CN101423332A - 玻璃加入玻璃纤维或其它纤维技术 - Google Patents

Abstract

本发明是在软化温度低的玻璃(熔融体玻璃)内，加入软化温度或耐受温度较高，膨胀系数与熔融体玻璃膨胀系数接近，或小于熔融体玻璃膨胀系数的玻璃纤维或其它纤维的技术。原理是在完全软化的低软化温度的熔融体玻璃内，用混合加入法、纤维布或纤维网加入法、复合加入法等加入软化温度或耐受温高于熔融体玻璃软化温度，和膨胀系数与熔融体玻璃膨胀系数接近，或小于熔融体玻璃膨胀系数的玻璃纤维和(或)其他纤维。此方法生产的产品有强度大、耐撞击、不易破碎、耐腐等优点。能代替木材，塑料等。可用于建筑、家具、生活用品、化工器械等。

Description

玻璃加入玻璃纤维或其它纤维技术

技术领域：

玻璃加入纤维后，机械性能得到很大的提高。使用于以建筑、家具、生活用品、甚至机械制造等领域。

技术背景：

玻璃有着硬度大，和钢一样的硬度，甚至钢还硬。密度小，质量轻。透明性好。且含量非常丰富(地壳十几千米内的含量达到65％。)等很多的优点。但它最大的缺点是不耐撞击。遇撞击时非常容易碎裂。遇高温时易膨胀爆裂。此缺点的减小了它的适用范围和安全性能。

虽然现在有强度较大、性能较好的钢化玻璃。其机械性能也不是很理想。如钢化玻璃受到大于能承受的撞击是，整块玻璃都破碎成很多的小块。

还有较先进的夹层玻璃和夹丝玻璃，夹层玻璃是在两块钢化玻璃之间夹放一层透明的PVC材料。它只能在钢化玻璃受到撞击破碎的时候防止玻璃碎块飞散伤害到人，无增强玻璃的强度的作用。夹丝玻璃是在玻璃还处于软化时，预热膨胀系数相近的金属丝或金属网压置到软化的玻璃内。它有增强玻璃抗撞击的作用。也有防止破裂的玻璃块飞散的作用。但抗撞击强度不是很大。且加入金属网后，在很大成度上影响了玻璃的透明性和美观性。

现在的建筑、生活的玻璃产品在较高距离掉下来都会破碎。大大减少了使用寿命，还容易伤害到人。如果加入纤维后，纤维在玻璃内部有很大的牵拉作用，就克服了不耐撞击、易碎裂的缺点。也在很大程度上有防遇高温膨胀爆裂的作用。它的使用范围和安全性将得到很大的提高。在很多方面都能代替木材、塑料等应用。很大的减少了木材的使用量。从而减少了森林的砍伐，保护森林资源。减少塑料的使用量也就减少环境的污染。

发明内容：

本发明是在软化温度较低的玻璃(现称之为熔融体玻璃)内，加入软化温度或耐受温度较高，膨胀系数与熔融体玻璃膨胀系数接近，或小于熔融体玻璃膨胀系数的玻璃纤维或其它纤维。一般玻璃、玻璃纤维和其它纤维的软化温度或耐受温度越高其热膨胀系数越小。膨胀系数要接近，或小于熔融体玻璃膨胀系数的原因是：加入纤维的复合玻璃在受热膨胀时，防膨胀系数过大的纤维把膨胀系数小的熔融体玻璃蹭裂。

 

玻璃(种类)	软化温度(℃)	纤维种类	软化耐受温度(℃)
				普通玻璃	500--600	钾玻璃纤维	700
钾玻璃	700	硼酸盐玻璃纤维	750--800
				硼酸盐玻璃	750--800	铝硅酸盐玻璃纤维	800--900
铝硅酸盐玻璃	800--900	高硅氧玻璃纤维	1500
				高硅氧玻璃	1500	石英玻璃纤维	1500
石英玻璃	1500	氮化硅纤维	1200
				---	---	氮化硼纤维	2000
---	---	含钛裂化硅纤维	1300
				---	---	碳纤维	3000--3500

加入玻璃纤维或其它纤维的特定温度范围，是指熔融体玻璃的软化温度到接近加入玻璃纤维或其它纤维的软化温度或耐受温度之间，不能达到或超过加入玻璃纤维或其它纤维的软化温度或耐受温度。

如：普通玻璃的软化温度是500℃—600℃。可加入软化温度或耐受温度较高于600℃和胀系数接近或小于普通玻璃的玻璃纤维或其它纤维。如加入钾玻璃纤维、硼酸盐玻璃纤维、铝硅酸盐玻璃纤维、高硅氧玻璃纤维、石英玻璃纤维、氮化硅纤维、氮化硼纤维、含钛裂化硅纤维、碳纤维等。

加入玻璃纤维或其它纤维的玻璃，现称之为熔融体玻璃。可以是各种类的玻璃，如：普通玻璃、硼酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、钾玻璃、高硅氧玻璃、石英玻璃等。

要加入熔融体玻璃的玻璃纤维或其它纤维，可以是各种玻璃纤维和其它纤维。但加入玻璃纤维和其它纤维的软化温度或能承受的温度，要高于熔融体玻璃的软化温度；和纤维的膨胀系数与熔融体玻璃膨胀系数接近，或小于熔融体玻璃膨胀系数。可以是钾玻璃纤维、硼酸盐玻璃纤维、铝硅酸盐玻璃纤维、高硅氧玻璃纤维、石英玻璃纤维、氮化硅纤维、氮化硼纤维、含钛裂化硅纤维、碳纤维等。

加入的玻璃纤维或其它纤维，可以只加入一种，也可以同时加入两种或两种以上。

制作原理，按生产需要选定熔融体玻璃的种类。如选硼酸盐玻璃为熔融体玻璃，它的软化温度是750℃—850℃。它可以加入的纤维必须是软化温度或耐受温度大于750℃-850℃，并和750℃-850℃要有一定的温度差距。温度差距越大越方便于制作生产。还有膨胀系数与硼酸盐玻璃膨胀系数接近，或小于硼酸盐玻璃膨胀系数的玻璃纤维或其它纤维。可以选高硅氧玻璃纤维、石英玻璃纤维、氮化硅纤维、氮化硼纤维、含钛裂化硅纤维、碳纤维等。则不能选择加入软化温度比硼酸盐玻璃低的普通玻璃纤维。

由于熔融体玻璃只加热到软化温度或较高，其本身的化学结构还未发生改变，退热后其物理性能也不会改变。玻璃纤维或其它纤维加热都未达到其软化温度或耐受温度，因此加入退热后的玻璃纤维或其它纤维物理性能和化学性能也不会改变。

加入方法：

(一).混合加入法：

将熔融体玻璃在特定温度范围(特定温度范围——指熔融体玻璃的软化温度或高于其软化温度。但不能达到或高于所加入玻璃纤维或其它纤维的软化温度，或耐受温度。)内加热，让熔体玻璃完全软化。

或将高温软化(温度高于要加入玻璃纤维或其它纤维的软化温度或耐受温度)的熔融体玻璃退热到加入玻璃纤维或其它纤维的特定温度范围内。在退热时熔体玻璃要完全处于软化状态。

再将选择加入的短切玻璃纤维和(或)其它纤维在特定温度范围内预热，达到或较高于软化后熔融体玻璃的温度。但不能达到或高于纤维本身的软化温度或耐受温度。然后混合均匀。加入的纤维比例可任意，按需加入。

此方法适用于加入纤维的软化温度或耐受温度较大高于熔融体玻璃的软化温度。以便在加入纤维混合过程中有空气时，在最高的特定温度范围内使熔体玻璃粘稠度小于10Pa.s，在低压或负压，或加入澄清剂等清除空气。

混合均匀，清除空气后。再用牵拉、模具铸造、压置等方法制成其他产品

(二).纤维布、纤维网加入法：

1.模具加入法：

将纤维制作成纤维布或纤维网，做成生产所需要的形状。放入模具内。在特定温度范围内预热到和软化的熔融体玻璃温度一致、或较高。如注入的熔融体玻璃温度较高，较接近加入的玻璃纤维或其它纤维的软化温度，和(或)玻璃纤维或其它纤维加入比例较少，达到不预热加入纤维后不影响产品质量时。此步骤可不用预热纤维布或纤维网。

再注入液体的熔融体玻璃(熔融体玻璃的温度不能达到或高于所加入玻璃纤维或其它纤维的软化温度，或耐受温度)。

2.压置加入法：

将纤维制作成纤维布或纤维网，做成生产所需要的形状。预热到与熔融体玻璃温度一致、较高或较低后，再压置入软化的熔融体玻璃产品内。如注入的熔融体玻璃温度较高，较接近加入的玻璃纤维或其它纤维的软化温度，和(或)玻璃纤维或其它纤维加入比例较少，达到不预热加入纤维后不影响产品质量时。此步骤也可不用预热纤维布或纤维网。

纤维布或纤维网可压置一层，也可以压置多层。可以只压置一种类型纤维布或纤维网，也可以同时压置多种纤维布或纤维网。

(三).复合加入法：

1.上述所有加入方法。可单独使用。也可以两种或两种以上复合使用制作。如先混合法制成一块玻璃，然后还在软化时，在单面或两面压置入预热的纤维布或纤维网。

2.复合加入法的前、后两种方法所加入的玻璃纤维或其它纤维可以一样，也可以不一样。

在制作过程前，熔融体玻璃和玻璃纤维可以加入MnMnO2、CoO、Co2O3、FeO、K2Cr2O7、SBMnO2CoO、Co2O3、FeO、K2Cr2O7、SB2S3、CdS、Fe2O3、AuCl3、Cu2O、CaF2、SnO2、金、银、铜、硒、硫等制成各种颜色。

在各种加入技术的制作过程中，加入纤维的温度能选择在越低的温度加入越好，加入过程的时间越短越好。目的在于使加入的纤维性能保留在最好的状态。

具体实施方法：

(一).混合加入法：选在普通玻璃(软化温度500℃--600℃)加入石英玻璃纤维(可耐受1500℃)，纤维加入比例任意。

(1).将普通玻璃加热或退热到特定温度范围(普通玻璃的软化温度到接近石英玻璃纤维纤维的软化温度的特定温度范围600℃—1400℃左右)内，现在选择加热或退热到1000℃。使普通玻璃在此温度内完全软化，变成液体玻璃。注意，加热完全软化的普通玻璃的温度，不能达到或超过石英玻璃纤维的耐受温度1500℃。避免加入的石英玻璃纤维化学性质改变，其纤维的性能发生改变。一般选定加热温度较低于石英玻璃纤维的耐受温度。使加热完全软化的液态普通玻璃和石英玻璃纤维的耐受温度有一定的温度差距。这样更能切保加入的石英玻璃纤维的性能不变。利于生产。

(2).将短切石英纤维。其纤维长度不要太长，太长了在加入的时候，会缠绕成团状。也不能太短，太短了在玻璃内的牵拉性能不强。现在设石英玻璃纤维的长度为1厘米。预热到和软化的普通玻璃一致的温度1000℃。或较高于、较低于完全软化普通玻璃的温度。但不能达到或超过石英玻璃纤维的软化温度这个范围内预热石英玻璃纤维。现在选择1000℃。

(3).将预热后的短切1厘米的石英玻璃纤维加入完全软化石英玻璃中混合。混合搅拌使石英玻璃纤维在完全软化的普通玻璃内分散均匀。

(4).混合均匀。如果混有空气在内，用高温加热(加热后混合体的温度不能接近或达到石英玻璃纤维的软化温度1500℃)，使混合体中的液体石英玻璃的粘稠度小于10Pa.s，可以同时加入澄清剂和用低压，负压吸引清除空气。再用牵拉、模具铸造等方法制成各种产品。

(二).纤维布、纤维网加入法：

选在普通玻璃(软化温度500℃—600℃)加入铝硅酸盐玻璃纤维布或纤维网(软化温度800℃-900℃以上)。

1.模具加入法：

(1).将铝硅酸盐玻璃纤维制作成纤维布或纤维网，做成产品所需要的形状。放入模具内。加热到700℃或高于700℃，但不能达到或超过铝硅酸盐纤维的软化温度(800℃-900℃)。

(2).把澄清制作好的还处于完全软化的普通玻璃(设温度是700℃)注入模具内。然后退热制成产品。

2.压置加入法：

(1).把澄清制作好的还处于完全软化的普通玻璃(设温度600℃)制成一块1米x1米的平板玻璃。制成后普通玻璃要保持在软化状态。

(2).把铝硅酸盐玻璃纤维制作成两块1米x1米纤维布或纤维网。预热到和还处于完全软化的平板普通玻璃温度600℃一致或较高(但不能达到或超过铝硅酸盐纤维的软化温度。)。

(3).把预热的两块1米x1米的铝硅酸盐玻璃纤维布或纤维网，对齐压置入仍处于完全软化的普通平板玻璃内。退热，制成产品。

(三).复合加入法：

上述的所有方法可单独使用，也可以两种或两种以上复合使用。现在将混合加入法和纤维布、纤维网加入法的压置加入法，两种一起复合使用加入玻璃纤维或其它纤维。

(1).先用混合方法(制作方法同上述的普通玻璃混合加入短切石英玻璃纤维的制作方法步骤相同，这里不再详述。)制成一块1米x1米的普通玻璃加入石英玻璃纤维的平板玻璃。制成之后普通玻璃仍保持在软化状态(设软化的普通玻璃温度为600℃)。

(2)压置加入方法同上述纤维布、纤维网加入法的压置加入法相同。把铝硅酸盐玻璃纤维制作成1米x1米纤维布或纤维网。预热到与熔体玻璃温度600℃一致后(也可以较高或较低)，但预热后温度不能达到或超过铝硅酸盐玻璃纤维的软化温度。然后把1米x1米铝硅酸盐玻璃纤维布或纤维网对齐，压置入仍然处于软化状态的，已经用混合法加入短切石英玻璃纤维的平板普通玻璃。

(3)可以压置在一面，也可以压置两面。压置的铝硅酸盐玻璃纤维布或纤维网可以是一层，也可以先后压置多层。

Claims (10)

1.本发明特征是在软化温度较低的玻璃(现称之熔融体玻璃)内，加入软化温度或耐受温度较高，膨胀系数与熔融体玻璃膨胀系数接近，或小于熔融体玻璃膨胀系数的玻璃纤维或其它纤维。一般玻璃、玻璃纤维和其它纤维的软化温度或耐受温度越高其热膨胀系数越小。

  玻璃(种类) 软化温度(℃) 纤维种类 软化耐受温度(℃) 普通玻璃 500--600 钾玻璃纤维 700 钾玻璃 700 硼酸盐玻璃纤维 750--800 硼酸盐玻璃 750--800 铝硅酸盐玻璃纤维 800--900 铝硅酸盐玻璃 800--900 高硅氧玻璃纤维 1500 高硅氧玻璃 1500 石英玻璃纤维 1500 石英玻璃 1500 氮化硅纤维 1200 --- --- 氮化硼纤维 2000 -- --- 含钛裂化硅纤维 1300 -- --- 碳纤维 3000--3500

如：普通玻璃的软化温度是500℃—600℃。可加入软化温度或耐受温度较高于600℃和膨胀系数接近或小于普通玻璃的玻璃纤维或其它纤维。如加入钾玻璃纤维、硼酸盐玻璃纤维、铝硅酸盐玻璃纤维、高硅氧玻璃纤维、石英玻璃纤维、氮化硅纤维、氮化硼纤维、含钛裂化硅纤维、碳纤维达等。

2.加入玻璃纤维或其它纤维的玻璃，现称之为熔融体玻璃。可以是各种类的玻璃，如：普通玻璃、硼酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、钾玻璃、高硅氧玻璃、石英玻璃等。

3.根据权利要求2所述。要加入熔融体玻璃的玻璃纤维或其它纤维，可以是各种玻璃纤维和其它纤维。但加入玻璃纤维和其它纤维的软化温度或能承受的温度，要高于熔融体玻璃的软化温度；和膨胀系数与熔融体玻璃膨胀系数接近，或小于熔融体玻璃膨胀系数的玻璃纤维或其它纤维。可以加入的纤维有钾玻璃纤维、硼酸盐玻璃纤维、铝硅酸盐玻璃纤维、高硅氧玻璃纤维、石英玻璃纤维、氮化硅纤维、氮化硼纤维、含钛裂化硅纤维、碳纤维等。加入的玻璃纤维或其它纤维，可以只加入一种，也可以同时加入两种或两种以上。

4.制作原理，按生产需要选定熔融体玻璃的种类。如选硼酸盐玻璃为熔融体玻璃，它的软化温度是750℃—850℃。它可以加入的纤维必须是软化温度或耐受温度大于750℃—850℃，并和750℃—850℃要有一定的温度差距。温度差距越大越方便于制作生产。还有膨胀系数与硼酸盐玻璃膨胀系数接近，或小于硼酸盐玻璃膨胀系数的玻璃纤维或其它纤维。可以选高硅氧玻璃纤维、石英玻璃纤维、氮化硅纤维、氮化硼纤维、含钛裂化硅纤维、碳纤维等。则不能选择加入软化温度比硼酸盐玻璃低的普通玻璃纤维。

由于熔融体玻璃只加热到软化温度或较高，其本身的化学结构还未发生改变，退热后其物理性能也不会改变。玻璃纤维或其它纤维加热未达到其软化温度或耐受温度，因此加入后的玻璃纤维或其它纤维的化学性能和物理性能也不会改变。

5.混合加入法：

将熔融体玻璃在特定温度范围(特定温度范围——指熔融体玻璃的软化温度或高于其软化温度。但不能达到或高于所加入玻璃纤维或其它纤维的软化温度或耐受温度。)内加热。注意不能达到或高于所加入玻璃纤维或其它纤维的软化温度，或耐受温度。使熔融体玻璃在特定温度范围内受热，完全软化变成液体玻璃。

如果是高温软化的熔融体玻璃(温度高于加入的玻璃纤维或其它纤维的软化温度或耐受温度)。在加入玻璃纤维或其它纤维之前。要把受高温软化的熔融体玻璃退热到低于所加入玻璃纤维和其它纤维的软化温度或耐受温度。熔融体玻璃退热后要保证其完全在软化状态，不能有硬结。

再将选择加入的“短切”的玻璃纤维和(或)其它纤维预热，达到或较高于完全软化后熔融体玻璃的温度。但不能达到或高于纤维本身的软化温度或耐受温度。然后混合均匀。加入的纤维比例可任意，按需加入。

此方法适用于加入纤维的软化温度或耐受温度较大的高于熔融体玻璃的软化温度。以便在加入纤维混合过程中有空气时，在最高的特定温度范围内使熔融体玻璃粘稠度小于10Pa.s，在低压或负压，或加入澄清剂等清除空气。

混合均匀，清除空气后再用牵拉、模具铸造、压置等制造成其它产品。

6.纤维布、纤维网加入法：

可将纤维制作成纤维布或纤维网，做成生产所需要的形状。放入模具内。在特定温度范围内预热(加入纤维量少或熔融体玻璃温度较高时，有时可不用预热)。预热时不能高于玻璃纤维或其它纤维本身的软化温度或耐受温度。再注入液体熔融体玻璃(液体玻璃的温度不能达到或高于所加入玻璃纤维或其它纤维的软化温度，或耐受温度)。

还可将纤维制作成纤维布或纤维网，做成生产所需要的形状。预热加温到指定温度后(加入纤维量少或熔融体玻璃温度较高时，有时可不用预热)，再压置入软化的熔融体玻璃内。可以是压置一层，也可以是多层。压置的纤维可以是同一种类纤维，也可以是不同种类纤维。

此方法用于熔融体玻璃的软化温度和加入的纤维的软化温度或耐受温度差距较小的生产，也可以用于差距大的生产。

7.复合加入法：

上述所有加入方法。可单独使用。也可以两种或两种以上混合使用制作。如先混合法制成一块玻璃，然后还在软化时，在单面或两面压置入预热的纤维布或纤维网。

8.复合加入法中，各种加入法加入的玻璃纤维或其它纤维种类可以一样，也可以不一样。

如，在普通玻璃混合加入石英玻璃纤维制成一块平板玻璃，制成后仍使其处于软化状态。再预热两块铝硅酸盐玻璃纤维布或纤维网分别压置入平板玻璃的两面。

也可以是在普通玻璃混合加入石英玻璃纤维制成一块平板玻璃，制成后仍使其处于软化状态。再预热一块石英玻璃纤维网压置入平板玻璃的一面，在预热一块碳纤维布压置入平板玻璃的另一面。

9.在各种加入技术的制作过程中，加入纤维的温度能选择在越低的温度加入越好，加入过程的时间越短越好。目的在于使加入的纤维性能保留在最好的状态。

10.在制作过程前，熔体玻璃和玻璃纤维可以加入MnMnO2、CoO、Co2O3、FeO、K2Cr2O7、SBMnO2、CoO、Co2O3、FeO、K2Cr2O7、SB2S3、CdS、Fe2O3、AuCl3、Cu2O、CaF2、SnO2、金、银、铜、硒、硫等制成各种颜色。