專利名稱：用于增強應(yīng)用的低密度和高強度玻璃纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低密度和高強度玻璃纖維，和適用于增強應(yīng)用的包含低密度和高強度玻璃纖維的紗線、織物和復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
多年來玻璃纖維已經(jīng)被用于增強不同的聚合物樹脂。用于增強應(yīng)用的一些通常使用的玻璃組合物包括“E-玻璃”和“D-玻璃”族的組合物。另一種通常使用的玻璃組合物以商品名“3-261&88”市售自46￥心1 511，南卡羅萊納州)。多年來將玻璃纖維排布來形成織物。在常規(guī)的玻璃纖維織造操作中，玻璃織物是通過將緯線紗(也稱作“緯紗”)交織到多個經(jīng)紗中來機織的。通常，這是如下來實現(xiàn)的:將經(jīng)紗以大體平行的、平面陣列來布置到織布機上，之后以預(yù)定的重復(fù)圖案將緯線紗穿過經(jīng)紗之上和之下，來將該緯線紗織到經(jīng)紗中。所用的圖案將取決于期望的織物式樣。經(jīng)紗典型的是通過從軸襯或者紡絲機來衰減多個熔融玻璃流而形成的。其后，將涂料(或者初級施膠組合物)施用到單個玻璃纖維上，并且將纖維聚集在一起來形成原絲。該原絲隨后通過經(jīng)由加捻框架(twist frame)將該原絲轉(zhuǎn)移到繞線筒來加工成紗線。在這個轉(zhuǎn)移過程中，該原絲可以給以加捻來有助于將纖維束保持在一起。然后這些加捻的原絲纏繞在繞線筒的周圍，并且將該繞線筒用于機織工藝中。經(jīng)紗在織布機上的定位典型的是通過織布機經(jīng)軸來進(jìn)行。織布機經(jīng)軸包含規(guī)定數(shù)目的經(jīng)紗(也稱作“經(jīng)軸(ends)”)，其以基本上平行的排列(也稱作“經(jīng)片”)纏繞在圓柱芯的周圍。織布機經(jīng)軸制備典型的需要將多個紗線包(每個包包含織布機經(jīng)軸所需數(shù)目的經(jīng)軸的一部分)合并成單包裝或者織布機經(jīng)軸。例如和雖然不限于此，50英寸(127cm)寬、7781式樣織物(其利用DE75紗線輸入)典型的需要2868經(jīng)軸。但是，用于形成織布機經(jīng)軸的常規(guī)裝置不允許全部的這些經(jīng)軸在一個操作中從繞線筒轉(zhuǎn)移到單個經(jīng)軸上。所以，生產(chǎn)了包含所需數(shù)目的經(jīng)軸的一部分的多個經(jīng)軸(典型的稱作“段經(jīng)軸”)，并且其后合并來形成織布機經(jīng)軸。以一種類似于織布機經(jīng)軸的方式，段經(jīng)軸典型的包括圓柱芯，其包含多個基本平行的纏繞在那里的經(jīng)紗。雖然本領(lǐng)域技術(shù)人員公認(rèn)的是段經(jīng)軸可以包含用于形成最終的織布機經(jīng)軸所需的任何數(shù)目的經(jīng)紗，但是通常段經(jīng)軸所包含的經(jīng)軸的數(shù)目受限于經(jīng)線排列的線軸架的能力。對于7781式樣織物來說，典型的提供了每個都是DE75的717個經(jīng)軸的四個段經(jīng)軸，并且當(dāng)合并時提供了經(jīng)片所需的2868個經(jīng)軸，如上所述。
如前所述，將初級施膠組合物施用到玻璃纖維上，典型的是在剛剛成形之后進(jìn)行。傳統(tǒng)上，將用于形成機織織物中所用的連續(xù)玻璃纖維原絲的細(xì)絲用含水淀粉-油膠結(jié)劑來處理，其典型的包括部分的或者完全糊精化的淀粉或者直鏈淀粉、氫化植物油、陽離子潤濕齊U、乳化劑和水，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。關(guān)于這樣的施膠組合物更多的信息，參見K.Loewenstein,The Manufacturing Technology of Continuous Glass Fibres,(第 3版，1993)第237-244頁，其明確在此引入作為參考。雖然這樣的施膠組合物通常足夠強來在纖維成型和織布機經(jīng)軸制造加工過程中為纖維提供保護(hù)，但是它們通常不能用于保護(hù)玻璃纖維(特別是經(jīng)紗纖維)抗高速機織過程中的研磨和磨損。結(jié)果，在紡織工業(yè)中通常的實踐是將經(jīng)紗送過漿紗機，其在織布機經(jīng)軸制造過程中將漿紗膠施用到經(jīng)紗，來以后面將要更詳細(xì)討論的方式提供所需的另外的保護(hù)。更明確的，該漿紗操作提供了媒介來將另外的成膜化學(xué)品加入到形成經(jīng)紗片的纖維上。典型的，該漿紗膠包括完全或者部分水解的聚乙烯醇(PVA)材料，并且是6-8%固體范圍的混合物，粘度是15-20厘泊(CPS)。該漿紗膠典型的是如下來施用的:經(jīng)由一系列浸沒輥將經(jīng)紗片浸沒在含有漿紗膠的容器中，然后將它送過擠壓輥系統(tǒng)，其除了擠壓輥的固定負(fù)載之外，典型的還施加了 15-20磅/平方英寸的擠壓壓力到涂覆的紗線上(該擠壓壓力可以根據(jù)紗線直徑而變化)，來除去多余的漿紗膠。該漿紗膠可以在高溫施用，例如在130-150 0F (54-660C )或者在室溫，這取決于PVA生產(chǎn)商的推薦。在從紗線片上擠壓了多余的膠料之后，將該漿紗膠合的片以本領(lǐng)域已知的任何常規(guī)方式進(jìn)行干燥，例如但不限于將該片送過加熱輥和/或熱空氣干燥爐。在帶有加熱輥或者罐的漿紗機中，罐的表面溫度典型的是240-280 T (116-138°C)。干燥的實際溫度曲線會部分的取決于罐的排列，罐的數(shù)目和紗線速度。在熱空氣干燥爐中，爐子中的空氣溫度典型的是275-300 T (135-149°C)。在干燥后，將該經(jīng)紗片送過一系列的分離棒來分離經(jīng)片，和通過鉤筘組件和梳子來合并經(jīng)片和確保經(jīng)軸不彼此粘連。該紗線片然后纏繞到織布機經(jīng)軸上。
初級淀粉-油涂料和漿紗膠二者與用于填充帶有涂覆的紗線的機織織物的聚合物樹脂基質(zhì)材料是不相容的。結(jié)果，在摻入到織物機織之前，這些涂料必須從織物上除去，例如通過熱清潔和/或洗滌來從這些紗線除去到基質(zhì)材料中。例如，一種典型的一步加熱清潔方法可以包括將織物在600-800 0F (316-4270C )加熱70-80小時來除去淀粉-油初級施膠組合物和漿紗膠。在一種可選擇的兩步操作中，將該織物通過爐子解開，在這里將它曝露于火焰，其燒掉了一部分的膠料，然后在600-800 °F (316-427°C )加熱50-60小時。這個兩步操作的第一步驟有時候稱作熔焦化，并且典型的用于加熱清潔的由粗紗線機織的織物(即，7628式樣織物)。
當(dāng)在成形過程中將與樹脂基質(zhì)材料相容的初級施膠組合物施用到單個玻璃纖維上時，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)施用另外的漿紗膠來保護(hù)玻璃纖維不是必需的。結(jié)果，取消了對通過施用漿紗膠的另外的纖維保護(hù)的需要。但是，已經(jīng)觀察到當(dāng)這樣的具有樹脂相容性涂層的經(jīng)紗簡單的從多個段經(jīng)軸纏繞到織布機經(jīng)軸上時，例如通過將經(jīng)紗送過漿紗機而無需另外的漿紗膠，加熱、和干燥(有時候稱作“干漿紗”)來形成織布機經(jīng)軸時，織布機經(jīng)軸缺陷的數(shù)目，例如由于輥壓和加捻端而產(chǎn)生的端部破裂的數(shù)目，是過多的。輥壓端(其是一個條件，其中相鄰的玻璃原絲彼此輥壓和加捻在一起)是特別麻煩的，因為它們會導(dǎo)致機織過程中端部破裂，其依次與織物品質(zhì)問題 例如經(jīng)軸脫出，有絨毛的經(jīng)軸，碎切經(jīng)軸和不期望的紗線接頭有關(guān)。不過，在漿紗機上不使用漿紗膠，而是用具有樹脂相容性涂層的經(jīng)紗制造織布機經(jīng)軸的能力是重要的，因為在紡織工業(yè)中，形成織布機經(jīng)軸的主要方法是使用漿紗機，并且大部分的機織操作已經(jīng)具有這種類型的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各種實施方案總體涉及低密度和高強度玻璃纖維，和涉及包含適用于增強應(yīng)用的低密度和高強度玻璃纖維的玻璃纖維原絲、紗線、織物和復(fù)合材料。本發(fā)明的一些實施方案涉及玻璃纖維原絲。這里公開了許多可纖維化的玻璃組合物作為本發(fā)明的一部分，并且應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的各種實施方案可以包含玻璃纖維、玻璃纖維原絲、紗線和摻有由這樣的組合物所形成的玻璃纖維的其他產(chǎn)品。在一方面，本發(fā)明的玻璃纖維原絲包含多個玻璃纖維，該纖維包含含有下面的組分的玻璃組合物: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 ％;和其他成分總共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含量的至少兩倍。在另一方面，本發(fā)明的玻璃纖維原絲包含多個玻璃纖維，該纖維包含包含下面的組分的玻璃組合物: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
其他成分總共0-5重量％。
在一些實施方案中，多個玻璃纖維的直徑可以是大約5微米-大約13微米。在一些實施方案中，該玻璃纖維原絲至少部分地涂覆有施膠組合物。
本發(fā)明的一些實施方案涉及由至少一種玻璃纖維原絲形成的紗線，該玻璃原絲是由此處所述的玻璃組合物形成的。本發(fā)明的一些實施方案涉及含有至少一種玻璃纖維原絲的織物，該玻璃原絲是由此處所述的玻璃組合物形成的。在一些實施方案中，織物中所用的緯紗可以包含至少一種玻璃纖維原絲。在一些實施方案中經(jīng)紗可以包含至少一種玻璃纖維原絲。在一些實施方案中，玻璃纖維原絲可以用于形成本發(fā)明的織物所用的緯紗和經(jīng)紗二者中。在一些實施方案中，本發(fā)明的織物可以包括平織織物、斜紋織物、網(wǎng)紋織物、緞織織物、縫編織物或者3D機織織物。
本發(fā)明的一些實施方案涉 及復(fù)合材料，其包含聚合物樹脂和由此處所述的不同的玻璃組合物之一所形成的玻璃纖維。該玻璃纖維在本發(fā)明的一些實施方案中可以形成玻璃纖維原絲。在一些實施方案中，該玻璃纖維可以摻入到織物例如機織織物中。例如，該玻璃纖維可以處于機織形成織物的緯紗和/或經(jīng)紗中。在其中該復(fù)合材料包含織物的實施方案中，該織物可以包括平織織物、斜紋織物、網(wǎng)紋織物、緞織織物、縫編織物或者3D機織織物。該玻璃纖維可以摻入到其他形式以及下面更詳細(xì)討論的復(fù)合材料中。
關(guān)于聚合物樹脂，本發(fā)明的復(fù)合材料可以包含一種或多種的多種聚合物樹脂。在一些實施方案中，該聚合物樹脂包含下面的至少一種:聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚酰胺樹月旨、聚酰亞胺樹脂、聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、熱塑性聚氨酯樹脂、酚類樹月旨、聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂、聚二環(huán)戊二烯樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚醚醚酮樹脂、氰酸酯樹月旨、雙馬來酰亞胺樹脂和熱固性聚氨酯樹脂。在一些實施方案中該聚合物樹脂可以包括環(huán)氧樹脂。
本發(fā)明的復(fù)合材料可以具有多種形式，并且可以用于多種應(yīng)用中。例如和不限于此，該復(fù)合材料可以包括航空航天復(fù)合材料、航空復(fù)合材料、天線屏蔽器、層合體、纖維-金屬層合體和其他材料。作為一個例子，纖維-金屬層合體可以包含各種的玻璃增強的復(fù)合材料的層和金屬片。在一種實施方案中，纖維-金屬層合體可以包含預(yù)浸料坯(其包含聚合物樹脂)和織物(其包含由此處所述的各種的玻璃組合物之一所形成的多個玻璃纖維)，粘合固定到到該預(yù)浸料坯的一個表面上的第一金屬片，和粘合固定到該預(yù)浸料坯第二表面上的第二金屬片，以使得該預(yù)浸料坯位于兩個金屬片之間。在另一實施方案中，第二預(yù)浸料坯位于第二金屬片和第三金屬片之間。在一種實施方案中，該金屬片可以包含鋁和該聚合物樹脂可以包含環(huán)氧。
這些和其他實施方案將在下面的詳細(xì)說明中更詳細(xì)的討論。
具體實施方式
在本說明書中，除非另有指示，表示說明書中所用的成分、反應(yīng)條件等的量的全部數(shù)字被理解為在全部的情況中是用術(shù)語“大約”修飾的。因此，除非有相反的指示，否則下面的說明書中闡明的數(shù)字參數(shù)是近似的，其可以根據(jù)本發(fā)明所尋求獲得的期望的性能而變化。最起碼，和并非打算使用等價原則來限制權(quán)利要求的范圍，每個數(shù)字參數(shù)應(yīng)當(dāng)至少按照所報告的有效數(shù)字的數(shù)值和通過使用通常的四舍五入技術(shù)來解釋。雖然闡明本發(fā)明寬的范圍的數(shù)字范圍和參數(shù)是近似的，但是在具體實施例中所述的數(shù)值是盡可能精確來報告的。但是任何數(shù)值本質(zhì)上包含由可應(yīng)用的測試測量中存在的標(biāo)準(zhǔn)偏差所必然形成的誤差。另外要注意的是，作為本說明書中所用的，單數(shù)形式“一個”、“一種”和“該”包括了復(fù)數(shù)指示物，除非明確的和毫無疑義的限制到一種指示物之外。用玻璃纖維增強一些材料如聚合物樹脂會產(chǎn)生具有改進(jìn)的抗沖擊性和/或其他令人期望的機械性能的復(fù)合材料。對于一些玻璃纖維增強應(yīng)用來說，令人期望的是可以使用更強、更輕量和更成本有效的玻璃纖維。高強度和/或高模量與低密度的組合對于一些航空航天和運輸應(yīng)用來說是特別重要的，在其中重量經(jīng)常是一個重要的設(shè)計參數(shù)。與包含玻璃的玻璃纖維相比，在本發(fā)明的一些實施方案中有用的玻璃纖維可以表現(xiàn)出高的應(yīng)變失效、高強度和/或低纖維密度，該組合能夠產(chǎn)生玻璃纖維增強的復(fù)合材料，其具有對于給定的纖維體積分?jǐn)?shù)或者給定的復(fù)合材料性能來說具有更低的面密度。在一些實施方案中，該玻璃纖維可以排列成織物。在一些實施方案中，本發(fā)明的玻璃纖維可以以其他形式來提供，包括例如和不限于短切原絲(干或者濕)、紗線、織物、預(yù)浸料坯等。簡言之，各種實施方案的玻璃組合物(和由其形成的任何纖維)可以用于多種應(yīng)用中。已經(jīng)開發(fā)了可纖維化的玻璃組合物，其提供相對于標(biāo)準(zhǔn)的E-玻璃改進(jìn)的電性能(即，低介電常數(shù)Dk和/或低耗散系數(shù)Df)，同時提供與以前的低Dk玻璃方案相比更有益于商業(yè)實踐中的纖維成型的溫度-粘度關(guān)系。這樣的玻璃組合物描述在美國專利N0.7829490和2011年9月9日申請的美國專利申請系列號13/229012中，二者的內(nèi)容在此以它們?nèi)恳胱鳛閰⒖肌Ｃ枋鲈诿绹鴮＠鸑0.7829490和美國專利申請系列號13/229012中的玻璃組合物的另一任選的方面是至少一些的該組合物可以用相對低的原料批次成本來商業(yè)制造。

本發(fā)明的一些實施方案涉及玻璃纖維原絲。本發(fā)明的一些實施方案涉及包含玻璃纖維原絲的紗線。本發(fā)明一些實施方案的紗線特別適于機織應(yīng)用。另外，本發(fā)明的一些實施方案涉及玻璃纖維織物。本發(fā)明一些實施方案的玻璃纖維織物特別適用于增強應(yīng)用，特別是其中低密度和高模量、高強度和/或高應(yīng)變失效是重要的增強應(yīng)用中。此外，本發(fā)明的一些實施方案涉及復(fù)合材料，其含有玻璃纖維原絲，玻璃纖維紗線和玻璃纖維織物，例如纖維增強聚合物復(fù)合材料。本發(fā)明的一些復(fù)合材料特別適用于增強應(yīng)用，特別是其中低密度和高模量、高強度和/或高應(yīng)變失效是重要的增強應(yīng)用中，例如航空航天、航空、風(fēng)能、天線屏蔽器和其他應(yīng)用。本發(fā)明的一些復(fù)合材料可以特別適用于任何這樣的應(yīng)用，在其中高抗沖擊性和低密度是令人期望的。示例性的應(yīng)用包括航空航天應(yīng)用、航空應(yīng)用、汽車應(yīng)用、海運應(yīng)用、風(fēng)能應(yīng)用、橋梁工程和天線屏蔽器等。本發(fā)明的一些實施方案涉及航空航天復(fù)合材料。本申請的其他實施方案涉及航空復(fù)合材料。本發(fā)明的仍然的其他實施方案涉及適用于風(fēng)能應(yīng)用的復(fù)合材料。本發(fā)明的一些實施方案涉及預(yù)浸料坯。本發(fā)明的其他實施方案涉及層合體。本發(fā)明的一些實施方案涉及纖維-金屬層合體(例如位于金屬片之間的玻璃纖維預(yù)浸料坯)，其可以例如用于次級飛機結(jié)構(gòu)中。本發(fā)明的其他實施方案涉及天線屏蔽器。本發(fā)明的一些實施方案涉及玻璃纖維原絲。在一些實施方案中，本發(fā)明的玻璃纖維原絲包含多個玻璃纖維，該纖維包含含有下面的組分的玻璃組合物: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
其他成分總共0-5重量％。
在一些實施方案中，(Li20+Na20+K20)含量可以小于2重量％,和MgO含量基于重量％可以是CaO含量的至少兩倍。
在一些實施方案中，本發(fā)明的玻璃纖維原絲包含多個玻璃纖維，該纖維包含包含下面的組分的玻璃組合物:
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
其他成分總共0- 5重量％。
在一些實施方案中，本發(fā)明的玻璃纖維原絲包含含有下面組分的玻璃組合物:
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
其他成分總共0-5重量％ ；其中Li2O含量大于Na2O含量或者大于K2O含量。這里公開了許多的其他玻璃組合物作為本發(fā)明的一部分，并且本發(fā)明的其他實施方案涉及由這樣的組合物所形成的玻璃纖維原絲。在一些實施方案中，由此處所述的玻璃組合物所形成的玻璃纖維原絲可以表現(xiàn)出令人期望的性能，例如改進(jìn)的纖維強度、楊氏模量、失效應(yīng)變和/或線性熱膨脹系數(shù)，同時還表現(xiàn)出相對低的密度。包含此處公開的其他玻璃組合物的玻璃纖維原絲也會表現(xiàn)出一種或多種這樣令人期望的性能。玻璃纖維原絲可以包含不同直徑的玻璃纖維，這取決于期望的應(yīng)用。在一些實施方案中，本發(fā)明的玻璃纖維原絲包含直徑為大約5-大約13 iim的至少一種玻璃纖維。在其他實施方案中，該至少一種玻璃纖維的直徑是大約5-大約m。在一些實施方案中，本發(fā)明的玻璃纖維原絲可以形成粗紗。粗紗可以包含合股的、多頭的或者單頭的直拉粗紗。包含本發(fā)明的玻璃纖維原絲的粗紗可以包含具有不同直徑和密度的直拉單頭粗紗，這取決于期望的應(yīng)用。在一些實施方案中，包含本發(fā)明的玻璃纖維原絲的粗紗表現(xiàn)出高到大約112yd/lb的密度。本發(fā)明的一些實施方案涉及包含此處所公開的至少一種玻璃纖維原絲的紗線。在一些實施方案中，本發(fā)明的紗線包含至少一種玻璃纖維原絲，該原絲所包含的玻璃組合物包含 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和總共0-5重量％的其他成分。在一些實施方案中，紗線包含至少一種玻璃纖維原絲，其所含的玻璃組合物包含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和總共0-5重量％的其他成分。在其他實施方案中,本發(fā)明的紗線可以包含至少一種玻璃纖維原絲，其包含此處公開的作為本發(fā)明一部分的其他玻璃組合物之一。在一些實施方案中，本發(fā)明的紗線包含此處所公開的至少一種玻璃纖維原絲，其中該至少一種玻璃纖維原絲至少部分地涂覆有施膠組合物。在一些實施方案中，該施膠組合物是與熱固性聚合物樹脂相容的。在其他實施方案中，該施膠組合物可以包含淀粉-油施膠組合物。紗線可以具有不同的線性質(zhì)量密度，這取決于期望的應(yīng)用。在一些實施方案中，本發(fā)明的紗線的線性質(zhì)量密度是5000yd/lb-大約10000yd/lb。紗線可以具有不同的加捻度和方向，這取決于期望的應(yīng)用。在一些實施方案中，本發(fā)明的紗線在z方向上的加捻是大約0.5-大約2圈/英寸。在其他實施方案中，本發(fā)明的紗線在z方向上的加捻度是大約0.7圈/英寸。紗線可以由一個或多個加捻在一起和/或彎折的原絲制成，這取決于期望的應(yīng)用。紗線可以由一個或者多個加捻在一起但不彎折的原絲制成；這樣的紗線稱作“單線”。本發(fā)明的紗線可以由一 個或者多個加捻在一起但不彎折的原絲制成。在一些實施方案中，本發(fā)明的紗線包含加捻在一起的1-4個原絲。在其他實施方案中，本發(fā)明的紗線包含I個加捻的原絲。
在熱清潔和精整之后，與由常規(guī)的玻璃組合物制成的紗線相比，一些實施方案的包含本發(fā)明的玻璃組合物的紗線會證實改進(jìn)的斷裂負(fù)荷保持性。
本發(fā)明的一些實施方案涉及包含至少一種玻璃纖維原絲的織物。在一些實施方案中，織物包含至少一種玻璃纖維原絲，其所含的玻璃組合物包含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和總共0-5重量％的其他成分。在一些實施方案中，織物包含至少一種玻璃纖維原絲，其所含的玻璃組合物包含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和總共0_5重量％的其他成分。在其他實施方案中，本發(fā)明的織物可以包含至少一種玻璃纖維原絲，其包含此處公開的作為本發(fā)明一部分的其他玻璃組合物之一。在一些實施方案中，本發(fā)明的織物包含此處公開的紗線。本發(fā) 明的織物在一些實施方案中可以包含至少一種緯紗，其包含此處所公開的至少一種玻璃纖維原絲。本發(fā)明的織物在一些實施方案中可以包含至少一種經(jīng)紗，其包含此處所公開的至少一種玻璃纖維原絲。在一些實施方案中，本發(fā)明的織物包含至少一種緯紗(其包含此處所公開的至少一種玻璃纖維原絲)和至少一種經(jīng)紗(其包含此處所公開的至少一種玻璃纖維原絲)。
在本發(fā)明的包含織物的一些實施方案中，玻璃纖維織物是根據(jù)工業(yè)織物式樣N0.7781機織的織物。在其他實施方案中，該織物包含平織織物、斜紋織物、網(wǎng)紋織物、緞織織物、縫編織物(也稱作非壓接織物)或者“三維”機織織物。
本發(fā)明的一些實施方案涉及復(fù)合材料。在一些實施方案中，本發(fā)明的復(fù)合材料包含聚合物樹脂和多個位于該聚合物樹脂中的玻璃纖維，其中該多個玻璃纖維中的至少一種包含含有下面的組分的玻璃組合物=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和總共0_5重量％的其他成分。本發(fā)明的復(fù)合材料在一些實施方案中包含聚合物樹脂和多個位于該聚合物樹脂中的玻璃纖維，其中該多個玻璃纖維中的至少一種包含含有下面的組分的玻璃組合物: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和總共0-5重量％的其他成分。在其他實施方案中，本發(fā)明的復(fù)合材料可以包含聚合物樹脂和多個位于該聚合物樹脂中的玻璃纖維，其中該多個玻璃纖維中的至少一種是由此處公開的作為本發(fā)明一部分的其他玻璃組合物之一形成的。在一些實施方案中，本發(fā)明的復(fù)合材料包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的至少一種此處公開的玻璃纖維原絲。在一些實施方案中，本發(fā)明的復(fù)合材料包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的至少一部分的粗紗，該粗紗包含至少一種此處所公開的玻璃纖維原絲。在其他實施方案中，本發(fā)明的復(fù)合材料包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的至少一種此處所公開的紗線。在仍然的其他實施方案中，本發(fā)明的復(fù)合材料包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的至少一種此處所公開的織物。在一些實施方案中，本發(fā)明的復(fù)合材料包含至少一種緯紗(其包含至少一種此處公開的玻璃纖維原絲)和至少一種經(jīng)紗(其包含至少一種此處所公開的玻璃纖維原絲)。本發(fā)明的復(fù)合材料可以包含不同的聚合物樹脂，這取決于期望的性能和應(yīng)用。在本發(fā)明包含復(fù)合材料的一些實施方案中，該聚合物樹脂包含環(huán)氧樹脂。在本發(fā)明的包含復(fù)合材料的其他實施方案中，該聚合物樹脂可以包含聚乙烯樹脂，聚丙烯樹脂，聚酰胺樹脂，聚酰亞胺樹脂，聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂，聚碳酸酯樹脂，熱塑性聚氨酯樹脂，酚類樹脂，聚酯樹脂，乙烯基酯樹脂，聚二環(huán)戊二烯樹脂，聚苯硫醚樹脂，聚醚醚酮樹脂，氰酸酯樹脂，雙馬來酰亞胺樹脂和熱固性聚氨酯樹脂。本發(fā)明的一些實施方案涉及航空航天復(fù)合材料。在一些實施方案中，本發(fā)明的航空航天復(fù)合材料表現(xiàn)出期望用于航空航天應(yīng)用的性能，例如高模量，高失效應(yīng)變和/或低密度。本發(fā)明的一些航空航天復(fù)合材料的低密度會使得這樣的復(fù)合材料是航空航天應(yīng)用中特別期望的，在其中減少的重量是重要的。本發(fā)明的航空航天復(fù)合材料的成本也會小于航空航天應(yīng)用中所用的其他復(fù)合材料。在一些實施方案中，本發(fā)明的航空航天復(fù)合材料包含聚合物樹脂和布置在該聚合物樹脂中的多個玻璃纖維，其中該多個玻璃纖維中的至少一種包含含有下面的組分的玻璃組合物: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和總共0-5重量％的其他成分。本發(fā)明的航空航天復(fù)合材料在一些實施方案中包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的多個玻璃纖維，其中該多個玻璃纖維的至少一種包含含有下面組分的玻璃組合物=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和總共0-5重量％的其他成分。在其他實施方案中，本發(fā)明的航空航天復(fù)合材料可以包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的多個玻璃纖維，其中該多個玻璃纖維的至少一種是由此處公開的作為本發(fā)明一部分的其他玻璃組合物之一形成的。

在一些實施方案中，本發(fā)明的航空航天復(fù)合材料包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的至少一種此處所公開的玻璃纖維原絲。在一些實施方案中，本發(fā)明的航空航天復(fù)合材料包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的至少一部分的粗紗，該粗紗包含作為此處公開的至少一種玻璃纖維原絲。在其他實施方案中，本發(fā)明的航空航天復(fù)合材料包含聚合物樹脂和位于聚合物樹脂中的至少一種此處公開的紗線。在仍然的其他實施方案中，本發(fā)明的航空航天復(fù)合材料包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的至少一種此處公開的織物。在一些實施方案中，本發(fā)明的航空航天復(fù)合材料包含至少一種緯紗(其包含此處所公開的至少一種玻璃纖維原絲)和至少一種經(jīng)紗(其包含此處所公開的至少一種玻璃纖維原絲)。本發(fā)明的航空航天復(fù)合材料可以包含不同的聚合物樹脂，這取決于期望的性能和應(yīng)用。在本發(fā)明的包含航空航天復(fù)合材料的一些實施方案中，該聚合物樹脂包含環(huán)氧樹月旨。在本發(fā)明的包含航空航天復(fù)合材料的其他實施方案中，該聚合物樹脂可以包含聚乙烯樹脂，聚丙烯樹脂，聚酰胺樹脂，聚酰亞胺樹脂，聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂，聚碳酸酯樹脂，熱塑性聚氨酯樹脂，酚類樹脂，聚酯樹脂，乙烯基酯樹脂，聚二環(huán)戊二烯樹脂，聚苯硫醚樹脂，聚醚醚酮樹脂，氰酸酯樹脂，雙馬來酰亞胺樹脂和熱固性聚氨酯樹脂。本發(fā)明的航空航天復(fù)合材料能夠用于其中的零件的例子可以包括但不限于地板面板、吊掛箱、廚房(galleys)、座椅靠背和其他內(nèi)部隔間(其潛在的易于沖擊)以及外部部件例如直升飛機動葉片。
本發(fā)明的一些實施方案涉及航空復(fù)合材料。在一些實施方案中，本發(fā)明的航空復(fù)合材料表現(xiàn)出用于航空應(yīng)用所期望的性能，例如高模量，高應(yīng)變失效和/或低密度。本發(fā)明的一些航空復(fù)合材料的高失效應(yīng)變會使得這樣的復(fù)合材料是航空應(yīng)用中特別期望的，在其中高抗沖擊性是重要的，例如飛機內(nèi)部應(yīng)用。在一些實施方案中，與由E-玻璃織物形成的復(fù)合材料相比，本發(fā)明的航空復(fù)合材料會證實提高的沖擊性能。本發(fā)明的航空復(fù)合材料的成本也會小于航空應(yīng)用中所用的其他復(fù)合材料。本發(fā)明的航空復(fù)合材料可以適用于飛機內(nèi)部(包括行李存儲箱、座位和地板等)。
在一些實施方案中，本發(fā)明的航空復(fù)合材料包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的多個玻璃纖維，其中該多個玻璃纖維的至少一種包含含有下面的組分的玻璃組合物: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和總共0-5重量％的其他成分。本發(fā)明的航空復(fù)合材料在一些實施方案中包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的多個玻璃纖維，其中該多個玻璃纖維的至少一種包含含有下面的組分的玻璃組合物: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和總共0-5重量％的其他成分。在其他實施方案中，本發(fā)明的航空復(fù)合材料可以包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的多個玻璃纖維，其中該多個玻璃纖維的至少一種是由此處公開的作為本發(fā)明的一部分的其他玻璃組合物之一形成的。
在一些實施方案中，本發(fā)明的航空復(fù)合材料包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的至少一種此處所公開的玻璃纖維原絲。在一些實施方案中，本發(fā)明的航空復(fù)合材料包含聚合物樹脂和位于該聚合 物樹脂中的至少一部分的粗紗，該粗紗包含此處所公開的至少一種玻璃纖維原絲。在其他實施方案中，本發(fā)明的航空復(fù)合材料包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的至少一種此處公開的紗線。在仍然的其他實施方案中，本發(fā)明的航空復(fù)合材料包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的至少一種此處公開的織物。在一些實施方案中，本發(fā)明的航空復(fù)合材料包含至少一種緯紗(其包含此處公開的至少一種玻璃纖維原絲)和至少一種經(jīng)紗(其包含此處公開的至少一種玻璃纖維原絲)。
本發(fā)明的航空復(fù)合材料可以包含不同的聚合物樹脂，這取決于期望的性能和應(yīng)用。在本發(fā)明的包含航空復(fù)合材料的一些實施方案中，該聚合物樹脂包含酚樹類脂。在本發(fā)明的包含航空復(fù)合材料的其他實施方案中，該聚合物樹脂可以包括環(huán)氧樹脂，聚乙烯樹脂，聚丙烯樹脂，聚酰胺樹脂，聚酰亞胺樹脂，聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂，聚碳酸酯樹脂，熱塑性聚氨酯樹脂，酚類樹脂，聚酯樹脂，乙烯基酯樹脂，聚二環(huán)戊二烯樹脂，聚苯硫醚樹脂，聚醚醚酮樹脂，氰酸酯樹脂，雙馬來酰亞胺樹脂和熱固性聚氨酯樹脂。本發(fā)明的航空航天復(fù)合材料能夠用于其中的零件的例子可以包括但不限于地板面板、吊掛箱、廚房(galleys)、座椅靠背和其他內(nèi)部隔間(其潛在的易于沖擊)以及外部部件例如直升飛機動葉片。
本發(fā)明的一些實施方案涉及能夠用于風(fēng)能應(yīng)用的復(fù)合材料應(yīng)用。在一些實施方案中，本發(fā)明的適用于風(fēng)能應(yīng)用的復(fù)合材料表現(xiàn)出用于風(fēng)能應(yīng)用所期望的性能，例如高模量/高失效應(yīng)變和低密度。本發(fā)明的適用于風(fēng)能應(yīng)用的復(fù)合材料的成本也會小于風(fēng)能應(yīng)用中所用的其他復(fù)合材料。本發(fā)明的復(fù)合材料可以適用于風(fēng)輪機葉片中，特別是長的風(fēng)輪機葉片，其是更輕重量的，但是仍然強于其他的長的風(fēng)輪機葉片。在一些實施方案中，本發(fā)明的適用于風(fēng)能應(yīng)用的復(fù)合材料包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的多個玻璃纖維，其中該多個玻璃纖維的至少一種包含含有下面的組分的玻璃組合物: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和總共0-5重量％的其他成分。本發(fā)明的適用于風(fēng)能應(yīng)用的復(fù)合材料在一些實施方案中包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的多個玻璃纖維，其中該多個玻璃纖維的至少一種包含含有下面的組分的玻璃組合物: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和總共0-5重量％的其他成分。在其他實施方案中，本發(fā)明的航空復(fù)合材料可以包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的多個玻璃纖維，其中該多個玻璃纖維的至少一種是由此處公開的作為本發(fā)明一部分的其他玻璃組合物之一形成的。在一些實施方案中，本發(fā)明的適用于風(fēng)能應(yīng)用的復(fù)合材料包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的至少一種此處公開的玻璃纖維原絲。在一些實施方案中，本發(fā)明的適用于風(fēng)能應(yīng)用的復(fù)合材 料包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的至少一部分的粗紗，該粗紗包含此處公開的至少一種玻璃纖維原絲。在其他實施方案中，本發(fā)明的適用于風(fēng)能應(yīng)用的復(fù)合材料包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的至少一種此處公開的紗線。在仍然的其他實施方案中，本發(fā)明的適用于風(fēng)能應(yīng)用的復(fù)合材料包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的至少一種此處公開的織物。在一些實施方案中，本發(fā)明的適用于風(fēng)能應(yīng)用的復(fù)合材料包含至少一種緯紗(其包含至少一種此處公開的玻璃纖維原絲)和至少一種經(jīng)紗(其包含至少一種此處公開的玻璃纖維原絲)。本發(fā)明的適用于風(fēng)能應(yīng)用的復(fù)合材料可以包含不同的聚合物樹脂，這取決于期望的性能和應(yīng)用。在本發(fā)明的包含適用于風(fēng)能應(yīng)用的復(fù)合材料的一些實施方案中，該聚合物樹脂包括環(huán)氧樹脂。在本發(fā)明的包含適用于風(fēng)能應(yīng)用的復(fù)合材料的其他實施方案中，該聚合物樹脂可以包括聚酯樹脂，乙烯基酯樹脂，熱固性聚氨酯樹脂或者聚二環(huán)戊二烯樹脂。本發(fā)明的一些實施方案涉及層合體。本發(fā)明的層合體可以包含多個片狀層組合來形成層合體。在一些實施方案中，本發(fā)明的層合體包含至少一種層，該層包含此處所述的復(fù)合材料。在一些實施方案中，本發(fā)明的層合體包含至少一種包含復(fù)合材料的層，該復(fù)合材料包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的多個玻璃纖維，其中該多個玻璃纖維的至少一種包含含有下面的組分的玻璃組合物=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和總共0_5重量％的其他成分。本發(fā)明的層合體在一些實施方案中包含至少一種包含復(fù)合材料的層，該復(fù)合材料包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的多個玻璃纖維，其中該多個玻璃纖維的至少一種包含含有下面的組分的玻璃組合物=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和總共0_5重量％的其他成分。在其他實施方案中，本發(fā)明的層合體可以包含至少一種包含復(fù)合材料的層，該復(fù)合材料包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的多個玻璃纖維，其中該多個玻璃纖維的至少一種是由此處公開的作為本發(fā)明一部分的其他玻璃組合物之一形成的。
在一些實施方案中，本發(fā)明的層合體包含復(fù)合材料，其包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的至少一種此處公開的玻璃纖維原絲。在一些實施方案中，本發(fā)明的層合體包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的至少一部分的粗紗，該粗紗包含此處公開的至少一種玻璃纖維原絲。在其他實施方案中，本發(fā)明的層合體包含復(fù)合材料，其包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的至少一種此處公開的紗線。在仍然的其他實施方案，本發(fā)明的層合體包含復(fù)合材料，其包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的至少一種此處公開的織物。在一些實施方案中，本發(fā)明的層合體包含至少一種緯紗(其包含此處公開的至少一種玻璃纖維原絲)和至少一種經(jīng)紗(其包含此處公開的至少一種玻璃纖維原絲)。
本發(fā)明的層合體可以包含不同的聚合物樹脂，這取決于期望的性能和應(yīng)用。在本發(fā)明的包含層合體的一些實施方案中，該聚合物樹脂包含環(huán)氧樹脂。在本發(fā)明的包含復(fù)合材料的其他實施方案中，該聚合物樹脂可以包含聚乙烯樹脂，聚丙烯樹脂，聚酰胺樹脂，聚酰亞胺樹脂，聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂，聚碳酸酯樹脂，熱塑性聚氨酯樹脂，酚類樹脂，聚酯樹脂，乙烯基酯樹脂，聚二環(huán)戊二烯樹脂，聚苯硫醚樹脂，聚醚醚酮樹脂，氰酸酯樹脂，雙馬來酰亞胺樹脂和熱固性聚氨酯樹脂。
本發(fā)明的一些實施方案涉及預(yù)浸料坯。本發(fā)明的預(yù)浸料坯可以包含聚合物樹脂和至少一種此處公開的玻璃纖維原絲。在一些實施方案中，本發(fā)明的預(yù)浸料坯包含聚合物樹脂和與該聚合物樹脂接觸的多個玻璃纖維，其中該多個玻璃纖維的至少一種包含含有下面的組分的玻璃組合物: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和總共0_5重量％的其他成分。本發(fā)明的預(yù)浸料坯在一些實施方案中包含聚合物樹脂和與該聚合物樹脂接觸的多個玻璃纖維，其中該多個玻璃纖維的至少一種包含含有下面組分的玻璃組合物: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和總共0-5重量％的其他成分。在其他實施方案中，本發(fā)明的預(yù)浸料坯可以包含聚合物樹脂和與該聚合物樹脂接觸的多個玻璃纖維，其中該多個玻璃纖維的至少一種是由此處公開的作為本發(fā)明一部分的其他玻璃組合物之一形成的。
在一些實施方案中，本發(fā)明的預(yù)浸料坯包含聚合物樹脂和與該聚合物樹脂接觸的至少一種此處公開的玻璃纖維原絲。在一些實施方案中，本發(fā)明的預(yù)浸料坯包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的至少一部分的粗紗，該粗紗包含此處公開的至少一種玻璃纖維原絲。在其他實施方案中，本發(fā)明的預(yù)浸料坯包含聚合物樹脂和與該聚合物樹脂接觸的至少一種此處公開的紗線。在仍然的其他實施方案，本發(fā)明的預(yù)浸料坯包含聚合物樹脂和與該聚合物樹脂接觸的至少一種此處公開的織物。在一些實施方案中，本發(fā)明的預(yù)浸料坯包含至少一種緯紗( 其包含此處公開的至少一種玻璃纖維原絲)和至少一種經(jīng)紗(其包含此處公開的至少一種玻璃纖維原絲)。本發(fā)明的預(yù)浸料坯可以包含不同的聚合物樹脂，這取決于期望的性能和應(yīng)用。在本發(fā)明的包含預(yù)浸料坯的一些實施方案中，該聚合物樹脂包含環(huán)氧樹脂。在本發(fā)明的包含預(yù)浸料坯的其他實施方案中，該聚合物樹脂可以包含聚乙烯樹脂，聚丙烯樹脂，聚酰胺樹月旨，聚酰亞胺樹脂，聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂，聚碳酸酯樹脂，熱塑性聚氨酯樹脂，酚類樹月旨，聚酯樹脂，乙烯基酯樹脂，聚二環(huán)戊二烯樹脂，聚苯硫醚樹脂，聚醚醚酮樹脂，氰酸酯樹月旨，雙馬來酰亞胺樹脂和熱固性聚氨酯樹脂。本發(fā)明的預(yù)浸料還在一些實施方案中可以摻入到其他產(chǎn)品中。例如在一些實施方案中，本發(fā)明的預(yù)浸料坯可以摻入到纖維-金屬層合體中。將本發(fā)明的預(yù)浸料坯摻入到纖維-金屬層合體中會是有利的，因為在一些實施方案中，該預(yù)浸料坯可以具有優(yōu)異的裂紋滯止性能和比重，相對于可能使用的金屬片(例如鋁合金片)而言。幾個纖維-金屬層合體例如GLARE和ARALL是公知的，并且本發(fā)明的預(yù)浸料坯能夠容易的摻入到那些結(jié)構(gòu)中。纖維-金屬層合體例如GLARE ( “玻璃層合體鋁增強的環(huán)氧樹脂”)和ARALL (—種芳酰胺纖維基纖維-金屬層合體)是作為用于航空航天應(yīng)用的輕重量機身材料而開發(fā)的，并且GLARE通常用于機身應(yīng)用，ARALL通常用于機翼應(yīng)用。GLARE纖維-金屬層合體的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)是玻璃纖維/環(huán)氧預(yù)浸料坯(單軸向或者雙軸向的)與預(yù)處理的鋁箔(即，0.2-0.4mm厚的2024T3箔，使用專有方法蝕刻來提高到復(fù)合材料層上的附著力)的交替層。這些層合結(jié)構(gòu)會在飛機結(jié)構(gòu)中具有寬的適應(yīng)性，這歸因于它們的優(yōu)異的疲勞性能，降低的腐蝕率和在應(yīng)力冒口(例如孔、鉚釘、邊緣)存在下緩慢的裂紋擴展特性。這樣的層合體典型的是在高壓釜中模制的或者在熱和壓力 下壓縮的。GLARE纖維-金屬層合體的一個例子可以帶有3層鋁和2層雙軸向復(fù)合材料，并且有時候稱作GLARE3/2層合體。還可以存在這樣的實施方案，其帶有4層的鋁和3層的復(fù)合材料，或者5層的鋁和4層的復(fù)合材料。本發(fā)明的預(yù)浸料坯可以代替到這樣的GLARE和ARALL纖維-金屬層合體(或者其他纖維-金屬層合體)中，作為目前用于這樣的產(chǎn)品中的玻璃纖維預(yù)浸料坯的替代品。因此，纖維-金屬層合體可以包含根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案的預(yù)浸料坯，粘合固定到該預(yù)浸料還一個表面上的第一金屬片和粘合固定到該預(yù)浸料還第二表面上的第二金屬片，以使得該預(yù)浸料坯位于兩個金屬片之間。在一些實施方案中，多層預(yù)浸料坯可以摻入例如3/2排列(在金屬/預(yù)浸料坯/金屬/預(yù)浸料坯/金屬排列中，處于三個金屬片之間的兩個預(yù)浸料坯層)，4/3排列(在金屬/預(yù)浸料坯/金屬/預(yù)浸料坯/金屬/預(yù)浸料坯/金屬排列中，處于四個金屬片之間的三個預(yù)浸料坯層)，5/4排列(在金屬/預(yù)浸料坯/金屬/預(yù)浸料坯/金屬/預(yù)浸料坯/金屬/預(yù)浸料坯/金屬排列中，處于五個金屬片之間的四個預(yù)浸料坯層)或者其他排列中。在一些實施方案中，該金屬片可以包含鋁或者典型的用于纖維-金屬層合體中的其他金屬。在一些實施方案中，該預(yù)浸料坯中所用的聚合物樹脂包含環(huán)氧。在一些實施方案中，該預(yù)浸料坯是使用用于受控的結(jié)合線厚度的薄膜粘接劑粘合固定到金屬片上的，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的那樣。在一些實施方案中，分別的粘接劑是不需要的，因為預(yù)浸料坯中所用的聚合物樹脂(例如環(huán)氧)能夠?qū)⒃擃A(yù)浸料坯粘附到金屬片上。本發(fā)明的一些實施方案涉及天線屏蔽器。天線屏蔽器是雷達(dá)罩或者結(jié)構(gòu)化殼，其典型的是使用這樣的材料來構(gòu)建的，該材料提供了低的介電常數(shù)來使得向/來自雷達(dá)的信號反射最小。高成本纖維例如石英和芳酰胺以及高強度玻璃纖維已經(jīng)被成功用于生產(chǎn)與不同的樹脂體系相組合的天線屏蔽器。除了雷達(dá)透明度要求之外，用于天線屏蔽器的材料優(yōu)選提供了高硬度/強度以及優(yōu)異的耐久性特征，來經(jīng)受環(huán)境負(fù)荷(風(fēng)、雪、雨、冰雹、溫度波動和UV降解)。根據(jù)本發(fā)明一些實施方案的玻璃纖維可以具有5.3ilMHz的介電常數(shù)，其雖然高于石英(約3.5)，但是低于E-玻璃(6.3-6.6ilMHz)和與S_2Glass (5-5.4ilMHz)相當(dāng)，這使得它是用于天線屏蔽器應(yīng)用的一種合適的玻璃纖維。
在一些實施方案中，本發(fā)明的天線屏蔽器包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的多個玻璃纖維，其中該多個玻璃纖維的至少一種包含含有下面的組分的玻璃組合物: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和總共0-5重量％的其他成分。本發(fā)明的天線屏蔽器在一些實施方案中包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的多個玻璃纖維，其中該多個玻璃纖維的至少一種包含含有下面的組分的玻璃組合物: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和總共0-5重量％的其他成分。在其他實施方案中，本發(fā)明的天線屏蔽器可以包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的多個玻璃纖維，其中該多個玻璃纖維的至少一種是由此處公開的作為本發(fā)明一部分的其他玻璃組合物之一形成的。
在一些實施方案中，本發(fā)明的天線屏蔽器包含雷達(dá)罩或者結(jié)構(gòu)化殼，其包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的至少一種此處公開的玻璃纖維原絲。在一些實施方案中，本發(fā)明的天線屏蔽器包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的至少一部分的粗紗，該粗紗包含此處公開的至少一種玻璃纖維原絲。在其他實施方案中，本發(fā)明的天線屏蔽器包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的至少一種此處公開的紗線。在仍然的其他實施方案，本發(fā)明的天線屏蔽器包含聚合物樹脂和位于該聚合物樹脂中的至少一種此處公開的織物。在一些實施方案中，本發(fā)明的天線屏蔽器包含至少一種緯紗(其包含此處公開的至少一種玻璃纖維原絲)和至少一種經(jīng)紗(其包含此處公開的至少一種玻璃纖維原絲)。
本發(fā)明的天線屏蔽器可 以包含不同的聚合物樹脂，這取決于期望的性能和應(yīng)用。在本發(fā)明涉及天線屏蔽器的一些實施方案中，該聚合物樹脂可以包括環(huán)氧樹脂，酚類樹脂樹脂，聚乙烯樹脂，聚丙烯樹脂，聚酰胺樹脂，聚酰亞胺樹脂，聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂，聚碳酸酯樹脂，熱塑性聚氨酯樹脂，酚類樹脂樹脂，聚酯樹脂，乙烯基酯樹脂，聚二環(huán)戊二烯樹脂，聚苯硫醚樹脂，聚醚醚酮樹脂，氰酸酯樹脂，雙馬來酰亞胺樹脂和熱固性聚氨酯樹脂。
在本發(fā)明中有用的玻璃纖維可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何合適的方法來制造，例如但不限于此上所述的方法。此外，初級施膠組合物可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何合適的方法施用到玻璃纖維上。在一些實施方案中，該施膠組合物可以在形成玻璃纖維之后立即施用。該施膠組合物可以包含本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的用于增強應(yīng)用的任何合適的施膠組合物。在一些實施方案中，該施膠組合物不包含淀粉-油施膠組合物。在本發(fā)明的包含施膠組合物(其不包含淀粉-油施膠組合物)的一些實施方案中，在機織應(yīng)用中使用纖維或者原絲之前，施膠的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲不需要進(jìn)一步用漿紗組合物處理。在包含施膠組合物(其不包含淀粉-油施膠組合物)的其他實施方案中，在機織應(yīng)用中使用纖維或者原絲之前，施膠的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲可以任選的進(jìn)一步用漿紗組合物處理。在本發(fā)明的包含初級施膠組合物的一些實施方案中，該施膠組合物可以包含淀粉-油施膠組合物。在本發(fā)明的包含淀粉-油施膠組合物的一些實施方案中，該淀粉-油施膠組合物可以稍后從由至少一種施膠的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲所形成的織物中除去。在一些實施方案中，該淀粉-油膠結(jié)可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何合適的方法從織物上除去，例如但不限于熱清潔。在本發(fā)明的包含織物(從其上已經(jīng)除去了淀粉-油施膠組合物)的實施方案中，本發(fā)明的織物可以進(jìn)一步用面漆處理。本發(fā)明的玻璃纖維原絲可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何合適的方法來制備。本發(fā)明的玻璃纖維織物通?？梢酝ㄟ^本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何合適的方法來制造，例如但不限于將緯線紗線(也稱作“緯紗”)交織到多個經(jīng)紗中。這樣的交織可以如下來完成:將經(jīng)紗以通常平行的、平面陣列來布置到織布機上，和其后以預(yù)定的重復(fù)圖案將緯線紗線送過經(jīng)紗之上和之下，來將該緯線紗線機織到經(jīng)紗中。所用的圖案將取決于期望的織物式樣。經(jīng)紗通?？梢允褂帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)來制備。經(jīng)紗可以通過從軸襯或者紡絲機來衰減多個熔融玻璃流而形成。其后，將施膠組合物施用到單個玻璃纖維上，并且將纖維聚集在一起來形成原絲。該原絲隨后通過經(jīng)由加捻框架將該原絲轉(zhuǎn)移到繞線筒來加工成紗線。在這個轉(zhuǎn)移過程中，該原絲可以給以加捻來有助于將纖維束保持在一起。這些加捻的原絲然后纏繞在繞線筒的周圍，并且將該繞線筒用于機織方法中。經(jīng)紗在織布機上的定位通?？梢允褂帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)來進(jìn)行。經(jīng)紗在織布機上的定位可以通過織布機經(jīng)軸來進(jìn)行。織布機經(jīng)軸包含規(guī)定數(shù)目的經(jīng)紗(也稱作“經(jīng)軸”)，其以基本上平行的排列(也稱作“經(jīng)片”)纏繞在圓柱芯的周圍?？棽紮C經(jīng)軸制備可以包含將多個紗線包(每個包包含織布機經(jīng)軸所需數(shù)目的經(jīng)軸的一部分)合并成單包裝或者織布機經(jīng)軸。例如和雖然不限于此，50英寸(127cm)寬、7781式樣織物(其利用DE75紗線輸入)典型的需要2868經(jīng)軸。但是，用于形成織布機經(jīng)軸的常規(guī)裝置不允許全部的這些經(jīng)軸在一個操作中從繞線筒轉(zhuǎn)移到單個經(jīng)軸上。所以，可以生產(chǎn)包含所需數(shù)目的經(jīng)軸的一部分的多個經(jīng)軸(典型的稱作“段經(jīng)軸”)，并且其后合并來形成織布機經(jīng)軸。以一種類似于織布機經(jīng)軸的方式，段經(jīng)軸可以包括圓柱芯，其包含多個基本平行的纏繞在那里的經(jīng)紗。雖然本領(lǐng)域技術(shù)人員公認(rèn)的是段經(jīng)軸可以包含用于形成最終的織布機經(jīng)軸所需的任何數(shù)目的經(jīng)紗，但是通常段經(jīng)軸所包含的經(jīng)軸的數(shù)目受限于經(jīng)線排列的線軸架的能力。對于7781式樣織物來說，典型的提供了 717經(jīng)軸的四個段經(jīng)軸，每個DE75，并且當(dāng)合并時提供了經(jīng)片所需的2868經(jīng)軸，如上所述。本發(fā)明的復(fù)合材料可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何合適的方法來制備，例如但不限于真空輔助樹脂灌注模制，擠出混合，壓縮模制，樹脂轉(zhuǎn)移模制，細(xì)絲卷繞，預(yù)浸料坯/高壓釜固化，和拉劑成型。本發(fā)明的復(fù)合材料可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的這樣的模制技術(shù)來制備。具體的，本發(fā)明的實施方案的復(fù)合材料(其混有機織玻璃纖維織物)可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的用于制備這樣的復(fù)合材料的技術(shù)來制備。作為一個例子，本發(fā)明的一些復(fù)合材料可以使用真空輔助壓縮模制來制造，該技術(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，并且簡要描述如下。作為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，使用真空輔助壓縮模制時，將堆疊的預(yù) 浸潰的玻璃織物置于壓機的壓盤中。在本發(fā)明的一些實施方案中，該堆疊的預(yù)浸潰玻璃織物可以包括此處所說的本發(fā)明的一種或多種織物，其已經(jīng)被切割成期望的尺寸和形狀。通過完成用于相應(yīng)層數(shù)的堆疊操作，將壓機封閉，并且將壓盤連接到真空泵上，以使得上面的壓盤壓到堆疊的織物上，直到達(dá)到期望的壓力。真空有助于堆疊體中夾帶的空氣排出和提供了在模制層合體內(nèi)減少的空穴含量。在壓盤連接到真空泵之后，然后將壓盤溫度升高來加速樹脂(例如熱固性樹脂)的轉(zhuǎn)化率，升溫到對于所用樹脂具體的預(yù)定溫度設(shè)定，并且在這個溫度和壓力設(shè)定保持，直到該層合體實現(xiàn)完全固化。在這時，關(guān)閉所述的加熱，并且將該壓盤通過水循環(huán)冷卻，直到它們達(dá)到室溫。然后可以打開該壓盤，并且可以將模制的層合體從壓機中除去。作為另一例子，本發(fā)明的一些復(fù)合材料可以使用真空輔助樹脂灌注技術(shù)來制造，如此處進(jìn)一步描述的。本發(fā)明的堆疊的玻璃纖維織物可以切割成期望的尺寸，并且置于有機硅釋放處理的玻璃桌上。該堆疊體然后可以用剝離片層覆蓋，安裝流動增強介質(zhì)，和使用尼龍裝袋膜來真空裝袋。接著，所謂的“存儲物(lay up)”可以受到大約27英寸Hg的真空壓力。分別的，該聚合物樹脂(其打算用玻璃纖維織物增強)可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的用于具體樹脂的技術(shù)來制 備。例如對于一些聚合物樹脂來說，適當(dāng)?shù)臉渲?例如胺可固化的環(huán)氧樹脂)可以與適當(dāng)?shù)墓袒瘎?例如用于胺可固化環(huán)氧樹脂的胺)以樹脂制造商推薦的比例或者本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的比例來混合。該合并的樹脂然后可以在真空室脫氣30分鐘，并且灌注穿過織物預(yù)成品，直到實現(xiàn)織物堆疊體的基本上完全的浸濕。在這時，所述的桌子可以用加熱的毯子(設(shè)定到大約45-50°C的溫度)覆蓋24小時。所形成的剛性復(fù)合材料可以然后脫模，并且在可編程的對流爐中，在大約250 T后固化4小時。但是，作為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，不同的參數(shù)例如脫氣時間、加熱時間和后固化條件可以基于所用的具體的樹脂系統(tǒng)而變化，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員理解如何基于具體的樹脂系統(tǒng)來選擇這樣的參數(shù)。本發(fā)明的層合體可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何合適的手段來制備，例如但不限于灌注。本發(fā)明的預(yù)浸料坯可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何合適的手段來制備，例如但不限于將玻璃纖維原絲、粗紗或者織物送過樹脂浴；使用溶劑基樹脂；或者使用樹脂膜。本發(fā)明的纖維-金屬層合體可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何合適的手段，使用本發(fā)明的預(yù)浸料坯來制備。本發(fā)明的天線屏蔽器可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何合適的手段來制備。如上所述，本發(fā)明的一些實施方案可以包含多個玻璃纖維。適用于本發(fā)明的玻璃纖維可以具有本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何適當(dāng)?shù)闹睆?，這取決于期望的應(yīng)用。適用于本發(fā)明的一些實施方案的玻璃纖維的直徑是大約5-大約13iim。適用于本發(fā)明的其他實施方案的玻璃纖維的直徑是大約5-7 u m。另外，適用于本發(fā)明的玻璃纖維和玻璃纖維原絲可以包含多種玻璃組合物，其也代表了本發(fā)明的實施方案。一些實施方案的這樣的玻璃纖維和玻璃纖維原絲是如上所述的，并且其他的方案在下面描述。如上所述，適用于本發(fā)明的一些實施方案的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲的一個例子包含玻璃組合物，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
其他成分總共0-5重量％。
適用于本發(fā)明的一些實施方案的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲的另一例子包含玻璃組合物，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
其他成分總共0-5重量％ ；
其中Li2O含量大于Na2O含量或者大于K2O含量。在其他實施方案中，CaO含量是0-3重量％。在仍然的其他實施方案，CaO含量是0-2重量％。在一些實施方案中，CaO含量是0-1重量％。在本發(fā)明的一些實施方案中，MgO含量是8-13重量％。在其他實施方案中，MgO含量是9-12重量％。在一些實施方案中，TiO2含量是0-1重量％。在一些實施方案中，B2O3含量不大于10 重量％。在本發(fā)明的一些實施方案中，Al2O3含量是9-14重量％。在其他實施方案中，Al2O3含量是10-13重量％。在一些實施方案中，(Li2CHNa2CHK2O)含量小于2重量％。在一些實施方案中，該組合物包含0-1重量％的BaO和0-2重量％的ZnO。在其他實施方案中，該組合物基本上不含BaO和基本上不含ZnO。在一些實施方案中，其他成分(如果有的話)的存在總量是0-2重量％。在其他實施方案中，其他成分(如果有的話)的存在總量是0-1重量％。在一些實施方案中，Li2O含量是0.4-2.0重量％。在包含1^20含量為0.4-2.0重量％的其他實施方案中，Li2O含量大于(Na2CHK2O)含量。
適用于本發(fā)明的一些實施方案的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲的另一例子包含玻璃組合物，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。
在一些實施方案中，該玻璃組合物的特征在于相對低含量的CaO，例如處于大約0-4重量％的量級。在仍然的其他實施方案中，CaO含量可以處于大約0-3重量％的量級。在一些實施方案中，MgO含量是CaO含量的雙倍(基于重量％)。本發(fā)明的一些實施方案的MgO含量可以大于大約6.0重量％,和在其他實施方案中，MgO含量可以大于大約7.0重量％。適用于本發(fā)明的一些實施方案的一些玻璃組合物的特征在于存在小于1.0重量％的BaO0在其中僅僅存在痕量的雜質(zhì)量的BaO的那些實施方案中，BaO含量的特征可以是不大于0.05重量％。
適用于本發(fā)明的一些實施方案的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲的另一例子包含玻璃組合物，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
其他成分總共0-5重量％ ；
其中Li2O含量大于Na2O含量或者大于K2O含量,和其中選擇所述成分來提供介電常數(shù)(Dk)在IMHz頻率小于6.7的玻璃。在其他實施方案中，選擇所述成分來提供介電常數(shù)(Dk)在IMHz頻率小于6的玻璃。在仍然的其他實施方案中，選擇所述成分來提供介電常數(shù)(Dk)在IMHz頻率小于5.8的玻璃。在一些實施方案中，選擇所述成分來提供介電常數(shù)(Dk)在IMHz頻率小于5.6的玻璃。
適用于本發(fā)明的一些實施方案的玻璃組合物的成分可以基于期望的成型溫度(定義為粘度是1000泊時的溫度)和/或期望的液相線溫度。在一些實施方案中，適用于本發(fā)明的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲包含玻璃組合物，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
其他成分總共0-5重量％ ；其中Li2O含量大于Na2O含量或者大于K2O含量，和其中選擇所述成分來提供在1000泊粘度時的成型溫度Tf不大于1370°C。在其他實施方案中，選擇所述成分來提供在1000泊粘度時的成型溫度Tf不大于1320°C。在仍然的其他實施方案中，選擇所述成分來提供在1000泊粘度時的成型溫度Tf不大于1300°C。在一些實施方案中，選擇所述成分來提供在1000泊粘度時的成型溫度Tf不大于1290°C。在一些實施方案中，選擇所述成分來提供在1000泊粘度時的成型溫度Tf不大于1370°C和液相線溫度IY至少低于該成型溫度55°C。在其他實施方案中，選擇所述 成分來提供在1000泊粘度時的成型溫度Tf不大于1320°C和液相線溫度IY至少低于該成型溫度55°C。在仍然的其他實施方案中，選擇所述成分來提供在1000泊粘度時的成型溫度Tf不大于1300°C和液相線溫度IY至少低于該成型溫度55°C。在一些實施方案中，選擇所述成分來提供在1000泊粘度時的成型溫度Tf不大于1290°C和液相線溫度IY至少低于成型溫度55°C。適用于本發(fā)明的一些實施方案的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲的另外的例子包含玻璃組合物，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 ％ ；其中該玻璃表現(xiàn)出介電常數(shù)(Dk)小于6.7和成型溫度(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。在一些實施方案中，CaO含量是
0-1重量％。適用于本發(fā)明的一些實施方案的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲的另外的例子包含玻璃組合物，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 ％ ；
其中該玻璃表現(xiàn)出介電常數(shù)(Dk)小于5.9和成型溫度(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。
適用于本發(fā)明的一些實施方案的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲的另一例子包含玻璃組合物,其基本組成為
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。在一些實施方案中，CaO含量是0-1重量％。在包含CaO含量為0-1重量％的一些實施方案中，B2O3含量不大于10重量％。
適用于本發(fā)明的一些實施方案的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲的另一例子包含玻璃組合物，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。在一些實施方案中,選擇所述成分來提供介電常數(shù)(Dk)在IMHz小于6.7的玻璃。在其他實施方案中，選擇所述成分來提供介電常數(shù)(Dk)在IMHz小于6的玻璃。在仍然的其他實施方案中，選擇所述成分來提供介電常數(shù)(Dk)在IMHz小于5.8的玻璃。在一些實施方案中，選擇所述成分來提供介電常數(shù)(Dk)在IMHz小于5.6的玻璃。適用于本發(fā)明的一些實施方案的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲的另一例子包含玻璃組合物，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 ％;和其他成分總共0-5重量％。適用于本發(fā)明的一些實施方案的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲的另一例子包含玻璃組合物，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 ％;和其他成分總共0-5重量％。適用于本發(fā)明的一些實施方案的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲的另一例子包含玻璃組合物，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 ％;和其他成分總共0-5重量％。適用于本發(fā)明的一些實施方案的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲的另一例子包含玻璃組合物，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 ％;和其他成分總共0-5重量％。適用于本發(fā)明的一些實施方案的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲的另一例子包含玻璃組合物，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
其他成分總共0-5重量％。
適用于本發(fā)明的一些實施方案的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲的另一例子包含玻璃組合物，其包含:
SiO2 62-68 重量 ％ ；
B2O3小于大約9重量％ ；
Al2O3 10-18 重量 ％ ；
MgO8-12 重量 ％ ;和
CaO0-4 重量 ％ ；
其中該玻璃表現(xiàn)出介電常數(shù)(Dk)小于6.7和成型溫度(Tf)在1000泊粘度不大于1370 O。
適用于本發(fā)明的一些實施方案的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲的另一例子包含玻璃組合物，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 ％ ；
其中該玻璃表現(xiàn)出介電常數(shù)(Dk)小于6.7和成型溫度(Tf)在1000泊粘度時不大于 1370 0C ο
適用于本發(fā)明的一些實施方案中的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲的另一例子包含玻璃組合物，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 ％;
其中該玻璃表現(xiàn)出介電常數(shù)(Dk)小于6.7和成型溫度(Tf)在1000泊粘度時不大于 1370 0C ο
適用于本發(fā)明的一些實施方案的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲的另一例子包含玻璃組合物，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 ％ ；其中該玻璃表現(xiàn)出介電常數(shù)(Dk)小于5.9和成型溫度(Tf)在1000泊粘度時不大于 1300。。。適用于本發(fā)明的一些實施方案的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲的另一例子包含玻璃組合物，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發(fā)明的特征，本發(fā)明的一些實施方案的玻璃組合物可以用于提供耗散系數(shù)(Df)低于常規(guī)的電子E-玻璃的玻璃。在一些實施方案中，Df在IGHz時可以不大于0.0150，和在其他實施方案中在IGHz時不大于0.0100。在一些實施方案的玻璃組合物中，Df在IGHz時不大于0.007，和在其他實施方案中在IGHz時不大于0.003，和在仍然的其他實施方案中在IGHz時不大于0.002。 在一些實施方案中，能夠用于本發(fā)明的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲中的玻璃組合物的特征在于相對低含量的CaO，例如處于大約0-4重量％的量級。在仍然的其他實施方案中，CaO含量可以處于大約0-3重量％的量級。在仍然的其他實施方案中，CaO含量可以處于大約0-2重量％的量級。通常，使得CaO含量最小化產(chǎn)生了電性能的改進(jìn)，并且CaO含量在一些實施方案中已經(jīng)降低到這樣低的水平，以至于它可以被認(rèn)為是任選的成分。在一些其他實施方案中，CaO含量可以處于大約1-2重量％的量級。另一方面，這種類型的玻璃的MgO含量是相對高的，其中在一些實施方案中，MgO含量是CaO含量的雙倍(基于重量％)。本發(fā)明的一些實施方案的MgO含量可以大于大約
5.0重量％，和在其他實施方案中MgO含量可以大于8.0重量％。在一些實施方案中，組合物特征在于MgO含量例如處于大約8-13重量％的量級。在仍然的其他實施方案中，MgO含量可以處于大約9-12重量％的量級。在一些其他實施方案中,MgO含量可以處于大約8-12重量％的量級。在仍然的一些其他實施方案中，MgO含量可以處于大約8-10重量％的量級。在一些實施方案中，能夠用于本發(fā)明的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲中的組合物的特征在于(MgO+CaO)含量，其例如小于16重量％。在仍然的其他實施方案中，(MgO+CaO)含量小于13重量％。在一些其他實施方案中，(MgO+CaO)含量是7-16重量％。在仍然的一些其他實施方案中，(MgO+CaO)含量可以處于大約10-13重量％的量級。
在仍然的一些其他實施方案，該組合物的特征可以在于(MgO+CaO)/(Li20+Na20+K20)含量比處于大約9.0的量級。在某些實施方案中，Li2O/(MgO+CaO)含量比可以處于大約0-2.0的量級。在仍然的一些其他實施方案中，Li2O/(MgO+CaO)含量比可以處于大約1-2.0的量級。在某些實施方案中，Li2O/(MgO+CaO)含量比可以處于大約1.0的量級。
在一些其他實施方案中，(Si02+B203)含量可以處于70-76重量％的量級。在仍然的其他實施方案中，(Si02+B203)含量可以處于70重量％的量級。在其他實施方案中，(Si02+B203)含量可以處于73重量％的量級。在仍然的其他實施方案中，Al2O3的重量％與B2O3的重量％之比處于1-3的量級。在一些其他實施方案中,Al2O3的重量％與B2O3的重量％之比處于1.5-2.5的量級。在某些實施方案中，SiO2含量處于65-68重量％的量級。
如上所述，現(xiàn)有技術(shù)的一些低Dk組合物具有需要包括大量的BaO的缺點，并且要注意的是，在本發(fā)明的一些實施方案的玻璃組合物中不需要BaO。雖然本發(fā)明有利的電和制造性能不排除BaO的存在，但是缺少有意包括的BaO可以被認(rèn)為是本發(fā)明的一些實施方案的另一優(yōu)點。因此，本發(fā)明的實施方案的特征可以在于存在小于1.0重量％的8&0。在其中僅僅存在痕量的雜質(zhì)量的那些實施方案中，BaO含量可以表征為不大于0.05重量％。
能夠用于本發(fā)明的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲中的組合物包括這樣的B2O3，其的量小于現(xiàn)有技術(shù)的方案(其依賴高B2O3來實現(xiàn)低Dk)。這導(dǎo)致了明顯的成本節(jié)約。在一些實施方案中，B2O3含量需要不大于13重量％或者不大于12重量％。本發(fā)明的一些實施方案還落入電子E-玻璃的ASTM定義中，即，不大于10重量％的B2O3。
在一些實施方案中，所述組合物的特征在于B2O3含量例如處于大約5-11重量％的量級。在一些實施方案中，B2O3含量可以是6-11重量％。B2O3含量在一些實施方案中可以是6-9重量％。在一些實施方案中，B2O3含量可以是5-10重量％。在一些其他實施方案中，B2O3含量不大于9重量％。在仍然的一些其他實施方案中，B2O3含量不大于8重量％。
在一些實施方案中，能夠用于本發(fā)明的玻璃纖維或者玻璃纖維原絲中的組合物的特征在于Al2O3含量例如處于大約5-18重量％的量級。Al2O3含量在一些實施方案中可以是9-18重量％。在仍然的其他實施方案中，Al2O3含量是大約10-18重量％的量級。在一些其他實施方案中，Al2O3含量是大約10-16重量％的量級。在仍然的一些其他實施方案中，Al2O3含量是大約10-14重量％的量級。在某些實施方案中，Al2O3含量是大約11-14重量％的量級。
在一些實施方案中，Li2O是任選的成分。在一些實施方案中，所述組合物的特征在于Li2O含量例如處于大約0.4-2.0重量％的量級。在一些實施方案中，Li2O含量大于(Na2CHK2O)含量。在一些實施方案中，(Li2CHNa2CHK2O)含量不大于2重量％。在一些實施方案中，(Li2CHNa2CHK2O)含量處于大約1_2重量％的量級。
在某些實施方案中，本發(fā)明的組合物特征在于TiO2含量例如是大約0-1重量％的量級。
在上述組合物的一些實施方案中，所述成分是成比例的，來產(chǎn)生介電常數(shù)低于標(biāo)準(zhǔn)的E-玻璃的玻璃。相對 于用于比較的常規(guī)電子E-玻璃，這在IMHz頻率可以小于大約6.7。在其他實施方案中，介電常數(shù)(Dk)在IMHz頻率可以小于6。在其他實施方案中，介電常數(shù)(Dk)在IMHz頻率可以小于5.8。另外的實施方案表現(xiàn)出介電常數(shù)(Dk)在IMHz頻率小于5.6或者甚至更低。在其他實施方案中，介電常數(shù)(Dk)在IMHz頻率可以小于5.4。在仍然的其他實施方案中，介電常數(shù)(Dk)在IMHz頻率可以小于5.2。在仍然的其他實施方案中，介電常數(shù)(Dk)在IMHz頻率可以小于5.0。上述組合物還可以具有有益于玻璃纖維的實際的商業(yè)制造的令人期望的溫度-粘度關(guān)系。與現(xiàn)有技術(shù)的D-玻璃類型的組合物相比，通常需要較低的溫度來制造纖維。該令人期望的特性可以通過多種方式來表達(dá)，并且它們可以通過此處所述的一些實施方案的組合物單個的或者組合的來獲得。例如，可以制造處于上述范圍內(nèi)的某些玻璃組合物，其表現(xiàn)出在1000泊粘度的成型溫度(Tf)不大于1370°C。一些實施方案的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。這些組合物還可以包括玻璃，在其中成型溫度和液相線溫度OY)之間的差值是正的，和在一些實施方案中，成型溫度至少比液相線溫度高55°C，這有利于由這些玻璃組合物來商業(yè)制造纖維。通常，將用于形成玻璃纖維或者玻璃纖維原絲的玻璃組合物的堿性氧化物的含量最小化能夠幫助降低Dk。在其中期望的是優(yōu)化Dk的降低的那些實施方案中，總堿性氧化物的含量可以不大于玻璃組合物的2重量％。在一些實施方案中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在這一點上，將Na2O和K2O最小化比Li2O更有效。堿性氧化物的存在通常導(dǎo)致降低了成型溫度。所以，在本發(fā)明的其中優(yōu)先的是提供相對低的成型溫度的那些實施方案中，所包括的Li2O是明顯量的，例如至少0.4重量％。為此目的，在一些實施方案中，Li2O含量大于Na2O或者大于K2O含量，和在其他實施方案中，Li2O含量大于Na2O和K2O含量之和，在一些實施方案中，大出了兩倍或者多倍。在一些實施方案中，一個有利的方面是依靠玻璃纖維工業(yè)中常規(guī)的成分,并且避免大量的它的原材料源很昂貴的成分。對于這個方面，可以包括除了在本發(fā)明的玻璃的成分定義中明確給出的那些之外的成分(即使它們不是必需的)，但是總量要不大于5重量％。這些任選的成分包括熔融助劑、澄清劑、著色劑、痕量雜質(zhì)和玻璃制造領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他添加劑。相對于一些現(xiàn)有技術(shù)的低Dk玻璃，在本發(fā)明的組合物中BaO不是必需的，但是不排除可以包括少量的Ba0(例如高到大約I重量％)。同樣，在本發(fā)明中大量的ZnO不是必需的，但是在一些實施方案中也可以包括少量(例如高到大約2.0重量％)。在其中任選的成分最少的本發(fā)明的那些實施方案中，任選的成分總量不大于2重量％或者不大于I重量％?？蛇x擇的，本發(fā)明的一些實施方案可以據(jù)稱基本上由所述的成分組成。批次成分和它們的成本的選擇主要取決于它們的純度要求。典型的市售成分(例如用于制造E-玻璃的成分)包含處于不同化學(xué)形式的Na20、K2O, Fe2O3或者FeO、SrO、F2,TiO2, SO3等雜質(zhì)。來自這些雜質(zhì)的大部分陽離子將通過與玻璃中的SiO2和/或B2O3形成非橋連性氧，而提高玻璃的Dk。
硫酸鹽(表示為SO3)也可以作為精煉劑而存在。少量的雜質(zhì)也可以來自原材料或者來自于熔融加工過程中的污染物，例如SrO、Ba0、Cl2、P205、Cr2O3或者NiO(不限于這些具體的化學(xué)品形式)。其他精煉劑和/或加工助劑也可以存在例如As203、MnO、MnO2, Sb2O3或者SnO2 (不限于這些具體的化學(xué)品形式)。這些雜質(zhì)和精煉劑在存在時每個典型的存在量小于總玻璃組合物的0.5重量％。任選的，元素周期表的稀土元素族的元素可以加入到本發(fā)明的組合物，包括原子數(shù)21 (Sc)、39 (Y)和57 (La)-71 (Lu)。它們可以充當(dāng)加工助劑或者用于改進(jìn)玻璃的電、物理(熱學(xué)和光學(xué))、機械和化學(xué)性能。該稀土添加劑可以以初始的化學(xué)形式和氧化態(tài)來包括。加入稀土元素被認(rèn)為是任選的，特別是在本發(fā)明的具有使得原材料的成本最小化目標(biāo)的那些實施方案中更是如此，這是因為它們將提高批次成本，甚至在低濃度時也是如此。在任何情況中，它們的成本典型的將規(guī)定稀土組分(作為氧化物來度量)在包括時，其存在量不大于總玻璃組合物的大約0.1-1.0重量％。
玻璃纖維、玻璃纖維原絲和摻入了這樣的纖維或者原絲的其他產(chǎn)品在本發(fā)明的一些實施方案中會表現(xiàn)出令人期望的機械性能，特別是與E-玻璃纖維、由E-玻璃形成的玻璃纖維原絲、和相關(guān)產(chǎn)品相比時更是如此。例如特別是當(dāng)與E-玻璃纖維相比，本發(fā)明的一些實施方案的玻璃纖維會具有相對高的比強度或者相對高的比模量。比強度指的是拉伸強度(N/m2)除以比重量(N/m3)。比模量指的是楊氏模量(N/m2)除以比重量(N/m3)。在其中期望提高機械性能或者產(chǎn)品性能，同時降低復(fù)合材料的整體重量的應(yīng)用中，令人期望的是具有相對高的比強度和/或相對高的比模量的玻璃纖維。這樣的復(fù)合材料的例子在上面闡明，并且包括例如航空航天或者航空應(yīng)用(例如飛機內(nèi)部地板)、風(fēng)能應(yīng)用(例如風(fēng)車葉片)、纖維-金屬層合體應(yīng)用以及其他。作為機械性能的另外一個例子，本發(fā)明的一些實施方案的粗紗形式的玻璃纖維原絲可以表現(xiàn)出提高的拉伸強度(例如在一些實施方案中處于根據(jù)ASTM D2343為400-430ksi的量級)，這與混有E-玻璃玻璃纖維原絲的粗紗(例如處于根據(jù)ASTM D2343為350_400ksi的量級)形成對比。
作為本領(lǐng)域中已知的，在形成后，玻璃纖維典型的至少部分地涂覆有施膠組合物。通常，用于形成本發(fā)明的玻璃纖維原絲、織物、復(fù)合材料、層合體和預(yù)浸料坯的玻璃纖維將至少部分地涂覆有施膠組合物。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠基于許多因素來選擇許多市售的施膠組合物中的一種用于玻璃纖維，所述的因素包括例如施膠組合物的使用性能、所形成的織物期望的撓性、成本和其他因素。能夠用于本發(fā)明的一些實施方案中的市售的施膠組合物非限定性的例子包括經(jīng)常用于單端粗紗的施膠組合物，例如Hybon2026、Hybon2002、Hybonl383、Hybon2006、Hybon2022、Hybon2032、Hybon2016 和 Hybonl062，以及經(jīng)常用于紗線上的施膠組合物，例如1383、611、900、610、695和690，其每個指的是用于市售自PPGIndustries, Inc.的產(chǎn)品的施膠組合物。
如上所述，本發(fā)明的一些實施方案可以包含織物。可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的用于增強應(yīng)用的任何合適的織物設(shè)計。合適的織物可以包括使用常規(guī)紡織設(shè)備(例如刺射(rapier)、發(fā)射或者空氣噴射織布機)所生產(chǎn)的織物。這樣的織物非限定性的例子包括平織、斜紋、網(wǎng)紋和緞織?？p編或者非壓接織物也可以用于本發(fā)明的一些實施方案中。這樣的織物可以包括例如單向的、雙向的和三向的非壓接織物。另外，3D機織織物也可以用于本發(fā)明的一些實施方案中。這樣的織物可以使用多層經(jīng)線經(jīng)軸來生產(chǎn)，具有梭道，使用多臂機或者提花機頭。
如上所述，本發(fā)明的復(fù)合材料可以包含經(jīng)線和緯線紗線。可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的用于增強應(yīng)用的任何合適的經(jīng)線和緯線紗線。在一些實施方案中，例如經(jīng)紗可以包含G75紗線、DE75紗線、DE150紗線和/或G150紗線。
如上所述，本發(fā)明的復(fù)合材料可以包含聚合物樹脂，在一些實施方案中?？梢允褂枚喾N聚合物樹脂。已知的能夠用于增強應(yīng)用的聚合物樹脂在一些實施方案中會是特別有用的。在一些實施方案中 ，該聚合物樹脂可以包含熱固性樹脂。在本發(fā)明的一些實施方案中有用的熱固性樹脂體系可以包括但不限于環(huán)氧樹脂體系，酚基樹脂，聚酯，乙烯基酯，熱固性聚氨酯，聚二環(huán)戊二烯(PDCPD)樹脂，氰酸酯和雙馬來酰亞胺。在一些實施方案中，該聚合物樹脂可以包含環(huán)氧樹脂。在其他實施方案中，該聚合物樹脂可以包含熱塑性樹月旨。在本發(fā)明的一些實施方案中有用的熱塑性聚合物包括但不限于聚乙烯，聚丙烯，聚酰胺(包括尼龍)，聚對苯二甲酸丁二醇酯，聚碳酸酯，熱塑性聚氨酯(TPU)，聚苯硫醚和聚醚醚酮(PEEK)。在本發(fā)明的一些實施方案中有用的市售聚合物樹脂非限定性的例子包括帶有Epikure MGS RIMH1366固化劑的EPIKOTE樹脂MGS RIMR135環(huán)氧(獲自俄亥俄州哥倫布的 Momentive Specialty Chemicals Inc.), Applied Poleramic MMFCS2 環(huán)氧(獲自加利福尼亞州 Benicia 的 Applied Poleramic, Inc.),和 EP255 改性環(huán)氧(獲自 BarrdayComposite Solutions, Millbury, MA)。實施例現(xiàn)在將在下面的具體的、非限定性實施例中說明本發(fā)明的一些示例性實施方案。實施例1在本發(fā)明的一些實施方案中有用的玻璃組合物的一些性能是在受控的加工條件下使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的常規(guī)測試方法來測量的。一些測量的性能列于表I中。包括了標(biāo)準(zhǔn)的E-玻璃和市售NE-玻璃的性能作為參考。所列的市售NE-玻璃的性能來自于文獻(xiàn)。表I中的數(shù)據(jù)顯示與E-玻璃相比，適用于本發(fā)明的玻璃纖維表現(xiàn)出改進(jìn)的熱、化學(xué)和機械穩(wěn)定性。與NE-纖維相比，適用于本發(fā)明的玻璃纖維是30%更強和25%更硬的。如通過X射線熒光光譜所測量的，表I的樣品I的玻璃纖維包含含有下面的組分的玻璃組合物: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.適用于本發(fā)明的一些實施方案的玻璃組合物的性能與其他玻璃組合物性能的比較。
權(quán)利要求
1.一種玻璃纖維原絲，其包含多個玻璃纖維，該玻璃纖維包含含有下面的組分的玻璃組合物: 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 其他成分總共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含量的至少兩倍。
2.一種紗線，其包含至少一種根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃纖維原絲。
3.權(quán)利要求2的紗線，其中該至少一種玻璃纖維原絲至少部分地涂覆有施膠組合物。
4.權(quán)利要求2的紗線，其中該多個玻璃纖維的直徑是大約5-大約13μ m。
5.一種織物，其是由根據(jù)權(quán)利要求1的至少一種玻璃纖維原絲形成的。
6.一種織物，其包含至少一個緯紗，該緯紗包含至少一種根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃纖維原絲。
7.一種織物，其包含至少一個經(jīng)紗，該經(jīng)紗包含至少一種根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃纖維原絲。
8.一種織物，其包含: 至少一個緯紗，該緯紗包含至少一種根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃纖維原絲，和 至少一個經(jīng)紗，該經(jīng)紗包含至少一種根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃纖維原絲。
9.權(quán)利要求8的織物，其中該織`物包括平織織物、斜紋織物、網(wǎng)紋織物、緞織織物、縫編織物或者3D機織織物。
10.一種復(fù)合材料，其包含: 聚合物樹脂；和 布置在該聚合物樹脂中的來自根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃纖維原絲的玻璃纖維。
11.一種復(fù)合材料，其包含: 聚合物樹脂；和 由至少一種根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃纖維原絲形成的至少一種織物。
12.權(quán)利要求11的復(fù)合材料，其中該聚合物樹脂包括環(huán)氧樹脂。
13.權(quán)利要求11的復(fù)合材料，其中該聚合物樹脂包括下面的至少一種:聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚酰胺樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、熱塑性聚氨酯樹脂、酚類樹脂、聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂、聚二環(huán)戊二烯樹脂、聚苯硫醚樹脂樹脂、聚醚醚酮樹脂、氰酸酯樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂和熱固性聚氨酯樹脂。
14.權(quán)利要求11的復(fù)合材料，其中該織物包括平織織物、斜紋織物、網(wǎng)紋織物、緞織織物、縫編織物或者3D機織織物。
15.一種航空航天復(fù)合材料，其包含根據(jù)權(quán)利要求11的復(fù)合材料。
16.一種航空復(fù)合材料，其包含根據(jù)權(quán)利要求11的復(fù)合材料。
17.一種天線屏蔽器，其包含根據(jù)權(quán)利要求11的復(fù)合材料。
18.一種預(yù)浸料坯，其包含: 聚合物樹脂；和 至少一種根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃纖維原絲。
19.一種纖維-金屬層合體，其包含: 根據(jù)權(quán)利要求20的預(yù)浸料坯； 粘合固定到該預(yù)浸料還的一個表面上的第一金屬片；和 粘合固定到該預(yù)浸料坯的第二表面上的第二金屬片，使得該預(yù)浸料坯位于兩個金屬片之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的纖維-金屬層合體，其進(jìn)一步包含根據(jù)權(quán)利要求20的第二預(yù)浸料坯和第三金屬片，其中該第二預(yù)浸料坯位于第二金屬片和第三金屬片之間。
21.權(quán)利要求19的纖維-金屬層合體，其中該金屬片包含鋁。
22.權(quán)利要求19的纖維-金屬層合體，其中該聚合物樹脂包括環(huán)氧樹脂。
23.一種層合體，其包含: 聚合物樹脂；和 多個玻璃纖維織物，其中至少一個織物是由至少一種根據(jù)權(quán)利要求1的玻璃纖維原絲形成的。
24.一種復(fù)合材料 ，其包含: 聚合物樹脂；和 布置于該聚合物樹脂中的多個玻璃纖維，其中該多個玻璃纖維中的至少一個包含含有下面的組分的玻璃組合物: 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 其他成分總共0-5重量％。
25.權(quán)利要求24的復(fù)合材料，其中該多個玻璃纖維排布而形成織物。
26.權(quán)利要求24的復(fù)合材料，其中該織物包括平織織物、斜紋織物、網(wǎng)紋織物、緞織織物、縫編織物或者3D機織織物。
27.權(quán)利要求24的復(fù)合材料，其中該聚合物樹脂包括環(huán)氧樹脂。
28.權(quán)利要求24的復(fù)合材料，其中該聚合物樹脂包含下面的至少一種:聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚酰胺樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚對苯二甲酸丁二醇酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、熱塑性聚氨酯樹脂、酚樹類脂、聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂、聚二環(huán)戊二烯樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚醚醚酮樹脂、氰酸酯樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂和熱固性聚氨酯樹脂。
29.一種航空航天復(fù)合材料，其包含根據(jù)權(quán)利要求24的復(fù)合材料。
30.一種航空復(fù)合材料，其包含根據(jù)權(quán)利要求24的復(fù)合材料。
31.一種天線屏蔽器，其包含根據(jù)權(quán)利要求24的復(fù)合材料。
32.—種預(yù)浸料坯，其包含根據(jù)權(quán)利要求24的復(fù)合材料。
33.一種纖維-金屬層合體，其包含: 根據(jù)權(quán)利要求32的預(yù)浸料坯； 粘合固定到該預(yù)浸料還的一個表面上的第一金屬片；和 粘合固定到該預(yù)浸料坯的第二表面上的第二金屬片，使得該預(yù)浸料坯位于兩個金屬片之間。
34.根據(jù)權(quán)利要求3 3的纖維-金屬層合體，其進(jìn)一步包含根據(jù)權(quán)利要求32的第二預(yù)浸料坯和第三金屬片，其中該第二預(yù)浸料坯位于第二金屬片和第三金屬片之間。
35.權(quán)利要求33的纖維-金屬層合體，其中該金屬片包含鋁。
36.權(quán)利要求33的纖維-金屬層合體，其中該聚合物樹脂包含環(huán)氧樹脂。
37.一種層合體，其包含權(quán)利要求32的預(yù)浸料坯。
全文摘要
本發(fā)明涉及玻璃纖維原絲、紗線、織物、復(fù)合材料、預(yù)浸料坯、層合體、纖維-金屬層合體、和摻入了由玻璃組合物所形成的玻璃纖維的其他產(chǎn)品。該玻璃纖維在一些實施方案中被摻入到復(fù)合材料中，該復(fù)合材料可以用于增強應(yīng)用中。由一些實施方案的玻璃組合物所形成的玻璃纖維會具有某些令人期望的性能，其可以包括例如令人期望的電性能(例如低Dk)或者令人期望的機械性能(例如比強度)。
文檔編號C03C13/00GK103153896SQ201180049286
公開日2013年6月12日 申請日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月14日
發(fā)明者J·C·彼得斯, J·C·塞拉諾, 李洪, S·J·帕克斯, C·A·理查德斯 申請人:Ppg工業(yè)俄亥俄公司