RU2747140C2 - Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками, стекловолокно и композиционный материал на его основе - Google Patents

Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками, стекловолокно и композиционный материал на его основе Download PDF

Info

Publication number
RU2747140C2
RU2747140C2 RU2019129079A RU2019129079A RU2747140C2 RU 2747140 C2 RU2747140 C2 RU 2747140C2 RU 2019129079 A RU2019129079 A RU 2019129079A RU 2019129079 A RU2019129079 A RU 2019129079A RU 2747140 C2 RU2747140 C2 RU 2747140C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mgo
less
glass
sio
equal
Prior art date
Application number
RU2019129079A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2019129079A3 (ru
RU2019129079A (ru
Inventor
Линь Чжан
Вэньчжон СИН
Гожун ЦАО
Гуицзян ГУ
Original Assignee
Цзюйши Груп Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Цзюйши Груп Ко., Лтд. filed Critical Цзюйши Груп Ко., Лтд.
Publication of RU2019129079A3 publication Critical patent/RU2019129079A3/ru
Publication of RU2019129079A publication Critical patent/RU2019129079A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2747140C2 publication Critical patent/RU2747140C2/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • C03C13/04Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • C03C13/045Silica-containing oxide glass compositions
    • C03C13/046Multicomponent glass compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • C03C13/006Glass-ceramics fibres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C14/00Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/083Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
    • C03C3/085Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal
    • C03C3/087Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal containing calcium oxide, e.g. common sheet or container glass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • C03C3/093Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium containing zinc or zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/095Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing rare earths
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/11Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing halogen or nitrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2213/00Glass fibres or filaments

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

Изобретение предлагает стекловолоконную композицию, стекловолокно и композиционный материал на его основе. Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками, характеризующаяся содержанием следующих компонентов, имеющих содержание, выраженное в массовых процентах: SiO2 от 57,4 до 61,4%, Al2O3 от 17,5 до 20,5%, MgO от 10,3 до 14%, Y2O3 от 2,9 до 4,3%, CaO от 2 до 6,4%, Li2O+Na2O+K2O меньше или равно 1%, Li2O меньше или равно 0,75%, TiO2 менее 1,8%, Fe2O3 от 0,05 до 1,2%, CeO2 от 0,05 до 0,55%, причем суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%, и массовое процентное соотношение C1=Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,293. и массовое процентное соотношение C2=(Al2O3+MgO+Li2O)/Y2O3 составляет более или равно 6,5 и менее или равно 10,4. Технический результат - композиция может значительно увеличивать прочность и модуль упругости стекла, эффективно уменьшать скорость кристаллизации стекла, обеспечивать желательный температурный диапазон (ΔT) для образования волокна и улучшать осветление расплавленного стекла, таким образом, делая его особенно подходящим в изготовлении стекловолокна с высокими эксплуатационными характеристиками в печах с огнеупорной футеровкой. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 табл.

Description

Настоящая заявка испрашивает приоритет патентной на основе заявки КНР № 201710057315.3, поданной 26 января 2017 г. и озаглавленной «Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками, стекловолокно и композиционный материал на его основе», содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к стекловолоконной композиции, в частности, к стекловолоконной композиции, которая может быть использована в качестве армирующей основы для композиционных материалов, а также к стекловолокну и композиционному материалу на его основе.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Стекловолокно представляет собой неорганический волокнистый материал, который может быть использован для армирования смол с получением композиционных материалов, имеющих хорошие эксплуатационные характеристики. В качестве армирующей основы для усовершенствованных композиционных материалов, стекловолокно с высокими эксплуатационными характеристиками первоначально использовали, главным образом, в аэрокосмической промышленности или оборонной промышленности. По мере развития науки и техники и экономического развития, стекловолокно с высокими эксплуатационными характеристиками нашло широкое применение в областях гражданских областях и промышленности, включая лопасти ветровых турбин, резервуаров высокого давления, морских нефтепроводов и автомобильную промышленность. Вследствие этого, возникает острая потребность в разработке стекловолокна, которое имеет повышенные значения прочности и модуля упругости и пониженные значения риска и стоимости производства, и которое, в то же время, является подходящим для крупномасштабного производства в печах с огнеупорной футеровкой таким образом, что значительно улучшаются параметры себестоимости получаемого в результате стекловолокна с высокими эксплуатационными характеристиками.
S-стекло представляет собой первое полученное стекло с высокими эксплуатационными характеристиками на основе системы MgO-Al2O3-SiO2. Согласно ASTM, S-стекло представляет собой тип стекла, содержащего, главным образом, такие оксиды, как оксид магния, оксид алюминия и диоксид кремния, и типичное решение представляет собой S-2-стекло, разработанное в США. Суммарное массовое процентное содержание SiO2 и Al2O3 в S-2-стекле достигает 90% и массовое процентное содержание MgO составляет приблизительно 10%; температура плавления стекла превышает 1600°C, а и температура формования и температура ликвидуса составляют вплоть до 1571°C и 1470°C, соответственно. Кроме того, S-2-стекло имеет высокую скорость кристаллизации. Таким образом, оказывается невозможной реализация крупномасштабного производства S-2-стекла в печах с огнеупорной футеровкой, и еще более затруднительным является осуществление непосредственного производства из расплава. Все указанные факторы приводят к чрезмерной трудности, низкой эффективности и высокой стоимости изготовления S-2-стекловолокна. Соответствующие данные показывают, что модуль упругости S-2-стекла, как правило, составляет от 89 до 90 ГПа, и прочность при растяжении соответствующей пропитанной стеклопряжи, как правило, составляет более 3400 МПа.
Во Франции было разработано R-стекло на основе системы MgO-CaO-Al2O3-SiO2 система; однако суммарное содержание SiO2 и Al2O3 в традиционном R-стекле остается высоким, затрудняя, таким образом, образование волокна, а также вызывая огромный риск кристаллизации. Температура формования R-стекла достигает 1410°C, а его температура ликвидуса составляет вплоть до 1350°C. В то же время, отсутствует эффективное решение, улучшающее характеристики кристаллизации традиционного R-стекла, поскольку соотношение Ca и Mg не является надлежащим за счет введения слишком большого количества CaO и слишком малого количества MgO, что приводит к значительной потере свойств стекла и к высокой скорости кристаллизации. Все указанные факторы создают затруднения в эффективной вытяжке стекловолокна и, следовательно, в реализации крупномасштабного промышленного производства. Таким образом, различные компании разработали ряд улучшенных R-стекол посредством регулирования составов стекла, и типичные решения представляют собой Hiper-tex и H-стекло. Соответствующие данные показывают, что модуль упругости традиционного R-стекла и улучшенного R-стекла составляет, как правило, от 87 до 90 ГПа, а прочность при растяжении соответствующей пропитанной стеклопряжи составляет, как правило, от 2300 до 2900 МПа.
Разработанное в КНР HS-стекло содержит, главным образом, SiO2, Al2O3 и MgO, имея, в то же время высокое содержание Li2O, B2O3 и Fe2O3. Его температура формования составляет от 1310 до 1330°C, и его температура ликвидуса составляет от 1360 до 1390°C. Обе температуры значительно меньше соответствующих температур S-стекла. Однако поскольку температура формования меньше, чем температура ликвидуса, что является неблагоприятным для регулирования вытяжки стекловолокна, температура формования должна быть увеличена, и необходимо использовать имеющие специальную форму насадки, чтобы предотвратить возникновение явления кристаллизации в течение процесса вытяжки волокна. Это вызывает проблему регулирования температуры, а также делает затруднительной реализацию крупномасштабного промышленного производства. В то же время, совместное использование в больших количествах Li2O и B2O3, суммарное содержание которых обычно превышает 2,5% и даже 3%, неблагоприятно воздействует на механические свойства и характеристики сопротивления коррозии. Соответствующие данные показывают, что модуль упругости HS-стекла составляет, как правило, от 86 до 89 ГПа, а прочность при растяжении соответствующей пропитанной стеклопряжи составляет, как правило, от 3000 до 3300 МПа.
В итоге, авторы обнаружили, что в настоящее время практическое изготовление разнообразного стекловолокна с высокими эксплуатационными характеристиками обычно сталкивается с проблемой крупномасштабного производства в печах с огнеупорной футеровкой, что показывают, в частности, чрезмерно высокая температура ликвидуса, чрезмерно высокая скорость кристаллизации, высокая температура формования, проблема осветления расплавленного стекла и узкий температурный диапазон (ΔT) для образования волокна и даже отрицательное значение ΔT. Таким образом, большинство компаний стремятся уменьшить производственные трудности, жертвуя некоторыми из свойств стекла и, таким образом, делая невозможным повышение прочности и модуля упругости вышеупомянутого стекловолокна с ростом масштаба производства. В течение продолжительного времени оставалась нерешенной проблема недостаточных значений прочности и модуля упругости в производстве S-стекловолокна.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение направлено на решение проблемы, описанной выше. Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении стекловолоконной композиции с высокими эксплуатационными характеристиками, которая не только значительно улучшает прочность и модуль упругости стекловолокна, но также значительно снижает скорость кристаллизации и температуру ликвидуса, и в результате этого преодолевается техническая проблема слишком высокой скорости кристаллизации и слишком высокой температуры ликвидуса традиционный стекол с высокими эксплуатационными характеристиками, таким образом, что значительно расширяется температурный диапазон для получения стекловолокна; в то же время, вышеупомянутая стекловолоконная композиция может уменьшать вязкость при высокой температуре, температуру формования и содержание пузырьков стекла, что способствует уменьшению энергопотребления для производства. Таким образом, стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению является особенно подходящей для крупномасштабного производства в печах с огнеупорной футеровкой.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения предложена стекловолоконная композиция, которая включает следующие компоненты, имеющие содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 57,1 до 61,9%
Al2O3 от 17,1 до 21%
MgO от 10,1 до 14,5%
Y2O3 от 1,1 до 4,3%
CaO менее 6,5%
Li2O + Na2O + K2O < 1%
Li2O <0,75%
TiO2 менее 1,8%
Fe2O3 от 0,05 до 1,2%
Кроме того, суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%, и массовое процентное соотношение C1 = Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,285.
При этом вышеупомянутая композиция включает следующие компоненты, имеющие содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 57,4 до 61,4%
Al2O3 от 17,5 до 20,5%
MgO от 10,1 до 14,5%
Y2O3 от 2 до 4,2%
CaO <6,3%
Li2O + Na2O + K2O <1%
Li2O <0,75%
TiO2 менее 1,4%
Fe2O3 от 0,05 до 1%
Кроме того, суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%, и массовое процентное соотношение C1 = Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,285.
При этом вышеупомянутая композиция включает следующие компоненты, имеющие содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 58 до 60,4%
Al2O3 от 17,5 до 20,5%
MgO от 10,3 до 14%
Y2O3 от 2 до 4%
CaO от 2 до 6%
Li2O + Na2O + K2O ≤1%
Li2O ≤0,75%
TiO2 менее 1,4%
Fe2O3 от 0,05 до 1%
Кроме того, суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%, и массовое процентное соотношение C1 = Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,285.
При этом ограниченное массовое процентное соотношение C2 = (Al2O3 + MgO + Li2O)/Y2O3 составляет по меньшей мере 6,5;
при этом ограниченное массовое процентное соотношение C1 = Al2O3/SiO2 составляет от 0,289 до 0,357;
при этом ограниченное массовое процентное соотношение C3 = (Y2O3 + MgO)/SiO2 составляет по меньшей мере 0,2;
при этом ограниченный диапазон содержания MgO составляет от 10,3 до 14% при выражении в массовых процентах;
при этом ограниченный диапазон содержание MgO составляет от более 11% до не более 13,5% при выражении в массовых процентах;
при этом ограниченный диапазон содержания MgO составляет от 11,2 до 13,5% при выражении в массовых процентах;
при этом вышеупомянутая композиция содержит один или более компонентов, выбранных из группы, состоящей из CeO2, SrO, La2O3, ZnO, B2O3 и ZrO2, имеющих суммарное массовое процентное содержание менее 2%;
при этом вышеупомянутая композиция содержит SrO, и его содержание составляет от 0 до 1,7% при выражении в массовых процентах;
при этом вышеупомянутая композиция содержит CeO2, и его содержание составляет от 0 до 0,55% при выражении в массовых процентах;
при этом ограниченное суммарное массовое процентное содержание Al2O3 + MgO + Li2O составляет по меньшей мере 28,1%;
при этом ограниченное суммарное массовое процентное содержание Al2O3 + MgO + Li2O составляет по меньшей мере 29,1%;
при этом ограниченное массовое процентное соотношение MgO/CaO составляет по меньшей мере 1,6;
при этом ограниченный диапазон содержания Li2O составляет от 0,05 до 0,7% при выражении в массовых процентах;
при этом ограниченное суммарное массовое процентное содержание Li2O + Na2O + K2O составляет от 0,25 до 0,98%;
При этом вышеупомянутая композиция включает следующие компоненты, имеющие содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 57,4 до 61,4%
Al2O3 от 17,5 до 20,5%
MgO от 10,3 до 14%
Y2O3 от 2 до 4%
CaO ≤6,3%
Li2O + Na2O + K2O ≤1%
Li2O ≤0,75%
TiO2 менее 1,4%
Fe2O3 от 0,05 до 1%
Кроме того, суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%; массовое процентное соотношение C1 = Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,285; и массовое процентное соотношение C2 = (Al2O3 + MgO + Li2O)/Y2O3 составляет по меньшей мере 6,5.
При этом вышеупомянутая композиция включает следующие компоненты, имеющие содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 58 до 60,4%
Al2O3 от 17,5 до 20,5%
MgO от 10,5 до 14%
Y2O3 от 2 до 4%
CaO от 2 до 6%
Li2O + Na2O + K2O ≤1%
Li2O ≤0,75%
TiO2 менее 1,4%
Fe2O3 от 0,05 до 1%
Кроме того, суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%; массовое процентное соотношение C1 = Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,285; массовое процентное соотношение C2 = (Al2O3 + MgO + Li2O)/Y2O3 составляет по меньшей мере 6,5; и суммарное массовое процентное содержание Al2O3 + MgO + Li2O составляет по меньшей мере 28,1%.
При этом вышеупомянутая композиция включает следующие компоненты, имеющие содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 58 до 60,4%
Al2O3 от 17,7 до 20,1%
MgO более 11, но не более 13,5%
Y2O3 от 2 до 4%
CaO от 2,3 до 5,8%
Li2O + Na2O + K2O ≤1%
Li2O от 0,05 до 0,7%
TiO2 менее 1,4%
Fe2O3 от 0,05 до 1%
Кроме того, суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%; массовое процентное соотношение C1 = Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,285; массовое процентное соотношение C2 = (Al2O3 + MgO + Li2O)/Y2O3 составляет по меньшей мере 6,5; и суммарное массовое процентное содержание Al2O3 + MgO + Li2O составляет по меньшей мере 29,1%.
При этом ограниченное содержание Y2O3 составляет от 2,3 до 3,9% при выражении в массовых процентах;
При этом вышеупомянутая композиция содержит La2O3 в количестве от 0 до 0,05% при выражении в массовых процентах;
При этом вышеупомянутая композиция включает следующие компоненты, имеющие содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 57,4 до 61,4%
Al2O3 от 17,5 до 20,5%
MgO от 10,1 до 14,5%
Y2O3 от 2 до 4,2%
CaO ≤6,3%
Li2O + Na2O + K2O ≤1%
Li2O ≤0,75%
TiO2 менее 1,4%
Fe2O3 от 0,05 до 1%
SrO + CeO2 + F2 менее 2%
SrO от 0 до 1,7%
CeO2 от 0 до 0,55%
F2 от 0 до 0,5%
Кроме того, массовое процентное соотношение C1 = Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,285, и массовое процентное соотношение C2 = (Al2O3 + MgO + Li2O)/Y2O3 составляет по меньшей мере 6,5.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предложено стекловолокно, изготовленное из вышеупомянутой стекловолоконной композиции.
Согласно следующему аспекту настоящего изобретения, предложен композиционный материал, содержащий вышеупомянутое стекловолокно.
Основные принципы стекловолоконной композиции согласно настоящему изобретению заключаются в том, что при введении высокого содержания Y2O3 и MgO, значительном уменьшении содержания CaO, регулировании содержания оксидов щелочных металлов и поддержании жесткого регулирования соотношений Al2O3/SiO2, (Al2O3 + MgO + Li2O)/Y2O3 и (Y2O3 + MgO)/SiO2, соответственно, с одновременным обоснованным регулированием диапазонов содержания Al2O3, SiO2, Y2O3, MgO, Li2O, CaO и Al2O3 + MgO + Li2O, использованием специального эффекта компенсации и эффекта накопления иттрия в структуре стекла, а также синергетического эффекта ионов иттрия, магния и лития и эффективного регулирования соотношения Al/Si и содержания редкоземельных элементов вышеупомянутая композиция допускает соответствующее количество вакансий, что приводит к более упорядоченной упаковке ионов, более компактной структуре упаковки стекла и более затрудненной реорганизации и перегруппировки ионов в ходе процесса кристаллизация. Таким образом, стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению значительно увеличивает прочность и модуль упругости стекла, эффективно уменьшает скорость кристаллизации стекла, обеспечивает желательный температурный диапазон (ΔT) для образования волокна и усиливает осветление расплавленного стекла, таким образом, делая его особенно подходящим для изготовления стекловолокна с высокими эксплуатационными характеристиками в печах с огнеупорной футеровкой.
В частности, стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению включает следующие компоненты, имеющие содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 57,1 до 61,9%
Al2O3 от 17,7 до 21%
MgO от 10,1 до 14,5%
Y2O3 от 1,1 до 4,3%
CaO менее 6,5%
Li2O + Na2O + K2O ≤1%
Li2O ≤0,75%
TiO2 менее 1,8%
Fe2O3 от 0,05 до 1,2%
Кроме того, суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%, и массовое процентное соотношение C1 = Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,285.
Эффект и содержание каждого компонента в вышеупомянутой стекловолоконной композиции описаны следующим образом:
SiO2 представляет собой основной оксид, который образует структуру стекла и производит эффект стабилизации всех компонентов. Слишком низкое содержание SiO2 будет влиять на механические свойства стекла; чрезмерно высокое содержание SiO2 будет приводить к тому, что вязкость стекла и температура ликвидуса будет чрезмерно высокой, и в результате этого будут возникать проблемы крупномасштабного производства. Таким образом, в стекловолоконной композиции согласно настоящему изобретению ограниченный диапазон содержания SiO2 составляет от 57,1 до 61,9%. Диапазон содержания SiO2 может составлять предпочтительно от 57,4 до 61,4%, предпочтительнее от 58 до 60,4%, и еще предпочтительнее оно равняется или превышает 58%, но составляет менее 60%.
Al2O3 представляет собой еще один основной оксид, который образует структуру стекла. В сочетании с SiO2 он может производить существенное воздействие на механические свойства стекла и значительное воздействие на предотвращение фазового разделения стекло и на сопротивление кристаллизации. Слишком низкое содержание Al2O3 сделает невозможным получение достаточно высоких механических свойств, в частности, модуля упругости; слишком высокое содержание будет значительно увеличивать риски фазового разделения стекла и кристаллизации. Ограниченный диапазон содержания Al2O3 согласно настоящему изобретению составляет от 17,1 до 21%. Содержание Al2O3 может составлять предпочтительно, от 17,5 до 20,5% и предпочтительнее от 17,7 до 20,1%. Кроме того, суммарное массовое процентное содержание SiO2 + Al2O3 может составлять от 75,5 до 82%, что будет не только обеспечивать достаточно высокие механические свойства, но также допускать крупномасштабное производство в печах с огнеупорной футеровкой при относительно низких температурах. Предпочтительное суммарное массовое процентное содержание SiO2 + Al2O3 может составлять от 76 до 81%.
В то же время, ограниченное массовое процентное соотношение C1 = Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,285, таким образом, что стекло может иметь более высокие механические свойства и сопротивление кристаллизации, а также более широкий температурный диапазон (ΔT) для образования волокна. Настоящее изобретение не только обеспечивает эффективную упаковку ионов алюминия и создает достаточные вакансии для ионов редкоземельных элементов, имеющих относительно большие радиусы, а также сокращает до минимума риск образования структурного напряжения стекла и дополнительно усиливает эффект укладки структуры стекла. Для достижения указанных желательных признаков ограниченный диапазон массового процентного соотношения C1 = Al2O3/SiO2 может составлять предпочтительно от 0,285 до 0,357, предпочтительнее он может составлять от 0,289 до 0,357, еще предпочтительнее он может составлять от 0,291 до 0,353, и еще предпочтительнее он может составлять от 0,294 до 0,346.
Y2O3 представляет собой важный оксид редкоземельного элемента. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что относительно большое количество Y2O3, содержащегося в стеклянной композиции согласно настоящему изобретению будет заметно увеличивать прочность и модуль упругости стекла и ингибировать кристаллизацию стекла. В качестве внешних ионов в пустотах структуры стекла ионы Y3+ имеют большие координационные числа, высокую силу поля и электрический заряд, а также высокую способность накопления. Благодаря указанным признакам, ионы Y3+ могут способствовать не только повышению структурной устойчивости стекла и увеличению прочности и модуля упругости стекла, но также эффективному предотвращению движения и группировки других ионов, сокращая до минимума склонность стекла к кристаллизации. На основании экспериментов авторы настоящего изобретения обнаружили, что вышеупомянутые технические эффекты оказываются незаметными при введении Y2O3 в небольшом количестве. В то же время, поскольку ионы Y3+ имеют относительно большой радиус (0,09 нм) по сравнению с радиусами ионов Al3+ (0,0535 нм), Mg2+ (0,072 нм) и Li+ (0,076 нм), вводимое количество Y2O3, превышающее определенный уровень, приведет к недостаточности вакансий для заполнения крупными ионами Y3+ и, таким образом, воздействует на компактную упаковку структуры стекла и значительно увеличивает плотность стекла и структурное напряжение. Таким образом, в стекловолоконной композиции согласно настоящему изобретению ограниченный диапазон содержания Y2O3 составляет от 1,1 до 4,3%, предпочтительно от 2 до 4,2%, предпочтительнее от 2 до 4% и еще предпочтительнее от 2,3 до 3,9%.
Кроме того, для достижения улучшенной структурной упаковки дополнительное увеличение прочности и модуля упругости стекла и приобретение благоприятной плотности стекла ограниченное массовое процентное соотношение C2 = (Al2O3 + MgO + Li2O)/Y2O3 согласно настоящему изобретению может составлять по меньшей мере 6,5, таким образом, что пропорции различных ионов с различными радиусами можно эффективно регулировать для получения желательных механических свойств и компактной упаковки структуры стекла. Предпочтительно ограниченное массовое процентное соотношение C2 = (Al2O3 + MgO + Li2O)/Y2O3 может составлять, по меньшей мере, 7,0 и предпочтительнее может находиться в диапазоне от 7,2 до 15.
Кроме того, ограниченное массовое процентное соотношение Al2O3 + MgO + Li2O может составлять, по меньшей мере, 28,1%, предпочтительно, по меньшей мере, 28,6%, предпочтительнее, по меньшей мере, 29,1% и еще предпочтительнее, по меньшей мере, 29,6%.
Согласно настоящему изобретению, MgO и CaO, главным образом, управляют кристаллизацией стекла и регулируют вязкость стекла и скорость затвердевания расплавленного стекла, и высокое содержание MgO производит благоприятное воздействие на механические свойства стекла. В отношении регулирования кристаллизации стекла и улучшения механических свойств, авторы настоящего изобретения получили неожиданные эффекты, повышая содержание MgO и регулируя соотношения MgO/CaO и (Y2O3 + MgO)/SiO2. Соответствующие данные показывают, что, для традиционного стекла с высокими эксплуатационными характеристиками на основе системы MgO-CaO-Al2O3-SiO2, где содержание CaO является относительно высоким, составляя, как правило, более 10% или даже 12%, кристаллические фазы, которые присутствуют после кристаллизации стекла, включают, главным образом, диопсид (CaMgSi2O6) и анортит (CaAl2Si2O8). Конкуренция роста между указанными двумя кристаллическими фазами в течение процесса кристаллизации не является настолько сильной, чтобы становилось возможным достижение эффективное регулирование скорости кристаллизации. Таким образом, согласно настоящему изобретению, содержание CaO значительно уменьшено, в то время как содержание MgO увеличено, создавая дефицит CaO для кристаллизации, и, следовательно, кристаллические фазы, получаемые после кристаллизации стекла, включают, главным образом, кордиерит (Mg2Al4Si5O8) или смесь кордиерита, энстатита (MgSiO3) и анортита, и в результате этого эффективно снижается скорость кристаллизации стекла. В то же время, учитывая различия ионных радиусов и силы поля между ионами Y3+ и Mg2+, соотношения содержания каждого из указанных двух ионов и диоксида кремния рационально регулируют таким образом, что не только может быть достигнут улучшенный эффект структурной упаковки, но также могут дополнительно замедляться движение и группировка ионов Mg2+, и, следовательно, усиливается эффект замедления скорости кристаллизации.
Таким образом, в стекловолоконной композиции согласно настоящему изобретению ограниченный диапазон содержания MgO может составлять от 10,1 до 14,5%, предпочтительно от 10,3 до 14%, предпочтительнее от 10,5 до 14%, еще предпочтительнее от 11% до 13,5% и еще предпочтительнее от 11,2 до 13,5%; ограниченное содержание CaO может составлять менее 6,5%, предпочтительно не более 6,3%, предпочтительнее может находиться в диапазоне от 2 до 6% и еще предпочтительнее от 2,3 до 5,8%; ограниченное массовое процентное соотношение C3 = (Y2O3 + MgO)/SiO2 может составлять, по меньшей мере, 0,2, предпочтительно, по меньшей мере, 0,21 и предпочтительнее, по меньшей мере, 0,23; и ограниченное массовое процентное соотношение MgO/CaO может составлять, по меньшей мере, 1,6, предпочтительно, по меньшей мере, 1,75 и предпочтительнее, по меньшей мере, 1,9.
Оба оксида K2O и Na2O способны уменьшать вязкость стекла и представляют собой хорошие флюсующие агенты. По сравнению с Na2O и K2O, Li2O может значительно уменьшать вязкость стекла., улучшая, таким образом, свойства плавления стекла. Кроме того, небольшое количество Li2O обеспечивает значительное содержание свободного кислорода, который позволяет увеличивать число ионов алюминия, имеющих тетраэдрическую координацию, усиливает каркасную структуру стекла и дополнительно улучшает механические свойства стекла. Однако поскольку чрезмерно большое содержание ионов щелочных металлов в стеклянной композиции могло бы воздействовать на устойчивость и сопротивление коррозии стекла, вводимое количество должно быть ограниченным. Таким образом, в стекловолоконной композиции согласно настоящему изобретению ограниченное содержание Li2O + Na2O + K2O составляет не более 1%, и ограниченное содержание Li2O составляет не более 0,75%. Ограниченное содержание Li2O предпочтительно составляет не более 0,7%, диапазон предпочтительнее может составлять от 0,05 до 0,7%, и еще предпочтительнее он может составлять от 0,1 до 0,65%. Предпочтительное ограниченное содержание Li2O + Na2O + K2O может составлять не более 0,98%, диапазон предпочтительнее может составлять от 0,25 до 0,98%, и еще предпочтительнее он может составлять от 0,3 до 0,95%. Кроме того, поскольку ионы обоих металлов K+ и Na+ имеют относительно большие радиусы (0,138 нм и 0,102 нм, соответственно), когда Y2O3 вводится в большом количестве, суммарное содержание Na2O + K2O должно быть ограниченным таким образом, чтобы не воздействовать на эффект упаковки в структура стекла. Таким образом, ограниченное массовое процентное содержание Na2O + K2O может составлять менее 0,7% и предпочтительно менее 0,55%.
TiO2 может не только уменьшать вязкость стекла при высокой температуре, но также производить определенный флюсующий эффект. Однако поскольку ионы титана в сочетании с ионами железа(III) могут производить определенный окрашивающий эффект, который будет влиять на внешний вид армированных стекловолокном изделий, вводимое количество должно быть ограниченным. Таким образом, в стекловолоконной композиции согласно настоящему изобретению ограниченное содержание TiO2 составляет менее 1,8%, предпочтительно менее 1,4%, и предпочтительнее не более 0,8%.
Fe2O3 упрощает плавление стекла и может также улучшать кристаллизационные характеристики стекла. Однако поскольку ионы железа(III) и ионы железа(II) производят окрашивающий эффект, вводимое количество должно быть ограниченным. Таким образом, в стекловолоконной композиции согласно настоящему изобретению ограниченный диапазон содержания Fe2O3 составляет от 0,05 до 1,2% и предпочтительно от 0,05 до 1%.
Кроме того, стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению может включать в небольших количествах другие компоненты, суммарное содержание которых составляет не более 2%. Кроме того, стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению может включать один или несколько компонентов, имеющих суммарное содержанием не более 2% и выбранных из группы, состоящей из CeO2, SrO, La2O3, ZnO, B2O3 и ZrO2. Кроме того, стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению может включать один или несколько компонентов, имеющих суммарное содержание не более 1% и выбранных из группы, состоящей из La2O3, ZnO, B2O3 и ZrO2. Кроме того, стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению может включать SrO, имеющий содержание в диапазоне от 0 до 1,7%. Кроме того, стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению может включать SrO, имеющий содержание в диапазоне от 0,1 до 1,3%. Кроме того, стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению может включать компоненты CeO2 и/или SrO, имеющие суммарное содержание не более 1,3%. Кроме того, стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению может включать CeO2, имеющий содержание в диапазоне от 0 до 0,55%. Кроме того, стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению может включать CeO2, имеющий содержание в диапазоне от 0 до 0,25%. Кроме того, стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению может включать F2, имеющий содержание в диапазоне от 0 до 0,5% и обычно присутствующий в форме примесей, содержащихся в исходных материалах стекла. Кроме того, стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению может не включать B2O3, который обычно поступает в форме примесей, содержащихся в исходных материалах стекла. Коме того, стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению может включать La2O3, имеющий содержание в диапазоне от 0 до 0,05%
Кроме того, стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению включает SiO2, Al2O3, MgO, Y2O3, CaO, Li2O, Na2O, K2O, TiO2, Fe2O3 и другие компоненты, имеющие суммарное содержание, равное или превышающее 99%. Кроме того, стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению включает SiO2, Al2O3, MgO, Y2O3, CaO, Li2O, Na2O, K2O, TiO2, Fe2O3 и другие компоненты, имеющие суммарное содержание, равное или превышающее 99,5%.
В стекловолоконной композиции согласно настоящему изобретению, благоприятные эффекты, производимые вышеупомянутыми компонентами, содержащимися в выбранных диапазонах, будут разъяснены посредством примеров с представлением конкретных экспериментальных данных.
Далее представлены примеры предпочтительных диапазонов содержания компонентов, содержащихся в стекловолоконной композиции согласно настоящему изобретению.
Предпочтительный пример 1
Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками согласно настоящему изобретению включает следующие компоненты, имеющие содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 57,4 до 61,4%
Al2O3 от 17,5 до 20,5%
MgO от 10,1 до 14,5%
Y2O3 от 1,1 до 4,2%
CaO ≤6,3%
Li2O + Na2O + K2O ≤1%
Li2O ≤0,75%
TiO2 менее 1,4%
Fe2O3 от 0,05 до 1%
Кроме того, суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%, и массовое процентное соотношение C1 = Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,285.
Предпочтительный пример 2
Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками согласно настоящему изобретению включает следующие компоненты, имеющие содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 57,4 до 61,4%
Al2O3 от 17,5 до 20,5%
MgO от 10,1 до 14,5%
Y2O3 от 2 до 4,2%
CaO ≤6,3%
Li2O + Na2O + K2O ≤1%
Li2O ≤0,75%
TiO2 менее 1,4%
Fe2O3 от 0,05 до 1%
Кроме того, суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%, SrO в количестве от 0 до 1,7 мас.% также присутствует в вышеупомянутой композиции, и диапазон массового процентного соотношения C1 = Al2O3/SiO2 составляет от 0,285 до 0,357.
Предпочтительный пример 3
Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками согласно настоящему изобретению включает следующие компоненты, имеющие содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 57,4 до 61,4%
Al2O3 от 17,5 до 20,5%
MgO от 10,1 до 14,5%
Y2O3 от 2 до 4,2%
CaO ≤6,3%
Li2O + Na2O + K2O ≤1%
Li2O ≤0,75%
TiO2 менее 1,4%
Fe2O3 от 0,05 до 1%
Кроме того, суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%, SrO в количестве от 0 до 1,7 мас.% и CeO2 в количестве от 0 до 0,55 мас.% также присутствуют в вышеупомянутой композиции, и диапазон массового процентного соотношения C1 = Al2O3/SiO2 составляет от 0,285 до 0,357.
Предпочтительный пример 4
Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками согласно настоящему изобретению включает следующие компоненты, имеющие содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 58 до 60,4%
Al2O3 от 17,5 до 20,5%
MgO от 10,3 до 14%
Y2O3 от 2 до 4%
CaO от 2 до 6%
Li2O + Na2O + K2O ≤ 1%
Li2O ≤ 0,75%
TiO2 менее 1,4%
Fe2O3 от 0,05 до 1%
Кроме того, суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%, и массовое процентное соотношение C1 = Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,285.
Предпочтительный пример 5
Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками согласно настоящему изобретению включает следующие компоненты, имеющие содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 57,4 до 61,4%
Al2O3 от 17,5 до 20,5%
MgO от 10,1 до 14,5%
Y2O3 от 2 до 4,2%
CaO ≤ 6,3%
Li2O + Na2O + K2O ≤ 1%
Li2O ≤ 0,75%
TiO2 менее 1,4%
Fe2O3 от 0,05 до 1%
Кроме того, суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%, CeO2 в количестве от 0 до 0,55 мас.% также присутствует в вышеупомянутой композиции, и диапазон массового процентного соотношения C1 = Al2O3/SiO2 составляет от 0,289 до 0,357.
Предпочтительный пример 6
Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками согласно настоящему изобретению включает следующие компоненты, имеющие содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 57,4 до 61,4%
Al2O3 от 17,5 до 20,5%
MgO от 10,1 до 14,5%
Y2O3 от 2 до 4,2%
CaO ≤ 6,3%
Li2O + Na2O + K2O ≤ 1%
Li2O ≤ 0,75%
TiO2 менее 1,4%
Fe2O3 от 0,05 до 1%
Кроме того, суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%; массовое процентное соотношение C1 = Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,285; массовое процентное соотношение C2 = (Al2O3 + MgO + Li2O)/Y2O3 составляет по меньшей мере 6,5; и суммарное массовое процентное содержание Al2O3 + MgO + Li2O составляет по меньшей мере 28,1%.
Предпочтительный пример 7
Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками согласно настоящему изобретению включает следующие компоненты, имеющие содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 57,4 до 61,4%
Al2O3 от 17,5 до 20,5%
MgO от 10,3 до 14%
Y2O3 от 2 до 4%
CaO ≤ 6,3%
Li2O + Na2O + K2O ≤ 1%
Li2O ≤ 0,75%
TiO2 менее 1,4%
Fe2O3 от 0,05 до 1%
Кроме того, суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%; массовое процентное соотношение C1 = Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,285; и массовое процентное соотношение C2 = (Al2O3 + MgO + Li2O)/Y2O3 составляет по меньшей мере 6,5.
Предпочтительный пример 8
Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками согласно настоящему изобретению включает следующие компоненты, имеющие содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 57,4 до 61,4%
Al2O3 от 17,5 до 20,5%
MgO от 10,5 до 14%
Y2O3 от 2 до 4%
CaO ≤ 6,3%
Li2O + Na2O + K2O ≤ 1%
Li2O ≤ 0,75%
TiO2 менее 1,4%
Fe2O3 от 0,05 до 1%
Кроме того, суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%; диапазон массового процентного соотношения C1 = Al2O3/SiO2 составляет от 0,285 до 0,357; и массовое процентное соотношение C2 = (Al2O3 + MgO + Li2O)/Y2O3 составляет по меньшей мере 7,0.
Предпочтительный пример 9
Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками согласно настоящему изобретению включает следующие компоненты, имеющие содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 58 до 60,4%
Al2O3 от 17,5 до 20,5%
MgO от 10,5 до 14%
Y2O3 от 2 до 4%
CaO от 2 до 6%
Li2O + Na2O + K2O ≤ 1%
Li2O ≤ 0,75%
TiO2 менее 1,4%
Fe2O3 от 0,05 до 1%
Кроме того, суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%; массовое процентное соотношение C1 = Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,285; массовое процентное соотношение C2 = (Al2O3 + MgO + Li2O)/Y2O3 составляет по меньшей мере 6,5; и суммарное массовое процентное содержание Al2O3+ MgO + Li2O составляет по меньшей мере 28,1%.
Предпочтительный пример 10
Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками согласно настоящему изобретению включает следующие компоненты, имеющие содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 58 до 60,4%
Al2O3 от 17,5 до 20,5%
MgO от 10,3 до 14%
Y2O3 от 2 до 4%
CaO от 2 до 6%
Li2O + Na2O + K2O ≤ 1%
Li2O ≤ 0,75%
TiO2 менее 1,4%
Fe2O3 от 0,05 до 1%
Кроме того, суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%; диапазон массового процентного соотношения C1 = Al2O3/SiO2 составляет от 0,291 до 0,353; массовое процентное соотношение C2 = (Al2O3 + MgO + Li2O)/Y2O3 составляет по меньшей мере 7,0; и суммарное массовое процентное содержание Al2O3 + MgO + Li2O составляет по меньшей мере 28,1%.
Предпочтительный пример 11
Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками согласно настоящему изобретению включает следующие компоненты, имеющие содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 58 до 60,4%
Al2O3 от 17,5 до 20,5%
MgO более 11%, но не более 13,5%
Y2O3 от 2 до 4%
CaO от 2 до 6%
Li2O + Na2O + K2O ≤ 1%
Li2O ≤ 0,75%
TiO2 менее 1,4%
Fe2O3 от 0,05 до 1%
Кроме того, суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%; массовое процентное соотношение C1 = Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,285; массовое процентное соотношение C2 = (Al2O3 + MgO + Li2O)/Y2O3 составляет по меньшей мере 6,5; и суммарное массовое процентное содержание Al2O3 + MgO + Li2O составляет по меньшей мере 28,1%.
Предпочтительный пример 12
Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками согласно настоящему изобретению включает следующие компоненты, имеющие содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 58 до 60,4%
Al2O3 от 17,7 до 20,1%
MgO более 11%, но не более 13,5%
Y2O3 от 2,3 до 3,9%
CaO от 2,3 до 5,8%
Li2O + Na2O + K2O ≤ 1%
Li2O от 0,05 до 0,7%
TiO2 менее 1,4%
Fe2O3 от 0,05 до 1%
Кроме того, суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%; массовое процентное соотношение C1 = Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,285; массовое процентное соотношение C2 = (Al2O3 + MgO + Li2O)/Y2O3 составляет по меньшей мере 6,5; и суммарное массовое процентное содержание Al2O3 + MgO + Li2O составляет по меньшей мере 29,1%.
Предпочтительный пример 13
Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками согласно настоящему изобретению включает следующие компоненты, имеющие содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 не менее 58%, но менее 60%
Al2O3 от 17,7 до 20,1%
MgO более 11%, но не более 13,5%
Y2O3 от 2,3 до 3,9%
CaO от 2,3 до 5,8%
Li2O + Na2O + K2O ≤ 1%
Li2O от 0,05 до 0,7%
TiO2 менее 1,4%
Fe2O3 от 0,05 до 1%
Кроме того, суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%; массовое процентное соотношение C1 = Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,285; массовое процентное соотношение C2 = (Al2O3 + MgO + Li2O)/Y2O3 составляет по меньшей мере 7,0; и суммарное массовое процентное содержание Al2O3 + MgO + Li2O составляет по меньшей мере 29,1%.
Предпочтительный пример 14
Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками согласно настоящему изобретению включает следующие компоненты, имеющие содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 57,4 до 61,4%
Al2O3 от 17,5 до 20,5%
MgO от 10,1 до 14,5%
Y2O3 от 2 до 4,2%
CaO ≤ 6,3%
Li2O + Na2O + K2O ≤ 1%
Li2O ≤ 0,75%
TiO2 менее 1,4%
Fe2O3 от 0,05 до 1%
SrO + CeO2 + F2 менее 2%
SrO от 0 до 1,7%
CeO2 от 0 до 0,55%
F2 от 0 до 0,5%
Кроме того, массовое процентное соотношение C1 = Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,285, и массовое процентное соотношение C2 = (Al2O3 + MgO + Li2O)/Y2O3 составляет по меньшей мере 6,5.
Предпочтительный пример 15
Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками согласно настоящему изобретению включает следующие компоненты, имеющие содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 57,4 до 61,4%
Al2O3 от 17,5 до 20,5%
MgO от 10,3 до 14%
Y2O3 от 2 до 4,2%
CaO ≤ 6,3%
Li2O + Na2O + K2O ≤ 1%
Li2O ≤ 0,75%
TiO2 менее 1,4%
Fe2O3 от 0,05 до 1%
SrO + CeO2 + F2 менее 2%
SrO от 0 до 1,7%
CeO2 от 0 до 0,55%
F2 от 0 до 0,5%
Кроме того, массовое процентное соотношение C1 = Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,285; массовое процентное соотношение C2 = (Al2O3 + MgO + Li2O)/Y2O3 составляет по меньшей мере 7,0; и суммарное массовое процентное содержание Al2O3 + MgO + Li2O составляет по меньшей мере 28,1%.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Чтобы лучше разъяснить цели, технические решения и преимущества примеров настоящего изобретения, технические решения в примерах настоящего изобретения четко и полно описаны ниже в сочетании с чертежами в данных примерах. Очевидно, что примеры, описанные в настоящем документе, представляют собой только часть примеров настоящего изобретения, а не все примеры. Все другие примерные варианты реализации, получаемые специалистами в данной области техники на основании примеров настоящего изобретения без осуществления творческой работы, находятся в пределах объема защиты настоящего изобретения. Следует пояснить, что при условии отсутствия противоречий примеры и отличительные признаки примеров в настоящей заявке могут произвольно объединяться друг с другом.
Основной принцип настоящего изобретения заключается в том, что компоненты стекловолоконной композиции, выраженные как массовое процентное содержание, составляют: от 57,1 до 61,9% SiO2, от 17,1 до 21% A12O3, от 10,1 до 14,5% MgO, от 1,1 до 4,3% Y2O3, менее 6,5% CaO, не более 1% Li2O + Na2O + K2O, не более 0,75% Li2O, менее 1,8% TiO2 и от 0,05 до 1,2% Fe2O3, причем суммарное массовое процентное содержание указанных компонентов составляет по меньшей мере 98%, и массовое процентное соотношение C1 = Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,285. Указанная композиция может значительно увеличивать прочность и модуль упругости стекла, эффективно уменьшать скорость кристаллизации стекла, обеспечивать желательный температурный диапазон (ΔT) для образования волокна и улучшать осветление расплавленного стекла, что, таким образом, делает ее особенно подходящей для изготовления стекловолокна с высокими эксплуатационными характеристиками в печах с огнеупорной футеровкой.
Конкретные уровни содержания SiO2, Al2O3, Y2O3, CaO, MgO, Li2O, Na2O, K2O, Fe2O3 и TiO2 в стекловолоконной композиции согласно настоящему изобретению выбраны для использования в примерах, и сравнения с S-стеклом, традиционным R-стеклом и улучшенным R-стеклом проведены в отношении параметров следующих семи свойств:
(1) Температура формования, т. е температура, при которой расплавленное стекло имеет вязкость 103 пуаз.
(2) Температура ликвидуса, т. е. температура, при которой начинается образование зародышей кристаллов, когда расплавленное стекло охлаждается, следовательно, верхний предел температуры кристаллизации стекла.
(3) Значение ΔT, которое представляет собой разность между температурой формования и температурой ликвидуса и означает температурный диапазон, в котором может быть осуществлена вытяжка волокна.
(4) Модуль упругости, т. е. модуль, определяющий способность стекла сопротивляться упругой деформации, который измеряют для стеклянной массы согласно ASTM E1876.
(5) Прочность при растяжении, т. е. максимальное растягивающее напряжение, которое может выдерживать стекловолокно, и которое измеряют для пропитанной стеклопряжи согласно ASTM D2343.
(6) Относительная площадь кристаллизации, которую определяют согласно процедуре, осуществляемой следующим образом. Вырезают из объема стекла образец, соответствующий размерам фарфорового лотка, а затем помещают вырезанный стеклянный образец в фарфоровый лоток. Фарфоровый лоток со стеклянным образцом помещают в градиентную печь для кристаллизации и выдерживают образец для сохранения тепла в течение 6 часов. Лоток с образцом извлекают из градиентной печи и охлаждают на воздухе до комнатной температуры. Наконец, количества и размеры кристаллов на поверхностях каждого образца микроскопически исследуют и измеряют в пределах температурного диапазона от 1060 до 1130°C, используя оптический микроскоп, а затем вычисляют относительную площадь кристаллизации. Высокая относительная площадь кристаллизации означает высокую склонность к кристаллизации и высокую скорость кристаллизации.
(7) Количество пузырьков, определяют согласно процедуре, осуществляемой следующим образом. Используя определенные формы для сжатия материалов стеклянной шихты в каждом примере, получают образцы, имеющие одинаковый размер, которые затем помещают на платформу для образцов высокотемпературного микроскопа. Образцы нагревают согласно стандартным процедурам до заданной пространственной температуры 1500°C, а затем непосредственно охлаждают их с помощью охлаждающей камеры микроскопа до температуры окружающей среды без сохранения тепла. Наконец, каждый из стеклянных образцов исследуют с помощью поляризующего микроскопа, чтобы определить количество пузырьков в образце. Пузырек определяют при заданном увеличении микроскопа.
Вышеупомянутые семь параметров и способы их измерения хорошо известны специалисту в данной области техники. Таким образом, вышеупомянутые параметры можно эффективно использовать, чтобы разъяснять свойства стекловолоконной композиции согласно настоящему изобретению.
Конкретные процедуры экспериментов осуществляются следующим образом: все компоненты могут быть получены из соответствующих исходных материалов; исходные материалы смешивают в соответствующих пропорциях таким образом, что каждый компонент имеет конечное заданное массовое процентное содержание; перемешанную шихту плавят и осветляют. Затем расплавленное стекло пропускают через насадки фильер, и в результате этого осуществляют формование стекловолокна. Стекловолокно вытягивают на вращающемся фланце намоточного устройства, образуя куличи или брикеты. Разумеется, могут быть использованы традиционные способы глубокой обработки указанного стекловолокна для выполнения заданных требований.
Сравнение параметров свойств в вышеупомянутых примерах и других примерах стекловолоконной композиции согласно настоящему изобретению с параметрами S-стекла, традиционного R-стекла и улучшенного R-стекло представлено ниже посредством таблиц, в которых содержание компонентов стекловолоконной композиции выражено в массовых процентах. Следует пояснить, что суммарное количество компонентов в примерах составляет несколько менее 100%, и следует понимать, что остальное количество составляют следовые примеси или небольшое количество компонентов, которые не могут быть проанализированы.
Таблица 1A
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7
Компонент SiO2 59,50 59,50 59,50 58,85 58,85 58,85 58,85
Al2O3 18,70 18,70 18,70 19,05 19,05 19,05 19,05
CaO 6,40 6,00 5,10 6,30 5,80 5,10 4,10
MgO 11,30 11,30 11,30 10,30 10,80 11,50 12,50
Y2O3 1,80 2,30 3,20 3,40 3,40 3,40 3,40
Na2O 0,08 0,11 0,11 0,13 0,13 0,13 0,13
K2O 0,17 0,19 0,19 0,30 0,30 0,30 0,30
Li2O 0,70 0,65 0,65 0,47 0,47 0,47 0,47
Fe2O3 0,39 0,45 0,45 0,47 0,47 0,47 0,47
TiO2 0,64 0,52 0,52 0,53 0,53 0,53 0,53
CeO2 0,12 0,08 0,08 - - - -
Соотношение C1 0,314 0,314 0,314 0,324 0,324 0,324 0,324
C2 17,06 13,33 9,58 8,77 8,92 9,12 9,42
C3 0,220 0,229 0,244 0,233 0,241 0,253 0,270
Параметр Температура формования (°C) 1304 1307 1309 1314 1311 1309 1306
Температура ликвидуса (°C) 1218 1212 1207 1216 1211 1210 1217
ΔT (°C) 86 95 102 98 100 99 89
Модуль упругости (ГПа) 94,1 94,6 95,8 95,0 95,4 96,3 96,5
Прочность при растяжении (МПа) 3310 3400 3530 3460 3490 3590 3630
Относительная площадь кристаллизации (%) 19 15 9 11 10 7 9
Количество пузырьков (штук) 8 9 10 10 11 9 10
Таблица 1B
A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14
Компонент SiO2 58,85 58,85 59,00 59,00 59,00 60,00 60,00
Al2O3 19,05 19,05 18,80 18,80 18,80 18,30 17,70
CaO 3,10 2,80 6,00 5,30 4,40 2,00 4,90
MgO 13,50 14,00 11,10 11,40 12,00 12,40 11,70
Y2O3 3,40 3,40 3,00 3,40 3,70 4,20 3,30
Na2O 0,13 0,14 0,14 0,14 0,14 0,10 0,15
K2O 0,30 0,31 0,30 0,30 0,30 0,28 0,20
Li2O 0,47 0,30 0,50 0,50 0,50 0,60 0,65
Fe2O3 0,47 0,42 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44
TiO2 0,53 0,53 0,52 0,52 0,52 0,48 0,46
SrO - - - - - 1,00 -
ZrO2 - - - - - - 0,30
Соотношение C1 0,324 0,324 0,319 0,319 0,319 0,305 0,295
C2 9,72 9,86 10,13 9,03 8,46 7,45 9,11й
C3 0,287 0,296 0,239 0,251 0,266 0,277 0,250
Параметр Температура формования (°C) 1304 1305 1309 1307 1303 1325 1310
Температура ликвидуса (°C) 1219 1224 1211 1207 1206 1220 1213
ΔT (°C) 85 81 98 100 97 105 97
Модуль упругости (ГПа) 95,7 95,2 95,1 96,0 97,3 96,8 95,6
Прочность при растяжении (МПа) 3540 3500 3460 3540 3630 3670 3510
Относительная площадь кристаллизации (%) 14 17 11 8 8 14 9
Количество пузырьков (штук) 9 8 10 9 9 10 9
Таблица 1C
A15 A16 A17 A18 A19 A20 A21
Компонент SiO2 58,00 57,10 59,10 58,40 58,90 60,40 61,40
Al2O3 18,60 20,10 17,50 18,80 18,60 17,80 18,00
CaO 6,00 5,80 5,80 6,00 4,80 4,90 3,80
MgO 10,50 10,00 11,00 11,10 11,20 11,30 11,60
Y2O3 4,30 4,00 3,70 3,50 3,20 3,30 2,90
Na2O 0,12 0,10 0,15 0,30 0,21 0,10 0,15
K2O 0,22 0,20 0,30 0,35 0,31 0,20 0,30
Li2O 0,60 0,64 0,50 0 0,38 0,65 0,55
Fe2O3 0,46 0,46 0,45 0,45 0,44 0,46 0,44
TiO2 0,60 0,55 0,80 1,20 0,46 0,69 0,51
SrO 0,40 0,85 0,50 0,60 1,30 - -
La2O3 - - - - - - 0,25
Соотношение C1 0,321 0,352 0,296 0,322 0,316 0,295 0,293
C2 6,91 7,69 7,84 8,54 9,43 9,02 10,40
C3 0,255 0,245 0,249 0,250 0,244 0,242 0,236
Параметр Температура формования (°C) 1299 1301 1300 1305 1310 1317 1325
Температура ликвидуса (°C) 1210 1200 1209 1212 1210 1227 1235
ΔT (°C) 90 101 91 93 100 90 90
Модуль упругости (ГПа) 96,3 96,0 95,5 96,1 96,5 95,1 94,9
Прочность при растяжении (МПа) 3560 3460 3480 3500 3540 3460 3430
Относительная площадь кристаллизации (%) 7 13 8 9 11 16 19
Количество пузырьков (штук) 6 7 8 7 8 10 12
Таблица 1D
A22 A23 A24 A25 S-стекло Традиционное R-стекло Улучшенное R-стекло
Компонент SiO2 SiO2 60,00 59,50 58,80 65 60 60,75
Al2O3 20,50 19,00 18,40 18,70 25 25 15,80
CaO 4,10 3,90 4,90 5,30 - 9 13,90
MgO 11,50 11,80 11,20 12,10 10 6 7,90
Y2O3 3,90 3,10 3,40 3,20 - - -
Na2O 0,08 0,12 0,12 0,15 следовое количество следовое количество 0,73
K2O 0,12 0,21 0,31 0,23 следовое количество следовое количество следовое количество
Li2O 0,75 0,60 0,50 0,50 - - 0,48
Fe2O3 0,46 0,45 0,45 0,44 следовое количество следовое количество 0,18
TiO2 0,34 0,62 0,52 0,48 следовое количество следовое количество 0,12
SrO 0,55 - 0,70 - - - -
CeO2 - - 0,05 0,10 - - -
Соотношение C1 0,357 0,317 0,309 0,318 0,385 0,385 0,260
C2 8,40 10,13 8,85 9,78 - - -
C3 0,268 0,248 0,245 0,260 0,154 0,100 0,100
Параметр Температура формования (°C) 1306 1321 1306 1303 1571 1430 1278
Температура ликвидуса (°C) 1212 1216 1206 1205 1470 1350 1210
ΔT (°C) 94 105 100 98 101 80 68
Модуль упругости (ГПа) 96,3 95,6 95,2 95,8 90 89 88
Прочность при растяжении (МПа) 3560 3490 3460 3530 3460 2750 2500
Относительная площадь кристаллизации (%) 14 10 8 9 100 70 35
Количество пузырьков (штук) 8 11 7 8 40 30 25
Из значений в приведенных выше таблицах можно видеть, что, по сравнению с S-стеклом, стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению имеет следующие преимущества: (1) значительное повышение модуля упругости; (2) значительное снижение температуры ликвидуса и значительное снижение относительной площади кристаллизации, что означает низкий верхний предел температуры кристаллизации, а также низкую скорость кристаллизации и, таким образом, способствует снижению риска кристаллизации и повышению эффективности вытяжки волокна; и (3) уменьшение количества пузырьков, что означает улучшение осветления расплавленного стекла.
Кроме того, по сравнению с традиционным R-стеклом и улучшенным R-стеклом, стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению имеет следующие преимущества: (1) значительное повышение модуля упругости и прочности; (2) значительное снижение относительной площади кристаллизации, что означает низкий верхний предел температуры кристаллизации, а также низкую скорость кристаллизации и, таким образом, способствует снижению риска кристаллизации и повышению эффективности вытяжки волокна; и (3) уменьшение количества пузырьков, что означает улучшение осветления расплавленного стекла.
Ни S-стекло, ни традиционное R-стекло не может обеспечить достижение крупномасштабного производства в печах с огнеупорной футеровкой, и, что касается улучшенного R-стекла, некоторые свойства стекла ухудшаются для снижения температуры ликвидуса и температуры формования, таким образом, что уменьшаются производственные проблемы, и становится достижимым изготовление в печах с огнеупорной футеровкой. С другой стороны, стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению проявляет не только достаточно низкую температуру ликвидуса, температуру формования и скорость кристаллизации, что допускает изготовление в печах с огнеупорной футеровкой, но также значительное повышение модуля упругости и прочность стекла, и в результате этого решается техническая проблема невозможности повышения модуля упругости и прочности S-стекловолокна при увеличении масштаба производства.
Таким образом, на основании изложенного выше, можно видеть, что, по сравнению с распространенными в настоящее время стеклами с высокими эксплуатационными характеристиками, стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению представляет собой огромное достижение в отношении эксплуатационных характеристик стекла, включая модуль упругости, прочность, скорость кристаллизации и осветление, при значительном повышении модуля упругости и прочности, значительном уменьшении скорости кристаллизации и относительного количества пузырьков в одинаковых условиях. Таким образом, техническое решение настоящего изобретения в целом обеспечивает легкое достижение крупномасштабного производства в печах с огнеупорной футеровкой.
Стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению может быть использована для изготовления стекловолокна, имеющего вышеупомянутые превосходные свойства.
Стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению может быть использована в сочетании с одним или несколькими органическими и/или неорганическими материалами для изготовления композиционных материалов, имеющих превосходные эксплуатационные характеристики, таких как армированные стекловолокном основные материалы.
Наконец, следует пояснить, что в настоящем документе термины «содержать», «включать» или любые другие варианты используются в значении «неисключительно включать», таким образом, что любые процессы, способы, изделия или устройства, которые содержат ряд факторов, включают не только указанные факторы, но также включают и другие факторы, которые не перечислены определенным образом, или также включают собственные факторы соответствующего процесса, способа, изделия или устройства. Без дополнительных ограничений факторы, определяемые выражением «содержать …» или его вариантами не исключают, что существуют другие аналогичные факторы процесса, способа, изделия или устройства, которые включают вышеупомянутые факторы.
Приведенные выше примеры представлены исключительно для цели иллюстрации, но не ограничения технических решений настоящего изобретения. Хотя настоящее изобретение подробно описано посредством вышеупомянутых примеров, специалист в данной области техники должен понимать, что могут быть также произведены модификации технических решений, реализованных во всех вышеупомянутых примерах, или может быть произведена эквивалентная замена некоторых технических характеристик. Однако такие модификации или замены не должны приводить к тому, что получаемые в результате технические решения будут значительно отклоняться от идей и выходу за пределы технических решений, соответственно, реализованных во всех примерах настоящего изобретения.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению не только имеет достаточно низкую температуру ликвидуса, температуру формования и скорость кристаллизации, что допускает изготовление в печи с огнеупорной футеровкой, но также значительно увеличивает модуль упругости и прочность стекла и в результате этого решает техническую проблему невозможности повышения модуля упругости и прочности S-стекловолокна при увеличении масштаба производства. По сравнению с распространенными в настоящее время стеклами с высокими эксплуатационными характеристиками, стекловолоконная композиция согласно настоящему изобретению представляет собой огромное достижение в отношении эксплуатационных характеристик стекла, включая модуль упругости, прочность, скорость кристаллизации и осветление, при значительном повышении модуля упругости и прочность, значительном уменьшении скорости кристаллизации и относительного количества пузырьков в одинаковых условиях. Таким образом, техническое решение настоящего изобретения в целом обеспечивает легкое достижение крупномасштабного производства в печах с огнеупорной футеровкой.

Claims (30)

1. Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками, характеризующаяся содержанием следующих компонентов, имеющих содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 57,4 до 61,4% Al2O3 от 17,5 до 20,5% MgO от 10,3 до 14% Y2O3 от 2,9 до 4,3% CaO от 2 до 6,4% Li2O+Na2O+K2O меньше или равно 1% Li2O меньше или равно 0,75% TiO2 менее 1,8% Fe2O3 от 0,05 до 1,2% CeO2 от 0,05 до 0,55%,
причем суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%, массовое процентное соотношение C1=Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,293 и массовое процентное соотношение C2=(Al2O3+MgO+Li2O)/Y2O3 составляет более или равно 6,5 и менее или равно 10,4.
2. Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками по п. 1, отличающаяся содержанием следующих компонентов, имеющих содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 57,4 до 61,4% Al2O3 от 17,5 до 20,5% MgO от 10,3 до 14% Y2O3 от 2,9 до 4,2% CaO от 2 до 6,3% Li2O+Na2O+K2O меньше или равно 1% Li2O меньше или равно 0,75% TiO2 менее 1,4% Fe2O3 от 0,05 до 1% CeO2 от 0,05 до 0,55%,
причем суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%, диапазон массового процентного соотношения C1=Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,293 и массовое процентное соотношение C2=(Al2O3+MgO+Li2O)/Y2O3 составляет более или равно 6,5 и менее или равно 10,4.
3. Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками по п. 1, отличающаяся содержанием следующих компонентов, имеющих содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 58 до 60,4% Al2O3 от 17,5 до 20,5% MgO от 10,3 до 14% Y2O3 от 2,9 до 4% CaO от 2 до 6% Li2O+Na2O+K2O меньше или равно 1% Li2O меньше или равно 0,75% TiO2 менее 1,4% Fe2O3 от 0,05 до 1% CeO2 от 0,05 до 0,55%,
причем суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%, массовое процентное соотношение C1=Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,293 и массовое процентное соотношение C2=(Al2O3+MgO+Li2O)/Y2O3 составляет более или равно 6,5 и менее или равно 10,4.
4. Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что массовое процентное соотношение C3=(Y2O3+MgO)/SiO2 составляет по меньшей мере 0,2.
5. Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что диапазон массового процентного содержания MgO составляет от более 11% до не более 13,5%.
6. Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками по любому из пп. 1-3, отличающаяся содержанием CeO2 и одного или более компонентов, выбранных из группы, состоящей из SrO, La2O3, ZnO, B2O3 и ZrO2, причем полное содержание CeO2, SrO, La2O3, ZnO, B2O3 и ZrO2 по отношению к массе указанной композиции составляет менее 2 мас. %.
7. Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что суммарное массовое процентное содержание Al2O3+MgO+Li2O составляет по меньшей мере 28,1%.
8. Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что массовое процентное соотношение MgO/CaO составляет по меньшей мере 1,6.
9. Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками по п. 1, отличающаяся содержанием следующих компонентов, имеющих содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 57,4 до 61,4% Al2O3 от 17,5 до 20,5% MgO от 10,3 до 14% Y2O3 от 2,9 до 4% CaO от 2 до 6,3% Li2O+Na2O+K2O меньше или равно 1% Li2O меньше или равно 0,75% TiO2 менее 1,4% Fe2O3 от 0,05 до 1% CeO2 от 0,05 до 0,55%,
причем суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%, массовое процентное соотношение C1=Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,293 и массовое процентное соотношение C2=(Al2O3+MgO+Li2O)/Y2O3 составляет более или равно 6,5 и менее или равно 10,4.
10. Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками по п. 1, отличающаяся содержанием следующих компонентов, имеющих содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 58 до 60,4% Al2O3 от 17,5 до 20,5% MgO от 10,5 до 14% Y2O3 от 2,9 до 4% CaO от 2 до 6% Li2O+Na2O+K2O меньше или равно 1% Li2O меньше или равно 0,75% TiO2 менее 1,4% Fe2O3 от 0,05 до 1% CeO2 от 0,05 до 0,55%,
причем суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%, диапазон массового процентного соотношения C1=Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,293, диапазон массового процентного соотношения C2=(Al2O3+MgO+Li2O)/Y2O3 составляет более или равно 6,5 и менее или равно 10,4 и суммарное массовое процентное содержание Al2O3+MgO+Li2O составляет по меньшей мере 28,1%.
11. Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками по п. 1, отличающаяся содержанием следующих компонентов, имеющих содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 58 до 60,4% Al2O3 от 17,7 до 20,1% MgO более 11%, но не более 13,5% Y2O3 от 2,9 до 4% CaO от 2,3 до 5,8% Li2O+Na2O+K2O меньше или равно 1% Li2O от 0,05 до 0,7% TiO2 менее 1,4% Fe2O3 от 0,05 до 1% CeO2 от 0,05 до 0,55%,
причем суммарное массовое процентное содержание компонентов, перечисленных выше, составляет по меньшей мере 98%, массовое процентное соотношение C1=Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,293, массовое процентное соотношение C2=(Al2O3+MgO+Li2O)/Y2O3 составляет более или равно 6,5 и менее или равно 10,4 и суммарное массовое процентное содержание Al2O3+MgO+Li2O составляет по меньшей мере 29,1%.
12. Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками по п. 1, отличающаяся содержанием следующих компонентов, имеющих содержание, выраженное в массовых процентах:
SiO2 от 57,4 до 61,4% Al2O3 от 17,5 до 20,5% MgO от 10,3 до 14% Y2O3 от 2,9 до 4,2% CaO от 2 до 6,3% Li2O+Na2O+K2O меньше или равно 1% Li2O меньше или равно 0,75% TiO2 менее 1,4% Fe2O3 от 0,05 до 1%
SrO+CeO2+F2 менее 2%
SrO от 0 до 1,7% CeO2 0,05 до 0,55% F2 от 0 до 0,5%,
причем массовое процентное соотношение C1=Al2O3/SiO2 составляет по меньшей мере 0,293 и массовое процентное соотношение C2=(Al2O3+MgO+Li2O)/Y2O3 составляет более или равно 6,5 и менее или равно 10,4.
13. Стекловолокно, полученное из стекловолоконной композиции по любому из пп. 1-12.
14. Композиционный материал, характеризующийся содержанием стекловолокна по п. 13.
RU2019129079A 2017-01-26 2019-09-16 Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками, стекловолокно и композиционный материал на его основе RU2747140C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710057315.3A CN108358460A (zh) 2017-01-26 2017-01-26 一种高性能玻璃纤维组合物及其玻璃纤维和复合材料
CN201710057315.3 2017-01-26

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017143175A Division RU2017143175A (ru) 2017-01-26 2017-02-14 Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками, стекловолокно и композиционный материал на его основе

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019129079A3 RU2019129079A3 (ru) 2021-03-16
RU2019129079A RU2019129079A (ru) 2021-03-16
RU2747140C2 true RU2747140C2 (ru) 2021-04-28

Family

ID=60326217

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017143175A RU2017143175A (ru) 2017-01-26 2017-02-14 Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками, стекловолокно и композиционный материал на его основе
RU2019129079A RU2747140C2 (ru) 2017-01-26 2019-09-16 Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками, стекловолокно и композиционный материал на его основе

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017143175A RU2017143175A (ru) 2017-01-26 2017-02-14 Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками, стекловолокно и композиционный материал на его основе

Country Status (22)

Country Link
US (1) US10207949B2 (ru)
EP (1) EP3287423B1 (ru)
JP (1) JP2018521944A (ru)
KR (1) KR102001011B1 (ru)
CN (2) CN108358460A (ru)
AU (2) AU2017267862A1 (ru)
BR (1) BR112017027999B1 (ru)
CA (1) CA2984193C (ru)
CL (1) CL2018002753A1 (ru)
DK (1) DK3287423T3 (ru)
ES (1) ES2769179T3 (ru)
HR (1) HRP20200074T1 (ru)
HU (1) HUE047506T2 (ru)
MA (1) MA41662B1 (ru)
MX (1) MX2017013622A (ru)
PL (1) PL3287423T3 (ru)
PT (1) PT3287423T (ru)
RU (2) RU2017143175A (ru)
SA (1) SA517390350B1 (ru)
SI (1) SI3287423T1 (ru)
WO (1) WO2017197933A2 (ru)
ZA (1) ZA201708662B (ru)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000054756A (ko) * 2000-06-22 2000-09-05 김종완 투자 성향 분석 프로그램
KR100420486B1 (ko) * 2000-07-08 2004-03-02 주식회사 라스이십일 사용자 성향분석 기능을 갖는 네트워크 기반의 개인화서비스 제공 시스템
KR20020033894A (ko) * 2000-10-30 2002-05-08 김원국 사용자 선호도 분석을 이용한 정보제공 서비스 방법
KR100461990B1 (ko) * 2001-07-03 2004-12-14 주식회사 소프트그램 개인정보 보호가 가능한 맞춤형 정보 서비스 방법
CN105731813B (zh) * 2016-02-29 2018-07-31 巨石集团有限公司 一种高模量玻璃纤维组合物及其玻璃纤维和复合材料
CN105753329B (zh) * 2016-03-15 2018-07-31 巨石集团有限公司 一种高性能玻璃纤维组合物及其玻璃纤维和复合材料
CN108358460A (zh) * 2017-01-26 2018-08-03 巨石集团有限公司 一种高性能玻璃纤维组合物及其玻璃纤维和复合材料
CN109422464B (zh) 2017-08-30 2020-05-19 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
WO2019126252A1 (en) 2017-12-19 2019-06-27 Ocv Intellectual Capital, Llc High performance fiberglass composition
CN109678350B (zh) 2018-06-22 2022-03-04 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
US11306021B2 (en) * 2018-11-26 2022-04-19 Owens Coming Intellectual Capital, LLC High performance fiberglass composition with improved elastic modulus
US11524918B2 (en) 2018-11-26 2022-12-13 Owens Corning Intellectual Capital, Llc High performance fiberglass composition with improved specific modulus
CN111233338B (zh) * 2019-12-19 2022-04-29 重庆国际复合材料股份有限公司 一种高折射率、高性能玻璃纤维
CN111559871A (zh) * 2020-06-08 2020-08-21 重庆国际复合材料股份有限公司 低成本高性能玻璃纤维组合物及其玻璃纤维和复合材料
EP4169884A1 (en) * 2020-06-18 2023-04-26 Nippon Electric Glass Co., Ltd. Composition for glass fiber
CN111747654B (zh) * 2020-07-10 2022-04-01 巨石集团有限公司 一种高模量玻璃纤维组合物及其玻璃纤维和复合材料
CN111807707B (zh) * 2020-07-10 2021-11-09 巨石集团有限公司 一种高模量玻璃纤维组合物及其玻璃纤维和复合材料
CN112679099B (zh) * 2021-03-12 2021-05-28 山东墨匠新材料科技有限公司 一种高强度高模量玻璃纤维组合物
CN113929299B (zh) * 2021-10-21 2023-08-25 泰山玻璃纤维有限公司 高模玻璃组合物、高模玻璃纤维和复合材料
TW202330430A (zh) * 2021-12-02 2023-08-01 日商日本板硝子股份有限公司 玻璃纖維
JP7235915B1 (ja) * 2022-05-31 2023-03-08 日本板硝子株式会社 ガラス繊維およびガラス繊維用組成物
CN116390896A (zh) * 2022-05-31 2023-07-04 日本板硝子株式会社 玻璃纤维及玻璃纤维用组合物
CN116282934B (zh) * 2023-02-24 2023-08-15 泰山玻璃纤维有限公司 高镁高比模量玻璃纤维组合物及玻璃纤维

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000313634A (ja) * 1999-02-25 2000-11-14 Nippon Sheet Glass Co Ltd ガラス組成物およびその製造方法、ならびにそれを用いた情報記録媒体用基板、情報記録媒体および情報記録装置
RU2335466C1 (ru) * 2006-12-12 2008-10-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Стекло
US20160068428A1 (en) * 2014-09-09 2016-03-10 Ppg Industries Ohio, Inc. Glass Compositions, Fiberizable Glass Compositions, and Glass Fibers Made Therefrom
CN105693099A (zh) * 2015-11-06 2016-06-22 泰山玻璃纤维有限公司 一种耐化学腐蚀的玻璃纤维
CN105819698A (zh) * 2016-03-15 2016-08-03 巨石集团有限公司 一种高性能玻璃纤维组合物及其玻璃纤维和复合材料

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2129102C1 (ru) 1997-04-18 1999-04-20 Акционерное общество открытого типа "НПО Стеклопластик" Стекло для производства стекловолокна
US7799713B2 (en) 2005-11-04 2010-09-21 Ocv Intellectual Capital, Llc Composition for high performance glass, high performance glass fibers and articles therefrom
CN102849958B (zh) * 2012-10-12 2015-04-29 重庆国际复合材料有限公司 一种玻璃纤维
US9278883B2 (en) * 2013-07-15 2016-03-08 Ppg Industries Ohio, Inc. Glass compositions, fiberizable glass compositions, and glass fibers made therefrom
MA40158A1 (fr) * 2015-01-20 2017-10-31 Jushi Group Co Ltd Composition de fibre de verre, fibre de verre et matériau composite la contenant
CN105731814B (zh) * 2016-02-29 2019-01-01 巨石集团有限公司 一种高模量玻璃纤维组合物及其玻璃纤维和复合材料
CN105731813B (zh) * 2016-02-29 2018-07-31 巨石集团有限公司 一种高模量玻璃纤维组合物及其玻璃纤维和复合材料
CN105693100B (zh) * 2016-03-15 2018-06-26 巨石集团有限公司 一种高性能玻璃纤维组合物及其玻璃纤维和复合材料
CN105753329B (zh) * 2016-03-15 2018-07-31 巨石集团有限公司 一种高性能玻璃纤维组合物及其玻璃纤维和复合材料
CN106007369B (zh) 2016-05-11 2018-04-06 山东玻纤集团股份有限公司 一种增强型玻璃纤维组合物
CN106082639B (zh) * 2016-06-07 2018-09-14 巨石集团有限公司 一种高模量玻璃纤维组合物及其玻璃纤维和复合材料
CN108358460A (zh) * 2017-01-26 2018-08-03 巨石集团有限公司 一种高性能玻璃纤维组合物及其玻璃纤维和复合材料

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000313634A (ja) * 1999-02-25 2000-11-14 Nippon Sheet Glass Co Ltd ガラス組成物およびその製造方法、ならびにそれを用いた情報記録媒体用基板、情報記録媒体および情報記録装置
RU2335466C1 (ru) * 2006-12-12 2008-10-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Стекло
US20160068428A1 (en) * 2014-09-09 2016-03-10 Ppg Industries Ohio, Inc. Glass Compositions, Fiberizable Glass Compositions, and Glass Fibers Made Therefrom
CN105693099A (zh) * 2015-11-06 2016-06-22 泰山玻璃纤维有限公司 一种耐化学腐蚀的玻璃纤维
CN105819698A (zh) * 2016-03-15 2016-08-03 巨石集团有限公司 一种高性能玻璃纤维组合物及其玻璃纤维和复合材料

Also Published As

Publication number Publication date
BR112017027999A2 (pt) 2018-08-28
ZA201708662B (en) 2018-12-19
US20180208497A1 (en) 2018-07-26
WO2017197933A2 (zh) 2017-11-23
CA2984193C (en) 2019-05-28
SI3287423T1 (sl) 2020-03-31
EP3287423B1 (en) 2019-12-25
PT3287423T (pt) 2020-01-28
SA517390350B1 (ar) 2021-06-13
PL3287423T3 (pl) 2020-05-18
AU2019226221A1 (en) 2019-09-26
RU2019129079A3 (ru) 2021-03-16
ES2769179T3 (es) 2020-06-24
JP2018521944A (ja) 2018-08-09
RU2017143175A3 (ru) 2019-06-11
KR20180096495A (ko) 2018-08-29
AU2017267862A1 (en) 2018-08-09
MA41662A1 (fr) 2018-09-28
CN108358460A (zh) 2018-08-03
CL2018002753A1 (es) 2019-01-18
HRP20200074T1 (hr) 2020-04-03
US10207949B2 (en) 2019-02-19
KR102001011B1 (ko) 2019-10-21
BR112017027999B1 (pt) 2022-10-11
EP3287423A2 (en) 2018-02-28
DK3287423T3 (da) 2020-02-03
MX2017013622A (es) 2018-03-08
RU2019129079A (ru) 2021-03-16
MA41662B1 (fr) 2019-10-31
HUE047506T2 (hu) 2020-04-28
CN113800773A (zh) 2021-12-17
RU2017143175A (ru) 2019-06-11
EP3287423A4 (en) 2018-08-22
CA2984193A1 (en) 2018-02-22
WO2017197933A3 (zh) 2018-01-11
AU2019226221B2 (en) 2020-03-19
CN113800773B (zh) 2023-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2747140C2 (ru) Стекловолоконная композиция с высокими эксплуатационными характеристиками, стекловолокно и композиционный материал на его основе
CA2989224C (en) High-modulus glass fiber composition, glass fiber and composite material therefrom
US10294142B2 (en) High modulus glass fibre composition, and glass fibre and composite material thereof
US10377662B2 (en) High performance glass fibre composition, and glass fibre and composite material thereof
RU2732764C9 (ru) Композиция стекловолокна и стекловолокно и композиционный материал на его основе
US10590027B2 (en) High performance glass fiber composition, and glass fiber and composite material thereof
CN111747654B (zh) 一种高模量玻璃纤维组合物及其玻璃纤维和复合材料
US9758423B2 (en) Glass fiber composition and glass fiber and composite material thereof
CN111807707B (zh) 一种高模量玻璃纤维组合物及其玻璃纤维和复合材料
RU2800528C1 (ru) Композиция высокомодульного стекловолокна, стекловолокно и композитный материал на его основе