DE112018000089T5 - Hochtemperaturbeständige Glasfaser und dazugehöriges Herstellungsverfahren - Google Patents

Hochtemperaturbeständige Glasfaser und dazugehöriges Herstellungsverfahren Download PDF

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Abstract

Eine hochtemperaturbeständige Glasfaser und ein dazugehöriges Herstellungsverfahren. Die Glasfaser umfasst einen Massenanteil von 62-66 % SiO, 14-19 % AlO, 15-20 % CaO, 0-2 % MgO, 0-3 % FeOund 0-1,2 % TiO; der Massenanteil des Gesamtgehaltes von NaO und KO beträgt 0,1-0,8 %. Durch genaue Steuerung des Gemischs der Bestandteile erhält die Glasfaser eine gute Hochtemperaturbeständigkeit und Verformbarkeit und der Hochtemperatur-Erweichungspunkt wird deutlich erhöht. Die Glasfaser hat eine Formtemperatur von höchstens 1380 °C, eine Entglasungstemperaturobergrenze von unter 1280 °C und eine Hochtemperatur-Erweichungstemperatur von 950 °C oder höher.

Description

  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der chinesischen Patentanmeldung Nr. 201710463953.5 mit dem Titel „Eine hochtemperaturbeständige Glasfaser und ein dazugehöriges Herstellungsverfahren“, welche am 19. Juni 2017 beim chinesischen Patentamt eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme als Bestandteil dieser Anmeldung erfasst wird.
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet nichtmetallischer Werkstoffe und insbesondere eine hochtemperaturbeständige Glasfaser und ein dazugehöriges Herstellungsverfahren.
  • Stand der Technik
  • Glasfaser ist ein anorganisches, nichtmetallisches Material mit einem herausragenden Betriebsverhalten, welches viele vorteilhafte Eigenschaften aufweist, wie zum Beispiel eine hohe spezifische Festigkeit, eine hohe spezifische Steifigkeit, gute Elektroisolierung, eine hohe Hitzebeständigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit usw. Glasfaser ist mit über 90 % das derzeit am häufigsten eingesetzte Verstärkungssubstrat im Bereich der Verbundwerkstoffe auf Harzbasis.
  • Die Hauptbestandteile von Glasfaser sind Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Calciumoxid, Boroxid, Magnesiumoxid, Natriumoxid etc. Glasfaser kann anhand ihres Alkaligehalts aufgeteilt werden in alkalifreie Glasfaser (Natriumoxid 0 %-2 %, zu Aluminium-Bor-Silikatglas gehörend), Glasfaser mit mittlerem Alkaligehalt (Natriumoxid 8 %-12 %, welche zu Soda-Calcium-Silikatglas mit oder ohne Bor gehört) und Glasfaser mit hohem Alkaligehalt (mehr als 13 % Natriumoxid, welche zu Kalk-Natron-Silikatglasen gehört), wobei alkalifreie Glasfaser, auch bekannt als E-Glasfaser, am meisten verwendet wird.
  • Da sich das Anwendungsgebiet von Glasfaser-Verbundwerkstoffen stetig weiterentwickelt, erhöhen sich auch die Leistungsanforderungen an E-Glasfaser in der Industrie kontinuierlich, insbesondere auf dem Gebiet der Luft- und Raumfahrt, des Militärs, in der Automobilbranche etc. und es gelten strengere Anforderungen bezüglich der Hochtemperaturbeständigkeit und der Formbarkeit der Materialien; bestehende E-Glasfasern haben in der Regel jedoch Probleme niedriger Erweichungstemperatur und übermäßig hoher Formtemperatur.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • In diesem Zusammenhang besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine hochtemperaturbeständige Glasfaser und ein dazugehöriges Herstellungsverfahren zu schaffen. Die in der vorliegenden Erfindung vorgesehene hochtemperaturbeständige Glasfaser hat eine hohe Erweichungstemperatur und verfügt über gute Eigenschaften in Bezug auf die Formbarkeit.
  • Die vorliegende Erfindung sieht eine hochtemperaturbeständige Glasfaser mit den folgenden Bestandteilen vor:
    SiO2 62-66 %;
    Al2O3 14-19 %;
    CaO 15-20 %;
    MgO 0-2 %;
    Fe2O3 0-3 %;
    TiO2 0-1,2 %;
    Gesamtgehalt von Na2O und K2O 0,1-0,8 %.
  • Vorzugsweise umfasst sie einen Massenanteil von 63-65 % SiO2.
  • Vorzugsweise umfasst sie einen Massenanteil von 16-18 % Al2O3.
  • Vorzugsweise umfasst sie einen Massenanteil von 16-19 % CaO.
  • Vorzugsweise umfasst sie einen Massenanteil von 0-1 % MgO.
  • Vorzugsweise umfasst sie einen Massenanteil von 0,1-2 % Fe2O3.
  • Vorzugsweise umfasst sie einen Massenanteil von 0,1-0,8 % TiO2.
  • Der Gesamtgehalt von Na2O und K2O beträgt vorzugsweise einen Massenanteil von 0,1-0,4 %.
  • Vorzugsweise umfasst sie auch ZrO2 und/oder BaO mit einem Gesamtmassenanteil von höchstens 2 %.
  • Die vorliegende Erfindung sieht ein Herstellungsverfahren für die hochtemperaturbeständige Glasfaser gemäß der oben genannten technischen Lösung mit den folgenden Schritten vor:
    1. a) Auswählen von Glasrohstoffen gemäß den Bestandteilen der hochtemperaturbeständigen Glasfaser und Berechnen der jeweiligen Menge der verwendeten Rohstoffe;
    2. b) Vermischen aller Rohstoffe und anschließendes Schmelzen zu flüssigem Glas; und
    3. c) Ziehen des flüssigen Glases zu einem Glasfilament durch eine Drahtziehmaschine und anschließendes Abkühlen, um die hochtemperaturbeständige Glasfaser zu erhalten.
  • Verglichen mit dem Stand der Technik stellt die vorliegende Erfindung eine hochtemperaturbeständige Glasfaser und ein dazugehöriges Herstellungsverfahren bereit. Die von der vorliegenden Erfindung bereitgestellte hochtemperaturbeständige Glasfaser umfasst einen Massenanteil von 62-66 % SiO2; 14-19 % Al2O3; 15-20 % CaO; 0-2 % MgO; 0-3 % Fe2O3; 0-1,2 % TiO2; und 0,1-0,8 % Gesamtgehalt von Na2O und K2O. Die vorliegende Erfindung stellt sicher, dass die Glasfaser über eine hohe Temperaturbeständigkeit und gute Formeigenschaften verfügt, indem der Anteil aller Bestandteile genau gesteuert wird. Insbesondere die hohe Temperatur des Erweichungspunkts des Glases ist deutlich verbessert. In der Glasfaserzusammensetzung der vorliegenden Erfindung können ZrO2 und/oder BaO nach Bedarf mit einem Gesamtmassenanteil von höchstens 2 % beigefügt werden, wobei das Einbringen dieser Bestandteile dazu beiträgt, die Hochtemperaturbeständigkeit der Glasfaser weiter zu verbessern. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass die Formtemperatur der Glasfaser der vorliegenden Erfindung bei höchstens 1380 °C liegt, die obere Temperaturgrenze für Kristallisation unter 1280 °C liegt und die Hochtemperatur-Erweichungstemperatur der Glasfaser über 950 °C liegt.
  • Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
  • Die technischen Lösungen aus den Beispielen der vorliegenden Erfindung sind untenstehend deutlich und vollständig beschrieben. Es ist offenkundig, dass die beschriebenen Beispiele nur einen Teil und nicht die Gesamtheit aller Beispiele der vorliegenden Erfindung darstellen. Auf Basis der Beispiele der vorliegenden Erfindung fallen sämtliche andere durch Fachkräfte ohne schöpferische Tätigkeit erlangte Beispiele in den Rahmen der vorliegenden Erfindung.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine hochtemperaturbeständige Glasfaser mit den folgenden Bestandteilen und Massenanteilen bereit:
    SiO2 62-66 %;
    Al2O3 14-19 %;
    CaO 15-20 %;
    Fe2O3 0,1-3 %;
    MgO 0-2 %;
    TiO2 0-1,2 %;
    Gesamtgehalt von Na2O und K2O 0,1-0,8 %.
  • Die von der vorliegenden Erfindung bereitgestellte hochtemperaturbeständige Glasfaser umfasst SiO2, Al2O3, CaO, Fe2O3, MgO, TiO2, Na2O und K2O. Unter diesen Bestandteilen ist Siliziumdioxid (SiO2) eines der Oxide, die hauptsächlich für die Bildung eines Glasnetzwerks verantwortlich sind, und dient hauptsächlich einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften, chemischen Stabilität und thermischen Stabilität des Glases. Bei der vorliegenden Erfindung beträgt der Massenanteil von SiO2 62-66 %, bevorzugt 63-65 %, insbesondere 62 %, 63 %, 64 %, 65 % oder 66 %.
  • Bei der vorliegenden Erfindung ist Aluminiumoxid (Al2O3) auch eines der Oxide, die hauptsächlich für die Bildung eines Glasnetzwerks verantwortlich sind, sodass die Kristallisationsneigung reduziert wird und die Struktur des Glasnetzwerks verbessert wird. Bei der vorliegenden Erfindung beträgt der Massenanteil von Al2O3 14-19 %, bevorzugt 16-18 %, insbesondere 14,7 %, 16 %, 16,7 %, 17,8 % oder 18,5 %.
  • Bei der vorliegenden Erfindung gehören sowohl Calciumoxid (CaO) als auch Magnesiumoxid (MgO) zu den äußeren Oxiden des Glasstrukturnetzwerks, sodass die Hochtemperatur-Viskosität des Glases verringert und die Glasfritte verbessert wird. Gleichzeitig tragen der geeignete Massenanteil und das geeignete Mengenverhältnis auch zur Verbesserung der Stabilität der Glasnetzwerkstruktur bei. Bei der vorliegenden Erfindung beträgt der Massenanteil von CaO 15-20 %, bevorzugt 16-19 %, insbesondere 15 %, 16,3 %, 17,5 %, 18 % oder 19,1 %; der Massenanteil von MgO beträgt 0-2 %, bevorzugt 0-1 %, insbesondere 0,3 % oder 1 %.
  • Bei der vorliegenden Erfindung begünstigt Eisenoxid (Fe2O3) die Wärmeübertragung in dem Wannenofen, es ist hitzebeständig und kriechfest in der Glasfaser, und die Verbesserung bzw. Erhöhung des Eisenoxidanteils kann die Hochtemperatur-Erweichungstemperatur des Glases deutlich erhöhen. Bei der vorliegenden Erfindung beträgt der Massenanteil von Eisenoxid 0-3 %, bevorzugt 0,1-2 %, insbesondere 0,5 %, 0,9 %, 1,5 % oder 2,3 %.
  • Bei der vorliegenden Erfindung verbessert die Zugabe von Titandioxid (TiO2) die Fließ- und Kristallisationsneigung des Glases bei hohen Temperaturen sowie den Zugelastizitätsmodul und die Korrosionsbeständigkeit der Glasfaser. Bei der vorliegenden Erfindung beträgt der Massenanteil von TiO2 0-1,2 %, bevorzugt 0,1-0,8 %, insbesondere 0,1 %, 0,2 % oder 0,4 %.
  • Bei der vorliegenden Erfindung werden Na2O und K2O, welche die Viskosität des Glases verringern und die Kristallisationsneigung des Glases verbessern, zur Glasfaserzusammensetzung der vorliegenden Erfindung hinzugefügt. Bei der vorliegenden Erfindung beträgt der Massenanteil von Na2O+K2O 0,1-0,8 %, bevorzugt 0,1-0,4%, insbesondere 0,3 %, 0,4 % oder 0,5 %.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Glasfaserzusammensetzung der vorliegenden Erfindung des Weiteren ZrO2 und/oder BaO mit einem Gesamtmassenanteil von höchstens 2 % umfassen, ohne die Formbarkeit der Glasfaser zu beeinträchtigen, wobei die Zugabe dieser Bestandteile dazu beitragen kann, die Hochtemperatur-Erweichungstemperatur der Glasfaser weiter zu verbessern. Bei einem Beispiel der vorliegenden Erfindung beträgt der Massenanteil von ZrO2 bevorzugt 0,05-1,5 %, insbesondere 0,1 % oder 0,6 %; der Massenanteil von BaO beträgt bevorzugt 0,05-1,5 %, insbesondere 0,1 % oder 0,2 %.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Herstellungsverfahren zur Herstellung der hochtemperaturbeständigen Glasfaser gemäß der oben genannten technischen Lösung mit den folgenden Schritten vor:
    1. a) Auswählen von Glasrohstoffen gemäß den Bestandteilen der hochtemperaturbeständigen Glasfaser und Berechnen der jeweiligen Menge der verwendeten Rohstoffe;
    2. b) Vermischen aller Rohstoffe und anschließendes Schmelzen zu flüssigem Glas; und
    3. c) Ziehen des flüssigen Glases zu einem Glasfilament durch eine Drahtziehmaschine und anschließendes Abkühlen, um die hochtemperaturbeständige Glasfaser zu erhalten.
  • Bei dem von der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Herstellungsverfahren werden zunächst Glasrohstoffe gemäß den Bestandteilen der hochtemperaturbeständigen Glasfaser ausgewählt und es wird die Menge jedes Rohstoffs berechnet. Dann werden alle Rohstoffe vermischt und anschließend geschmolzen, um flüssiges Glas zu erhalten, wobei die Schmelztemperatur vorzugsweise 1400-1500 °C beträgt; und die Schmelzeinrichtung vorzugsweise ein Wannenofen ist. Vorzugsweise klärt und homogenisiert die vorliegende Erfindung das geschmolzene Glas.
  • Nach Erhalt des flüssigen Glases wird das flüssige Glas durch eine Drahtziehmaschine zu einem Glasfilament gezogen und dann abgekühlt, um eine hochtemperaturbeständige Glasfaser zu erhalten, wobei die bevorzugte Kühlmethode Sprühkühlen ist und der Durchmesser der Glasfaser vorzugsweise 5-25 µm beträgt. Bei der vorliegenden Erfindung wird das flüssige Glas vorzugsweise abgekühlt, bevor es durch eine Drahtziehmaschine gezogen wird, und zwar vorzugsweise auf eine Temperatur von 1300 bis 1 380 °C. Nach Erhalt der Glasfaser wird dessen Oberfläche vorzugsweise mit Schlichte behandelt.
  • Die vorliegende Erfindung stellt sicher, dass die Glasfaser über eine hohe Temperaturbeständigkeit und gute Formeigenschaften verfügt, indem der Anteil jedes Bestandteils genau gesteuert wird. Insbesondere der Hochtemperatur-Erweichungspunkt des Glases ist deutlich verbessert. Bei der Glasfaserzusammensetzung der vorliegenden Erfindung können ZrO2 und/oder BaO nach Bedarf mit einem Gesamtmassenanteil von höchstens 2 % beigefügt werden, wobei das Einbringen dieser Bestandteile dazu beiträgt, die Hochtemperaturbeständigkeit der Glasfaser weiter zu verbessern. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass die Formtemperatur der Glasfaser der vorliegenden Erfindung bei höchstens 1380 °C liegt, die obere Temperaturgrenze für Kristallisation unter 1280 °C liegt und die Hochtemperatur-Erweichungstemperatur der Glasfaser über 950 °C liegt.
  • Zum besseren Verständnis der Erfindung wird die von der vorliegenden Erfindung bereitgestellte Glasfaser unter Bezugnahme auf die Beispiele im Folgenden ausführlich beschrieben. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die folgenden Beispiele nicht eingeschränkt.
  • Beispiele 1-5
  • Die Glasrohstoffe wurden gemäß der in Tabelle 1 gezeigten Glasfaserzusammensetzung ausgewählt und die jeweilige Menge der Rohstoffe wurde berechnet: Tabelle 1 Beispiel Glasfaserzusammensetzung
    Zusammensetzung Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel 5
    SiO2 62 63 64 65 66
    Al2O3 18,5 17,8 16,7 14,7 16
    CaO 19,1 18 17,5 16,3 15
    Fe2O3 -- 0,5 0,9 1,5 2,3
    MgO -- -- 0,3 1 0,3
    TiO2 -- 0,2 0,1 0,4 0,1
    Na2O+K2O 0,4 0,5 0,3 0,3 0,3
    ZrO2 -- -- 0,1 0,6 --
    BaO -- -- 0,1 0,2 --
    • die benötigten Rohstoffe wurden anschließend anteilig gewogen, in ihrer Gesamtheit in den Mischbehälter befördert und nach gleichmäßigem Vermischen wurde das vermischte Material in den Vorratsbehälter des Wannenofens befördert;
    • die vermischten Materialien im Vorratsbehälter des Wannenofens wurden in den Wannenofen befördert, bei einer hohen Temperatur von 1400 °C oder höher schrittweise zu flüssigem Glas geschmolzen und nach der Klärung und Homogenisierung wurde das stabile und qualitativ hochwertige flüssige Glas in den Ziehvorgangskanal befördert;
    • nachdem das flüssige Glas im Ziehvorgangskanal auf eine geeignete Temperatur gekühlt wurde, floss es durch eine Lochplatte aus Platin hinaus und wurde schnell von einer Drahtziehmaschine zu einem Glasfilament mit einem Durchmesser von 3-25 µm gezogen;
    • das Glasfilament wurde sprühgekühlt und mit Schlichte beschichtet, um eine Glasfaser zu erhalten.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Die Glasrohstoffe wurden gemäß der in Tabelle 2 gezeigten Glasfaserzusammensetzung ausgewählt und die jeweilige Menge der Rohstoffe wurde berechnet: Tabelle 2 Vergleichsbeispiel Glasfaserzusammensetzung
    Zusammensetzung Vergleichsbeispiel
    SiO2 65
    Al2O3 24
    CaO ≤ 1
    Fe2O3 10
    MgO --
    TiO2 Spur
    Na2O+K2O < 0,5
    ZrO2 --
    BaO --
    • die benötigten Rohstoffe wurden anschließend anteilig gewogen, in ihrer Gesamtheit in den Mischbehälter befördert und nach gleichmäßigem Vermischen in den Vorratsbehälter des Wannenofens befördert;
    • die vermischten Materialien im Vorratsbehälter des Wannenofens wurden in den Wannenofen befördert, bei einer hohen Temperatur von 1400 °C oder höher schrittweise zu flüssigem Glas geschmolzen und nach der Klärung und Homogenisierung wurde das stabile und qualitativ hochwertige flüssige Glas in den Ziehvorgangskanal befördert;
    • nachdem das flüssige Glas im Ziehvorgangskanal auf eine geeignete Temperatur gekühlt wurde, floss es durch eine Lochplatte aus Platin hinaus und wurde schnell von einer Drahtziehmaschine zu einem Glasfilament mit einem Durchmesser von 3-25 µm gezogen;
    • das Glasfilament wurde sprühgekühlt und mit Schlichte beschichtet, um eine Glasfaser zu erhalten.
  • Beispiel 6
  • Die Eigenschaften der oben beschriebenen Glasfasern wurden geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3 zeigt die Formulierung und Eigenschaften der von den Beispielen und Vergleichsbeispielen der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Glasfasern, wobei Tlogη = 3 die Formtemperatur der Fasern darstellt, welche mittels eines BROOKFIELD Hochtemperatur-Viskosimeters ermittelt wurde; Tliquid die Obergrenze der Glaskristallisationstemperatur darstellt, welche mittels eines Gradientenofens von Orton ermittelt wurde; ΔT den Unterschied zwischen der Formtemperatur der Fasern und der Obergrenze der Kristallisationstemperatur des Glases darstellt; die Erweichungstemperatur des Glases mittels eines Orton SP-1100 gemessen wurde und das Prüfverfahren für die Hitzebeständigkeit wie folgt durchgeführt wurde:
  • Gewichtsänderungsrate
  • Die Prüfstücklänge betrug 200 mm und die Anzahl der Proben betrug n = 10.
  • Gewichtsmessungsbedingungen vor Erhitzung: Erhitzung 100°C×1 Std. → Trocknen → Abkühlen auf Normaltemperatur im Ofen für 1 Std. → Größen- und Gewichtsbestimmung;
  • Gewichtsmessungsbedingungen nach Erhitzung: 805 °C × 4 Std. → Erhitzen → Abkühlen auf Normaltemperatur im Ofen für 1 Std. → Größen- und Gewichtsbestimmung;
  • Vergleichen der Gewichtsänderung vor und nach Erhitzung, Entnahme von 10 Proben, um einen Durchschnittswert zu erhalten;
  • Wärmeschrumpf
  • Die dimensionale Veränderung vor und nach Erhitzung wurde anhand der gleichen Gewichtsänderungsrate verglichen.
  • Zugfestigkeit
  • Versuchsbedingungen: die Erhitzungsbedingungen entsprachen den Erhitzungsbedingungen der Gewichtsänderungsrate, die Prüfstücklänge betrug 200 mm, die Prüfstückbreite betrug 150 mm; Anzahl der Proben n = 20;
    die Zugfestigkeit der Probe vor und nach Erhitzung wurde jeweils geprüft und gemittelt. Tabelle 3 Leistungsdaten der Glasfaser aus den Beispielen und Vergleichsbeispielen
    Zusammensetzung Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel 5 Vergleichsbeispiel
    Tlogη=3 (°C) 1319 1337 1352 1344 1368 1460
    Tliquid (°C) 1202 1234 1228 1251 1280 1320
    ΔT (°C) 117 103 124 93 88 140
    Hochtemperatur-Erweichungstemperatur/°C 950 953 962 955 958 950
    Übergangstemperatur Kristallisationsphase/°C 819 821 833 812 825 810
    Hitzebeständigkeit Gewichtsänderungsrate/% 0,77 0,75 0,74 0,73 0,74
    Wärmeschrumpf/% 0,28 0,34 0,3 0,32 0,38
    Zugfestigkeit/(N/beam) 45,1 54,8 60,1 58,3 57,8
  • Wie aus Tabelle 3 ersichtlich ist, verfügt die Glasfaser aus den Beispielen der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel über eine bessere Hochtemperaturbeständigkeit und Formbarkeit, die Formtemperatur liegt bei höchstens 1380 °C, die obere Temperaturgrenze der Kristallisation liegt unter 1280 °C und die Hochtemperatur-Erweichungstemperatur der Glasfaser liegt über 950 °C.
  • Die obenstehende Beschreibung der Beispiele dient ausschließlich dem Verständnis des Verfahrens der vorliegenden Erfindung und ihrem Grundgedanken. Es ist anzumerken, dass der Fachmann die vorliegende Erfindung unterschiedlich modifizieren und ändern kann, ohne vom Grundprinzip der vorliegenden Erfindung abzukommen. Solche Modifikationen und Änderungen fallen auch in den Rahmen der beigefügten Ansprüche. Die obenstehende Beschreibung der offenbarten Beispiele ermöglicht es dem Fachmann, die vorliegende Erfindung auszuführen oder zu benutzen, wobei verschiedenste Modifikationen dieser Beispiele für den Fachmann offensichtlich sind. Die in dieser Erfindung definierten Grundprinzipien können auf andere Beispiele angewandt werden, ohne vom Sinn oder Umfang der vorliegenden Erfindung abzukommen. Die vorliegende Erfindung ist daher nicht auf die hierin beschriebenen Beispiele beschränkt, gleichzeitig entspricht sie dem umfangreichsten Geltungsbereich innerhalb der hierin beschriebenen Grundprinzipien und den hierin offenbarten neuartigen Merkmalen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • CN 201710463953 [0001]

Claims (10)

  1. Hochtemperaturbeständige Glasfaser umfassend die folgenden Bestandteile und Massenanteile SiO2 62-66 %; Al2O3 14-19 %; CaO 15-20 %; MgO 0-2 %; Fe2O3 0-3 %; TiO2 0-1,2 %; Gesamtgehalt von Na2O und K2O 0,1-0,8 %.
  2. Glasfaser nach Anspruch 1, umfassend einen Massenanteil von 63-65 % SiO2.
  3. Glasfaser nach Anspruch 1, umfassend einen Massenanteil von 16-18 % Al2O3.
  4. Glasfaser nach Anspruch 1, umfassend einen Massenanteil von 16-19 % CaO.
  5. Glasfaser nach Anspruch 1, umfassend einen Massenanteil von 0-1 % MgO.
  6. Glasfaser nach Anspruch 1, umfassend einen Massenanteil von 0,1-2 % Fe2O3.
  7. Glasfaser nach Anspruch 1, umfassend einen Massenanteil von 0,1-0,8 % TiO2.
  8. Glasfaser nach Anspruch 1, wobei der Massenanteil des Gesamtgehaltes von Na2O und K2O 0,1-0,4 % beträgt.
  9. Glasfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiter umfassend ZrO2 und/oder BaO mit einem Gesamtmassenanteil von höchstens 2 %.
  10. Herstellungsverfahren für die hochtemperaturbeständige Glasfaser nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend die Schritte: a) Auswählen von Glasrohstoffen entsprechend den Bestandteilen der hochtemperaturbeständigen Glasfaser und Berechnen der jeweiligen Menge der verwendeten Rohstoffe; b) Vermischen aller Rohstoffe und anschließendes Schmelzen zu flüssigem Glas; und c) Ziehen des flüssigen Glases zu einem Glasfilament durch eine Drahtziehmaschine und anschließendes Abkühlen, um die hochtemperaturbeständige Glasfaser zu erhalten.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107417128A (zh) * 2017-06-19 2017-12-01 重庆国际复合材料有限公司 一种高耐温玻璃纤维及其制备方法
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Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1531287A (en) * 1976-05-21 1978-11-08 Owens Corning Fiberglass Corp Method for making glass
JPH0825772B2 (ja) * 1987-01-16 1996-03-13 日本板硝子株式会社 電子機器の基板用ガラス
JP2003054993A (ja) 1997-07-04 2003-02-26 Nitto Boseki Co Ltd 繊維用ガラス組成物
RU2003106195A (ru) * 2000-09-06 2004-08-27 Ппг Индастриз Огайо, Инк. (Us) Композиции для получения стекловолокна
US6809050B1 (en) * 2000-10-31 2004-10-26 Owens Corning Fiberglas Technology, Inc. High temperature glass fibers
FR2867775B1 (fr) * 2004-03-17 2006-05-26 Saint Gobain Vetrotex Fils de verre aptes a renforcer des matieres organiques et/ou inorganiques
DE102007036774B4 (de) * 2007-08-03 2012-08-16 S.D.R. Biotec Verwaltungs GmbH Thermischbeständige Glasfasern, Verfahren zu deren Beschlichtung und Verwendung
KR101758938B1 (ko) 2009-08-04 2017-07-17 오씨브이 인텔렉츄얼 캐피탈 엘엘씨 향상된 모듈러스의 리튬프리 유리
WO2013005401A1 (ja) 2011-07-01 2013-01-10 ＡｖａｎＳｔｒａｔｅ株式会社 フラットパネルディスプレイ用ガラス基板およびその製造方法
US9278883B2 (en) 2013-07-15 2016-03-08 Ppg Industries Ohio, Inc. Glass compositions, fiberizable glass compositions, and glass fibers made therefrom
CN103396001A (zh) * 2013-08-15 2013-11-20 山东玻纤复合材料有限公司 一种低能耗的玻璃纤维
CN105819698B (zh) * 2016-03-15 2018-09-14 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
CN107417128A (zh) * 2017-06-19 2017-12-01 重庆国际复合材料有限公司 一种高耐温玻璃纤维及其制备方法

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