JP5828908B2 - 高強度ガラスの組成物および繊維 - Google Patents
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Description
製造
開示され、かつ記載される方法は、抵抗加熱または他の手段で加熱される、ブッシングの基底部に位置する口から流れ出る溶融ガラス流を、機械的に細くすることによって得られる、ガラス繊維に関する。上記のガラス繊維は、特に、有機ならびに/または無機マトリックスを有する複合材中に使用される網および繊維製品の製造向けである。
複合材
本開示は、上記した通り、本組成物から形成される前述のガラス繊維を含む複合材をもまた含む。したがって、硬化性マトリックス材料と組み合わせて上記のガラス繊維を含む複合材が提供される。1つの態様では、本複合材は、高い強度と剛直性、および軽量性が望まれるならびに/または必要とされる用途向けに構成される。有機、無機または有機−無機マトリックス材料と組み合わせて上記のガラス繊維を含む本複合材に適した用途には、例えば、民間輸送ならびに軍用輸送(例えば航空宇宙航行体、戦闘機および戦闘用車両、文官用および公的輸送用車両等、風力エネルギー(風力タービン翼等)、建設業向けの補強剤(セメント板)、窓スクリーン等)等が含まれる。他の態様では、有機、無機または有機−無機マトリックス材料と組み合わせる上記のガラス繊維は、軽量で、硬く、かつ高強度の複合品が望まれるような任意の用途のために適用できる。
Claims (29)
- 56〜60.5重量パーセントのSiO2、
16〜23重量パーセントのAl2O3、ただしSiO2/Al2O3の重量パーセント比が2〜4、
8〜12重量パーセントのMgO、
6〜10重量パーセントのCaO、ただしMgO/CaOの重量パーセント比が0.7〜1.5、
0.7〜2重量パーセントで存在するNa2O、
0重量パーセント以上、かつ1重量パーセント未満で存在するLi2O、および
2重量パーセント未満の遷移金属酸化物
を含むガラス組成物(但し、前記ガラス組成物はP2O5を本質的に含まない)。 - 56〜60.5重量パーセントのSiO2、
16〜23重量パーセントのAl2O3、ただしSiO2/Al2O3の重量パーセント比が2〜4、
8〜12重量パーセントのMgO、
6〜10重量パーセントのCaO、ただしMgO/CaOの重量パーセント比が0.7〜1.5、
0.7〜2重量パーセントで存在するNa2O、
0重量パーセント以上、かつ1重量パーセント未満で存在するLi2O、および
2重量パーセント未満の遷移金属酸化物
を含むガラス繊維用ガラス組成物。 - SiO2の重量パーセントが57.5〜60.5である、請求項1又は2に記載のガラス組成物。
- Al2O3の重量パーセントが17.3〜21.5である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のガラス組成物。
- MgOの重量パーセントが9.0〜11.3である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のガラス組成物。
- CaOの重量パーセントが7.5〜9.7である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のガラス組成物。
- SiO2/Al2O3の重量パーセント比が2.7〜3.5である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のガラス組成物。
- MgO/CaOの重量パーセント比が1.0〜1.2である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のガラス組成物。
- 本質的にリチウムを含まない、請求項1〜8のいずれか一項に記載のガラス組成物。
- 本質的にカリウムを含まない、請求項1〜9のいずれか一項に記載のガラス組成物。
- 57.5〜60.5重量パーセントのSiO2、
17.3〜21.5重量パーセントのAl2O3、ただし、SiO2/Al2O3の重量パーセント比が2.7〜3.5、
9.0〜11.3重量パーセントのMgO、
7.5〜9.7重量パーセントのCaO、ただし、MgO/CaOの重量パーセント比が1.0〜1.2、
0.7〜2重量パーセントのNa2O、
0重量パーセント以上、かつ0.5重量パーセント未満のLi2O、および
2重量パーセント未満の遷移金属酸化物
から本質的になる、請求項1〜10のいずれか一項に記載のガラス組成物。 - 1240℃〜1270℃の液相線温度、および1550℃未満のT2を有する、請求項1〜11のいずれか一項に記載のガラス組成物。
- 56〜60.5重量パーセントのSiO2、
16〜23重量パーセントのAl2O3、ただし、SiO2/Al2O3の重量パーセント比が2〜4、
8〜12重量パーセントのMgO、
6〜10重量パーセントのCaO、ただし、MgO/CaOの重量パーセント比が0.7〜1.5、
0.7〜2重量パーセントのNa2O、
0重量パーセント以上、かつ1重量パーセント未満のLi2O、および
2重量パーセント未満の遷移金属酸化物
から本質的になるガラス繊維。 - 本質的にカリウムを含まない、請求項13に記載のガラス繊維。
- 本質的にリチウムを含まず、かつカリウムを含まない、請求項13に記載のガラス繊維。
- 初期状態の繊維強度が少なくとも4400MPaである、請求項13〜15のいずれか一項に記載のガラス繊維。
- ヤング弾性率が少なくとも90GPaである、請求項13〜16のいずれか一項に記載のガラス繊維。
- 57.5〜60.5重量パーセントのSiO2、
17.3〜21.5重量パーセントのAl2O3、ただし、SiO2/Al2O3の重量パーセント比が2.7〜3.5、
9.0〜11.3重量パーセントのMgO、
7.5〜9.7重量パーセントのCaO、ただし、MgO/CaOの重量パーセント比が1.0〜1.2、
0.7〜2重量パーセントのNa2O、
0重量パーセント以上、かつ0.5重量パーセント未満のLi2O、および、
2重量パーセント未満の遷移金属酸化物から本質的になる、請求項13〜17のいずれか一項に記載のガラス繊維。 - 連続的で製造可能な高弾性ガラス繊維を、ガラス溶融炉中で得る方法であって、
56〜60.5重量パーセントのSiO2、
16〜23重量パーセントのAl2O3、ただし、SiO2/Al2O3の重量パーセント比が2〜4、
8〜12重量パーセントのMgO、
6〜10重量パーセントのCaO、ただし、MgO/CaOの重量パーセント比が0.7〜1.5、
0.7〜2重量パーセントのNa2O、
0重量パーセント以上、かつ1重量パーセント未満のLi2O、および
2重量パーセント未満の遷移金属酸化物
を含む組成物をガラス溶融炉の溶融ゾーンに供給するステップ、
組成物を、得られるガラスの液相線温度を超える形成温度に加熱して、繊維化可能な溶融ガラスを形成するステップ、ならびに
製造可能な高弾性ガラスの繊維化工程を持続させながら、前記溶融ガラスを連続的に繊維化させるステップ
を含む方法。 - 組成物が、
57.5〜60.5重量パーセントのSiO2、
17.3〜21.5重量パーセントのAl2O3、ただし、SiO2/Al2O3の重量パーセント比が2.7〜3.5、
9.0〜11.3重量パーセントのMgO、
7.5〜9.7重量パーセントのCaO、ただし、MgO/CaOの重量パーセント比が1.0〜1.2、
0.7〜2重量パーセントのNa2O、
0重量パーセント以上、かつ0.5重量パーセント未満のLi2O、および、
2重量パーセント未満の遷移金属酸化物を含む、請求項19に記載の方法。 - 組成物が、1375℃未満の繊維化温度、および少なくとも70℃のデルタT(ΔT)を有する、請求項19又は20に記載の方法。
- 前記組成物から製造されるガラス繊維の初期状態の繊維強度が少なくとも4400MPaである、請求項19〜21のいずれか一項に記載の方法。
- 前記組成物から製造されるガラス繊維を含浸させるステップをさらに含み、ガラス繊維が85GPaより大きい含浸ストランド引張弾性率を有する、請求項19〜22のいずれか一項に記載の方法。
- 前記組成物から製造されるガラス繊維を含浸させるステップをさらに含み、ガラス繊維が90GPaの含浸ストランド引張弾性率を有する、請求項19〜22のいずれか一項に記載の方法。
- 56〜60.5重量パーセントのSiO2、
16〜23重量パーセントのAl2O3、ただし、SiO2/Al2O3の質量パーセント比が2〜4、
8〜12重量パーセントのMgO、
6〜10重量パーセントのCaO、ただし、MgO/CaOの重量パーセント比が0.7〜1.5、
0.7〜2重量パーセントのNa2O、
0重量パーセント以上、かつ1重量パーセント未満のLi2O、および
2重量パーセント未満の遷移金属酸化物
を含むガラス繊維、
ならびに
マトリックス材料
を含む、ガラス繊維強化品。 - ガラス繊維が、57.5〜60.5重量パーセントのSiO2、
17.3〜21.5重量パーセントのAl2O3、ただし、SiO2/Al2O3の重量パーセント比が2.7〜3.5、
9.0〜11.3重量パーセントのMgO、
7.5〜9.7重量パーセントのCaO、ただし、MgO/CaOの重量パーセント比が1.0〜1.2、
0.7〜2重量パーセントのNa2O、
0重量パーセント以上、かつ0.5重量パーセント未満のLi2O、および、2重量パーセント未満の遷移金属酸化物を含む、請求項25に記載のガラス繊維強化品。 - 風力タービン翼である、請求項25又は26に記載のガラス繊維強化品。
- ガラス繊維が、85GPaより大きい含浸ストランド引張弾性率を有する、請求項25〜27のいずれか一項に記載のガラス繊維強化品。
- ガラス繊維が、90GPaの含浸ストランド引張弾性率を有する、請求項25〜27のいずれか一項に記載のガラス繊維強化品。
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