JP2022507967A - 改善された比弾性率を有する高性能ガラス繊維組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2018年11月26日出願のHIGH PERFORMANCE FIBERGLASS COMPOSITION WITH IMPROVED SPECIFIC MODULUSと題する米国特許仮出願第62/771,245号に対する優先権を主張し、その全開示が、参照により本明細書に組み込まれる。
例えば、Eガラスは、アルミノケイ酸塩ガラスであり、通常、アルカリ不含で、電気用途によく使われる。Eガラスの利点の1つの特徴は、その液相温度により、ガラス繊維を製造するための作業温度を約1038℃(1900°F)~1316℃(2400°F)にすることが可能になることである。プリント回路基板及び航空宇宙用途で使われるEガラス繊維ヤーンのASTM分類は、その組成を、52~56質量%のSiO2、16~25質量%のCaO、12~16質量%のAl2O3、5~10質量%のB2O3、0~5質量%のMgO、0~2質量%のNa2O及びK2O、0~0.8質量%のTiO2、0.05~0.4質量%のFe2O3及び0~1.0質量%のフッ素と定義している。
ホウ素不含繊維は、ADVANTEX(登録商標)の登録商標で販売されている(Owens Corning,Toledo,Ohio,USA)。ホウ素不含繊維は、その全体が本明細書に参照により組み込まれる、米国特許第5、789,329号明細書で開示され、作業温度の点でホウ素含有Eガラスにまさる大きな改善が提供される。ホウ素不含ガラス繊維は、一般的用途に使用するためのEガラス繊維のASTM定義に含まれる。
Rガラスは、Eガラス繊維より高い機械的強度を有するガラス繊維を生成する化学組成を有する、ケイ素、アルミニウム、マグネシウム、及びカルシウムの酸化物から主に構成されるガラスのファミリーである。Rガラスは、約58~約60質量%のSiO2、約23.5~約25.5質量%のAl2O3、約14~約17質量%のCaO+MgO、及び約2質量%未満の種々の成分を含む組成を有する。Rガラスは、Eガラスより多くのアルミナ及びシリカを含み、繊維形成中により高い融解温度及び処理温度を必要とする。通常、Rガラスのための融解温度及び処理温度は、Eガラスの温度より高い。この処理温度の上昇は、高コストの白金裏張り溶解装置の使用が必要となる。加えて、Rガラスでの液相温度と形成温度の近接は、1000ポアズ又はその約1000ポアズ近くで通例繊維化されるEガラスより低い粘度でこのガラスが繊維化されることが必要である。通例の1000ポアズ粘度でのRガラスの繊維化は、工程の中断及び生産性の低下を起こし、ガラスの失透を生じるであろう。
更に、所望の形成特性(例えば、液相温度及び繊維化温度)を維持しながら、好ましい機械的特性及び物理学的特性(例えば、比弾性率及び引張強度)を有する高性能ガラス組成物が望ましい。弾性率は、繊維剛性の尺度であり、材料に対する印加応力と、同一材料により生成される歪みとの関係を決定する。剛性材料は、高い弾性率を有し、弾性負荷時にほんのわずかに形状が変化する。可撓性材料は、低い弾性率を有し、その形状はかなり変化する。比弾性率は、ガラス繊維材料の質量密度当りの弾性率の尺度である。それは剛性対質量比としても知られ、剛性を犠牲にしない最小質量のガラス繊維を決定するために使用されることが多い。
いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物から形成されるガラス繊維は、34~40MJ/kgの比弾性率を有する。
ガラス組成物は、0~5.0質量%のTa2O5、0~7.0質量%のGa2O3、0~5.0質量%のNb2O5、及び0~5.0質量%のV2O5を更に含み得る。
種々の例示的実施形態では、ガラス組成物は、実質的にB2O3不含である。
種々の例示的実施形態では、ガラス組成物は、0.1~3.5質量%のLi2Oを含む。
種々の例示的実施形態では、組成物は、少なくとも1質量%のY2O3、La2O3、Ce2O3、及びSc2O3の1種又は複数を組み合わせた量を含む。
種々の例示的実施形態では、組成物は、0.05質量%のSm2O3+Gd2O3を含む。
種々の例示的実施形態では、組成物は、1.5~3.5質量%のLi2Oを含む。
種々の例示的実施形態では、組成物は、1.0~5.0質量%のCaOを含む。
種々の例示的実施形態では、組成物は、少なくとも1質量%のY2O3、La2O3、Ce2O3、及びSc2O3の1種又は複数を組み合わせた量を含む。
さらなる例示的実施形態は、35~36.5MJ/kgの比弾性率を有するガラス繊維に関する。
またさらなる本発明概念の例示的態様は、ポリマーマトリックス;及び58.0~68.0質量%の量のSiO2;18.0~23.0質量%の量のAl2O3;1.0~9.0質量%の量のCaO;9.0~14.0質量%の量のMgO;0.0~1.0質量%の量のNa2O;0.0~1.0質量%の量のK2O;0.0~4.0質量%の量のLi2O;0.0~4.0質量%の量のTiO2;0~10.0質量%の量のY2O3;0~10.0質量%の量のLa2O3;0~2.5質量%の量のCe2O3;及び0~4.0質量%の量のSc2O3を含むガラス組成物から形成される複数のガラス繊維を含む強化複合材料製品に関する。
ガラス繊維は、34~40MJ/kgの比弾性率を有する。
いくつかの例示的実施形態では、強化複合材料製品は、風力タービンブレードの形態である。
本発明の前出及び他の目的、特徴、及び利点は、次の詳細な説明を考慮することにより以降で更に完全に明らかになろう。
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「a」、「an」、及び「the」は、文脈により別義が明示されない限り、複数形も同様に包含することが意図されている。
特に明示されない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される成分の量、化学的及び分子的特性、反応条件などを表す数値はすべて、あらゆる場合において、「約」という用語により修飾されるものとして理解されるべきである。従って、そうでない旨の指示がない限り、本明細書及び添付の範囲特許請求の範囲に記載される数値パラメーターは、本例示的実施形態によって得ようとする望ましい特性に応じて変更可能な近似値である。控えめに言っても、各数値パラメーターは、有効数字の数及び通常の丸め手法を適用して解釈すべきである。
例示的実施形態の広範な範囲を記載する数値範囲及びパラメーターは近似値であるが、特定の実施例で記載される数値は可能な限り正確に報告される。しかし、いずれの数値も、それらのそれぞれの試験測定で認められる標準偏差から必然的に生じる一定の誤差を本質的に含む。本明細書及び特許請求の範囲を通して与えられる全ての数値範囲は、このようなより広い数値範囲に含まれる全てのより狭い数値的範囲を、あたかもこのようなより狭い数値的範囲が全て本明細書に明確に記載されるかのように含む。更に、実施例で報告されるいずれの数値も、本明細書で開示のより広い組成範囲の上端点又は下端点を決定するために使用し得る。
本明細書で開示のガラス組成物は、ガラス強化繊維の製造で広く使用されている従来の商業的に入手できる耐火物内張ガラス炉による融解に好適する。
例えば、下段繊維化温度では、ブッシングはより低い温度で動作し、従って、通常認められる場合ほどは早く「サグ」しない。「サグ」は、ブッシングが高温で長時間保持されて確定した安定性を失う場合に起こる現象である。従って、繊維化温度を低下させることにより、ブッシングのサグ速度が低減され得、ブッシング寿命が最大化できる。
いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、1,427℃(2,600°F)以下、1,399℃(2,550°F)以下、1371℃(2,500°F)以下、1,354℃(2,470°F)以下、1,327℃(2,420°F)以下、1,321℃(2,410°F)以下、1,318℃(2,405°F)以下、1,316℃(2,400°F)以下、及び1,310℃(2,390°F)以下、及び1,307(2,385°F)以下の繊維化温度を含む、1,454℃(2,650°F)未満の繊維化温度を有する。いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、1,371℃(2,500°F)以下、及び1,204℃(2,200°F)以下などの1,260℃(2,300°F)以下の繊維化温度を有する。
いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、1,315℃(2,400°F)以下、1,302℃(2,375°F)以下、1,288℃(2,350°F)以下、1,274℃(2,325°F)以下、1,263℃(2,305°F)以下、1,260℃(2,300°F)以下、1,254℃(2,290°F)以下、1,232℃(2,250°F)以下、1,218℃(2,225°F)以下、及び1,213℃(2,215°F)以下の液相温度を含む、1,427℃(2,600°F)未満の液相温度を有する。いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、1,177℃~1,366℃(2,150°F~2,490°F)、1,199℃~1,343℃(2,190°F~2,450°F)、及び1,232℃~1,343℃(2,250°F~2,450°F)を含む、1,121℃~1399℃(2,050°F~2,550°F)の液相温度を有する。
いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、少なくとも-29℃(-20°F)を含む、少なくとも4.4℃(40°F)を含む、及び少なくとも27℃(80°F)を含む、少なくとも37.8℃(100°F)を含む、少なくとも43.3℃(110°F)、少なくとも48.9℃(120°F)、少なくとも57.2℃(135°F)、少なくとも65.6℃(150°F)、及び少なくとも76.7℃(170°F)を含む、少なくとも-51℃(-60°F)のΔTを有する。種々の例示的実施形態では、ガラス組成物は、48.9℃~93.3℃(120°F~200°F)、及び65.6℃~102℃(150°F~215°F)を含む37.8℃~121℃(100°F~250°F)のΔTを有する。
いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、約59.0~約65.0質量%のSiO2、約18.3~約22.0質量%のAl2O3、約9.3~約12.0質量%のMgO、約1.0~約8.5質量%のCaO、約0.01~約0.5質量%のNa2O、約0.01~約0.5質量%のK2O、約0.01~約3.5質量%のTiO2、約0.01~約0.6質量%のFe2O3、及び約0.1~約3.5質量%のLi2Oを含み得る。いくつかの実施形態では、ガラス組成物は、ZrO2不含である。ガラス組成物は、約0.01~約7.0質量%のY2O3、約0.01~約4.0質量%のLa2O3、約0.01~約2.0質量%のCe2O3、及び約0.01~約3.5質量%のSc2O3を更に含み得る。ガラス組成物は、約0.01~約4.0質量%のTa2O5、約0.01~約6.0質量%のGa2O3、約0.01~約4.0質量%のNb2O5及び約0.01~約4.0質量%のV2O5を更に含み得る。
所望の機械的な特性及び繊維化特性の両方を達成するために、ガラス組成物の1つの重要な態様は、少なくとも約16.0質量%で、約25質量%以下のAl2O3濃度を有することである。約25質量%を超えるAl2O3の含有は、ガラスの液相線を、繊維化温度を超えるレベルまで上昇させ、これは、負のΔTをもたらす。17質量%未満のAl2O3の含有は、好ましくない低い弾性率のガラス繊維を形成する。いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、少なくとも18.0質量%、少なくとも19.0質量%、少なくとも19.5質量%、及び少なくとも20.0質量%を含む、少なくとも約17.0質量%のAl2O3を含む。いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、約18.8~約22質量%のAl2O3を含む、約18.3~約23質量%のAl2O3を含む。
ガラス組成物は、最大約10.0質量%までの濃度のCaOを任意に含んでもよい。約10質量%を超えるCaOの含有は、所望より低い弾性率のガラスを形成する。いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、少なくとも0.5~8.8質量%、1.0~8.5質量%、1.5~8.0質量%、及び2.0~5.5質量%を含む、0~約9質量%のCaOを含む。いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、1.0質量%~5.5質量%のCaO濃度を含む。
いくつかの例示的実施形態では、MgO及びCaOの合計濃度は、12.0質量%~20質量%、及び14質量%~19.5質量%を含む、少なくとも約10質量%で、約22質量%以下である。
ガラス組成物は、最大約5.0質量%までのTiO2を含み得る。いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、約0.01質量%~約3.5質量%及び約0.1~約0.75質量%を含む、0質量%~約4.0質量%のTiO2を含む。
ガラス組成物は、最大約1.0質量%までのFe2O3を含み得る。いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、約0.01質量%~約0.6質量%及び約0.1~約0.35質量%を含む、0質量%~約0.8質量%のFe2O3を含む。
ガラス組成物は、最大約5.0質量%までのLi2Oを含み得る。いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、約0.1質量%~約3.5質量%及び約0.5~約3.0質量%を含む、約0.0質量%~約4.0質量%のLi2Oを含む。いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、約1.0~約4.0質量%のLi2O、又は約1.5~約3.8質量%のLi2Oを含む。
いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、0~10.0質量%、又は1.0~7.0質量%を含む、最大約10.0質量%の希土類元素酸化物Y2O3、La2O3、Ce2O3、及びSc2O3(「R2O3」」を含む。ガラス組成物は、約0.01質量%を超える量のいずれかのR2O3酸化物を含み得る。いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、約0.01~約7.0質量%、約0.05~約4.0質量%、及び0.8~約3.5質量%を含む、約0~約10質量%のY2O3を含む。いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、約0.01~約4.0質量%、約0.05~約3.5質量%、及び0.1~約3.0質量%を含む、約0~約10質量%のLa2O3を含む。いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、約0.01~約2.0質量%、約0.05~約1.8質量%、及び0.1~約1.5質量%を含む、約0~約2.5質量%のCe2O3を含む。いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、約0.01~約3.5質量%、約0.05~約3.2質量%、及び0.1~約3.0質量%を含む、約0~約4質量%のSc2O3を含む。
いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、少なくとも1.5質量%、少なくとも1.75質量%、少なくとも2.0質量%、少なくとも2.1質量%、少なくとも2.2質量%、及び少なくとも2.5質量%を含む、少なくとも1.0質量%であるCeO2+Sc2O3の合計濃度を含む。
ガラス組成物は、最大約7.0質量%までのGa2O3を含み得る。いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、約0.05質量%~約5.5質量%及び約0.1~約5.0質量%を含む、約0.01質量%~約6.0質量%のGa2O3を含む。
ガラス組成物は、最大約5.0質量%までのNb2O5を含み得る。いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、約0.05質量%~約3.5質量%及び約0.1~約3.0質量%を含む、約0.01質量%~約4.0質量%のNb2O5を含む。
ガラス組成物は、最大約5.0質量%までのV2O5を含み得る。いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、約0.05質量%~約3.5質量%及び約0.1~約3.0質量%を含む、約0.01質量%~約4.0質量%のV2O5を含む。
ガラス組成物は、最大約1.0質量%までのSm2O3及び/又はGd2O3を含み得る。しかし、種々の例示的実施形態は、Sm2O3及びGd2O3の合計濃度を0.1質量%未満、及び0.05質量%未満などの0.5質量%未満に制限する。
ガラス組成物は、最大約5.0質量%までのZnOを含み得る。いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、約0.01質量%~約2.0質量%及び約0.1~約1.0質量%を含む、0質量%~約2.5質量%のZnOを含む。
ガラス組成物は、ガラス又は繊維に悪影響を及ぼすことなく、不純物及び/又は微量の材料を更に含み得る。これらの不純物は、ガラス中に原材料不純物として入り得、又は溶融ガラスと炉成分との化学反応により形成された生成物であり得る。微量材料の非限定的例には、ストロンチウム、バリウム、及びこれらの組み合わせが含まれる。微量材料は、それらの酸化物形態中にも存在し得、また、フッ素及び/又は塩素を更に含み得る。いくつかの例示的実施形態では、本発明のガラス組成物は、0.5質量%未満、0.2質量%未満、及び0.1質量%未満を含む、約1.0質量%以下のBaO、SrO、P2O5、及びSO3をそれぞれ含む。特に、少しでも存在する場合は、約5.0質量%未満のBaO、SrO、P2O5、及び/又はSO3の組み合わせを含み得、ガラス組成物は、各BaO、SrO、P2O5、及びSO3は、1.0質量%未満の量で存在する。
いくつかの例示的実施形態では、ガラス組成物は、少なくとも1.7、少なくとも2.0、少なくとも2.1、少なくとも2.2、少なくとも2.3を含む、少なくとも1.5の比率のMgO/(CaO+SrO)を含む。
上記で示したように、本発明のガラス組成物は、意外にも、最適化された比弾性率を示し、同時に、所望の形成特性を維持することを示す。
本発明のガラス組成物から形成される例示的ガラス繊維は、少なくとも約88GPa、少なくとも約88.5GPa、少なくとも約89GPa、及び少なくとも約89.5GPaを含む、少なくとも約85GPaの弾性率を有し得る。いくつかの例示的実施形態では、本発明のガラス組成物から形成される例示的ガラス繊維は、約87GPa~約100GPa及び約88GPa~約98GPaを含む、約85GPa~約115GPaの弾性率を有する。
弾性率は、その後、比弾性率を決定するために使用し得る。最終製品に剛性を付与する軽量複合材料を得るために可能な限り高い比弾性率を有することが望ましい。比弾性率は、風力エネルギー及び航空宇宙用途などの製品の剛性が重要なパラメーターである用途では、重要である。本明細書で使用される場合、比弾性率は次の式により計算される:
比弾性率(MJ/kg)=弾性率(GPa)/密度(kg/立方メートル)
本発明のガラス組成物から形成される例示的ガラス繊維は、約34.5MJ/kg~約37MJ/kg、及び約35.8MJ/kg~約36.5MJ/kgを含む、約33.0MJ/kg~約40.0MJ/kgの比弾性率を有する。
いくつかの代表的実施形態では、上記ガラス組成物からガラス繊維を作製する方法が提供される。ガラス繊維は、当該技術分野において既知で、従来から使用されているいずれかの手段で形成し得る。いくつかの例示的実施形態では、ガラス繊維は、原料成分を入手し、適切な量の成分を混合して、所望の質量%の最終組成物を得ることにより形成される。方法は、融解形態の本発明のガラス組成物を用意し、その融解組成物をブッシング中のオリフィスを通して引いてガラス繊維を形成することを更に含む。
ガラス組成物の成分は、限定されないが、SiO2の場合は砂又は葉蝋石、CaOの場合は石灰岩、生石灰、ウォラストナイト、又はドロマイト、Al2O3の場合はカオリン、アルミナ又は葉蝋石、MgOの場合はドロマイト、軽焼ドロマイト、水滑石、エンスタタイト、滑石、焼きマグネサイト、又はマグネサイト、及びNa2Oの場合は炭酸ナトリウム、ナトリウム長石又は硫酸ナトリウムを含む好適な成分又は原材料から得られ得る。いくつかの例示的実施形態では、粉砕ガラス屑を用いて、1種又は複数の必要な酸化物を供給し得る。
混合バッチは、その後、炉中で又は溶解装置中で融解され、得られた溶融ガラスはフォアハースに沿って通され、フォアハースの底部に配置されたブッシングのオリフィスを通して引かれて、個別のガラスフィラメントが形成される。いくつかの例示的実施形態では、炉又は溶解装置は従来の耐熱性溶解装置である。耐熱性ブロックから形成された耐熱性タンクを利用することにより、本発明の組成物により製造されるガラス繊維の製造に関連する製造コストが削減され得る。いくつかの例示的実施形態では、ブッシングは白金合金系のブッシングである。その後、個別のフィラメントを一緒に集めることによりガラス繊維のストランドが形成され得る。繊維ストランドは、巻き取られ、目的の用途に好適する従来の方式で更に処理され得る。
これに関して、本発明のいくつかの例示的実施形態としては、硬化性マトリックス材料と組み合わせた、上述の本発明のガラス繊維を組み込んだ複合材料が挙げられる。これは、本明細書においては、強化複合材料製品とも呼ばれる。マトリックス材料は、限定されないが、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、及びポリブチレンなどの熱可塑性樹脂;及びエポキシ樹脂類、不飽和ポリエステル、フェノール樹脂、ビニルエステル、及びエラストマーなどの熱硬化性樹脂などの当業者に既知の任意の好適な熱可塑性又は熱硬化性樹脂であり得る。これらの樹脂は、単独又は組み合わせて使用し得る。強化複合材料製品は、風力タービン、鉄筋、パイプ、フィラメントワインディング、マフラー充填剤、吸音材、などに使用し得る。
さらなる例示的実施形態では、本発明は、上述の複合材料製品の作製方法を提供する。方法は、少なくとも1種のポリマーマトリックス材料を複数のガラス繊維と組み合わせることを含み得る。ポリマーマトリックス材料及びガラス繊維の両方は、上述の通りであり得る。
本発明による例示的ガラス組成物を、下表1~8に記載の酸化物質量%を有する最終ガラス組成を達成するように合わせた量のバッチ成分を混合することにより作製した。
原材料を電気加熱炉中の白金るつぼで、1,650℃で3時間融解した。
繊維化温度を「Standard Practice for Measuring Viscosity of Glass Above the Softening Point」と題するASTM C965-96(2007)に記載のようにして、回転シリンダー法で測定した。このASTMの内容は参照により本明細書に組み込まれる。液相温度は、「Standard Practices for Measurement of Liquidus Temperature of Glass」と題するASTM C829-81(2005)で定義のようにして、ガラスを白金合金ボート中で温度勾配に16時間曝露することにより測定した。このASTMの内容は参照により本明細書に組み込まれる。密度は、「Standard Test Method for Density of Glass Buoyancy」と題するASTM C693-93(2008)に詳述のようにして、アルキメデス法により測定した。このASTMの内容は参照により本明細書に組み込まれる。
強度は、「Standard Test Method for Tensile Properties of Glass Fiber Strands,Yarns,and Rovings Used in Reinforced Plastics」と題するASTM D2343-09に従って、初期の状態の繊維を用いて、インストロン引張試験装置で測定した。このASTMの内容は参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (20)
- 58.0~68.0質量%の量のSiO2;
18.0~23.0質量%の量のAl2O3;
1.0~9.0質量%の量のCaO;
9.0~14.0質量%の量のMgO;
0.0~1.0質量%の量のSrO;
0.0~1.0質量%の量のNa2O;
0.0~1.0未満の質量%の量のK2O;
0.0~4.0質量%の量のLi2O;
0.0~4.0質量%の量のTiO2;
0~10.0質量%の量のY2O3;
0~10.0質量%の量のLa2O3;
0~2.5質量%の量のCe2O3;及び
0~4.0質量%の量のSc2O3を含むガラス組成物であって、2.1より大きいMgO/(CaO+SrO)比を有し、前記ガラス組成物から形成されるガラス繊維が34.0~40.0MJ/kgの比弾性率を有する、ガラス組成物。 - 0~約5.0質量%のTa2O5;
0~約7.0質量%のGa2O3;
0~約5.0質量%のNb2O5;及び
0~約5.0質量%のV2O5、を更に含む、請求項1に記載のガラス組成物。 - 前記組成物が、1.0~3.5質量%のY2O3を含む、請求項2に記載のガラス組成物。
- 前記MgO及びCaOの組み合わせた量が、12.0~20質量%である、請求項1~3のいずれか1項に記載のガラス組成物。
- 前記組成物が、18.3~22.0質量%のAl2O3を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載のガラス組成物。
- 前記組成物が、B2O3、F、K2O、及びNa2Oの内の1種又は複数を実質的に含まない、請求項1~5のいずれか1項に記載のガラス組成物。
- 前記組成物が、0.1~3.5質量%のLi2Oを含む、請求項1~6のいずれか1項に記載のガラス組成物。
- 前記組成物が、0.05質量%未満のSm2O3+Gd2O3を含む、請求項1~7のいずれか1項に記載のガラス組成物。
- 前記組成物が、少なくとも1質量%のY2O3、La2O3、Ce2O3、及びSc2O3を組み合わせた量を含む、請求項1~8のいずれか1項に記載のガラス組成物。
- 前記組成物が、1,454℃(2,650°F)未満の繊維化温度を有する、請求項1~9のいずれか1項に記載のガラス組成物。
- 55.0~68.0質量%の量のSiO2;
18.0~23.0質量%の量のAl2O3;
1~5.5質量%の量のCaO;
9.0~14.0質量%の量のMgO;
0.0~1.0質量%の量のNa2O;
0.0~1.0質量%の量のK2O;
1.0~4.0質量%の量のLi2O;
0.0~4.0質量%の量のTiO2;
0~10.0質量%の量のY2O3;
0~10.0質量%の量のLa2O3;
0~2.5質量%の量のCe2O3;及び
0~4.0質量%の量のSc2O3を含む組成物から形成されるガラス繊維であって、34.0~40.0MJ/kgの比弾性率及び少なくとも4400MPaのASTM D2343-09による引張強度を有する、ガラス繊維。 - 前記ガラス組成物が、1.0~5.0質量%のCaOを含む、請求項11に記載のガラス繊維。
- 前記組成物が、B2O3、F、K2O、及びNa2Oの内の1種又は複数を実質的に含まない、請求項11又は12に記載のガラス繊維。
- 前記組成物が、1.5~3.5質量%のLi2Oを含む、請求項11~13のいずれか1項に記載のガラス繊維。
- 前記組成物が、少なくとも1質量%のY2O3、La2O3、Ce2O3、及びSc2O3を組み合わせた量を含む、請求項11~14のいずれか1項に記載のガラス繊維。
- 前記組成物が、2.0質量%より多いCeO2+Sc2O3を含む、請求項11~15のいずれか1項に記載のガラス繊維。
- 前記ガラス繊維が、35~36.5MJ/kgの比弾性率を有する、請求項11~16のいずれか1項に記載のガラス繊維。
- 連続ガラス繊維を形成する方法であって、
請求項1に記載の融解組成物を用意すること;及び
前記融解組成物を、オリフィスを通して引き、連続ガラス繊維を形成すること、を含む方法。 - 強化複合材料製品であって、
ポリマーマトリックス;及び
58.0~68.0質量%の量のSiO2;
18.0~23.0質量%の量のAl2O3;
1.0~9.0質量%の量のCaO;
9.0~14.0質量%の量のMgO;
0.0~1.0質量%の量のSrO;
0.0~1.0質量%の量のNa2O;
0.0~1.0未満の質量%の量のK2O;
0.0~4.0質量%の量のLi2O;
0.0~4.0質量%の量のTiO2;
0~10.0質量%の量のY2O3;
0~10.0質量%の量のLa2O3;
0~2.5質量%の量のCe2O3;及び
0~4.0質量%の量のSc2O3を含むガラス組成物から形成される複数のガラス繊維を含み、前記ガラス組成物が2.1より大きいMgO/(CaO+SrO)比を有し、前記ガラス繊維が34.0~40.0MJ/kgの比弾性率を有する、強化複合材料製品。 - 風力タービンブレードの形態である、請求項19に記載の強化複合材料製品。
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