[发明专利]环保高耐温的玻璃纤维

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃纤维，特别是一种玻璃成份中无氟﹐无硼的环保高耐温的玻璃纤维。 

熔解过程中无空气污染。与Ｅ玻璃（无碱玻璃）一样只有少量的碱金属，且无硼氟等低熔点助融剂，此种玻璃需要较高温熔解，玻璃软化点高，相对的是玻璃纤维耐温性比一般的Ｅ玻璃（无碱玻璃）要高。 

背景技术

Ｅ玻璃（无碱玻璃）为目前市面上最为通用的玻璃纤维，应用于玻璃钢，电子材料等。Ｅ玻璃的通用成份为SiO₂ 为52~56%，B₂O₃为5~12%， Al₂O₃为12~16%， CaO为16-19%，MgO为3-6%( U.S. Pat No. 2,334,961)，Ｅ玻璃窑炉所排放出的气体主要特点是含有硼和氟的化合物有较高的蒸气压( 其意味着较易被蒸发出来), 当窑炉内被蒸发的气体通过热交换器时, 开始被冷凝下来,在此冷凝的过程中有许多的化学和物理反应同时发生,它使得整各工艺流程更加复杂。 冷凝的产物不仅仅只是受其个别成份的特性影响,而且受其热力学平衡情况影响。冷凝物含有三项主要成分: 硼酸盐、硫酸盐.及氟化物, 同时各化合物之间存在相互的反应, 特别是硼与氟形成氟化硼BF₃或是BF₄的错合物。 

在较高的温度( 870℃以上) 冷凝物主要是碱盐( 钠和钾)和碱土( 钙 ); 例如Na₂SO₄, CaO-B₂O₃和玻璃相的SiO₂+ CaO- B₂O₃, 这些化合物大多被凝结于热交换机排气烟囱的下段。再较低温下一个很重大的水解作用发生,其结果是产生酸性化合物( HF,H₂SO₄和H₃BO₃ )。当温度低于约在315℃时, 不同形式的硼酸开始凝结;根据温度它们可能会是B₂O₃-3H₂O, H₃BO₃或HB O₂。其它酸性化合物也在低于205℃开始被凝结, 最后是HF在低于38℃时被凝结。 

基于以上Ｅ玻璃因有氟硼等污染物，排放后造成空气污染，因此Ｅ玻璃的熔炉必须要有废气处理。 

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术的缺陷而提供一种无硼无氟的玻璃纤维，其玻璃液相温度较低，且具有良好纤维抽丝成型性，同时玻璃内的气泡数也再可接受的程度。 

为达到上述目的，所采取的技术方案如下： 

玻璃纤维内氧化物重量百分比计分别为：SiO₂ 为58.5-60.5%， Al₂O₃为11.5-13.5%， CaO为21.0-24.0%，MgO为2.0-4.0%， Na₂O+ K₂O₃  0-1.0%，  CeO2为0-1.5%， TiO₂为1.0~2.0%。此等组成可制成具有耐高温性，且玻璃液相温度较低的，具有良好成型性的玻璃。该玻璃纤维，举其中一例，玻璃液相温度低于抽丝温度45℃。

氧化硅为玻璃组成的主体，若氧化硅含量少于55%，所制作出的玻璃拉丝温度低。若氧化硅含量多于65%，将导致玻璃的熔解温度太高，抽丝困难，且玻璃液相温度偏高。因此氧化硅限定为55%至65%，最佳组合是58.5%至60.5%。 

氧化铝用来提高玻璃结构之强度，若氧化铝含量少于4%，则玻璃液相温度偏高。若氧化铝含量多于15%，将导致玻璃黏度太高，抽丝困难。因此氧化铝限定为4%至15%，更好是11.5%至13.5%。 

氧化铈的作用为助熔剂，主要是取代氧化硼，用以降低熔制玻璃时玻璃膏之黏度，本发明探讨的氧化铈限定为0%至1.5%，少量的氧化铈就可有很好的助融效果，降低玻璃内的气泡数非常明显，这是本发明发现的最佳结果。 

氧化镁的作用亦为助熔剂，若氧化镁含量少于2%，其助熔效果即无法充分发挥。若氧化镁含量多于4%，且玻璃液相温度偏高。因此氧化镁限定为2%至4%。 

氧化钙的作用亦为助熔剂，若氧化钙含量少于7%，其助熔效果即无法充分发挥。若氧化钙含量多于24%，软化点降低。因此氧化钙限定为21%至24%。