专利名称：玻璃组合物和由其制成的纤维的制作方法
技术领域：
本发明涉及钠钡的硼硅酸盐玻璃组合物。以及由这类组合物制成的纤维来制造玻璃纤维保温产品。
玻璃纤维保温产品是众所周知的并已经成为长期以来的工业化产品。保温产品是由用粘结剂保持在一起的相互缠绕的钠钙铝的硼硅酸盐玻璃纤维制成的。粘结剂可以是任何合适的材料，但通常使用的是酚醛树脂或脲甲醛树脂。这些粘结剂都是众所周知的，并且一般在热气体由旋转装置(一般称为离心头)拉制纤维时通过喷嘴将粘结剂施加到玻璃纤维上。而输送机以毡的形式收集涂覆了粘结剂的纤维，并热固化该毡以生产最终保温产品。通过改变输送机速度和固化保温产品的厚度可制成不同密度的产品。
德国政府对玻璃纤维制订了新的规定。符合规定的玻璃纤维组合物是不用怀凝的。但问题在于制造符合规定和标准的玻璃纤维。这些玻璃必须符合制订的规定，以标准矿棉加工工艺纤维化，具有足够的耐久性，以及可以接受的保温性能。
我们已经开发了一种满足所有这些要求的玻璃组合物。这种玻璃有高的BaO含量和氧化钠含量，并含少量氧化铝。该玻璃组合物满足制订的德国规定。它们的数值指数(KI)大于或等于40。通过标准矿棉生产工艺可由这些玻璃组合物容易地制成纤维。玻璃粘度为1000泊的温度与其液相线温度之差(AT)一般为50°F(28℃)，经常为200°F(111℃)或更高。纤维在205°F(96℃)的水中浸泡24小时后失重小于5％，表明玻璃耐久性是很好的。
我们测量了多种KI≥40的玻璃的粘度，液相线和耐久性。这些测量确定了可用来生产玻璃纤维保温产品的玻璃组成范围。该范围对主要成分而言如下
成分 重量百分比SiO245-60Al2O30-3B2O30-20Na2O+K2O 12-22MgO+CaO 0-14BaO 2-35以及小于约10％的ZnO，TiO2，Fe2O3，ZrO2，SrO或Li2O中的任意组合或全部，组合物总量为100％(重量)，其中每一玻璃组合物的KI值等于或大于40。
更优选地，玻璃组合物基本组成如下成分 重量百分比SiO245-57Al2O30.8-3B2O30-18Na2O+K2O12-22MgO+CaO 0-14BaO 2-30以及小于约5％的ZnO，TiO2，Fe2O3，ZrO2，SrO或Li2O中的任意组合或全部，组合物总量为100％(重量)，其中每一种玻璃组合物的KI值等于或大于40。
更优选地，玻璃组合物的BaO含量为5-30％(重量)，以及小于约2％的ZnO，TiO2，Fe2O3，ZrO2，SrO，或Li2O的任意组合或全部。特别优选的是，玻璃组合物的BaO含量为12-25％(重量)，以及小于2％的ZnO，TiO2，Fe2O3，ZrO2，SrO或Li2O的任意组合或全部。
这些玻璃纤维的保温产品可由常规的成纤工艺来生产。
德国规定的数值指数(KI)大于或等于40是没有问题的。指数由KI＝∑(Na2O，K2O，CaO，MgO，BaO，B2O3)-2Al2O3计算出。这就对氧化铝含量和指数中未包含的成分如二氧化硅的含量提出了限制。明确的选择就是将氧化铝含量降至很低水平。但是，这类玻璃耐久差，并且大多数不能通过常规成纤工艺来纤维化。我们发现高BaO含量使玻璃具有明显改进的耐久性并且能通过常规的工艺纤维化。
我们设计了一组玻璃以表明在该窄范围内的玻璃组合物对选定性能的影响。所有玻璃及测得的性能列于下表。
组合物的实施例也列于下表，所有玻璃组合物的KI指数为40或更高。
实施例1本发明的玻璃纤维具有以下组成。大多数组成已经测量了成形温度(玻璃粘度约1000泊的温度)和液相线温度。
表重量百分比成分1 2 3 4 5 6 7 8SiO254.5 55.0 56.3 56.4 56.5 56.5 56.3 56.4Al2O30.9 1.0 1.0 1.0 1.0 0.9 1.0 1.0B2O31.5 1.5 15.1 13.3 9.8 6.2 13.3 11.6Na2O 12.4 12.5 14.5 14.4 14.1 13.8 14.6 14.5K2O 6.0 6.0 0.8 0.8 0.7 0.7 0.8 0.8MgO 1.1 1.1 2.6 2.6 2.5 2.5 3.1 3.0CaO 3.1 3.1 7.3 7.1 7.0 6.9 8.5 8.4BaO 17.8 17.8 2.0 4.0 8.0 12.1 2.0 4.0TiO2- - 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1Fe2O30.2 0.2 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3ZrO22.5 1.8 - - - - - -粘度为 1903 1882 1737 1738 1761 1789 1739 17471000泊时 (1039)(1028) (947) (948) (961) (976) (948) (953)的温度°F(℃)1524 - 1498 1481 1548 1553 1578 1567液相线温度°F(℃) (829) (-) (814) (805) (842) (845) (859) (853)KI 40.0 40.0 40.3 40.3 40.3 40.3 40.3 40.3耐久性 7.0 - 4.7 4.3 3.8 3.6 - -(24小时后纤维的失重％)**浸于205°F(96℃)的水中成分 9 101112SiO254.5 54.4 55.2 54.8Al2O31.0 1.0 1.6 1.7B2O315.2 15.4 - -Na2O 14.5 14.4 15.5 16.5K2O0.8 0.8 - -MgO 2.6 2.6 -1.8CaO 7.2 7.2 -4.0BaO 2.0 2.0 27.7 21.2TiO22.0 0.1- -Fe2O30.3 0.3- -ZrO2-2.0- -粘度为1000泊 1714 1740 1882 1867时的温度°F(℃)(934) (949)(1028)(1019)1538 1551- -液相线温度°F(℃) (837) (844) (-) (-)KI 40.3 40.3 40.0 40.0耐久性(24小时后纤维的失重％)**浸于205°F(96℃)的水中
权利要求
1.适合用于保温产品的可成纤玻璃组合物，基本组成为成分 重量百分比SiO245-60Al2O30-3B2O30-20Na2O+K2O12-22MgO+CaO 0-14BaO 2-35以及小于约10％的ZnO，TiO2，Fe2O3，ZrO2，SrO或Li2O的任意组合或全部，组合物总量为100％(重量)，其中每一玻璃组合物的KI值等于或大于40。
2.适合用于保温产品的可成纤玻璃组合物，基本组成为成分 重量百分比SiO247-57Al2O30.8-3B2O30-18Na2O+K2O 12-22MgO+CaO 0-14BaO 2-30以及小于约5％的ZnO，TiO2，Fe2O3，ZrO2，SrO或Li2O中的任意组合或全部，组合物总量为100％(重量)，其中每一玻璃组合物的KI值等于或大于40。
3.根据权利要求2的玻璃组合物，其特征在于它的BaO含量为5-30％(重量)，并且含小于约2％的ZnO，TiO2，Fe2O3，ZrO2，SrO或Li2O的任意组合或全部。
4.根据权利要求2的玻璃组合物，其特征在于它的BaO含量为12-25％(重量)，并且含小于约2％的ZnO，TiO2，Fe2O3，ZrO2，SrO，或Li2O的任意组合或全部。
5.根据权利要求1的玻璃组合物，其组成如下成分 重量百分比SiO254.5Al2O30.9B2O31.5Na2O 12.4K2O 6.0MgO 1.1CaO 3.1BaO 17.8Fe2O30.2ZrO22.5
6.具有根据权利要求1-5中任何一项的玻璃组合物的玻璃纤维。
7.包括根据权利要求6玻璃纤维的集合的玻璃纤维保温产品。
全文摘要
公开了一种适合用于保温产品的具有提高的BaO含量的可成纤玻璃组合物，这些玻璃的物理性能使得通过现有工艺就能将它们制成保温产品。这些玻璃还满足关于KI≥40的德国标准。
文档编号C03C13/00GK1152297SQ96190442
公开日1997年6月18日 申请日期1996年4月30日 优先权日1995年5月4日
发明者C·F·拉普, S·M·马特森 申请人:欧文斯科尔宁格公司