用于增强应用的低密度和高强度玻璃纤维的制作方法

专利名称：用于增强应用的低密度和高强度玻璃纤维的制作方法
技术领域：
本发明涉及低密度和高强度玻璃纤维，和适用于增强应用的包含低密度和高强度玻璃纤维的纱线、织物和复合材料。
背景技术：
多年来玻璃纤维已经被用于增强不同的聚合物树脂。用于增强应用的一些通常使用的玻璃组合物包括“E-玻璃”和“D-玻璃”族的组合物。另一种通常使用的玻璃组合物以商品名“3-261&88”市售自46￥心1 511，南卡罗莱纳州)。多年来将玻璃纤维排布来形成织物。在常规的玻璃纤维织造操作中，玻璃织物是通过将纬线纱(也称作“纬纱”)交织到多个经纱中来机织的。通常，这是如下来实现的:将经纱以大体平行的、平面阵列来布置到织布机上，之后以预定的重复图案将纬线纱穿过经纱之上和之下，来将该纬线纱织到经纱中。所用的图案将取决于期望的织物式样。经纱典型的是通过从轴衬或者纺丝机来衰减多个熔融玻璃流而形成的。其后，将涂料(或者初级施胶组合物)施用到单个玻璃纤维上，并且将纤维聚集在一起来形成原丝。该原丝随后通过经由加捻框架(twist frame)将该原丝转移到绕线筒来加工成纱线。在这个转移过程中，该原丝可以给以加捻来有助于将纤维束保持在一起。然后这些加捻的原丝缠绕在绕线筒的周围，并且将该绕线筒用于机织工艺中。经纱在织布机上的定位典型的是通过织布机经轴来进行。织布机经轴包含规定数目的经纱(也称作“经轴(ends)”)，其以基本上平行的排列(也称作“经片”)缠绕在圆柱芯的周围。织布机经轴制备典型的需要将多个纱线包(每个包包含织布机经轴所需数目的经轴的一部分)合并成单包装或者织布机经轴。例如和虽然不限于此，50英寸(127cm)宽、7781式样织物(其利用DE75纱线输入)典型的需要2868经轴。但是，用于形成织布机经轴的常规装置不允许全部的这些经轴在一个操作中从绕线筒转移到单个经轴上。所以，生产了包含所需数目的经轴的一部分的多个经轴(典型的称作“段经轴”)，并且其后合并来形成织布机经轴。以一种类似于织布机经轴的方式，段经轴典型的包括圆柱芯，其包含多个基本平行的缠绕在那里的经纱。虽然本领域技术人员公认的是段经轴可以包含用于形成最终的织布机经轴所需的任何数目的经纱，但是通常段经轴所包含的经轴的数目受限于经线排列的线轴架的能力。对于7781式样织物来说，典型的提供了每个都是DE75的717个经轴的四个段经轴，并且当合并时提供了经片所需的2868个经轴，如上所述。
如前所述，将初级施胶组合物施用到玻璃纤维上，典型的是在刚刚成形之后进行。传统上，将用于形成机织织物中所用的连续玻璃纤维原丝的细丝用含水淀粉-油胶结剂来处理，其典型的包括部分的或者完全糊精化的淀粉或者直链淀粉、氢化植物油、阳离子润湿齐U、乳化剂和水，这是本领域技术人员公知的。关于这样的施胶组合物更多的信息，参见K.Loewenstein,The Manufacturing Technology of Continuous Glass Fibres,(第 3版，1993)第237-244页，其明确在此引入作为参考。虽然这样的施胶组合物通常足够强来在纤维成型和织布机经轴制造加工过程中为纤维提供保护，但是它们通常不能用于保护玻璃纤维(特别是经纱纤维)抗高速机织过程中的研磨和磨损。结果，在纺织工业中通常的实践是将经纱送过浆纱机，其在织布机经轴制造过程中将浆纱胶施用到经纱，来以后面将要更详细讨论的方式提供所需的另外的保护。更明确的，该浆纱操作提供了媒介来将另外的成膜化学品加入到形成经纱片的纤维上。典型的，该浆纱胶包括完全或者部分水解的聚乙烯醇(PVA)材料，并且是6-8%固体范围的混合物，粘度是15-20厘泊(CPS)。该浆纱胶典型的是如下来施用的:经由一系列浸没辊将经纱片浸没在含有浆纱胶的容器中，然后将它送过挤压辊系统，其除了挤压辊的固定负载之外，典型的还施加了 15-20磅/平方英寸的挤压压力到涂覆的纱线上(该挤压压力可以根据纱线直径而变化)，来除去多余的浆纱胶。该浆纱胶可以在高温施用，例如在130-150 0F (54-660C )或者在室温，这取决于PVA生产商的推荐。在从纱线片上挤压了多余的胶料之后，将该浆纱胶合的片以本领域已知的任何常规方式进行干燥，例如但不限于将该片送过加热辊和/或热空气干燥炉。在带有加热辊或者罐的浆纱机中，罐的表面温度典型的是240-280 T (116-138°C)。干燥的实际温度曲线会部分的取决于罐的排列，罐的数目和纱线速度。在热空气干燥炉中，炉子中的空气温度典型的是275-300 T (135-149°C)。在干燥后，将该经纱片送过一系列的分离棒来分离经片，和通过钩筘组件和梳子来合并经片和确保经轴不彼此粘连。该纱线片然后缠绕到织布机经轴上。
初级淀粉-油涂料和浆纱胶二者与用于填充带有涂覆的纱线的机织织物的聚合物树脂基质材料是不相容的。结果，在掺入到织物机织之前，这些涂料必须从织物上除去，例如通过热清洁和/或洗涤来从这些纱线除去到基质材料中。例如，一种典型的一步加热清洁方法可以包括将织物在600-800 0F (316-4270C )加热70-80小时来除去淀粉-油初级施胶组合物和浆纱胶。在一种可选择的两步操作中，将该织物通过炉子解开，在这里将它曝露于火焰，其烧掉了一部分的胶料，然后在600-800 °F (316-427°C )加热50-60小时。这个两步操作的第一步骤有时候称作熔焦化，并且典型的用于加热清洁的由粗纱线机织的织物(即，7628式样织物)。
当在成形过程中将与树脂基质材料相容的初级施胶组合物施用到单个玻璃纤维上时，已经发现施用另外的浆纱胶来保护玻璃纤维不是必需的。结果，取消了对通过施用浆纱胶的另外的纤维保护的需要。但是，已经观察到当这样的具有树脂相容性涂层的经纱简单的从多个段经轴缠绕到织布机经轴上时，例如通过将经纱送过浆纱机而无需另外的浆纱胶，加热、和干燥(有时候称作“干浆纱”)来形成织布机经轴时，织布机经轴缺陷的数目，例如由于辊压和加捻端而产生的端部破裂的数目，是过多的。辊压端(其是一个条件，其中相邻的玻璃原丝彼此辊压和加捻在一起)是特别麻烦的，因为它们会导致机织过程中端部破裂，其依次与织物品质问题 例如经轴脱出，有绒毛的经轴，碎切经轴和不期望的纱线接头有关。不过，在浆纱机上不使用浆纱胶，而是用具有树脂相容性涂层的经纱制造织布机经轴的能力是重要的，因为在纺织工业中，形成织布机经轴的主要方法是使用浆纱机，并且大部分的机织操作已经具有这种类型的装置。

发明内容
本发明的各种实施方案总体涉及低密度和高强度玻璃纤维，和涉及包含适用于增强应用的低密度和高强度玻璃纤维的玻璃纤维原丝、纱线、织物和复合材料。本发明的一些实施方案涉及玻璃纤维原丝。这里公开了许多可纤维化的玻璃组合物作为本发明的一部分，并且应当理解本发明的各种实施方案可以包含玻璃纤维、玻璃纤维原丝、纱线和掺有由这样的组合物所形成的玻璃纤维的其他产品。在一方面，本发明的玻璃纤维原丝包含多个玻璃纤维，该纤维包含含有下面的组分的玻璃组合物:SiO2 60-68 重量 ％;B2O3 7-12 重量 ％;Al2O3 9-15 重量0/0;MgO 8-15 重量 ％;CaO 0-4 重量 ％ ；

Li2O 0-2 重量 ％;Na2O 0-1 重量 ％ ；K2O 0-1 重量 ％ ；Fe2O3 0-1 重量 ％ ；F2 0-1 重量 ％ ；TiO2 0-2 重量 ％;和其他成分总共0-5重量％ ；其中(Li2CHNa2CHK2O)含量小于2重量％，和其中MgO含量基于重量％是CaO含量的至少两倍。在另一方面，本发明的玻璃纤维原丝包含多个玻璃纤维，该纤维包含包含下面的组分的玻璃组合物:SiO2 53.5-77 重量 ％ ；B2O3 4.5-14.5 重量 ％;Al2O3 4.5-18.5 重量 ％ ；MgO 4-12.5 重量 ％ ；CaO 0-10.5 重量 ％ ；Li2O 0-4 重量 ％ ；Na2O 0-2 重量 ％ ；K2O 0-1 重量 ％ ；Fe2O3 0-1 重量 ％ ；F20-2 重量 ％ ；
TiO2 0-2 重量 ％;和
其他成分总共0-5重量％。
在一些实施方案中，多个玻璃纤维的直径可以是大约5微米-大约13微米。在一些实施方案中，该玻璃纤维原丝至少部分地涂覆有施胶组合物。
本发明的一些实施方案涉及由至少一种玻璃纤维原丝形成的纱线，该玻璃原丝是由此处所述的玻璃组合物形成的。本发明的一些实施方案涉及含有至少一种玻璃纤维原丝的织物，该玻璃原丝是由此处所述的玻璃组合物形成的。在一些实施方案中，织物中所用的纬纱可以包含至少一种玻璃纤维原丝。在一些实施方案中经纱可以包含至少一种玻璃纤维原丝。在一些实施方案中，玻璃纤维原丝可以用于形成本发明的织物所用的纬纱和经纱二者中。在一些实施方案中，本发明的织物可以包括平织织物、斜纹织物、网纹织物、缎织织物、缝编织物或者3D机织织物。
本发明的一些实施方案涉 及复合材料，其包含聚合物树脂和由此处所述的不同的玻璃组合物之一所形成的玻璃纤维。该玻璃纤维在本发明的一些实施方案中可以形成玻璃纤维原丝。在一些实施方案中，该玻璃纤维可以掺入到织物例如机织织物中。例如，该玻璃纤维可以处于机织形成织物的纬纱和/或经纱中。在其中该复合材料包含织物的实施方案中，该织物可以包括平织织物、斜纹织物、网纹织物、缎织织物、缝编织物或者3D机织织物。该玻璃纤维可以掺入到其他形式以及下面更详细讨论的复合材料中。
关于聚合物树脂，本发明的复合材料可以包含一种或多种的多种聚合物树脂。在一些实施方案中，该聚合物树脂包含下面的至少一种:聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚酰胺树月旨、聚酰亚胺树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚碳酸酯树脂、热塑性聚氨酯树脂、酚类树月旨、聚酯树脂、乙烯基酯树脂、聚二环戊二烯树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚醚酮树脂、氰酸酯树月旨、双马来酰亚胺树脂和热固性聚氨酯树脂。在一些实施方案中该聚合物树脂可以包括环氧树脂。
本发明的复合材料可以具有多种形式，并且可以用于多种应用中。例如和不限于此，该复合材料可以包括航空航天复合材料、航空复合材料、天线屏蔽器、层合体、纤维-金属层合体和其他材料。作为一个例子，纤维-金属层合体可以包含各种的玻璃增强的复合材料的层和金属片。在一种实施方案中，纤维-金属层合体可以包含预浸料坯(其包含聚合物树脂)和织物(其包含由此处所述的各种的玻璃组合物之一所形成的多个玻璃纤维)，粘合固定到到该预浸料坯的一个表面上的第一金属片，和粘合固定到该预浸料坯第二表面上的第二金属片，以使得该预浸料坯位于两个金属片之间。在另一实施方案中，第二预浸料坯位于第二金属片和第三金属片之间。在一种实施方案中，该金属片可以包含铝和该聚合物树脂可以包含环氧。
这些和其他实施方案将在下面的详细说明中更详细的讨论。
具体实施方式
在本说明书中，除非另有指示，表示说明书中所用的成分、反应条件等的量的全部数字被理解为在全部的情况中是用术语“大约”修饰的。因此，除非有相反的指示，否则下面的说明书中阐明的数字参数是近似的，其可以根据本发明所寻求获得的期望的性能而变化。最起码，和并非打算使用等价原则来限制权利要求的范围，每个数字参数应当至少按照所报告的有效数字的数值和通过使用通常的四舍五入技术来解释。虽然阐明本发明宽的范围的数字范围和参数是近似的，但是在具体实施例中所述的数值是尽可能精确来报告的。但是任何数值本质上包含由可应用的测试测量中存在的标准偏差所必然形成的误差。另外要注意的是，作为本说明书中所用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括了复数指示物，除非明确的和毫无疑义的限制到一种指示物之外。用玻璃纤维增强一些材料如聚合物树脂会产生具有改进的抗冲击性和/或其他令人期望的机械性能的复合材料。对于一些玻璃纤维增强应用来说，令人期望的是可以使用更强、更轻量和更成本有效的玻璃纤维。高强度和/或高模量与低密度的组合对于一些航空航天和运输应用来说是特别重要的，在其中重量经常是一个重要的设计参数。与包含玻璃的玻璃纤维相比，在本发明的一些实施方案中有用的玻璃纤维可以表现出高的应变失效、高强度和/或低纤维密度，该组合能够产生玻璃纤维增强的复合材料，其具有对于给定的纤维体积分数或者给定的复合材料性能来说具有更低的面密度。在一些实施方案中，该玻璃纤维可以排列成织物。在一些实施方案中，本发明的玻璃纤维可以以其他形式来提供，包括例如和不限于短切原丝(干或者湿)、纱线、织物、预浸料坯等。简言之，各种实施方案的玻璃组合物(和由其形成的任何纤维)可以用于多种应用中。已经开发了可纤维化的玻璃组合物，其提供相对于标准的E-玻璃改进的电性能(即，低介电常数Dk和/或低耗散系数Df)，同时提供与以前的低Dk玻璃方案相比更有益于商业实践中的纤维成型的温度-粘度关系。这样的玻璃组合物描述在美国专利N0.7829490和2011年9月9日申请的美国专利申请系列号13/229012中，二者的内容在此以它们全部引入作为参考。描述在美国专利N0.7829490和美国专利申请系列号13/229012中的玻璃组合物的另一任选的方面是至少一些的该组合物可以用相对低的原料批次成本来商业制造。

本发明的一些实施方案涉及玻璃纤维原丝。本发明的一些实施方案涉及包含玻璃纤维原丝的纱线。本发明一些实施方案的纱线特别适于机织应用。另外，本发明的一些实施方案涉及玻璃纤维织物。本发明一些实施方案的玻璃纤维织物特别适用于增强应用，特别是其中低密度和高模量、高强度和/或高应变失效是重要的增强应用中。此外，本发明的一些实施方案涉及复合材料，其含有玻璃纤维原丝，玻璃纤维纱线和玻璃纤维织物，例如纤维增强聚合物复合材料。本发明的一些复合材料特别适用于增强应用，特别是其中低密度和高模量、高强度和/或高应变失效是重要的增强应用中，例如航空航天、航空、风能、天线屏蔽器和其他应用。本发明的一些复合材料可以特别适用于任何这样的应用，在其中高抗冲击性和低密度是令人期望的。示例性的应用包括航空航天应用、航空应用、汽车应用、海运应用、风能应用、桥梁工程和天线屏蔽器等。本发明的一些实施方案涉及航空航天复合材料。本申请的其他实施方案涉及航空复合材料。本发明的仍然的其他实施方案涉及适用于风能应用的复合材料。本发明的一些实施方案涉及预浸料坯。本发明的其他实施方案涉及层合体。本发明的一些实施方案涉及纤维-金属层合体(例如位于金属片之间的玻璃纤维预浸料坯)，其可以例如用于次级飞机结构中。本发明的其他实施方案涉及天线屏蔽器。本发明的一些实施方案涉及玻璃纤维原丝。在一些实施方案中，本发明的玻璃纤维原丝包含多个玻璃纤维，该纤维包含含有下面的组分的玻璃组合物:SiO2 60-68 重量 ％ ；
B2O3 7-12 重量 ％;
Al2O3 9-15 重量 ％;
MgO 8-15 重量 ％ ；
CaO 0-4 重量 ％ ；
Li2O 0-2 重量 ％ ；
Na2O 0-1 重量％;
K2O 0-1 重量 ％ ；
Fe2O3 0-1 重量 ％ ；
F20-1 重量 ％ ；
TiO2 0-2 重量 ％;和
其他成分总共0-5重量％。
在一些实施方案中，(Li20+Na20+K20)含量可以小于2重量％,和MgO含量基于重量％可以是CaO含量的至少两倍。
在一些实施方案中，本发明的玻璃纤维原丝包含多个玻璃纤维，该纤维包含包含下面的组分的玻璃组合物:
SiO2 53.5-77 重量 ％ ；
B2O3 4.5-14.5 重量 ％ ；
Al2O3 4.5-18.5 重量 ％ ；
MgO 4-12.5 重量 ％ ；
CaO 0-10.5 重量 ％ ；
Li2O 0-4 重量 ％ ；
Na2O 0-2 重量 ％ ；
K2O 0-1 重量 ％ ；
Fe2O3 0-1 重量 ％ ；
F20-2 重量 ％ ；
TiO2 0-2 重量 ％;和
其他成分总共0- 5重量％。
在一些实施方案中，本发明的玻璃纤维原丝包含含有下面组分的玻璃组合物:
SiO2 60-68 重量 ％ ；
B2O3 7-12 重量 ％;
Al2O3 9-15 重量 ％;
MgO 8-15 重量 ％ ；
CaO 0-4 重量 ％ ；
Li2O >0-2 重量 ％ ；
Na2O 0-1 重量 ％ ；
K2O 0-1 重量 ％ ；
Fe2O3 0-1 重量 ％ ；
F20-1 重量％;
TiO2 0-2 重量 ％;和
其他成分总共0-5重量％ ；其中Li2O含量大于Na2O含量或者大于K2O含量。这里公开了许多的其他玻璃组合物作为本发明的一部分，并且本发明的其他实施方案涉及由这样的组合物所形成的玻璃纤维原丝。在一些实施方案中，由此处所述的玻璃组合物所形成的玻璃纤维原丝可以表现出令人期望的性能，例如改进的纤维强度、杨氏模量、失效应变和/或线性热膨胀系数，同时还表现出相对低的密度。包含此处公开的其他玻璃组合物的玻璃纤维原丝也会表现出一种或多种这样令人期望的性能。玻璃纤维原丝可以包含不同直径的玻璃纤维，这取决于期望的应用。在一些实施方案中，本发明的玻璃纤维原丝包含直径为大约5-大约13 iim的至少一种玻璃纤维。在其他实施方案中，该至少一种玻璃纤维的直径是大约5-大约m。在一些实施方案中，本发明的玻璃纤维原丝可以形成粗纱。粗纱可以包含合股的、多头的或者单头的直拉粗纱。包含本发明的玻璃纤维原丝的粗纱可以包含具有不同直径和密度的直拉单头粗纱，这取决于期望的应用。在一些实施方案中，包含本发明的玻璃纤维原丝的粗纱表现出高到大约112yd/lb的密度。本发明的一些实施方案涉及包含此处所公开的至少一种玻璃纤维原丝的纱线。在一些实施方案中，本发明的纱线包含至少一种玻璃纤维原丝，该原丝所包含的玻璃组合物包含 60-68 重量 % 的 SiO2, 7-12 重量 % 的 B2O3,9-15 重量 % 的 Al2O3,8-15 重量 % 的 MgO, 0-4重量％的CaO，0-2重量％的Li20,0-1重量％的Na20,0-1重量％的K20,0-1重量％的F2O3,0-1重量％的F2,0-2重量％的TiO2和总共0-5重量％的其他成分。在一些实施方案中，纱线包含至少一种玻璃纤维原丝，其所含的玻璃组合物包含53.5-77重量％的SiO2,4.5-14.5重量 ％ 的 B2O3,4.5-18.5 重量 ％ 的 Al2O3,4-12.5 重量 ％ 的 MgO，0-10.5 重量 ％ 的 CaO，0-4 重量％的Li20,0-2重量％的Na20,0-1重量％的K20,0-1重量％的F2O3,0-2重量％的F2,0-2重量％的TiO2和总共0-5重量％的其他成分。在其他实施方案中,本发明的纱线可以包含至少一种玻璃纤维原丝，其包含此处公开的作为本发明一部分的其他玻璃组合物之一。在一些实施方案中，本发明的纱线包含此处所公开的至少一种玻璃纤维原丝，其中该至少一种玻璃纤维原丝至少部分地涂覆有施胶组合物。在一些实施方案中，该施胶组合物是与热固性聚合物树脂相容的。在其他实施方案中，该施胶组合物可以包含淀粉-油施胶组合物。纱线可以具有不同的线性质量密度，这取决于期望的应用。在一些实施方案中，本发明的纱线的线性质量密度是5000yd/lb-大约10000yd/lb。纱线可以具有不同的加捻度和方向，这取决于期望的应用。在一些实施方案中，本发明的纱线在z方向上的加捻是大约0.5-大约2圈/英寸。在其他实施方案中，本发明的纱线在z方向上的加捻度是大约0.7圈/英寸。纱线可以由一个或多个加捻在一起和/或弯折的原丝制成，这取决于期望的应用。纱线可以由一个或者多个加捻在一起但不弯折的原丝制成；这样的纱线称作“单线”。本发明的纱线可以由一 个或者多个加捻在一起但不弯折的原丝制成。在一些实施方案中，本发明的纱线包含加捻在一起的1-4个原丝。在其他实施方案中，本发明的纱线包含I个加捻的原丝。
在热清洁和精整之后，与由常规的玻璃组合物制成的纱线相比，一些实施方案的包含本发明的玻璃组合物的纱线会证实改进的断裂负荷保持性。
本发明的一些实施方案涉及包含至少一种玻璃纤维原丝的织物。在一些实施方案中，织物包含至少一种玻璃纤维原丝，其所含的玻璃组合物包含60-68重量％的SiO2, 7-12重量％的B2O3,9-15重量％的Al2O3,8-15重量％的MgO，0-4重量％的CaO，0-2重量％的Li20,0-1重量％的Na20,0-1重量％的K20，0-1重量％的F2O3,0-1重量％的F2,0-2重量％的TiO2和总共0-5重量％的其他成分。在一些实施方案中，织物包含至少一种玻璃纤维原丝，其所含的玻璃组合物包含53.5-77重量％的SiO2,4.5-14.5重量％的B2O3,4.5-18.5重量％的Al2O3,4-12.5重量％的MgO，0-10.5重量％的CaO，0-4重量％的Li20,0-2重量％的Na20,0-1重量％的K20，0-1重量％的F2O3,0-2重量％的F2,0-2重量％的TiO2和总共0_5重量％的其他成分。在其他实施方案中，本发明的织物可以包含至少一种玻璃纤维原丝，其包含此处公开的作为本发明一部分的其他玻璃组合物之一。在一些实施方案中，本发明的织物包含此处公开的纱线。本发 明的织物在一些实施方案中可以包含至少一种纬纱，其包含此处所公开的至少一种玻璃纤维原丝。本发明的织物在一些实施方案中可以包含至少一种经纱，其包含此处所公开的至少一种玻璃纤维原丝。在一些实施方案中，本发明的织物包含至少一种纬纱(其包含此处所公开的至少一种玻璃纤维原丝)和至少一种经纱(其包含此处所公开的至少一种玻璃纤维原丝)。
在本发明的包含织物的一些实施方案中，玻璃纤维织物是根据工业织物式样N0.7781机织的织物。在其他实施方案中，该织物包含平织织物、斜纹织物、网纹织物、缎织织物、缝编织物(也称作非压接织物)或者“三维”机织织物。
本发明的一些实施方案涉及复合材料。在一些实施方案中，本发明的复合材料包含聚合物树脂和多个位于该聚合物树脂中的玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维中的至少一种包含含有下面的组分的玻璃组合物=60-68重量％的SiO2, 7-12重量％的B2O3,9_15重量％的 Al2O3,8-15 重量 ％ 的 MgO，0-4 重量 ％ 的 CaO，0-2 重量 ％ 的 Li20,0-1 重量 ％ 的 Na20,0-1重量％的K20，0-1重量％的F2O3,0-1重量％的F2,0-2重量％的TiO2和总共0_5重量％的其他成分。本发明的复合材料在一些实施方案中包含聚合物树脂和多个位于该聚合物树脂中的玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维中的至少一种包含含有下面的组分的玻璃组合物:53.5-77 重量 ％ 的 SiO2,4.5-14.5 重量 ％ 的 B2O3,4.5-18.5 重量 ％ 的 Al2O3,4-12.5 重量 ％的 MgO，0-10.5 重量 ％ 的 CaO，0-4 重量 ％ 的 Li20,0-2 重量 ％ 的 Na20,0-1 重量 ％ 的 K20，0-1重量％的F2O3,0-2重量％的F2,0-2重量％的TiO2和总共0-5重量％的其他成分。在其他实施方案中，本发明的复合材料可以包含聚合物树脂和多个位于该聚合物树脂中的玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维中的至少一种是由此处公开的作为本发明一部分的其他玻璃组合物之一形成的。在一些实施方案中，本发明的复合材料包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的至少一种此处公开的玻璃纤维原丝。在一些实施方案中，本发明的复合材料包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的至少一部分的粗纱，该粗纱包含至少一种此处所公开的玻璃纤维原丝。在其他实施方案中，本发明的复合材料包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的至少一种此处所公开的纱线。在仍然的其他实施方案中，本发明的复合材料包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的至少一种此处所公开的织物。在一些实施方案中，本发明的复合材料包含至少一种纬纱(其包含至少一种此处公开的玻璃纤维原丝)和至少一种经纱(其包含至少一种此处所公开的玻璃纤维原丝)。本发明的复合材料可以包含不同的聚合物树脂，这取决于期望的性能和应用。在本发明包含复合材料的一些实施方案中，该聚合物树脂包含环氧树脂。在本发明的包含复合材料的其他实施方案中，该聚合物树脂可以包含聚乙烯树脂，聚丙烯树脂，聚酰胺树脂，聚酰亚胺树脂，聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂，聚碳酸酯树脂，热塑性聚氨酯树脂，酚类树脂，聚酯树脂，乙烯基酯树脂，聚二环戊二烯树脂，聚苯硫醚树脂，聚醚醚酮树脂，氰酸酯树脂，双马来酰亚胺树脂和热固性聚氨酯树脂。本发明的一些实施方案涉及航空航天复合材料。在一些实施方案中，本发明的航空航天复合材料表现出期望用于航空航天应用的性能，例如高模量，高失效应变和/或低密度。本发明的一些航空航天复合材料的低密度会使得这样的复合材料是航空航天应用中特别期望的，在其中减少的重量是重要的。本发明的航空航天复合材料的成本也会小于航空航天应用中所用的其他复合材料。在一些实施方案中，本发明的航空航天复合材料包含聚合物树脂和布置在该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维中的至少一种包含含有下面的组分的玻璃组合物:60-68重量％的SiO2, 7-12重量％的B2O3,9-15重量％的Al2O3,8-15重量％的MgO，0-4重量％的CaO，0-2重量％的Li20,0-1重量％的Na20,0-1重量％的K20,0-1重量％的F2O3,0-1重量％的F2,0-2重量％的TiO2和总共0-5重量％的其他成分。本发明的航空航天复合材料在一些实施方案中包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维的至少一种包含含有下面组分的玻璃组合物=53.5-77重量％的SiO2,
4.5-14.5 重量 ％ 的 B2O3,4.5-18.5 重量 ％ 的 Al2O3,4-12.5 重量 ％ 的 MgO，0-10.5 重量 ％ 的CaO, 0-4 重量 ％ 的 Li20,0-2 重量 ％ 的 Na20,0-1 重量 ％ 的 K20,0-1 重量 ％ 的 F2O3,0-2 重量 ％的F2,0-2重量％的TiO2和总共0-5重量％的其他成分。在其他实施方案中，本发明的航空航天复合材料可以包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维的至少一种是由此处公开的作为本发明一部分的其他玻璃组合物之一形成的。

在一些实施方案中，本发明的航空航天复合材料包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的至少一种此处所公开的玻璃纤维原丝。在一些实施方案中，本发明的航空航天复合材料包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的至少一部分的粗纱，该粗纱包含作为此处公开的至少一种玻璃纤维原丝。在其他实施方案中，本发明的航空航天复合材料包含聚合物树脂和位于聚合物树脂中的至少一种此处公开的纱线。在仍然的其他实施方案中，本发明的航空航天复合材料包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的至少一种此处公开的织物。在一些实施方案中，本发明的航空航天复合材料包含至少一种纬纱(其包含此处所公开的至少一种玻璃纤维原丝)和至少一种经纱(其包含此处所公开的至少一种玻璃纤维原丝)。本发明的航空航天复合材料可以包含不同的聚合物树脂，这取决于期望的性能和应用。在本发明的包含航空航天复合材料的一些实施方案中，该聚合物树脂包含环氧树月旨。在本发明的包含航空航天复合材料的其他实施方案中，该聚合物树脂可以包含聚乙烯树脂，聚丙烯树脂，聚酰胺树脂，聚酰亚胺树脂，聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂，聚碳酸酯树脂，热塑性聚氨酯树脂，酚类树脂，聚酯树脂，乙烯基酯树脂，聚二环戊二烯树脂，聚苯硫醚树脂，聚醚醚酮树脂，氰酸酯树脂，双马来酰亚胺树脂和热固性聚氨酯树脂。本发明的航空航天复合材料能够用于其中的零件的例子可以包括但不限于地板面板、吊挂箱、厨房(galleys)、座椅靠背和其他内部隔间(其潜在的易于冲击)以及外部部件例如直升飞机动叶片。
本发明的一些实施方案涉及航空复合材料。在一些实施方案中，本发明的航空复合材料表现出用于航空应用所期望的性能，例如高模量，高应变失效和/或低密度。本发明的一些航空复合材料的高失效应变会使得这样的复合材料是航空应用中特别期望的，在其中高抗冲击性是重要的，例如飞机内部应用。在一些实施方案中，与由E-玻璃织物形成的复合材料相比，本发明的航空复合材料会证实提高的冲击性能。本发明的航空复合材料的成本也会小于航空应用中所用的其他复合材料。本发明的航空复合材料可以适用于飞机内部(包括行李存储箱、座位和地板等)。
在一些实施方案中，本发明的航空复合材料包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维的至少一种包含含有下面的组分的玻璃组合物:60-68 重量 ％ 的 SiO2, 7-12 重量 ％ 的 B2O3,9-15 重量 ％ 的 Al2O3,8-15 重量 ％ 的 MgO，0-4 重量 ％ 的 CaO，0-2 重量 ％ 的 Li20,0-1 重量 ％ 的 Na20,0-1 重量 ％ 的 K20，0-1 重量 ％ 的 F2O3,0-1重量％的F2,0-2重量％的TiO2和总共0-5重量％的其他成分。本发明的航空复合材料在一些实施方案中包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维的至少一种包含含有下面的组分的玻璃组合物:53.5-77重量％的SiO2,4.5-14.5重量 ％ 的 B2O3,4.5-18.5 重量 ％ 的 Al2O3,4-12.5 重量 ％ 的 MgO，0-10.5 重量 ％ 的 CaO，0-4 重量％的Li20,0-2重量％的Na20,0-1重量％的K20，0-1重量％的F2O3,0-2重量％的F2,0-2重量％的TiO2和总共0-5重量％的其他成分。在其他实施方案中，本发明的航空复合材料可以包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维的至少一种是由此处公开的作为本发明的一部分的其他玻璃组合物之一形成的。
在一些实施方案中，本发明的航空复合材料包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的至少一种此处所公开的玻璃纤维原丝。在一些实施方案中，本发明的航空复合材料包含聚合物树脂和位于该聚合 物树脂中的至少一部分的粗纱，该粗纱包含此处所公开的至少一种玻璃纤维原丝。在其他实施方案中，本发明的航空复合材料包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的至少一种此处公开的纱线。在仍然的其他实施方案中，本发明的航空复合材料包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的至少一种此处公开的织物。在一些实施方案中，本发明的航空复合材料包含至少一种纬纱(其包含此处公开的至少一种玻璃纤维原丝)和至少一种经纱(其包含此处公开的至少一种玻璃纤维原丝)。
本发明的航空复合材料可以包含不同的聚合物树脂，这取决于期望的性能和应用。在本发明的包含航空复合材料的一些实施方案中，该聚合物树脂包含酚树类脂。在本发明的包含航空复合材料的其他实施方案中，该聚合物树脂可以包括环氧树脂，聚乙烯树脂，聚丙烯树脂，聚酰胺树脂，聚酰亚胺树脂，聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂，聚碳酸酯树脂，热塑性聚氨酯树脂，酚类树脂，聚酯树脂，乙烯基酯树脂，聚二环戊二烯树脂，聚苯硫醚树脂，聚醚醚酮树脂，氰酸酯树脂，双马来酰亚胺树脂和热固性聚氨酯树脂。本发明的航空航天复合材料能够用于其中的零件的例子可以包括但不限于地板面板、吊挂箱、厨房(galleys)、座椅靠背和其他内部隔间(其潜在的易于冲击)以及外部部件例如直升飞机动叶片。
本发明的一些实施方案涉及能够用于风能应用的复合材料应用。在一些实施方案中，本发明的适用于风能应用的复合材料表现出用于风能应用所期望的性能，例如高模量/高失效应变和低密度。本发明的适用于风能应用的复合材料的成本也会小于风能应用中所用的其他复合材料。本发明的复合材料可以适用于风轮机叶片中，特别是长的风轮机叶片，其是更轻重量的，但是仍然强于其他的长的风轮机叶片。在一些实施方案中，本发明的适用于风能应用的复合材料包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维的至少一种包含含有下面的组分的玻璃组合物:60-68重量％的SiO2, 7-12重量％的B2O3,9-15重量％的Al2O3,8-15重量％的MgO, 0-4重量％的CaO，0-2重量％的Li20,0-1重量％的Na20,0-1重量％的K20,0-1重量％的F2O3,0-1重量％的F2,0-2重量％的TiO2和总共0-5重量％的其他成分。本发明的适用于风能应用的复合材料在一些实施方案中包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维的至少一种包含含有下面的组分的玻璃组合物:53.5-77重量％的 SiO2,4.5-14.5 重量 ％ 的 B2O3,4.5-18.5 重量 ％ 的 Al2O3,4-12.5 重量 ％ 的 MgO，0-10.5 重量 ％ 的 CaO，0-4 重量 ％ 的 Li20,0-2 重量 ％ 的 Na20,0-1 重量 ％ 的 K20,0-1 重量 ％ 的 F2O3,0-2重量％的F2,0-2重量％的TiO2和总共0-5重量％的其他成分。在其他实施方案中，本发明的航空复合材料可以包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维的至少一种是由此处公开的作为本发明一部分的其他玻璃组合物之一形成的。在一些实施方案中，本发明的适用于风能应用的复合材料包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的至少一种此处公开的玻璃纤维原丝。在一些实施方案中，本发明的适用于风能应用的复合材 料包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的至少一部分的粗纱，该粗纱包含此处公开的至少一种玻璃纤维原丝。在其他实施方案中，本发明的适用于风能应用的复合材料包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的至少一种此处公开的纱线。在仍然的其他实施方案中，本发明的适用于风能应用的复合材料包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的至少一种此处公开的织物。在一些实施方案中，本发明的适用于风能应用的复合材料包含至少一种纬纱(其包含至少一种此处公开的玻璃纤维原丝)和至少一种经纱(其包含至少一种此处公开的玻璃纤维原丝)。本发明的适用于风能应用的复合材料可以包含不同的聚合物树脂，这取决于期望的性能和应用。在本发明的包含适用于风能应用的复合材料的一些实施方案中，该聚合物树脂包括环氧树脂。在本发明的包含适用于风能应用的复合材料的其他实施方案中，该聚合物树脂可以包括聚酯树脂，乙烯基酯树脂，热固性聚氨酯树脂或者聚二环戊二烯树脂。本发明的一些实施方案涉及层合体。本发明的层合体可以包含多个片状层组合来形成层合体。在一些实施方案中，本发明的层合体包含至少一种层，该层包含此处所述的复合材料。在一些实施方案中，本发明的层合体包含至少一种包含复合材料的层，该复合材料包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维的至少一种包含含有下面的组分的玻璃组合物=60-68重量％的SiO2, 7-12重量％的B2O3,9-15重量％的 Al2O3,8-15 重量 ％ 的 MgO，0-4 重量 ％ 的 CaO，0-2 重量 ％ 的 Li20,0-1 重量 ％ 的 Na20,0-1 重量％的K20,0-1重量％的F2O3,0-1重量％的F2,0-2重量％的TiO2和总共0_5重量％的其他成分。本发明的层合体在一些实施方案中包含至少一种包含复合材料的层，该复合材料包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维的至少一种包含含有下面的组分的玻璃组合物=53.5-77重量％的SiO2,4.5-14.5重量％的B2O3,4.5-18.5重量％的Al2O3,4-12.5重量％的MgO，0-10.5重量％的CaO，0-4重量％的Li20,0-2重量％的Na20,0-1重量％的K20，0-1重量％的F2O3,0-2重量％的F2, 0-2重量％的TiO2和总共0_5重量％的其他成分。在其他实施方案中，本发明的层合体可以包含至少一种包含复合材料的层，该复合材料包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维的至少一种是由此处公开的作为本发明一部分的其他玻璃组合物之一形成的。
在一些实施方案中，本发明的层合体包含复合材料，其包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的至少一种此处公开的玻璃纤维原丝。在一些实施方案中，本发明的层合体包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的至少一部分的粗纱，该粗纱包含此处公开的至少一种玻璃纤维原丝。在其他实施方案中，本发明的层合体包含复合材料，其包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的至少一种此处公开的纱线。在仍然的其他实施方案，本发明的层合体包含复合材料，其包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的至少一种此处公开的织物。在一些实施方案中，本发明的层合体包含至少一种纬纱(其包含此处公开的至少一种玻璃纤维原丝)和至少一种经纱(其包含此处公开的至少一种玻璃纤维原丝)。
本发明的层合体可以包含不同的聚合物树脂，这取决于期望的性能和应用。在本发明的包含层合体的一些实施方案中，该聚合物树脂包含环氧树脂。在本发明的包含复合材料的其他实施方案中，该聚合物树脂可以包含聚乙烯树脂，聚丙烯树脂，聚酰胺树脂，聚酰亚胺树脂，聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂，聚碳酸酯树脂，热塑性聚氨酯树脂，酚类树脂，聚酯树脂，乙烯基酯树脂，聚二环戊二烯树脂，聚苯硫醚树脂，聚醚醚酮树脂，氰酸酯树脂，双马来酰亚胺树脂和热固性聚氨酯树脂。
本发明的一些实施方案涉及预浸料坯。本发明的预浸料坯可以包含聚合物树脂和至少一种此处公开的玻璃纤维原丝。在一些实施方案中，本发明的预浸料坯包含聚合物树脂和与该聚合物树脂接触的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维的至少一种包含含有下面的组分的玻璃组合物:60-68重量％的SiO2, 7-12重量％的B2O3,9-15重量％的Al2O3,8-15重量％的MgO，0-4重量％的CaO，0-2重量％的Li20,0-1重量％的Na20,0-1重量％的K2O,0-1重量％的F2O3,0-1重量％的F2,0-2重量％的TiO2和总共0_5重量％的其他成分。本发明的预浸料坯在一些实施方案中包含聚合物树脂和与该聚合物树脂接触的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维的至少一种包含含有下面组分的玻璃组合物:53.5-77重量％的SiO2,4.5-14.5 重量 ％ 的 B2O3,4.5-18.5 重量 ％ 的 Al2O3,4-12.5 重量 ％ 的 MgO，0-10.5 重量 ％ 的CaO, 0-4 重量 ％ 的 Li20,0-2 重量 ％ 的 Na20,0-1 重量 ％ 的 K20，0-1 重量 ％ 的 F2O3,0-2 重量 ％的F2,0-2重量％的TiO2和总共0-5重量％的其他成分。在其他实施方案中，本发明的预浸料坯可以包含聚合物树脂和与该聚合物树脂接触的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维的至少一种是由此处公开的作为本发明一部分的其他玻璃组合物之一形成的。
在一些实施方案中，本发明的预浸料坯包含聚合物树脂和与该聚合物树脂接触的至少一种此处公开的玻璃纤维原丝。在一些实施方案中，本发明的预浸料坯包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的至少一部分的粗纱，该粗纱包含此处公开的至少一种玻璃纤维原丝。在其他实施方案中，本发明的预浸料坯包含聚合物树脂和与该聚合物树脂接触的至少一种此处公开的纱线。在仍然的其他实施方案，本发明的预浸料坯包含聚合物树脂和与该聚合物树脂接触的至少一种此处公开的织物。在一些实施方案中，本发明的预浸料坯包含至少一种纬纱( 其包含此处公开的至少一种玻璃纤维原丝)和至少一种经纱(其包含此处公开的至少一种玻璃纤维原丝)。本发明的预浸料坯可以包含不同的聚合物树脂，这取决于期望的性能和应用。在本发明的包含预浸料坯的一些实施方案中，该聚合物树脂包含环氧树脂。在本发明的包含预浸料坯的其他实施方案中，该聚合物树脂可以包含聚乙烯树脂，聚丙烯树脂，聚酰胺树月旨，聚酰亚胺树脂，聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂，聚碳酸酯树脂，热塑性聚氨酯树脂，酚类树月旨，聚酯树脂，乙烯基酯树脂，聚二环戊二烯树脂，聚苯硫醚树脂，聚醚醚酮树脂，氰酸酯树月旨，双马来酰亚胺树脂和热固性聚氨酯树脂。本发明的预浸料还在一些实施方案中可以掺入到其他产品中。例如在一些实施方案中，本发明的预浸料坯可以掺入到纤维-金属层合体中。将本发明的预浸料坯掺入到纤维-金属层合体中会是有利的，因为在一些实施方案中，该预浸料坯可以具有优异的裂纹滞止性能和比重，相对于可能使用的金属片(例如铝合金片)而言。几个纤维-金属层合体例如GLARE和ARALL是公知的，并且本发明的预浸料坯能够容易的掺入到那些结构中。纤维-金属层合体例如GLARE ( “玻璃层合体铝增强的环氧树脂”)和ARALL (—种芳酰胺纤维基纤维-金属层合体)是作为用于航空航天应用的轻重量机身材料而开发的，并且GLARE通常用于机身应用，ARALL通常用于机翼应用。GLARE纤维-金属层合体的传统结构是玻璃纤维/环氧预浸料坯(单轴向或者双轴向的)与预处理的铝箔(即，0.2-0.4mm厚的2024T3箔，使用专有方法蚀刻来提高到复合材料层上的附着力)的交替层。这些层合结构会在飞机结构中具有宽的适应性，这归因于它们的优异的疲劳性能，降低的腐蚀率和在应力冒口(例如孔、铆钉、边缘)存在下缓慢的裂纹扩展特性。这样的层合体典型的是在高压釜中模制的或者在热和压力 下压缩的。GLARE纤维-金属层合体的一个例子可以带有3层铝和2层双轴向复合材料，并且有时候称作GLARE3/2层合体。还可以存在这样的实施方案，其带有4层的铝和3层的复合材料，或者5层的铝和4层的复合材料。本发明的预浸料坯可以代替到这样的GLARE和ARALL纤维-金属层合体(或者其他纤维-金属层合体)中，作为目前用于这样的产品中的玻璃纤维预浸料坯的替代品。因此，纤维-金属层合体可以包含根据本发明的一些实施方案的预浸料坯，粘合固定到该预浸料还一个表面上的第一金属片和粘合固定到该预浸料还第二表面上的第二金属片，以使得该预浸料坯位于两个金属片之间。在一些实施方案中，多层预浸料坯可以掺入例如3/2排列(在金属/预浸料坯/金属/预浸料坯/金属排列中，处于三个金属片之间的两个预浸料坯层)，4/3排列(在金属/预浸料坯/金属/预浸料坯/金属/预浸料坯/金属排列中，处于四个金属片之间的三个预浸料坯层)，5/4排列(在金属/预浸料坯/金属/预浸料坯/金属/预浸料坯/金属/预浸料坯/金属排列中，处于五个金属片之间的四个预浸料坯层)或者其他排列中。在一些实施方案中，该金属片可以包含铝或者典型的用于纤维-金属层合体中的其他金属。在一些实施方案中，该预浸料坯中所用的聚合物树脂包含环氧。在一些实施方案中，该预浸料坯是使用用于受控的结合线厚度的薄膜粘接剂粘合固定到金属片上的，如本领域技术人员已知的那样。在一些实施方案中，分别的粘接剂是不需要的，因为预浸料坯中所用的聚合物树脂(例如环氧)能够将该预浸料坯粘附到金属片上。本发明的一些实施方案涉及天线屏蔽器。天线屏蔽器是雷达罩或者结构化壳，其典型的是使用这样的材料来构建的，该材料提供了低的介电常数来使得向/来自雷达的信号反射最小。高成本纤维例如石英和芳酰胺以及高强度玻璃纤维已经被成功用于生产与不同的树脂体系相组合的天线屏蔽器。除了雷达透明度要求之外，用于天线屏蔽器的材料优选提供了高硬度/强度以及优异的耐久性特征，来经受环境负荷(风、雪、雨、冰雹、温度波动和UV降解)。根据本发明一些实施方案的玻璃纤维可以具有5.3ilMHz的介电常数，其虽然高于石英(约3.5)，但是低于E-玻璃(6.3-6.6ilMHz)和与S_2Glass (5-5.4ilMHz)相当，这使得它是用于天线屏蔽器应用的一种合适的玻璃纤维。
在一些实施方案中，本发明的天线屏蔽器包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维的至少一种包含含有下面的组分的玻璃组合物:60-68 重量 ％ 的 SiO2, 7-12 重量 ％ 的 B2O3,9-15 重量 ％ 的 Al2O3,8-15 重量 ％ 的 MgO，0-4 重量 ％ 的 CaO，0-2 重量 ％ 的 Li20,0-1 重量 ％ 的 Na20,0-1 重量 ％ 的 K20，0-1 重量 ％ 的 F2O3,0-1重量％的F2,0-2重量％的TiO2和总共0-5重量％的其他成分。本发明的天线屏蔽器在一些实施方案中包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维的至少一种包含含有下面的组分的玻璃组合物:53.5-77重量％的SiO2,4.5-14.5重量％的 B2O3,4.5-18.5 重量 ％ 的 Al2O3,4-12.5 重量 ％ 的 MgO，0-10.5 重量 ％ 的 CaO，0-4 重量 ％ 的Li20,0-2重量％的Na20,0-1重量％的K20，0-1重量％的F2O3,0-2重量％的F2,0-2重量％的TiO2和总共0-5重量％的其他成分。在其他实施方案中，本发明的天线屏蔽器可以包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维的至少一种是由此处公开的作为本发明一部分的其他玻璃组合物之一形成的。
在一些实施方案中，本发明的天线屏蔽器包含雷达罩或者结构化壳，其包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的至少一种此处公开的玻璃纤维原丝。在一些实施方案中，本发明的天线屏蔽器包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的至少一部分的粗纱，该粗纱包含此处公开的至少一种玻璃纤维原丝。在其他实施方案中，本发明的天线屏蔽器包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的至少一种此处公开的纱线。在仍然的其他实施方案，本发明的天线屏蔽器包含聚合物树脂和位于该聚合物树脂中的至少一种此处公开的织物。在一些实施方案中，本发明的天线屏蔽器包含至少一种纬纱(其包含此处公开的至少一种玻璃纤维原丝)和至少一种经纱(其包含此处公开的至少一种玻璃纤维原丝)。
本发明的天线屏蔽器可 以包含不同的聚合物树脂，这取决于期望的性能和应用。在本发明涉及天线屏蔽器的一些实施方案中，该聚合物树脂可以包括环氧树脂，酚类树脂树脂，聚乙烯树脂，聚丙烯树脂，聚酰胺树脂，聚酰亚胺树脂，聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂，聚碳酸酯树脂，热塑性聚氨酯树脂，酚类树脂树脂，聚酯树脂，乙烯基酯树脂，聚二环戊二烯树脂，聚苯硫醚树脂，聚醚醚酮树脂，氰酸酯树脂，双马来酰亚胺树脂和热固性聚氨酯树脂。
在本发明中有用的玻璃纤维可以通过本领域技术人员已知的任何合适的方法来制造，例如但不限于此上所述的方法。此外，初级施胶组合物可以使用本领域技术人员已知的任何合适的方法施用到玻璃纤维上。在一些实施方案中，该施胶组合物可以在形成玻璃纤维之后立即施用。该施胶组合物可以包含本领域技术人员已知的用于增强应用的任何合适的施胶组合物。在一些实施方案中，该施胶组合物不包含淀粉-油施胶组合物。在本发明的包含施胶组合物(其不包含淀粉-油施胶组合物)的一些实施方案中，在机织应用中使用纤维或者原丝之前，施胶的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝不需要进一步用浆纱组合物处理。在包含施胶组合物(其不包含淀粉-油施胶组合物)的其他实施方案中，在机织应用中使用纤维或者原丝之前，施胶的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝可以任选的进一步用浆纱组合物处理。在本发明的包含初级施胶组合物的一些实施方案中，该施胶组合物可以包含淀粉-油施胶组合物。在本发明的包含淀粉-油施胶组合物的一些实施方案中，该淀粉-油施胶组合物可以稍后从由至少一种施胶的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝所形成的织物中除去。在一些实施方案中，该淀粉-油胶结可以使用本领域技术人员已知的任何合适的方法从织物上除去，例如但不限于热清洁。在本发明的包含织物(从其上已经除去了淀粉-油施胶组合物)的实施方案中，本发明的织物可以进一步用面漆处理。本发明的玻璃纤维原丝可以通过本领域技术人员已知的任何合适的方法来制备。本发明的玻璃纤维织物通常可以通过本领域技术人员已知的任何合适的方法来制造，例如但不限于将纬线纱线(也称作“纬纱”)交织到多个经纱中。这样的交织可以如下来完成:将经纱以通常平行的、平面阵列来布置到织布机上，和其后以预定的重复图案将纬线纱线送过经纱之上和之下，来将该纬线纱线机织到经纱中。所用的图案将取决于期望的织物式样。经纱通常可以使用本领域技术人员已知的技术来制备。经纱可以通过从轴衬或者纺丝机来衰减多个熔融玻璃流而形成。其后，将施胶组合物施用到单个玻璃纤维上，并且将纤维聚集在一起来形成原丝。该原丝随后通过经由加捻框架将该原丝转移到绕线筒来加工成纱线。在这个转移过程中，该原丝可以给以加捻来有助于将纤维束保持在一起。这些加捻的原丝然后缠绕在绕线筒的周围，并且将该绕线筒用于机织方法中。经纱在织布机上的定位通常可以使用本领域技术人员已知的技术来进行。经纱在织布机上的定位可以通过织布机经轴来进行。织布机经轴包含规定数目的经纱(也称作“经轴”)，其以基本上平行的排列(也称作“经片”)缠绕在圆柱芯的周围。织布机经轴制备可以包含将多个纱线包(每个包包含织布机经轴所需数目的经轴的一部分)合并成单包装或者织布机经轴。例如和虽然不限于此，50英寸(127cm)宽、7781式样织物(其利用DE75纱线输入)典型的需要2868经轴。但是，用于形成织布机经轴的常规装置不允许全部的这些经轴在一个操作中从绕线筒转移到单个经轴上。所以，可以生产包含所需数目的经轴的一部分的多个经轴(典型的称作“段经轴”)，并且其后合并来形成织布机经轴。以一种类似于织布机经轴的方式，段经轴可以包括圆柱芯，其包含多个基本平行的缠绕在那里的经纱。虽然本领域技术人员公认的是段经轴可以包含用于形成最终的织布机经轴所需的任何数目的经纱，但是通常段经轴所包含的经轴的数目受限于经线排列的线轴架的能力。对于7781式样织物来说，典型的提供了 717经轴的四个段经轴，每个DE75，并且当合并时提供了经片所需的2868经轴，如上所述。本发明的复合材料可以通过本领域技术人员已知的任何合适的方法来制备，例如但不限于真空辅助树脂灌注模制，挤出混合，压缩模制，树脂转移模制，细丝卷绕，预浸料坯/高压釜固化，和拉剂成型。本发明的复合材料可以使用本领域技术人员已知的这样的模制技术来制备。具体的，本发明的实施方案的复合材料(其混有机织玻璃纤维织物)可以使用本领域技术人员已知的用于制备这样的复合材料的技术来制备。作为一个例子，本发明的一些复合材料可以使用真空辅助压缩模制来制造，该技术是本领域技术人员已知的，并且简要描述如下。作为本领域技术人员已知的，使用真空辅助压缩模制时，将堆叠的预 浸溃的玻璃织物置于压机的压盘中。在本发明的一些实施方案中，该堆叠的预浸溃玻璃织物可以包括此处所说的本发明的一种或多种织物，其已经被切割成期望的尺寸和形状。通过完成用于相应层数的堆叠操作，将压机封闭，并且将压盘连接到真空泵上，以使得上面的压盘压到堆叠的织物上，直到达到期望的压力。真空有助于堆叠体中夹带的空气排出和提供了在模制层合体内减少的空穴含量。在压盘连接到真空泵之后，然后将压盘温度升高来加速树脂(例如热固性树脂)的转化率，升温到对于所用树脂具体的预定温度设定，并且在这个温度和压力设定保持，直到该层合体实现完全固化。在这时，关闭所述的加热，并且将该压盘通过水循环冷却，直到它们达到室温。然后可以打开该压盘，并且可以将模制的层合体从压机中除去。作为另一例子，本发明的一些复合材料可以使用真空辅助树脂灌注技术来制造，如此处进一步描述的。本发明的堆叠的玻璃纤维织物可以切割成期望的尺寸，并且置于有机硅释放处理的玻璃桌上。该堆叠体然后可以用剥离片层覆盖，安装流动增强介质，和使用尼龙装袋膜来真空装袋。接着，所谓的“存储物(lay up)”可以受到大约27英寸Hg的真空压力。分别的，该聚合物树脂(其打算用玻璃纤维织物增强)可以使用本领域技术人员已知的用于具体树脂的技术来制 备。例如对于一些聚合物树脂来说，适当的树脂(例如胺可固化的环氧树脂)可以与适当的固化剂(例如用于胺可固化环氧树脂的胺)以树脂制造商推荐的比例或者本领域技术人员已知的比例来混合。该合并的树脂然后可以在真空室脱气30分钟，并且灌注穿过织物预成品，直到实现织物堆叠体的基本上完全的浸湿。在这时，所述的桌子可以用加热的毯子(设定到大约45-50°C的温度)覆盖24小时。所形成的刚性复合材料可以然后脱模，并且在可编程的对流炉中，在大约250 T后固化4小时。但是，作为本领域技术人员已知的，不同的参数例如脱气时间、加热时间和后固化条件可以基于所用的具体的树脂系统而变化，并且本领域技术人员理解如何基于具体的树脂系统来选择这样的参数。本发明的层合体可以通过本领域技术人员已知的任何合适的手段来制备，例如但不限于灌注。本发明的预浸料坯可以通过本领域技术人员已知的任何合适的手段来制备，例如但不限于将玻璃纤维原丝、粗纱或者织物送过树脂浴；使用溶剂基树脂；或者使用树脂膜。本发明的纤维-金属层合体可以通过本领域技术人员已知的任何合适的手段，使用本发明的预浸料坯来制备。本发明的天线屏蔽器可以通过本领域技术人员已知的任何合适的手段来制备。如上所述，本发明的一些实施方案可以包含多个玻璃纤维。适用于本发明的玻璃纤维可以具有本领域技术人员已知的任何适当的直径，这取决于期望的应用。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维的直径是大约5-大约13iim。适用于本发明的其他实施方案的玻璃纤维的直径是大约5-7 u m。另外，适用于本发明的玻璃纤维和玻璃纤维原丝可以包含多种玻璃组合物，其也代表了本发明的实施方案。一些实施方案的这样的玻璃纤维和玻璃纤维原丝是如上所述的，并且其他的方案在下面描述。如上所述，适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝的一个例子包含玻璃组合物，其包含:SiO2 60-68 重量 ％;B2O3 7-12 重量 ％;Al2O3 9-15 重量 ％;
MgO 8-15 重量 ％ ；
CaO 0-4 重量 ％;
Li2O 0-2 重量 ％;
Na2O 0-1 重量 ％ ;
K2O 0-1 重量0/0;
Fe2O3 0-1 重量0/o ;
F20-1 重量0/o;
TiO2 0-2 重量 ％;和
其他成分总共0-5重量％。
适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含:
SiO2 60-68 重量 ％;
B2O3 7~12 重量 ％:
Al2O3 9-15 重量 ％;
MgO 8-15 重量0/0;
CaO 0-4 重量 ％;
Li2O >0-2 重量 ％;
Na2O 0-1 重量 ％ ;
K2O 0-1 重量 ％;
Fe2O3 0-1 重量 ％ ;
F2 0-1 重量％;
TiO2 0-2 重量 ％;和
其他成分总共0-5重量％ ；
其中Li2O含量大于Na2O含量或者大于K2O含量。在其他实施方案中，CaO含量是0-3重量％。在仍然的其他实施方案，CaO含量是0-2重量％。在一些实施方案中，CaO含量是0-1重量％。在本发明的一些实施方案中，MgO含量是8-13重量％。在其他实施方案中，MgO含量是9-12重量％。在一些实施方案中，TiO2含量是0-1重量％。在一些实施方案中，B2O3含量不大于10 重量％。在本发明的一些实施方案中，Al2O3含量是9-14重量％。在其他实施方案中，Al2O3含量是10-13重量％。在一些实施方案中，(Li2CHNa2CHK2O)含量小于2重量％。在一些实施方案中，该组合物包含0-1重量％的BaO和0-2重量％的ZnO。在其他实施方案中，该组合物基本上不含BaO和基本上不含ZnO。在一些实施方案中，其他成分(如果有的话)的存在总量是0-2重量％。在其他实施方案中，其他成分(如果有的话)的存在总量是0-1重量％。在一些实施方案中，Li2O含量是0.4-2.0重量％。在包含1^20含量为0.4-2.0重量％的其他实施方案中，Li2O含量大于(Na2CHK2O)含量。
适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含
SiO2 60-68 重量 ％;
B2O3 7-13 重量 ％;
Al2O3 9-15 重量 ％;
MgO 8-15 重量 ％;
CaO 0-4 重量 ％ ；
Li2O 0-2 重量 ％ ；
Na2O 0-1 重量 ％ ;
K2O 0-1 重量 ％;
Fe2O3 O-1 重量 ％ ；
F2 O-1 重量 ％ ;和
TiO2 0-2 重量0/0。
在一些实施方案中，该玻璃组合物的特征在于相对低含量的CaO，例如处于大约0-4重量％的量级。在仍然的其他实施方案中，CaO含量可以处于大约0-3重量％的量级。在一些实施方案中，MgO含量是CaO含量的双倍(基于重量％)。本发明的一些实施方案的MgO含量可以大于大约6.0重量％,和在其他实施方案中，MgO含量可以大于大约7.0重量％。适用于本发明的一些实施方案的一些玻璃组合物的特征在于存在小于1.0重量％的BaO0在其中仅仅存在痕量的杂质量的BaO的那些实施方案中，BaO含量的特征可以是不大于0.05重量％。
适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含
SiO2 60-68 重量 ％;
B2O3 7-12 重量 ％;
Al2O3 9 -15 重量0/0;
MgO 8-15 重量 ％;
CaO 0-4 重量 ％ ；
Li2O >0-2 重量 ％;
Na2O 0-1 重量 ％ ;
K2O 0-1 重量 ％;
Fe2O3 0-1 重量 ％ ;
F20-1 重量％;
TiO2 0-2 重量 ％;和
其他成分总共0-5重量％ ；
其中Li2O含量大于Na2O含量或者大于K2O含量,和其中选择所述成分来提供介电常数(Dk)在IMHz频率小于6.7的玻璃。在其他实施方案中，选择所述成分来提供介电常数(Dk)在IMHz频率小于6的玻璃。在仍然的其他实施方案中，选择所述成分来提供介电常数(Dk)在IMHz频率小于5.8的玻璃。在一些实施方案中，选择所述成分来提供介电常数(Dk)在IMHz频率小于5.6的玻璃。
适用于本发明的一些实施方案的玻璃组合物的成分可以基于期望的成型温度(定义为粘度是1000泊时的温度)和/或期望的液相线温度。在一些实施方案中，适用于本发明的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝包含玻璃组合物，其包含
SiO2 60-68 重量 ％ ；
B2O3 7-12 重量 ％;
Al2O3 9-15 重量 ％;MgO 8-15 重量 ％ ；CaO 0-4 重量 ％ ；Li2O >0-2 重量 ％ ；Na2O 0-1 重量 ％ ；K2O 0-1 重量 ％ ；Fe2O3 0-1 重量 ％ ；F20-1 重量 ％ ；TiO2 0-2 重量 ％;和
其他成分总共0-5重量％ ；其中Li2O含量大于Na2O含量或者大于K2O含量，和其中选择所述成分来提供在1000泊粘度时的成型温度Tf不大于1370°C。在其他实施方案中，选择所述成分来提供在1000泊粘度时的成型温度Tf不大于1320°C。在仍然的其他实施方案中，选择所述成分来提供在1000泊粘度时的成型温度Tf不大于1300°C。在一些实施方案中，选择所述成分来提供在1000泊粘度时的成型温度Tf不大于1290°C。在一些实施方案中，选择所述成分来提供在1000泊粘度时的成型温度Tf不大于1370°C和液相线温度IY至少低于该成型温度55°C。在其他实施方案中，选择所述 成分来提供在1000泊粘度时的成型温度Tf不大于1320°C和液相线温度IY至少低于该成型温度55°C。在仍然的其他实施方案中，选择所述成分来提供在1000泊粘度时的成型温度Tf不大于1300°C和液相线温度IY至少低于该成型温度55°C。在一些实施方案中，选择所述成分来提供在1000泊粘度时的成型温度Tf不大于1290°C和液相线温度IY至少低于成型温度55°C。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝的另外的例子包含玻璃组合物，其包含B2O3 小于 12 重量 ％;Al2O3 9-15 重量 ％;MgO 8-15 重量0/0;CaO 0-4 重量 ％ ；SiO2 60-68 重量 ％;Li2O >0-2 重量 ％;Na2O 0-1 重量 ％ ；K2O 0-1 重量 ％;Fe2O3 0-1 重量 ％ ；F2 O-1 重量 ％ ;和TiO2 0-2 重量 ％ ；其中该玻璃表现出介电常数(Dk)小于6.7和成型温度(Tf)在1000泊粘度不大于13700C，和其中Li2O含量大于Na2O含量或者大于K2O含量。在一些实施方案中，CaO含量是
0-1重量％。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝的另外的例子包含玻璃组合物，其包含
SiO2 60-68 重量 ％ ；
B2O3 7-12 重量 ％;
Al2O3 9-15 重量 ％;
MgO8-15 重量 ％ ；
CaO0-3 重量 ％;
Li2O 0.4-2 重量 ％ ；
Na2O 0-1 重量 ％ ；
K2O0-1 重量 ％ ；
Fe2O3 0-1 重量 ％ ；
F2O-1 重量 ％ ;和
TiO2 0-2 重量 ％ ；
其中该玻璃表现出介电常数(Dk)小于5.9和成型温度(Tf)在1000泊粘度不大于13000C，和其中Li2O含量大于Na2O含量或者大于K2O含量。
适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝的另一例子包含玻璃组合物,其基本组成为
SiO2 60-68 重量 ％ ；
B2O3 7-11 重量 ％;
Al2O3 9-13 重量0/0;
MgO8-13 重量 ％ ；
CaO0-3 重量 ％ ；
Li2O 0.4-2 重量 ％ ；
Na2O 0-1 重量 ％ ；
K2O0-1 重量 ％ ；
(Na20+K20 +Li20) 0-2 重量 ％ ；
Fe2O30-1 重量 ％ ；
F20-1 重量 ％ ;和
TiO20-2 重量 ％;
其中Li2O含量大于Na2O含量或者大于K2O含量。在一些实施方案中，CaO含量是0-1重量％。在包含CaO含量为0-1重量％的一些实施方案中，B2O3含量不大于10重量％。
适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含
SiO2 60-68 重量 ％ ；
B2O3 7-10 重量 ％ ；
Al2O3 9-15 重量0/0;
MgO8-15 重量 ％ ；
CaO0-4 重量 ％ ；
Li2O >0-2 重量 ％ ；
Na2O 0-1 重量 ％ ；
K2O0-1 重量 ％;
Fe2O3 0-1 重量 ％ ；F20-1 重量 ％ ；TiO2 0-2 重量 ％;和其他成分0-5重量％ ；其中Li2O含量大于Na2O含量或者大于K2O含量。在一些实施方案中,选择所述成分来提供介电常数(Dk)在IMHz小于6.7的玻璃。在其他实施方案中，选择所述成分来提供介电常数(Dk)在IMHz小于6的玻璃。在仍然的其他实施方案中，选择所述成分来提供介电常数(Dk)在IMHz小于5.8的玻璃。在一些实施方案中，选择所述成分来提供介电常数(Dk)在IMHz小于5.6的玻璃。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含:SiO2 53.5-77 重量 ％ ；·B2O3 4.5-14.5 重量 ％ ；Al2O3 4.5-18.5 重量 ％ ；MgO 4-12.5 重量 ％;CaO 0-10.5 重量 ％ ；Li2O 0-4 重量 ％ ；Na2O 0-2 重量 ％ ；K2O 0-1 重量 ％ ；Fe2O3 0-1 重量 ％ ；F20-2 重量 ％ ；TiO2 0-2 重量 ％;和其他成分总共0-5重量％。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含:SiO2 60-77 重量 ％;B2O3 4.5-14.5 重量 ％ ；Al2O3 4.5-18.5 重量 ％ ；MgO 8-12.5 重量 ％ ；CaO 0-4 重量 ％ ；Li2O 0-3 重量 ％ ；Na2O 0-2 重量 ％ ；K2O 0-1 重量 ％ ；Fe2O3 0-1 重量 ％ ；F20-2 重量 ％ ；TiO2 0-2 重量 ％;和其他成分总共0-5重量％。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含:
SiO2至少 60 重量 ％ ；B2O35-11 重量 ％;Al2O35-18 重量 ％ ；MgO5-12 重量 ％ ；CaO0-10 重量 ％ ；Li2O0-3 重量 ％ ；Na2O0-2 重量 ％ ；K2O0-1 重量 ％;Fe2O30-1 重量 ％ ；F20-2 重量 ％ ；TiO20-2 重量 ％;和其他成分总共0-5重量％。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含:`
SiO260-68 重量 ％ ；B2O35-10 重量 ％ ；Al2O310-18 重量 ％ ；MgO8-12 重量0/o;CaO0-4 重量 ％;Li2O0-3 重量 ％;Na2O0-2 重量％;K2O0-1 重量 ％;Fe2O30-1 重量％;F20-2 重量％;TiO20-2 重量 ％;和其他成分总共0-5重量％。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含:SiO262-68 重量 ％ ；B2O37_9 重量 ％ ；Al2O311-18 重量0/0;MgO8-11 重量0/o;CaO1-2 重量 ％ ；Li2O1-2 重量 ％ ；Na2O0-0.5 重量 ％ ；K2O0-0.5 重量 ％ ；Fe2O3O-0.5 重量 ％ ；F20.5-1 重量 ％ ；TiO20-1 重量 ％;和
其他成分总共0-5重量％。
适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含:
SiO2 62-68 重量 ％ ；
B2O3小于大约9重量％ ；
Al2O3 10-18 重量 ％ ；
MgO8-12 重量 ％ ;和
CaO0-4 重量 ％ ；
其中该玻璃表现出介电常数(Dk)小于6.7和成型温度(Tf)在1000泊粘度不大于1370 O。
适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含:
B2O3小于 14 重量 ％ ；
Al2O3 9-15 重量 ％;
MgO8-15 重量 ％ ；
CaO0-4 重量 ％ ;和
SiO2 60-68 重量 ％ ；
其中该玻璃表现出介电常数(Dk)小于6.7和成型温度(Tf)在1000泊粘度时不大于 1370 0C ο
适用于本发明的一些实施方案中的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含:
B2O3小于 9 重量 ％ ；
Al2O3 11-18 重量0/0;
MgO8-11 重量0/0;
CaO1-2 重量 ％ ;和
SiO2 62-68 重量 ％;
其中该玻璃表现出介电常数(Dk)小于6.7和成型温度(Tf)在1000泊粘度时不大于 1370 0C ο
适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含:
SiO2 60-68 重量 ％ ；
B2O37-13 重量0/0;
Al2O3 9-15 重量0/0;
MgO8-15 重量 ％ ；
CaO0-3 重量 ％ ；
Li2O 0.4-2 重量 ％ ；
Na2O 0-1 重量 ％ ；
K2O0-1 重量 ％;
Fe2O3 0-1 重量 ％ ；
F20-1 重量 ％;和TiO2 0-2 重量 ％ ；其中该玻璃表现出介电常数(Dk)小于5.9和成型温度(Tf)在1000泊粘度时不大于 1300。。。适用于本发明的一些实施方案的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝的另一例子包含玻璃组合物，其包含:SiO260-68 重量 ％ ；B2O37-11 重量％;Al2O39-13 重量％;MgO8-13 重量 ％ ；CaO0-3 重量 ％;Li2O0.4-2 重量 ％ ；Na2O0-1 重量 ％ ；K2O0-1 重量 ％ ；(Na20+K20+Li20) 0-2 重量 ％ ；Fe2O3 0-1 重量 ％ ；F20-1 重量 ％ ;和TiO20-2 重量 ％。除了或者代替上述的本发明的特征，本发明的一些实施方案的玻璃组合物可以用于提供耗散系数(Df)低于常规的电子E-玻璃的玻璃。在一些实施方案中，Df在IGHz时可以不大于0.0150，和在其他实施方案中在IGHz时不大于0.0100。在一些实施方案的玻璃组合物中，Df在IGHz时不大于0.007，和在其他实施方案中在IGHz时不大于0.003，和在仍然的其他实施方案中在IGHz时不大于0.002。 在一些实施方案中，能够用于本发明的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝中的玻璃组合物的特征在于相对低含量的CaO，例如处于大约0-4重量％的量级。在仍然的其他实施方案中，CaO含量可以处于大约0-3重量％的量级。在仍然的其他实施方案中，CaO含量可以处于大约0-2重量％的量级。通常，使得CaO含量最小化产生了电性能的改进，并且CaO含量在一些实施方案中已经降低到这样低的水平，以至于它可以被认为是任选的成分。在一些其他实施方案中，CaO含量可以处于大约1-2重量％的量级。另一方面，这种类型的玻璃的MgO含量是相对高的，其中在一些实施方案中，MgO含量是CaO含量的双倍(基于重量％)。本发明的一些实施方案的MgO含量可以大于大约
5.0重量％，和在其他实施方案中MgO含量可以大于8.0重量％。在一些实施方案中，组合物特征在于MgO含量例如处于大约8-13重量％的量级。在仍然的其他实施方案中，MgO含量可以处于大约9-12重量％的量级。在一些其他实施方案中,MgO含量可以处于大约8-12重量％的量级。在仍然的一些其他实施方案中，MgO含量可以处于大约8-10重量％的量级。在一些实施方案中，能够用于本发明的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝中的组合物的特征在于(MgO+CaO)含量，其例如小于16重量％。在仍然的其他实施方案中，(MgO+CaO)含量小于13重量％。在一些其他实施方案中，(MgO+CaO)含量是7-16重量％。在仍然的一些其他实施方案中，(MgO+CaO)含量可以处于大约10-13重量％的量级。
在仍然的一些其他实施方案，该组合物的特征可以在于(MgO+CaO)/(Li20+Na20+K20)含量比处于大约9.0的量级。在某些实施方案中，Li2O/(MgO+CaO)含量比可以处于大约0-2.0的量级。在仍然的一些其他实施方案中，Li2O/(MgO+CaO)含量比可以处于大约1-2.0的量级。在某些实施方案中，Li2O/(MgO+CaO)含量比可以处于大约1.0的量级。
在一些其他实施方案中，(Si02+B203)含量可以处于70-76重量％的量级。在仍然的其他实施方案中，(Si02+B203)含量可以处于70重量％的量级。在其他实施方案中，(Si02+B203)含量可以处于73重量％的量级。在仍然的其他实施方案中，Al2O3的重量％与B2O3的重量％之比处于1-3的量级。在一些其他实施方案中,Al2O3的重量％与B2O3的重量％之比处于1.5-2.5的量级。在某些实施方案中，SiO2含量处于65-68重量％的量级。
如上所述，现有技术的一些低Dk组合物具有需要包括大量的BaO的缺点，并且要注意的是，在本发明的一些实施方案的玻璃组合物中不需要BaO。虽然本发明有利的电和制造性能不排除BaO的存在，但是缺少有意包括的BaO可以被认为是本发明的一些实施方案的另一优点。因此，本发明的实施方案的特征可以在于存在小于1.0重量％的8&0。在其中仅仅存在痕量的杂质量的那些实施方案中，BaO含量可以表征为不大于0.05重量％。
能够用于本发明的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝中的组合物包括这样的B2O3，其的量小于现有技术的方案(其依赖高B2O3来实现低Dk)。这导致了明显的成本节约。在一些实施方案中，B2O3含量需要不大于13重量％或者不大于12重量％。本发明的一些实施方案还落入电子E-玻璃的ASTM定义中，即，不大于10重量％的B2O3。
在一些实施方案中，所述组合物的特征在于B2O3含量例如处于大约5-11重量％的量级。在一些实施方案中，B2O3含量可以是6-11重量％。B2O3含量在一些实施方案中可以是6-9重量％。在一些实施方案中，B2O3含量可以是5-10重量％。在一些其他实施方案中，B2O3含量不大于9重量％。在仍然的一些其他实施方案中，B2O3含量不大于8重量％。
在一些实施方案中，能够用于本发明的玻璃纤维或者玻璃纤维原丝中的组合物的特征在于Al2O3含量例如处于大约5-18重量％的量级。Al2O3含量在一些实施方案中可以是9-18重量％。在仍然的其他实施方案中，Al2O3含量是大约10-18重量％的量级。在一些其他实施方案中，Al2O3含量是大约10-16重量％的量级。在仍然的一些其他实施方案中，Al2O3含量是大约10-14重量％的量级。在某些实施方案中，Al2O3含量是大约11-14重量％的量级。
在一些实施方案中，Li2O是任选的成分。在一些实施方案中，所述组合物的特征在于Li2O含量例如处于大约0.4-2.0重量％的量级。在一些实施方案中，Li2O含量大于(Na2CHK2O)含量。在一些实施方案中，(Li2CHNa2CHK2O)含量不大于2重量％。在一些实施方案中，(Li2CHNa2CHK2O)含量处于大约1_2重量％的量级。
在某些实施方案中，本发明的组合物特征在于TiO2含量例如是大约0-1重量％的量级。
在上述组合物的一些实施方案中，所述成分是成比例的，来产生介电常数低于标准的E-玻璃的玻璃。相对 于用于比较的常规电子E-玻璃，这在IMHz频率可以小于大约6.7。在其他实施方案中，介电常数(Dk)在IMHz频率可以小于6。在其他实施方案中，介电常数(Dk)在IMHz频率可以小于5.8。另外的实施方案表现出介电常数(Dk)在IMHz频率小于5.6或者甚至更低。在其他实施方案中，介电常数(Dk)在IMHz频率可以小于5.4。在仍然的其他实施方案中，介电常数(Dk)在IMHz频率可以小于5.2。在仍然的其他实施方案中，介电常数(Dk)在IMHz频率可以小于5.0。上述组合物还可以具有有益于玻璃纤维的实际的商业制造的令人期望的温度-粘度关系。与现有技术的D-玻璃类型的组合物相比，通常需要较低的温度来制造纤维。该令人期望的特性可以通过多种方式来表达，并且它们可以通过此处所述的一些实施方案的组合物单个的或者组合的来获得。例如，可以制造处于上述范围内的某些玻璃组合物，其表现出在1000泊粘度的成型温度(Tf)不大于1370°C。一些实施方案的Tf不大于1320°C或者不大于1300°C或者不大于1290°C或者不大于1260°C或者不大于1250°C。这些组合物还可以包括玻璃，在其中成型温度和液相线温度OY)之间的差值是正的，和在一些实施方案中，成型温度至少比液相线温度高55°C，这有利于由这些玻璃组合物来商业制造纤维。通常，将用于形成玻璃纤维或者玻璃纤维原丝的玻璃组合物的碱性氧化物的含量最小化能够帮助降低Dk。在其中期望的是优化Dk的降低的那些实施方案中，总碱性氧化物的含量可以不大于玻璃组合物的2重量％。在一些实施方案中，已经发现在这一点上，将Na2O和K2O最小化比Li2O更有效。碱性氧化物的存在通常导致降低了成型温度。所以，在本发明的其中优先的是提供相对低的成型温度的那些实施方案中，所包括的Li2O是明显量的，例如至少0.4重量％。为此目的，在一些实施方案中，Li2O含量大于Na2O或者大于K2O含量，和在其他实施方案中，Li2O含量大于Na2O和K2O含量之和，在一些实施方案中，大出了两倍或者多倍。在一些实施方案中，一个有利的方面是依靠玻璃纤维工业中常规的成分,并且避免大量的它的原材料源很昂贵的成分。对于这个方面，可以包括除了在本发明的玻璃的成分定义中明确给出的那些之外的成分(即使它们不是必需的)，但是总量要不大于5重量％。这些任选的成分包括熔融助剂、澄清剂、着色剂、痕量杂质和玻璃制造领域技术人员已知的其他添加剂。相对于一些现有技术的低Dk玻璃，在本发明的组合物中BaO不是必需的，但是不排除可以包括少量的Ba0(例如高到大约I重量％)。同样，在本发明中大量的ZnO不是必需的，但是在一些实施方案中也可以包括少量(例如高到大约2.0重量％)。在其中任选的成分最少的本发明的那些实施方案中，任选的成分总量不大于2重量％或者不大于I重量％。可选择的，本发明的一些实施方案可以据称基本上由所述的成分组成。批次成分和它们的成本的选择主要取决于它们的纯度要求。典型的市售成分(例如用于制造E-玻璃的成分)包含处于不同化学形式的Na20、K2O, Fe2O3或者FeO、SrO、F2,TiO2, SO3等杂质。来自这些杂质的大部分阳离子将通过与玻璃中的SiO2和/或B2O3形成非桥连性氧，而提高玻璃的Dk。
硫酸盐(表示为SO3)也可以作为精炼剂而存在。少量的杂质也可以来自原材料或者来自于熔融加工过程中的污染物，例如SrO、Ba0、Cl2、P205、Cr2O3或者NiO(不限于这些具体的化学品形式)。其他精炼剂和/或加工助剂也可以存在例如As203、MnO、MnO2, Sb2O3或者SnO2 (不限于这些具体的化学品形式)。这些杂质和精炼剂在存在时每个典型的存在量小于总玻璃组合物的0.5重量％。任选的，元素周期表的稀土元素族的元素可以加入到本发明的组合物，包括原子数21 (Sc)、39 (Y)和57 (La)-71 (Lu)。它们可以充当加工助剂或者用于改进玻璃的电、物理(热学和光学)、机械和化学性能。该稀土添加剂可以以初始的化学形式和氧化态来包括。加入稀土元素被认为是任选的，特别是在本发明的具有使得原材料的成本最小化目标的那些实施方案中更是如此，这是因为它们将提高批次成本，甚至在低浓度时也是如此。在任何情况中，它们的成本典型的将规定稀土组分(作为氧化物来度量)在包括时，其存在量不大于总玻璃组合物的大约0.1-1.0重量％。
玻璃纤维、玻璃纤维原丝和掺入了这样的纤维或者原丝的其他产品在本发明的一些实施方案中会表现出令人期望的机械性能，特别是与E-玻璃纤维、由E-玻璃形成的玻璃纤维原丝、和相关产品相比时更是如此。例如特别是当与E-玻璃纤维相比，本发明的一些实施方案的玻璃纤维会具有相对高的比强度或者相对高的比模量。比强度指的是拉伸强度(N/m2)除以比重量(N/m3)。比模量指的是杨氏模量(N/m2)除以比重量(N/m3)。在其中期望提高机械性能或者产品性能，同时降低复合材料的整体重量的应用中，令人期望的是具有相对高的比强度和/或相对高的比模量的玻璃纤维。这样的复合材料的例子在上面阐明，并且包括例如航空航天或者航空应用(例如飞机内部地板)、风能应用(例如风车叶片)、纤维-金属层合体应用以及其他。作为机械性能的另外一个例子，本发明的一些实施方案的粗纱形式的玻璃纤维原丝可以表现出提高的拉伸强度(例如在一些实施方案中处于根据ASTM D2343为400-430ksi的量级)，这与混有E-玻璃玻璃纤维原丝的粗纱(例如处于根据ASTM D2343为350_400ksi的量级)形成对比。
作为本领域中已知的，在形成后，玻璃纤维典型的至少部分地涂覆有施胶组合物。通常，用于形成本发明的玻璃纤维原丝、织物、复合材料、层合体和预浸料坯的玻璃纤维将至少部分地涂覆有施胶组合物。本领域技术人员能够基于许多因素来选择许多市售的施胶组合物中的一种用于玻璃纤维，所述的因素包括例如施胶组合物的使用性能、所形成的织物期望的挠性、成本和其他因素。能够用于本发明的一些实施方案中的市售的施胶组合物非限定性的例子包括经常用于单端粗纱的施胶组合物，例如Hybon2026、Hybon2002、Hybonl383、Hybon2006、Hybon2022、Hybon2032、Hybon2016 和 Hybonl062，以及经常用于纱线上的施胶组合物，例如1383、611、900、610、695和690，其每个指的是用于市售自PPGIndustries, Inc.的产品的施胶组合物。
如上所述，本发明的一些实施方案可以包含织物。可以使用本领域技术人员已知的用于增强应用的任何合适的织物设计。合适的织物可以包括使用常规纺织设备(例如刺射(rapier)、发射或者空气喷射织布机)所生产的织物。这样的织物非限定性的例子包括平织、斜纹、网纹和缎织。缝编或者非压接织物也可以用于本发明的一些实施方案中。这样的织物可以包括例如单向的、双向的和三向的非压接织物。另外，3D机织织物也可以用于本发明的一些实施方案中。这样的织物可以使用多层经线经轴来生产，具有梭道，使用多臂机或者提花机头。
如上所述，本发明的复合材料可以包含经线和纬线纱线。可以使用本领域技术人员已知的用于增强应用的任何合适的经线和纬线纱线。在一些实施方案中，例如经纱可以包含G75纱线、DE75纱线、DE150纱线和/或G150纱线。
如上所述，本发明的复合材料可以包含聚合物树脂，在一些实施方案中。可以使用多种聚合物树脂。已知的能够用于增强应用的聚合物树脂在一些实施方案中会是特别有用的。在一些实施方案中 ，该聚合物树脂可以包含热固性树脂。在本发明的一些实施方案中有用的热固性树脂体系可以包括但不限于环氧树脂体系，酚基树脂，聚酯，乙烯基酯，热固性聚氨酯，聚二环戊二烯(PDCPD)树脂，氰酸酯和双马来酰亚胺。在一些实施方案中，该聚合物树脂可以包含环氧树脂。在其他实施方案中，该聚合物树脂可以包含热塑性树月旨。在本发明的一些实施方案中有用的热塑性聚合物包括但不限于聚乙烯，聚丙烯，聚酰胺(包括尼龙)，聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚碳酸酯，热塑性聚氨酯(TPU)，聚苯硫醚和聚醚醚酮(PEEK)。在本发明的一些实施方案中有用的市售聚合物树脂非限定性的例子包括带有Epikure MGS RIMH1366固化剂的EPIKOTE树脂MGS RIMR135环氧(获自俄亥俄州哥伦布的 Momentive Specialty Chemicals Inc.), Applied Poleramic MMFCS2 环氧(获自加利福尼亚州 Benicia 的 Applied Poleramic, Inc.),和 EP255 改性环氧(获自 BarrdayComposite Solutions, Millbury, MA)。实施例现在将在下面的具体的、非限定性实施例中说明本发明的一些示例性实施方案。实施例1在本发明的一些实施方案中有用的玻璃组合物的一些性能是在受控的加工条件下使用本领域技术人员已知的常规测试方法来测量的。一些测量的性能列于表I中。包括了标准的E-玻璃和市售NE-玻璃的性能作为参考。所列的市售NE-玻璃的性能来自于文献。表I中的数据显示与E-玻璃相比，适用于本发明的玻璃纤维表现出改进的热、化学和机械稳定性。与NE-纤维相比，适用于本发明的玻璃纤维是30%更强和25%更硬的。如通过X射线荧光光谱所测量的，表I的样品I的玻璃纤维包含含有下面的组分的玻璃组合物:SiO2 63.02 ±0.25 重量 ％ ；B2O3 9.39 ±0.15 重量 ％ ；

Al2O3 11.60±0.10 重量 ％ ;MgO 11.06±0.15 重量 ％ ;CaO 2.54±0.10 重量 ％ ;Na2O 0.38 土 0.02 重量 ％ ；K2O 0.12±0.01 重量 ％ ;Fe2O3 0.25 土 0.05 重量 ％ ；F2 0.72±0.15 重量 ％ ;TiO2 0.10±0.01 重量 ％ ;Li2O 0.81 ±0.05;和SO3 0.02 重量 ％。表1.适用于本发明的一些实施方案的玻璃组合物的性能与其他玻璃组合物性能的比较。
权利要求
1.一种玻璃纤维原丝，其包含多个玻璃纤维，该玻璃纤维包含含有下面的组分的玻璃组合物: SiO2 60-68 重量 ％ ； B2O3 7-12 重量 ％; Al2O3 9-15 重量 ％; MgO 8-15 重量 ％; CaO 0-4 重量 ％ ； Li2O 0-2 重量 ％ ； Na2O 0-1 重量 ％ ； K2O 0-1 重量 ％ ； Fe2O3 0-1 重量 ％ ； F2 0-1 重量 ％ ； TiO2 0-2重量％ ;和 其他成分总共0-5重量％ ； 其中(Li2CHNa2CHK2O)含量小于2重量％，和其中MgO含量基于重量％是CaO含量的至少两倍。
2.一种纱线，其包含至少一种根据权利要求1的玻璃纤维原丝。
3.权利要求2的纱线，其中该至少一种玻璃纤维原丝至少部分地涂覆有施胶组合物。
4.权利要求2的纱线，其中该多个玻璃纤维的直径是大约5-大约13μ m。
5.一种织物，其是由根据权利要求1的至少一种玻璃纤维原丝形成的。
6.一种织物，其包含至少一个纬纱，该纬纱包含至少一种根据权利要求1的玻璃纤维原丝。
7.一种织物，其包含至少一个经纱，该经纱包含至少一种根据权利要求1的玻璃纤维原丝。
8.一种织物，其包含: 至少一个纬纱，该纬纱包含至少一种根据权利要求1的玻璃纤维原丝，和 至少一个经纱，该经纱包含至少一种根据权利要求1的玻璃纤维原丝。
9.权利要求8的织物，其中该织`物包括平织织物、斜纹织物、网纹织物、缎织织物、缝编织物或者3D机织织物。
10.一种复合材料，其包含: 聚合物树脂；和 布置在该聚合物树脂中的来自根据权利要求1的玻璃纤维原丝的玻璃纤维。
11.一种复合材料，其包含: 聚合物树脂；和 由至少一种根据权利要求1的玻璃纤维原丝形成的至少一种织物。
12.权利要求11的复合材料，其中该聚合物树脂包括环氧树脂。
13.权利要求11的复合材料，其中该聚合物树脂包括下面的至少一种:聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚碳酸酯树脂、热塑性聚氨酯树脂、酚类树脂、聚酯树脂、乙烯基酯树脂、聚二环戊二烯树脂、聚苯硫醚树脂树脂、聚醚醚酮树脂、氰酸酯树脂、双马来酰亚胺树脂和热固性聚氨酯树脂。
14.权利要求11的复合材料，其中该织物包括平织织物、斜纹织物、网纹织物、缎织织物、缝编织物或者3D机织织物。
15.一种航空航天复合材料，其包含根据权利要求11的复合材料。
16.一种航空复合材料，其包含根据权利要求11的复合材料。
17.一种天线屏蔽器，其包含根据权利要求11的复合材料。
18.一种预浸料坯，其包含: 聚合物树脂；和 至少一种根据权利要求1的玻璃纤维原丝。
19.一种纤维-金属层合体，其包含: 根据权利要求20的预浸料坯； 粘合固定到该预浸料还的一个表面上的第一金属片；和 粘合固定到该预浸料坯的第二表面上的第二金属片，使得该预浸料坯位于两个金属片之间。
20.根据权利要求19的纤维-金属层合体，其进一步包含根据权利要求20的第二预浸料坯和第三金属片，其中该第二预浸料坯位于第二金属片和第三金属片之间。
21.权利要求19的纤维-金属层合体，其中该金属片包含铝。
22.权利要求19的纤维-金属层合体，其中该聚合物树脂包括环氧树脂。
23.一种层合体，其包含: 聚合物树脂；和 多个玻璃纤维织物，其中至少一个织物是由至少一种根据权利要求1的玻璃纤维原丝形成的。
24.一种复合材料 ，其包含: 聚合物树脂；和 布置于该聚合物树脂中的多个玻璃纤维，其中该多个玻璃纤维中的至少一个包含含有下面的组分的玻璃组合物: SiO2 53.5-77 重量 ％ ；B2O3 4.5-14.5 重量 ％ ；Al2O3 4.5-18.5 重量 ％ ； MgO 4-12.5 重量 ％; CaO 0-10.5 重量 ％ ； Li2O 0-4 重量 ％ ； Na2O 0-2 重量 ％ ； K2O 0-1 重量 ％ ； Fe2O3 0-1 重量 ％ ； F2 0-2 重量 ％ ； TiO2 0-2重量％ ;和 其他成分总共0-5重量％。
25.权利要求24的复合材料，其中该多个玻璃纤维排布而形成织物。
26.权利要求24的复合材料，其中该织物包括平织织物、斜纹织物、网纹织物、缎织织物、缝编织物或者3D机织织物。
27.权利要求24的复合材料，其中该聚合物树脂包括环氧树脂。
28.权利要求24的复合材料，其中该聚合物树脂包含下面的至少一种:聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、聚碳酸酯树脂、热塑性聚氨酯树脂、酚树类脂、聚酯树脂、乙烯基酯树脂、聚二环戊二烯树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚醚酮树脂、氰酸酯树脂、双马来酰亚胺树脂和热固性聚氨酯树脂。
29.一种航空航天复合材料，其包含根据权利要求24的复合材料。
30.一种航空复合材料，其包含根据权利要求24的复合材料。
31.一种天线屏蔽器，其包含根据权利要求24的复合材料。
32.—种预浸料坯，其包含根据权利要求24的复合材料。
33.一种纤维-金属层合体，其包含: 根据权利要求32的预浸料坯； 粘合固定到该预浸料还的一个表面上的第一金属片；和 粘合固定到该预浸料坯的第二表面上的第二金属片，使得该预浸料坯位于两个金属片之间。
34.根据权利要求3 3的纤维-金属层合体，其进一步包含根据权利要求32的第二预浸料坯和第三金属片，其中该第二预浸料坯位于第二金属片和第三金属片之间。
35.权利要求33的纤维-金属层合体，其中该金属片包含铝。
36.权利要求33的纤维-金属层合体，其中该聚合物树脂包含环氧树脂。
37.一种层合体，其包含权利要求32的预浸料坯。
全文摘要
本发明涉及玻璃纤维原丝、纱线、织物、复合材料、预浸料坯、层合体、纤维-金属层合体、和掺入了由玻璃组合物所形成的玻璃纤维的其他产品。该玻璃纤维在一些实施方案中被掺入到复合材料中，该复合材料可以用于增强应用中。由一些实施方案的玻璃组合物所形成的玻璃纤维会具有某些令人期望的性能，其可以包括例如令人期望的电性能(例如低Dk)或者令人期望的机械性能(例如比强度)。
文档编号C03C13/00GK103153896SQ201180049286
公开日2013年6月12日 申请日期2011年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者J·C·彼得斯, J·C·塞拉诺, 李洪, S·J·帕克斯, C·A·理查德斯 申请人:Ppg工业俄亥俄公司