KR20000068953A

KR20000068953A - 유기 및/또는 무기 재료 강화용 유리 섬유

Info

Publication number: KR20000068953A
Application number: KR1019997004141A
Authority: KR
Inventors: 갈로마르셀로헤르난; 게네히텐얀판; 바쟁쟝-폴; 끄로소피; 푸르니에파스칼
Original assignee: 르네 뮬러; 베뜨로떽스 프랑스 에스. 아.; 에스 르 바그레즈
Priority date: 1997-09-10
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 2000-11-25
Also published as: SK62799A3; NO992227L; CA2272001C; EP0951457A1; UA63917C2; NO992227D0; ATE228103T1; ES2187059T3; TW570906B; AR013483A1; MY115601A; CN1243501A; CA2272001A1; DE69809535T2; RU2232729C2; CZ166499A3; SK284333B6; AU747760B2; TR199901012T1; US6136735A

Abstract

본 발명은 중량%로 표시되는, 하기 정의된 제한치내의 성분: SiO₂58 내지 62%, Al₂O₃10 내지 16%, CaO 18% 이상, MgO 1.5% 이상, CaO + MgO 28% 미만, Na₂O + K₂O + Li₂O 2% 미만, TiO₂1.5% 미만, Fe₂O₃0.5% 미만, B₂O₃2% 미만, F₂2% 미만을 포함하고, 또한 다른 성분(들) 1% 미만을 포함하며 3종의 성분 F₂, B₂O₃및 Li₂O 중 1종 이상을 0.5% 이상 포함하는 조성의 강화 유리 섬유에 관한 것이다. 상기 유리 섬유는 이의 원가와 섬유 연신력간의 탁월한 절충을 제공하는 조성을 갖는다.

Description

유기 및/또는 무기 재료 강화용 유리 섬유{Glass fibres for reinforcing organic and/or inorganic materials}

본 발명은 "강화" 유리사(또는 "유리 섬유"), 즉 유기 및/또는 무기 재료의 강화를 위해 사용할 수 있으며 방직사로서 사용할 수 있는 유리사에 관한 것으로, 이들 유리사는 일반적으로 주울 효과(Joule effect)에 의해 가열되는 부싱(bushing) 기판에 위치하는 오리피스로부터 유출되는 용융된 유리의 스트림을 기계적으로 연신하는 단계로 이루어진 공정으로 수득할 수 있다.

더욱 상세하게는, 본 발명은 특히 유리한 신규 조성을 갖는 유리사에 관한 것이다.

강화 유리사 분야는 유리 산업에 있어서 매우 특수한 분야이다. 이들 유리사는 특정한 유리 조성물로부터 제조되는데, 사용되는 유리는 상기한 바와 같은 공정을 사용하여 직경이 수 마이크로미터인 필라멘트의 형태로 연신시킬 수 있어야 하며 강화 기능을 완수하기에 특히 적합한 연속사를 형성하도록하여야 한다. 따라서, 가장 통상적으로 사용되는 강화용 유리사는 SiO₂-Al₂O₃-CaO 삼원 다이아그램의 1170℃ 공융물로부터 유도되는 유리로부터 형성되는 사(yarn), 특히 원형(archetype)이 미국 특허원 제2,334,981호 및 제2,571,074호에 기술된 바와 같은, E-유리사로 명칭된 사이다. E-유리사는 필수적으로 실리카, 알루미나, 석회 및 붕소산 무수물을 기재로 하는 조성을 가지며, "E-유리"로 명칭되는 유리의 조성물에 실제로 5 내지 13% 범위의 양으로 존재하는 붕소산 무수물은 실리카 부분을 대체하며, E-유리사는 또한 제한된 함량의 알칼리 금속 산화물(필수적으로 Na₂O 및/또는 K₂O)에 의해 특징화된다.

상기 언급한 2개의 특허 이후, 대기를 오염시킬 것 같은 생성물의 방출을 감소시키고, 값이 더 비싼 성분의 함량을 감소시킴으로써 조성물의 원가를 절감하고, 특히 고온에서의 이들의 점도뿐만 아니라 불투명하게 되는 이들의 경향을 감소시킴으로써, 섬유화(상기 언급한 공정에서 부싱으로부터 유리 필라멘트를 연신하는 공정에 상응하는 섬유화 또는 성형 단계)를 수행하는 이들 유리의 능력을 향상시키고, 상기 및 상기와 같은 특정 특성을 향상시킬 목적으로 수많이 개량한, 상기 성분을 포함하는 유리가 형성되었다. 특히 조성물의 원가를 절감시키기 위한 시도가 있었으나, 이들은 일반적으로 강화사를 수득하기 위한 섬유화성, 이들 유리의 가공성을 열화시켜, 일반적으로 더욱 어렵거나 수공이 많이 들게 되어, 현존 섬유화 설비 또는 작업 조건을 개량시킬 필요가 있으며, 수율을 감소시키고 수득되는 스크랩 양을 증가시킬 수 있어, 궁극적으로는 전체적인 제조 원가를 증가시킨다. 따라서, E-유리 조성물보다 훨씬 원가가 싸지만 통상의 E 유리 조성물과 같이, 어려움없이 섬유화시킬 수 있는(따라서, 전체적인 제조 원가가 낮은) 조성물을 수득할 필요가 여전히 있으며 이런 조성물이 특히 바람직하다.

따라서, 본 발명의 주제는 상기 요구조건을 만족시키는 유리 조성물의 사, 즉, 가능한 값이 싸면서 동시에 특히 양호한 섬유화성을 보유하는 유리 조성물의 사(및 이의 제조 방법)이다.

이들 목적은 원가와 섬유화성간에 가능한 가장 최상의 절충적인 조성을 나타내는 유리사에 의해 성취되는데, 상기 조성은 필수적으로, 중량%로 표시되는, 하기 정의된 제한치내의 성분:

SiO₂58 내지 62%

Al₂O₃10 내지 16%

CaO 18% 이상

MgO 1.5% 이상

CaO + MgO 28% 미만

Na₂O + K₂O + Li₂O 2% 미만

TiO₂1.5% 미만

Fe₂O₃0.5% 미만

B₂O₃2% 미만

F₂2% 미만을 포함하고, 또한 다른 성분(들)을 1% 미만 포함하며 3종의 성분 F₂, B₂O₃및 Li₂O 중 1종 이상을 0.5% 이상 포함한다.

특히, 본 발명의 바람직한 양태에 따라서, 유리사가 필수적으로, 중량%로 표시되는, 하기 정의된 제한치내의 성분:

SiO₂58 내지 62%

Al₂O₃10 내지 16%

CaO 18% 이상

MgO 1.5% 이상

CaO + MgO 28% 미만

Na₂O + K₂O + Li₂O 2% 미만

TiO₂1.5% 미만

Fe₂O₃0.5% 미만

B₂O₃2% 미만

F₂2% 미만을 포함하고, 또한, 다른 성분(들)을 1% 미만 포함하며 F₂를 0.5% 이상 포함한다. 본 발명의 상기 양태에서, 조성물이 유리하게는 B₂O₃를 전혀 함유하지 않을 수 있거나(원가 이익 및 연기 처리면에서의 잇점) 이를 특히 불순물로서(또는 불순물 방식으로), 0 내지 0.5중량% 범위의 양으로 포함할 수 있다. 변형 양태에서, 상기 조성물은 또한 B₂O₃를 0.5 내지 2% 포함할 수 있다. 마찬가지로, 상기 조성물은 Li₂O를 전혀 함유하지 않을 수 있거나(특히 원가 이익) 0 내지 0.5중량% 범위의 양 또는 0.5 내지 2중량% 범위의 양으로 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따라서, 유리사가 필수적으로, 중량%로 표시되는, 하기 정의된 제한치내의 성분:

SiO₂58 내지 62%

Al₂O₃10 내지 16%

CaO 18% 이상

MgO 1.5% 이상

CaO + MgO 28% 미만

Na₂O + K₂O + Li₂O 2% 미만

TiO₂1.5% 미만

Fe₂O₃0.5% 미만

B₂O₃2% 미만

F₂2% 미만을 포함하고, 또한, 다른 성분(들)을 1% 미만 포함하며 B₂O₃를 0.5% 이상 포함한다. 본 발명의 상기 양태에서, 조성물이 F₂를 유리하게는 전혀 함유하지 않을 수 있거나(스모크 처리면에서의 이점) 이를 특히 불순물로서 0 내지 0.5중량% 범위의 양으로 포함할 수 있다. 변형 양태에서, 상기 조성물은 또한 F₂를 0.5 내지 2% 포함할 수 있다. 또한, 상기 조성물은 Li₂O를 전혀 함유하지 않을 수 있거나 0 내지 0.5중량% 범위의 양 또는 0.5 내지 2중량% 범위의 양으로 포함할 수 있다.

본 발명의 세번째 양태에서, 유리사는 본 발명에 따라서 정의된 바와 같은 조성을 가지며, 상기 조성물은 Li₂O를 0.5% 이상 포함한다. 이 양태에서, 조성물은 F₂를 전혀 함유하지 않을 수 있거나 불순물로서 특히 0 내지 0.5중량% 범위의 양 또는 0.5 내지 2중량% 범위의 양으로 함유할 수 있다. 또한, 상기 조성물은 B₂O₃를 전혀 함유하지 않을 수 있거나 0 내지 0.5중량% 범위의 양 또는 0.5 내지 2중량% 범위의 양으로 포함할 수 있다.

실리카는 본 발명에 따르는 유리의 네트워크를 형성하는 산화물 중 하나이며 이들의 안정성에 있어서 필수적인 역할을 한다. 상기 정의된 제한치의 범주내에서, 상기 성분의 양이 58% 미만일 경우, 유리의 점도가 너무 낮아지고 섬유화 동안 실투화(devitrification)가 너무 쉽게 일어나며; 이의 양이 62%를 초과할 경우, 유리가 너무 점성이어서 용융시키기 어렵게 된다. 바람직하게는, 실리카 함량이 58% 이상이고(특히 바람직하게는 58.5% 이상) 일반적으로 59 내지 62%이다.

알루미나는 또한 본 발명에 따르는 유리에 대한 네트워크 포머(network former)를 구성하며 이들 유리의 강도와 관련하여 중요한 역할을 한다. 본 발명에 따라서 정의된 제한치내에서, 상기 산화물의 양을 10% 이하로 감소시킬 경우 유리가 실질적으로 증가된 가수분해적 공격을 받게 되는 반면, 상기 산화물의 양을 16% 이상으로 증가시킬 경우 실투화의 위험이 있으며 점도를 증가시킨다.

본 발명에 따르는 조성물 중, 석회 및 마그네시아는 본 발명에 따르는 유리의 점도를 조절하고 실투화를 조정가능하게 한다. 상기 산화물에 대해 정의된 제한치내에서, CaO 및 MgO의 함량이 각각 18 및 1.5% 이상이고, 이들 알칼리 토금속 산화물의 함량의 합을 28% 미만(바람직하게는 27% 미만)으로 유지함으로써, 양호한 섬유화성이 수득되며, 28%를 초과하는 허용될 수 없는 정도가 되면 실투화 현상이 더욱 두드러지게 된다. CaO 및 MgO 함량의 합은 일반적으로 21% 이상, 바람직하게는 23% 이상이고, 유리의 점도는 일반적으로 보다 낮은 함량에서 더욱 높아진다. CaO와 MgO의 함량이 각각 26% 및 10%를 초과하지 않도록 하여, 이들 성분 각각의 함량을 더 높게 할 가능성이 있는 특이적인(각각 규회석 및 투휘석 중) 실투화 문제를 피한다. 또한, 상기 제시된 섬유화 용이성뿐만 아니라 경제적이고 실행상의 이유에 대해 CaO 및 MgO의 최소 함량은 각각 18 및 1.5%이다. 본 발명에 따르는 대부분의 경우에 있어서, MgO 함량은 2 내지 4%이거나, 심지어 2 내지 3.5%이고, CaO 함량은 20 내지 25%이다.

추가로 실투화를 제한하고, 필요한 경우, 유리의 점도를 감소시키기 위하여 본 발명에 따르는 유리사의 조성물 중에 Na₂O 및 K₂O를 유입시킬 수 있다. 그러나, 전자 적용의 경우 허용될 수 없는 전기 전도도 증가를 피하고 유리의 가수분해 내성에서의 유해한 감소를 피하기 위해서는 알칼리 금속 산화물 Na₂O + K₂O + Li₂O의 함량을 2% 미만으로 유지하여야 한다. 상기 조성물은 단지 1종의 알칼리 금속 산화물(Na₂O, K₂O 및 Li₂O로부터)만을 함유할 수 있거나 2종 이상의 알칼리 금속 산화물의 배합물을 함유할 수 있다. 본 발명에 따르는 조성물이 0.5% 미만의 F₂및 0.5% 미만의 B₂O₃를 포함할 경우, 본 발명의 정의에 따라서, 필수적으로 Li₂O를 0.5% 이상 포함하며, 또한, 임의로, Na₂O 및/또는 K₂O를 포함할 수 있다. 본 발명에 따르는 조성물이 0.5% 이상의 F₂및 0.5% 이상의 B₂O₃를 포함할 경우, 예를 들어, 유리하게는 Na₂O 0.5 내지 1%와 임의로 K₂O(예를 들어, 0 내지 5%) 및/또는 Li₂O를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르는 조성물에서, 조성물을 유동화시키기 위하여 TiO₂를 사용하며 이는 결정화 지연제의 역할을 한다. 이는 불순물로서 존재할 수 있거나(조성물 중 이의 함량은 0 내지 0.5%임) 조성물에 의도적으로 첨가할 수 있다. 그러나, 조성물에 이를 의도적으로 첨가하기 위해서는 매우 특이적인 진기한 원료를 사용하여야 하며 조성물의 원가를 증가시킨다. 본 발명의 정황내에서, 이의 존재는 1.5% 미만, 바람직하게는 1% 미만의 함량의 경우에서만 유리하다.

산화철(Fe₂O₃의 형태로 표시)은 일반적으로 본 발명에 따르는 조성물에 불순물로서 존재한다. Fe₂O₃함량은 0.5% 미만으로 유지하여야 하며, 보다 높은 Fe₂O₃함량은 제품의 색상에 허용될 수 없는 정도로 손상을 줄 수 있고 사를 제조하는 공정에서의 열 전달에 손상을 줄 수 있다.

본 발명의 정황내에서, 용융시키기 용이하고 어려움없이 양호한 수율로, 예를 들어, E-유리 조성물을 섬유화시키기 위해 사용되는 통상의 설비로 섬유화시킬 수 있는 유리를 수득하기 위해서는, 함량이 0.5% 이상(바람직하게는 0.7중량% 이상)인 불소(F₂의 형태로 표시), B₂O₃또는 Li₂O의 존재가 필수적이다. 이는 F₂및 B₂O₃및 Li₂O의 함량이 보다 낮을 경우, 매우 고온에서도 섬유화에서의 어려움이 관찰되고/되거나 E-유리 섬유 제조의 경우 관찰되는 용융 조건과 동일한 조건하에서 유리 뱃치를 용융시킬 경우 본 발명에 따르는 섬유를 수득하기 위하여 사용되는 유리 뱃치의 용융 속도가 허용될 수 없을 정도로 감소되기 때문이다. 따라서, 본 발명에 따르는 유리는 산업적인 공정 조건하에서 만족스러운 수율로 섬유화시킬 수 있다. 또한, 이들 유리의 점도는 1200 내지 1380℃(또는 바로 1370℃)의 온도에서 10^2.5포이즈(즉, 대략 316포이즈)이고 1110 내지 1290℃의 온도에서는 10³포이즈이어서, 현저한 에너지 소모없이 노의 채널을 통하여 이들을 운반할 수 있도록 하며 E-유리를 섬유화시키기 위한 통상의 설비에 이들을 사용할 수 있도록 한다. 그 결과, 또한 본 발명에 따르는 조성물의 원가가 절감되었기 때문에, 본 발명에 따르는 사의 전체적인 제조 원가가 E-유리사의 통상적인 제조 원가와 비교하여 유리하게 절감된다.

유리의 불투명화 단점, 스모크 처리에서의 현저한 문제점 및 높은 함량의 알칼리 금속 산화물과 관련하여 상기 언급한 문제점을 피하기 위해서는, F₂, B₂O₃및 Li₂O 각각의 양을 또한 2% 미만, 바람직하게는 1.8% 미만, 특히 바람직하게는 1.5% 미만으로 유지하는 것이 유리하며, 이런 제한은 또한 특히 값싸고 가공이 용이한 본 발명에 따르는 유리를 수득가능하게 한다.

하나 이상의 다른 성분(이미 고려된 것과는 상이한 것, 즉, SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO, Na₂O, K₂O, Li₂O, B₂O₃, F₂, TiO₃및 Fe₂O₃와는 상이한 것)이 또한 일반적으로 불순물로서 본 발명에 따르는 조성물에 존재할 수 있으며, 이들 다른 성분의 양의 합은 1% 미만으로 유지하여야 하며(유리의 특성이 감퇴되는 위험에 처하지 않도록 하기 위해서), 바람직하게는 0.5% 미만으로 유지하고, 존재하는 다른 성분 각각의 양은 일반적으로 0.5%를 초과하지 않는다.

따라서, 본 발명에 따르는 사는 E-유리와 같이 제조하여 사용할 수 있으며; 이들은 또한 훨씬 값이 싸고 E-유리사보다 가수분해적 공격에 대한 내성이 더욱 양호하다.

조성물의 원가, 유리의 섬유화성 및 수득된 사의 특성간에 있어서 양호한 절충을 제공하는, 본 발명에 따르는 특히 유리한 양태 중 하나는, 중량%로 표시된, 하기 제한치로 정의된 조성:

SiO₂58.5 내지 61%(바람직하게는 59 내지 61%)

Al₂O₃11 내지 14%

CaO 21 내지 23%

MgO 2 내지 3.5%

Na₂O + K₂O + Li₂O 0.5 내지 1.8%

TiO₂0 내지 1%

Fe₂O₃0 내지 0.4%

B₂O₃1.8% 이하

F₂1.8% 이하를 포함하고, 또한, 3종의 성분 F₂, B₂O₃, Li₂O 중 1종 이상을 0.7% 이상 포함하며 다른 성분(들)을 1% 미만(바람직하게는 0.5% 미만)으로 포함하는 조성을 갖는 사이다.

특히 유리하게는, 이들 사는, 예를 들어, 중량%로 표시된, 하기 제한치로 정의되는 조성:

SiO₂59.0 내지 60.7%(바람직하게는, 59.5 내지 60.7%)

Al₂O₃12.2 내지 13.5%

CaO 21.6 내지 22.6%(바람직하게는, 21.8 내지 22.6%)

MgO 2.2 내지 3.1%

Na₂O + K₂O + Li₂O 0.6 내지 1.4%

TiO₂0 내지 0.8%

Fe₂O₃0 내지 0.4%

B₂O₃1.4% 이하

F₂1.4% 이하를 포함하고, 또한, 3종의 성분 F₂, B₂O₃, Li₂O 중 1종 이상을 0.7% 이상 포함하며 다른 성분(들)을 1% 미만(바람직하게는 0.5% 미만)으로 포함하는 조성을 갖는 사이다.

본 발명에 따르는 유리사는 다음 공정을 이용하여 상기한 조성의 유리로부터 수득한다: 용융된 유리의 다수의 스트림을 연신하여, 1개 이상의 부싱 기판에 위치하는 다수의 오리피스로부터, 1개 이상의 연속 필라멘트 다발(또는 층) 형태로 유동시킨 다음 필라멘트를 1개 이상의 사로 합하여 이동식 지지체상에서 수거하는 공정. 이동식 지지체는 사를 감긴 형태로 수거할 경우 회전식 지지체일 수 있거나, 연신시키기 위해 제공되는 장치에 의해 사를 쵸핑시키는 경우, 또는 매트를 형성시키도록 사를 연신시키기 위해 제공되는 장치에 의해 사를 사출하는 경우 병진식으로 이동하는 지지체일 수 있다.

따라서, 임의로 다른 전환 공정 후 수득한 사는 여러가지 형태, 즉, 연속사, 쵸핑된 사, 브레이드(braid), 테이프, 매트, 메쉬, 네트, 베일(또는 사를 구성하는 필라멘트가 해체되어 분산되어 있는 다른 구조물) 등일 수 있으며, 이들 사는 직경 범위가 대략 5 내지 24마이크론일 수 있는 필라멘트로 구성되어 있다.

부싱으로 공급되는 용융된 유리는 일반적으로 광학적으로 순수한 물질이지만(예를 들어, 화학 산업으로부터 유래), 대부분 종종 천연 물질인 재료(또는 제품 또는 성분)로부터 수득하며, 천연 물질의 경우 때때로 미량의 불순물을 포함하며, 이들 원료(순수한 또는 천연 원료)는 목적하는 조성을 수득하기에 적합한 양으로 혼합한 다음 용융시킨다. 용융된 유리의 온도(및 따라서 이의 점도)는 통상적으로 특히 실투화 문제를 방지하면서 유리를 섬유화할 수 있도록 하고 최상의 가능한 품질의 유리사를 수득할 수 있도록 작업자에 의해 조정된다. 사의 형태로 합하기 전에, 필라멘트를 일반적으로 호제 조성물(size composition; 특히 사의 용도 또는 목적에 따라서 통상적으로 선택)로 피복시켜 이들을 마모로부터 보호하고 강화시킬 물질과의 후속적인 회합을 용이하게 한다.

본 발명에 따르는 사의 특히 유리한 제조 방법에 따르면, 용융된 유리를 제조하기 위하여 사용되는 원료 중 적어도 일부가 유리사의 폐기물(또는 "스크랩"), 바람직하게는 강화 유리사의 폐기물, 예를 들어, 본 발명에 따라서 정의된 바와 같은 유리사 및/또는 E-유리사의 폐기물이다. E-유리사의 경우, 이들은, 예를 들어, 중량%로 표시된 조성물: SiO₂, 52-57%; Al₂O₃, 12-16%; CaO, 16-25%; MgO, 0-6%; B₂O₃, 5-13%, 알칼리 금속 산화물(필수적으로 Na₂O 및/또는 K₂O), 0-2%(이 조성물의 경우 또한 다른 성분(들)을 각 경우 1.5%를 초과하지 않는 양으로 포함할 수 있음)을 갖는 유리사의 폐기물이 있으며, 상기 조성의 유리사가 실제로 E-유리사로 간주된다. 특히 놀랍게도, E-유리사의 제조에 있어서 재활용 문제를 일으키는, E-유리사와 같은 유리사의 폐기물을 이 경우 본 발명에 따르는 유리사의 제조에 완전히 재사용할 수 있다. 이들은 용융된 유리를 제조하기 위하여 사용되는 원료(일반적으로 천연 및/또는 순수한 원료)의 뱃치내로 어려움없이 재유입할 수 있으며 본 발명에 따라서 정의된 바와 같은 조성물을 수득하기 위하여 재조정한다. 마찬가지로, 본 발명에 따라서 정의되는 바와 같은 사의 폐기물 및/또는 임의로 다른 강화 유리사의 폐기물을 사용할 수 있다. 유리사의 폐기물은 일반적으로 유리사 제조용 부싱하에서 회수되는 권취되지 않은(또는 병진적으로 이동하는 지지체상에서 수집되지 않은) 거부된 유리사로부터 유래되지만 이들은 또한 수득된 제품-피니싱 스크랩(매트의 절단 단부, 권취된 패키지의 말단 등)으로부터 유래될 수 있으며, 이들 거부된 유리사 및 상기 제품-피니싱 스크랩은 임의로 처리(예를 들어, 열처리)하여 경우에 따라, 이들에 피복되어 있고 호제를 제거하고 필요에 따라, 본 발명에 따르는 사의 제조용으로 사용되는 다른 원료의 입자 크기에 필적하는 입자 크기를 갖도록 연마한다.

본 발명에 따르는 조성의 용융된 유리를 수득하기 위하여 용융되는 원료의 뱃치 중에 존재하는 유리사 폐기물의 양은 바람직하게는 뱃치의 0 내지 35중량%이고, 특히 바람직하게는 뱃치의 0 내지 25중량%이며, 뱃치의 5 내지 20중량%를 차지하는 것이 특히 유리하다. 유리사 폐기물을 사용하는 공정은 특히 경제적이며 보다 더 유리한 제조 원가로, 본 발명에 따라 수득할 수 있도록 한다.

본 발명에 따르는 사로부터 수득한 복합물은 유기 재료 1종 이상 및/또는 무기 재료 1종 이상을 포함하며 유리사를 포함하는데, 상기 유리사의 적어도 일부는 본 발명에 따르는 유리사이다.

임의로, 본 발명에 따르는 유리사를 (예를 들어, 연신 단계 동안) 유기 재료의 필라멘트와 합하여 복합사를 수득할 수 있다. 부연하여, "...를 포함하는 조성을 갖는 유리사"는 본 발명에 따라서, "...를 포함하는 조성의 유리 필라멘트로부터 형성된 사"를 의미하는 것으로 이해되어야 하며, 상기 유리 필라멘트는 필라멘트를 사로 합하기 전에 임의로 유기 필라멘트와 혼합한다.

본 발명에 따르는 유리사에 의해 제공되는 이점은 본 발명을 설명하지만 제한하는 것이 아닌, 다음 실시예를 통하여 더욱 인정될 것이다.

실시예 1

본 실시예에서는, 중량%로 표시된, 다음 조성을 갖는 용융시킨 유리를 연신시켜 14㎛ 직경의 유리 필라멘트로 이루어진 유리사를 수득한다:

SiO₂60.18%

Al₂O₃13.00%

CaO 22.00%

MgO 2.43%

Na₂O 0.65%

K₂O 0.30%

TiO₂0.11%

Fe₂O₃0.16%

SrO 0.02%

F₂1.15%

상기 유리의 점도는 1341℃의 온도에서 10^2.5포이즈이고 1255℃에서 10³포이즈이다. 또한, 액화 온도는 1180℃이다. 상기 점도 및 온도는 당해 분야의 숙련가에게 숙지된 방법을 이용하여 측정한다.

상기 유리는 또한 통상의 E-유리 조성물과 비교하여 원료 원가 및 제조 원가를 30% 이상 절약할 수 있도록 한다. 또한, 이는 용융시키기에 용이하고 통상의 E-유리 섬유화 설비상에서 섬유화시킬 수 있다.

실시예 2

SiO₂60.82%

Al₂O₃11.70%

CaO 21.20%

MgO 2.80%

Na₂O 1.10%

K₂O 0.30%

TiO₂0.10%

Fe₂O₃0.16%

SrO 0.02%

B₂O₃1.80%

상기 유리의 점도는 1351℃의 온도에서 10^2.5포이즈이고 1262℃에서 10³포이즈이다. 또한, 액화 온도는 1180℃이다.

상기 유리는 통상의 E-유리보다 훨씬 더 값이 싸고; 이는 용융시키기에 용이하고 통상의 E-유리 섬유화 설비상에서 섬유화시킬 수 있다.

비교 실시예

SiO₂60.80%

Al₂O₃12.70%

CaO 21.50%

MgO 3.20%

Na₂O 0.45%

K₂O 0.10%

TiO₂0.50%

Fe₂O₃0.30%

B₂O₃0.45%

상기 유리의 점도는 1382℃의 온도에서 10^2.5포이즈이다. 또한, 액화 온도는 1200℃이다.

상기와 같은 유리는 선행 실시예의 유리보다 제시된 온도에서 훨씬 더 점성이며 훨씬 더 높은 섬유화 온도를 필요로 한다. 사실, 이 유리는 통상의 E-유리 섬유화 설비상에서 용이하게 섬유화시킬 수 없으며 더 높은 섬유화 온도를 제공할 수 있는 특수 설비를 필요로 한다. 또한, 이 유리는 동일한 조건하에서 선행 실시예의 유리보다 용융시키기가 더욱 어렵다.

본 발명에 따르는 유리사는 통상의 E-유리사의 통상적인 모든 용도에 유리하게 적합하다.

Claims

중량%로 표시되는, 하기 정의된 제한치내의 성분:

SiO₂58 내지 62%

Al₂O₃10 내지 16%

CaO 18% 이상

MgO 1.5% 이상

CaO + MgO 28% 미만

Na₂O + K₂O + Li₂O 2% 미만

TiO₂1.5% 미만

Fe₂O₃0.5% 미만

B₂O₃2% 미만

F₂2% 미만을 포함하고, 또한 다른 성분(들)을 1% 미만 포함하며 3종의 성분 F₂, B₂O₃및 Li₂O 중 1종 이상을 0.5% 이상 포함하는 조성의 강화 유리사.
제1항에 있어서, 사를 형성하는 유리의 점도가 1200 내지 1380℃ 범위의 온도에서 10^2.5포이즈이고 1110 내지 1290℃ 범위의 온도에서 10³포이즈임을 특징으로 하는 유리사.
제1항 또는 제2항에 있어서, 조성 중 CaO와 MgO 성분의 합이 21중량% 이상이고, CaO와 MgO 성분이 각각 26 및 10중량%를 초과하지 않음을 특징으로 하는 유리사.
제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 중량%로 표시되는, 하기 정의된 제한치내의 성분:

SiO₂58.5 내지 61%

Al₂O₃11 내지 14%

CaO 21 내지 23%

MgO 2 내지 3.5%

Na₂O + K₂O + Li₂O 0.5 내지 1.8%

TiO₂0 내지 1%

Fe₂O₃0 내지 0.4%

B₂O₃1.8% 이하

F₂1.8% 이하를 포함하고, 또한 3종의 성분 F₂, B₂O₃및 Li₂O중 1종 이상을 0.7% 이상 포함하고 다른 성분(들)을 1% 미만 포함하는 조성임을 특징으로 하는 강화 유리사.
제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 정의된 바와 같은 유리사를 포함함을 특징으로 하는, 유리사와 1종 이상의 유기 또는 무기 재료로 제조된 복합물.
용융된 유리의 다수의 스트림을 연신시켜, 1개 이상의 부싱 기판에 위치하는 다수의 오리피스로부터, 1개 이상의 연속 필라멘트 다발 형태로 유출시킨 다음, 필라멘트를 1개 이상의 사로 합하여 이동식 지지체상에서 수거하는, 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 정의된 바와 같은 유리사의 제조 방법.
제6항에 있어서, 부싱 중의 오리피스로 공급되는 용융된 유리가 중량%로 표시되는, 하기 정의된 제한치내의 성분:

SiO₂58 내지 62%

Al₂O₃10 내지 16%

CaO 18% 이상

MgO 1.5% 이상

CaO + MgO 28% 미만

Na₂O + K₂O + Li₂O 2% 미만

TiO₂1.5% 미만

Fe₂O₃0.5% 미만

B₂O₃2% 미만

F₂2% 미만을 포함하고, 또한 다른 성분(들)을 1% 미만 포함하며 3종의 성분 F₂, B₂O₃및 Li₂O 중 1종 이상을 0.5% 이상 포함하는 조성을 가짐을 특징으로 하는 방법.
제6항 또는 제7항에 있어서, 용융된 유리를 적합한 비율로 혼합된, 적어도 일부가 유리사의 폐기물인 원료로부터 수득함을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서, 폐기물이 E 유리사의 폐기물이고/이거나 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 따라서 정의되는 바와 같은 유리사의 폐기물임을 특징으로 하는 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서, 폐기물이 원료의 0 내지 35중량%를 차지함을 특징으로 하는 방법.
중량%로 표시되는, 하기 정의된 제한치내의 성분:

SiO₂58 내지 62%

Al₂O₃10 내지 16%

CaO 18% 이상

MgO 1.5% 이상

CaO + MgO 28% 미만

Na₂O + K₂O + Li₂O 2% 미만

TiO₂1.5% 미만

Fe₂O₃0.5% 미만

B₂O₃2% 미만

F₂2% 미만을 포함하고, 또한 다른 성분(들)을 1% 미만 포함하며 3종의 성분 F₂, B₂O₃및 Li₂O 중 1종 이상을 0.5% 이상 포함하는, 강화에 사용되는 유리사 제조용으로 적합한 유리 조성물.