组合物、由某些玻璃组合物形成的玻璃纤维和由某些玻璃纤维和/或玻璃组合物形成的玻璃纤维产品。所公开的组合物和纤维的特定实施方案具有较宽的加工温度范围和相对低的熔化温度，这可以延长纤维化设备的使用寿命和降低与玻璃纤维生产相关的成本。此外，所公开的组合物和纤维的特定实施方案具有良好的抗酸和/或碱的性能，并且包含有利的离子，使得当确实发生浸出时，在使用纤维的特定应用当中(例如在电池隔板中)浸出的离子具有积极效果。此外，某些实施方案的玻璃组合物和/或玻璃纤维在有关吸收和/或阻断各种波长的能量(例如，X射线)方面具有有利的物理性能。
某些实施方案的玻璃组合物除了其它组分外还包含铋氧化物。某些实施方案的玻璃组合物包含按组合物的重量计约0.5-30wt％的铋氧化物和按组合物的重量计约54-70％的二氧化硅。玻璃组合物的实施方案中可以包含其它组分。例如，氧化锌可以占组合物重量的约0.01-5％。
附图简述
图1为显示各种玻璃组合物粘度曲线的曲线图。
图2A-2D为例示将特定的玻璃纤维组合物浸泡在各种浓度和特定温度下的硫酸浴后浸出物中铋离子浓度的曲线图。
图3为例示将特定的玻璃纤维组合物浸泡在各种浓度和特定温度下的硫酸浴后浸出物中氧化钙离子浓度的曲线图。
图4例示在利用各种实施方案的玻璃纤维隔板组装的电池中浮充电流随温度的变化。
图5为显示由各种玻璃组合物形成的各种玻璃纤维毡的压缩曲线的曲线图。
图6为显示由各种玻璃组合物形成的各种玻璃纤维毡的压缩曲线的曲线图。
图7为显示由各种玻璃组合物形成的各种玻璃纤维毡的压缩曲线的曲线图。
图8为显示由某些实施方案的玻璃纤维组合物形成的VRLA电池隔板的Bi离子浸出的曲线图。
详细描述
本发明公开的玻璃组合物除了其它的组分外还包括铋和/或铋化合物。公开的玻璃组合物是熔融阶段的玻璃组合物，其组成与得到的由这种玻璃组合物形成的玻璃纤维相同。公开的玻璃组合物可能与形成这种玻璃组合物的例举“成分列表”有所变化，这是由于一旦熔化后，某些成分的形态可能发生变化，变为玻璃组合物的一部分。下面给出例举的玻璃组合物成分列表，以及所公开的玻璃组合物的特定实施方案的制造方法实例的讨论。
公开的玻璃组合物的实施方案可以包含一种或多种下列的组分，其范围例如在表1中设定之内。
表1
    玻璃组合物组分     重量百分数
    SiO2     50-75
    Al2O3     1-5
    Bi2O3     0.5-30
    CaO     3-7
    MgO     1-5
    B2O3     4-9
    K2O     0-3
    Na2O     9-20
    NiO     0-2
    ZnO     0-5
    BaO     0-5
    ZrO2     0-3
    Ag2O     0-1
    Li2O     0-1
    F2     0-1
公开的玻璃组合物进一步的实施方案可以包含一种或多种下列组分，其范围例如在表2中设定之内。
表2
    玻璃组合物组分     重量百分数
    SiO2     56-69
    Al2O3     2-4
    Bi2O3     1-15
    CaO     3-6
    MgO     2-4
    B2O3     4-7
    K2O     0.1-1.5
    Na2O     12-18
    NiO     0-1
    ZnO     0-3
    BaO     0-2
    ZrO2     0-3
    Ag2O     0-0.1
    Li2O     0-0.3
    F2     0-0.8
玻璃组合物的特定实施方案可以包含例如表3中所述的组分。
表3
 玻璃组合物组分   C-1    C-2   C-3   C-4   C-5     C-6     C-7
  SiO2   64    63.6   59.8   59.5   56.7     68.5     68.5
  Al2O3   3.4    3.3   3.2   3.2   3     3.8     3.8
  CaO   5.5    5.6   5.1   4.8   4     5.7     5.7
  MgO   2.7    2.6   2.4   2.0   2.4     2.8     2.8
  B2O3   5.4    5.1   4.7   4.5   4.5     4.7     4.7
  K2O   0.8    0.7   0.6   0.7   0.7     1.8     1.8
  Na2O   16    14.7   14.3   13.4   12     11.9     11.9
  ZnO   0.05    2.0   0.01   2.0   1.9     2*     0
  BaO   0.05    0.02   0.01   0.01   BDL     BDL     BDL
  F2   0.6    0.6   0.6   0.6   BDL     0.8     0.8
  Li2O   0.0009    0.008   0.007   BDL   BDL     BDL     BDL
  Bi2O3   1.8    1.8   9.3   9.3   14.9     2*     10*
  Fe2O3   0.05    0.05   0.05   0.05   0.05     BDL     BDL
  Cr2O3   BDL    BDL   BDL   BDL   BDL     BDL     BDL
  TiO2   0.025    0.021   0.024   0.025   0.019     BDL     BDL
  ZrO2   0.004    0.002   0.003   0.003   0.002     BDL     BDL
wt％量超过100％；BDL表示低于检测限。
对于每种期望的组分可以采用多种来源来配制所公开的玻璃组合物。例如，可以从列于表4的来源处得到下列的玻璃组合物组分。
表4
  玻璃组合物组分     例举的来源     来源的组成
    SiO2    砂(或硅石)     砂包含99.4％二氧化硅、0.25％氧化铝；硅石包含99.9％二氧化硅
    Al2O3    正长岩     SiO2、Al2O3、K2O、Na2O、CaO
    CaO    烧结白云石(或氟石)     CaO*MgO、CaF2
    MgO    烧结白云石     CaO*MgO
    B2O3    硼砂(Borax)     Na2B4O7·5H2O
    K2O    正长岩     K2CO3·1.5H2O
    Na2O    苏打灰或硼砂(Borax)     Na2CO3Na2B4O7·5H2O
    ZnO    氧化锌     ZnO
    BaO    碳酸钡     BaCO3
    F2    氟石     CaF2
    Li2O    碳酸锂     Li2O
    Bi2O3    铋氧化物     Bi2O3
    Fe2O3    杂质     通常来自砂、正长岩和白云石
    Cr2O3    杂质     通常来自砂、正长岩和白云石
    TiO2    杂质     通常来自砂、正长岩和白云石
所公开的玻璃组合物特定示例的实施方案和用于形成它们的成分列于表5中。如本领域的普通技术人员所熟知的那样，可以使用玻璃组合物组分的不同来源、用量及组合来生产此处公开的玻璃组合物。
表5
  玻璃组合物组分    来源1和wt％   玻璃组合物1   来源2和wt％  玻璃组合物2  来源3和wt％   玻璃组合物3   来源4和wt％  玻璃组合物4   来源5和wt％   玻璃组合物5
    SiO2   砂(和正长岩)50.0     ～64     50     63.6     46.9     59.8     47.0     59.5     45.2     56.7
    Al2O3   正长岩12.3     3.43     12.0     3.3     11.7     3.2     11.8     3.2     11.1     3
    Na2O   苏打灰18.0(和硼砂)     16.26     16.9     14.7     16.7     14.3     15.5     13.4     13.6     12
    B2O3   见上     5.37     9.7     5.1     9.6     4.7     8.9     4.5     8.5     4.5
    CaO   白云石6.5(和氟石)     5.47     6.3     5.6     5.8     5.1     4.9     4.8     6.2     4
    MgO   白云石(见上)     2.72     见上     2.6     见上     2.4     见上     2.0     见上     2.4
    K2O   正长岩(见上)     0.811     见上     0.7     见上     0.6     见上     0.7     见上     0.7
    BaO   碳酸钡     0.0517     0     BDL     0     BDL     0     BDL     0     BDL
    ZnO   氧化锌     0.0477     1.8     2.0     0     0.01     1.8     1.95     1.6     2.0
    Bi2O3   铋氧化物1.6     1.8     1.6     1.8     8.4     9.3     8.5     9.3     13.8     14.9
    Fe2O3   来自砂、正长岩和白云石的杂质     0.05     杂质     杂质     杂质     杂质
    F2   氟石1.9     n/a     1.9     0.6     1.6     0.55     2.1     0.54     0     BDL
    Cr2O3   杂质     BLD     杂质     杂质     杂质     杂质
    TiO2   杂质     0.0246     杂质     杂质     杂质     杂质
    ZrO2   杂质     0.0043     杂质     杂质     杂质     杂质
    Li2O   杂质     0.0009     杂质     杂质     杂质     杂质
BDL—低于检测限
公开的玻璃组合物的实施方案可以包括上面所列公开组分的各种组合。然而，每种公开的玻璃组合物均包括一定量的通常为氧化物形式的铋，其存在量为约0.5wt％至约30wt％Bi2O3。在组合物中铋组分的存在量为约1wt％至约15wt％Bi2O3、约0.5至约7wt％Bi2O3时得到了较好的结果。在诸如电池的各种应用中，玻璃组合物实施方案的组合物中铋组分的存在量为约0.5至约15wt％Bi2O3、0.5至约2wt％Bi2O3、1至约2wt％Bi2O3、4至约9wt％Bi2O3、9至约15wt％Bi2O3或其它的范围和数量。可能会有可忽略量的Bi2O3还原成金属形式。然而，无论用于玻璃组合物的铋为何种形式，组合物熔化时铋原材料大概都将转化成铋氧化物。
单独的Bi2O3不会形成玻璃。可使用铋氧化物作为二元玻璃组合物的一部分。例如，可以以高达约50mol％的浓度在SiO2中加入铋氧化物。Bi2O3与若干其它的氧化物例如K2O一起形成玻璃。Bi2O3在玻璃组合物中起作用的方式类似于B2O3或PbO，即其通常能降低组合物的玻璃熔化温度和玻璃粘度，且使得能在更低温度下对玻璃进行纤维化。铋氧化物的结构要素加入到玻璃基质内，对所得到的玻璃结构(例如，玻璃纤维)起到增强作用。
此外，铋氧化物在一定程度上起到降低玻璃软化点和熔化温度的作用(下面要讨论到，示于表7)。在某些玻璃组合物的实施方案中也降低了纤维化温度，即玻璃组合物粘度为约1000泊时的温度。特定玻璃组合物的实施方案显示约等于或低于约1093℃的纤维化温度，某些实施方案显示约等于或低于约1038℃至约1120℃的纤维化温度，例如参见表14。具有约2至约10wt％Bi2O3的玻璃组合物实施方案可以将玻璃组合物的纤维化温度降低约10℃至约38℃。
包括所指出的Bi2O3含量的玻璃组合物还改善了形成手抄片(handsheet)的玻璃纤维的性能。这种手抄片的测试表明，使用公开的玻璃纤维的某些实施方案可以生产出优异的电池隔板或过滤器介质。也就是说，公开的玻璃纤维的这种应用相对而言是容易制造的，与目前现有的商品化纤维如示于表6和7的M-玻璃(购自Evanite FiberCompany)或示于表6的JM253玻璃(购自Johns Manville Corporation)相比，具有类似或更好的张力、伸长率、基重、水芯吸特性以及其它的基本特性。因此，公开的玻璃组合物的某些实施方案不会损害由其形成的玻璃纤维所需的主要介质物理特性，反而还提供了增强的性能，这是由于特定增强的或新的玻璃性能的缘故，例如，在电池应用中的的Bi离子浸出降低了废气放出(off gassing)。
进一步地，公开的包括铋的玻璃组合物的特定实施方案具有增强的抗析晶性，因此在纤维化过程期间它们不会结晶化。具有所公开范围的Bi2O3的玻璃组合物显示出更高的抗析晶性(参见表7)。改性硼硅酸盐玻璃(即表7中标示的M-玻璃)是一种人造的玻璃质纤维，这在Nomenclature Committee of TIMA Inc.91，93中发表过，在此引用以供参考。在确定玻璃组合物中加入Bi2O3和ZnO的效果时使用该玻璃组合物作为参考。形成M-玻璃批料(所有原材料的混合物)，然后分为三份。形成如在表7中标示的“M玻璃”的第一玻璃组合物。通过进一步加入包括约2wt％ZnO和约2wt％Bi2O3的组分形成第二玻璃组合物，通过加入约10wt％Bi2O3形成第三玻璃组合物，由此形成了公开的玻璃组合物的两个特定的实施方案。
所示Bi2O3以及约1至约4wt％的ZnO的加入还使得VRLA电池在浮充工作状态下的氢气放出程度最小化。本领域技术人员熟知的浮充工作状态是在备用应用中用于保持电池满充条件的低速率充电。玻璃组合物以及由此形成的玻璃纤维中的ZnO还显著地改善了玻璃纤维对水和酸的耐受性，这对于诸如电池及过滤器用途的各种玻璃纤维应用是十分重要的。其它玻璃组合物的实施方案包括约0.01至约3wt％ZnO、约0.01至约2wt％ZnO或其它的数量和范围，这取决于期望的玻璃组合物的最终用途。
由公开的玻璃组合物形成的玻璃纤维中的铋离子还起到改善电池性能和延长电池寿命的作用(如下面要讨论到)。计算的玻璃组合物中铋的期望量应该使得随着时间的推移浸出不会损害所得玻璃纤维的结构整体性。在特定的应用中期望有一定的铋离子(或其它离子，要讨论到)浸出到溶液当中，但是浸出不应该在例如电池工作期间导致纤维的全部溶解。期望的浸出量可取决于电池所需的工作周期，这些量值对于本领域的普通技术人员而言是已知的。由具有约0.5至约30％铋氧化物的玻璃组合物形成的玻璃纤维提供了充分的铋离子浸出，使得随着时间的推移浸出不会损害所得玻璃纤维的结构整体性，但充分的离子浸出限制或阻止了电池中的氢气排放。
由替换性实施方案的包括约1至约15％铋氧化物的玻璃组合物形成的玻璃纤维也能提供充分的铋离子浸出，使得随着时间的推移浸出不会损害所得到的玻璃纤维的结构整体性，但充分的离子浸出限制或阻止了氢气排放。在阀调节(密封)铅酸电池中尤其如此。氢气排放能造成水的损失，这缩短了电池寿命和降低了电池的性能。
玻璃组合物和玻璃纤维的某些实施方案可以包括NiO或其它合适的Ni离子源。对于电池的应用而言，Ni离子增加了铅酸电池负极板的充电接受能力。另一方面，Ni可增加气体的放出。可以通过在玻璃组合物中加入Bi、Zn和Ag离子来抑制此负面效应。
通常二氧化硅为主要的玻璃组分。二氧化硅形成稳定、持久的玻璃网格，对玻璃组合物提供了特定的结构性能。在公开的玻璃组合物的特定实施方案中，SiO2存在的重量％为约50％至约75％或约54％至约70％。在公开的玻璃组合物的其它实施方案中，SiO2存在的重量％为约56％至约69％，在公开的玻璃组合物的其它实施方案中，SiO2存在的重量％为约62％至约70％。可以存在其它数量和范围的SiO2，这取决于所期望的玻璃组合物的最终用途。其它材料可以补足省去SiO2的余量。例如，可将SiO2与某些化合物混合，所述化合物例如氧化铝、氧化镁、氧化钙、其混合物以及本领域的普通技术人员已知的其它合适化合物。因此，在特定的实施方案中，玻璃组合物包含SiO2量的重量百分比为低于约50％。
其它的玻璃形成物(P2O5，B2O3)均不能提供具有充分耐受性(并且便宜)的玻璃。也就是说，理论上讲，可以用这些氧化物代替二氧化硅，但它们比较昂贵，且由此形成的玻璃组合物的耐受性可能较差，不足以经受住潮湿或酸性的环境。
玻璃组合物中的氧化铝影响玻璃对水和酸的耐受性。因此，当在潮湿气氛下使用时，氧化铝可以使在实施方案中公开的玻璃纤维的性能得到改善，例如在过滤器应用中。另一方面，相对高的氧化铝含量可显著地降低玻璃纤维的Kdis(生物溶解系数)；使玻璃更不易被生物降解。已经发现氧化铝浓度为约2％至约4％是有利的。
在特定的玻璃组合物实施方案中可以存在氧化钙(CaO)和氧化镁(MgO)，从而进一步稳定玻璃网络和给玻璃提供特定的有利结构性能。CaO起到降低玻璃组合物粘度的作用，MgO起到进一步减缓结晶化速率的作用。CaO和MgO提高了玻璃纤维的生物溶解性。在公开的玻璃组合物的特定实施方案中以有利的比例包含这些氧化物，CaO与MgO为约3∶2(即，摩尔比约1∶1)。其它特定的实施方案中包括下列用量的氧化物：CaO约3wt％至约6wt％，MgO约2wt％至约4wt％。
某些实施方案的玻璃组合物包括氧化钠(Na2O)和/或氧化钾(K2O)。这些特定氧化物的存在可有助于降低玻璃熔化温度、玻璃粘度，且分别容许在较低温度下的玻璃纤维化。加入Na2O和K2O一定程度上可有助于增强玻璃在酸中的耐受性。另一方面，这两种氧化物均可以起到增加玻璃的水溶性和生物溶解性的作用。由于多碱效应(协同效应)的原因，包括这两种氧化物的玻璃组合物的实施方案可以提供进一步的优点。K2O的加入还可以有助于降低玻璃组合物的结晶化倾向。
某些实施方案的玻璃组合物中包括氧化硼(B2O3)，这有助于降低玻璃熔化温度，有助于减小玻璃粘度，增加得到的玻璃纤维的弹性。此外，可以使玻璃组合物中包括氧化硼，从而显著地增加玻璃纤维的生物溶解性，而玻璃在水中和在酸中的耐受性不恶化。特定实施方案的玻璃组合物包括约4wt％至约7wt％氧化硼或约0至约1wt％氧化硼。
某些实施方案的玻璃组合物包括氧化钡(BaO)，这有助于得到的玻璃纤维的抗湿性，并且对得到的玻璃纤维的生物降解性有正面的效果。
某些实施方案的玻璃组合物以相对较少的量(例如，低于约1wt％)包含氟(F2)和氧化锂(Li2O)，这有助于降低玻璃熔化温度，改善熔体的澄清度，并有助于降低玻璃粘度。某些实施方案的玻璃组合物包括微量的铁氧化物，因为它是作为SiO2、Al2O3、CaO和/或MgO批料物质中的杂质而引入的。铁在玻璃组合物中的典型含量为约0.05wt％至约0.1wt％。其它典型的杂质包括SrO和/或MnO。玻璃组合物实施方案中可以包含的此类氧化物的量低于约0.1wt％。一般地，公开的玻璃组合物包含低于约0.05wt％或低于约0.1wt％的TiO2(以玻璃的总量计)，和低于约0.01wt％或低于约0.1wt％的CoO。CoO和TiO2对电池的工作均可产生负面的影响。一般地，公开的玻璃组合物可以包括约0至约3重量％ZrO2或约0.1至约3重量％ZrO2。为获得改善的玻璃纤维的生物溶解性，可以用ZrO2部分地代替Al2O3的含量。ZrO2还提高玻璃纤维的抗碱性。已发现约0至约3重量％的ZrO2浓度是特别有利的，尽管并非所有的应用都需要ZrO2。
本领域的普通技术人员已知的是，一种或多种上列的玻璃组合物成分可以有适当的替代物质。替换性的化合物和氧化物可以包括例如替代K2O的氧化铷。另一种例子可以为用SrO部分替代CaO或用La2O3部分替代Al2O3。
可以采用本领域的普通技术人员公知的方法制造此处公开的玻璃组合物。例如，可以使用如列于表1-4中的化学试剂级的材料制备此处公开的实施方案的玻璃组合物。例如可以将用于形成期望的玻璃组合物的成分加入到粘土坩埚中，在约1350℃或更低的温度下熔化，这取决于要形成的玻璃组合物的确切情况，并采用在最大的温度下约一小时的保留时间。然后将熔融的玻璃组合物倾入到圆盘形状的钢模中。接着可以将玻璃盘在约600℃下退火，然后冷却至室温。
如上所讨论，公开的实施方案的玻璃组合物意外地具有相对较低的软化点。特定实施方案的玻璃组合物具有约666℃至约686℃的软化点，用于例如电池应用中的其它玻璃组合物具有低于约703℃的软化点。软化点是玻璃组合物的粘度为10的7.6幂次泊(η＝log7.6)时的温度。特定实施方案的玻璃组合物具有的玻璃软化点示于表7和9A中。公开的玻璃组合物的软化点比商业购得的玻璃组合物要低，如表7所示，其中标示为“M-玻璃”和“JM253”的现有玻璃组合物的例子具有典型的常规玻璃组合物软化点，M-玻璃具有的软化点为约704℃，JM253为约668℃。
由于现公开的玻璃组合物的特定实施方案中具有更低的软化点，因此公开的玻璃组合物熔化得更快，熔化和纤维化所需的能量更少。更低的熔化和纤维化温度预示着由于接触熔融玻璃的部件的低磨损度和更低的能量成本带来的设备节省。通过Littleton方法确定玻璃软化点(按ASTMC-388，在此引用以供参考)。
已经测试了某些公开的玻璃组合物(C-6和C-7)在各种溶液中的化学耐受性，此类测试采用粉末法。利用具有的粒度范围为约297至约590μm(即在30至50目筛之间的粒子部分)的玻璃粉末对某些玻璃组合物的性能进行测试。采取此方法的原因至少部分是由于制造和测试玻璃微纤维的过程通常冗长且昂贵。因此为了筛选的目的而采用粉末技术。将少量(例如，约1磅)的特定玻璃组合物熔化，然后冷却并压成粉末，从而使玻璃的表面面积显著增加。测试包括的玻璃组合物粉末具有预定范围内的粒度。此方法可以预测在不同环境和溶液中纤维的耐受性，即酸性、中性水、碱性及模拟的肺部流体中，排除了费时且昂贵的实验玻璃纤维化过程。
在玻璃的水耐受性测试中，将约5克的30至50目筛之间的粒子部分置于装有100ml DI水的250ml平底Erlenmeyer烧瓶中。使用回流冷凝器将混合物煮沸约七小时。得到的溶液样品采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP)(光学发射光谱仪-model Perkin Elmer Optima4300DV)确定浸出物中每种元素的存在量。
在玻璃的酸耐受性测试中，将约5克的30至50目筛之间的粒子部分置于装有100ml的1.260s.g.硫酸的250ml平底Erlenmeyer烧瓶中。使用回流冷凝器将混合物煮沸约三小时。在玻璃的碱耐受性测试中，将约5克的50至80目筛之间(177-297μm)的粒子部分置于装有100ml的0.5N NaOH溶液和0.25N Na2CO3溶液的250ml平底Erlenmeyer烧瓶中。使用回流冷凝器将混合物煮沸约三小时(玻璃抗碱度测试DIN12122)。得到的溶液样品采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP)(光学发射光谱仪-model Perkin Elmer Optima 4300DV)确定浸出物中每种元素的存在量(EFC Instruction QMSI-8.2.TM.165)。
这些测试的结果列于表9A中。初步测试证实了公开的玻璃组合物(C-6和C-7)在玻璃纤维应用中的适用性。
表6
1.4μm直径的玻璃纤维在各种溶液中的重量损失％
    溶液
    组合物     酸     水     碱
    1     4.50     4.42     10.27
    2     2.61     2.44     14.91
    3     3.55     2.17     13.59
    4     2.80     2.13     16.34
    5     3.12     1.79     15.20
    M-玻璃     1.57     2.99     8.43
    JM253     3.25     7.40     n/a
此处公开的玻璃组合物的某些实施方案提供较低的纤维化温度。一般地，公开的玻璃组合物的纤维化温度为约982℃至约1120℃，或比商购得到的玻璃组合物低大约38℃。其它特定的玻璃纤维化温度及与常规玻璃组合物的比较列于表14中。
此处公开的玻璃组合物的某些实施方案提供相对而言非常低的结晶化速率，这是重要的玻璃纤维化技术特性。结晶化速率是在特定的温度或温度范围下玻璃析晶的速度。公开的特定实施方案的玻璃组合物的结晶化速率的评价方式是，在下列温度(℃)下将玻璃粉末储存在炉中约两个小时的保留期：1000、950、900、875、850、825、800和700。结果示于表7和9A中。
公开的某些实施方案的玻璃组合物与特定的常规玻璃组合物相比具有显著降低的粘度。本领域的普通技术人员都知道，玻璃组合物的粘度曲线对于玻璃加工而言是重要的。参考图1，给出了特定的常规玻璃组合物(即M-玻璃、475和JM253)和公开的包含Bi2O3的玻璃组合物(根据表3的C-2)的一个实施方案的粘度。公开的包含Bi2O3的玻璃组合物(C-2)的实施方案显示的性能优于所有其它的测试玻璃组合物。特别地，参考图1，M-玻璃是用于电池应用的玻璃组合物(购自EvaniteFiber Corporation，Corvallis，OR)，EF低硼(F)玻璃和B-玻璃(购自EvaniteFiber Corporation，Corvallis，OR)用于形成过滤器。特定的低硼玻璃组合物在例如美国专利No.6,358,871中公布，在此引用以供参考。
用于高效微粒空气(HEPA)过滤介质和超低渗透介质的玻璃纤维通常包含显著量的硼，例如约8至11重量百分比的硼。在过滤器使用期间可能释出硼。释出的硼导致形成硼酸，当在芯片制造通风系统中使用过滤器时，其对印刷电路/芯片的制造质量具有破坏性影响。玻璃组合物若完全去除了硼或硼的量显著降低的话，则其粘度和液相线温度将提高，则通过常规方法将玻璃组合物加工成细径纤维将难以实现。玻璃组合物中若存在钡以补偿低硼或没有硼存在，则当将这种玻璃纤维用于电池应用中时，其具有有害的效果。此处公开的某些玻璃纤维组合物使用铋作为硼特性的替代物而不使用钡，从而生产出可以用于低硼HEPA和ULPA应用的玻璃纤维组合物，其在电池应用中也是可以接受的。表6A显示了包含铋的低硼/低钡玻璃组合物的一个例子的组成。
表6A
    玻璃组合物组分     重量百分数
    SiO2     54-70
    Al2O3     1-5
    Bi2O3     3-30
    CaO     3-7
    MgO     1-5
    K2O     0-3
    Na2O     9-20
    ZnO     1-5
    BaO     0-5
    ZrO2     0-3
    Ag2O     0-1
    Li2O     0-1
    F2     0-1
公开的玻璃组合物进一步的实施方案可以在例如表6B中所设置的范围内包含一种或多种组分。
表6B
    玻璃组合物组分     重量百分数
    SiO2     56-69
    Al2O3     2-4
    Bi2O3     5-15
    CaO     3-6
    MgO     2-4
    K2O     0.1-1.5
    Na2O     12-18
    NiO     0-1
    ZnO     0-3
    BaO     0-2
    ZrO2     0-5
    Ag2O     0-0.1
    Li2O     0-1.0
    F2     0-0.8
JM475玻璃组合物为过滤器玻璃组合物，JM253为常规的电池玻璃组合物(购自Johns Manville Company of Denver，Colorado)。如图1所示，公开的玻璃组合物的C-2实施方案具有的玻璃粘度显著地低于目前市售的电池玻璃组合物(例如，M-玻璃)的粘度，且与JM253的粘度曲线非常接近。因此，若目标是要在保持所得到的玻璃纤维质量不受损害的同时获得尽可能低的玻璃加工温度，则公开的C-2玻璃组合物显示出显著的优点。如下面要讨论到，对于在电池应用、辐射屏蔽应用和其它应用中，与目前市售的组合物相比，公开的玻璃组合物显示出显著的优异特性。
如表6所示，与市售的玻璃组合物相比，公开的玻璃组合物的特定实施方案意外地具有优异的水耐受性。例如，参见表6，与公开的组合物(C2-C5)相比，其中市售的代表性玻璃组合物“M-玻璃”和“JM253”在水中具有低得多的耐受性。此外，公开的玻璃组合物第2号(no.2)意外地具有优异的拉伸强度，对于0.8μm和1.4μm纤维而言，当形成手抄片时，分别为4.3和3.3磅/英寸。
此处还公开了由所公开的玻璃组合物形成的玻璃纤维。可以使用常规的方法和设备将公开的玻璃组合物形成为例如玻璃纤维。例如，玻璃组合物的纤维化可以借助于各种制造方法，例如旋转法、CAT、改进的旋转法(例如，示于美国专利No.5,076,826)、火焰吹制法和短切原丝(chopped strand)或连续长丝玻璃纤维法。可以由所公开的玻璃组合物的任意多种实施方案形成此处公开的玻璃纤维。
公开的玻璃纤维实施方案具有许多潜在的应用，例如，它们可以各种方式和位置用于电池中，形成用于空气和/或液体过滤的过滤器，织造成玻璃布或织物，增强的复合物，和用于电池活性材料的添加剂，或用于塑料的增强材料和/或辐射吸收体，以及用作绝缘材料(例如电和/或热绝缘)。可以通过由公开的玻璃组合物的某些实施方案形成的玻璃粒子形成添加剂材料。玻璃粒子可以形成为各种尺寸，例如平均粒度低于约100μm，或低于约50μm，或低于约7μm，这取决于电池的类型和在特定的电池应用中使用的活性材料的类型。此类应用中合适的玻璃粒度对于本领域的普通技术人员来说是已知的。
基于玻璃纤维的预期用途确定所期望的玻璃纤维组合物和尺寸，这对于本领域的普通技术人员来说将是已知的。例如，为了得到在过滤器和电池应用中有用的玻璃纤维，可以将公开的玻璃组合物2(参见表3)形成为约0.8μm和1.4μm的玻璃纤维。如本领域的普通技术人员已知的那样，平均玻璃纤维直径的范围可以为约0.6μm至约8μm，或者为另外的范围，这取决于玻璃纤维的预期应用。
公开的玻璃纤维实施方案通常显示出多种有利的性能。这种公开的玻璃纤维具有表6所示的优异的水和酸耐受性和优异的拉伸强度(由这种纤维形成的手抄片分别显示出约4.3和3.3磅/英寸的拉伸强度)。此类特性使这些公开的玻璃纤维适合于一系列的造纸(湿法非织造物)、干法非织造过程或织造制造过程和产品。这些织造或非织造产品在例如电池、过滤器、纺织品和特殊制品工业端市场应用中具有实用性。非织造玻璃纤维毡是通过机械、热或化学方法将纤维进行粘结或缠结而制造的定向或随机定向的纤维的片材(sheet)、料片(web)或棒(bat)。非织造通常不包括通过湿磨法而织造(woven)、针织(knitted)、簇绒(tufted)或制毡(felted)的产品。当使用玻璃纤维作为纸的至少一种材料部分时，可以认为纸产品是非织造物。参见Albin Turbak，Nonwovens：Theory，Process，Performance，and Testing，TAPPI出版社，第1和2章(1993)，在此引用以供参考。
某些实施方案还具有相对较低的生物体内残留性，这意味着吸入的纤维在肺中更容易溶解并被清除。通过在模拟的肺部流体中玻璃纤维的Kdis来测定本领域的技术人员已知的生物体内残留因子。具有较高Kdis值的玻璃组合物或玻璃纤维组合物表示玻璃组合物或玻璃纤维组合物具有更加令人满意的生物体内残留特性。某些实施方案的玻璃纤维达到的Kdis高达约150ng/cm2h，其它实施方案可以显示的Kdis值范围为约30至约150ng/cm2h，某些实施方案的范围甚至为约50至约150ng/cm2h。
已经通过由表3中的公开的玻璃组合物实施方案6和7制成的尺寸为75-106μm的粉碎玻璃粒子测试了玻璃的生物溶解性。在约37℃下的振动器中将通过140号筛但滞留在200号筛的粒子在装有模拟肺部流体(SLF)的小瓶中存放约96小时。再次基于用光学发射光谱仪进行的浸出物分析确定溶解速率。基于溶液中的浸出离子水平比较浸出速率。结果示于表9A。具有10wt％Bi2O3的玻璃组合物的实施方案使玻璃在模拟肺部流体中的生物溶解速率加倍。这表明具有Bi2O3的玻璃组合物能提供增加的生物溶解性但不损害所期望的玻璃组合物的其它性能。通过下述的公知方法测试某些玻璃纤维组合物的玻璃生物溶解性，这些方法(例如)在Russell M.Potter和Stephanie M.Mattson，“Glass fiberdissolution in a physiological saline solution”Glastech.Ber.64 Nr.1pp.16-28(1991)中给出，在此引用这些文献以供参考。公开的玻璃纤维组合物的某些实施方案的额外测试显示，与常规的玻璃纤维组合物(即，不包含现公开量的铋的玻璃纤维组合物)相比，这种纤维具有显著高的Kdis值。如表9B所示，由玻璃组合物1-5(组合物1-5是在上面表5中设定的那些组合物)制造的玻璃纤维按照在SLF中的测试得到的生物溶解性值是已知为“M-玻璃”(购自Evanite Fiber Corporation of Corvallis，Oregon)的常规玻璃纤维生物溶解性之值的约2.2至约2.6倍。与此同时，公开的玻璃组合物的纤维溶解值低出类似的数量。尽管公开的玻璃组合物的Kdis值的增加是显著的，但得到的值与已知为253玻璃(购自Johns Manville Company of Denver，Colorado)的市售玻璃纤维之Kdis值相比要稍低。通过加入碱和碱土金属的氧化物可获得玻璃组合物的生物溶解性的额外改善。
进一步地，包含所指Bi2O3含量的所公开的玻璃纤维的某些实施方案还可以改善由此形成的玻璃纤维的性能，因为可以生产出更长的纤维。某些实施方案的玻璃纤维与目前市售的同等玻璃纤维相比还显示出显著增加的密度。因此，某些玻璃纤维产品例如用于电池隔板的玻璃纤维在隔板中提供更高的孔隙率，因为具有相同玻璃纤维重量的隔板所需的玻璃纤维更少。对于其它玻璃纤维产品而言这一点也是如此，例如过滤和绝缘产品，在这些之中所关心的是纤维重量与所需纤维数量的对比。例如，如表7所示，公开的玻璃纤维的某些实施方案具有约2.5至约2.8g/cm3的密度值。
表7
组合物序号 玻璃密度，g/cm3 软化点，(℃)     结晶化速率
    1     2.558     678   轻微表面结晶化
    2     2.700     666   轻微表面结晶化
    3     2.573     680   轻微表面结晶化
    4     2.772     670   轻微表面结晶化
    5     2.804     674   轻微表面结晶化
    M-玻璃     2.489     704   表面和本体结晶化
    JM253     2.523     668   轻微表面结晶化
当玻璃纤维的铋氧化物浓度为约1至约15wt％时，对于本文公开的玻璃纤维的某些实施方案可以得到约2.50至约2.85的密度值。根据在Micromeritics操作手册通过使用Micromeritics AccuPyc 1330比重瓶得到密度值。
此处公开的玻璃纤维的实施方案具有相对低的比表面面积(SSA)。对于玻璃纤维的耐受性考虑而言，某些玻璃纤维实施方案的相对低的SSA是有益的-纤维的SSA值越大，纤维直径就越小。不同的应用中需要不同直径和各自不同SSA值的玻璃纤维。SSA和纤维直径值是呈相反依存关系的。SSA越大，纤维直径就越小，在受到环境气氛的侵袭(例如，潮湿、酸)时纤维就越坚固。对于玻璃纤维的比表面面积相对较大的玻璃纤维产品，SSA值尤其重要，因为较大的表面面积可能对产品产生不利的影响。例如，离子浸出是一种玻璃纤维表面现象。玻璃纤维中的离子损失量与暴露的表面面积成正比。对于直径低于约5-7μm，通常最需要考虑表面面积，但更大或更小直径的玻璃纤维的SSA值也很重要。公开的玻璃纤维的某些实施方案具有的SSA值对于约1.4μm直径的纤维为约1.1至约1.2g/m3、对于约0.8μm直径的纤维为约1.95至约2.0g/m3、低于约3m2/g或低于约2m2/g。
当在此列举公开的玻璃纤维的某些实施方案的SSA值时，其数字表示是基于根据在EFCTM 157：采用氮的比表面面积分析(SpecificSurface Area Analysis using Nitrogen)中设定的测试指南对玻璃纤维进行的分析进行确定的。使用的装置为Micromeritics 2375 BET SSA分析仪。
如上所提及的那样，离子从各种玻璃纤维产品的玻璃纤维中的浸出对产品可能是有利的或不利的。例如，对于玻璃纤维过滤器产品而言，浸出将是不利的，原因有多种，例如纤维的解体。玻璃纤维中的浸出直接影响到纤维的耐受性。除了浸出对玻璃纤维耐受性要求的影响以外，其它方面的考虑取决于玻璃纤维的应用领域。例如，用于电池隔板的玻璃纤维优选具有某些金属氧化物杂质(例如，铂氧化物、铁氧化物)的低水平浸出，这些杂质对电池寿命可能具有不利影响。另一方面，某些离子(例如，Bi、Ag、Ni、Cd、Ge、Sn、Zn)对电池性能可能具有正面的影响(如上面讨论到的)，因此这些离子的浸出可能是有益的。如已经讨论的那样，这些离子可以减少气体的放出和水的损失并改善电池负极板的充电接受能力。
通常通过玻璃纤维在酸性、中性和碱性条件中的浸出速率来确定玻璃纤维的耐受性。在酸性环境中以粉末的形式对公开的玻璃组合物的特定实施方案进行浸出速率的测试。通过分析浸出物确定酸中的浸出速率，通过将1克玻璃纤维在100ml比重为1.26g/cm3的H2SO4中煮沸三小时获得浸出物。在浸出物中加入DI水(直到250ml)。(参见8.2ASTM 165，在此引用以供参考)将得到的溶液样品用model PerkinElmer Optima 4300DV光学发射光谱仪(OES)测定，确定浸出物中每种元素的存在量。最终的浸出速率结果示于表6、8、10和18中。给出的浸出速率是对每个测试的组合物的三个样品测试的平均值。表18中列出Bi离子浸出常数。浸出常数为一小时内从一平方厘米的玻璃表面中浸出到溶液中的以毫微克表示的离子质量。
可以按照如下方式确定浸出常数：
1)每1克的玻璃纤维，在沸腾的1.26g/cc H2SO4中三小时，0.8μm直径的玻璃纤维的Bi2O3浸出速率是，对于包含1.8wt％Bi2O3的玻璃组合物为约2000ppm或2×106ng，对于具有14.9wt％Bi2O3的玻璃组合物为约16000ppm或1.6×107ng。
2)对于上面提到的条件，根据下面的方程式计算Bi2O3的浸出常数：
L 1.8 = m 1 t × S
L 14.9 = m 2 t × S
其中m是以ng表示的浸出到溶液中的Bi离子的质量，
t是以小时表示的浸出时间，
S是以cm2表示的纤维表面面积。
3)形成0.8μm的玻璃纤维，使具有2m2/gr或20000cm2/克的比表面面积。
4)如此，对于由C-1玻璃组合物(表3)形成的玻璃纤维，其中的玻璃纤维具有0.8μm的平均直径，浸出常数为：
L 1.8 = m 1 t × S = 2 × 10 6 ng 3 h × 2 × 10 4 cm 2 = 33.3 ng h × cm 2
5)对于由C-5玻璃组合物(表3)形成的玻璃纤维，其中的玻璃纤维具有0.8μm的平均直径，浸出常数为：
L 14.9 = m 2 t × S = 1.6 × 10 7 ng 3 h × 2 × 10 4 cm 2 = 266.7 ng h × cm 2
6)对于具有1wt％Bi2O3的玻璃纤维组合物，浸出常数等于18.5ng/hxcm2。
如此，对于此处公开的玻璃纤维组合物的某些实施方案来说，每小时从一平方厘米的玻璃表面中铋离子的浸出速率为约15至约320ng/hxcm2或约10至约250ng/hxcm2。
酸浸出测试表明，测试的玻璃组合物实施方案具有的浸出速率在目前商业化的玻璃纤维“408”到玻璃纤维“206”的范围之内，玻璃纤维“408”由M-玻璃(购自Evanite Fiber Corporation of Corvallis，Oregon)制造，玻璃纤维“206”由“253”玻璃(购自Johns Manville Company ofDenver，Colorado)制造。公开的玻璃组合物实施方案的测试浸出速率更接近于从“253玻璃”制造出的玻璃纤维。所有测试的玻璃组合物实施方案具有近似相同的抗酸性，第2、4和5号组合物显示稍高的值-即具有ZnO的玻璃组合物实施方案和具有最高Bi2O3浓度的玻璃组合物。
表8
  组合物编号*     浸出离子浓度ppm
    DI水中     酸中   碱中(52℃)
  1     158.6     230.9     58.3
  2     118.2     210.3     54.0
  3     136.7     239.6     76.8
  4     108.6     233.2     78.2
  5     99.9     193.5     82.0
  408(M-玻璃参照)     107.4     110.3     30.7
  206(JM253参照)     209.1     234.7     n/a
*此处的组合物编号对应于上面表3中所述编号。
**不包括K-离子。
得到的溶液样品采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP)(光学发射光谱仪-model Perkin Elmer Optima 4300DV)确定浸出物中每种元素的存在量。示于表8和9A中的最终结果是每个测试组合物的三个样品测试的平均值。对于特定的实施方案而言，不同元素离子在水中的浸出速率示于表10。通过分析浸出物确定在DI水中的浸出速率，所述浸出物是通过将2.5克玻璃纤维在250克DI水中煮沸3小时得到的。得到的溶液样品采用光学发射光谱仪-model Perkin Elme rOptima 4300DV确定浸出物中每种元素的存在量。在表10中，代表组合物1-5的样品ID是示于表3中的那些组合物。(样品ID的标示“08”代表0.8μm的玻璃纤维直径)元素浓度以ppm表示。
在水或中性环境中以粉末的形式对公开的玻璃组合物的特定实施方案进行浸出速率的测试(如上所述的测试)，从而确定玻璃纤维对潮湿和水的抵抗值。在DI水、酸和碱溶液中的浸出物中总离子浓度示于表8和9A。给出的数据是每个测试组合物的三个样品测试的平均值。测试的玻璃组合物实施方案表明，得到的玻璃纤维具有的水耐受性能数值与商业上可购得的纤维一致(重量损失低于约5wt％)。具有更高ZnO和Bi2O3含量的玻璃组合物的水耐受性能更佳。
在碱性环境中以粉末的形式对公开的玻璃组合物的特定实施方案进行浸出速率的测试。通过分析浸出物确定纤维在碱中的浸出速率，所述的浸出物是通过在52℃下将2.5克玻璃纤维在100ml 30％KOH中存放3小时得到的。在浸出物中加入DI水(直到250ml)。根据EFCTM120：Extractable Metallic Impurities of Recombinant Battery SeparatorMat(RBSM)and Glass Fibers测试玻璃纤维对酸和水的抵抗力。这种条件相当于玻璃纤维在电池环境中存放5年。根据EFCTM 119测试碱度，在此引用以供参考。按照上面描述的那样根据EFCTM 120进行浸出物的测试。
具有约10wt％Bi2O3的玻璃组合物(组合物7，表3和9A)在酸(1.26g/cm3 H2SO4)中具有降低的玻璃化学耐受性(10-20％)，在水中具有改善的玻璃耐受性，在0.5N NaOH+0.5N Na2CO3水溶液中具有显著提高的抗碱性。意外的是，组合物7在0.5NaOH+0.5Na2CO3中的玻璃浸出速率几乎下降三倍(参见表9A)。然而，对于由组合物1-5制造出的玻璃纤维而言，在浓KOH(30％)中没有出现同样的现象。对于所有的测试组合物而言，30％KOH溶液显示出同等的破坏性。加入2％Bi2O3和2％ZnO(组合物6，表3和9A)没有显著地改变玻璃的性能。然而，这种的组合物对电池隔板是非常有效的，部分的原因在于，实施方案的玻璃组合物包含ZnO和Bi2O3两者。玻璃纤维抗碱性的提高对于在电池隔板中使用的玻璃纤维是有利的，因为在极板的初始包装期间，铅板可能具有约8至约10的碱性pH值。此外，在形成电池之前，酸性电解质的密度或比重可能接近于水的，导致极板上的碱性条件。
表9A
    玻璃性能   常规玻璃 组合物6 组合物7
    玻璃软化点_   704℃ 702℃ 686℃
    在酸中浸出ppm   18 25 30
    在DI水中浸出，ppm   63 70 53
    在碱溶液中浸出，ppm   404 438 162
    96小时中在模拟肺部流体(SLF)中浸出，ppm   27 29 40.2
    估计的Kdis，ng/cm2h   25 30 60
    析晶   表面和本体结晶化 轻微表面结晶化 轻微表面结晶化
注释：所有三种组合物由相同的批料制备，对于M-组合物加入2wt％ZnO和2wt％Bi2O3(初始批料重量的％)，对于组合物7，加入10wt％Bi2O3。玻璃在最高温度1350℃下熔化，最高温度下保留时间1小时。
*不包括Na离子
表9B
  组合物编号    C-1   C-2   C-3   C-4   C-5     M-玻璃     JM253
溶解速率，Kdis，ng/cm2hr   57.7   49.6   50.4   49.6   52.5     22.2     63.5
1μm纤维溶解1/2的时间   26.5   30.8   30.3   30.8   29.1     68.7     24
表9C
组合物编号 通过一层介质的X射线图像的光透射强度 通过五层介质的X射线图像的光透射强度 计算的单层衰减，I/I0   计算的五层衰减，I/I0
  C-1     1.08     1.52     0.94     0.74
  C-2     1.2     1.06     0.93     0.71
  C-3     0.76     0.46     0.86     0.48
  C-4     0.93     0.75     0.86     0.46
  C-5     0.84     0.33     0.80     0.33
  参照M-玻璃     1     1     0.96     0.81
注：结果归一化至用0.8微米M-玻璃纤维制造出来的参考介质
表10对于0.8μm纤维介质的水浸出测试结果ppm
  样品   Al   B   Ba   Bi   Ca   Fe   K   Mg   Na   Ni   Si   Ti   Zn
  08UAC   0.61   4.22   0.08   0.17   2.03   BDL   1.74   0.10   89.03   BDL   60.59   BDL   0.01
  08UBC   0.80   3.78   0.09   0.85   1.21   BDL   1.48   0.12   79.14   BDL   49.27   BDL   BDL
  08UCC   0.46   4.02   0.16   0.17   1.75   BDL   1.53   0.09   73.42   BDL   36.43   BDL   0.14
  08UDC   0.60   3.77   0.20   0.59   0.91   BDL   1.20   0.07   61.92   BDL   39.26   BDL   0.13
  08UEC   0.60   2.21   0.01   1.06   0.48   BDL   0.95   0.19   47.65   BDL   38.74   BDL   8.04
在玻璃纤维组合物用于电池隔板中的特定情况下，可以将它们用于各种电池类型，例如铅酸或锂电池。隔板的一般功能可见于例如Handbook of Battery Materials，Jurgen O.Besenhard编辑，Wiley-VCH，ISBN-3-527-29469-4，第9章，(1999)中，在此引用以供参考。玻璃纤维在隔板总重量中可以占到约60至约99重量百分比或更多的任意量。在某些实施方案中，玻璃纤维与本领域的普通技术人员公知的其它隔板材料混合或组合，例如聚酯、聚烯烃、木桨及它们的混合物。
铅酸电池包括许多电极极板，极板被安置形成交替的正电极和负电极。电池隔板可以设置在每对电极之间。可以由绝缘材料形成隔板，部分上是用于阻止在电池中的金属沉积在电极板之间形成短路。然而隔板对电池电解质而言是多孔性的，从而电流可以从一个极板流向另一极板。电池隔板的特定例子以及它们的制造和使用方法公开于美国专利5,180,647、5,091,275、4,237,083、4,113,927、3,989,579、3,845,737、5,182,179、4,648,177、4,606,982、4,081,899和3,450,571中，所有均在此引用以供参考。
在电池隔板的实施例中，使用由公开的玻璃组合物制造的玻璃纤维形成电池隔板。可以用玻璃纤维形成一般公知的吸收玻璃毡(AGM或RBSM)隔板，其通常由不同长度和直径的玻璃纤维构成。在其它情况下，电池隔板包括由用粘结剂浸渍了所公开的玻璃纤维形成的毡，如在美国专利5,091,275(′275专利)中描述的那样，所述粘结剂为胶体二氧化硅粒子和硫酸盐的水性混合物。如在′275专利中说明的那样，可以这样制造隔板，即在常规造纸机(例如长网造纸机)上形成玻璃毡，然后在粘结剂水性混合物的浸渍浴中将毡暴露于粘结剂，接着进行毡的干燥和压缩，达到期望的隔板厚度。也可以使用包含由公开的玻璃组合物制造的玻璃纤维的干法纤维毡形成电池隔板。可以通过例如本领域中公知的常规方法制造由公开的玻璃纤维组合物形成的干法毡。
制作包含表3中所公开的玻璃组合物的特定实施方案的电池隔板并进行性能的测试。使用一系列包含约100％细玻璃纤维的隔板测试电池，纤维具有约0.8μm的平均纤维直径，由此处公开的确定特定实施方案的玻璃组合物形成。制作一系列测试电池用于浮充测试。
浮充测试结果显示，从玻璃中浸出的铋将覆盖在电池的极板上。有证据表明，当以糊剂活性材料的约0.01至约0.06wt.％的水平在正极板和负极板上添加铋时，在深度循环或高速率部分充电状态循环(HRPSOC)下，电池显示的循环寿命显著提高，这可见于特定的出版物，例如Ceylan H.，Haigh N.P.，Manders J.E.&Lam Lan T，.Influence ofbismuth on the charging ability of negative plates in lead-acid batteries，161 Journal of Power Sources，107：2：155-(2002)，在此引用以供参考。因此，如表11中列出的结果显示的那样，当使用由此处公开的玻璃组合物制造的纤维形成电池隔板时，在电池工作期间铋从隔板中浸出到电池极板上，这就可以改善电池的性能。
同样地，隔板(由公开的玻璃组合物制造的玻璃纤维形成)中浸出的离子影响电池的浮充电池电位。例如，在2.45V恒定的电压下采用最大电流2.3A经20h将电池测试用的电池满充电，接着进行三次连续的3-h容量测定，即以4.6A将电池放电，直到电压达到1.7V。在2.45V恒定电压下以2.3A最大电流进行再充电，直到达到10％过充。容量测试之后，在2.27V恒定电压下对电池充电。连续地在25、40和60℃对每个电池的浮充电流监测两周。测试单个电池的浮充电流性能。
在浮充工作期间(例如，远程通讯、不间断电源(UPS)系统应用中)，铅酸电池是保持在充电状态，根据需要进行短时间的放电。在这种条件下，在电解质淹没式电池中，主要是由于正极板上的氧产生和栅格腐蚀和/或在负极板上的氢产生的组合引发充电电流(即浮充电流)。在相对应的VRLA中，主要是由于在负极板上组合的氢和氧的重组引发充电电流(即浮充电流)。在铅酸电池的充电过程期间，作为副反应发生的氧和氢的产生，造成水的损失。在VRLA电池中，正极板上产生的氧穿过隔板的孔或电池容器的顶空扩散到负极板，在那里又还原成水。由此，水得到了保持。过量的氧产生及其后来的重组可引起VRLA电池的“热失控”，因为氧重组反应是放热的，且被认为是VRLA电池的失败模式。另一方面，负极板上产生的氢只能以非常低的速率被氧化，在正极板上再变为水。如此，任何氢的释放都转化为电池中永久的水的损失。因此，在VRLA电池中期望氧和氢的气体放出最小化。
对于给定的极板尺度和栅格组成而言，浮充电流的幅度受隔板中酸的饱和水平、正极板和负极板中微量元素的浓度及电池温度的影响。极板中的微量元素起源于起始的氧化铅和/或起源于电解质中元素的沉积和/或隔板中的微量元素的浸出。为了确定由各种公开的玻璃纤维组合物形成的隔板对电池的浮充电流的影响，使用若干公开的玻璃组合物(四个包含铋的，一个对照的)形成玻璃纤维，然后形成电池隔板，在保持酸饱和度水平和使用同样的正极板和负极板的情况下进行电池的测试。
得到的各种VRLA电池的浮充电流随温度的变化给出在图4中。对于每个电池，当温度从约25到约40℃增加时，浮充电流实际上保持不变。在超过约40℃时浮充电流随温度的增加而增加。使用由若干公开的玻璃纤维组合物形成的隔板的测试表明，在低于或等于约40℃时，对照样本(408MCC)、08-UAC(组合物1，表3)、08-UCC(组合物2，表3)、08UDC(组合物4，表3)和08-UEC(组合物5，表3)的浮充电流是类似的，因为浮充电流在设备的精确度范围之内(即，±3mA)。通过CSIROEnergy Technology laboratory of Victoria，Australia的测试实验室建立和使用标准的充电/放电设备。表11中给出在浮充充电测试前后电解质和极板材料中微量元素的水平(即从使用的隔板中浸出的那些元素)。表11的数据显示，从形成隔板的玻璃纤维中浸出的铋将覆盖在电池极板上，而锌材料不会。表11A中列出了形成列于表11中的电池A-E的测试隔板的玻璃纤维组合物。
表11
样品元素(ppm)
Bi  Co  Cr    Fe   Ni   Zn
电解质
形成之前 BDL  BDL  BDL     0.15   BDL   BDL
测试之后
电池A BDL  BDL  0.9     9.1   2.6   4.3
电池B BDL  BDL  0.6     6.2   1.3   8.7
电池C 1.6  BDL  0.9     9.5   2.3   73.3
电池D 0.1  BDL  1.6     6.9   1.3   102
    电池E   1.2   BDL     1.9     11.6     4.0     111
    电池A   BDL   BDL     0.9     9.1     2.6     4.3
    正极板材料
    形成之前   16   BDL     BDL     19     3.2     9.0
    测试之后
    电池A   20   BDL     BDL     10     3.3     8.8
    电池B   40   BDL     BDL     10     3.2     9.0
    电池C   150   BDL     BDL     10     3.2     8.9
    电池D   30   BDL     BDL     170     3.1     9.0
    电池E   120   BDL     BDL     7     3.2     9.1
    负极板材料
    形成之前   14   BDL     6.7     21     6.5     9.8
    测试之后
    电池A   20   BDL     6.7     20     6.4     10
    电池B   60   BDL     6.5     20     6.6     10
    电池C   410   BDL     6.6     20     6.5     10
    电池D   80   BDL     6.8     10     6.3     10
    电池E   390   BDL     6.7     30     10     9.7
BDL＝低于检测限
表11A
    测试的电池/表11     玻璃组合物
    电池A     对照-M组合物408MCC
    电池B     08-UAC(组合物1)
    电池C     08-UEC(组合物5)
    电池D     08-UCC(组合物2)
    电池E     08-UDC(组合物4)
在电池的使用寿命期间，这样分析由公开的玻璃纤维组合物的某些实施方案制造的电池隔板的性能，即，使某些实施方案的玻璃纤维组合物经过标准的、热酸浸泡和提取工序。于21℃、40℃和60℃下将表面面积1345cm2的玻璃纤维毡形式的某些玻璃纤维组合物样品在不同浓度的硫酸样品(即，比重相当于约1.1、1.25、1.3和1.35g/cm3的酸)中浸泡约20小时。使用平均直径约0.8μm的、由通过常规M-玻璃的玻璃形成的玻璃纤维构成的电池隔板介质作为参照。使用光学发射光谱仪-model Perkin Elmer Optima 4300DV分析隔板浸没前后的酸溶液样品，从而确定玻璃纤维样品中元素的浸出程度。
图2A-2D显示分析的结果，所分析的从公开的特定玻璃纤维组合物中浸出的Bi离子的浓度为酸的比密度和温度的函数。铋离子浓度与在玻璃组合物溶液温度中铋氧化物的含量成正比，与所用酸的比重呈反比。如此，经由从玻璃纤维组合物中的浸出，通过操纵用于形成玻璃纤维的玻璃组合物中铋氧化物的含量和通过控制电池工作温度可以得到特别有利的铋离子浓度。例如，为了在约20至约60℃的温度范围获得约0.05ng/cm2h至约12.0ng/cm2h的期望的Bi离子浸出常数，可以使用由具有约0.5wt％至约15wt％铋氧化物的玻璃组合物制造的玻璃纤维。
测试表明，由08UAC玻璃纤维(组合物1，表3)制造的电池隔板的实施方案具有意外的优异性能。此实施方案的玻璃纤维组合物的Bi离子浸出常数(ng/cm2h)作为酸比重和温度的函数示于图8。
图2A-2D显示在下列比重的硫酸溶液中浸泡20小时以后在特定的玻璃纤维组合物的浸出物中Bi离子的浓度：(图2A)1.1gr/cm3、(图2B)1.25ggr/cm3、(图2C)1.3gr/cm3和(图2D)1.35gr/cm3。当铋加入到正极板和负极板时，在深度循环或部分充电状态循环但低速率(电流＜1C)的情况下，约0.01wt.％至约0.06wt.％的浸出Bi离子浓度使循环寿命显著提高。在以上列出的条件下公开的玻璃纤维组合物的某些实施方案的Bi离子浸出常数示于表17。
一般地，电解质中浸出离子的浓度与温度成正比，与酸浓度成反比。对于不同比重的硫酸溶液，典型的离子浓度对温度的图示在图3中给出。对于通过由C-4(表3)玻璃组合物形成的玻璃纤维构成的毡(UDC)在比重为1.1gr/cm3、1.25ggr/cm3、1.3gr/cm3和1.35gr/cm3的硫酸溶液中浸泡20小时以后得到的Ca离子浓度由图3中的曲线图给出。
电池隔板的一个重要物理性能是介质(即，玻璃纤维毡)压缩恢复。对于所有的玻璃纤维介质都测试了湿态和干态的压缩恢复。如图5和6中所示，当比较由公开的玻璃纤维组合物的实施方案制造的1.4μm介质的压缩恢复曲线时，显示出公开的玻璃纤维组合物具有优于或至少等同于目前市售的用于隔板制造的对照(609MAC)纤维的性能。对于由玻璃纤维组合物C-1(12-UAC)和C-2(12-UCC)制造的隔板在湿态和干态下都意外地得到了优异的结果。如图5所示，与公开的1.4μm纤维介质相比，用于形成0.8μm纤维介质的公开的玻璃组合物的优势不太明显。
公开的玻璃纤维组合物还具有合适的造纸性能，可以转化成纸(非织造物)。使用公开的玻璃纤维组合物的特定实施方案制造一系列的手抄片，使用各种等级的纤维进行实验性的中试机纸试验。在造纸过程期间，玻璃纤维在各种制浆器和混合器中经受应力和应变。如果玻璃纤维的耐受性不足的话，由纤维制造出的最终的纸不会具有足够的强度或均匀性。
在12×12手抄片模中以两种不同的混合时间和三种不同的终点pH值制造手抄片。进行一系列的11个独立的中试机实验。进行六次目标为具有0.8微米的纤维直径的玻璃纤维运转试验。还测试了一个对照物，即工业上出售的标准玻璃纤维，标志为408MCC(购自FiberManufacturing Corporation)。还进行了使用目标纤维直径1.4微米的玻璃纤维的五次运转试验。对照物为工业上购得的609MAC纤维。
实验中试机在成形器段具有29英寸的制造宽度。这容许在卷轴上得到成品宽(trim width)24-26英寸的优质纸张。成形器是改进的长网造纸机。改进在于在成形段具有微小倾斜。在直径36英寸的17蒸汽干燥机容器上对纸进行干燥，然后在卷线轴上卷绕。使用制浆机制备玻璃纤维，其中每一批次包括将两个50磅袋子的玻璃纤维加入到制浆机中，制浆机中具有清洁、过滤的水，其用硫酸调至约2至约3pH范围的酸性条件pH。在加入玻璃纤维和400加仑水后，对每个批次料混合七分钟，在此之后，将成浆的玻璃纤维泵入到储存罐中，加入1200加仑清洁、过滤的水。然后将纤维泵入到造纸机中，用水进行进一步的稀释。稀释水为浆流体积的大约2倍。如造纸领域的普通技术人员熟知的那样进行各种较小的调整，从而调节最终产品的重量和厚度。表12确定了各种试验和测试的玻璃纤维组合物实施方案。
表12
  试验号码   对照  玻璃纤维直径 玻璃纤维等级代码 表3的玻璃纤维组合物     Bale系列号   机器线速FPM
 PL082403C   是     1.4  609MAC M-玻璃 1c190178/1C190181     25
 PL082403D   否     1.4  12-UAC 组合物1 bale6/7     28
 PL081403E   否     1.4  12-UBC 组合物3 BALE1/2     24
 PL082003A   否     1.4  12-UCC 组合物2 bale4/5     30
 PL082003B   否     1.4  12-UDC 组合物4 BALE4/5     29
 PL081303B   是     0.8  408MCC M-玻璃 3A234576/3A234577     23
 PL081303C   否     0.8  08-UAC 组合物1 BALE2/3     27
 PL081303D   否     0.8  08-UDC 组合物4 BALE2/3     24
 PL081303   否     0.8  08-UEC 组合物5 BALE2/3     26
 PL081403A   否     0.8  08-UCC 组合物2 BALE2/3     25
 PL081403B   否     0.8  0.8-UDC 组合物4 BALE2/3     25
得到的手抄片的测试性能值示于表15和16以及图5-7中。数据表明，由公开的和测试的玻璃纤维组合物形成的手抄片具有与参考对照组相比等同或更好的物理性能。
如上面所讨论的那样，玻璃纤维组合物在形成过滤器介质(即公开的过滤器介质)方面也是有用的。在评估玻璃组合物在形成用于ASHRAE、HEPA和ULPA过滤介质应用的过滤介质的适用性时，进行一系列的过滤测试。在上面参照的中试机上形成由常规玻璃纤维制造的介质。用由公开的玻璃组合物实施方案制造的0.8μm纤维制造的介质具有相对高的空气阻力(在5.33cm/sec表面流速下为143mmH2O)。使用1.4μm纤维制造的介质具有的空气阻力值在40′mmH2O的中间，等同于ULPA介质具有的那些值。采用TSI的model 8160 Certitest对1.4μm的纤维进行测试，使用冷DOP气溶胶测试过滤器介质，结果在下面给出。
统计分析给出了某些样品之间的γ值差别(γ定义为-[log(渗透率/100)/阻力]*100)(12UBC的γ低于12UAC、12UCC和609MAC)。介质样品的空气阻力与γ之间存在相关性(更高的空气阻力下γ更低)，这可以解释测试的过滤器介质之间的统计差别。U纤维化学得到与M玻璃化学等同的空气过滤性能。表13中的数据是通过TSI的model 8160Certitest、使用冷DOP气溶胶改变过滤器介质而得到的。表13中公开的玻璃过滤器介质组合物与在上面表12中设定的那些组合物相符。
表13
玻璃
组合物样品   渗透率，％  阻力，mmH2O    流速，1/min     γ
12UAC   0.0065382  41.36    32.11     10.1174
12UAC   0.0043696  41.90    32.13     10.4047
12UAC   0.0060510  41.25    32.08     10.2259
    12UAC   0.0077080     40.81     32.16   10.0786
    12UAC   0.0052723     42.16     32.09   10.1471
    12UAC   0.0048622     41.77     32.13   10.3260
    12UBC   0.0024000     47.71     32.09   9.6831
    12UBC   0.0028499     48.90     32.05   9.2948
    12UBC   0.0019277     47.45     32.07   9.9367
    12UBC   0.0019265     48.39     32.17   9.7442
    12UBC   0.0023573     48.81     32.09   9.4808
    12UCC   0.0046054     40.04     32.11   10.8310
    12UCC   0.0065212     40.11     32.12   10.4355
    12UCC   0.0076465     40.53     32.05   10.1568
    12UDC   0.0072436     44.27     32.15   9.3518
    12UDC   0.0049795     44.01     32.06   9.7769
    12UDC   0.0026711     43.38     32.16   10.5424
    12UDC   0.0031465     44.67     32.05   10.0787
    609MAC   0.0033375     43.69     32.11   10.2462
    609MAC   0.0022429     44.63     32.15   10.4172
    609MAC   0.0046648     42.90     32.03   10.0960
    609MAC   0.0027671     43.30     32.09   10.5265
由玻璃组合物C-1、C-2、C-3、C-4制造具有约1.4μm平均直径的玻璃纤维(表12和13中的“12系列”)，由玻璃组合物C-1、C-2、C-3、C-4和C-5(在表3中公开的组合物)制造具有约0.8μm平均直径的玻璃纤维(表12和13中的“08系列”)。由这些玻璃纤维组合物形成纤维过滤器介质。公开的纤维介质的主要性质示于表15和16。参考1.4μm过滤器介质的测试结果，将由公开的玻璃纤维组合物制造出来的所公开的过滤器介质与对照物进行比较，公开的介质具有更高的拉伸强度和优异的耐穿刺性能。同样公开的介质与对照物的比较显示出同等的芯吸(wicking)、JIS吸收和Frazier渗透性能。某些实施方案的介质(玻璃组合物C-1、C-2、C-3形成的那些)在湿态和干态条件下均显示出特别高的总拉伸和克重补偿的穿刺测试值。这里采用的是标准的拉伸强度、穿刺测试和其它测试方法，即被BCI Battery Technical Manual，BCIS-03B，Rev.APRO1，pp.3-92(2002-04)认可的方法，在此将其引用以供参考。
参考0.8μm过滤器介质的测试结果，将由公开的玻璃纤维组合物制造出来的所公开的过滤器介质与408玻璃介质对照物相比较，公开的介质具有稍好的拉伸和耐穿刺性能。公开的介质还具有在水和酸溶液中改善的芯吸特性。由C-3玻璃组合物制造的过滤器介质的实施方案意外地具有优异的性能，所有的结果在表15和16中给出。
表14
    玻璃组合物   纤维化温度Log 3 Temp，℃
    低硼EF过滤器玻璃     1212
    Evanite纤维过滤器玻璃     1167
    JM475     1085
    Evanite纤维M-玻璃     1156
    JM253     1060
    C-2(参见表3)     1072
表15
介质性能(纤维平均直径0.8μm)
    测试    408MCC对照   08-UAC    08-UBC    08-UCC   08-UDC    08-UEC
  克重gsm     247     205     240     207     220     213
  厚度@10kPa mm     1.78     1.4     1.58     1.47     1.42     1.44
  @20kPa mm     1.62     1.26     1.41     1.34     1.27     1.27
  @50kPa mm     1.42     1.11     1.23     1.19     1.11     1.1
  密度@10kPa gsm/mm     139     146     152     141     155     148
  拉伸MD(是指)lb/in     4.6     3.1     3.6     3.4     3.7     3.3
拉伸CD(是指)lb/in     3.4     2.2     2.6     2.3     2.5     2.3
伸长率MD(是指)％     2.8     2.2     2.1     3.7     2.5     3.2
伸长率CD(是指)％     5.2     4.7     5.2     6     5.6     5.7
TEA MD(是指)lb/in2     0.09     0.05     0.05     0.09     0.06     0.1
TEA CD(是指)lb/in2     0.12     0.08     0.1     0.1     0.1     0.09
BET表面面积g/m2     2.2     2.4     2.3     2.4     2.3     2.1
PMI最小孔μm     0.97     0.91     0.98     0.98     0.92     0.9
最大孔μm     11.3     10.7     10.5     11.4     10.9     11.5
平均流动孔μm     1.93     1.79     1.79     2     1.67     1.98
最大孔μm     13.3     12.2     12.1     13.4     12.9     13.6
Frazier渗透性CFM     1.26     1.35     1.19     1.4     1.28     1.53
Tabor硬度MDg/cm     35.5     32.83     33.5     32.7     32.33     31.33
Tabor硬度CDg/cm     33.5     30.83     30.83     31     30.67     30
JIS水芯吸sec/10cm     193     199     202     187     194     190
JIS酸芯吸sec/10cm     406     431     447     426     432     444
耐破度干态(MullenDRY)psig     5.8     5.5     5.2     5.1     6.2     5.2
耐破度湿态(MullenWET)psig     2.9     2.6     2.4     3.3     3.2     2.8
穿刺测试干态kg     0.859     0.583     0.716     0.645     0.62     0.624
穿刺湿态干态kg     0.649     0.41     0.53     0.483     0.511     0.51
JIS吸收％     90.6     90.4     90.1     90.5     90.1     90
水分损失％     0.22     0.361     0.359     0.437     0.448     0.498
点火损失％     0.8     0.93     0.79     0.6     0.58     0.33
克重补偿穿刺测试(干态)     3.47     2.85     2.95     3.11     2.82     2.93
克重补偿穿刺测试(湿态)     2.63     2     2.21     2.33     2.33     2.39
    表16介质性能(纤维平直径1.4μm)
对照609MACPartA内部     12-UAC内部     12-UBC内部     12-UCC内部     12-UDC内部
    克重(gsm) 229     206     233     205     210
    厚度@10kPa(mm) 1.402     1.47     1.49     1.525     1.404
    @20kPa(mm) 1.246     1.291     1.313     1.303     1.211
    @50kPa(mm) 1.110     1.17     1.153     1.138     1.058
    密度@10kPa(gsm/mm) 163.6     140.4     156.2     134.5     144.5
    MD拉伸(#/in) 2.04     1.95     2.57     2.05     2.11
    CD拉伸(#/in) 1.39     1.27     1.91     1.47     1.45
    MD伸长率(％) 3.22     3.32     3.07     3.53     3.72
    CD伸长率(％) 4.80     4.64     5.41     6.88     7.19
    MD TEA(#/in2) 0.05     0.05     0.06     0.05     0.05
    CD TEA(#/in2) 0.05     0.04     0.08     0.07     0.08
    BET SA(m/g2) 1.3     1.4     1.3     1.4     1.3
    PMI：最小孔 1.62     1.52     1.60     1.67     1.72
    最大孔 16.49     15.49     14.84     15.36     15.70
    平均流动孔 3.50     3.33     4.01     4.40     4.35
Taber硬度MD(g/cm)     22.50     22.75     27.33     20.67     19.50
Taber硬度CD(g/cm)     17.00     18.33     21.00     17.00     14.08
最大孔(in)     18.8     18.3     18.9     17.7     18.4
最大孔(μm)     18.5     19.1     18.4     19.7     18.9
Frazier(CFM)     4.34     4.49     3.98     4.70     4.31
JIS水芯吸(sec/10cm)     159     217     159     157     150
JIS酸芯吸(sec/10cm)     371     322     392     398     395
水/酸芯吸     0.428     0.673     0.405     0.394     0.379
JIS吸收(％)     91.1     92.1     91.1     92.8     92.1
耐破度(Mullen，psig)     2.00     3.00     3.17     2.75     3.33
耐破度湿态(Mullen Wet，psig)     1.67     2.33     2.83     2.67     3.17
水分损失(％)     0.097     0.093     0.091     0.088     0.100
LOI(％)     0.41     0.56     0.49     0.53     0.55
穿刺测试(kg)     0.325     0.472     0.557     0.517     0.393
穿刺测试湿态(kg)     0.229     0.469     0.469     0.450     0.393
克重补偿穿刺测试(干态)     1.42     2.29     2.39     2.52     1.87
克重补偿穿刺测试(湿态)     1     2.28     2.01     2.2     1.87
表17对于C-1、2、3、4、5玻璃纤维组合物的Bi离子浸出常数
酸密度，g/cc  温度℃     浸出常数，ng/h*cm2
    UAC    UBC     UCC     UDC     UEC
    1.1     21     0.21     1.79     0.31     1.72     1.38
    40     0.36     3.23     0.48     2.78     3.10
    60     1.40     8.94     1.25     8.16     10.55
    1.25     21     0.08     0.69     0.16     0.62     0.88
    40     0.17     1.52     0.22     1.28     1.46
    60     0.38     3.05     0.41     2.42     3.24
    1.3     21     0.08     0.56     0.12     0.47     0.42
    40     0.11     1.06     0.16     0.76     0.83
    60     0.28     2.20     0.29     1.69     1.90
    1.35     21     0.07     0.54     0.08     0.43     0.49
    40     0.10     0.71     0.14     0.76     0.90
    60     0.17     1.28     0.20     0.98     1.16
表18在116℃时C1-5玻璃纤维组合物在1.26s.g.H2SO4中的Bi离子浸出常数
    纤维类型和组合物     浸出常数，ng/h*cm2
    08UAC     33.77
    08UBC     197.84
    08UCC     31.74
    08UDC     188.61
    08UEC     241.37
    408M     0.07
    12UAC     38.81
    12UCC     26.61
    12UDC     194.92
公开的玻璃组合物和玻璃纤维组合物还适合于特定的绝缘应用当中，例如辐射屏蔽和特殊品过滤用途。铋氧化物是最重的、非放射性氧化物之一。将重金属氧化物引入到玻璃中可以显著提高玻璃组合物对γ(gamma)和X射线的吸收能力。已经通过引入一层或多层不同玻璃组合物的玻璃纤维毡确定了公开的玻璃纤维组合物的某些实施方案的X射线衰减效果。玻璃纤维介质是用平均直径0.8微米的纤维制造出来的。样品介质的基重为约170g/m2。将玻璃纤维层置于X射线源与照相板之间。使用购自Microfocus Imaging Company的Micro50在密闭照相机中将样品暴露于22kV能量的X射线。X射线源和样品之间的距离为约25cm。
通过测量可见光通过X射线图像的透射量确定每个玻璃纤维组合物的衰减效果，列于表9C中。I0为在X射线源和探测器之间没有任何介质时在探测器上的X射线能量的强度；I为当介质置于X射线源和探测器之间时在探测器上的X射线能量的强度。根据周知的NationalInstitute of Standards(NIST)测试方法计算衰减系数，这种方法在例如ICRU(1984)，Stopping Powers for Electrons and Positrons，Report 37 ofthe International Commission on Radiatio Units and Measurements(Bethesda，MD).2)Seltzer，S.M.(1993)，Calculation of Photon MassEnergy-Transfer and Mass Energy-Absorption Coefficients，Rad.Res.136，147-170中公开，在此均引用以供参考，还有http:
//physics.nist.gov/PhysRefData/XrayMassCoef，更具体地，http://physics.nist.gov/PhysRefData/XrayMassCoef/chap2.html，在此引用以供参考。
提供的实验和计算的数据是对于一层介质样品和对于每个测试组合物样品的五层玻璃纤维介质的。测试和列于表9C中的组合物对应于表3和5中所述的那些组合物。在特定公开的玻璃组合物中存在的铋氧化物提高了玻璃纤维组合物的X射线衰减能力。通常用于X射线衰减的玻璃纤维组合物包含大量的氧化铅。由于铅及其化合物有毒，在环境上是有害的，本文公开的玻璃纤维组合物中不存在显著量的铅和铅化合物，与市售的X射线屏蔽玻璃纤维材料相比，所公开的玻璃组合物无毒且对环境是友好的。此外，与铅原子相比，铋原子对X射线和γ射线具有增强的衰减能力。如在表9C中给出的结果显示，所公开的具有约9wt.％或更多铋氧化物含量的玻璃纤维的玻璃组合物可以提高衰减效应。
对于编号3和5的玻璃组合物得到了特别好的结果(参见上面的表3和5中的这些组合物组分的浓度和表9C中的衰减结果)。与由常规的M-玻璃形成的玻璃纤维层样品相比，由这些特定的玻璃组合物形成的玻璃纤维层使X射线的衰减提高了3至5倍。由玻璃组合物3和5形成的三至四层玻璃纤维使X射线完全衰减。
包含此处公开的玻璃纤维组合物的X射线屏蔽物有许多潜在的应用。例如服装屏蔽，如X射线检查时在患者身上的护底(apron)披布。与目前的X射线屏蔽服装相比，用本文公开的玻璃纤维制作的X射线屏蔽服装的重量大大减少，降低了此类服装中包含铅的需求，或不需要包含铅。因此，与常规的X射线屏蔽服装相比，此类服装的处理更简单、更便宜。另一个使用此处公开的玻璃纤维组合物的X射线屏蔽物的实例包括层压或以别的方式附着至硬纸板或其它基材上的面毡，用于建造屏蔽室，消除例如牙科诊所的X射线暴露。进一步的用途的实例包括X射线设备或邻接此类工具或设备的包装和/或绝缘材料。这种材料可以用于增强的屏蔽技术，如在军事应用中，金属或塑料的表面护板或增强纤维，或用于军装中以使个体屏蔽有害的X射线。这种材料可以用于形成胶卷的保护盖或容器，保护胶卷免受来自例如机场安全筛检系统的有害X射线的影响。
尽管已经参考多重的实施方案和实施例描述了公开的玻璃组合物、玻璃纤维、玻璃纤维电池隔板、过滤器介质、纸产品和辐射屏蔽介质以及它们的应用，应该理解的是，本发明不局限于那些实施方案和实施例。本发明试图包括可能包含于如在所附的权利要求中定义和在说明书中公开的本发明的实质和范围之内的所有修正方案、可选方案及等同方案。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种玻璃纤维毡，其包括：
包含约0.5至约30重量百分比的铋氧化物、约54至70重量百分比的二氧化硅和低于约25重量百分比的氧化钠的玻璃纤维的毡。
2.一种玻璃纤维毡，其包括：
玻璃纤维的毡，该玻璃纤维包含约0.5至约30重量百分比的铋氧化物、约50至约75重量百分比的二氧化硅和约0.01至5重量百分比的氧化锌。
3.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维还包含约0.01至约5重量百分比的氧化锌。
4.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维包含约0.5至约15重量百分比的铋氧化物。
5.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维包含约0.5至约7重量百分比的铋氧化物。
6.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有低于约3m2/g的平均表面面积。
7.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有低于约2 m2/g的平均表面面积。
8.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有低于约3m2/g的平均表面面积。
9.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有低于约2m2/g的平均表面面积。
10.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有约0.6至约8μm的平均直径。
11.权利要求4的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有约0.6至约8μm的平均直径。
12.权利要求5的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有约0.6至约8μm的平均直径。
13.一种玻璃纤维毡，其包括：
玻璃纤维的毡，该玻璃纤维包含约0.5至约15重量百分比的铋氧化物，约54至约70重量百分比的二氧化硅；
低于约25重量百分比的氧化钠；
其中当将1g玻璃纤维在100ml比重为1.26g/cm3的H2SO4中煮沸三小时后，玻璃纤维浸出约10ng/cm2h至约250ng/cm2h的铋离子。
14.一种玻璃纤维毡，其包括：
包含约9至约15重量百分比的铋氧化物的玻璃纤维；
其中当将1克玻璃纤维在100ml比重为1.26g/cm3的H2SO4中煮沸三小时后，玻璃纤维浸出约130ng/cm2h至约360ng/cm2h的铋离子。
15.权利要求2的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维包含约1至约15重量百分比的铋氧化物和约0.01至5重量百分比的氧化锌；其中当将1克玻璃纤维在100ml比重为1.26g/cm3的H2SO4中煮沸三小时后，玻璃纤维浸出约15至约320ng/cm2h的铋离子。
16.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维还包含低于约0.1重量百分比的CoO或TiO2或它们的混合物。
17.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维还包含约0.1至约3重量百分比的ZrO2。
18.权利要求1的玻璃纤维毡，其中铋氧化物和氧化锌相对于二氧化硅的重量百分数之比为约0.059至约0.29。
19.权利要求2的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维包含约0.5至约2重量百分比的铋氧化物。
20.一种玻璃纤维毡，其包括：
包含约9至约15重量百分比的铋氧化物和约0.01至5重量百分比的氧化锌的玻璃纤维的毡。
21.权利要求20的玻璃纤维毡，其还包含约50至约75重量百分比的二氧化硅。
22.权利要求1的电池玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维还包含：
    重量百分比(约)
    Al2O3     1-5wt％
    CaO     3-7wt％
    MgO     1-5wt％
    B2O3     4-9wt％
    Na2O     9-20wt％
23.权利要求22的玻璃纤维毡，其还包含约50至约75重量百分比的二氧化硅。
24.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有低于约703℃的软化点。
25.权利要求2的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维包含约1至约15重量百分比的铋氧化物。
26.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有约2.5至约2.85的密度。
27.权利要求3的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有约2.5至约2.85的密度。
28.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡形成电池隔板的至少一部分。
29.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡形成过滤器的至少一部分。
30.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡形成空气过滤器的至少一部分。
31.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡形成辐射屏蔽物的至少一部分。
32.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维是织造物。
33.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维是非织造物。
34.权利要求2的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维是织造物。
35.权利要求2的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维是非织造物。
36.权利要求13的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维是非织造物。
37.权利要求14的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维是非织造物。
38.一种玻璃纤维毡，其包括：
包含约0.5至约30重量百分比的铋氧化物、约56至69重量百分比的二氧化硅、约0至1重量百分比的氧化硼、约0至约5重量百分比的氧化钡的玻璃纤维；
其中该玻璃纤维适合用于过滤器和电池隔板。
39.权利要求38的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡形成过滤器的至少一部分。
40.一种玻璃纤维毡，其包括：
包含约0.5至约30重量百分比的铋氧化物、约0至1重量百分比的氧化硼、约0至约5重量百分比的氧化钡和低于约25重量百分比的氧化钠的玻璃纤维；
其中该玻璃纤维适合用于过滤器和电池隔板。
41.一种玻璃纤维毡，其包括：
至少一种由玻璃纤维形成的毡，其中该玻璃纤维包含约0.5至约30重量百分比的铋氧化物、约56至69重量百分比的二氧化硅、约0至约2重量百分比的氧化钡、约9至约20重量百分比的R2O、约1至5重量百分比的氧化铝、约3至约7重量百分比的氧化钙、约1至约5重量百分比的氧化镁、约0至约5重量百分比的氧化锌和约0至约1重量百分比的氟，且基本上不含氧化硼，其中R2O为氧化钠和氧化钾的混合物。
42.权利要求41的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡形成过滤器的至少一部分。
43.一种玻璃纤维毡，其包括：
至少一种由玻璃纤维形成的毡，其中该玻璃纤维包含约0.5至约30重量百分比的铋氧化物、约0至约2重量百分比的氧化钡、约9至约20重量百分比的R2O、约1至5重量百分比的氧化铝、约3至约7重量百分比的氧化钙、约1至约5重量百分比的氧化镁、约0至约5重量百分比的氧化锌和约0至约1重量百分比的氟，且基本上不含氧化硼，其中R2O为氧化钠和氧化钾的混合物。
44.一种电化学装置，其包括：
位于外壳中的电极板；和
包含具有约0.5至约30重量百分比铋氧化物和约54至约70重量百分比二氧化硅的玻璃纤维的电化学装置隔板，其中该电化学装置隔板位于电极板之间。
45.权利要求44的电化学装置，其中该电化学装置包括铅酸电池。
46.权利要求45的电化学装置，其中该电化学装置是阀调节的重组电池。
47.一种电池，其包括：
位于电池外壳中的电极板；
活性材料；
该活性材料包括含有玻璃纤维的添加剂，所述玻璃纤维具有约0.5至约30重量百分比铋氧化物，其中当电池工作时，该玻璃纤维浸出铋到活性材料上。
48.权利要求47的电池，该玻璃纤维还包含约50至约75重量百分比的二氧化硅。
49.权利要求47的电池，其中该添加剂包括玻璃粒子而不是玻璃纤维。
50.权利要求49的电池，其中平均粒度在约100μm以下。
51.权利要求49的电池，其中平均粒度在约50μm以下。
52.权利要求49的电池，其中平均粒度在约7μm以下。
53.一种电池，其包括：
位于电池外壳中的电极板；
活性材料；和
活性材料上的涂层，其中该涂层包含具有约0.5至约30重量百分比铋氧化物和约54至约70重量百分比二氧化硅的玻璃组合物，其中当电池工作时，该涂层浸出铋到活性材料上。
54.一种在铅酸电池中减少氢气体放出的方法，该方法包括：
将由玻璃纤维形成的电池隔板插入到电池的电极板之间，所述玻璃纤维包含约0.5至约30重量百分比的铋氧化物和约54至约70重量百分比的二氧化硅。
55.一种玻璃纤维毡，其包括：
至少一种由玻璃纤维形成的毡，其中该玻璃纤维包含约0.5至约30重量百分比的铋氧化物、低于约0.0001重量百分比的铅，且其中当玻璃纤维的毡具有约170g/m2的基重时，该玻璃纤维毡能够吸收至少约15％的X射线，所述X射线从具有约22kV的能量水平的X射线源发出，这种源位于距该玻璃纤维毡约25cm处的位置。
56.权利要求55的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维是织造物。
57.权利要求55的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维包含约9至约15重量百分比的铋氧化物。
58.权利要求55的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维还包含约0.01至约5重量百分比的氧化锌。
59.一种玻璃纤维毡，其包括：
至少一种由玻璃纤维形成的毡，其中该玻璃纤维包含约9至约15重量百分比的铋氧化物、约56至69重量百分比的二氧化硅、约0.01至约2重量百分比的氧化锌、约2至约4重量百分比的Al2O3、低于约0.0001重量百分比的铅，其中当玻璃纤维的毡具有约170g/m2的基重时，该玻璃纤维毡能够吸收至少约90％的X射线，所述X射线从具有约22kV的能量水平的X射线源发出，这种源位于距该玻璃纤维毡约25cm处的位置。
60.权利要求59的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维是织造物。
61.权利要求59的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡还包括形成为护底或毯形状的毡，在X射线暴露期间，该玻璃纤维毡能披在人身上用作X射线屏蔽物。
62.权利要求59的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡还包括用于建造X射线屏蔽室而附着至刚性基材上的面毡。
63.权利要求59的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡还包括附着至硬纸板上的面毡。
64.权利要求59的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡还包括附着至增强材料或与增强材料混合的毡。
65.权利要求64的玻璃纤维毡，其中该增强材料为金属、塑料、橡胶、陶瓷、石膏或它们的混合物。
66.权利要求59的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡还包括被织物覆盖或附着至织物从而形成服装的至少一种毡。
67.权利要求59的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡包括X射线设备中的绝缘材料或用于包装X射线设备的包装材料。
68.权利要求59的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡构成容器的至少一部分，所述容器能够存放胶卷和保护胶卷免于安全筛检系统发射的X射线。
69.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有约50至约150ng/cm2h的Kdis值。
70.一种玻璃纤维毡，其包括：
至少一种由玻璃纤维形成的毡，其中该玻璃纤维包含约0.5至约30重量百分比的铋氧化物、约0.01至约2重量百分比的氧化锌、约2至约4重量百分比的Al2O3，并具有约0.8μm的平均直径；
其中当将1克玻璃纤维在100ml比重为1.26g/cm3的H2SO4中煮沸三小时后，玻璃纤维具有的Bi2O3浸出常数为约7ng/cm2h至约650ng/cm2h；且
其中该玻璃纤维毡形成过滤器的至少一部分。
71.权利要求70的玻璃纤维毡，该玻璃纤维还包含约56至69重量百分比的二氧化硅。
72.权利要求71的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有低于约703℃的软化点。
73.权利要求71的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有约1.4μm的平均直径、约203至约236g/m2的基重，并具有大于约0.016的总拉伸强度/gsm。
74.权利要求71的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维还包含约9至约15重量百分比的铋氧化物，具有约1.4μm的平均直径、约125至约145lbs/3000ft2的基重，和干态时超过约0.4kg、湿态时超过0.3kg的耐穿刺性能。
75.权利要求70的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维包含约0至约1重量百分比的氧化硼。
76.权利要求71的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维形成具有约50至约150ng/hcm2的Kdis值的过滤器。
77.权利要求71的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维形成具有约2.5至约2.85的密度的过滤器。
78.权利要求2的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡形成至少约60至约99重量百分比的电池隔板。
79.权利要求3的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡形成至少约60至约99重量百分比的电池隔板。
80.权利要求4的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡形成至少约60至约99重量百分比的电池隔板。

Claims (80)

1.一种玻璃纤维毡，其包括：
包含约0.5至约30重量百分比的铋氧化物的玻璃纤维的毡。
2.一种玻璃纤维毡，其包括：
玻璃纤维的毡，该玻璃纤维包含约0.5至约30重量百分比的铋氧化物和约50至约75重量百分比的二氧化硅。
3.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维还包含约0.01至约5重量百分比的氧化锌。
4.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维包含约0.5至约15重量百分比的铋氧化物。
5.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维包含约0.5至约7重量百分比的铋氧化物。
6.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有低于约3m2/g的平均表面面积。
7.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有低于约2m2/g的平均表面面积。
8.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有低于约3m2/g的平均表面面积。
9.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有低于约2m2/g的平均表面面积。
10.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有约0.6至约8μm的平均直径。
11.权利要求4的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有约0.6至约8μm的平均直径。
12.权利要求5的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有约0.6至约8μm的平均直径。
13.一种玻璃纤维毡，其包括：
玻璃纤维的毡，该玻璃纤维包含约0.5至约15重量百分比的铋氧化物，约54至约70重量百分比的二氧化硅；
其中当将1g玻璃纤维在100ml比重为1.26g/cm3的H2SO4中煮沸三小时后，玻璃纤维浸出约10ng/cm2h至约250ng/cm2h的铋离子。
14.一种玻璃纤维毡，其包括：
包含约9至约15重量百分比的铋氧化物的玻璃纤维；
其中当将1克玻璃纤维在100ml比重为1.26g/cm3的H2SO4中煮沸三小时后，玻璃纤维浸出约130ng/cm2h至约360ng/cm2h的铋离子。
15.权利要求2的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维包含约1至约15重量百分比的铋氧化物；其中当将1克玻璃纤维在100ml比重为1.26g/cm3的H2SO4中煮沸三小时后，玻璃纤维浸出约15至约320ng/cm2h的铋离子。
16.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维还包含低于约0.1重量百分比的CoO或TiO2或它们的混合物。
17.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维还包含约0.1至约3重量百分比的ZrO2。
18.权利要求1的玻璃纤维毡，其中铋氧化物和氧化锌相对于二氧化硅的重量百分数之比为约0.059至约0.29。
19.权利要求2的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维包含约0.5至约2重量百分比的铋氧化物。
20.一种玻璃纤维毡，其包括：
包含约9至约15重量百分比的铋氧化物的玻璃纤维的毡。
21.权利要求20的玻璃纤维毡，其还包含约50至约75重量百分比的二氧化硅。
22.权利要求1的电池玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维还包含：
    重量百分比(约)     Al2O3     1-5wt％     CaO     3-7wt％     MgO     1-5wt％     B2O3     4-9wt％     Na2O     9-20wt％
23.权利要求22的玻璃纤维毡，其还包含约50至约75重量百分比的二氧化硅。
24.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有低于约703℃的软化点。
25.权利要求2的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维包含约1至约15重量百分比的铋氧化物。
26.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有约2.5至约2.85的密度。
27.权利要求3的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有约2.5至约2.85的密度。
28.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡形成电池隔板的至少一部分。
29.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡形成过滤器的至少一部分。
30.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡形成空气过滤器的至少一部分。
31.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡形成辐射屏蔽物的至少一部分。
32.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维是织造物。
33.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维是非织造物。
34.权利要求2的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维是织造物。
35.权利要求2的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维是非织造物。
36.权利要求13的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维是非织造物。
37.权利要求14的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维是非织造物。
38.一种玻璃纤维毡，其包括：
包含约0.5至约30重量百分比的铋氧化物、约56至69重量百分比的二氧化硅、约0至1重量百分比的氧化硼、约0至约5重量百分比的氧化钡的玻璃纤维；
其中该玻璃纤维适合用于过滤器和电池隔板。
39.权利要求38的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡形成过滤器的至少一部分。
40.一种玻璃纤维毡，其包括：
包含约0.5至约30重量百分比的铋氧化物、约0至1重量百分比的氧化硼、约0至约5重量百分比的氧化钡的玻璃纤维；
其中该玻璃纤维适合用于过滤器和电池隔板。
41.一种玻璃纤维毡，其包括：
至少一种由玻璃纤维形成的毡，其中该玻璃纤维包含约0.5至约30重量百分比的铋氧化物、约56至69重量百分比的二氧化硅、约0至约2重量百分比的氧化钡、约9至约20重量百分比的R2O、约1至5重量百分比的氧化铝、约3至约7重量百分比的氧化钙、约1至约5重量百分比的氧化镁、约0至约5重量百分比的氧化锌和约0至约1重量百分比的氟，且基本上不含氧化硼，其中R2O为氧化钠和氧化钾的混合物。
42.权利要求41的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡形成过滤器的至少一部分。
43.一种玻璃纤维毡，其包括：
至少一种由玻璃纤维形成的毡，其中该玻璃纤维包含约0.5至约30重量百分比的铋氧化物、约0至约2重量百分比的氧化钡、约9至约20重量百分比的R2O、约1至5重量百分比的氧化铝、约3至约7重量百分比的氧化钙、约1至约5重量百分比的氧化镁、约0至约5重量百分比的氧化锌和约0至约1重量百分比的氟，且基本上不含氧化硼，其中R2O为氧化钠和氧化钾的混合物。
44.一种电化学装置，其包括：
位于外壳中的电极板；和
包含具有约0.5至约30重量百分比铋氧化物和约54至约70重量百分比二氧化硅的玻璃纤维的电化学装置隔板，其中该电化学装置隔板位于电极板之间。
45.权利要求44的电化学装置，其中该电化学装置包括铅酸电池。
46.权利要求45的电化学装置，其中该电化学装置是阀调节的重组电池。
47.一种电池，其包括：
位于电池外壳中的电极板；
活性材料；
该活性材料包括含有玻璃纤维的添加剂，所述玻璃纤维具有约0.5至约30重量百分比铋氧化物，其中当电池工作时，该玻璃纤维浸出铋到活性材料上。
48.权利要求47的电池，该玻璃纤维还包含约50至约75重量百分比的二氧化硅。
49.权利要求47的电池，其中该添加剂包括玻璃粒子而不是玻璃纤维。
50.权利要求49的电池，其中平均粒度在约100μm以下。
51.权利要求49的电池，其中平均粒度在约50μm以下。
52.权利要求49的电池，其中平均粒度在约7μm以下。
53.一种电池，其包括：
位于电池外壳中的电极板；
活性材料；和
活性材料上的涂层，其中该涂层包含具有约0.5至约30重量百分比铋氧化物和约54至约70重量百分比二氧化硅的玻璃组合物，其中当电池工作时，该涂层浸出铋到活性材料上。
54.一种在铅酸电池中减少氢气体放出的方法，该方法包括：
将由玻璃纤维形成的电池隔板插入到电池的电极板之间，所述玻璃纤维包含约0.5至约30重量百分比的铋氧化物和约54至约70重量百分比的二氧化硅。
55.一种玻璃纤维毡，其包括：
至少一种由玻璃纤维形成的毡，其中该玻璃纤维包含约0.5至约30重量百分比的铋氧化物、低于约0.0001重量百分比的铅，且其中当玻璃纤维的毡具有约170g/m2的基重时，该玻璃纤维毡能够吸收至少约15％的X射线，所述X射线从具有约22kV的能量水平的X射线源发出，这种源位于距该玻璃纤维毡约25cm处的位置。
56.权利要求55的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维是织造物。
57.权利要求55的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维包含约9至约15重量百分比的铋氧化物。
58.权利要求55的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维还包含约0.01至约5重量百分比的氧化锌。
59.一种玻璃纤维毡，其包括：
至少一种由玻璃纤维形成的毡，其中该玻璃纤维包含约9至约15重量百分比的铋氧化物、约56至69重量百分比的二氧化硅、约0.01至约2重量百分比的氧化锌、约2至约4重量百分比的Al2O3、低于约0.0001重量百分比的铅，其中当玻璃纤维的毡具有约170g/m2的基重时，该玻璃纤维毡能够吸收至少约90％的X射线，所述X射线从具有约22kV的能量水平的X射线源发出，这种源位于距该玻璃纤维毡约25cm处的位置。
60.权利要求59的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维是织造物。
61.权利要求59的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡还包括形成为护底或毯形状的毡，在X射线暴露期间，该玻璃纤维毡能披在人身上用作X射线屏蔽物。
62.权利要求59的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡还包括用于建造X射线屏蔽室而附着至刚性基材上的面毡。
63.权利要求59的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡还包括附着至硬纸板上的面毡。
64.权利要求59的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡还包括附着至增强材料或与增强材料混合的毡。
65.权利要求64的玻璃纤维毡，其中该增强材料为金属、塑料、橡胶、陶瓷、石膏或它们的混合物。
66.权利要求59的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡还包括被织物覆盖或附着到织物上以形成服装的至少一种毡。
67.权利要求59的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡包括X射线设备中的绝缘材料或用于包装X射线设备的包装材料。
68.权利要求59的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡构成容器的至少一部分，所述容器能够存放胶卷和保护胶卷免于安全筛检系统发射的X射线。
69.权利要求1的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有约50至约150ng/cm2h的Kdis值。
70.一种玻璃纤维毡，其包括：
至少一种由玻璃纤维形成的毡，其中该玻璃纤维包含约0.5至约30重量百分比的铋氧化物、约0.01至约2重量百分比的氧化锌、约2至约4重量百分比的Al2O3，并具有约0.8μm的平均直径；
其中当将1克玻璃纤维在100ml比重为1.26g/cm3的H2SO4中煮沸三小时后，玻璃纤维具有的Bi2O3浸出常数为约7ng/cm2h至约650ng/cm2h；且
其中该玻璃纤维毡形成过滤器的至少一部分。
71.权利要求70的玻璃纤维毡，该玻璃纤维还包含约56至69重量百分比的二氧化硅。
72.权利要求71的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有低于约703℃的软化点。
73.权利要求71的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维具有约1.4μm的平均直径、约203至约236g/m2的基重，并具有大于约0.016的总拉伸强度/gsm。
74.权利要求71的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维还包含约9至约15重量百分比的铋氧化物，具有约1.4μm的平均直径、约125至约145lbs/3000ft2的基重，和干态时超过约0.4kg、湿态时超过0.3kg的耐穿刺性能。
75.权利要求70的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维包含约0至约1重量百分比的氧化硼。
76.权利要求71的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维形成具有约50至约150ng/hcm2的Kdis值的过滤器。
77.权利要求71的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维形成具有约2.5至约2.85的密度的过滤器。
78.权利要求2的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡形成至少约60至约99重量百分比的电池隔板。
79.权利要求3的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡形成至少约60至约99重量百分比的电池隔板。
80.权利要求4的玻璃纤维毡，其中该玻璃纤维毡形成至少约60至约99重量百分比的电池隔板。
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