CN104169229A - 玻璃组合物和由其制备的纤维 - Google Patents

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Abstract

本发明的一些实施方式提供了由批料组合物形成的可纤维化的玻璃组合物，所述批料组合物包含一种或多种玻璃质矿物的量，包括珍珠岩和/或浮石。本发明的一些实施方式涉及由这种批料组合物形成的玻璃纤维，且复合材料和其它材料包含这种玻璃纤维。

Description

玻璃组合物和由其制备的纤维
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年2月3日提交的美国临时申请序列号No.61/594,426的优先权，所述No.61/594,426临时申请也是于2012年2月3日提交的美国专利申请序列号No.13/365,590的部分继续申请，所述No.13/365,590申请是于2009年8月3日提交的美国专利申请序列号No.12/534,490的部分继续申请，上述专利中的每一件在此通过引用并入本文，如同在此处完整给出一样。
发明领域
本发明涉及玻璃组合物，且特别地涉及用于形成纤维的玻璃组合物。
发明背景
连续玻璃纤维(E型玻璃和C型玻璃)的大规模商业化生产包括将主要由本质上是结晶或基本上结晶的矿物构成的批料熔融。这些结晶原材料到玻璃态的转化需要在熔融过程中施加大量的能量。考虑到伴随结晶材料的大量的能源投入，玻璃质或非晶矿物有时已经被用于玻璃组合物的生产。玻璃质或非晶结构能够减少熔融过程中消耗的能源的量。例如，已经使用诸如玄武岩和黑曜岩的玻璃质矿物作为用于生产矿棉的原料的重要部分。
但是，与有些玻璃质矿物相关的缺点是这些矿物的高铁含量。玄武岩和黑曜岩都包含相对大量的铁，由此使它们产生高度吸收能量的熔体。因此，常规燃气炉的使用对于这些矿物的熔融加工典型地是不实用的。电熔可以用于处理高铁含量的玻璃质矿物，但是与常规燃气炉技术相比这在大量玻璃纤维生产中常常是一种限制。用于生产E型玻璃和C型玻璃纤维的原料通常含铁量低，由此允许大规模燃气炉的使用。
珍珠岩(及其膨胀形态浮石)是以玻璃质形态天然存在的矿物。珍珠岩还未被广泛用作玻璃生产中的原料，这部分归因于其组成参数。珍珠岩的主要成分为SiO2、Al2O3和碱金属氧化物(R2O)。SiO2典型地在珍珠岩中以约70-约75wt％的量存在。Al2O3典型地在珍珠岩中以约12-约15wt％的量存在。碱金属氧化物典型地在珍珠岩中以约3-约9wt％的量存在。这些参数与多种广泛使用的玻璃组合物的组成要求冲突，例如，包括E型玻璃和C型玻璃的那些组成要求。
例如，E型玻璃组合物适于形成玻璃纤维。因此，大多数用于增强应用(例如聚合物增强应用的玻璃纤维)由E型玻璃组合物形成。E型玻璃组合物通常限制碱金属氧化物的量不超过2％。珍珠岩的高碱金属氧化物含量与此限制不符，且致使珍珠岩很大程度上不适合在用于生产E型玻璃组合物的批料组合物中使用。
此外，C型玻璃组合物也已被用于形成在酸性环境中耐腐蚀的纤维。为了能够耐酸性腐蚀，C型玻璃组合物包含高的SiO2含量和低的Al2O3含量(＜8wt％)。珍珠岩的高Al2O3含量通常排除了珍珠岩在用于生产C型玻璃组合物的批料组合物中的使用。
发明概述
一方面，本发明提供了由包含大量的一种或多种玻璃质矿物的批料组合物形成的玻璃组合物，所述玻璃质矿物包括珍珠岩和/或浮石。另一方面，本发明提供了由本文所述的玻璃组合物形成的玻璃纤维。
在一些实施方式中，本发明提供了由包含至少50wt％的玻璃质矿物和至少5wt％的钠源的批料组合物形成的玻璃组合物，其中所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2与Al2O3的组合。在一些实施方式中，所述批料组合物包含至少65wt％的玻璃质矿物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2与Al2O3的组合。在一些实施方式中，包含SiO2与Al2O3的组合的玻璃质矿物为珍珠岩、浮石或它们的混合物。
在其它实施方式中，本发明提供了由包含至少10wt％玻璃质矿物和至少5wt％的钠源的批料组合物形成的玻璃组合物，其中所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2与Al2O3的组合。在一些实施方式中，所述批料组合物包含至少25wt％的玻璃质矿物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2与Al2O3的组合。在一些进一步的实施方式中，批料组合物包含至少40wt％的玻璃质矿物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2与Al2O3的组合。在一些实施方式中，包含SiO2与Al2O3的组合的玻璃质矿物为珍珠岩、浮石或它们的混合物。
此外，在一些实施方式中，所述批料包含至少10wt％的钠源。在一些实施方式中，钠源包括碳酸钠(苏打)。
在一些实施方式中，例如，那些使用较低含量的玻璃质矿物的情况，批料可包含一种或多种另外的硅和/或铝的源。在一些这样的实施方式中，批料可包含至少10wt％的硅和铝两者的源。在一些这样的实施方式中，硅和铝两者的源为含铝的硅酸盐矿物，例如高岭石、地开石、埃洛石、珍珠陶土、蒙脱石，或碱金属铝硅酸盐。在一些实施方式中，批料包含至少10wt％的硅源。在一些实施方式中，批料包含至少10wt％的铝源。
在另一实施方式中，本发明提供了玻璃组合物，其包含53-64wt％的SiO2、8-12wt％的Al2O3、8.5-18wt％的碱金属氧化物(R2O)组分和金属氧化物(RO)组分，其中所述金属氧化物组分以提供约0.15-约1.5的R2O/RO质量比的量存在。在一些这样的实施方式中，所述玻璃组合物包括10-12wt％的Al2O3。
在另一实施方式中，本发明提供了玻璃组合物，其包含53-64wt％的SiO2、8-12wt％的Al2O3、8.5-18wt％的碱金属氧化物(R2O)组分和金属氧化物(RO)组分，其中所述金属氧化物组分以提供约0.15-约1.7的R2O/RO质量比的量存在。在一些这样的实施方式中，所述玻璃组合物包括10-12wt％Al2O3。
在一些实施方式中，R2O组分包括Na2O、K2O或Li2O或它们的混合物。在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物以6.5wt％-约16wt％的量包含Na2O。在一些实施方式中，玻璃组合物以0.5wt％-5wt％的量包含K2O，在一些实施方式中为0.5wt％-4wt％，且在进一步实施方式中为2wt％-4wt％。在一些实施方式中，玻璃组合物以至多2wt％的量包含Li2O。
在一些实施方式中，RO组分包括MgO、CaO、SrO、BaO或ZnO或它们的混合物。在一些实施方式中，RO组分以7wt％-31wt％的量存在于本发明的玻璃组合物中。在一种实施方式中，玻璃组合物以至多约5wt％的量包含MgO。在一些实施方式中，玻璃组合物以7wt％-26wt％的量包含CaO。在一些实施方式中，玻璃组合物以至多3wt％的量包含ZnO。
在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物包含除RO以外的金属氧化物，其包括但不限于ZrO2、TiO2、MnO2或La2O3或它们的混合物。
在另一实施方式中，本发明提供了玻璃组合物，其包含56-63wt％的SiO2、9-12wt％的Al2O3、12-17wt％的RO(CaO+MgO)、12-14wt％的R2O(Na2O+K2O)、0-2wt％的Li2O、0-3wt％的ZnO、0-3wt％的ZrO2、0-3wt％的MnO2和0-3wt％的La2O3。
在另一实施方式中，本发明提供了玻璃组合物，其包含60-64wt％的SiO2、9-12wt％的Al2O3、7-15wt％的RO(CaO+MgO)、13-15.5wt％的R2O(Na2O+K2O)、0-2wt％的Li2O、0-3wt％的ZnO、0-3wt％的ZrO2、0-3wt％的MnO2和0-3wt％的La2O3。
在另一实施方式中，本发明提供了玻璃组合物，其包含55-63wt％的SiO2、9-14wt％的Al2O3、11-16.5wt％的RO(CaO+MgO)、14-17wt％的R2O(Na2O+K2O)、0-2wt％的Li2O、0-3wt％的ZnO、0-3wt％的ZrO2、0-3wt％的MnO2和0-3wt％的La2O3。
在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物的Fe2O3含量少于1wt％。在其它实施方式中，玻璃组合物可包含少于的0.7wt％Fe2O3。
按照本发明一些实施方式的玻璃组合物是可纤维化的。在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物具有1120℃-约1300℃的成型温度(TF)。本文所用的术语“成型温度”是指玻璃组合物粘度为1000泊的温度(或“log3温度”)。在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物是在成型温度下可纤维化的。此外，在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物具有约1020℃-约1240℃的液相温度(TL)。在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物的成型温度与液相温度之间的差值为约45℃-约165℃。在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物的成型温度与液相温度之间的差值为至少为65℃。
在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物在成型温度下的熔融密度为2.35g/cm3-2.40g/cm3。在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物的熔融密度为2.36g/cm3-2.38g/cm3。
在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物在成型温度下的熔融表面张力为约390x10-3N/m-400x10-3N/m。
如本文提供的，可以由本发明玻璃组合物的一些实施方式形成玻璃纤维。在一些实施方式中，由本发明玻璃组合物形成的纤维的模量(E)为约53GPa-约65GPa。此外，在一些实施方式中，由本发明玻璃组合物形成的纤维的比强度为1.30-1.35x105m。
在一些实施方式中，由本发明玻璃组合物形成的玻璃组合物，还显示耐酸和碱腐蚀性。例如，在一种实施方式中，由本发明玻璃组合物形成的纤维当在100℃下暴露于1N H2SO4(pH 0)达1小时时的失重(wt％)为约0.55-约0.60。在另一实施方式中，由本发明玻璃组合物形成的纤维当在100℃下暴露于0.1N NaOH(pH 12)达1小时时的失重(wt％)为约0.25-0.30。
在一些实施方式中，本发明的玻璃纤维可以是连续的。在一些实施方式中，多根玻璃纤维可以聚集为丝束。在一些实施方式中，多根玻璃纤维或多根玻璃纤维束可组合成粗纱。本发明的一些实施方式涉及由多根玻璃纤维形成的纱线。虽然纤维或多根纤维可被称为连续的，本领域普通技术人员将会理解被称为连续的玻璃纤维(以及同样地，玻璃纤维束或粗纱)没有无限的长度，例如，因为生产中发生的断裂，玻璃纤维被缠成捆等。
本发明的一些实施方式涉及由本发明的玻璃组合物形成的短切玻璃纤维。如下所述，本发明的玻璃纤维可以切成多种长度，其依赖于若干因素，包括，例如，所述玻璃纤维的期望的用途。在一些实施方式中，本发明的玻璃纤维的长度小于约105毫米。在一些实施方式中，玻璃纤维的长度小于约13毫米。在一些实施方式中，玻璃纤维可被切短且长度大于约3毫米。在一些实施方式中，玻璃纤维可被切短且长度大于约50毫米。在一些实施方式中，所述多根短切玻璃纤维可以是湿法玻璃纤维，从而施胶组合物(或其它涂料组合物)还未在所述玻璃纤维的表面完全干燥。
本发明的一些实施方式涉及织物，其包含由本发明的玻璃组合物形成的多根玻璃纤维。这种织物在一些实施方式中可以是织造布，且在其它实施方式中可以是无纺布。
由本发明的玻璃组合物形成的玻璃纤维可被用于多种增强应用中。在一些实施方式中，本发明的玻璃纤维被用于聚合物的增强，所述聚合物包括热塑性材料和热固性材料。在一些实施方式中，由本发明玻璃组合物形成的玻璃纤维被用于建筑材料的增强，其包括但不限于水泥和例如屋顶板(shingle)的屋顶体系。其它用途在本文中公开。
本发明的一些实施方式涉及聚合物复合材料，其包含聚合物材料和所述聚合物材料中的多根玻璃纤维，所述多根玻璃纤维由本发明玻璃组合物形成。在一些实施方式中所述聚合物材料可以是热塑性聚合物，且在其它实施方式中可以是热固性聚合物。所述至少一种玻璃纤维可如上所述被切短且具有多种长度，其取决于，例如，特定聚合物材料。例如，在一些实施方式中所述多根玻璃纤维的长度小于约105毫米，且在其它实施方式中小于约13毫米。所述多根玻璃纤维的长度在一些实施方式中可以大于约50微米，在其它实施方式中大于约3毫米，且在其它实施方式中大于约50毫米。在一些实施方式中，所述多根玻璃纤维可以是织造布和/或无纺布。
在另一方面，本发明提供了由包含大量一种或多种玻璃质矿物的批料组合物制备玻璃组合物的方法，所述批料组合物包括珍珠岩和/或浮石。
在一种实施方式中，本发明的生产玻璃组合物的方法包括提供包含至少至少10wt％的玻璃质矿物和至少5wt％的钠源的批料组合物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合和将所述批料组合物加热到足以形成所述玻璃组合物的温度。在一些实施方式中，批料包含至少10wt％的另外的硅和铝两者的源。在一些实施方式中，批料包含至少10wt％的另外的硅源。在一些实施方式中，批料包含至少10wt％的另外的铝源。在一些实施方式中，批料组合物中玻璃质矿物的量为至少50wt％。在一些实施方式中，将所述批料组合物加热到约1400℃-约1450℃。
这些和其它实施方式更详细地在下面的详述中呈现。
附图简述
图1提供了高温差热分析(DTA)的结果，其比较了按照本发明的一种实施方式的细粒状珍珠岩和粗粒状珍珠岩的从固体向液体的转化。
图2展示了用于测定本发明实施方式的玻璃组合物的熔体粘度的设备。
图3展示了用于测定本发明实施方式的玻璃组合物的液相温度(TL)的加热炉的热电偶位置和加热线圈的圈数。
图4提供了本发明一种实施方式的玻璃组合物、两种市售E型玻璃组合物和C型玻璃组合物的温度-粘度曲线。
图5提供了本发明一种实施方式的玻璃组合物和两种市售E型玻璃组合物的作为温度的函数的熔融玻璃表面张力。
图6为本发明一种实施方式的玻璃组合物和两种市售E型玻璃组合物的熔体或熔融玻璃密度作为温度的函数的曲线。
图7为本发明一种实施方式的玻璃组合物以及E型玻璃组合物和C型玻璃组合物的导电率作为温度的函数的曲线。
图8提供了多种批料组合物向本发明一种实施方式的玻璃熔体组合物转化的能量要求。
图9为按照本发明的一种实施方式的玻璃组合物以及E型玻璃和C型玻璃组合物的吸收谱图曲线。图9的上隅角展示了所述多种玻璃的温度-粘度关系。
图10为展示了当置于1N H2SO4中，按照本发明的一种实施方式的玻璃组合物以及多种E型玻璃组合物的随着时间推移的失重曲线。
图11为展示了当置于硫酸和柠檬酸溶液中，按照本发明的一种实施方式的玻璃组合物以及不含硼E型玻璃组合物的随着时间推移的失重曲线。
图12总结了本发明一些实施方式的多种玻璃组合物的纤维强度的威布尔统计分析。
图13为展示了按照本发明的一种实施方式的玻璃组合物以及E型玻璃和C型玻璃组合物的耐水解性的曲线。
详细说明
除非有相反说明，否则在下面说明书中描述的数值参数是近似值，其可以根据试图通过本发明得到的期望性能而变化。至少，以及不试图限制等同原则对权利要求范围的适用，各数值参数应当至少根据所报道的有效数字的数目并采用普通的舍入技术来解释。
尽管描述本发明的宽范围的数值范围和参数是近似值，但是在具体实施例中给出的数值被尽可能精确地报道。然而，任何数值固有地包含由它们各自的试验测量中发现的标准偏差必然引起的一定误差。此外，本文公开的所有范围应当理解为包括其中所包含的任何和所有子范围。例如，所述的“1-10”的范围应当被认为包括在最小值1与最大值10之间(且包含端点值)的任何和所有子范围；即，以1或更大的最小值开始(例如1-6.1)并且以10或更小的最大值结束(例如5.5-10)的所有子范围。另外，被称为“并入本文”的任何参考文献应当理解为以其全部内容并入。
需进一步注意，用于本说明书的单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数对象，除非清楚和明确地限于一个对象。
本发明的某些实施方式可利用玻璃质矿物所提供的多种热力学和加工优点来提供具备期望性能的玻璃组合物。一方面，本发明提供了由包含大量一种或多种玻璃质矿物的批料组合物形成玻璃组合物，所述玻璃质矿物包括珍珠岩和/或浮石。在一些实施方式中所述玻璃组合物可以是可纤维化的玻璃组合物。在一些实施方式中，由本发明玻璃组合物形成的玻璃纤维能够显示有利的性能，包括但不限于等于或者胜过由先前的组合物如E型玻璃组合物和C型玻璃组合物形成的玻璃纤维的机械和耐腐蚀性能。
本发明的多种实施方式提供了玻璃组合物，包括但不限于可纤维化的玻璃组合物。在一些实施方式中，本发明提供了由包含至少10wt％的玻璃质矿物形成的玻璃组合物，和至少5wt％的钠源批料组合物，其中所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。在一些实施方式中，批料组合物包含至少25wt％的玻璃质矿物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。在一些进一步的实施方式中，批料组合物包含至少40wt％的玻璃质矿物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。
在一些实施方式中，本发明提供了包含至少50wt％的玻璃质矿物和至少5wt％的钠源的批料组合物形成的玻璃组合物，其中所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。在一些实施方式中，批料组合物包含至少65wt％的玻璃质矿物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。在另一实施方式中，批料组合物包含至少68wt％的玻璃质矿物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。
在一些实施方式中，包含SiO2和Al2O3组合的所述玻璃质矿物是珍珠岩，浮石或它们的混合物。
此外，在一些实施方式中，批料组合物包含至少10wt％的钠源。在另一实施方式中，批料组合物包含至少12wt％的钠源。在一些实施方式中，用于本发明批料组合物中的合适的钠源包括碳酸钠(苏打)。
在一些实施方式中，例如，那些使用较低含量的玻璃质矿物的情况，批料可包含一种或多种另外的硅和/或铝的源。在一些这样的实施方式中，批料可包含至少10wt％的硅和铝两者的源。在一些这样的实施方式中，硅和铝两者的另外的源为含铝的硅酸盐矿物，例如高岭石、地开石、埃洛石、珍珠陶土、蒙脱石，或碱金属铝硅酸盐。在一些实施方式中，批料包含至少10wt％的硅源。在一些这样的实施方式中，所述硅源可以是含硅的矿物，例如二氧化硅。在一些实施方式中，批料包含至少10wt％的铝源。在一些这样的实施方式中，所述铝源可以是含铝的矿物，例如金刚砂。
在另一实施方式中，本发明提供了包含53-64wt％SiO2，8-12wt％Al2O3，8.5-18wt％碱金属氧化物(R2O)组分和金属氧化物(RO)组分的玻璃组合物，其中所述金属氧化物组分以提供约0.15-约1.5的R2O/RO质量比的量存在。
在一些实施方式中，R2O组分不限于一种化合物，而是可以包含多种化合物。在一些实施方式中，R2O组分包括Na2O，K2O或Li2O或它们的混合物。此外，在一些实施方式中而且不受限制地，R2O组分可以意味着只是Na2O，只是K2O，只是Li2O，Na2O和K2O的组合，K2O和Li2O的组合，Na2O和Li2O的组合，或Na2O、K2O和Li2O的组合。
在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物以6.5wt％-约16wt％的量包含Na2O。在一些实施方式中，玻璃组合物以9wt％-14wt％的量包含包含Na2O。在另一实施方式中，玻璃组合物以9wt％-13wt％的量包含Na2O。在一些实施方式中，玻璃组合物10wt％-12.5wt％的量包含Na2O。
在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物以0.5wt％-5wt％的量包含K2O。在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物以0.5wt％-4wt％的量包含K2O。在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物，以2wt％-4wt％的量包含K2O。在一些实施方式中，玻璃组合物以2.5wt％-3.5wt％的量包含K2O。
在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物以至多2wt％的量包含Li2O。在另一实施方式中，玻璃组合物以0.5wt％-1.5wt％的量包含Li2O。
在一些实施方式中，RO组分包括MgO、CaO、SrO、BaO或ZnO或它们的混合物。在一些实施方式中，RO组分可以只包含MgO，只包含CaO，只包含SrO，只包含BaO或只包含ZnO。在一些实施方式中，RO组分可以包含MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO中两种或多种金属氧化物的任意组合。在一些实施方式中，RO组分在本发明的玻璃组合物以7wt％-31wt％的量存在。
在一种实施方式中，本发明的玻璃组合物以至多5wt％的量包含MgO。在另一实施方式中，玻璃组合物以1wt％-4wt％的量包含MgO。在一些实施方式中，玻璃组合物以2wt％-3wt％的量包含MgO。在一些实施方式中，玻璃组合物以<1wt％的量包含MgO。在一些实施方式中，玻璃组合物以<0.5wt％的量包含MgO。
在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物以7wt％-26wt％的量包含CaO。在另一实施方式中，玻璃组合物以8wt％-20wt％的量包含CaO。在一些实施方式中，玻璃组合物以8wt％-14wt％的量包含CaO。在另一实施方式中，玻璃组合物以10wt％-14wt％的量包含CaO。在一些组合物中，玻璃组合物以9wt％-11wt％的量包含CaO。
在一些实施方式中，玻璃组合物以至多3wt％的量包含ZnO。
在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物包含除RO之外的金属氧化物，包括但不限于ZrO2、TiO2、MnO2或La2O3或它们的混合物。在一些实施方式中，玻璃组合物可以以至多3wt％的量包含ZrO2，至多3wt％的量包含TiO2，至多3wt％的量包含MnO2和/或以至多3wt％的量包含La2O3。在一些实施方式中，玻璃组合物可以以至多1wt％的量包含TiO2。
在另一实施方式中，本发明提供了包含53-64wt％的SiO2、8-12wt％的Al2O3、8.5-18wt％的碱金属氧化物(R2O)组分和金属氧化物(RO)组分的玻璃组合物，其中所述金属氧化物组分以提供约0.15-约1.7的R2O/RO质量比的量存在。
在另一实施方式中，本发明提供了玻璃组合物，其包含56-63wt％的SiO2、9-12wt％的Al2O3、12-17wt％的RO(CaO+MgO)、12-14wt％的R2O(Na2O+K2O)、0-2wt％的Li2O、0-3wt％的ZnO、0-3wt％的ZrO2、0-3wt％的MnO2和0-3wt％的La2O3。
在另一实施方式中，本发明提供了玻璃组合物，其包含60-64wt％的SiO2、9-12wt％的Al2O3、7-15wt％的RO(CaO+MgO)、13-15.5wt％的R2O(Na2O+K2O)、0-2wt％的Li2O、0-3wt％的ZnO、0-3wt％的ZrO2、0-3wt％的MnO2和0-3wt％的La2O3。
在另一实施方式中，本发明提供了玻璃组合物，其包含55-63wt％的SiO2、9-14wt％的Al2O3、11-16.5wt％的RO(CaO+MgO)、14-17wt％的R2O(Na2O+K2O)、0-2wt％的Li2O、0-3wt％的ZnO、0-3wt％的ZrO2、0-3wt％的MnO2和0-3wt％的La2O3。
在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物的Fe2O3的含量少于1wt％。在其它实施方式中，玻璃组合物可以包含少于0.7wt％的Fe2O3。
在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物的成型温度(TF)为约1120℃-约1300℃。在另一实施方式中，本发明的玻璃组合物的成型温度为约1150℃-约1250℃。在一些实施方式中，玻璃组合物的成型温度为约1200℃-约1240℃。
在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物的液相温度为约1020℃-约1240℃。在另一实施方式中，本发明的玻璃组合物的液相温度为约1070℃-约1200℃。在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物的液相温度为约1110℃-约1150℃。
在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物的成型温度和液相温度的差值为约45℃-约165℃。在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物成型温度和液相温度的差值为至少65℃。
在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物在成型温度下的熔融密度为2.35g/cm3-2.40g/cm3。在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物的熔融密度为2.36g/cm3-2.38g/cm3。如本文进一步所述，在一些实施方式中，一些本发明的玻璃组合物的熔融密度比一些E型玻璃组合物的熔融密度低5％-7％。因此，由本发明的一些玻璃组合物形成的玻璃纤维与一些E型玻璃纤维相比每单位体积更轻。更轻的玻璃纤维可在许多应用中有利，特别是材料增强应用，比如聚合物增强应用，其中重量减轻经常是非常期望的。此外，由于较低的密度，由本发明的一些玻璃组合物形成的玻璃纤维与一些相同重量的E型玻璃纤维相比可以具有更大的直径，由此提供增强的机械性能。
另外，在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物在成型温度下的熔融表面张力为约390x10-3N/m-400x10-3N/m。
如本文所提供的，可以由包含大量一种或多种包括珍珠岩和/或浮石的玻璃质矿物的批料组合物生产本发明的玻璃组合物。在生产由包含大量玻璃质矿物的批料组合物时，本发明的玻璃组合物可以在一些实施方式中实现相当大的节能。如本文进一步所述，在一些实施方式中，本发明的玻璃组合物的熔体的生产所需能量与生产一些E型玻璃组合物的熔体所需的能量相比少至多33％。
可由多种方法制备本发明的玻璃组合物。在一种实施方式中，生产玻璃组合物的方法包括提供包含至少50wt％的玻璃质矿物和至少5wt％的钠源批料组合物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合以及将批料组合物加热到足以形成玻璃组合物熔体的温度。在其它实施方式中，生产玻璃组合物的方法包括提供包含至少10wt％的玻璃质矿物和至少5wt％的钠源的批料组合物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包括SiO2和Al2O3的组合以及将批料组合物加热到足以形成玻璃组合物熔体的温度。在一些实施方式中，将批料组合物加热到约1400℃-约1450℃的温度。在一些实施方式中，例如，那些使用较低含量的玻璃质矿物的情况，批料可包含至少10wt％的硅和铝两者的另外的源。在一些这样的实施方式中，硅和铝两者的源为包含铝的硅酸盐矿物，例如高岭石，地开石，埃洛石，珍珠陶土，蒙脱石，或碱金属铝硅酸盐。在一些实施方式中，批料可包含至少10wt％的另外的硅源。在一些实施方式中，批料可包含至少10wt％的另外的铝源。
在一些实施方式中，批料组合物包含至少65wt％的玻璃质矿物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。在另一实施方式中，批料组合物包含至少68wt％的玻璃质矿物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。在一些实施方式中，批料组合物包含至少25wt％的玻璃质矿物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。在另一实施方式中，批料组合物包含至少40wt％的玻璃质矿物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。
在一些实施方式中，以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合的玻璃质矿物为珍珠岩，浮石或它们的混合物。在一些实施方式中，用于生产本发明的玻璃组合物的珍珠岩和/或浮石以粒状或粉末形式提供。在一些实施方式中，与较粗的粒度相比，通过使用具有细粒度的珍珠岩和/或浮石组合物能够实现额外的节能。图1说明了高温差热分析(DTA)的结果，其比较细粒状珍珠岩(约200目)和粗粒状珍珠岩(约45目)的从固体向液体的转化。如图1所示，虽然细粒状和粗粒状珍珠岩在室温下都是玻璃质或非晶的，但是细粒状珍珠岩在从固体向液体的转化过程中比粗粒状珍珠岩需要更少的能量。此外，细粒状珍珠岩比粗粒状珍珠岩在更低的温度下开始形成液体。
此外，在一些实施方式中，本发明的批料组合物包含至少10wt％的钠源。在一些实施方式中，批料组合物包含至少12wt％的钠源。在一些实施方式中，用于本发明批料组合物的合适的钠源，包括碳酸钠(苏打)。
在一些实施方式中，用于生产本发明的玻璃组合物的批料组合物进一步包含其它矿物，其包括但不限于，石灰石、白云石或它们的混合物。在一种实施方式中，例如，批料组合物进一步包含至多17wt％的石灰石。在另一实施方式中，批料组合物进一步包含至多13wt％的白云石。
如本文所提供的，玻璃纤维可以由本发明的任一种玻璃组合物形成。可以使用本领域已知的形成玻璃纤维的任意方法，以及更理想地本领域已知的任何用于形成基本上连续的玻璃纤维的工艺，以形成按照本发明的多种实施方式的玻璃纤维。例如，尽管在本文中不受限制，可以使用直接熔融或间接熔融纤维成型法形成按照本发明的非限制性实施方式的玻璃纤维。这些方法在本领域是公知的，对于其进一步的论述鉴于本公开内容认为是不必要的。例如，参见K.L.Loewenstein，The Manufacturing Technology of Continuous Glass Fibers，第3版，Elsevier，N.Y.，1993第47-48和117-234页。
在一种实施方式中，本发明提供了包含玻璃组合物的玻璃纤维，所述玻璃组合物由包含至少50wt％的玻璃质矿物和至少5wt％的钠源的批料组合物形成，其中所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。在一些实施方式中，批料组合物包含至少65wt％的玻璃质矿物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。在另一实施方式中，批料组合物包含至少68wt％的玻璃质矿物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。
在另一实施方式中，本发明提供了包含玻璃组合物的玻璃纤维，所述玻璃组合物由包含至少10wt％的玻璃质矿物和至少5wt％的钠源的批料组合物形成，其中所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。在一些实施方式中，批料组合物包含至少25wt％的玻璃质矿物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。在另一实施方式中，批料组合物包含至少48wt％的玻璃质矿物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。在一些进一步的实施方式中，例如，那些使用较低含量的玻璃质矿物的情况，批料组合物包含至少10wt％的硅和铝两者的另外的源。在一些实施方式中，批料包含至少10wt％的另外的硅源。在一些实施方式中，批料包含至少10wt％的另外的铝源。
在另一实施方式中，本发明提供了玻璃纤维，其包含53-64wt％的SiO2、8-12wt％的Al2O3、8.5-18wt％的碱金属氧化物(R2O)组分和金属氧化物(RO)组分，其中所述金属氧化物组分以提供约0.15-约1.5的R2O/RO质量比的量存在。在一些这样的实施方式中，所述玻璃组合物包括10-12wt％的Al2O3。
在另一实施方式中，本发明提供了玻璃纤维，其包含53-64wt％的SiO2、8-12wt％的Al2O3、8.5-18wt％的碱金属氧化物(R2O)组分和金属氧化物(RO)组分，其中所述金属氧化物组分以提供约0.15-约1.7的R2O/RO质量比的量存在。在一些这样的实施方式中，所述玻璃组合物包括10-12wt％的Al2O3。
在另一实施方式中，本发明提供了玻璃纤维，其包含56-63wt％的SiO2、9-12wt％的Al2O3、12-17wt％的RO(CaO+MgO)、12-14wt％的R2O(Na2O+K2O)、0-2wt％的Li2O、0-3wt％的ZnO、0-3wt％的ZrO2、0-3wt％的MnO2和0-3wt％的La2O3。
在另一实施方式中，本发明提供了玻璃纤维，其包含60-64wt％的SiO2、9-12wt％的Al2O3、7-15wt％的RO(CaO+MgO)、13-15.5wt％的R2O(Na2O+K2O)、0-2wt％的Li2O、0-3wt％的ZnO、0-3wt％的ZrO2、0-3wt％的MnO2和0-3wt％的La2O3。
在另一实施方式中，本发明提供了玻璃纤维，其包含55-63wt％的SiO2、9-14wt％的Al2O3、11-16.5wt％的RO(CaO+MgO)、14-17wt％的R2O(Na2O+K2O)、0-2wt％的Li2O、0-3wt％的ZnO、0-3wt％的ZrO2、0-3wt％的MnO2和0-3wt％的La2O3。
在一些实施方式中，由本发明的玻璃组合物形成的纤维的模量(E)为约53.0GPa-约65.0GPa。在另一实施方式中，由本发明的玻璃组合物形成的纤维的模量(E)为约56GPa-约62GPa。此外，在一些实施方式中，由本发明的玻璃组合物形成的纤维的比强度为1.30-1.35x105m。
在一些实施方式中，由本发明的玻璃组合物形成的纤维还显示了耐酸和碱腐蚀性。例如，在一种实施方式中，由本发明的玻璃组合物形成的玻璃纤维在96℃下暴露于1N H2SO4(pH 0)达一小时时的失重(wt％)为0.55-0.60。在另一实施方式中，由本发明的玻璃组合物形成的玻璃纤维在96℃下暴露于1N H2SO4(pH 0)达一小时时的失重(wt％)为0.60-1.70。
在另一实施方式中，由本发明的玻璃组合物形成的纤维在96℃下暴露于0.1N NaOH(pH 12)达一小时时的失重(wt％)为约0.25-约0.30。在一些实施方式中，由本发明的玻璃组合物形成的纤维在96℃下暴露于0.1N NaOH(pH 12)达一小时时的失重(wt％)为0.35-0.85。
尽管在本文中不受限制，按照本发明的一些实施方式的玻璃纤维可以用于结构增强应用中。在一些实施方式中，本发明的玻璃纤维用于包括热塑性材料和热固性材料的聚合物的增强。在一些实施方式中，由本发明的玻璃组合物形成玻璃纤维可用于建筑材料的增强，其包括但不限于水泥和例如屋顶板的屋顶系统。由本发明多种实施方式中玻璃组合物形成的玻璃纤维的其它用途和应用在以下讨论。
在一种实施方式中，本发明提供了聚合物复合材料，其包含聚合物材料和在所述聚合物材料中的至少一个玻璃纤维，所述至少一个玻璃纤维包含玻璃组合物，所述玻璃组合物由包含至少50wt％的玻璃质矿物和至少5wt％的钠源的批料组合物形成，其中所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。在一些实施方式中，批料组合物包含至少65wt％的玻璃质矿物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。在另一实施方式中，批料组合物包含至少68wt％的玻璃质矿物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。
在另一实施方式中，本发明提供了聚合物复合材料，其包含聚合物材料和在所述聚合物材料中的至少一个玻璃纤，所述至少一个玻璃纤维包含玻璃组合物，所述玻璃组合物由包含至少10wt％的玻璃质矿物和至少5wt％的钠源形成的批料组合物，其中所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。在一些实施方式中，批料组合物包含至少25wt％的玻璃质矿物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。在另一实施方式中，批料组合物包含至少40wt％的玻璃质矿物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合。
在另一实施方式中，本发明提供了聚合物复合材料，其包含聚合物材料和在所述聚合物材料中的至少一个玻璃纤维，所述至少一个玻璃纤维包含53-64wt％的SiO2、8-12wt％的Al2O3、8.5-18wt％的碱金属氧化物(R2O)组分和金属氧化物(RO)组分，其中所述金属氧化物组分以提供约0.15-约1.5的R2O/RO质量比的量存在。在另一实施方式中，本发明提供了聚合物复合材料，其包含聚合物材料和在所述聚合物材料中的至少一个玻璃纤维，所述至少一个玻璃纤维包含53-64wt％的SiO2、8-12wt％的Al2O3、8.5-18wt％的碱金属氧化物(R2O)组分和金属氧化物(RO)组分，其中所述金属氧化物组分以提供约0.15-约1.7的R2O/RO质量比的量存在。在一些这样的实施方式中，所述玻璃组合物包括10-12wt％的Al2O3。
在另一实施方式中，本发明提供了聚合物复合材料，其包含聚合物材料和在所述聚合物材料中的至少一个玻璃纤维，所述至少一个玻璃纤维包含56-63wt％的SiO2、9-12wt％的Al2O3、12-17wt％的RO(CaO+MgO)、12-14wt％的R2O(Na2O+K2O)、0-2wt％的Li2O、0-3wt％的ZnO、0-3wt％的ZrO2、0-3wt％的MnO2和0-3wt％的La2O3。
在另一实施方式中，本发明提供了聚合物复合材料，其包含聚合物材料和在所述聚合物材料中的至少一个玻璃纤维，所述至少一个玻璃纤维包含60-64wt％的SiO2、9-12wt％的Al2O3、7-15wt％的RO(CaO+MgO)、13-15.5wt％的R2O(Na2O+K2O))、0-2wt％的Li2O、0-3wt％的ZnO、0-3wt％的ZrO2、0-3wt％的MnO2和0-3wt％的La2O3。
在另一实施方式中，本发明提供了聚合物复合材料，其包含聚合物材料和在所述聚合物材料中的至少一个玻璃纤维，所述至少一个玻璃纤维包含55-63wt％的SiO2、9-14wt％的Al2O3、11-16.5wt％的RO(CaO+MgO)、14-17wt％的R2O(Na2O+K2O)、0-2wt％的Li2O、0-3wt％的ZnO、0-3wt％的ZrO2、0-3wt％的MnO2和0-3wt％的La2O3。
可由本领域已知制备聚合物材料的方法制备按照本发明的多种实施方式的聚合物复合材料。例如，在一种实施方式中，通过用聚合物材料浸渍玻璃纤维的织造布或无纺布或毡然后固化聚合物材料，可以制备按照本发明的聚合物复合材料。在另一实施方式中，包含按照本发明的玻璃组合物的连续玻璃纤维和/或切短玻璃纤维可以置于聚合物材料中。根据聚合物材料的特性，聚合物材料可以在接收连续或切短玻璃纤维之后进行固化。
现在将讨论本发明多种实施方式的玻璃组合物形成的玻璃纤维的典型用途和应用。下文所述潜在的用途和应用，以及纤维玻璃的性质并不意图排他，和本领域普通技术人员通常可识别这种玻璃纤维的其它用途和应用，以及用于这种应用中的所述纤维玻璃产品的纤维直径和特克斯(克/千米)的变化。
湿法短切产品
在一些实施方式中，提供由本发明的玻璃组合物形成的玻璃纤维作为湿法短切产品，其可用于，例如，屋顶和汽车应用。例如，提供本发明的玻璃纤维作为湿法短切产品，其直径和短切长度适于多种这样的应用。在下表1中提供多种短切纤维的玻璃性质的非限制性例子：
表1
通常，这种产品可以有广泛的作为增强物的应用。例如且不受限制地，产品编号1和2可用于高端轻质的聚丙烯增强应用，例如汽车顶蓬和仪表板。例如且不受限制地，产品编号3-5可用于住宅屋顶屋顶板增强和在一些实施方式中，可提供期望的拉伸和撕裂强度。例如且不受限制地，产品编号6可用于高端市售屋顶屋顶板增强和在一些实施方式中，可提供期望的拉伸和撕裂强度。例如且不受限制地，产品编号7和8可用于高端住宅屋顶屋顶板增强和在一些实施方式中，可提供期望的拉伸和撕裂强度。
本领域技术人员已知的多种施胶组合物可用于这种纤维玻璃产品，其取决于产品类型，与待增强树脂体系的相容性，最终产品，后处理步骤和其它因素。例如，关于屋顶屋顶板增强剂，可选择与水白酸造纸体系相容的施胶组合物。作为另一个例子，施胶组合物可设计为与聚丙烯增强物制造有相容性。
粗纱和喷射纱产品
在一些实施方式中，提供由本发明的玻璃组合物形成的玻璃纤维作为直接无捻粗纱或喷射纱。直接无捻粗纱被理解为包含单束结合成为离散的丝束的连续纤维。喷射纱可由多根直接织布形成，例如，通过聚集直接无捻粗纱形成粗纱捆。在一些实施方式中，直接无捻粗纱和喷射纱包含这种玻璃纤维，其可用于应用中，其中耐蚀性是期望的。这种应用不受限制的例子可包括光栅、夹板面板、卡车车门、衬垫把手、废水处理组分和其它结构型材。包含本发明的玻璃纤维的直接无捻粗纱可用若干后处理过程，其包括但不限于，纤维缠绕，多轴编织，挤压成型，和其它使用直接无捻粗纱的过程。在下表2中提供多种直接无捻粗纱或喷射纱纤维玻璃性能的非限制性例子：
表2
通常，这种产品可以有广泛的作为增强物的应用。产品编号9-11、13和15-16可以为可用于挤压成型应用中的连续纤维、单束粗纱。这种产品可用于增强，例如，聚酯、乙烯基酯和环氧树脂。因此，在一些这样的实施方式中，这些产品可涂覆有与各种树脂体系相容的施胶组合物，所述树脂体系包括但不限于聚酯、乙烯基酯、和环氧树脂。由挤出过程产生的最终产品的例子包括但不限于光栅、夹板面板、卡车车门、衬板、废水处理组分和其它标准结构型材。
产品编号12和14可以是连续纤维，其可用于纤维缠绕的单束粗纱、挤压成型、编织和无纺布应用。这种产品可用于增强，例如，聚酯，乙烯基酯，和环氧树脂。因此，在一些这样的实施方式中，这些产品可涂覆有与各种树脂体系相容的施胶组合物，所述树脂体系包括但不限于，聚酯、乙烯基酯和环氧树脂。
产品17是可在触压成型应用中作为喷射纱的产品的例子。在一些实施方式中，所述产品可配置与不饱和聚酯树脂体系使用，且可与很多种喷涂设备适用。因此，在一些这样的实施方式中，所述产品可涂覆有与不饱和聚酯树脂相容的施胶组合物，同时提供快速湿润和完全湿透。
产品18为纤维玻璃丝束，其可与其它丝束结合以提供，所述高端粗纱可用于长叶片切割机体系以在多轴、单向和/或随机取现的增强毡上生产，例如且不受限制地，细的、均匀分布的短切纤维层。在一些实施方式中，所述产品可涂覆有与聚酯和环氧树脂体系相容的施胶组合物。
如上所述，本领域技术人员所知的多种施胶组合物可用于这种纤维玻璃产品，其取决于产品类型、与待增强树脂体系的相容性、最终产品、后处理步骤和其它因素。
短切丝束产品
在一些实施方式中，提供由本发明的玻璃组合物形成的玻璃纤维作为用于很多种树脂体系和制造工艺的短切丝束。在一些实施方式中，所述短切丝束可用于形成复合材料，其耐水解性是期望的。在下表3中提供多种短切纤维玻璃性能的非限制性例子：
表3
通常，这种产品可以有作为增强物的广泛的应用。产品编号19为短切丝束，其可用于增强，例如，多种聚酰胺树脂。因此，在一些这样的实施方式中，所述产品可涂覆有与聚酰胺树脂相容的施胶组合物在一些实施方式中，所述产品可结合优良的送料特性，高光泽，和/或期望的成型即干燥的机械性能。在一些实施方式中，所述产品可提供基于乙二醇的冷却系统中的期望的耐水解性和/或在冲击改性树脂中的期望的性能。包含所述产品的潜在最终用途的产品的例子可包括但不限于运输组件、电气和电子设备组件，和电脑外壳和组件。
产品编号20为短切丝束，其可用于增强，例如，多种热塑性聚酯树脂。当增强其它热塑性塑料时，所述产品也可提供期望的增强性能，其包括但不限于苯乙烯共聚物树脂，聚碳酸酯树脂，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂，聚甲醛(POM)树脂，和聚苯硫醚(PPS)树脂。因此，在一些这样的实施方式中，所述产品可涂覆有与这种树脂相容的施胶组合物。包含所述产品的潜在最终用途的产品的例子可包括但不限于运输组件、电气和电子设备组件和电脑外壳和组件。
产品编号21为短切丝束，其可用于增强，例如，多种热塑性聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂。因此，在一些这样的实施方式中，所述产品可涂覆有与这种树脂相容的施胶组合物。所述产品可用于，例如且不受限制的，其中机械性能是重要的高端应用。在一些实施方式中，所述产品可结合期望的送料特性，期望的耐水解性，和/或期望的成型即干燥的机械性能。包含所述产品的潜在最终用途的产品的例子可包括但不限于运输组件，电气和电子设备组件和电脑外壳和组件。
如上所述，本领域技术人员已知的多种施胶组合物可用于这种纤维玻璃品，其取决于产品类型，与待增强树脂体系的相容性、最终产品、后处理步骤和其它因素。
特种纱线
在一些实施方式中，提供由本发明的玻璃组合物形成的玻璃纤维作为用于织物编织中的纱线。这种织物可用于，例如，过滤应用、高温应用和其它工业用途。在下表4中提供多种纱线性能的非限制性例子：
表4
所述纱线依据所期望的应用可为变形纱或管纱/合股纱。变形纱被本领域技术人员理解为连续、单端或多端的产品，其已经增多以提供比标准纤维玻璃纱线单位重量更大的体积、厚度、覆盖范围。这种变形纱可用于，例如，编织高温和过滤织布，以及其它工业用途。
管纱典型地包含单丝束的连续纤维，其已经被弯曲和卷成线筒。这种纱线可以有高耐热性，低吸湿性，和/或优越的点学性能。
本领域技术人员已知的多种施胶组合物可用于这种纤维玻璃产品，其取决于产品类型，与待增强树脂体系的相容性，最终产品，后处理步骤和其它因素。
长纤维热塑性增强物
在一些实施方式中，提供由本发明的玻璃组合物形成的玻璃纤维作为长纤维增强物(例如，在一些实施方式中长度为3mm或更多，在一些实施方式中大于50mm，或在一些实施方式中大于约25mm)。这种长纤维增强物可用于，例如，热塑性聚合物(例如热塑性聚乙烯和聚丙烯和热塑性聚酯)和热塑性聚酯(例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))的增强。所述纤维增强物可用于，例如，造粒长纤维技术(G-LFT)工艺，直接长纤维技术工艺，和/或连续长纤维技术(C-LFT)工艺。在下表5中提供对于这种应用的纤维玻璃性质的一种非限制性的例子：
表5
在一些实施方式中，所述纤维玻璃产品可用于多种LFT工艺以增强热塑性聚合物和能够允许铸工生产结构式或半结构式部分。这种部分的例子可以包括，例如，汽车仪表盘、门内部板和楼面覆面层。
本领域技术人员已知的多种施胶组合物可用于这种纤维玻璃产品，其取决于产品类型，与待增强树脂体系的相容性，最终产品，后处理步骤和其它因素。
现在在下面的非限制性实施例中描述本发明的多种非限制性实施方式。
实施例
通过提供包含65-72wt％的珍珠岩、0-22wt％的白云石、6-35wt％的石灰石和0-8wt％的苏打成分的混合物制备表I中提供的本发明实施例1-6的玻璃组合物。用于制备实施例1-6的珍珠岩、白云石、石灰石和/或苏打的具体含量通过相对于每种玻璃组合物的期望组成参数参照每种矿物的组成参数来确定。随后将矿物的混合物加热到约1400℃的温度以获得熔融玻璃组合物。将所述熔融玻璃组合物冷却以提供实施例1-6的玻璃组合物。
表I–玻璃组合物
通过提供包含69-71wt％的珍珠岩，6-20wt％的石灰石和7-10wt％的苏打的成分的混合物制备表II中提供的本发明实施例7-13中的玻璃组合物。用于制备实施例7-13的珍珠岩、石灰石和苏打的具体含量通过相对于每种玻璃组合物的期望组成参数参照每种矿物的组成参数来确定。随后将矿物的混合物加热到约1400℃的温度以获得熔融玻璃组合物。将所述熔融玻璃组合物冷却以提供实施例7-13的玻璃组合物。
表II–玻璃组合物
*将ZrO2和TiO2加入到用于制备玻璃组合物的批料组合物。
通过提供包含69-72wt％的珍珠岩，0-13wt％的白云石，3-17wt％的石灰石和7-10wt％的苏打的成分的混合物制备表III中提供的本发明实施例14-19中的玻璃组合物。用于制备实施例14-19的珍珠岩、白云石、石灰石和/或苏打的具体含量通过相对于每种玻璃组合物的期望组成参数参照每种矿物的组成参数来确定。随后将矿物的混合物加热到约1400℃的温度以获得熔融玻璃组合物。将所述熔融玻璃组合物冷却以提供实施例14-19的玻璃组合物。
表III–玻璃组合物
#1wt％的Li2O代替1wt％的Na2O；除去用于精制的Sb2O3
*Sb2O3用于精制
通过提供包含68-73wt％的珍珠岩、0-13wt％的白云石、4-16wt％的石灰石和12-17wt％的苏打的成分的混合物制备表IV中提供的本发明实施例20-37的玻璃组合物。用于制备实施例20-37的珍珠岩，石灰石，苏打和/或白云石的具体含量通过相对于每种玻璃组合物的期望组成参数参照每种矿物的组成参数来确定。随后将矿物的混合物加热到约1400℃的温度以获得熔融玻璃组合物。将所述熔融玻璃组合物冷却以提供实施例20-37中的玻璃组合物。
表IV–玻璃组合物
*B2O3用作添加剂
**ZnO用于代替1wt％的Na2O和1wt％的CaO，而且除去Sb2O3
除了将1wt％的Li2O用于代替1wt％的Na2O以及除去任何精制过程中使用的Sb2O3以外，按照上述实施例12所述的玻璃组合物制备表V提供的实施例38的玻璃组合物。除了将ZnO用于代替1wt％的Na2O和1wt％的CaO以及除去任何精制过程中使用的Sb2O3以外，按照上述实施例12所述的玻璃组合物制备表V提供的实施例39的玻璃组合物。
表V–玻璃组合物
除了设计玻璃组合物以包括Li2O、La2O3、MnO2、TiO2、ZnO和ZrO2的多种组合以外，按照上述实施例12所述的玻璃组合物制备表VI提供的本发明实施例40-71的玻璃组合物。将不同含量的Li2CO3、La2O3、MnO2、TiO2、ZnO和ZrO2加入实施例12的批料组合物中以制备实施例39-70。此外，实施例39-70的玻璃组合物中的每一种还包含0.09wt％的SO3、0.27-0.28wt％的F和0.53-0.55wt％的Fe2O3。
表VI–玻璃组合物
通过提供包含11-41wt％的珍珠岩、0-55wt％的白云石、12-17wt％的石灰石、0-30wt％的碱铝硅酸盐矿物、34-56wt％的硅石，0-19wt％的粘土(高岭石)，和1-3wt％的红铁粉的成分的混合物制备表VII中提供本发明实施例72-74的玻璃组合物。用于制备实施例72-74的珍珠岩、白云石、碱铝硅酸盐矿物、硅石、粘土和/或红铁粉的具体含量通过相对于每种玻璃组合物的期望组成参数参照每种矿物的组成参数来确定。随后将矿物的混合物加热到约1400℃的温度以获得熔融玻璃组合物。将所述熔融玻璃组合物冷却以提供实施例72-74中的玻璃组合物。
表VII–玻璃组合物
通过提供包含69.8-70.4wt％的珍珠岩、13.3-14.3wt％的苏打灰、15.4-17.1wt％的石灰石的混合物制备表VIII提供本发明实施例75和76的玻璃组合物。对于实施例76，加入0.3wt％的二氧化锰。用于制备实施例75和76的珍珠岩，苏打灰，石灰石，和二氧化锰具体含量通过相对于每种玻璃组合物的期望组成参数参照每种矿物的组成参数来确定。随后将矿物的混合物加热到约1400℃的温度以获得熔融玻璃组合物。将所述熔融玻璃组合物冷却以提供实施例75-76中的玻璃组合物。
表VIII–玻璃组合物
I.熔体性质
研究实施例1-71的多种玻璃组合物的熔体性质。本发明的玻璃组合物的熔体性质的研究有助于确定多种组成参数如何影响包括玻璃组合物的成型温度(TF)和液相温度(TL)的工艺考虑。
通过在102-105泊的粘度范围内的反平衡法完成用于确定本发明各种玻璃组合物的成型温度的熔体粘度测量。用于执行该方法的设备用NIST标准玻璃校准。图2显示该设备的示意图。
用于测定熔体粘度的设备(1)包括直径16mm的铂球(2)。所述铂球(2)借助于连在分析天平的右侧托盘上的特殊托架/夹具(11)悬挂在细铂丝(6)上。最初，铂丝(6)的第一端于A点连接至托架/夹具。在加温炉(9)之后，将铂球放在坩埚(3)内的试样熔体中并将铂丝的第一端在B点连接至托架/夹具以使铂球(2)位于熔体的中心。铂球(2)与坩埚(3)的壁之间的距离为13-15mm。如果距离更小，它会影响测量的精确度。
通过改变游码重量完成铂球(3)在熔体中的移动。球在熔体中移动的速度由天平标尺上观察到的天平指针移动的相对数定义。当天平指针从零位向两侧移动100点时，球在熔体中从中心位置上下移动1.7mm。天平的灵敏度为每100点10mg。将Pt/PtRh热电偶紧邻坩埚(3)放在炉中并且提供自动的炉的温度控制。另一热电偶(5)的热端位于填满Al2O3粉末的坩埚(10)内。该热电偶与电位计相连以将炉的温度控制在设定点。温度控制的精确度为±1.5℃。
测试过程中，铂球(2)在其重力作用下从熔体中标记的上方位置移动到标记的下方位置，用精确度在0.1秒内的秒表记录移动时间。根据熔体的粘度测量天平标尺移动至20-60刻度的时间。铂球(2)移动的速度(每刻度/秒)取6次测量的平均值。
使用速度(V)-重量(G)数据，对于每种研究中的玻璃组合物作出V-G图，它们全都显示穿过V-G坐标系的原点的直线。每条线的斜率k与熔体粘度以如下形式关联：
logη＝a*log(tgk)+b
其中a(1.09)和b(0.87)是由使用NIST标准玻璃(710A)的单元校准确定的常数。定义粘度时的相对误差在粘度范围2.5＜logη＜3.5中是3％以内，在粘度范围logη＜2.5和logη＞3.5中是4-6％之间。玻璃组合物液相温度(T L)的测量在最大温度为1250℃的管式梯度炉中进行。炉腔的尺寸为长480mm，直径50mm。该炉的几何形状和尺寸接近ASTM C829-81所推荐的那些。图3展示了热电偶的位置和加热线圈的圈数。线圈由直径2mm的NiCr合金电阻丝制成。
表IX总结了实施例1-22所述玻璃组合物的测量的液相温度(TL)和由1000泊的熔体粘度定义的成型参考温度(TF)。实施例1-6的玻璃组合物显示大于梯度温度炉设定的上限1240℃的液相温度。结果，这些组合物没有进行用于确定成型温度的粘度测量。此外，若干玻璃组合物显示出期望的熔体性质，其具有较低的液相温度和成型温度，同时保持液相温度与成型温度之间的差值为至少65℃。实施例18、20和21各自提供在1222℃以下的成型温度，同时保持液相温度与成型温度之间的差值为至少75℃。
表IX–玻璃组合物的熔体性质
表X总结了作为玻璃组合物中Li2O重量百分比的函数，实施例40-71所述玻璃组合物的测量所得的液相温度(TL)和成型温度(TF)。如表X所提供的，Li2O在降低本发明玻璃组合物的液相温度和成型温度方面起重要作用，其中成型温度和液相温度分别的最少降低量为30℃和43℃。
表X–玻璃组合物的熔体性质
表XI总结了实施例75-76所述玻璃组合物的测量的液相温度(TL)和由1000泊的熔体粘度定义的成型参考温度(TF)。
表XI–玻璃组合物的熔体性质
图4提供了实施例18所述的玻璃组合物，两种E型玻璃组合物和C型玻璃组合物的温度-粘度曲线。从图4中，注意到实施例18所述的玻璃组合物的温度-粘度特性与C型玻璃组合物的相似。此外，实施例18所述的玻璃组合物的粘度变化不像E型玻璃组合物提供的那样陡。因此，权利要求18所述的玻璃组合物可以描绘成“长的”玻璃，而E型玻璃组合物为“短的”玻璃。例如实施例18所述的较长的玻璃原则上有利于细丝生产成型，这是由于恰在纤维离开成型漏嘴之后熔体粘度在成型温度范围内较缓慢的减小所造成的较小的成型张力。
图5通过提供与两种E型玻璃组合物相比实施例22的玻璃组合物作为温度函数的熔融玻璃表面张力，进一步说明成型张力的减小。如图5所提供的，实施例22中所述的玻璃组合物在成型温度下的表面张力比所述E型玻璃组合物低9％和14％。
图6为与两种E型玻璃组合物相比实施例22的玻璃组合物的熔体或熔融玻璃密度作为温度的函数的曲线。如图6所提供的，实施例22中所述玻璃组合物显示了与所述E型玻璃组合物类似的温度依赖性(斜率)但是熔融密度比所述E型玻璃组合物分别低5％和7％。因此，与一些E型玻璃纤维相比，由一些本发明的玻璃组合物形成的玻璃纤维每单位体积更轻。更轻的玻璃纤维可在很多应用中有利，特别是材料增强应用，例如聚合物增强应用，其中其中重量减轻是非常期望的。此外，由于较低的密度，由本发明的一些玻璃组合物形成的玻璃纤维与一些相同重量的E型玻璃纤维相比可以具有较大的直径，由此提供增强的机械性能。
图7为与E型玻璃组合物和C型玻璃组合物相比实施例25的玻璃组合物的导电率作为温度的函数的曲线。如图7所提供的，实施例25的玻璃组合物和C型玻璃组合物由于其明显更高的碱金属含量而显示比E型玻璃高得多的导电率。无机玻璃组合物的熔体导电率一般受钠和钾流动离子控制。由于E型玻璃组合物中低的钠和钾离子含量，电熔技术只是用作E型玻璃加工的次级增速系统。但是，电熔技术已经用作加工C型玻璃组合物的主要能量。由于本发明的玻璃组合物在一些实施方式中显示比一些C型玻璃组合物更高的熔体导电率，电熔技术可以应用于加工本发明的玻璃组合物。
另外，在一些实施方式中，由包含珍珠岩和/或浮石的批料组合物形成的本发明玻璃组合物需要较少的能量将批料组合物转化成玻璃熔体组合物。图8提供将包含珍珠岩的批料组合物转化成实施例12的玻璃熔体组合物所需的能量。图8还提供将E型玻璃批料组合物转化成相关的玻璃熔体所需的能量。如图8所示，将实施例12的批料组合物转化成玻璃熔体组合物所需的能量比将E型玻璃批料组合物转化成玻璃熔体组合物所需的能量少20％。将另一种E型玻璃批料组合物转化成玻璃熔体组合物所需的能量也与将实施例12的批料组合物转化成玻璃熔体组合物所需的能量进行比较。转化实施例12的批料组合物所需的能量比所述第二种E型玻璃批料组合物转化成玻璃熔体组合物所需的能量少约33％。
图9是实施例75所述的玻璃组合物以及E型玻璃组合物和C型玻璃组合物的吸收光谱图。由于组合物中Fe2+的存在，吸收作为位于700和1500nm之间的大而宽的吸收峰是可见的。由于Fe2+，实施例75具有比所述其它玻璃的任何一个更大的吸收峰，其表明热量从熔融玻璃中驱散更快，有力地促使用于高产量需求纤维的玻璃纤维的形成，如图9的插图所示，与C型玻璃相比，两者都具有类似的粘度和温度之间的关系。如图9所描述的，E型玻璃试样粘度变化比实施例75和所述C型玻璃试样两者更快。因此，E型玻璃略微较低的Fe2+浓度(或在1000nm下较低的吸收或较低的玻璃冷却速率)被期望与按照实施例75所述的玻璃组合物具有类似的产量，但高于C型玻璃的产量。
II.耐酸碱腐蚀性
在实验室中用单尖嘴套管装置制造由本发明玻璃组合物形成的纤维。为了在相同测试条件下与商业玻璃纤维的耐腐蚀性比较，也用碎玻璃由相同方法制造AR-、C-、ECR-和E型玻璃纤维。
根据浸出试验后相关试样失重百分比评价玻璃纤维的耐腐蚀性。通过使纤维束在不同pH条件下的硫酸或氢氧化钠溶液中在96℃沸腾1小时进行测试。通过保持溶液体积与试样质量或体积(5000m2)的比率恒定进行所有的试验。将50ml溶液和1.375g(单丝直径-22μm)用于每一次试验。测试一式三份的试样以测定平均试样失重。在表XII中提供耐酸碱腐蚀性测试的结果。
表XII–耐酸碱腐蚀性结果(失重％)
1由三次单独的试验确定平均值，标准偏差不大于0.1％。
2C型玻璃(wt％)：66SiO2，5.5Al2O3，10.4CaO，3.6MgO，0.3Fe2O3，0.2K2O，12.5Na2O，0.5F和0.2SO3。
3AR-玻璃(wt％)：57SiO2，3.2Al2O3，15ZrO2，4.2CaO，0.1MgO，0.1Fe2O3，0.1K2O，12Na2O，0.5F和0.23SO3。
由按照本发明实施方式中实施例75的玻璃组合物制备的玻璃纤维的耐腐蚀性与多种E型玻璃组合物(E型玻璃组合物具有0wt％的B2O3、0.7wt％的B2O3和1.3wt％的B2O3)对比进行评价。在实验室中用单尖嘴套管装置制造由实施例75所述玻璃组合物形成的纤维。所述多种E型玻璃纤维为市售玻璃纤维。
根据浸出试验后相关试样失重百分比评价玻璃纤维的耐腐蚀性。通过将纤维试样在1N H2SO4溶液中在96℃下持续2、12和24小时的时间进行测试。通过保持溶液体积与试样质量或体积(5000m2)的比率恒定进行所有的试验。将50ml溶液和1.375g(单丝直径-22μm)用于每一次试验。测试一式三份的试样以测定平均试样失重。图10为展示了由实施例75所述组合物制备的玻璃纤维的随着时间推移的失重曲线，与多种E型玻璃组合物对比。如图10所示，按照本发明的一种实施方式，由实施例75制备的玻璃纤维的耐酸性与不含硼E型玻璃纤维试样类似且显著地优于含硼E型玻璃纤维试样。
由实施例75所述玻璃组合物制备的玻璃纤维耐腐蚀性也与含0％的B2O3的E型玻璃纤维耐腐蚀性在柠檬酸以及硫酸中进行了对比。与图10相联系，按照上述制备由实施例75所述玻璃组合物制备的玻璃纤维。所述含0％B2O3E型玻璃纤维收集自PPG Industries,Inc的市售CR玻璃。
根据浸出试验后相关试样失重百分比评价玻璃纤维的耐腐蚀性。通过将纤维试样在1N H2SO4溶液中在96℃下持续2、12和24小时的时间进行测试。此外，通过将纤维试样置于50％的柠檬酸溶液中在96℃下持续2、12和24小时的时间进行对耐柠檬酸腐蚀性进行评价。通过保持溶液体积与试样质量或体积(5000m2)的比率恒定进行所有的试验。将50ml溶液和1.375g(单丝直径-22μm)用于每一次试验。测试一式三份的试样以测定平均试样失重。图11为展示了由实施例75所述组合物制备的玻璃纤维的随着时间推移的失重曲线，与多种E型玻璃组合物对比。如图11所示，按照本发明的一种实施方式，由实施例75制备的玻璃纤维的耐硫酸性与不含硼E型玻璃纤维试样相当。所述实施例75的玻璃纤维试样在两种酸中经过24小时后有利地表现出～3-3.5％的失重。
III.机械测试
通过在实验室中从单尖嘴套管装置拉伸10-um直径纤维测定由本发明实施例37所述玻璃组合物形成的纤维的拉伸强度。随后通过在纤维成型的同一天内从两端对纤维施加张力来测试该纤维。图12总结了样本数量为57的平均值为约3050MPa且标准误差为22.4MPa的纤维强度的威布尔统计分析。除了尾部以外，强度符合单一威布尔分布，其很好地表明了单一破坏方式控制纤维断裂。
通过在实验室中从单尖嘴套管拉伸包含本发明实施例37所述的玻璃组合物的30-um直径纤维测定纤维声波拉伸模量。也使用比重瓶测量纤维密度。用E＝ρC2计算弹性模量(或杨氏模量)，其中E、ρ和C分别为模量、密度和声速。在两种不同温度下形成两组纤维，第一组在1000泊的熔体粘度下(低成型温度T)，第二组在比第一组高50℃下(高成型温度T)。表XIII总结了低成型温度和高成型温度情况下平均值分别为约56.8GPa和61.5GPa的纤维模量的统计分析。
表XIII–声波模量
使用上述相同的方法测量由实施例75和76形成所述玻璃组合物形成的纤维的纤维密度、强度和模量。表XIV提供了这些纤维的密度，拉伸强度和模量平均值。
表XIV
实施例 75 76
密度(g/cm3) 2.54 2.53
强度(MPa) 3150 2990
模量(GPa) 73.37 72.70
由实施例37、75和76所述玻璃组合物形成的纤维表现出良好的机械性能。由实施例75和76所述玻璃组合物形成的纤维，例如，表现出与E型玻璃纤维类似的强度和模量值。
IV.耐水解性
与E型玻璃纤维和C型玻璃纤维相比较来评价按照本发明实施方式的实施例75的玻璃纤维的耐水解性。所述玻璃纤维在80％相对湿度，50℃下在湿度和温度可控的炉中处理一段延长的时间。多次使用两点弯曲步骤测试纤维断裂时的纤维的纤维破坏应力，其与S.T.Gulati，“Strength Measurement of Optical Fibers by Bending”，J.Am.Ceram.Soc.,69[11]815-21(1986)中描述的类似。依据破坏应力，使用胡克定律(使用通过以上所述的声波法独立测量所得纤维模量值)计算纤维强度(或破坏时的应力)。对于在给定处理温度下的每种玻璃组合物，测试了20个试样。在室温测试期间，两点弯曲设备腔体控制在湿度为50％。图13为通过显示实施例75玻璃纤维，C型玻璃纤维和E型玻璃纤维随着时间推移的破坏应力，展示了纤维的耐水解性的曲线。直线的斜率代表了纤维的对水分(水)的耐水解性。所述C型玻璃纤维的斜率大于实施例75的玻璃纤维和所述E型玻璃纤维，其表明所述C型玻璃纤维对水分(水)攻击的耐受性较低。在另一方面，对于所述E型玻璃纤维和所述实施例75玻璃纤维两者发现了类似的斜率。所述实施例75的玻璃纤维和所述E型玻璃纤维两者的斜率也小于所述C型玻璃纤维的斜率。简而言之，所述实施例75的玻璃纤维显示了比所述C型玻璃纤维高的对水分(水)攻击的耐水解性，以及与所述E型玻璃纤维相当的对水分(水)的耐水解性。
V.示例的短切丝束应用
按照本发明一些实施方式的玻璃纤维的一个优势是可使用火炉、前炉、套管和/或用于E型玻璃制造的其它形成纤维的设备形成纤维。表XV展示了使用E型玻璃形成纤维的设备制造的按照本发明一些实施方式的多种玻璃纤维束和能够使用所述纤维的潜在应用。由实施例75所述玻璃组合物形成所述玻璃纤维。使用200-尖嘴套管作为先导试验形成按照实施例75所述的玻璃纤维，所述先导试验使用用于E型玻璃纤维的制造的常规商业纤维玻璃制造设备。
表XV–玻璃纤维试样
试样编号 码数 纤维直径(微米) 燃烧减量(％) 水分(％) 应用
1 7336 18.247 0.1 7.2 湿法短切–轻重量
2 7849 17.575 0.2 8.2 湿法短切–屋顶
3 7591 17.758 0.46 N/A 短切丝束–热塑性树脂1
4 7623 17.493 0.57 N/A 短切丝束–热塑性树脂2
5 4510 20.275 0.1 7.6 湿法短切–轻重量
6 4588 20.921 0.1 6.2 湿法短切-屋顶
与按照本发明的一些实施方式的玻璃纤维在湿法短切应用中的潜在用途相关，使用不同量E型玻璃纤维和由实施例75所述玻璃组合物形成的玻璃纤维(“实施例75玻璃”)生成多种湿法短切抄片(handsheet)：100％的E型玻璃，75％的E型玻璃和25％的实施例75玻璃，50％的E型玻璃和50％的实施例75玻璃，25％的E型玻璃和75％的实施例75玻璃，和100％的实施例75玻璃。下表XVI中显示了形成抄片用玻璃纤维试样。
表XVI
使用常规技术，将特定量的玻璃纤维分散在白色水泥浆中形成湿法短切手抄纸。白色水泥浆包括增稠剂(水溶性羟乙基纤维素(Natrasol250HR)、pH调节剂(氢氧化铵)、润湿剂(Katapol阳离子乳化剂)、胶黏剂(木质素)和水。毡形成之后，施用一种常规的脲醛粘合剂。然后干燥所述的毡。最终的毡以重量计包含80-85％的纤维和15-20％的粘合剂。
下表XVII中测量和反映了最终毡的多种性质。
表XVII–抄片性能
期望的特性，其可以由本发明的实施方式呈现，可包括但不仅限于提供利用玻璃质矿物的新的玻璃组合物；提供利用珍珠岩的新的玻璃组合物；提供需要较小能量形成玻璃组合物熔体的批料组合物；提供显示液相和成型温度显著区别的新的玻璃组合物；提供具有重量减少不伴随着机械性能减弱的玻璃纤维；提供显示期望的耐酸碱腐蚀性的玻璃纤维，提供用于多种最终用途应用及其它的玻璃纤维。
应当理解本说明书举例说明了与清楚理解本发明有关的本发明的多个方面。没有呈现对本领域技术人员而言将会显而易见并且因此不会促使更好地理解发明的本发明的某些方面以简化本说明书。尽管已经连同某些实施方式描述了本发明，但是本发明不限于所公开的特定实施方式，而是旨在覆盖落入本发明精神和范围内的修正，这些修正如所附权利要求书定义。

Claims (41)

1.由批料组合物形成的可纤维化的玻璃组合物,所述批料组合物包含：
至少10wt％的玻璃质矿物,所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合；
至少5wt％的钠源。
2.可纤维化的玻璃组合物，其包含：
53-64wt％SiO2；
8-12wt％Al2O3；
8.5-18wt％碱金属氧化物(R2O)组分；和
金属氧化物(RO)组分,其中所述金属氧化物组分以提供约0.15-约1.7的R2O/RO质量比的量存在。
3.权利要求1所述的可纤维化的玻璃组合物,其中所述批料组合物包含至少10wt％的硅和铝两者的源。
4.权利要求1所述的可纤维化的玻璃组合物,其中所述批料组合物包含至少10wt％的硅源。
5.权利要求1所述的可纤维化的玻璃组合物,其中所述批料组合物包含至少10wt％的铝源。
6.权利要求1所述的可纤维化的玻璃组合物,其中所述批料组合物包含至少25wt％的玻璃质矿物。
7.权利要求1所述的可纤维化的玻璃组合物,其中所述批料组合物包含至少40wt％的玻璃质矿物。
8.权利要求1所述的可纤维化的玻璃组合物,其中所述批料组合物包含至少10wt％的钠源。
9.权利要求1所述的可纤维化的玻璃组合物,其中所述玻璃质矿物包含珍珠岩、浮石或它们的混合物。
10.权利要求2所述的可纤维化的玻璃组合物,其中所述RO组分以7wt％-31wt％的量存在。
11.权利要求2所述的可纤维化的玻璃组合物,其中所述RO组分包含CaO和MgO的混合物。
12.权利要求2所述的可纤维化的玻璃组合物,其中所述RO组分以7-26wt％的量包含CaO。
13.权利要求2所述的可纤维化的玻璃组合物,其中所述RO组分以至多5wt％的量包含MgO。
14.权利要求2所述的可纤维化的玻璃组合物,其中所述R2O组分以6.5-16wt％的量包含Na2O。
15.权利要求2所述的可纤维化的玻璃组合物,其中所述R2O组分以0.5-4wt％的量包含K2O。
16.多根玻璃纤维，其由权利要求1-15任一项所述的可纤维化的玻璃组合物形成。
17.权利要求16所述的多根玻璃纤维,其中所述玻璃纤维的长度少于约105毫米。
18.权利要求16所述的多根玻璃纤维,其中所述玻璃纤维的长度少于约13毫米。
19.权利要求16所述的多根玻璃纤维,其中所述玻璃纤维的长度大于约3毫米。
20.权利要求16所述的多根玻璃纤维,其中所述玻璃纤维的长度大于约50毫米。
21.玻璃纤维束，其包含权利要求16所述的多根玻璃纤维。
22.粗纱，其包含权利要求16所述的多根玻璃纤维。
23.纱线，其包含权利要求16所述的多根玻璃纤维。
24.织造布，其包含权利要求16所述的多根玻璃纤维。
25.无纺布，其包含权利要求16所述的多根玻璃纤维。
26.聚合物复合材料，其包含：
聚合物材料；和
多根玻璃纤维，其由权利要求1-15任一项所述的可纤维化的玻璃组合物形成。
27.权利要求26所述的聚合物复合材料,其中所述多根玻璃纤维的长度小于约105毫米。
28.权利要求26所述的聚合物复合材料,其中所述多根玻璃纤维的长度小于约13毫米。
29.权利要求26所述的聚合物复合材料,其中所述多根玻璃纤维的长度大于约50微米。
30.权利要求26所述的聚合物复合材料,其中所述多根玻璃纤维的长度大于约50毫米。
31.权利要求26所述的聚合物复合材料,其中所述多根玻璃纤维是无纺布的形式。
32.权利要求26所述的聚合物复合材料,其中所述多根玻璃纤维是织造布的形式。
33.权利要求26所述的聚合物复合材料,其中所述聚合物材料包含热塑性聚合物。
34.权利要求26所述的聚合物复合材料,其中所述聚合物材料包含热固性聚合物。
35.屋顶产品，其包含由权利要求1-15任一项所述的可纤维化的玻璃组合物形成的多根玻璃纤维。
36.生产玻璃纤维的方法，其包括：
提供包含至少10wt％的玻璃质矿物和至少5wt％的钠源的批料组合物，所述玻璃质矿物以至少80wt％的量包含SiO2和Al2O3的组合；
加热所述批料组合物以形成玻璃组合物熔体；
将熔融玻璃通过套管挤出以形成玻璃纤维。
37.权利要求36所述的方法,其中将所述批料组合物加热到约1120℃-约1300℃的纤维形成温度。
38.权利要求36所述的方法,其中所述批料组合物包含至少25wt％的玻璃质矿物。
39.权利要求36所述的方法,其中所述批料组合物包含至少40wt％的玻璃质矿物。
40.权利要求36所述的方法,其中所述批料组合物包含至少10wt％的钠源。
41.权利要求36所述的方法,其中所述玻璃质矿物包含珍珠岩,浮石或它们的混合物。
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