KR102280662B1 - 유리섬유 조성물 및 그 유리섬유와 복합재료 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유리섬유 조성물 및 그 유리섬유와 복합재료를 제공하고, 그중, 유리섬유 조성물의 각 성분의 함량은 중량백분비SiO2는 57.4-60.9%, Al2O3은 >17%, ≤19.8%， MgO는 >9%, ≤12.8%, CaO는 6.4-11.8%, SrO는 0-1.6%, Na2O+K2O는 0.1-1.1%, Fe2O3은 0.05-1%, TiO2는 <0.8%, SiO2+Al2O3은 ≤79.4%로 표시하며, 아울러, 상기 성분의 총 함량은 >99%이고, 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위는 0.43-0.56이며, 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위는 >0.205이다. 해당 유리섬유 조성물은 유리섬유의 탄성계수를 향상시키고 유리 결정화속도를 저하시키며 이상적인 유리섬유 성형범위 ΔT치를 얻고 유리의 청징 효과를 개선시킬 수 있으며, 고성능 유리섬유의 탱크가마 생산에 적합하다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 8월 30일에 중국 특허국에 제시된 출원번호 201710762134.0, 발명의 명칭이 “유리섬유 조성물 및 그 유리섬유와 복합재료”로 된 중국특허 출원에 대한 우선권을 청구하며, 그 전부의 내용은 인용을 통해 본 출원중에 결합되었다.
기술분야
본 발명은 유리섬유 조성물에 관한 것으로서, 특히 선진적인 복합재료 보강기재로 쓰이는 고성능 유리섬유 조성물 및 그 유리섬유와 복합재료에 관한 것이다.
유리섬유는 무기섬유재료에 속하며, 이를 사용하여 수지를 보강하여 성능이 우수한 복합재료를 제조할 수 있다. 고성능 유리섬유는 선진적인 복합재료의 보강기재로서, 최초에는 주로 항공, 우주비행, 병기 등 국방 군사용 공업분야에 사용되어 왔다. 과학기술의 진보 및 경제의 발전에 따라, 고성능 유리섬유는 풍력발전기 날개, 압력용기, 해상 파이프라인, 자동차 제조 등 민용 공업분야에 널리 사용되고 있다. 따라서, 보다 우수한 탄성계수 및 강도성능, 보다 우수한 성형성능, 보다 낮은 생산 위험 및 비용을 추구하고, 대규모 탱크가마 생산을 실현하여, 고성능 유리섬유의 가성비를 대폭 향상시키는 것이 시급한 과제가 되었다.
최초의 고성능 유리인 S유리의 성분은 MgO-Al2O3-SiO2계를 주체로 하고 있으며, ASTM국제기구에서는 S유리를 주로 마그네슘, 알루미늄, 규소의 산화물로 조성된 일족의 유리로 정의하였고, 전형적인 기술로는 예를 들어 미국에서 개발된 S-2유리가 있다. S-2유리중에서 SiO2 및 Al2O3의 중량백분비 총량은 90%에 달하고, MgO는 약 10%이고, 유리의 융해 온도는 1600℃이상이며, 유리의 성형온도는 무려 1571℃에 달하므로, 유리가 용해 및 청징되기 쉽지 않고 기포가 많다. 액상선 온도가 무려 1470℃에 달하고 유리의 결정화 속도가 빠르며, 이러한 요인들로 인해 S-2유리섬유의 생산 난이도가 아주 높아지며, 대규모 탱크가마 생산을 실현할 수 없을 뿐만 아니라, 1단계법의 유리섬유 생산을 실행하기조차 어려우며, 따라서 S-2유리섬유의 생산규모가 작아지고 효율이 낮아져 따라서 가격이 높아지므로, 대규모 보급 및 응용의 요구를 만족시킬 수 없다. 데이터에 표시된 바와 같이, S-2유리섬유의 탄성계수는 89-90GPa이다.
프랑스에서는 MgO-CaO-Al2O3-SiO2계를 주체로 하는 R유리를 개발하였으나, 전통 R유리의 규소-알루미늄 총량이 여전히 비교적 높아, 유리의 성형이 어렵고 결정화의 위험이 크며 유리 성형온도는 1410℃에 달하고 액상선 온도는 1350℃에 달한다. 동시에 유리의 결정화를 개선하는 효과적인 기술이 결핍되고 칼슘과 마그네슘 비례의 설계가 합리하지 못하므로, 유리성능의 손실이 현저하고 유리의 결정화 속도가 빠르다. 이러한 요인들로 인해 전통 R유리섬유는 효율적인 인출이 어려우며, 따라서 대규모 탱크가마의 생산을 실현하는 것도 역시 어렵다. 데이터에 표시된 바와 같이, 전통 R유리섬유의 탄성계수는 87-90GPa이다.
일본 특허 제JP8231240호에서는 중량백분비 함량으로 62-67%의 SiO2, 22-27%의 Al2O3, 7-15%의 MgO, 0.1-1.1%의 CaO, 0.1-1.1%의 B2O3을 함유하는 유리섬유 조성물을 개시하였다. 해당 조성물은 S유리에 비해 기포 수량이 현저히 개선되었으나, 성형은 여전히 아주 어려우며 성형온도가 1460℃를 초과하였다.
미국 특허 제PCT/US2009/068949호에서는 중량백분비 함량으로 62-68%의 SiO2, 22-26%의 Al2O3, 8-15%의 MgO, 0.1-2%의 Li2O를 함유하는 고성능 유리섬유 조성물을 개시하였다. 해당 조성물은 고함량의 Li2O를 도입함으로써 S유리에 비해 성형성능이 현저히 개선되었으나, 액상선 온도는 여전히 아주 높으며 일반적으로 1360℃를 초과하여, ΔT치가 작아지거나 심지어는 역전되어 섬유 성형이 여전히 아주 어렵다. 또한, Li2O가 너무 많이 도입되면 부정적인 영향들을 미칠 수 도 있으며, 원료 비용을 대폭 증가시킬 뿐만 아니라 유리섬유의 내부식 성능 및 전기적 절연 성능에도 심각한 영향을 미친다.
상기 종래 기술에서는 생산 난이도가 높은 문제가 보편적으로 존재하고 있으며, 구체적으로 유리의 성형온도가 높고 청징 난이도가 높으며 기포가 많고 액상선 온도가 높으며 결정화 속도가 빠르고 유리섬유 성형범위 ΔT치가 작거나 심지어는 마이너스이며, 저비용이고 고효율적인 대규모 탱크가마화 생산을 실현할 수 없다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 목적은 유리섬유의 탄성계수를 향상시키는 기초상에서 유리의 성형성능을 개선시키고 유리의 기포수량을 감소할 수 있을 뿐만 아니라 유리의 액상선 온도를 현저히 낮추고 유리의 결정화 속도를 개선시켜 유리섬유 성형범위를 현저히 개선시킬 수 있으며, 특히 고성능 유리섬유의 규모화 탱크가마 생산에 적합한 저비용의 유리섬유 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 한방면으로는 유리섬유 조성물을 제공하고, 상기 유리섬유 조성물에는 아래 성분을 포함하며, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
아울러, 상기 성분의 총 함량은 >99%이고, 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위는 0.43-0.56이며, 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위는 >0.205이다.
그중, 상기 유리섬유 조성물에는 아래 성분을 포함하며, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
아울러, 상기 성분의 총 함량은 >99.5%이고, 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위는 0.435-0.525이며, 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위는 0.215-0.295이다.
그중, 상기 유리섬유 조성물은 아래 성분으로 구성되며, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
아울러, 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위는 0.435-0.525이고, 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위는 0.215-0.295이다.
그중, 진일보로 Al2O3+MgO의 중량백분비 함량 범위를 26.1-31%로 한정한다.
그중, 진일보로 Al2O3+MgO의 중량백분비 함량 범위를 26.3-30.3%로 한정한다.
그중, 진일보로 Al2O3+MgO의 중량백분비 함량 범위를 26.3-30%로 한정한다.
그중, 진일보로 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위를 0.44-0.515로 한정한다.
그중, 진일보로 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위를0.225-0.29로 한정한다.
그중, 진일보로 중량백분비 비례 C3＝(MgO+SrO)/CaO의 범위를 0.8-1.6로 한정한다.
그중, 진일보로 중량백분비 비례 C3＝(MgO+SrO)/CaO의 범위를 0.83-1.5로 한정한다.
그중, 진일보로 중량백분비 비례 C3＝(MgO+SrO)/CaO의 범위를 >1, ≤1.4로 한정한다.
그중, 진일보로 SiO2의 함량을 한정하여, 중량백분비58.1-60.5%로 표시한다.
그중, 진일보로 SiO2의 함량을 한정하여, 중량백분비58.1-59.9%로 표시한다.
그중, 중량백분비 함량 범위는 <1%인 Li2O, ZrO2, CeO2, B2O3 및 F2 중의 한가지 또는 여러가지가 더 포함될 수 있다.
그중, 중량백분비 함량 범위는 ≤0.55%인 Li2O가 더 포함될 수 있다.
그중, (CaO+MgO)/Al2O3>1, (MgO+SrO)/CaO>0.9일 경우, 유리섬유 조성물에 Li2O가 포함되지 않을 수도 있다.
그중, 진일보로 SrO의 함량을 한정하여, 중량백분비0.1-1.5%로 표시한다.
그중, 진일보로 SrO의 함량을 한정하여, 중량백분비0.5-1.3%로 표시한다.
그중, 진일보로 Na2O의 함량을 한정하여, 중량백분비≤0.65%로 표시한다.
그중, 진일보로 MgO의 함량을 한정하여, 중량백분비>11%, ≤12.5%로 표시한다.
그중, 상기 유리섬유 조성물에는 아래 성분을 포함하며, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
아울러, 이 조성물의 유리 액상선 온도는 ≤1250℃이다.
그중, 진일보로 이 조성물의 유리 액상선 온도를 ≤1240℃로 한정한다.
그중, 진일보로 Na2O+K2O의 중량백분비 함량 범위를 0.15-0.85%로 한정한다.
그중, 진일보로 Na2O의 함량을 한정하여, 중량백분비≤0.5%로 표시한다.
그중, Li2O가 함유되지 않는다는 것은 유리섬유 조성물중에 Li2O가 함유되지 않거나 실질적으로 함유되지 않는다는 것을 의미한다. 유리섬유 조성물중에 Li2O가 존재하는 경우, 이 성분은 미량으로만 존재하며 중량백분비 함량이 0-0.01%인 것으로 이해될 수 있다.
본 발명의 다른 한방면으로는 유리섬유를 제공하고, 상기 유리섬유는 상기 유리섬유 조성물로 제작된다.
본 발명의 또 다른 한방면으로는 복합재료를 제공하고, 상기 복합재료에는 상기 유리섬유가 포함된다.
S계 및 전통 R유리와 비교하여, 본 발명의 유리섬유 조성물은 주로 고함량의 MgO를 도입하고 Al2O3 및 SiO2의 함량을 적절히 감소하며 이에 따라 CaO의 함량을 조정하고 SiO2+Al2O3 및 알칼리금속 산화물의 함량을 제어하며 진일보로 (Al2O3+MgO)/SiO2, (CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) 및 (MgO+SrO)/CaO의 비례를 정밀하게 제어하는 점에서 혁신적이다. 상기 특정 조성 및 그 비례 제어를 통해, 제 1 측면에서는 유리가 투명성을 상실할 때 근청석, 회장석, 투휘석 및/또는 완화휘석의 혼합 결정 상태가 형성되어 단일 결정상이 절대적인 주도적 역할을 차지하는 것을 피할 수 있고, 적절한 비례에서의 다양한 결정상의 경쟁적 성장은 이온 재조합 배열의 속도를 효과적으로 저감시켜 단일 결정상의 빠른 성장을 피할 수 있으며, 따라서 유리가 투명성을 상실하는 속도를 현저히 억제하고 결정화의 상한 온도를 낮출 수 있다. 제 2 측면에서는 마그네슘 이온과 알루미늄 이온, 알칼리금속 이온 간의 시너지효과를 향상시키고 보다 우수한 구조적 퇴적 효과를 얻을 수 있으며, 진일보로 유리의 탄성계수를 향상시켜 심지어는 S유리의 탄성계수를 초과하는 수준에 도달할 수 있다. 제 3 측면에서는 유리의 성형 난이도 및 청징 난이도를 효과적으로 낮추어 고성능 유리섬유의 탱크가마화 생산에 적합한 이상적인 유리섬유 성형범위를 얻을 수 있다.
구체적으로 말하면, 본 발명의 유리섬유 조성물에는 아래 성분이 포함되고, 각 성분의 함량은 중량 백분비로 아래와 같이 표시된다.
아울러, 상기 성분의 총 함량은 >99%이고, 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위는 0.43-0.56이며, 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위는 >0.205이다.
이 유리섬유 조성물 중 각 성분의 역할 및 함량은 아래와 같다.
전형적인 S유리중에서 SiO2 및 Al2O3의 중량백분비 총량은 무려 90%에 달하며, 그중 SiO2 및 Al2O3의 함량은 각각 약 65% 및 25%이고 MgO는 약 10%이며, 이와 같은 고함량의 SiO2 및 Al2O3의 설계는 유리의 용해 온도를 높이고 성형을 어렵게 할 뿐만 아니라, 동시에 망상구조에 틈새가 많아지며, 보다 많은 산화알루미늄이 망상구조에 진입하도록 촉진시키기에 충분한 유리된 산소가 없으므로 대량의 알루미늄 이온이 마그네슘 이온과 함께 망상구조의 틈새 사이에 메워지게 되어 유리 결정화 및 상분리의 위험을 크게 증가시켰다. 또한, 결정화 과정에서 효과적인 경쟁이 결핍하므로 근청석의 결정화 경향이 매우 강하고 결정화 상한 온도가 높으며 속도가 빠르고 결정입자가 크다. 이러한 위험들을 효과적으로 회피하기 위해, 본 발명의 유리섬유 조성물은 일련의 조정을 거쳤다.
SiO2는 유리골격을 구성하는 주요한 화합물로서, 각 성분을 안정시키는 역할을 한다. 본 발명의 유리섬유 조성물중에 있어서, SiO2의 중량백분비 함량 범위를 57.4-60.9%로 한정한다. 유리의 충분한 기계적 성능을 확보하기 위해, 산화규소의 함량은 57.4%이상이고, 유리점도 및 액상선 온도가 너무 높아지는 것을 방지하기 위해서는 규모화 생산이 곤란하고 산화규소의 함량도 60.9%보다 높아서는 안되며, 이는 S유리와 현저히 다르다. 바람직하게 SiO2의 중량백분비 함량 범위를 58.1-60.5%로 한정할 수 있고, 더욱 바람직하게 SiO2의 중량백분비 함량 범위를 58.1-59.9%로 한정할 수 있다.
Al2O3도 유리골격을 구성하는 화합물로서, SiO2와 결합할 때, 유리의 기계적 성능에 대해, 특히 탄성계수에 대해 실질적인 역할을 하며, 유리의 결정화, 상분리를 영향하는 방면에서 중요한 역할을 한다. 본 발명의 유리섬유 조성물중에 있어서, Al2O3의 중량백분비 함량 범위를 >17%, ≤19.8%로 한정한다. 유리의 충분한 기계적 성능을 확보하기 위해, 특히 탄성계수를 확보하기 위해, 산화알루미늄 함량은 >17%여야 하며, 이는 E유리와 현저히 다르다. 하지만 상기 함량은 너무 높아서도 안되며, 본 체계에서의 상기 함량이 20%를 초과할 경우에는 유리 결정화, 상분리의 위험이 대폭 증가되어 액상선 온도가 너무 높아지고 결정화 속도가 너무 빨라져 대규모 생산을 실시하는데 불리하며, 따라서 산화알루미늄의 함량도 19.8%보다 높아서는 안되며 이는 S유리와 현저히 다르다. 바람직하게 Al2O3의 중량백분비 함량 범위를 17.1-19.4%로 한정할 수 있고, 더욱 바람직하게 Al2O3의 중량백분비 함량 범위를 17.1-18.8%로 한정할 수 있다.
또한, SiO2+Al2O3의 총 함량을 ≤79.4%로 한정할 수 있고, 바람직하게 SiO2+Al2O3의 총 함량을 ≤79%로 한정할 수 있으며, 더욱 바람직하게 SiO2+Al2O3의 총 함량을 75.4-79%로 한정할 수 있다. SiO2, Al2O3의 함량 범위 및 총 함량을 정밀하게 제어함으로써, 망상구조의 틈새율을 감소시키고 유리의 성형 난이도 및 결정화 위험을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 충분히 높은 기계적 성능을 얻을 수 있으며, 특히 탄성계수의 방면에서는 심지어 S유리를 초과하는 수준까지 도달할 수 있으며, 또한 비교적 낮은 온도 하에서 규모화 탱크가마 생산을 실현하는 데 유리하다.
본 발명에 있어서, CaO, MgO 및 SrO는 주로 유리의 기계적 성능을 최적화 하고 유리의 결정화를 제어하며 유리점도 및 재료성질을 제어하느 등의 방면에서 실질적인 역할을 한다. 많은 연구에 따르면, S유리 체계중에는 일반적으로 CaO가 도입되지 않으며, 대량의 유리된 산소가 결핍되는 환경에서 고함량의 MgO는 알루미늄 이온에 대해 유리된 산소를 효과적으로 제공할 수 없으며, 마그네슘 이온은 망상구조의 틈새를 메우는 동시에 유리된 산소를 적극적으로 제공하기 보다는 산소 이온을 자신의 주위에 제어시키는 경향이 있다. 이에 대해, 본 발명의 유리섬유 조성물에 있어서, 중량백분비 함량 범위는 6.4-11.8%인 CaO를 도입하고, 칼슘 이온은 망상구조의 틈새를 메우는 동시에 대량의 유리된 산소를 제공하며, 퇴적 방면에서 마그네슘 이온과 시너지 효과를 이루어 보다 더욱 긴밀한 구조적 퇴적 효과를 얻는 데 유리하고, 유리의 결정화 과정에서 근청석(Mg2Al4Si5O18), 회장석(CaAl2Si2O8), 투휘석(CaMgSi2O6) 및/또는 완화휘석(Mg2Si2O6)의 혼합 결정 상태를 효과적으로 형성하는 데 유리하며, 또한 유리의 재료성질을 개선시키고 유리섬유 인출 과정에서의 냉각 효율을 향상시키는 데 도움이 된다. 그러나, 고함량의 MgO의 기초상에서, CaO의 도입량도 11.8%를 초과해서는 안되며, 칼슘 이온 함량이 너무 충족한 조건 하에서는 유리 결정화 후의 주요 결정상이 투휘석 및/또는 회장석으로 변환되도록 촉진시켜 근청석과 양자와의 경쟁관계가 대폭 약화되고, 결정화 온도 및 속도 방면의 제어 효과가 이상적이지 못하다. 한편, CaO 및 MgO의 총 함량이 너무 높은 것도 비교적 높은 유리의 기계적 성능을 얻는 데 불리하다. 동시에 CaO의 도입량도 6.4%보다 적어서는 안되며, 이는 너무 낮은 CaO 함량이 대량의 유리된 산소를 제공하지 못하고, 고함량의 마그네슘 이온과의 구조적 퇴적 과정에서 효과적인 시너지 효과를 이루도록 충분한 칼슘 이온을 제공하지 못하며, 결정화 과정에서 근청석과 효과적인 경쟁을 이루도록 충분한 투휘석 및 회장석을 생성할 수 없기 때문이다. 바람직하게 CaO의 중량백분비 함량 범위를 7-11.5%로 한정할 수 있고, 바람직하게 CaO의 중량백분비 함량 범위를 7.5-11.3%로 한정할 수 있으며, 더욱 바람직하게 CaO의 중량백분비 함량 범위를 8.1-11.3%로 한정할 수 있다.
본 발명의 유리섬유 조성물에 있어서, MgO의 중량백분비 함량 범위를 >9%, ≤12.8%로 한정한다. 유리의 충분한 기계적 성능을 확보하기 위해, 특히 탄성계수를 확보하기 위해, 산화마그네슘 함량은 >9%이며, 이는 E유리와 현저히 다르다. 동시에 발명자는 진일보로 MgO 함량을 증가시켰을 경우, S유리의 산화마그네슘 함량인 10%를 초과한 경우, 심지어는 산화마그네슘 함량이 11%를 초과한 경우에도 본 발명의 유리 조성물은 결정화 온도 및 결정화 속도의 현저한 증가를 초래하지 않았으며, 반대로 S유리에 비해 훨씬 우수하다는 것을 발견하였다. 그 원인을 분석하면, S유리중의 산화마그네슘 함량이 증가하면 결정화 과정에서 단일 결정상의 근청석을 더 많이 생성하는 경향이 있어 성장이 빠르지만, 본 발명에서 산화마그네슘 함량을 증가하면 다양한 결정상의 경쟁적 성장이 발생하며, 일정한 함량 범위 내에서는 유리의 결정화 성능에 비교적 큰 부정적인 영향을 미치지 않는 것이 원인일 수 있다. 그러나, 산화마그네슘이 12.5%에 달하면, 이러한 우세가 대폭 약화되며, 산화마그네슘이 12.8%를 초과하면, 유리가 상분리 될 위험이 있어 대규모 생산에 불리하다. 따라서, 산화마그네슘 함량은 12.8%보다 높아서는 안된다. 바람직하게 MgO의 중량백분비 함량 범위를 9.1-12.5%로 한정할 수 있다. 일부 기술수단에 있어서, 바람직하게 MgO의 중량백분비 함량 범위를 9.1-11.8%로 한정할 수 있다. 다른 일부의 기술수단에 있어서, 바람직하게 MgO의 중량백분비 함량 범위를 >11%, ≤12.5%로 한정할 수 있다.
동시에 Al3+이온과 Mg2+이온 사이에 존재하는 이온 반경과 전기장 강도 상의 차이 및 유리된 산소와 망상구조의 틈새를 메우는 공통적인 요구를 고려할 때, 양자와 산화규소와의 비례를 합리하게 제어함으로써, 보다 우수한 구조적 퇴적 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 유리의 결정화 속도를 억제하는 효과도 강화시킬 수 있다. 본 발명의 유리섬유 조성물에 있어서, 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위를 0.43-0.56로 한정할 수 있고, 바람직하게 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위를 0.435-0.525로 한정할 수 있으며, 더욱 바람직하게 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위를 0.44-0.515로 한정할 수 있다. 본 발명의 유리섬유 조성물에 있어서, Al2O3+MgO의 중량백분비 함량 범위를 26.1-31%로 한정할 수 있고, 바람직하게 Al2O3+MgO의 중량백분비 함량 범위를 26.3-30.3%로 한정할 수 있으며, 더욱 바람직하게 Al2O3+MgO의 중량백분비 함량 범위를 26.3-30%로 한정할 수 있다.
유리가 투명성을 상실할 때 근청석, 회장석, 투휘석 및/또는 완화휘석의 혼합 결정 상태를 형성하게 하기 위해, 단일 결정상이 절대적인 주도적 역할을 차지하는 것을 피하고, 적절한 비례에서의 다양한 결정상의 경쟁적 성장은 이온 재조합 배열의 속도를 효과적으로 저감시켜 단일 결정상의 빠른 성장을 피할 수 있으며, 따라서 유리가 투명성을 상실하는 속도를 현저히 억제하고 결정화의 상한 온도를 낮출 수 있다. 본 발명의 유리섬유 조성물에 있어서, 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위를 >0.205로 한정할 수 있고, 바람직하게 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위를 0.215-0.295로 한정할 수 있으며, 더욱 바람직하게 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위를 0.225-0.29로 한정할 수 있다.
본 발명의 유리섬유 조성물에 있어서, SrO의 중량백분비 함량 범위를 0-1.6%로 한정한다. 대량의 실험 연구를 거쳐, 합리적인 배합 비례의 전제하에서 CaO, MgO 및 SrO의 3원 혼합 알칼리 효과가 CaO 및 MgO의 2원 혼합 알칼리 효과에 비해 기술적 효과가 현저히 향상되었고, 긴밀한 퇴적 구조를 형성하기 더욱 쉬우며, 따라서 유리의 결정화 성능, 역학적 성능 및 광학 성능 등 방면에서 더욱 훌륭해진 것을 증명하였다. Mg2+, Ca2+, Sr2+의 이온 반경이 점차 커지고 이온 전기장 강도가 점차 작아지므로, 구조의 긴밀한 퇴적을 실현하기 위해서는 3가지 이온의 수량 배급이 아주 중요하다. 특히 주의할 것은, 본 발명의 유리섬유 조성물에 있어서, 적절한 양의 SrO를 도입하고 C3＝(MgO+SrO)/CaO의 비례을 합리하게 조절함으로써, 일정한 범위 내에서 유리의 결정화 온도 및 결정화 속도를 효과적으로 제어하고 유리의 재료성질을 개선시킬 수 있다. 바람직하게 SrO의 중량백분비 함량 범위를 0.1-1.5%로 한정할 수 있고, 더욱 바람직하게 SrO의 중량백분비 함량 범위를 0.5-1.3%로 한정할 수 있다. 발명자는 본 유리 체계에서 SrO의 함량이 0.5-1.3%인 경우에 3원 혼합 알칼리 효과의 기술적 효과가 보다 우수하고 가성비가 훌륭한 것을 발견하였다.
또한, 중량백분비 비례 C3＝(MgO+SrO)/CaO의 범위를 0.8-1.6로 한정할 수 있고, 바람직하게 중량백분비 비례 C3＝(MgO+SrO)/CaO의 범위를 0.83-1.5로 한정할 수 있으며, 더욱 바람직하게 중량백분비 비례 C3＝(MgO+SrO)/CaO의 범위를 >1, ≤1.4로 한정할 수 있다.
K2O 및 Na2O는 모두 유리점도를 저하시키고 유리의 융해성능을 개선시킬 수 있으며, 또한 대량의 유리된 산소를 효과적으로 제공하여 알루미늄 이온 및 마그네슘 이온과 양호한 시너지 효과를 이루어 보다 훌륭한 구조적 퇴적 효과를 촉진시킬 수 있다. 본 발명의 유리섬유 조성물에 있어서, Na2O+K2O의 중량백분비 함량 범위를 0.1-1.1%로, 바람직하게 Na2O+K2O의 중량백분비 함량 범위를 0.15-1%로, 더욱 바람직하게 Na2O+K2O의 중량백분비 함량 범위를 0.15-0.85%로 한정한다. 또한, 유리섬유의 내부식 성능 및 와이어 루트의 냉각 효과를 확보하기 위해, 진일보로 Na2O의 중량백분비 함량 범위를 ≤0.65%로 한정할 수 있으며, 바람직하게 Na2O의 중량백분비 함량 범위를 ≤0.5%로 한정할 수 있다.
Fe2O3은 유리의 융해에 유리하고, 유리의 결정화를 개선시켜 주기도 한다. 하지만, 철이온과 제일철 이온은 착색작용이 있기 때문에 도입량이 너무 많아도 안좋다. 따라서, 본 발명의 유리섬유 조성물중에 있어서, Fe2O3의 중량백분비 함량 범위를 0.05-1%로 한정한다. 바람직하게 Fe2O3의 함량 범위는 0.05-0.65%이다.
TiO2는 고온상태에서의 유리점도를 저하시킬 뿐만 아니라, 일정한 용해 촉진 작용도 가지고 있다. 그러나 티탄 이온과 철 이온이 결합할 때 현저한 착색작용이 있어, 유리섬유 제품의 외관에 영향을 주는 동시에 유리밀도가 현저히 증가되므로, 함량이 높아서는 안된다. 따라서, 본 발명의 유리섬유 조성물에 있어서, TiO2의 중량백분비 함량 범위를 <0.8%로 한정하고, 바람직하게 TiO2의 중량백분비 함량 범위를 ≤0.75%로 한정할 수 있으며, 더욱 바람직하게 TiO2의 중량백분비 함량 범위를 ≤0.6%로 한정할 수 있다.
또한, 상기와 같은 성분은 본 발명의 주요성분으로서, 그들의 중량백분비 총 함량은 >99%이다.
상기 주요성분 이외에, 본 발명의 유리섬유 조성물중에는 중량백분비 총 함량이 <1%인 소량의 기타 성분이 더 함유될 수 있다. 진일보로, 본 발명의 유리섬유 조성물중에는 중량백분비 함량 범위는 <1%인 Li2O, ZrO2, CeO2, B2O3 및 F2 중의 한가지 또는 여러가지가 포함될 수 있다. 진일보로, 본 발명의 유리섬유 조성물중에는 중량백분비 함량 범위는 0-0.75%인 Li2O가 포함될 수 있다. Li2O는 유리점도를 현저히 저하시킬 수 있어 유리의 융해성능을 개선시킨다. 동시에 소량의 Li2O는 상당한 유리된 산소를 제공할 수 있어 보다 많은 알루미늄 이온이 사면체 배위를 형성하는 데 유리하며, 유리의 망상구조를 보강시키며 유리 결정화를 개선시킨다. 그러나 Li2O이 너무 많으면 비용이 너무 높아지고 리튬이온 전기장 강도가 높아지며 축적 효과가 강하여 고함량의 마그네슘 이온과 시너지 축적 효과를 이루기 쉬워 유리의 결정화 속도에 도리어 불리하다. 진일보로, 본 발명의 유리섬유 조성물에는 중량백분비 함량 범위는 ≤0.55%인 Li2O가 포함될 수 있다. 진일보로, 본 발명의 유리섬유 조성물에는 중량백분비 함량 범위는 <0.4%인 F2가 더 포함될 수 있으며, 일반적으로 F2는 유리 원료에 의해 불순물의 형식으로 포함된다.
진일보로, 바람직하게 주요성분의 중량백분비 총 함량을 >99.3%로 한정할 수 있고, 더욱 바람직하게 주요성분의 중량백분비 총 함량을 >99.5%로 한정할 수 있다.
진일보로, 생산 비용을 제어하기 위해, 본 발명의 유리섬유 조성물중에는 Li2O가 포함되지 않을 수도 있다. 특히 (CaO+MgO)/Al2O3>1, (MgO+SrO)/CaO>0.9일 경우, 이 조성물에 Li2O가 포함되지 않을 수도 있으며, 이는 유리성능 및 융해성능에 불리한 영향을 주지 않는다.
진일보로, 본 발명의 유리섬유 조성물의 유리 액상선 온도는 ≤1260℃이고, 바람직하게 이 조성물의 유리 액상선 온도는 ≤1250℃이며, 더욱 바람직하게 이 조성물의 유리 액상선 온도는 ≤1240℃이다.
본 발명의 유리섬유 조성물에 있어서, 각 성분의 함량을 상기 범위로 선택하는 유익한 효과는 실시예를 통해 구체적인 실험데이터를 제시하여 설명하기로 한다.
아래는 본 발명의 유리섬유 조성물에 포함되는 각 성분의 바람직한 데이터범위의 범례를 표시한 것이다.
바람직한 범례1
본 발명의 유리섬유 조성물에 함유하는 아래 성분에 있어서, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
아울러, 상기 성분의 총 함량은 >99.5%이고, 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위는 0.435-0.525이며, 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위는 0.215-0.295이다.
바람직한 범례2
본 발명의 유리섬유 조성물은 아래 성분으로 구성되며, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
아울러, 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위는 0.435-0.525이고, 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위는 0.215-0.295이다.
바람직한 범례3
본 발명의 유리섬유 조성물에 함유하는 아래 성분에 있어서, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
아울러, 상기 성분의 총 함량은 >99%이고, 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위는 0.43-0.56이며, 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위는 >0.205이다.
바람직한 범례4
본 발명의 유리섬유 조성물에 함유하는 아래 성분에 있어서, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
아울러, 상기 성분의 총 함량은 >99.5%이고, 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위는 0.44-0.515이며, 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위는 0.215-0.295이다.
바람직한 범례5
본 발명의 유리섬유 조성물에 함유하는 아래 성분에 있어서, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
아울러, 상기 성분의 총 함량은 >99.5%이고, 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위는 0.435-0.525이며, 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위는 0.225-0.29이다.
바람직한 범례6
본 발명의 유리섬유 조성물에 함유하는 아래 성분에 있어서, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
아울러, 상기 성분의 총 함량은>99%이고, 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위는 0.43-0.56이며, 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위는 >0.205이고, 중량백분비 비례 C3＝(MgO+SrO)/CaO의 범위는 0.83-1.5이다.
바람직한 범례7
본 발명의 유리섬유 조성물에 함유하는 아래 성분에 있어서, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
아울러, 상기 성분의 총 함량은 >99%이고, 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위는 0.43-0.56이며, 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위는 >0.205이고, 또한 중량백분비 함량 범위는 ≤0.55%인 Li2O를 더 포함한다.
바람직한 범례8
본 발명의 유리섬유 조성물에 함유하는 아래 성분에 있어서, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
아울러, 상기 성분의 총 함량은 >99%이고, 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위는 0.43-0.56이며, 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위는 >0.205이고, (CaO+MgO)/Al2O3>1, (MgO+SrO)/CaO>0.9일 경우, 이 조성물에는 Li2O가 포함되지 않는다.
바람직한 범례9
본 발명의 유리섬유 조성물에 함유하는 아래 성분에 있어서, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
아울러, 상기 성분의 총 함량은 >99%이고, 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위는 0.43-0.56이며, 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위는 >0.205이다.
바람직한 범례10
본 발명의 유리섬유 조성물에 함유하는 아래 성분에 있어서, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
아울러, 상기 성분의 총 함량은 >99%이고, 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위는 0.43-0.56이며, 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위는 >0.205이다.
바람직한 범례11
본 발명의 유리섬유 조성물에 함유하는 아래 성분에 있어서, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
아울러, 상기 성분의 총 함량은 >99%이고, 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위는 0.43-0.56이며, 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위는 >0.205이다.
바람직한 범례12
본 발명의 유리섬유 조성물에 함유하는 아래 성분에 있어서, 각 성분의 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다.
아울러, 상기 성분의 총 함량은 >99.5%이고, 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위는 0.435-0.525이며, 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위는 0.215-0.295이고, 이 조성물의 유리 액상선 온도는 ≤1250℃이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명 실시예의 목적, 기술수단 및 장점을 보다 뚜렷하게 하기 위하여, 아래에서는 본 발명 실시예중의 기술수단에 대해, 명백하게 전면적으로 설명하기로 한다.상기 실시예는 본 발명의 일부분의 실시예로서, 전부의 실시예는 아니다.본 발명의 실시예에 근거하여, 본 분야의 보통 기술자가 창조적인 노동을 하지 않고 얻은 기타 실시예는 모두 본 발명의 보호범위에 속한다. 여기서 설명하기 싶은 것은 트러블이 생기지 않는 상황하에서, 본 출원중의 실시예 및 실시예중의 특징은 상호간 임의로 조합할 수 있다.
본 발명의 기본 구상으로는, 유리섬유 조성물의 각 성분 함량을 중량백분비로 아래와 같이 표시한다. SiO2는 57.4-60.9%, Al2O3은 >17%, ≤19.8%, MgO는 >9%, ≤12.8%, CaO는 6.4-11.8%, SrO는 0-1.6%, Na2O+K2O는 0.1-1.1%, Fe2O3은 0.05-1%, TiO2는 <0.8%, SiO2+Al2O3은 ≤79.4%이고, 상기 성분의 총 함량은 >99%, 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위는 0.43-0.56, 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) 의 범위는 >0.205이다. 이 유리섬유 조성물은 유리섬유의 탄성계수를 높이는 기초상에서 유리의 성형성능을 개선시키고 유리의 기포수량을 감소할 수 있을 뿐만 아니라 유리의 액상선 온도를 현저히 낮추어 유리의 결정화 속도를 개선시켜 유리섬유 성형범위를 현저히 개선시킬 수 있으며 특히 고성능 유리섬유의 규모화 탱크가마 생산에 적합하다.
본 발명의 유리섬유 조성물 중 SiO2, Al2O3, CaO, MgO, SrO, Na2O, K2O, Fe2O3, TiO2 등의 구체적인 함량치를 선정하여 실시예로, S유리, 전통적인 R유리 및 개량 R유리의 성능 파라미터와 비교한다. 비교시 7개의 성능 파라미터를 사용한다.
(1)성형온도: 유리용융체의 점도가 103P.S에 대응하는 온도.
(2)액상선 온도: 유리용융체를 냉각시킬 때, 결정핵이 형성되기 시작하는 온도, 즉 유리결정의 상한온도.
(3)ΔT치: 성형온도와 액상선 온도와의 차로서, 드로잉성형 온도범위를 표시한다.
(4)탄성계수: 유리의 탄성변형 저항 능력을 표시하며, ASTM E1876기준에 따라 유리 조각의 탄성계수를 측정한다.
(5)결정상 조성: 유리 결정물질 중의 주요 결정상의 조성을 포시하며, XRD를 사용하여 결정물질에 대해 시험평가를 진행한다. 그중, 근청석은 COR, 회장석은 ANO, 투휘석은 DIO, 완화휘석은 ENS로 약칭한다. 표중 높은 순위의 결정상 함량이 비교적 높으며, 예를 들어, 실시예 A1에서, 결정상 함량은 하이에서 로우로의 순서로 DIO, COR, ANO이다.
(6)결정화 면적율: 그중 결정화 면적율을 측정하는 대략적인 방법： 유리 조각을 자기 보트의 홈 크기에 따라 적당히 절단하고, 절단 후의 유리 스트립 샘플을 자기 보트에 넣고 결정화를 위해 구배로 안에 놓는다. 보온 6시간 후, 유리 샘플이 담긴 자기 보트를 구배로에서 꺼내 공기중에서 상온까지 냉각시킨 후, 1050-1150℃의 온도 범위에서 광학 현미경으로 미관적인 각도에서 각 유리 샘플 표면의 결정화 수량 및 크기를 관측하고 결정화 면적율을 산출한다. 결정화 면적율이 클수록 유리의 결정화 경향이 더 크고 결정화 속도가 더 빠르다.
(7)기포수량: 그중 기포수량을 측정하는 대략적인 방법: 전용 몰드를 이용하여, 각 실시예의 배합원료로 같은 모양의 샘플을 압출성형하여, 고온 현미경 샘플대에 놓고, 프로그램에 따라 설정된 공간 온도 1500˚C로 온도를 올려, 보온 하지않고 유리샘플을 로내에서 상온까지 냉각시킨다. 그후, 광학현미경으로 미관적인 각도에서 각 유리샘플의 기포수량을 관측한다. 그중, 기포수량은 현미경의 영상범위에 준한다.
상기 7개 파라미터 및 그 측정방법은 본 분야의 기술자가 숙지하는 것이기 때문에, 상기 파라미터를 사용하면 본 발명의 유리섬유 조성물의 성능을 충분히 설명할 수 있다.
실험의 구체적인 과정: 각 성분은 적당한 원료로부터 얻으며, 비례에 따라 각종 원료를 혼합하여, 각 성분이 최종적으로 예상중의 중량백분비에 달하게 하며, 혼합후의 원료를 용해시키고 청징시킨 후, 유리 용융액은 부싱위의 노즐을 통해 인출되어 유리섬유를 형성하며, 유리섬유는 신선기의 회전 다이헤드에 감기어 원사 케이크 또는 원사뭉치를 현성한다. 물론, 이 유리섬유는 일반적인 방법으로 재가공을 거쳐, 예상한 요구를 만족시킬 수 있다.
아래에서는 진일보로 리스트 방식으로, 본 발명 유리섬유 조성물의 실시예와 S유리, 전통적인 R유리 및 개량형 S유리의 성능 파라미터를 비교한다. 그중 유리섬유 조성물의 함량은 중량백분비로 표시한다. 설명이 필요하다면, 실시예의 각 성분의 총 함량은 100%보다 좀 적다는 점이다. 그 잔여량은 미량의 불순물 또는 분석되지 않는 소량의 성분이라고 이해하면 된다.
| A1 |
A2 |
A3 |
A4 |
A5 |
A6 |
A7 |
||
| 성분 | SiO2 | 60.50 | 59.80 | 59.15 | 59.15 | 58.65 | 59.45 | 59.15 |
| Al2O3 | 17.60 | 17.60 | 17.60 | 18.30 | 18.80 | 17.60 | 17.60 | |
| CaO | 9.55 | 10.25 | 10.25 | 9.55 | 9.55 | 9.55 | 11.30 | |
| MgO | 10.35 | 10.35 | 11.00 | 11.00 | 11.00 | 11.40 | 9.95 | |
| SrO | - | - | - | - | - | - | - | |
| Na2O | 0.34 | 0.34 | 0.34 | 0.34 | 0.34 | 0.34 | 0.34 | |
| K2O | 0.39 | 0.39 | 0.39 | 0.39 | 0.39 | 0.39 | 0.39 | |
| Li2O | - | - | - | - | - | - | - | |
| Fe2O3 | 0.44 | 0.44 | 0.44 | 0.44 | 0.44 | 0.44 | 0.44 | |
| TiO2 | 0.58 | 0.58 | 0.58 | 0.58 | 0.58 | 0.58 | 0.58 | |
| 비례 | C1 | 0.462 | 0.467 | 0.484 | 0.495 | 0.508 | 0.488 | 0.466 |
| C2 | 0.255 | 0.266 | 0.277 | 0.265 | 0.265 | 0.272 | 0.277 | |
| C3 | 1.084 | 1.010 | 1.073 | 1.152 | 1.152 | 1.194 | 0.881 | |
| 파라 미터 |
성형온도 /℃ |
1322 | 1312 | 1307 | 1310 | 1308 | 1308 | 1305 |
| 액상선 온도 /℃ |
1220 | 1215 | 1217 | 1214 | 1211 | 1219 | 1207 | |
| ΔT치 /℃ |
102 | 97 | 90 | 96 | 97 | 89 | 98 | |
| 탄성계수 /GPa |
91.6 | 91.5 | 92.4 | 93.0 | 93.8 | 93.1 | 91.2 | |
| 주요 결정상 조성 |
DIO COR ANO |
DIO COR ANO |
COR DIO ANO |
COR DIO ANO |
COR ANO DIO |
COR DIO ENS |
DIO ANO COR |
|
| 결정화 면적율 /% |
21 | 18 | 20 | 18 | 15 | 20 | 13 | |
| 기포수/개 | 13 | 10 | 9 | 8 | 10 | 9 | 7 | |
| A8 |
A9 |
A10 |
A11 |
A12 |
A13 |
A14 |
||
| 성분 | SiO2 | 57.40 | 60.10 | 58.55 | 58.55 | 59.55 | 59.10 | 59.10 |
| Al2O3 | 19.80 | 17.10 | 19.40 | 18.60 | 18.80 | 19.80 | 18.40 | |
| CaO | 8.45 | 10.40 | 7.30 | 8.10 | 6.40 | 7.50 | 9.25 | |
| MgO | 11.20 | 9.75 | 11.30 | 11.00 | 11.80 | 10.80 | 10.80 | |
| SrO | 0.50 | - | 0.75 | 1.00 | 1.00 | - | - | |
| Na2O | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.35 | 0.40 | |
| K2O | 0.34 | 0.34 | 0.34 | 0.34 | 0.34 | 0.24 | 0.34 | |
| Li2O | 0.55 | 0.55 | 0.55 | 0.55 | 0.40 | 0.75 | 0.30 | |
| Fe2O3 | 0.46 | 0.46 | 0.46 | 0.46 | 0.46 | 0.46 | 0.46 | |
| TiO2 | 0.65 | 0.65 | 0.70 | 0.75 | 0.40 | 0.75 | 0.70 | |
| F2 | - | - | - | - | 0.20 | - | - | |
| 비례 | C1 | 0.540 | 0.447 | 0.524 | 0.506 | 0.514 | 0.518 | 0.494 |
| C2 | 0.255 | 0.261 | 0.239 | 0.248 | 0.233 | 0.232 | 0.259 | |
| C3 | 1.385 | 0.938 | 1.651 | 1.481 | 2.000 | 1.440 | 1.168 | |
| 파라 미터 |
성형온도 /℃ |
1305 | 1299 | 1301 | 1299 | 1301 | 1305 | 1300 |
| 액상 선온도 /℃ |
1230 | 1215 | 1220 | 1217 | 1212 | 1232 | 1210 | |
| ΔT치 /℃ |
75 | 84 | 81 | 82 | 89 | 73 | 90 | |
| 탄성계수 /GPa |
93.3 | 91.3 | 93.1 | 92.5 | 93.3 | 93.0 | 92.4 | |
| 주요 결정상 조성 |
COR ANO DIO |
DIO ANO COR |
COR ANO DIO |
COR ANO DIO |
COR DIO ANO |
COR DIO ANO |
COR DIO ANO |
|
| 결정화 면적율 /% |
31 | 23 | 28 | 24 | 21 | 35 | 21 | |
| 기포수 /개 |
9 | 8 | 10 | 9 | 5 | 6 | 8 | |
| A15 |
A16 |
A17 |
A18 |
A19 |
A20 |
A21 |
||
| 성분 | SiO2 | 59.70 | 59.70 | 59.70 | 59.70 | 59.70 | 59.70 | 59.70 |
| Al2O3 | 17.80 | 17.80 | 17.80 | 17.80 | 17.80 | 17.80 | 17.80 | |
| CaO | 9.80 | 9.50 | 8.70 | 10.85 | 9.55 | 8.15 | 7.45 | |
| MgO | 10.40 | 10.40 | 10.40 | 9.10 | 10.40 | 11.80 | 12.50 | |
| SrO | 0.20 | 0.50 | 0.30 | - | - | - | - | |
| Na2O | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | |
| K2O | 0.34 | 0.34 | 0.34 | 0.34 | 0.34 | 0.34 | 0.34 | |
| Li2O | - | - | - | 0.45 | 0.45 | 0.45 | 0.45 | |
| Fe2O3 | 0.46 | 0.46 | 0.46 | 0.46 | 0.46 | 0.46 | 0.46 | |
| TiO2 | 0.65 | 0.65 | 0.65 | 0.65 | 0.65 | 0.65 | 0.65 | |
| 비례 | C1 | 0.472 | 0.472 | 0.472 | 0.451 | 0.472 | 0.496 | 0.508 |
| C2 | 0.261 | 0.257 | 0.246 | 0.257 | 0.257 | 0.257 | 0.257 | |
| C3 | 1.082 | 1.147 | 1.345 | 0.839 | 1.089 | 1.448 | 1.678 | |
| 파라 미터 |
성형온도 /℃ |
1312 | 1313 | 1315 | 1311 | 1309 | 1301 | 1294 |
| 액상선 온도 /℃ |
1217 | 1213 | 1210 | 1211 | 1219 | 1220 | 1233 | |
| ΔT치 /℃ |
95 | 100 | 105 | 100 | 90 | 81 | 61 | |
| 탄성계수 /GPa |
92.3 | 92.9 | 94.0 | 91.4 | 92.3 | 93.4 | 93.8 | |
| 주요 결정상 조성 |
DIO COR ANO |
DIO COR ANO |
COR DIO ANO |
DIO ANO COR |
DIO COR ANO |
COR DIO ANO |
COR DIO ENS |
|
| 결정화 면적율 /% |
19 | 16 | 11 | 17 | 24 | 26 | 31 | |
| 기포수 /개 |
10 | 11 | 11 | 10 | 9 | 8 | 8 | |
| A22 |
A23 |
A24 |
A25 | S 유리 |
전통 R유리 |
개량 S유리 |
||
| 성분 | SiO2 | 58.10 | 58.70 | 59.90 | 60.40 | 65 | 60 | 63.05 |
| Al2O3 | 19.40 | 18.80 | 17.60 | 17.10 | 25 | 25 | 23.05 | |
| CaO | 10.00 | 10.00 | 10.00 | 10.00 | - | 9 | - | |
| MgO | 10.45 | 10.45 | 10.45 | 10.45 | 10 | 6 | 12.55 | |
| SrO | - | - | - | - | - | - | - | |
| Na2O | 0.40 | 0.40 | 0.40 | 0.40 | - | - | - | |
| K2O | 0.34 | 0.34 | 0.34 | 0.34 | - | - | - | |
| Li2O | - | - | - | - | - | - | 1.35 | |
| Fe2O3 | 0.46 | 0.46 | 0.46 | 0.46 | - | - | - | |
| TiO2 | 0.60 | 0.60 | 0.60 | 0.60 | - | - | - | |
| 비례 | C1 | 0.514 | 0.498 | 0.468 | 0.456 | 0.538 | 0.517 | 0.565 |
| C2 | 0.264 | 0.264 | 0.264 | 0.264 | 0.111 | 0.176 | 0.146 | |
| C3 | 1.045 | 1.045 | 1.045 | 1.045 | - | 0.667 | - | |
| 파라 미터 |
성형온도 /℃ |
1308 | 1310 | 1313 | 1315 | 1571 | 1430 | 1359 |
| 액상 선온도 /℃ |
1216 | 1213 | 1219 | 1225 | 1470 | 1350 | 1372 | |
| ΔT치 /℃ |
92 | 97 | 94 | 90 | 101 | 80 | -13 | |
| 탄성계수 /GPa |
92.7 | 92.9 | 91.7 | 91.2 | 90 | 89 | 90 | |
| 주요 결정상 조성 |
COR ANO DIO |
COR DIO ANO |
DIO COR ANO |
DIO ANO COR |
COR | ANO DIO |
COR ENS |
|
| 결정화 면적율 /% |
19 | 14 | 20 | 24 | 100 | 70 | 85 | |
| 기포수 /개 |
8 | 7 | 10 | 13 | 40 | 30 | 25 | |
상기 표중의 구체적인 데이터로부터 알다시피, S유리와 개량형 S유리, 전통 R유리에 비해, 본 발명의 유리섬유 조성물은 아래 우세를 가진다.
(1) 비교적 높은 탄성계수를 가진다.
(2) 훨씬 낮은 액상선온도를 가지는바, 이는 본 발명의 유리가 결정화 상한 온도가 낮고 결정화 속도가 낮아 유리 결정화의 위험을 낮추고 생산 효율을 향상시키는 데 유리하다는 것을 표시한다.
(3) 훨씬 낮은 성형온도를 가지는바, 이는 본 발명의 유리가 융해 난이도가 보다 낮아 대규모 탱크가마화 생산을 실현하고 생산 비용을 절감하는 데 유리하다는 것을 표시한다.
(4) 비교적 적은 기포수량을 가지는바, 이는 본 발명의 유리가 청징 효과가 보다 우수하다는 것을 표시한다.
(5) 결정물질 중의 결정상 조성이 보다 풍부하여 유리의 결정화 속도를 효과적으로 억제하는 데 유리하다.
현재 S유리, 개량 S유리 및 전통 R유리는 모두 대규모 탱크가마화 생산을 실현할 수 없다.
이로부터, S유리, 개량 S유리 및 전통 R유리에 비해, 본 발명의 유리섬유 조성물은 탄성계수, 결정화 온도, 결정화 속도 및 유리 청징 방면에서 획기적인 발전을 얻어냈으며, 동일한 조건하에서 유리의 탄성계수가 진일보로 향상되었고 결정화 온도 및 결정화 속도가 대폭 낮아졌으며 기포수량이 비교적 적고, 전체 기술 방안에 의해 대규모 탱크가마화 생산을 쉽게 실현할 수 있으며 예상치 못한 기술적 효과를 얻어냈다.
본 발명의 유리섬유 조성물로는 상기 뛰어난 성능을 가지는 유리섬유를 만들 수 있다.
본 발명의 유리섬유 조성물은 한가지 또는 여러가지 유기 및/또는 무기재료와 결합시켜 성능이 뛰어난 유리보강기재 등 복합재료를 만들 수 있다.
마지막으로 설명하기 싶은 점: 본문중의 용어 “포괄”, “포함” 또는 그 어떤 기타 변형은 비배타성의 포함을 의미 하기 때문에, 일련의 요소의 프로세서, 방법, 물품 또는 설비에는 이러한 요소들이 포함될 뿐만 아니라, 명확히 기재되지 않은 기타 요소도 포함되며, 또는 이러한 프로세서, 방법, 물품 또는 설비가 고유하는 요소도 포함된다. 더 상세한 제한이 없는 한, 어구중 “하나의 ......가 포괄”로 한정되는 요소는 상기 요소의 프로세서, 방법, 물품 또는 설비중에 다른 같은 요소도 존재함을 배제하지 않는다.
상기 실시예는 다만 본 발명의 기술수단을 설명하기 위한 것으로서, 본 발명을 제한하기 위한것은 아니다. 상기 실시예를 참조하여, 본 발명에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 분야의 기술자라면, 상기 각 실시예에 기재된 기술수단을 수정 또는 그중의 일부분의 기술특징에 등가치환 할 수 있고, 이러한 수정 또는 치환은 상응하는 기술수단이 본 발명의 각 실시예 기술수단의 정신과 범위를 근본적으로 벗어난 것이 아님을 이해해야 한다.
산업상 이용 가능성
본 발명에 제공된 유리섬유 조성물은 유리섬유의 탄성계수를 높이는 기초상에서 유리의 성형성능을 개선시키고 유리의 기포수량을 감소할 수 있을 뿐만 아니라 유리의 액상선 온도를 현저히 낮추고 유리의 결정화 속도를 개선시켜 유리섬유 성형범위를 현저히 개선시킬 수 있으며, 현재 주류인 고성능 유리와 비교하여, 본 발명의 유리섬유 조성물은 탄성계수, 결정화 온도, 결정화 속도 및 유리 청징 방면에서 획기적인 발전을 얻어냈으며, 동일한 조건하에서 유리의 탄성계수가 진일보로 향상되었고 결정화 온도 및 결정화 속도가 대폭 낮아졌으며 기포수량이 비교적 적어 특히 고성능 유리섬유의 탱크가마화 생산에 적합하다.
Claims (15)
- 아래 성분을 함유하고, 각 성분의 함량은 중량백분비로 아래와 같이 표시되며,
아울러, 상기 성분의 총 함량은 >99%이고, 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위는 0.43-0.56이며, 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위는 0.215-0.277임을 특징으로 하는 유리섬유 조성물. - 제1항에 있어서,
아래 성분을 함유하고, 각 성분의 함량은 중량백분비로 아래와 같이 표시되며,
아울러, 상기 성분의 총 함량은 >99.5%이고, 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위는 0.435-0.525이며, 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위는 0.215-0.277임을 특징으로 하는 유리섬유 조성물. - 제1항에 있어서,
아래 성분으로 구성되며, 각 성분의 함량은 중량백분비로 아래와 같이 표시되며,
아울러, 중량백분비 비례 C1＝(Al2O3+MgO)/SiO2의 범위는 0.435-0.525이고, 중량백분비 비례 C2＝(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)의 범위는 0.215-0.277임을 특징으로 하는 유리섬유 조성물. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
Al2O3+MgO의 중량백분비 함량 범위는 26.1-31%임을 특징으로 하는 유리섬유 조성물. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
중량백분비 비례 C3＝(MgO+SrO)/CaO의 범위는 0.8-1.6임을 특징으로 하는 유리섬유 조성물. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
SiO2의 중량백분비 함량 범위는 58.1-59.9%임을 특징으로 하는 유리섬유 조성물. - 제1항에 있어서,
중량백분비 함량 범위는 <1%인 Li2O, ZrO2, CeO2, B2O3 및 F2 중의 한가지 또는 여러가지가 더 포함됨을 특징으로 하는 유리섬유 조성물. - 제1항에 있어서,
중량백분비 함량 범위는 ≤0.55%인 Li2O가 더 포함됨을 특징으로 하는 유리섬유 조성물. - 제1항에 있어서,
(CaO+MgO)/Al2O3>1, (MgO+SrO)/CaO>0.9인 경우, Li2O가 포함되지 않음을 특징으로 하는 유리섬유 조성물. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
SrO의 중량백분비 함량 범위는 0.5-1.3%임을 특징으로 하는 유리섬유 조성물. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
Na2O의 중량백분비 함량 범위는 ≤0.65%임을 특징으로 하는 유리섬유 조성물. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
MgO의 중량백분비 함량 범위는 >11%, ≤12.5%임을 특징으로 하는 유리섬유 조성물. - 제2항에 있어서,
아래 성분을 함유하고, 각 성분의 함량은 중량백분비로 아래와 같이 표시되며,
아울러, 해당 조성물의 유리 액상선 온도는 ≤1250℃임을 특징으로 하는 유리섬유 조성물. - 제1항 내지 제3항, 제7항 내지 제9항, 및 제13항 중 어느 한 항에 기재된 유리섬유 조성물로 제작됨을 특징으로 하는 유리섬유.
- 제14항에 기재된 유리섬유가 포함됨을 특징으로 하는 복합재료.
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150133284A1 (en) * | 2012-04-18 | 2015-05-14 | 3B-Fibreglass Sprl | Glass fibre composition and composite material reinforced therewith |
| WO2015131684A2 (zh) * | 2015-01-20 | 2015-09-11 | 巨石集团有限公司 | 一种玻璃纤维组合物及其玻璃纤维和复合材料 |
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Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08231240A (ja) | 1995-02-28 | 1996-09-10 | Nitto Boseki Co Ltd | 高強度ガラス繊維用組成物 |
| RU2263639C1 (ru) | 2004-10-22 | 2005-11-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Стеклопластик" | Стекло для производства стекловолокна |
| US7823417B2 (en) | 2005-11-04 | 2010-11-02 | Ocv Intellectual Capital, Llc | Method of manufacturing high performance glass fibers in a refractory lined melter and fiber formed thereby |
| US7977263B2 (en) * | 2006-05-26 | 2011-07-12 | Glass Incorporated | Glass fiber for high temperature insulation |
| US7829490B2 (en) | 2006-12-14 | 2010-11-09 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Low dielectric glass and fiber glass for electronic applications |
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| CN101580344B (zh) * | 2009-06-29 | 2012-10-17 | 巨石集团有限公司 | 一种高强度玻璃纤维组合物 |
| ES2808605T3 (es) | 2009-08-04 | 2021-03-01 | Ocv Intellectual Capital Llc | Vidrio exento de litio con módulo mejorado |
| BR112013008896A2 (pt) | 2010-10-15 | 2016-06-28 | Lgch Inc | "método e aparelho para detectar convulsões" |
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| US20150133284A1 (en) * | 2012-04-18 | 2015-05-14 | 3B-Fibreglass Sprl | Glass fibre composition and composite material reinforced therewith |
| WO2015131684A2 (zh) * | 2015-01-20 | 2015-09-11 | 巨石集团有限公司 | 一种玻璃纤维组合物及其玻璃纤维和复合材料 |
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