KR19990008314A - 불규칙적으로 형상된 유리 섬유 및 유리 섬유 절연체 - Google Patents

불규칙적으로 형상된 유리 섬유 및 유리 섬유 절연체

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KR19990008314A
KR19990008314A KR1019970707840A KR19970707840A KR19990008314A KR 19990008314 A KR19990008314 A KR 19990008314A KR 1019970707840 A KR1019970707840 A KR 1019970707840A KR 19970707840 A KR19970707840 A KR 19970707840A KR 19990008314 A KR19990008314 A KR 19990008314A
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Abstract

불규칙하게 형성된 유리 섬유 (38) 와 그것에 의한 절연체 (30) 는 다른 열팽창계수를 갖는 두 개의 다른 유리를 포함한다. 불규칙하게 형성된 이중 유리 섬유는 BaO, SrO, K2O, Li2O, ZnO, TiO2및 Fe2O3의 하나 이상을 부가물로 갖는 울 (wool) 유리 성분로부터 제조된다.

Description

불규칙적으로 형상된 유리 섬유 및 유리 섬유 절연체
유리 섬유, 미네랄 섬유, 및 다른 울 (wool) 재료는 빌딩 절연재로 사용되어지고 있다. 절연체는 애틱, 천장, 벽, 마루등에서의 공간에 쉽게 끼워진다.
유리 섬유 절연체물을 생산하기 위한 일반적인 종래 기술은 회전 공정으로부터 유리 섬유를 생산하는 것을 포함한다. 단일 용융 유리 성분은 원심 분리기나 스피너의 외벽에서 오리피스를 통해 밀어넣어져, 곧은 유리 섬유를 일차적으로 생산한다. 섬유는 송풍기에 의해 아래쪽으로 인발된다. 섬유가 아래쪽으로 인발될 때 울 제품속으로 섬유를 결합하는데 필요한 접합제 (binder) 가 섬유상으로 분사된다. 그 후 섬유는 모아지고 울 팩 (wool pack) 속으로 형성된다.
최근 발전은 빌딩의 스터드 (stud) 사이에 빠르고 효과적으로 설치하는 절연체를 포함한다. 외부층은 섬유질 배트 (batt) 를 덮는다. 바람직하게는, 외부층 피복은 섬유질 배트를 수용하는 폴리에틸렌 패키지를 포함한다. 절연체에서 최근에 발전한 다른 초점은 모든 접합제나 본질적으로 모든 접합제가 섬유질 배트에 더 이상 존재하지 않는다는 것이다. 저밀도 절연체를 생산하기 위한 공정의 진보는 배트에서 접합제없이 만족스러운 탄성을 제공하는 것이다.
다른 발전은 형상에서 불규칙적인 미네랄 섬유의 절연체이다. 곧고, 비틀리고, 또는 심지어 곱슬한 것보다 더 불규칙한 섬유는 더욱 균일한 격자 구조를 제공한다. 이런 균일한 볼륨 (volume) 충전물은 높은 회복률을 허용한다. 더욱 중요하게는, 균일한 볼륨 충전물이 분명히 낮은 열전도성을 야기한다는 것이다. 또한, 불규칙하게 형상된 섬유의 얽힘이 더 많아지면 더많은 울 팩 상태를 제공한다. 충분한 상태에 의해, 그것은 울 배트 섬유가 얽혀있고 분리되지 않는다는 것을 의미한다.
본 발명은 절연체에 적합한 불규칙하게 형상된 유리섬유에 관한 것이다. 각 유리 섬유는 두 개의 다른 유리를 포함한다.
도 1 은 본 발명의 절연체가 생산될 수 있는 공정도.
도 2 는 본 발명의 절연체가 생산될 수 있는 섬유 제조기를 도시한 도면.
도 3 은 얽혀서, 불규칙하게 형상된 섬유를 도시한 본 발명의 절연체를 도시한 도면.
도 4 는 50:50 A/B 유리 비율을 갖는 본 발명의 불규칙하게 형상된 섬유의 단면도.
도 5 는 50:50 이하의 A/B 비율을 갖는 불규칙하게 형상된 섬유를 도시한 도면.
본 발명은 절연체에 적합한 불규칙하게 형상된 유리 섬유를 제공한다. 각 유리 섬유는 두 개의 분리 유리를 포함한다. 각 유리는 적어도 2.0 ppm/℃ 로 차이나는 다른 열팽창 계수 (CTE) 를 가진다. 각 유리는 다른 조성물을 가진다. 각 유리 조성물은 1600 내지 2050 ℉ (982 내지 1121 ℃) 온도 범위에서 로그 3의 점도 및 로그 3의 점도에 대한 온도 아래에서 적어도 50 ℉ (28 ℃) 액상 온도를 가지며, 또한 각 유리 조성물은 본질적으로 SiO2, Al2O3, 및 Na2O 로 구성되고 BaO, SrO, K2O, Li2O, ZnO, TiO2, 또는 Fe2O3중 하나 이상을 포함한다. 바람직하게는, 유리가 B2O3, MgO, 또는 CaO 를 포함한다. 바람직하게는, 각 유리 조성물이 로그 3의 점도에 대한 온도 아래에서 적어도 150 ℉ (84 ℃) 액상 온도를 가지고 열팽창 계수의 차이가 4.0 ppm/℃ 이상이다. 바람직하게는, 유리 조성물이 BaO, K2O, Li2O, 또는 ZnO 중 하나 이상을 포함한다.
유리 조성물이 BaO, K2O, Li2O, ZnO, TiO2, 또는 Fe2O3의 1.0 내지 20.0몰 퍼센트를 포함한다. 바람직하게는, 각 유리 조성물은 이러한 성분중 하나 이상의 2.0 내지 10.0 몰 퍼센트를 포함한다.
두 개의 유리가 울 유리 성분 및 조성물로부터 형성하는 섬유에 사용되고 있다. 조정 (adjustment) 이 동일 섬유 형성 온도를 유지하는 경우에 조정은 매우 다른 열팽창계수를 만족하는 B2O3및 Na2O 에서 이루어진다. 이런 접근은 소정의 특성을 주지만 수용할 수 있는 조성물의 한계로 접근된다. 본 발명은 조성 영역을 팽창시키도록 유리내의 다수 성분 및 이러한 유리에 가능한 특성을 증가시킨다는 것을 가리킨다.
일반적으로, 본 발명에 따른 불규칙적으로 형상된 유리 섬유를 포함하는 절연체물은, 참조로 개시한 미국 특허 제 5,431,992 호 Houpt et al 호에 서술된것과 같이, 적당한 수단 및 방법을 사용하여 만들어진다.
바람직하게는, 본발명에 따른 섬유는, 참고로 개시된, 국제 공보 제 WO 95/30787 및 1994년 5월 10일에 출원된 미국 우선권 번호 제 08/240,428 호 Scott et al 호에 개시된 직접 형성법에 의해 만들어진다 (특히 도 1 참조). 섬유가 형성된후, 예를 들면 합성기에 선적을 위해 저장될 수 있고 (절단하기전에), 또는 소정의 목적 사용용으로 적절하게 더 진행된다. 예를 들면, 만약 섬유가 절연체를 준비하기 위해 사용된다면, 섬유는 캡슐에 싸이고, 절단되고, 또한 그 후 공지된 수단을 사용하여 롤된다.
본 발명의 불규칙하게 형상된 유리 섬유의 절연체물은 도 1 에 도시된 바와 같이 회전 섬유 형성 공정으로부터 생산된다.
도 1 을 참조하면, 노 (10) 는 전로 (12) 에 의해서 두 개의 분리 용융물 유리 조성물을 섬유제조기 (14) 에 공급한다. 섬유 제조기에 의해 생산된 불규칙하게 형상된 유리섬유 (18) 의 베일 (veil) 이 컨베이어밑에 위치된 진공장치에 의해 울팩 (20) 형태로서 컨베이어 (16) 위에 모아진다. 섬유가 섬유제조기내의 송풍기 (22) 에 의해 공기나 가스로 컨베이어 아래쪽으로 송풍될 때, 섬유는 가늘게 늘어지고 불규칙한 형상인 것으로 추측된다.
도 2 는 스피너 (60) 를 포함하는 섬유 제조기 (14) 를 나타낸다. 스피너 (60) 는 스피너 저부벽 (62) 과 외주벽 (64) 으로 이루어져 있다. 스핀들 (66) 은 스피너 (60) 를 회전한다. 스피너의 회전은 스피너 외주벽을 통해 용융된 유리를 제 1 섬유속으로 원심작용을 받게한다. 제 1 섬유는 관상형 버너 (70) 의 열에 의해 부드럽고, 가늘게 늘어진 상태로 유지된다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 도시되지는 않았지만, 내부 버너가 스피너의 내부에 열을 제공한다. 유입된 공기 (74) 를 사용하는, 관상형 송풍기 (72) 가 제 1 섬유를 인발하고 울 절연체 재료에 사용하기에 적당한, 제 2 섬유로 더욱 가늘게 한다. 제 2 섬유, 또는 중합체 유리 섬유가 울팩으로 형성하기 위해서 그 후 모아진다.
스피너의 내부는 용융 유리의 두 개 분리 스트림 (stream) 으로써 공급되는데, 제 1 스트림 (78) 은 유리 (A) 를 포함하고 제 2 스트림 (80) 은 유리 (B) 를 포함한다. 스트림 (78) 내의 유리는 스피너 저부벽으로 직접적으로 낙하하고 유리 (A) 의 헤드 (head) 를 형성하기 위해 스피너 외주벽쪽으로 원심력에 의해 바깥쪽으로 흐른다. 용융 유리 스트림 (80) 내의 유리 (B) 는 스트림 (78) 보다 스피너 외주벽에 더욱 가깝게 위치되며, 또한 스트림 (80) 내의 유리가 스피너 저부벽에 도달하기전에 수직 플랜지 (82) 에 의해 스트림 (80) 내의 유리가 차단된다. 따라서, 유리 (B)의 헤드나 조립 (build-up) 이 수직 플랜지상에 형성된다.
도 3 은 얽히고, 불규칙하게 형상된 유리 섬유 (38) 로 이뤄진 절연체물을 도시한 것이다.
도 4 는 50:50 A/B 유리 비율을 갖는 불규칙하게 형상된 이상적인 유리 섬유 (38) 의 단면도이다. 절반부 (40 및 42) 는 중심인 점 (44) 과 지름인 선 (46) 을 가지며 이상적으로 동일하다.
도 5 는 절반부 (48 및 50) 가 동일하지 않는 더욱 전형적인 단면도이다. 선 (52) 은 더 이상 지름이 아니고, 단지 디바이더 (divider) 이다. 선 (R 및 r) 이 중심점 (44) 에 위치하도록 도시되었다.
편향비율은 A/B 유리 비율이 50:50에서 얼마나 멀어지는냐에 따라 측정된다. 편향이 50:50 보다 클수록 r 은 R의 퍼센트에 대해서 더 크게될 것이다. 본 발명의 불규칙하게 형상된 유리섬유의 평균 편향 비율은 약 5% 이고, 어떠한 경우에는 약 5% 이상이고, 또한 약 30% 이상이다는 것을 알아냈다.
본 발명의 불규칙하게 형상된 유리 섬유는 이중 유리 섬유인데, 즉 각 섬유가 두 개의 다른 유리 조성물인 유리 A 와 유리 B 로 구성되어 있다. 만약 하나가 본 발명의 불규칙하게 형상된 이상적인 유리 섬유의 단면도라면, 섬유의 절반은 유리 A 이고 다른 절반은 유리 B 이다. 실제로, 유리 A 및 유리 B 의 양의 넓은 범위 특성이 울 절연 재료에 다양하게 불규칙적으로 형상된 유리 섬유에 존재할 수 있다 (또는 개별 섬유의 길이 이상). 유리 A 의 퍼센트는 유리 B 인 전체 유리의 밸런스로써 불규칙적으로 형상된 각 유리 섬유에서 전체 유리의 약 15 내지 85% 범위내에서 변화할 수 있다. 일반적으로, 불규칙적으로 형상된 섬유의 절연체물은 단일 조성물인 섬유의 작은 파편을 포함하는, 유리 A 및 유리 B 퍼센트의 모든 다른 조합의 섬유로 구성될 것이다.
섬유의 단면 사진은 가능한 평행하게 방향되어진 섬유를 갖는 에폭시에서 섬유의 다발을 장착하여 얻어진다. 그 후 에폭시 플러그가 다이아몬드 톱날을 사용하여 단면이 절단되고, 또한 새로운 표면의 하나가 연마 매개물을 사용하여 연마된다. 연마된 샘플 표면이 그 후 주사 전자 현미경 (SEM) 에 의해 분석용 전도 샘플을 제공하기 위해 얇은 탄소층으로써 피복된다. 그후 샘플은 후방 산란된 전자 감지기를 사용하여 SEM 으로 검사되고, 회색 스케일 (gray scale) 내의 변화와 마찬가지로 평균 원자수의 변화를 보여준다. 이러한 분석은 섬유의 단면에서 더 어둡고 더 밝음에 의해서 두 개 유리의 존재를 나타내고, 두 개 유리의 계면을 보여준다.
감소 환경이 연속적으로 변화하기 때문에, 각각의불규칙적으로 형상된 섬유는 특이한 방법으로 보여진다. 두 개 섬유가 거의 동일하지 않다. 섬유의 최종 형상은 감소 환경이 연속적으로 변화함으로써 야기된 곡선의 면의 불규칙 회전과, 꼬임에 의해 변경되는 이중 유리의 특성 때문에 섬유는 3차원을 통해 꼬여진 기준 곡선을 가진다. 섬유는 일반적으로 나선형이 아니다. 섬유의 불규칙적 특성은 각자 분리되도록 불규칙적으로 형상된 유리 섬유를 허용하고 균일한 볼륨 충전물 특성을 달성한다.
이러한 한계로되는 것을 바라지 않기 때문에, 절연체에 적당한 종래 유리 조성물은 소다 (또는 알칼리 금속 산화물) 칼시아 (calcia) (또는 알카리 토금속 산화물) 알루미노보로실리케이트 (aluminoborosilicate) 조성물이다. 주요 관심사인 유리내의 성분은 중량으로써 50 내지 68 %의 양이 존재하는 SiO2, 중량으로써 9% 까지의 양이 존재하는 Al2O3, 중량으로써 25% 까지의 양이 존재하는 B3O3, 중량으로써 약 5 내지 20% 의 양이 존재하는 Na2O3, 중량으로써 약 3 내지 14% 의 양이 존재하는 CaO, 및 중량으로써 10% 까지의 양이 존재하는 MgO 등이다. 대체가 점도와 전체 조성물의 차이를 최소로 하는 경우에 유리쌍의 열팽창을 변경하여 이루어진다는 것을 알아냈다.
1. Na2O 를 Li20 로 또한 CaO 를 ZnO 로의 질량 대체는 CTE 를 감소한다.
2. Na2O 를 K20 로 또한 CaO + MgO 를 BaO 로의 질량 대체는 CTE 를 증가한다.
이러한 것은 B2O3를 Na 2 O 로 바꾸는것과 같이 이미 사용된 변경에 부가적인 것이다.
이러한 대체는 중합체 유리 섬유 Al2O3를 생산하는데 적합한 Na2O-B2O3-MgO-CaO-SiO2를 기준으로한 일련의 유리에서 이루어진다. 조성의 보기가 아래 표에 주어졌다. 몇 개의 조성물은 형성 온도 (유리의 점도가 약 1,000 포이즈인 온도), 액상 온도, 및 기록된 열팽창계수를 가진다. 열팽창계수는 0 내지 300 ℃ 사이에서 측정될 수 있거나 실온 (21℃) 과 300℃ 사이에서 측정될 수 있다.
실시예 1
본 발명의 불규칙적으로 형상된 유리섬유는 아래의 조성물을 가진다.
실험 결과의 대조예 #1 과 #2 는 중합체의 불규칙적으로 형상된 유리 섬유를 만드는데 사용될 수 있는 SiO2-Al2O3-B2O3-Na2O-MgO-CaO 유리로서 알려졌다.
대조예 몰 %
#1 #2
SiO2 52.65 62.54
Al2O3 4.56 2.35
B2O3 21.85 5.79
Li2O - -
Na2O 5.35 14.33
K2O - 0.64
MgO 1.93 5.53
CaO 13.34 8.48
SrO 0.28 0.10
BaO - 0.04
ZnO - -
TiO2 0.01 0.10
Fe2O3 0.01 0.10
CTE (×10-6/℃) 6.04 9.17
Log n =3.0 에 대한온도 ℉(℃) 1895(1035) 1919(1048)
액상에 대한온도 ℉(℃) 1657(903) 1730(943)
실시예 몰 %
#1 #2
변경 BaO BaO
SiO2 62.54 65.54
Al2O3 2.35 2.35
B2O3 5.79 2.79
Li2O - -
Na2O 14.33 14.33
K2O 0.64 0.64
MgO - -
CaO 7.01 7.01
SrO 0.10 0.10
BaO 7.04 7.04
ZnO - -
TiO2 0.10 0.10
Fe2O3 0.10 0.10
CTE (×10-6/℃) 9.76 9.90
Log n =3.0 에 대한 온도 ℉(℃) 1815(991) 1926(1052)
액상에 대한온도 ℉(℃) 1544(840) 1520(827)
부가 성분의 장점 높은 CTE 높은 CTE
낮은 액상 낮은 액상
낮은 점도
실시예 몰 %
#3 #4
변경 BaO BaO
SiO2 64.38 62.54
Al2O3 2.35 2.35
B2O3 1.95 5.79
Li2O - -
Na2O 16.33 14.33
K2O 0.64 0.64
MgO 3.51 -
CaO 3.51 -
SrO 0.10 0.10
BaO 7.02 14.05
ZnO - -
TiO2 0.10 0.10
Fe2O3 0.10 0.10
CTE (×10-6/℃) 10.12 9.72
Log n =3.0 에 대한 온도 ℉(℃) 1920(1049) 1785(974)
액상에 대한온도 ℉(℃) 1427(775) 1774(968)
부가 성분의 장점 높은 CTE 높은 CTE
낮은 액상 낮은 액상
실시예 몰 %
#5 #6
변경 BaO K2O
SiO2 66.74 62.54
Al2O3 2.35 2.35
B2O3 1.59 5.79
Li2O - -
Na2O 14.33 7.48
K2O 0.64 7.48
MgO - 5.53
CaO - 8.48
SrO 0.10 0.10
BaO 14.05 0.04
ZnO - -
TiO2 0.10 0.10
Fe2O3 0.10 0.10
CTE (×10-6/℃) 10.12 9.57
Log n =3.0 에 대한 온도 ℉(℃) 1924(1051) 1991(1088)
액상에 대한온도 ℉(℃) 1857(1014) 1817(992)
부가 성분의 장점 높은 CTE 높은 CTE
높은 점도
실시예 몰 %
#7 #8
변경 ZnO ZnO
SiO2 62.54 62.54
Al2O3 2.35 2.35
B2O3 5.79 5.79
Li2O - -
Na2O 14.33 14.33
K2O 0.64 0.64
MgO 3.51 -
CaO 3.51 -
SrO 0.10 0.10
BaO - -
ZnO 7.02 14.05
TiO2 0.10 0.10
Fe2O3 0.10 0.10
CTE (×10-6/℃) 8.74 8.64
Log n =3.0 에 대한 온도 ℉(℃) 1947(1064) 1966(1074)
액상에 대한온도 ℉(℃) 1509(821) 1509(821)
부가 성분의 장점 낮은 액상 낮은 액상
낮은 CTE 낮은 CTE
실시예 몰 %
#9 #10
변경 TiO2 TiO2
SiO2 62.54 62.54
Al2O3 2.35 2.35
B2O3 5.79 5.79
Li2O - -
Na2O 14.33 14.33
K2O 0.64 0.64
MgO 3.51 -
CaO 3.51 -
SrO 0.10 0.10
BaO - -
ZnO - -
TiO2 7.12 14.15
Fe2O3 0.10 0.10
CTE (×10-6/℃) 8.33 8.09
Log n =3.0 에 대한 온도 ℉(℃) 1918(1048) 1893(1034)
액상에 대한온도 ℉(℃) 1765(963) 1904(1040)
부가 성분의 장점 낮은 CTE 낮은 CTE
실시예 몰 %
#11 #12
변경 Li2O Li2O+ZnO
SiO2 62.54 62.54
Al2O3 2.35 2.35
B2O3 5.79 5.79
Li2O 7.48 7.48
Na2O 7.48 7.48
K2O - -
MgO 5.53 3.51
CaO 8.48 3.51
SrO 0.10 0.10
BaO 0.04 -
ZnO - 7.02
TiO2 0.10 0.10
Fe2O3 0.10 0.10
CTE (×10-6/℃) 8.19 7.84
Log n =3.0 에 대한 온도 ℉(℃) 1829(998) 1844(1007)
액상에 대한온도 ℉(℃) 1848(1009) -
부가 성분의 장점 낮은 CTE 낮은 CTE
낮은 점도 낮은 점도
실시예 몰 %
#13 #14
변경 Li2O+TiO2 K2O+BaO
SiO2 62.54 55.32
Al2O3 2.35 5.50
B2O3 5.79 3.05
Li2O 7.48 -
Na2O 7.48 11.34
K2O - 11.34
MgO 3.51 4.33
CaO 3.51 4.48
SrO 0.10 -
BaO - 4.55
ZnO - -
TiO2 7.12 0.03
Fe2O3 0.10 0.06
CTE (×10-6/℃) 7.67 12.16
Log n =3.0 에 대한 온도 ℉(℃) 1838(1003) 1904(1040)
액상에 대한온도 ℉(℃) - 1591(866)
부가 성분의 장점 낮은 CTE 높은 CTE
낮은 점도 낮은 점도
실시예 몰 %
#15 #16
변경 K2O+BaO BaO
SiO2 62.54 61.80
Al2O3 2.35 2.60
B2O3 5.79 1.73
Li2O - -
Na2O 7.48 18.49
K2O 7.48 0.61
MgO 3.51 5.33
CaO 3.51 5.74
SrO 0.10 -
BaO 7.02 3.70
ZnO - -
TiO2 0.10 -
Fe2O3 0.10 -
CTE (×10-6/℃) 9.92 11.53
Log n =3.0 에 대한 온도 ℉(℃) 1927(1053) 1907(1042)
액상에 대한온도 ℉(℃) 1348(731) 1511(822)
부가 성분의 장점 높은 CTE 높은 CTE
낮은 액상 낮은 액상
실시예 몰 %
#17 #18
변경 K2O+BaO K2O+BaO
SiO2 61.80 58.47
Al2O3 2.60 4.40
B2O3 1.73 -
Li2O - -
Na2O 9.55 21.02
K2O 9.55 2.65
MgO 1.96 4.95
CaO 2.11 5.11
SrO - -
BaO 10.70 3.30
ZnO - -
TiO2 - 0.03
Fe2O3 - 0.06
CTE (×10-6/℃) 12.03 12.16
Log n =3.0 에 대한 온도 ℉(℃) 1905(1041) 1921(1049)
액상에 대한온도 ℉(℃) 1564(851) 1779(971)
부가 성분의 장점
실시예 몰 %
#19 #20
변경 K2O+BaO Fe2O3
SiO2 53.64 63.10
Al2O3 6.60 2.68
B2O3 3.63 -
Li2O - -
Na2O 11.34 19.73
K2O 11.34 0.20
MgO 4.33 3.21
CaO 4.48 3.71
SrO - -
BaO 4.55 5.30
ZnO - 0.05
TiO2 0.03 0.51
Fe2O3 0.06 1.45
CTE (×10-6/℃) 12.08 -
Log n =3.0 에 대한 온도 ℉(℃) 1917(1047) 1919(1048)
액상에 대한온도 ℉(℃) 1741(949) 1323(717)
부가 성분의 장점 높은 CTE 낮은 액상
실시예 몰 %
#21 #22
변경 ZnO K2O+ZnO
SiO2 62.00 55.47
Al2O3 1.76 4.40
B2O3 - 4.00
Li2O - -
Na2O 22.34 11.34
K2O 0.44 11.34
MgO 4.01 4.01
CaO 4.68 4.68
SrO - -
BaO - -
ZnO 4.68 4.68
TiO2 0.03 0.03
Fe2O3 0.06 0.06
CTE (×10-6/℃) 11.52 12.22
Log n =3.0 에 대한 온도 ℉(℃) 1903(1039) 1894(1034)
액상에 대한온도 ℉(℃) 1572(856) 1411(766)
부가 성분의 장점 낮은 액상 높은 CTE
낮은 액상
실시예 몰 %
#23 #24
변경 K2O+ZnO Li2O
SiO2 57.34 58.62
Al2O3 4.40 3.17
B2O3 - 18.08
Li2O - 3.00
Na2O 23.30 3.302
K2O 1.50 0.77
MgO 4.01 1.61
CaO 4.68 11.12
SrO - 0.24
BaO - -
ZnO 4.68 -
TiO2 0.03 0.02
Fe2O3 0.06 0.07
CTE (×10-6/℃) 12.05 -
Log n =3.0 에 대한 온도 ℉(℃) 1916(1047) 1909(1043)
액상에 대한온도 ℉(℃) 1773(967) 1855(1013)
부가 성분의 장점 높은 CTE 낮은 점도
실시예 몰 %
#25 #26
변경 ZnO Li2O
SiO2 58.62 61.84
Al2O3 3.17 2.72
B2O3 18.08 14.08
Li2O - 2.85
Na2O 6.30 6.21
K2O 0.77 0.06
MgO 1.61 2.20
CaO 7.12 9.81
SrO 0.24 -
BaO - -
ZnO 4.00 -
TiO2 0.02 0.16
Fe2O3 0.07 0.07
CTE (×10-6/℃) - 6.88
Log n =3.0 에 대한 온도 ℉(℃) 1967(1075) 1918(1048)
액상에 대한온도 ℉(℃) 1627(886) 1896(1036)
부가 성분의 장점 낮은 액상 낮은 CTE
실시예 몰 %
#27 #28
변경 Li2O+ZnO TiO2
SiO2 61.84 61.84
Al2O3 2.72 2.72
B2O3 14.08 14.08
Li2O 4.50 -
Na2O 4.56 9.06
K2O 0.06 0.06
MgO 2.20 2.20
CaO 5.81 5.81
SrO - -
BaO - -
ZnO 4.00 -
TiO2 0.16 4.16
Fe2O3 0.07 0.07
CTE (×10-6/℃) 5.68 6.37
Log n =3.0 에 대한 온도 ℉(℃) 1935(1057) 1972(1078)
액상에 대한온도 ℉(℃) 1863(1017) 1828(998)
부가 성분의 장점 낮은 CTE 낮은 CTE
실시예 몰 %
#29 #30
변경 Li2O+TiO2 Li2O+ZnO+TiO2
SiO2 61.84 61.84
Al2O3 2.72 2.72
B2O3 14.08 14.08
Li2O 3.00 4.50
Na2O 6.06 4.56
K2O 0.06 0.06
MgO 2.20 3.00
CaO 5.81 3.00
SrO - -
BaO - -
ZnO - 3.00
TiO2 4.16 3.16
Fe2O3 0.07 0.07
CTE (×10-6/℃) 6.02 5.45
Log n =3.0 에 대한 온도 ℉(℃) 1943(1062) 1963(1073)
액상에 대한온도 ℉(℃) 1843(1006) 1818(992)
부가 성분의 장점 낮은 CTE 낮은 CTE
실시예 몰 %
#31 #32
변경 BaO BaO
SiO2 58.62 61.51
Al2O3 3.17 2.50
B2O3 18.08 20.00
Li2O - -
Na2O 6.30 4.90
K2O 0.77 -
MgO 1.61 -
CaO 6.22 -
SrO 0.24 -
BaO 4.90 11.00
ZnO - -
TiO2 0.02 0.02
Fe2O3 0.07 0.07
CTE (×10-6/℃) - 5.70
Log n =3.0 에 대한 온도 ℉(℃) 1914(1046) 1954(1068)
액상에 대한온도 ℉(℃) 1634(890) 1829(998)
부가 성분의 장점 낮은 액상 낮은 CTE
실시예 2
본 발명의 불규칙하게 형상된 유리 섬유는 낮은 팽창 (low-expansion) 유리 대조예 #1 과 높은 팽창 유리 실시예 #14 를 사용하여 생산된다. 섬유는 파일롯 스케일 (pilot scale) 공정에서 시간당 약 40 파운드 (18.1㎏) 를 생산한다. 시험용 정사각형 울 배트가 그후 8 × 8 인치 (203 × 203㎜) 샘플에서 50 그램의 섬유로부터 생산된다. 이러한 시험용 정사각형의 회복은 회복된 두께와 압축된 두께를 대조하여 측정된다. 압축은 15분동안 12 pcf (192 ㎏/m3) 이다.
종래 기술의 표준 접합제 절연체물은 18:1 의 회복 비율을 나타낸다. 종래 기술의 표준 비접합제 울 절연 재료는 14.4:1 의 회복 비율을 나타낸다. 비접합제로 불규칙하게 형상된 본 발명의 울 절연 재료는 시험된 세 개 샘플에 대하여 32:1 내지 38:1 의 회복을 나타낸다.

Claims (14)

  1. 절연체에 적합한 불규칙적으로 형상된 유리 섬유 (38) 에 있어서,
    각각의 유리 섬유는 두 개의 분리 유리를 포함하고, 각각의 유리는 열팽창계수 (CTE) 의 차이가 2.0 ppm/℃ 이상인 다른 열팽창계수를 가지고, 각각의 유리는 다른 유리 조성물을 가지고, 각각의 유리 조성물은 로그 3 의 점도에 대해 1600 내지 2050 ℉ (871 내지 1121℃) 온도 범위와 로그 3 의 점도 온도 아래에서 50 ℉ (28 ℃) 이상인 액상 온도를 가지고, 또한 하나 이상의 조성물이 SiO2, Al2O3, 및 Na2O 로 본질적으로 이루어지고, 또한 BaO, SrO, K2O, Li2O, ZnO, TiO2, 및 Fe2O3중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 불규칙적으로 형상된 유리 섬유.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유리 조성물은 B2O3, MgO, 또는 CaO 를 포함하는 것을 특징으로 하는 불규칙적으로 형상된 유리 섬유.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 액상 온도는 로그 3 의 점도에 대한 온도 아래에서 150 ℉(84 ℃) 이상이고 열팽창계수가 4.0 ppm/℃ 이상의 차이가 나는 것을 특징으로 하는 불규칙적으로 형상된 유리 섬유.
  4. 유리 섬유 절연체 (30) 가 제 1 항에 따라서 불규칙적으로 형상된 유리 섬유의 집합인 것을 특징으로 하는 유리 섬유 절연체.
  5. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 유리 조성물이 BaO, SrO, K2O, ZnO, TiO2, 또는 Fe2O3의 1.0 내지 20.0 몰 퍼센트를 포함하는 것을 특징으로 하는 불규칙적으로 형상된 유리 섬유.
  6. 제 1 항에 있어서, 각각의 유리 조성물이 BaO, SrO, K2O, Li2O, ZnO, 또는 TiO2의 2.0 내지 10.0 몰 퍼센트, 또는 Fe2O3의 1.0 내지 5 몰 퍼센트를 포함하는 것을 특징으로 하는 불규칙적으로 형상된 유리 섬유.
  7. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 유리 조성물이 K2O 및 BaO 를 포함하는 것을 특징으로 하는 불규칙적으로 형상된 유리 섬유.
  8. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 유리 조성물이 BaO 를 포함하는 것을 특징으로 하는 불규칙적으로 형상된 유리 섬유.
  9. 제 1 항에 있어서, 하난 이상의 유리 조성물이 Li2O 를 포함하는 것을 특징으로 하는 불규칙적으로 형상된 유리 섬유.
  10. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 유리 조성물이 ZnO 를 포함하는 것을 특징으로 하는 불규칙적으로 형상된 유리 섬유.
  11. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 유리 조성물이 K2O 및 ZnO 를 포함하는 것을 특징으로 하는 불규칙적으로 형상된 유리 섬유.
  12. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 유리 조성물이 TiO2를 포함하는 것을 특징으로 하는 불규칙적으로 형상된 유리 섬유.
  13. 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 유리 조성물이 Fe2O3를 포함하는 것을 특징으로 하는 불규칙적으로 형상된 유리 섬유.
  14. 유리 섬유 절연체 (30) 가 제 1 항 또는 제 3 항 내지 제 6 항의 어느 한 항에 따라서 불규칙적으로 형상된 유리 섬유의 집합을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 섬유 절연체.
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