ES2808605T3

ES2808605T3 - Vidrio exento de litio con módulo mejorado

Info

Publication number: ES2808605T3
Application number: ES10752654T
Authority: ES
Inventors: Douglas Hoffman; Peter Mcginnis; John Wingert; Anne Berthereau
Original assignee: OCV Intellectual Capital LLC
Current assignee: Owens Corning Intellectual Capital LLC
Priority date: 2009-08-04
Filing date: 2010-08-04
Publication date: 2021-03-01
Anticipated expiration: 2030-08-04
Also published as: BR112012002411B1; BR112012002411B8; CA2769401A1; KR20120052366A; RU2012107791A; MX2012001466A; PL2462069T3; EP2462069B1; CN102482142A; CA2769401C; US20120135849A1; JP2013500939A; KR101758938B1; PT2462069T; DK2462069T3; RU2564886C2; US8987154B2; BR112012002411A2; WO2011017405A1; CN102482142B

Abstract

Una composición para preparar fibras de vidrio R que comprende: SiO2 en una cantidad de 60,0 a 61,6 % en peso de la composición total; Al2O3 en una cantidad de 15,6 a 17,2 % en peso de la composición total; CaO en una cantidad de 11,7 a 13,2 % en peso de la composición total; MgO en una cantidad de 9,4 a 10,9 % en peso de la composición total; Na2O + K2O en una cantidad de 0,0 a < 2,0 % en peso de la composición total; B2O3 en una cantidad de 0,0 a 0,5 % en peso de la composición total; Fe2O3 en una cantidad de 0,0 a aproximadamente 1,0 % en peso de la composición total; SrO en una cantidad de 0,0 a aproximadamente 1,0 % en peso de la composición total; ZnO en una cantidad de 0,0 a aproximadamente 1,0 % en peso de la composición total; TiO2 en una cantidad de 0,0 a 2,0 % en peso de la composición total; y 15 flúor en una cantidad de 0,0 a aproximadamente 1,0 % en peso de la composición total; donde dicha composición tiene un ΔT de al menos 60 °C y una temperatura log 3 de 1285 °C a 1320 °C, donde la temperatura log 3 es la temperatura a la cual la composición de vidrio fundido tiene una viscosidad de 1.000 poise, donde la viscosidad se determina midiendo el par necesario para rotar un cilindro sumergido en el material de vidrio fundido de acuerdo con la norma ASTM C965; y donde dicha composición está exenta de litio.

Description

DESCRIPCIÓN

Vidrio exento de litio con módulo mejorado

La presente invención se refiere en general a una composición de vidrio, y más particularmente, a una composición de vidrio de alto rendimiento que logra propiedades de formación y mecánicas aceptables sin la adición o inclusión de litio y cuyos componentes se funden en un fundidor refractario.

Antecedentes de la invención

Las fibras de vidrio se fabrican a partir de diversas materias primas combinadas en proporciones específicas para producir una composición química deseada. Este conjunto de materiales se denomina comúnmente "lote de vidrio". Para formar fibras de vidrio, normalmente el lote de vidrio se funde en un fundidor o aparato de fusión, el vidrio fundido se estira en filamentos a través de un cabezal o placa de orificios, y una composición acuosa de encolado que contiene lubricantes, agentes de acoplamiento y resinas aglutinantes formadoras de película se aplica a los filamentos. Después de aplicar el encolado, las fibras pueden reunirse en uno o más hilos y enrollarse en un paquete o, como alternativa, las fibras pueden cortarse mientras están húmedas y recogerse. Las hebras cortadas recogidas pueden secarse y curarse a continuación para formar fibras cortadas secas o pueden empaquetarse en estado húmedo como fibras cortadas húmedas.

La composición del lote de vidrio y el vidrio fabricado a partir de él se expresan normalmente en términos de porcentajes de los componentes, los cuales se expresan principalmente como óxidos. SiO2, A^O3, CaO, MgO, B2O3, Na2O, K2O, Fe2O3, y cantidades minoritarias de otros compuestos tales como TiO2, Li2O, BaO, SrO, ZnO, ZrO2, P2O5, flúor, y SO3 son componentes comunes del lote de vidrio. Se pueden producir numerosos tipos de vidrios variando las cantidades de estos óxidos, o eliminando algunos de los óxidos del lote de vidrio. Los ejemplos de tales vidrios que se pueden producir incluyen vidrio R, vidrio E, vidrio S, vidrio A, vidrio C, y vidrio ECR. La composición del vidrio controla la formación y las propiedades del producto de vidrio. Otras características de las composiciones de vidrio incluyen el coste de la materia prima y el impacto ambiental.

Convencionalmente, se agrega litio a las composiciones de fibra de vidrio en forma de espodumena (una materia prima de aluminosilicato de litio) para facilitar la fusión y obtener propiedades mecánicas y de formación deseables. Por ejemplo, el litio es muy eficaz para reducir la viscosidad de la formulación de vidrio. Aunque las composiciones de vidrio que contienen litio pueden poseer propiedades deseables con respecto a las propiedades mecánicas y de formación, la presencia de litio en la composición de vidrio aumenta el coste de fabricación de la fibra de vidrio. Este coste podría compensarse si la inclusión de litio redujera la viscosidad lo suficiente como para permitir que un vidrio de alto rendimiento tal como el vidrio R se funda en un tanque refractario en lugar de en un fundidor de platino. El vidrio R se funde comúnmente en fundidores de platino.

Existe una combinación única de propiedades de formación que permite que un vidrio se funda y se distribuya en un tanque refractario convencional y un sistema de distribución de vidrio. En primer lugar, la temperatura a la que se mantiene el vidrio debe ser lo suficientemente baja para que no ataque agresivamente al refractario. Un ataque a un refractario puede tener lugar, por ejemplo, al exceder la temperatura máxima de uso del refractario o al aumentar la velocidad a la que el vidrio corroe y erosiona el refractario a un nivel inaceptablemente alto. La velocidad de corrosión del refractario aumenta fuertemente a medida que el vidrio se vuelve más fluido por una disminución de la viscosidad del vidrio. Por lo tanto, para que un vidrio se funda en un tanque refractario, la temperatura del tanque refractario debe mantenerse por debajo de cierta temperatura y la viscosidad (por ejemplo, resistencia al flujo) debe mantenerse por encima de una cierta viscosidad. Asimismo, la temperatura del vidrio en la unidad de fusión, así como a lo largo de todo el proceso de distribución y fibrización, debe ser lo suficientemente alta como para evitar la cristalización del vidrio (es decir, debe mantenerse a una temperatura superior a la temperatura liquidus.

En el fibrizador, es común que se requiera un diferencial de temperatura mínimo entre la temperatura seleccionada para la fibrización (es decir, la temperatura de formación) y la temperatura liquidus del vidrio. Este diferencial de temperatura, AT, es una medida de la facilidad con que se pueden formar fibras continuas sin que la producción de las fibras sea interrumpida por roturas causadas por la desvitrificación. Por consiguiente, es deseable tener un AT tan grande como sea posible para lograr la formación continua e ininterrumpida de fibra de vidrio.

En la búsqueda de fibras de vidrio que tengan un rendimiento final más alto, el AT, en ocasiones se ha sacrificado para lograr las propiedades finales deseadas. La consecuencia de este sacrificio es el requisito de que el vidrio se funda en un horno revestido de platino o de aleación de platino, ya sea porque la temperatura excedió la temperatura máxima de uso final de los materiales refractarios convencionales o porque la viscosidad del vidrio era tal que la temperatura del cuerpo de vidrio no pudo mantenerse por encima de la temperatura liquidus mientras se producía una viscosidad de vidrio lo suficientemente alta como para mantener la corrosión del refractario a un nivel aceptable. El vidrio S es un buen ejemplo donde se producen ambos fenómenos. La temperatura de fusión del vidrio S es demasiado alta para los materiales refractarios comunes y el AT es muy pequeño (o negativo), lo que hace que el vidrio sea muy fluido y muy corrosivo para los refractarios convencionales. El vidrio R convencional también tiene un AT muy pequeño y, por lo tanto, se funde en fundidores revestidos de platino o de aleación de platino. La adición de litio a la formulación expande suficientemente el AT del vidrio R para permitir que se funda en un fundidor refractario estándar. Sin embargo, las materias primas de litio son muy caras y aumentan considerablemente los costes de fabricación de las fibras de vidrio.

Por ejemplo, El documento US 2007/105701 divulga un método para fabricar fibras de vidrio de alto rendimiento, y fibras formadas de este modo para obtener fibras de vidrio de alto rendimiento. El documento WO 2006/064164 divulga hilos de vidrio para reforzar materiales orgánicos y/o inorgánicos, hilos que se forman a partir de composiciones de vidrio que comprenden Li2O. El documento US 4.199.364 divulga composiciones de vidrio sin boro y sin flúor que comprenden Li2O.

Por lo tanto, existe la necesidad en la técnica de composiciones de vidrio sin litio de alto rendimiento, que conserven propiedades mecánicas y físicas favorables (por ejemplo, módulo específico y resistencia a la tracción) y propiedades de formación (por ejemplo, temperatura liquidus y temperatura de formación) donde la temperatura de formación es suficientemente baja y la diferencia entre las temperaturas de formación y liquidus es lo suficientemente grande como para permitir que los componentes de la composición de vidrio se fundan en un tanque refractario convencional.

Sumario de la invención

En una realización de la invención, se proporciona una composición de vidrio R que incluye SiO2 en una cantidad de 60,0 a 61,6 % en peso, AhO3 en una cantidad de 15,6 a 17,2 % en peso, CaO en una cantidad de 11,7 a 13,2 % en peso, MgO en una cantidad de 9,4 a 10,9 % en peso, Na2O K2O en una cantidad de 0,0 a < 2,0 % en peso, TiO2 en una cantidad de 0,0 a 2,0 % en peso, B2O3 en una cantidad de 0,0 a aproximadamente 0,5 % en peso, Fe2O3, SrO, ZnO y flúor, cada uno de los cuales está presente en una cantidad de 0,0 a aproximadamente 1,0 % en peso, donde dicha composición tiene un AT de al menos 60 °C y una temperatura log 3 de 1285 °C a 1320 °C, donde dicha composición está exenta de litio. La frase "% en peso", tal como se usa en el presente documento, pretende que se defina como el porcentaje en peso de la composición total. Adicionalmente, la composición puede contener opcionalmente cantidades traza de otros componentes o impurezas. En ejemplos de realizaciones, la composición de vidrio está exenta o sustancialmente exenta de boro. Además, la composición de vidrio posee una viscosidad de formación que es lo suficientemente baja como para utilizar fundidores refractarios de bajo coste en lugar de los fundidores revestidos de aleación de platino de alto coste convencionales en la formación de las fibras de vidrio. En otra realización de la presente invención, se produce una fibra de vidrio R continua formada a partir de la composición descrita anteriormente usando un fundidor de tanque refractario. Al utilizar un tanque refractario formado por bloques refractarios, pueden reducirse los costes de fabricación asociados con la producción de fibras de vidrio producidas con la composición de la invención. Las composiciones de vidrio R pueden usarse para formar hebras continuas de vidrio para usar en textiles y como refuerzos para usar en la formación de palas eólicas y estructuras aeroespaciales.

En otra realización más de la invención, se proporciona un método para formar una fibra de vidrio R. Las fibras pueden formarse obteniendo las materias primas y mezclando los componentes en las cantidades apropiadas para dar los porcentajes en peso deseados de la composición final. El lote mezclado se funde a continuación en un fundidor refractario tradicional y se extrae a través de orificios de cabezales a base de aleación de platino para formar fibras de vidrio. Las hebras de fibras de vidrio se forman al juntar los filamentos individuales. Los hilos pueden enrollarse y procesarse adicionalmente de una manera convencional adecuada para la aplicación prevista.

En otra realización de la presente invención, las fibras de vidrio formadas a partir de las composiciones de la invención tienen una temperatura liquidus no superior a 1330 °C, un AT de hasta 135 °C, y un módulo específico de al menos 3,24 X 106 metros.

En otra realización más de la invención, las fibras de vidrio formadas a partir de las composiciones de la invención tienen una resistencia de 4187 MPa a 4357 MPa.

En una realización adicional de la presente invención, la composición de vidrio posee una viscosidad de formación que es lo suficientemente baja y un AT lo suficientemente grande como para utilizar fundidores refractarios de bajo coste en lugar de los fundidores revestidos de aleación de platino de alto coste convencionales en la formación de las fibras de vidrio.

En otra realización de la presente invención, las fibras formadas a partir de la composición de vidrio R de la invención se forman con un coste menor debido al menor aporte de energía necesario para fundir la composición de vidrio.

En otra realización más de la invención, el vidrio de la invención tiene un módulo específico, resistencia y AT similares a los de las composiciones de vidrio R que contienen litio tradicionales. Por lo tanto, la composición de la presente invención conserva la capacidad de fabricar una fibra de vidrio R y un producto de fibra comercialmente aceptables producidos a partir de las fibras de vidrio R.

En una realización adicional de la presente invención, la composición de vidrio reduce el coste de producción al excluir el litio de la composición y utilizar una operación de fusión refractaria convencional para fundir los componentes de la composición.

Los anteriores y otros objetos, características y ventajas de la invención aparecerán más detalladamente a continuación en el presente documento a partir de una consideración de la descripción detallada que sigue.

Descripción detallada y realizaciones preferidas de la invención

A menos que se defina de otro modo, todos los términos técnicos y científicos utilizados en el presente documento tienen el mismo significado que el que entiende comúnmente un experto habitual en la materia a la que pertenece la presente invención. Aunque en la práctica o análisis de la invención también se puede usar cualquier método y material similares o equivalentes a los descritos en el presente documento, se describen en el presente documento los métodos y materiales preferidos. Todas las referencias citadas en el presente documento, incluidas las solicitudes de patentes de EE. UU. o extranjeras publicadas o correspondientes, patentes de EE. UU. o extranjeras concedidas, y cualquier otras referencias, se incorporan como referencia en el presente documento en su totalidad, incluyendo todos los datos, tablas, figuras y textos presentados en las referencias citadas. Los términos "composición" y "formulación" pueden usarse indistintamente en el presente documento. Adicionalmente, la frase "composición de vidrio de la invención" y "composición de vidrio" se pueden usar indistintamente.

La presente invención se refiere a una composición de vidrio R de alto rendimiento que no contiene litio y que posee un módulo específico, resistencia a la tracción, y densidad que son equivalentes o sustancialmente equivalentes a los de las composiciones de vidrio R. La composición de vidrio posee una temperatura de formación más baja y un AT mayor que los vidrios R convencionales, permitiendo de este modo la utilización de fundidores de tanque refractarios de bajo coste para la formación de fibras de vidrio en lugar de fundidores convencionales de alto coste formados por platino. Al utilizar un tanque refractario formado por bloques refractarios, se reducen los costes de fabricación asociados con la producción de fibras de vidrio producidas por la composición de la invención. Adicionalmente, la exclusión de materias primas de litio costosas de la composición reduce los costes de fabricación de las fibras de vidrio. Además, la energía necesaria para fundir los componentes de la composición de vidrio es menor que la energía necesaria para fundir las formulaciones de vidrio R disponibles comercialmente. Estos menores requisitos de energía también pueden reducir los costes generales de fabricación asociados con el vidrio de la invención. Se ha descubierto que la composición de la presente invención conserva la capacidad de fabricar una fibra de vidrio y un producto de fibra de alto rendimiento comercialmente aceptables producidos a partir de las fibras de vidrio.

En al menos un ejemplo de realización, la composición de vidrio de la invención incluye los siguientes componentes en los intervalos de porcentaje en peso dados en la Tabla 1 y está exenta de litio. Tal como se usa en el presente documento, las expresiones "porcentaje de peso" y "porcentaje en peso" se pueden usar indistintamente y están destinadas a indicar el porcentaje de peso (o porcentaje en peso) basado en la composición total. La composición de vidrio de la invención está exenta de litio, y en algunos ejemplos de realizaciones, la composición de vidrio está también sustancialmente exenta de boro. Tal como se usa en el presente documento, la frase "sustancialmente exenta" significa que la composición está exenta o casi exenta de ese componente(s). Por ejemplo, hay que señalar que si el litio está presente en la composición de vidrio, está presente solo en cantidades traza, tales como, por ejemplo, varias centésimas de porcentaje. De manera similar, las composiciones de vidrio destinadas a excluir el boro pueden contener trazas de boro, tales como en el intervalo de varias centésimas de porcentaje. Las composiciones que contienen tales cantidades se consideran "exentas de litio" y "exentas de boro".

TABLA 1

En una realización adicional, las composiciones de vidrio incluyen los componentes expuestos en la Tabla 2.

TABLA 2

Además, las impurezas o los materiales atrapantes pueden estar presentes en la composición de vidrio sin afectar negativamente a los vidrios o las fibras. Estas impurezas pueden incorporarse al vidrio como impurezas de la materia prima o pueden ser productos formados por la reacción química del vidrio fundido con los componentes del horno. Ejemplos no limitativos de materiales atrapantes incluyen potasio, hierro, cinc, estroncio y bario, todos los cuales están presentes en sus formas de óxido, y flúor y cloro.

La viscosidad de formación de una composición de vidrio se define comúnmente por su temperatura log 3. La temperatura log 3 es la temperatura a la cual la composición de vidrio fundido tiene una viscosidad de 1.000 poise (es decir, aproximadamente la viscosidad de fibrización), donde la viscosidad se determina midiendo el par necesario para rotar un cilindro sumergido en el material de vidrio fundido de acuerdo con la norma ASTM C965. Disminuir la temperatura de fibrización puede reducir el coste de producción de las fibras de vidrio porque permite una vida útil más larga del cabezal, un mayor rendimiento y un menor uso de energía. Al disminuir la temperatura log 3, un cabezal funciona a una temperatura más fría y no se "hunde" rápidamente. El hundimiento ocurre en los cabezales que se mantienen a una temperatura elevada durante largos períodos de tiempo. Al disminuir la temperatura log 3 se reduce la tasa de hundimiento y, como resultado, puede aumentar la vida útil del cabezal. Por lo tanto, el coste de producción de las fibras puede reducirse. En la presente invención, la composición de vidrio tiene una temperatura log 3 de 1285 °C a 1320 °C.

La temperatura liquidus de la composición de vidrio es la temperatura por debajo de la cual aparece el primer cristal en el material de vidrio fundido cuando se mantiene a esa temperatura durante 16 horas, de acuerdo con la norma ASTM C829. Adicionalmente, la temperatura liquidus es la temperatura máxima a la que puede producirse la desvitrificación al enfriar la masa fundida de vidrio. A todas las temperaturas superiores a la temperatura liquidus, el vidrio está completamente fundido. La temperatura liquidus de la composición de la invención es deseablemente no mayor de aproximadamente 1330 °C, y puede variar de aproximadamente 1190 °C a aproximadamente 1330 °C o de 1190 °C a aproximadamente 1235 °C.

La diferencia entre la temperatura log 3 y la temperatura liquidus se denomina "AT". Si el AT es demasiado pequeño, el vidrio fundido puede cristalizarse dentro del aparato de fibrización y causar una interrupción en el proceso de fabricación. Deseablemente, el AT es lo más grande posible para una viscosidad de formación dada. Un AT más grande ofrece un mayor grado de flexibilidad durante la fibrización y ayuda a evitar la desvitrificación tanto en el sistema de distribución de vidrio como en el aparato de fibrización. Adicionalmente, un AT grande reduce el coste de producción de las fibras de vidrio al permitir una mayor vida útil del cabezal y un proceso de formación menos sensible. La composición de la invención puede tener un AT de hasta aproximadamente 135 °C, y en ejemplos de realizaciones, de aproximadamente 60 °C a aproximadamente 135 °C o de aproximadamente 75 °C a 105 °C. En algunos ejemplos de realizaciones, el AT es mayor de aproximadamente 60 °C.

Otra propiedad de importancia es el módulo específico. Es deseable tener un módulo específico lo más alto posible para lograr un material compuesto ligero que agregue rigidez al artículo final. El módulo específico es importante en aplicaciones donde la rigidez del producto es un parámetro importante, tal como en aplicaciones de energía eólica y aeroespacial. En la composición de la invención, el vidrio tiene un módulo específico de al menos 3,24 X 106 metros, o de aproximadamente 3,24 X 106 metros a aproximadamente 3,43 X 106 metros. En ejemplos de realizaciones, el vidrio tiene un módulo específico de aproximadamente 3,39 X 106 metros a aproximadamente 3,43 X 106 metros. El vidrio de la invención tiene un módulo específico, resistencia y AT similares a los de las composiciones de vidrio R que contienen litio tradicionales. Por lo tanto, la composición de la presente invención conserva la capacidad de fabricar una fibra de vidrio R y un producto de fibra comercialmente aceptables producidos a partir de las fibras de vidrio R y es capaz de reducir el coste de producción al excluir el litio de alto coste de la composición y utilizar un refractario convencional para fundir los componentes de la composición.

En general, las fibras de acuerdo con la presente invención pueden formarse obteniendo las materias primas y mezclando o combinando los componentes según la manera convencional en las cantidades apropiadas para dar los porcentajes en peso deseados de la composición final. Por ejemplo, los componentes pueden obtenerse a partir de ingredientes adecuados o materias primas que incluyen, aunque no de forma limitativa, arena o pirofilita para SO2, piedra caliza, cal calcinada, wollastonita, o dolomita para CaO, caolín, alúmina o pirofilita para AhO3, y dolomita, cal dolomítica, brucita, enstatita, talco, magnesita calcinada, o magnesita para MgO. Los residuos de vidrio también se pueden usar para suministrar uno o más de los óxidos necesarios. El lote mixto se funde a continuación en un horno o fundidor refractario tradicional, y el vidrio fundido resultante se pasa a lo largo de un canal de distribución hasta el interior de los cabezales (por ejemplo, cabezales a base de aleación de platino) ubicados a lo largo de la parte inferior del canal de distribución. Las temperaturas de funcionamiento del vidrio en el horno, el canal de distribución y el cabezal se seleccionan para ajustar adecuadamente la viscosidad del vidrio y se pueden mantener utilizando métodos adecuados, como dispositivos de control. Preferentemente, la temperatura en el extremo frontal del fundidor se controla automáticamente para reducir o eliminar la desvitrificación. A continuación, el vidrio fundido se estira (extrae) a través de agujeros u orificios en la parte inferior o placa de vaciado del cabezal para formar fibras de vidrio. Las corrientes de vidrio fundido que fluyen a través de los orificios del cabezal se atenúan en filamentos al enrollar una hebra formada por una pluralidad de filamentos individuales en un tubo de formación montado en un mandril giratorio de una máquina de bobinado.

Las fibras pueden procesarse adicionalmente de una manera convencional adecuada para la aplicación prevista. Por ejemplo, las fibras de vidrio pueden encolarse con una composición de encolado conocida por los expertos en la materia. La composición de encolado no está restringida de ninguna manera, y puede ser cualquier composición de encolado adecuada para su aplicación a fibras de vidrio. Las fibras encoladas pueden usarse para reforzar sustratos, tales como una variedad de plásticos, donde el uso final del producto requiere una resistencia y rigidez iguales o superiores a los productos tradicionales de vidrio R. Dichas aplicaciones incluyen, aunque no de forma limitativa, telas tejidas para usar en la formación de palas eólicas, blindaje y estructuras aeroespaciales.

Habiendo descrito generalmente esta invención, se puede obtener una comprensión adicional por referencia a ciertos ejemplos específicos ilustrados a continuación que se proporcionan solo con fines ilustrativos y que no se pretende que estén todos incluidos o que sean limitantes a menos que se especifique lo contrario.

Ejemplos

Ejemplo 1: Composiciones de vidrio exentas de litio

Las composiciones de vidrio de acuerdo con la presente invención se prepararon mezclando los productos químicos de calidad reactiva en cantidades proporcionadas para lograr una composición de vidrio final con los porcentajes en peso de óxido expuestos en las Tablas 3-6. Las materias primas se fundieron en un crisol de platino en un horno calentado eléctricamente a una temperatura de 1620 °C durante 3 horas. La viscosidad de formación (es decir, la temperatura log 3) se midió utilizando un método de cilindro giratorio (ASTM C965). La temperatura liquidus se midió exponiendo el vidrio a un gradiente de temperatura en un bote de aleación de platino durante 16 horas (ASTM C829). El AT se calculó como la diferencia entre la temperatura a la cual la viscosidad del vidrio era de 1000 poise y la temperatura liquidus. La velocidad del sonido se midió utilizando el método de fibra sonora por el cual una onda de sonido se propaga a lo largo de una fibra. El módulo se calculó en función de la relación entre la velocidad del sonido, la densidad y el módulo de Young. La densidad se midió por el método de Arquímedes. Por último, el módulo específico se calculó a partir del módulo de Young y la densidad medida.

El ejemplo 1 expuesto en la Tabla 3 es un vidrio R convencional que contiene litio. La composición y las propiedades de este vidrio R que contiene litio se incluyeron para fines de comparación.

TABLA 3

continuación

TABLA 4

TABLA 5

TABLA 6

continuación

En referencia a las Tablas 3-6, se puede concluir que las composiciones de vidrio de los Ejemplos 2-29 tienen viscosidades de formación y temperaturas liquidus que permiten su producción en un fundidor refractario sin incluir litio en la composición. Además, la exclusión de litio de la composición de vidrio reduce en gran medida el coste de producción del vidrio, ya que la espodumena y el carbonato de litio, que son muy caros, no se requieren como materiales para las formulaciones de lotes. Asimismo, muchas de las composiciones enumeradas en las Tablas 3-6 cumplieron o excedieron el módulo específico del vidrio R que incluía litio en la composición comercializado (por ejemplo, Ejemplo 1). El vidrio de la invención tiene una resistencia que es igual o mejor que la de las composiciones de vidrio R que contienen litio convencionales.

Ejemplo 2: Formulaciones de vidrio que contienen litio

Los vidrios que incluían litio también se investigaron para compararlos con las composiciones de vidrio de la invención. Las Tablas 7 y 8 exponen los datos obtenidos con respecto a la temperatura log 3, la temperatura liquidus, el AT, el módulo, la densidad y el módulo específico para cada una de las composiciones de vidrio que contienen litio.

TABLA 7

continuación

TABLA 8

continuación

Se puede concluir de las Tablas 7 y 8 que niveles de LÍ2O mayores del 1 por ciento generalmente daban como resultado niveles de AT que eran menos que deseables para fundir en un fundidor refractario convencional. Se observó que unos pocos vidrios que tenían un contenido de Li2O próximo al 0,5 % poseían propiedades de formación y del producto aceptables; sin embargo, los costes de producción para esos vidrios serían mucho mayores que los costes de producción para las composiciones de vidrio sin litio de la invención debido a la necesidad de las costosas materias primas de litio.

La invención de esta solicitud se ha descrito anteriormente de manera genérica y con respecto a realizaciones específicas. Aunque la invención se ha expuesto en lo que se cree que son las realizaciones preferidas, se puede seleccionar una amplia variedad de alternativas conocidas por los expertos en la materia dentro de la divulgación genérica. La invención no está limitada de otra manera, excepto por la enumeración de las reivindicaciones expuestas a continuación.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una composición para preparar fibras de vidrio R que comprende:

SÍO2 en una cantidad de 60,0 a 61,6 % en peso de la composición total;

AhO3 en una cantidad de 15,6 a 17,2 % en peso de la composición total;

CaO en una cantidad de 11,7 a 13,2 % en peso de la composición total;

MgO en una cantidad de 9,4 a 10,9 % en peso de la composición total;

Na2O K2O en una cantidad de 0,0 a < 2,0 % en peso de la composición total;

B2O3 en una cantidad de 0,0 a 0,5 % en peso de la composición total;

Fe2O3 en una cantidad de 0,0 a aproximadamente 1,0 % en peso de la composición total;

SrO en una cantidad de 0,0 a aproximadamente 1,0 % en peso de la composición total;

ZnO en una cantidad de 0,0 a aproximadamente 1,0 % en peso de la composición total;

TiO2 en una cantidad de 0,0 a 2,0 % en peso de la composición total; y

flúor en una cantidad de 0,0 a aproximadamente 1,0 % en peso de la composición total;

donde dicha composición tiene un AT de al menos 60 °C y una temperatura log 3 de 1285 °C a 1320 °C, donde la temperatura log 3 es la temperatura a la cual la composición de vidrio fundido tiene una viscosidad de 1.000 poise, donde la viscosidad se determina midiendo el par necesario para rotar un cilindro sumergido en el material de vidrio fundido de acuerdo con la norma ASTM C965;

y donde dicha composición está exenta de litio.

2. La composición de la reivindicación 1, que comprende de 0,0 a 0,2 % en peso de B2O3.

3. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, donde dicha composición tiene un AT de hasta 135 °C, preferentemente de 75 °C a 105 °C.

4. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde dicha composición tiene una temperatura liquidus no superior a 1330 °C.

5. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 donde dicha composición tiene un módulo específico de al menos 3,24 X 106 metros, preferentemente de 3,24 X 106 metros a 3,43 X 106 metros.

6. Una fibra de vidrio R continua producida a partir de una composición como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

7. Un método para formar una fibra de vidrio R que comprende:

proporcionar una composición de vidrio fundido como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5; y extraer dicha composición de vidrio fundido a través de orificios en un cabezal para formar una fibra de vidrio R.

8. El método de la reivindicación 7, que comprende además:

fundir los componentes de dicha composición de vidrio en un fundidor refractario.