Fabrication and characterization of boron free E-glass fiber compositions

E-glass fiber is the most widely used glass fiber for reinforced composite materials of aircrafts, automobiles and leisure equipments. But recently researches are being progressed to reduce boric oxide from 8 % to 0 (zero), as is called 'Boron free E-glass', because of increasing material cost, environmental problem, and improving chemical resistance and mechanical properties of E-glass fiber. In this study, we fabricated the bulk glass and fiber glass of 'Boron free E-glass (BF) compositions', and characterized thermal properties and optical properties. 'Boron free E-glass (BF)' was obtained by the melting of mixed batch materials at $1550^{\circ}C$ for 2 hrs with different $Al_2O_3$ compositions 5~10 %. We obtained transparent clear glass with high visible light transmittance value of 81~86 %, and low thermal expansion coefficient of $4.2{\sim}4.9{\times}10^{-6}/^{\circ}C$ and softening point of $907{\sim}928^{\circ}C$. For the chemical resistance test of 'BF' fiber samples, we identified that the higher alumina contents gives the better corrosion resistance of glass fiber.

붕소를 함유하지 않는 E-glass fiber의 제조 및 특성에 대한 연구

E-glass 섬유는 항공기, 자동차, 레져기구의 복합재료 보강용으로 가장 널리 사용되는 유리섬유이다. 그러나 최근 E-glass 섬유의 원재료비 상승, 환경문제 및 화학적 저항성과 기계적 특성을 향상시키기 위해 산화붕소 함량을 8 %에서 0(제로)까지 감소시키는(소위 'Boron free E-glass'라고 불리는) 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 'BF(Boron free E-glass)' 조성의 벌크유리와 섬유유리를 제조하고, 열적특성 및 광학적특성을 평가하였다. 5~10 %의 서로 다른 알루미나 함량을 갖는 배치를 $1550^{\circ}C$에서 2시간 용융하여 'BF(Boron free E-glass)'가 얻어졌고, 81~86 %의 높은 가시광투과율, $4.2{\sim}4.9{\times}10^{-6}/^{\circ}C$의 낮은 열팽창계수, $907{\sim}928^{\circ}C$의 연화점을 갖는 투명하고 맑은 유리가 얻어졌다. 'BF' 섬유 시편에 대한 화학적내구성 시험에 있어서는 알루미나 함량이 높아질수록 더 좋은 침식저항성을 나타냄을 확인할 수 있었다.