[發明專利]玻璃絲和具有包含所述絲的有機和/或無機基體的復合材料

有效

• 申請號: 200980114276.X
• 申請日: 2009-04-22
• 公開（公告）號: CN102015563A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: E·勒康特
• 申請（專利權）人: 歐洲圣戈班技術結構公司
• 主分類號: C03C13/00
• 分類號: C03C13/00;C03C3/087
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 黃念;林森

本發明涉及玻璃絲(或者“纖維”)，特別地織物絲，其可以通過這樣的方法獲得，該方法在于機械地拉制從位于拉絲模(filière)的底部的孔口流出的熔融玻璃細流，該拉絲模通常通過電阻作用(effet?Joule)進行加熱。這些玻璃絲特別地用于生產用于具有有機和/或無機基體的復合材料中的網絲(grille)和織物。

本發明更具體地涉及具有高的比楊氏模量(module?d’Youngspécifique)和具有特別地有利的四元組成SiO₂-Al₂O₃-CaO-MgO的玻璃絲。

可以用于制備這種復合材料的玻璃絲的領域在玻璃工業中是非常特殊的領域。這些絲由特定的玻璃組合物制成，使用的玻璃必須能通過如上所指出的方法被拉成直徑為幾微米的細絲(filaments)形式和必須允許形成能夠改善上述的有機和/或無機基體的機械性能的連續絲。

在某些應用中，特別地在航空學應用中，需求獲得能夠在動態條件下運行的大尺寸構件，并且其因此能夠經受高機械應力。這些構件最通常基于有機和/或無機材料和基于纖維化材料，例如以玻璃絲形式，其通常占據大于50％的體積。

這種復合材料部件的機械性能和效率的改善通過改善玻璃絲的機械性能(特別地比楊氏模量)而達到。

在與建筑業有關的其它應用中，例如通常地使用玻璃絲，特別地網絲形式的玻璃絲以提高建筑物墻壁抹灰的抗裂性。在這種情況下，希望的性質是該玻璃絲的優良的機械強度和該網絲的高尺寸穩定性。

玻璃絲的性能特別地主要地受它們的構成玻璃的組成控制。最熟悉用于基于有機和/或無機材料的復合材料中的玻璃絲由E型玻璃或者R型玻璃組成。

在復合材料中，E型玻璃絲通常原樣地，有利地在經受了捻操作(織物紗)之后進行使用，或者以組織化的組件(如網絲或織物)形式進行使用。E型玻璃可以進行纖維化的條件是高度有利的：對應于玻璃具有接近于1000泊的粘度時的溫度的工作溫度是相對低的，約1200℃，液相線溫度比該工作溫度低大約120°，和它的反玻璃化速率是低的。

在用于電子學和航空學領域中的應用的ASTM?D?578-98標準中所定義的E型玻璃的組成為以下(重量百分比)：52-56％SiO₂；12-16％Al₂O₃；16-25％CaO；5-10％B₂O₃；0-5％MgO；0-2％Na₂O+K₂O；0-0.8％TiO₂；0.05-0.4％Fe₂O₃；和0-1％F₂。

然而，大塊E型玻璃具有相對低的比楊氏模量，為約33MPa/kg/m³。

在ASTM?D?578-98標準中描述其它E型玻璃絲，任選地不包含硼。這些絲具有以下組成(重量百分比)：52-62％SiO₂；12-16％Al₂O₃；16-25％CaO；0-10％B₂O₃；0-5％MgO；0-2％Na₂O+K₂O，0-1.5％TiO₂；0.05-0.8％Fe₂O₃；0-1％F₂。

用于無硼的E型玻璃的纖維化條件是比用于含硼E型玻璃的纖維化條件更不利的，但是它們然而保持在經濟學上是可接受的。該比楊氏模量保持在等于E型玻璃的性能水平。

從US?4199364已知既不包含硼又不包含氟的便宜玻璃，其具有可與E型玻璃相當的機械性能，特別地拉伸強度。

大塊R型玻璃因它的優良的機械性能而眾所周知，特別地關于比楊氏模量，其為約33.5MPa/kg/m³。然而熔融和纖維化條件是比在上述E型玻璃類型的情況下是更嚴格的，并因此R型玻璃的最終成本是更高的。

在FR-A-1435073中給出R型玻璃的組成，其為以下(重量百分比)：50-65％SiO₂；20-30％Al₂O₃；2-10％CaO，5-20％MgO；15-25％CaO+MgO；SiO₂/Al₂O₃＝2-2.8；MgO/SiO₂＜0.3。