玻璃組合物的製作方法

2023-06-23 12:19:36

專利名稱：：玻璃組合物的製作方法
技術領域：
：本發明公開了包含鉍的玻璃組合物、由該玻璃組合物形成的玻璃纖維以及它們的應用。
背景技術：
：玻璃可以被製成纖維，例如連續、半連續或吹制纖維。可以通過例如直接熔融或坩堝法(marblemeltprocess)製造紡織纖維。可以將熔融的玻璃供給至通常為鉑-銠合金構造的專用襯套(bushing)中，熔化的玻璃流穿過孔並冷卻，形成連續纖維。這種纖維的製造方法可見於ASMInternational(1991)的EngineeredMaterialsHandbook，Vol.4，CeramicsandGlasses中，在此將其引用以供參考。另一種類的玻璃纖維是通常提到的玻璃棉或微玻璃纖維。例如可以通過眾所周知的製造方法製造微玻璃纖維，即所謂的旋轉法和火焰吹製法。另一種眾所周知且廣泛採用的方法為CAT方法，其為旋轉法的改進。通過這些方法製造玻璃需要將玻璃組合物加熱至超出其熔化溫度進入到加工溫度範圍。在玻璃纖維的製造中使用的典型玻璃組合物具有約1260至1500℃的熔化溫度和約920至1500℃的加工溫度(玻璃粘度在100至10000泊之間的溫度範圍)。現有的組合物具有相對狹窄的加工範圍，這使得難以形成具有期望直徑和長度的玻璃纖維，因為將玻璃組合物保持在可加工範圍內是困難的。此外，相對高的熔化溫度要求有大量的能量以使組合物熔化，這樣成本可能會非常高。此外，用於製造玻璃纖維的典型玻璃組合物具有800至1000℃的液相線溫度。用於製造玻璃纖維的典型組合物的液相線溫度限制了纖維化設備的使用壽命，因為這些設備必須在高溫下進行操作。特別是當在纖維化設備中使用旋盤時更是如此。具有相對低的液相線溫度的玻璃組合物也有助於在纖維化過程期間降低或阻止玻璃的結晶化。在許多應用領域中都使用玻璃纖維。在這種應用當中可以將玻璃纖維形成氈(mat)結構。玻璃纖維氈是由通過機械、化學、熱或溶劑手段粘結或連結在一起的玻璃纖維製成的非織造品、織造品、紙製品或織物。玻璃纖維氈可以僅包含玻璃纖維，或者可以包括適合滿足應用規格的其它材料。例如，在電池中以多種方式使用玻璃纖維。通常將玻璃纖維用作隔板，其優選插設在電池的負極板和正極板之間。此外，玻璃纖維被用作電池負極板或正極板的活性材料糊劑(paste)中的材料之一。化學反應性材料(或活性材料糊劑)位於正電極或負電極上，從而參與充電和放電反應。此外，玻璃纖維可以用作施加到極板表面的貼紙，從而減少在製造期間鉛末的釋放和/或在固化過程期間保持極板不粘在一起。玻璃纖維在潮溼的環境中往往變脆，浸出(leach)有利的和不利的組分，並且在酸性和/或鹼性環境中不穩定。某些玻璃纖維的這些特性可能會限制它們在例如電池隔板或過濾器的應用當中的有效性。例如，離子浸出是基於玻璃組成的玻璃纖維表面現象。玻璃纖維中的離子損失量與暴露的表面面積和玻璃組成成比例。對於具有低於約5-7μm直徑的玻璃纖維而言，通常最需要考慮表面面積。在一些玻璃纖維中，某些金屬氧化物雜質(例如，鉑氧化物、鐵氧化物)從纖維中的浸出對電池的壽命有不利的影響。發明概述本發明公開了玻璃組合物、由某些玻璃組合物形成的玻璃纖維和由某些玻璃纖維和/或玻璃組合物形成的玻璃纖維產品。所公開的組合物和纖維的特定實施方案具有較寬的加工溫度範圍和相對低的熔化溫度，這可以延長纖維化設備的使用壽命和降低與玻璃纖維生產相關的成本。此外，所公開的組合物和纖維的特定實施方案具有良好的抗酸和/或鹼的性能，並且包含有利的離子，使得當確實發生浸出時，在使用纖維的特定應用當中(例如在電池隔板中)浸出的離子具有積極效果。此外，某些實施方案的玻璃組合物和/或玻璃纖維在有關吸收和/或阻斷各種波長的能量(例如，X射線)方面具有有利的物理性能。某些實施方案的玻璃組合物除了其它組分外還包含鉍氧化物。某些實施方案的玻璃組合物包含按組合物的重量計約0.5-30wt％的鉍氧化物和按組合物的重量計約54-70％的二氧化矽。玻璃組合物的實施方案中可以包含其它組分。例如，氧化鋅可以佔組合物重量的約0.01-5％。附圖簡述圖1為顯示各種玻璃組合物粘度曲線的曲線圖。圖2A-2D為例示將特定的玻璃纖維組合物浸泡在各種濃度和特定溫度下的硫酸浴後浸出物中鉍離子濃度的曲線圖。圖3為例示將特定的玻璃纖維組合物浸泡在各種濃度和特定溫度下的硫酸浴後浸出物中氧化鈣離子濃度的曲線圖。圖4例示在利用各種實施方案的玻璃纖維隔板組裝的電池中浮充電流隨溫度的變化。圖5為顯示由各種玻璃組合物形成的各種玻璃纖維氈的壓縮曲線的曲線圖。圖6為顯示由各種玻璃組合物形成的各種玻璃纖維氈的壓縮曲線的曲線圖。圖7為顯示由各種玻璃組合物形成的各種玻璃纖維氈的壓縮曲線的曲線圖。圖8為顯示由某些實施方案的玻璃纖維組合物形成的VRLA電池隔板的Bi離子浸出的曲線圖。詳細描述本發明公開的玻璃組合物除了其它的組分外還包括鉍和/或鉍化合物。公開的玻璃組合物是熔融階段的玻璃組合物，其組成與得到的由這種玻璃組合物形成的玻璃纖維相同。公開的玻璃組合物可能與形成這種玻璃組合物的例舉「成分列表」有所變化，這是由於一旦熔化後，某些成分的形態可能發生變化，變為玻璃組合物的一部分。下面給出例舉的玻璃組合物成分列表，以及所公開的玻璃組合物的特定實施方案的製造方法實例的討論。公開的玻璃組合物的實施方案可以包含一種或多種下列的組分，其範圍例如在表1中設定之內。表1公開的玻璃組合物進一步的實施方案可以包含一種或多種下列組分，其範圍例如在表2中設定之內。表2玻璃組合物的特定實施方案可以包含例如表3中所述的組分。表3wt％量超過100％；BDL表示低於檢測限。對於每種期望的組分可以採用多種來源來配製所公開的玻璃組合物。例如，可以從列於表4的來源處得到下列的玻璃組合物組分。表4所公開的玻璃組合物特定示例的實施方案和用於形成它們的成分列於表5中。如本領域的普通技術人員所熟知的那樣，可以使用玻璃組合物組分的不同來源、用量及組合來生產此處公開的玻璃組合物。表5BDL—低於檢測限公開的玻璃組合物的實施方案可以包括上面所列公開組分的各種組合。然而，每種公開的玻璃組合物均包括一定量的通常為氧化物形式的鉍，其存在量為約0.5wt％至約30wt％Bi2O3。在組合物中鉍組分的存在量為約1wt％至約15wt％Bi2O3、約0.5至約7wt％Bi2O3時得到了較好的結果。在諸如電池的各種應用中，玻璃組合物實施方案的組合物中鉍組分的存在量為約0.5至約15wt％Bi2O3、0.5至約2wt％Bi2O3、1至約2wt％Bi2O3、4至約9wt％Bi2O3、9至約15wt％Bi2O3或其它的範圍和數量。可能會有可忽略量的Bi2O3還原成金屬形式。然而，無論用於玻璃組合物的鉍為何種形式，組合物熔化時鉍原材料大概都將轉化成鉍氧化物。單獨的Bi2O3不會形成玻璃。可使用鉍氧化物作為二元玻璃組合物的一部分。例如，可以以高達約50mol％的濃度在SiO2中加入鉍氧化物。Bi2O3與若干其它的氧化物例如K2O一起形成玻璃。Bi2O3在玻璃組合物中起作用的方式類似於B2O3或PbO，即其通常能降低組合物的玻璃熔化溫度和玻璃粘度，且使得能在更低溫度下對玻璃進行纖維化。鉍氧化物的結構要素加入到玻璃基質內，對所得到的玻璃結構(例如，玻璃纖維)起到增強作用。此外，鉍氧化物在一定程度上起到降低玻璃軟化點和熔化溫度的作用(下面要討論到，示於表7)。在某些玻璃組合物的實施方案中也降低了纖維化溫度，即玻璃組合物粘度為約1000泊時的溫度。特定玻璃組合物的實施方案顯示約等於或低於約1093℃的纖維化溫度，某些實施方案顯示約等於或低於約1038℃至約1120℃的纖維化溫度，例如參見表14。具有約2至約10wt％Bi2O3的玻璃組合物實施方案可以將玻璃組合物的纖維化溫度降低約10℃至約38℃。包括所指出的Bi2O3含量的玻璃組合物還改善了形成手抄片(handsheet)的玻璃纖維的性能。這種手抄片的測試表明，使用公開的玻璃纖維的某些實施方案可以生產出優異的電池隔板或過濾器介質。也就是說，公開的玻璃纖維的這種應用相對而言是容易製造的，與目前現有的商品化纖維如示於表6和7的M-玻璃(購自EvaniteFiberCompany)或示於表6的JM253玻璃(購自JohnsManvilleCorporation)相比，具有類似或更好的張力、伸長率、基重、水芯吸特性以及其它的基本特性。因此，公開的玻璃組合物的某些實施方案不會損害由其形成的玻璃纖維所需的主要介質物理特性，反而還提供了增強的性能，這是由於特定增強的或新的玻璃性能的緣故，例如，在電池應用中的的Bi離子浸出降低了廢氣放出(offgassing)。進一步地，公開的包括鉍的玻璃組合物的特定實施方案具有增強的抗析晶性，因此在纖維化過程期間它們不會結晶化。具有所公開範圍的Bi2O3的玻璃組合物顯示出更高的抗析晶性(參見表7)。改性硼矽酸鹽玻璃(即表7中標示的M-玻璃)是一種人造的玻璃質纖維，這在NomenclatureCommitteeofTIMAInc.91，93中發表過，在此引用以供參考。在確定玻璃組合物中加入Bi2O3和ZnO的效果時使用該玻璃組合物作為參考。形成M-玻璃批料(所有原材料的混合物)，然後分為三份。形成如在表7中標示的「M玻璃」的第一玻璃組合物。通過進一步加入包括約2wt％ZnO和約2wt％Bi2O3的組分形成第二玻璃組合物，通過加入約10wt％Bi2O3形成第三玻璃組合物，由此形成了公開的玻璃組合物的兩個特定的實施方案。所示Bi2O3以及約1至約4wt％的ZnO的加入還使得VRLA電池在浮充工作狀態下的氫氣放出程度最小化。本領域技術人員熟知的浮充工作狀態是在備用應用中用於保持電池滿充條件的低速率充電。玻璃組合物以及由此形成的玻璃纖維中的ZnO還顯著地改善了玻璃纖維對水和酸的耐受性，這對於諸如電池及過濾器用途的各種玻璃纖維應用是十分重要的。其它玻璃組合物的實施方案包括約0.01至約3wt％ZnO、約0.01至約2wt％ZnO或其它的數量和範圍，這取決於期望的玻璃組合物的最終用途。由公開的玻璃組合物形成的玻璃纖維中的鉍離子還起到改善電池性能和延長電池壽命的作用(如下面要討論到)。計算的玻璃組合物中鉍的期望量應該使得隨著時間的推移浸出不會損害所得玻璃纖維的結構整體性。在特定的應用中期望有一定的鉍離子(或其它離子，要討論到)浸出到溶液當中，但是浸出不應該在例如電池工作期間導致纖維的全部溶解。期望的浸出量可取決於電池所需的工作周期，這些量值對於本領域的普通技術人員而言是已知的。由具有約0.5至約30％鉍氧化物的玻璃組合物形成的玻璃纖維提供了充分的鉍離子浸出，使得隨著時間的推移浸出不會損害所得玻璃纖維的結構整體性，但充分的離子浸出限制或阻止了電池中的氫氣排放。由替換性實施方案的包括約1至約15％鉍氧化物的玻璃組合物形成的玻璃纖維也能提供充分的鉍離子浸出，使得隨著時間的推移浸出不會損害所得到的玻璃纖維的結構整體性，但充分的離子浸出限制或阻止了氫氣排放。在閥調節(密封)鉛酸電池中尤其如此。氫氣排放能造成水的損失，這縮短了電池壽命和降低了電池的性能。玻璃組合物和玻璃纖維的某些實施方案可以包括NiO或其它合適的Ni離子源。對於電池的應用而言，Ni離子增加了鉛酸電池負極板的充電接受能力。另一方面，Ni可增加氣體的放出。可以通過在玻璃組合物中加入Bi、Zn和Ag離子來抑制此負面效應。通常二氧化矽為主要的玻璃組分。二氧化矽形成穩定、持久的玻璃網格，對玻璃組合物提供了特定的結構性能。在公開的玻璃組合物的特定實施方案中，SiO2存在的重量％為約50％至約75％或約54％至約70％。在公開的玻璃組合物的其它實施方案中，SiO2存在的重量％為約56％至約69％，在公開的玻璃組合物的其它實施方案中，SiO2存在的重量％為約62％至約70％。可以存在其它數量和範圍的SiO2，這取決於所期望的玻璃組合物的最終用途。其它材料可以補足省去SiO2的餘量。例如，可將SiO2與某些化合物混合，所述化合物例如氧化鋁、氧化鎂、氧化鈣、其混合物以及本領域的普通技術人員已知的其它合適化合物。因此，在特定的實施方案中，玻璃組合物包含SiO2量的重量百分比為低於約50％。其它的玻璃形成物(P2O5，B2O3)均不能提供具有充分耐受性(並且便宜)的玻璃。也就是說，理論上講，可以用這些氧化物代替二氧化矽，但它們比較昂貴，且由此形成的玻璃組合物的耐受性可能較差，不足以經受住潮溼或酸性的環境。玻璃組合物中的氧化鋁影響玻璃對水和酸的耐受性。因此，當在潮溼氣氛下使用時，氧化鋁可以使在實施方案中公開的玻璃纖維的性能得到改善，例如在過濾器應用中。另一方面，相對高的氧化鋁含量可顯著地降低玻璃纖維的Kdis(生物溶解係數)；使玻璃更不易被生物降解。已經發現氧化鋁濃度為約2％至約4％是有利的。在特定的玻璃組合物實施方案中可以存在氧化鈣(CaO)和氧化鎂(MgO)，從而進一步穩定玻璃網絡和給玻璃提供特定的有利結構性能。CaO起到降低玻璃組合物粘度的作用，MgO起到進一步減緩結晶化速率的作用。CaO和MgO提高了玻璃纖維的生物溶解性。在公開的玻璃組合物的特定實施方案中以有利的比例包含這些氧化物，CaO與MgO為約3∶2(即，摩爾比約1∶1)。其它特定的實施方案中包括下列用量的氧化物CaO約3wt％至約6wt％，MgO約2wt％至約4wt％。某些實施方案的玻璃組合物包括氧化鈉(Na2O)和/或氧化鉀(K2O)。這些特定氧化物的存在可有助於降低玻璃熔化溫度、玻璃粘度，且分別容許在較低溫度下的玻璃纖維化。加入Na2O和K2O一定程度上可有助於增強玻璃在酸中的耐受性。另一方面，這兩種氧化物均可以起到增加玻璃的水溶性和生物溶解性的作用。由於多鹼效應(協同效應)的原因，包括這兩種氧化物的玻璃組合物的實施方案可以提供進一步的優點。K2O的加入還可以有助於降低玻璃組合物的結晶化傾向。某些實施方案的玻璃組合物中包括氧化硼(B2O3)，這有助於降低玻璃熔化溫度，有助於減小玻璃粘度，增加得到的玻璃纖維的彈性。此外，可以使玻璃組合物中包括氧化硼，從而顯著地增加玻璃纖維的生物溶解性，而玻璃在水中和在酸中的耐受性不惡化。特定實施方案的玻璃組合物包括約4wt％至約7wt％氧化硼或約0至約1wt％氧化硼。某些實施方案的玻璃組合物包括氧化鋇(BaO)，這有助於得到的玻璃纖維的抗溼性，並且對得到的玻璃纖維的生物降解性有正面的效果。某些實施方案的玻璃組合物以相對較少的量(例如，低於約1wt％)包含氟(F2)和氧化鋰(Li2O)，這有助於降低玻璃熔化溫度，改善熔體的澄清度，並有助於降低玻璃粘度。某些實施方案的玻璃組合物包括微量的鐵氧化物，因為它是作為SiO2、Al2O3、CaO和/或MgO批料物質中的雜質而引入的。鐵在玻璃組合物中的典型含量為約0.05wt％至約0.1wt％。其它典型的雜質包括SrO和/或MnO。玻璃組合物實施方案中可以包含的此類氧化物的量低於約0.1wt％。一般地，公開的玻璃組合物包含低於約0.05wt％或低於約0.1wt％的TiO2(以玻璃的總量計)，和低於約0.01wt％或低於約0.1wt％的CoO。CoO和TiO2對電池的工作均可產生負面的影響。一般地，公開的玻璃組合物可以包括約0至約3重量％ZrO2或約0.1至約3重量％ZrO2。為獲得改善的玻璃纖維的生物溶解性，可以用ZrO2部分地代替Al2O3的含量。ZrO2還提高玻璃纖維的抗鹼性。已發現約0至約3重量％的ZrO2濃度是特別有利的，儘管並非所有的應用都需要ZrO2。本領域的普通技術人員已知的是，一種或多種上列的玻璃組合物成分可以有適當的替代物質。替換性的化合物和氧化物可以包括例如替代K2O的氧化銣。另一種例子可以為用SrO部分替代CaO或用La2O3部分替代Al2O3。可以採用本領域的普通技術人員公知的方法製造此處公開的玻璃組合物。例如，可以使用如列於表1-4中的化學試劑級的材料製備此處公開的實施方案的玻璃組合物。例如可以將用於形成期望的玻璃組合物的成分加入到粘土坩堝中，在約1350℃或更低的溫度下熔化，這取決於要形成的玻璃組合物的確切情況，並採用在最大的溫度下約一小時的保留時間。然後將熔融的玻璃組合物傾入到圓盤形狀的鋼模中。接著可以將玻璃盤在約600℃下退火，然後冷卻至室溫。如上所討論，公開的實施方案的玻璃組合物意外地具有相對較低的軟化點。特定實施方案的玻璃組合物具有約666℃至約686℃的軟化點，用於例如電池應用中的其它玻璃組合物具有低於約703℃的軟化點。軟化點是玻璃組合物的粘度為10的7.6冪次泊(η＝log7.6)時的溫度。特定實施方案的玻璃組合物具有的玻璃軟化點示於表7和9A中。公開的玻璃組合物的軟化點比商業購得的玻璃組合物要低，如表7所示，其中標示為「M-玻璃」和「JM253」的現有玻璃組合物的例子具有典型的常規玻璃組合物軟化點，M-玻璃具有的軟化點為約704℃，JM253為約668℃。由於現公開的玻璃組合物的特定實施方案中具有更低的軟化點，因此公開的玻璃組合物熔化得更快，熔化和纖維化所需的能量更少。更低的熔化和纖維化溫度預示著由於接觸熔融玻璃的部件的低磨損度和更低的能量成本帶來的設備節省。通過Littleton方法確定玻璃軟化點(按ASTMC-388，在此引用以供參考)。已經測試了某些公開的玻璃組合物(C-6和C-7)在各種溶液中的化學耐受性，此類測試採用粉末法。利用具有的粒度範圍為約297至約590μm(即在30至50目篩之間的粒子部分)的玻璃粉末對某些玻璃組合物的性能進行測試。採取此方法的原因至少部分是由於製造和測試玻璃微纖維的過程通常冗長且昂貴。因此為了篩選的目的而採用粉末技術。將少量(例如，約1磅)的特定玻璃組合物熔化，然後冷卻並壓成粉末，從而使玻璃的表面面積顯著增加。測試包括的玻璃組合物粉末具有預定範圍內的粒度。此方法可以預測在不同環境和溶液中纖維的耐受性，即酸性、中性水、鹼性及模擬的肺部流體中，排除了費時且昂貴的實驗玻璃纖維化過程。在玻璃的水耐受性測試中，將約5克的30至50目篩之間的粒子部分置於裝有100mlDI水的250ml平底Erlenmeyer燒瓶中。使用回流冷凝器將混合物煮沸約七小時。得到的溶液樣品採用電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP)(光學發射光譜儀-modelPerkinElmerOptima4300DV)確定浸出物中每種元素的存在量。在玻璃的酸耐受性測試中，將約5克的30至50目篩之間的粒子部分置於裝有100ml的1.260s.g.硫酸的250ml平底Erlenmeyer燒瓶中。使用回流冷凝器將混合物煮沸約三小時。在玻璃的鹼耐受性測試中，將約5克的50至80目篩之間(177-297μm)的粒子部分置於裝有100ml的0.5NNaOH溶液和0.25NNa2CO3溶液的250ml平底Erlenmeyer燒瓶中。使用回流冷凝器將混合物煮沸約三小時(玻璃抗鹼度測試DIN12122)。得到的溶液樣品採用電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP)(光學發射光譜儀-modelPerkinElmerOptima4300DV)確定浸出物中每種元素的存在量(EFCInstructionQMSI-8.2.TM.165)。這些測試的結果列於表9A中。初步測試證實了公開的玻璃組合物(C-6和C-7)在玻璃纖維應用中的適用性。表61.4μm直徑的玻璃纖維在各種溶液中的重量損失％此處公開的玻璃組合物的某些實施方案提供較低的纖維化溫度。一般地，公開的玻璃組合物的纖維化溫度為約982℃至約1120℃，或比商購得到的玻璃組合物低大約38℃。其它特定的玻璃纖維化溫度及與常規玻璃組合物的比較列於表14中。此處公開的玻璃組合物的某些實施方案提供相對而言非常低的結晶化速率，這是重要的玻璃纖維化技術特性。結晶化速率是在特定的溫度或溫度範圍下玻璃析晶的速度。公開的特定實施方案的玻璃組合物的結晶化速率的評價方式是，在下列溫度(℃)下將玻璃粉末儲存在爐中約兩個小時的保留期1000、950、900、875、850、825、800和700。結果示於表7和9A中。公開的某些實施方案的玻璃組合物與特定的常規玻璃組合物相比具有顯著降低的粘度。本領域的普通技術人員都知道，玻璃組合物的粘度曲線對於玻璃加工而言是重要的。參考圖1，給出了特定的常規玻璃組合物(即M-玻璃、475和JM253)和公開的包含Bi2O3的玻璃組合物(根據表3的C-2)的一個實施方案的粘度。公開的包含Bi2O3的玻璃組合物(C-2)的實施方案顯示的性能優於所有其它的測試玻璃組合物。特別地，參考圖1，M-玻璃是用於電池應用的玻璃組合物(購自EvaniteFiberCorporation，Corvallis，OR)，EF低硼(F)玻璃和B-玻璃(購自EvaniteFiberCorporation，Corvallis，OR)用於形成過濾器。特定的低硼玻璃組合物在例如美國專利No.6,358,871中公布，在此引用以供參考。用於高效微粒空氣(HEPA)過濾介質和超低滲透介質的玻璃纖維通常包含顯著量的硼，例如約8至11重量百分比的硼。在過濾器使用期間可能釋出硼。釋出的硼導致形成硼酸，當在晶片製造通風系統中使用過濾器時，其對印刷電路/晶片的製造質量具有破壞性影響。玻璃組合物若完全去除了硼或硼的量顯著降低的話，則其粘度和液相線溫度將提高，則通過常規方法將玻璃組合物加工成細徑纖維將難以實現。玻璃組合物中若存在鋇以補償低硼或沒有硼存在，則當將這種玻璃纖維用於電池應用中時，其具有有害的效果。此處公開的某些玻璃纖維組合物使用鉍作為硼特性的替代物而不使用鋇，從而生產出可以用於低硼HEPA和ULPA應用的玻璃纖維組合物，其在電池應用中也是可以接受的。表6A顯示了包含鉍的低硼/低鋇玻璃組合物的一個例子的組成。表6A公開的玻璃組合物進一步的實施方案可以在例如表6B中所設置的範圍內包含一種或多種組分。表6BJM475玻璃組合物為過濾器玻璃組合物，JM253為常規的電池玻璃組合物(購自JohnsManvilleCompanyofDenver，Colorado)。如圖1所示，公開的玻璃組合物的C-2實施方案具有的玻璃粘度顯著地低於目前市售的電池玻璃組合物(例如，M-玻璃)的粘度，且與JM253的粘度曲線非常接近。因此，若目標是要在保持所得到的玻璃纖維質量不受損害的同時獲得儘可能低的玻璃加工溫度，則公開的C-2玻璃組合物顯示出顯著的優點。如下面要討論到，對於在電池應用、輻射屏蔽應用和其它應用中，與目前市售的組合物相比，公開的玻璃組合物顯示出顯著的優異特性。如表6所示，與市售的玻璃組合物相比，公開的玻璃組合物的特定實施方案意外地具有優異的水耐受性。例如，參見表6，與公開的組合物(C2-C5)相比，其中市售的代表性玻璃組合物「M-玻璃」和「JM253」在水中具有低得多的耐受性。此外，公開的玻璃組合物第2號(no.2)意外地具有優異的拉伸強度，對於0.8μm和1.4μm纖維而言，當形成手抄片時，分別為4.3和3.3磅/英寸。此處還公開了由所公開的玻璃組合物形成的玻璃纖維。可以使用常規的方法和設備將公開的玻璃組合物形成為例如玻璃纖維。例如，玻璃組合物的纖維化可以藉助於各種製造方法，例如旋轉法、CAT、改進的旋轉法(例如，示於美國專利No.5,076,826)、火焰吹製法和短切原絲(choppedstrand)或連續長絲玻璃纖維法。可以由所公開的玻璃組合物的任意多種實施方案形成此處公開的玻璃纖維。公開的玻璃纖維實施方案具有許多潛在的應用，例如，它們可以各種方式和位置用於電池中，形成用於空氣和/或液體過濾的過濾器，織造成玻璃布或織物，增強的複合物，和用於電池活性材料的添加劑，或用於塑料的增強材料和/或輻射吸收體，以及用作絕緣材料(例如電和/或熱絕緣)。可以通過由公開的玻璃組合物的某些實施方案形成的玻璃粒子形成添加劑材料。玻璃粒子可以形成為各種尺寸，例如平均粒度低於約100μm，或低於約50μm，或低於約7μm，這取決於電池的類型和在特定的電池應用中使用的活性材料的類型。此類應用中合適的玻璃粒度對於本領域的普通技術人員來說是已知的。基於玻璃纖維的預期用途確定所期望的玻璃纖維組合物和尺寸，這對於本領域的普通技術人員來說將是已知的。例如，為了得到在過濾器和電池應用中有用的玻璃纖維，可以將公開的玻璃組合物2(參見表3)形成為約0.8μm和1.4μm的玻璃纖維。如本領域的普通技術人員已知的那樣，平均玻璃纖維直徑的範圍可以為約0.6μm至約8μm，或者為另外的範圍，這取決於玻璃纖維的預期應用。公開的玻璃纖維實施方案通常顯示出多種有利的性能。這種公開的玻璃纖維具有表6所示的優異的水和酸耐受性和優異的拉伸強度(由這種纖維形成的手抄片分別顯示出約4.3和3.3磅/英寸的拉伸強度)。此類特性使這些公開的玻璃纖維適合於一系列的造紙(溼法非織造物)、幹法非織造過程或織造製造過程和產品。這些織造或非織造產品在例如電池、過濾器、紡織品和特殊製品工業端市場應用中具有實用性。非織造玻璃纖維氈是通過機械、熱或化學方法將纖維進行粘結或纏結而製造的定向或隨機定向的纖維的片材(sheet)、料片(web)或棒(bat)。非織造通常不包括通過溼磨法而織造(woven)、針織(knitted)、簇絨(tufted)或制氈(felted)的產品。當使用玻璃纖維作為紙的至少一種材料部分時，可以認為紙產品是非織造物。參見AlbinTurbak，NonwovensTheory，Process，Performance，andTesting，TAPPI出版社，第1和2章(1993)，在此引用以供參考。某些實施方案還具有相對較低的生物體內殘留性，這意味著吸入的纖維在肺中更容易溶解並被清除。通過在模擬的肺部流體中玻璃纖維的Kdis來測定本領域的技術人員已知的生物體內殘留因子。具有較高Kdis值的玻璃組合物或玻璃纖維組合物表示玻璃組合物或玻璃纖維組合物具有更加令人滿意的生物體內殘留特性。某些實施方案的玻璃纖維達到的Kdis高達約150ng/cm2h，其它實施方案可以顯示的Kdis值範圍為約30至約150ng/cm2h，某些實施方案的範圍甚至為約50至約150ng/cm2h。已經通過由表3中的公開的玻璃組合物實施方案6和7製成的尺寸為75-106μm的粉碎玻璃粒子測試了玻璃的生物溶解性。在約37℃下的振動器中將通過140號篩但滯留在200號篩的粒子在裝有模擬肺部流體(SLF)的小瓶中存放約96小時。再次基於用光學發射光譜儀進行的浸出物分析確定溶解速率。基於溶液中的浸出離子水平比較浸出速率。結果示於表9A。具有10wt％Bi2O3的玻璃組合物的實施方案使玻璃在模擬肺部流體中的生物溶解速率加倍。這表明具有Bi2O3的玻璃組合物能提供增加的生物溶解性但不損害所期望的玻璃組合物的其它性能。通過下述的公知方法測試某些玻璃纖維組合物的玻璃生物溶解性，這些方法(例如)在RussellM.Potter和StephanieM.Mattson，「Glassfiberdissolutioninaphysiologicalsalinesolution」Glastech.Ber.64Nr.1pp.16-28(1991)中給出，在此引用這些文獻以供參考。公開的玻璃纖維組合物的某些實施方案的額外測試顯示，與常規的玻璃纖維組合物(即，不包含現公開量的鉍的玻璃纖維組合物)相比，這種纖維具有顯著高的Kdis值。如表9B所示，由玻璃組合物1-5(組合物1-5是在上面表5中設定的那些組合物)製造的玻璃纖維按照在SLF中的測試得到的生物溶解性值是已知為「M-玻璃」(購自EvaniteFiberCorporationofCorvallis，Oregon)的常規玻璃纖維生物溶解性之值的約2.2至約2.6倍。與此同時，公開的玻璃組合物的纖維溶解值低出類似的數量。儘管公開的玻璃組合物的Kdis值的增加是顯著的，但得到的值與已知為253玻璃(購自JohnsManvilleCompanyofDenver，Colorado)的市售玻璃纖維之Kdis值相比要稍低。通過加入鹼和鹼土金屬的氧化物可獲得玻璃組合物的生物溶解性的額外改善。進一步地，包含所指Bi2O3含量的所公開的玻璃纖維的某些實施方案還可以改善由此形成的玻璃纖維的性能，因為可以生產出更長的纖維。某些實施方案的玻璃纖維與目前市售的同等玻璃纖維相比還顯示出顯著增加的密度。因此，某些玻璃纖維產品例如用於電池隔板的玻璃纖維在隔板中提供更高的孔隙率，因為具有相同玻璃纖維重量的隔板所需的玻璃纖維更少。對於其它玻璃纖維產品而言這一點也是如此，例如過濾和絕緣產品，在這些之中所關心的是纖維重量與所需纖維數量的對比。例如，如表7所示，公開的玻璃纖維的某些實施方案具有約2.5至約2.8g/cm3的密度值。表7當玻璃纖維的鉍氧化物濃度為約1至約15wt％時，對於本文公開的玻璃纖維的某些實施方案可以得到約2.50至約2.85的密度值。根據在Micromeritics操作手冊通過使用MicromeriticsAccuPyc1330比重瓶得到密度值。此處公開的玻璃纖維的實施方案具有相對低的比表面面積(SSA)。對於玻璃纖維的耐受性考慮而言，某些玻璃纖維實施方案的相對低的SSA是有益的-纖維的SSA值越大，纖維直徑就越小。不同的應用中需要不同直徑和各自不同SSA值的玻璃纖維。SSA和纖維直徑值是呈相反依存關係的。SSA越大，纖維直徑就越小，在受到環境氣氛的侵襲(例如，潮溼、酸)時纖維就越堅固。對於玻璃纖維的比表面面積相對較大的玻璃纖維產品，SSA值尤其重要，因為較大的表面面積可能對產品產生不利的影響。例如，離子浸出是一種玻璃纖維表面現象。玻璃纖維中的離子損失量與暴露的表面面積成正比。對於直徑低於約5-7μm，通常最需要考慮表面面積，但更大或更小直徑的玻璃纖維的SSA值也很重要。公開的玻璃纖維的某些實施方案具有的SSA值對於約1.4μm直徑的纖維為約1.1至約1.2g/m3、對於約0.8μm直徑的纖維為約1.95至約2.0g/m3、低於約3m2/g或低於約2m2/g。當在此列舉公開的玻璃纖維的某些實施方案的SSA值時，其數字表示是基於根據在EFCTM157採用氮的比表面面積分析(SpecificSurfaceAreaAnalysisusingNitrogen)中設定的測試指南對玻璃纖維進行的分析進行確定的。使用的裝置為Micromeritics2375BETSSA分析儀。如上所提及的那樣，離子從各種玻璃纖維產品的玻璃纖維中的浸出對產品可能是有利的或不利的。例如，對於玻璃纖維過濾器產品而言，浸出將是不利的，原因有多種，例如纖維的解體。玻璃纖維中的浸出直接影響到纖維的耐受性。除了浸出對玻璃纖維耐受性要求的影響以外，其它方面的考慮取決於玻璃纖維的應用領域。例如，用於電池隔板的玻璃纖維優選具有某些金屬氧化物雜質(例如，鉑氧化物、鐵氧化物)的低水平浸出，這些雜質對電池壽命可能具有不利影響。另一方面，某些離子(例如，Bi、Ag、Ni、Cd、Ge、Sn、Zn)對電池性能可能具有正面的影響(如上面討論到的)，因此這些離子的浸出可能是有益的。如已經討論的那樣，這些離子可以減少氣體的放出和水的損失並改善電池負極板的充電接受能力。通常通過玻璃纖維在酸性、中性和鹼性條件中的浸出速率來確定玻璃纖維的耐受性。在酸性環境中以粉末的形式對公開的玻璃組合物的特定實施方案進行浸出速率的測試。通過分析浸出物確定酸中的浸出速率，通過將1克玻璃纖維在100ml比重為1.26g/cm3的H2SO4中煮沸三小時獲得浸出物。在浸出物中加入DI水(直到250ml)。(參見8.2ASTM165，在此引用以供參考)將得到的溶液樣品用modelPerkinElmerOptima4300DV光學發射光譜儀(OES)測定，確定浸出物中每種元素的存在量。最終的浸出速率結果示於表6、8、10和18中。給出的浸出速率是對每個測試的組合物的三個樣品測試的平均值。表18中列出Bi離子浸出常數。浸出常數為一小時內從一平方釐米的玻璃表面中浸出到溶液中的以毫微克表示的離子質量。可以按照如下方式確定浸出常數1)每1克的玻璃纖維，在沸騰的1.26g/ccH2SO4中三小時，0.8μm直徑的玻璃纖維的Bi2O3浸出速率是，對於包含1.8wt％Bi2O3的玻璃組合物為約2000ppm或2×106ng，對於具有14.9wt％Bi2O3的玻璃組合物為約16000ppm或1.6×107ng。2)對於上面提到的條件，根據下面的方程式計算Bi2O3的浸出常數L1.8=m1tS]]>L14.9=m2tS]]>其中m是以ng表示的浸出到溶液中的Bi離子的質量，t是以小時表示的浸出時間，S是以cm2表示的纖維表面面積。3)形成0.8μm的玻璃纖維，使具有2m2/gr或20000cm2/克的比表面面積。4)如此，對於由C-1玻璃組合物(表3)形成的玻璃纖維，其中的玻璃纖維具有0.8μm的平均直徑，浸出常數為L1.8=m1tS=2106ng3h2104cm2=33.3nghcm2]]>5)對於由C-5玻璃組合物(表3)形成的玻璃纖維，其中的玻璃纖維具有0.8μm的平均直徑，浸出常數為L14.9=m2tS=1.6107ng3h2104cm2=266.7nghcm2]]>6)對於具有1wt％Bi2O3的玻璃纖維組合物，浸出常數等於18.5ng/hxcm2。如此，對於此處公開的玻璃纖維組合物的某些實施方案來說，每小時從一平方釐米的玻璃表面中鉍離子的浸出速率為約15至約320ng/hxcm2或約10至約250ng/hxcm2。酸浸出測試表明，測試的玻璃組合物實施方案具有的浸出速率在目前商業化的玻璃纖維「408」到玻璃纖維「206」的範圍之內，玻璃纖維「408」由M-玻璃(購自EvaniteFiberCorporationofCorvallis，Oregon)製造，玻璃纖維「206」由「253」玻璃(購自JohnsManvilleCompanyofDenver，Colorado)製造。公開的玻璃組合物實施方案的測試浸出速率更接近於從「253玻璃」製造出的玻璃纖維。所有測試的玻璃組合物實施方案具有近似相同的抗酸性，第2、4和5號組合物顯示稍高的值-即具有ZnO的玻璃組合物實施方案和具有最高Bi2O3濃度的玻璃組合物。表8*此處的組合物編號對應於上面表3中所述編號。**不包括K-離子。得到的溶液樣品採用電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP)(光學發射光譜儀-modelPerkinElmerOptima4300DV)確定浸出物中每種元素的存在量。示於表8和9A中的最終結果是每個測試組合物的三個樣品測試的平均值。對於特定的實施方案而言，不同元素離子在水中的浸出速率示於表10。通過分析浸出物確定在DI水中的浸出速率，所述浸出物是通過將2.5克玻璃纖維在250克DI水中煮沸3小時得到的。得到的溶液樣品採用光學發射光譜儀-modelPerkinElmerOptima4300DV確定浸出物中每種元素的存在量。在表10中，代表組合物1-5的樣品ID是示於表3中的那些組合物。(樣品ID的標示「08」代表0.8μm的玻璃纖維直徑)元素濃度以ppm表示。在水或中性環境中以粉末的形式對公開的玻璃組合物的特定實施方案進行浸出速率的測試(如上所述的測試)，從而確定玻璃纖維對潮溼和水的抵抗值。在DI水、酸和鹼溶液中的浸出物中總離子濃度示於表8和9A。給出的數據是每個測試組合物的三個樣品測試的平均值。測試的玻璃組合物實施方案表明，得到的玻璃纖維具有的水耐受性能數值與商業上可購得的纖維一致(重量損失低於約5wt％)。具有更高ZnO和Bi2O3含量的玻璃組合物的水耐受性能更佳。在鹼性環境中以粉末的形式對公開的玻璃組合物的特定實施方案進行浸出速率的測試。通過分析浸出物確定纖維在鹼中的浸出速率，所述的浸出物是通過在52℃下將2.5克玻璃纖維在100ml30％KOH中存放3小時得到的。在浸出物中加入DI水(直到250ml)。根據EFCTM120ExtractableMetallicImpuritiesofRecombinantBatterySeparatorMat(RBSM)andGlassFibers測試玻璃纖維對酸和水的抵抗力。這種條件相當於玻璃纖維在電池環境中存放5年。根據EFCTM119測試鹼度，在此引用以供參考。按照上面描述的那樣根據EFCTM120進行浸出物的測試。具有約10wt％Bi2O3的玻璃組合物(組合物7，表3和9A)在酸(1.26g/cm3H2SO4)中具有降低的玻璃化學耐受性(10-20％)，在水中具有改善的玻璃耐受性，在0.5NNaOH+0.5NNa2CO3水溶液中具有顯著提高的抗鹼性。意外的是，組合物7在0.5NaOH+0.5Na2CO3中的玻璃浸出速率幾乎下降三倍(參見表9A)。然而，對於由組合物1-5製造出的玻璃纖維而言，在濃KOH(30％)中沒有出現同樣的現象。對於所有的測試組合物而言，30％KOH溶液顯示出同等的破壞性。加入2％Bi2O3和2％ZnO(組合物6，表3和9A)沒有顯著地改變玻璃的性能。然而，這種的組合物對電池隔板是非常有效的，部分的原因在於，實施方案的玻璃組合物包含ZnO和Bi2O3兩者。玻璃纖維抗鹼性的提高對於在電池隔板中使用的玻璃纖維是有利的，因為在極板的初始包裝期間，鉛板可能具有約8至約10的鹼性pH值。此外，在形成電池之前，酸性電解質的密度或比重可能接近於水的，導致極板上的鹼性條件。表9A注釋所有三種組合物由相同的批料製備，對於M-組合物加入2wt％ZnO和2wt％Bi2O3(初始批料重量的％)，對於組合物7，加入10wt％Bi2O3。玻璃在最高溫度1350℃下熔化，最高溫度下保留時間1小時。*不包括Na離子表9B表9C注結果歸一化至用0.8微米M-玻璃纖維製造出來的參考介質表10對於0.8μm纖維介質的水浸出測試結果ppm在玻璃纖維組合物用於電池隔板中的特定情況下，可以將它們用於各種電池類型，例如鉛酸或鋰電池。隔板的一般功能可見於例如HandbookofBatteryMaterials，JurgenO.Besenhard編輯，Wiley-VCH，ISBN-3-527-29469-4，第9章，(1999)中，在此引用以供參考。玻璃纖維在隔板總重量中可以佔到約60至約99重量百分比或更多的任意量。在某些實施方案中，玻璃纖維與本領域的普通技術人員公知的其它隔板材料混合或組合，例如聚酯、聚烯烴、木槳及它們的混合物。鉛酸電池包括許多電極極板，極板被安置形成交替的正電極和負電極。電池隔板可以設置在每對電極之間。可以由絕緣材料形成隔板，部分上是用於阻止在電池中的金屬沉積在電極板之間形成短路。然而隔板對電池電解質而言是多孔性的，從而電流可以從一個極板流向另一極板。電池隔板的特定例子以及它們的製造和使用方法公開於美國專利5,180,647、5,091,275、4,237,083、4,113,927、3,989,579、3,845,737、5,182,179、4,648,177、4,606,982、4,081,899和3,450,571中，所有均在此引用以供參考。在電池隔板的實施例中，使用由公開的玻璃組合物製造的玻璃纖維形成電池隔板。可以用玻璃纖維形成一般公知的吸收玻璃氈(AGM或RBSM)隔板，其通常由不同長度和直徑的玻璃纖維構成。在其它情況下，電池隔板包括由用粘結劑浸漬了所公開的玻璃纖維形成的氈，如在美國專利5,091,275(′275專利)中描述的那樣，所述粘結劑為膠體二氧化矽粒子和硫酸鹽的水性混合物。如在′275專利中說明的那樣，可以這樣製造隔板，即在常規造紙機(例如長網造紙機)上形成玻璃氈，然後在粘結劑水性混合物的浸漬浴中將氈暴露於粘結劑，接著進行氈的乾燥和壓縮，達到期望的隔板厚度。也可以使用包含由公開的玻璃組合物製造的玻璃纖維的幹法纖維氈形成電池隔板。可以通過例如本領域中公知的常規方法製造由公開的玻璃纖維組合物形成的幹法氈。製作包含表3中所公開的玻璃組合物的特定實施方案的電池隔板並進行性能的測試。使用一系列包含約100％細玻璃纖維的隔板測試電池，纖維具有約0.8μm的平均纖維直徑，由此處公開的確定特定實施方案的玻璃組合物形成。製作一系列測試電池用於浮充測試。浮充測試結果顯示，從玻璃中浸出的鉍將覆蓋在電池的極板上。有證據表明，當以糊劑活性材料的約0.01至約0.06wt.％的水平在正極板和負極板上添加鉍時，在深度循環或高速率部分充電狀態循環(HRPSOC)下，電池顯示的循環壽命顯著提高，這可見於特定的出版物，例如CeylanH.，HaighN.P.，MandersJ.E.LamLanT，.Influenceofbismuthonthechargingabilityofnegativeplatesinlead-acidbatteries，161JournalofPowerSources，1072155-(2002)，在此引用以供參考。因此，如表11中列出的結果顯示的那樣，當使用由此處公開的玻璃組合物製造的纖維形成電池隔板時，在電池工作期間鉍從隔板中浸出到電池極板上，這就可以改善電池的性能。同樣地，隔板(由公開的玻璃組合物製造的玻璃纖維形成)中浸出的離子影響電池的浮充電池電位。例如，在2.45V恆定的電壓下採用最大電流2.3A經20h將電池測試用的電池滿充電，接著進行三次連續的3-h容量測定，即以4.6A將電池放電，直到電壓達到1.7V。在2.45V恆定電壓下以2.3A最大電流進行再充電，直到達到10％過充。容量測試之後，在2.27V恆定電壓下對電池充電。連續地在25、40和60℃對每個電池的浮充電流監測兩周。測試單個電池的浮充電流性能。在浮充工作期間(例如，遠程通訊、不間斷電源(UPS)系統應用中)，鉛酸電池是保持在充電狀態，根據需要進行短時間的放電。在這種條件下，在電解質淹沒式電池中，主要是由於正極板上的氧產生和柵格腐蝕和/或在負極板上的氫產生的組合引發充電電流(即浮充電流)。在相對應的VRLA中，主要是由於在負極板上組合的氫和氧的重組引發充電電流(即浮充電流)。在鉛酸電池的充電過程期間，作為副反應發生的氧和氫的產生，造成水的損失。在VRLA電池中，正極板上產生的氧穿過隔板的孔或電池容器的頂空擴散到負極板，在那裡又還原成水。由此，水得到了保持。過量的氧產生及其後來的重組可引起VRLA電池的「熱失控」，因為氧重組反應是放熱的，且被認為是VRLA電池的失敗模式。另一方面，負極板上產生的氫只能以非常低的速率被氧化，在正極板上再變為水。如此，任何氫的釋放都轉化為電池中永久的水的損失。因此，在VRLA電池中期望氧和氫的氣體放出最小化。對於給定的極板尺度和柵格組成而言，浮充電流的幅度受隔板中酸的飽和水平、正極板和負極板中微量元素的濃度及電池溫度的影響。極板中的微量元素起源於起始的氧化鉛和/或起源於電解質中元素的沉積和/或隔板中的微量元素的浸出。為了確定由各種公開的玻璃纖維組合物形成的隔板對電池的浮充電流的影響，使用若干公開的玻璃組合物(四個包含鉍的，一個對照的)形成玻璃纖維，然後形成電池隔板，在保持酸飽和度水平和使用同樣的正極板和負極板的情況下進行電池的測試。得到的各種VRLA電池的浮充電流隨溫度的變化給出在圖4中。對於每個電池，當溫度從約25到約40℃增加時，浮充電流實際上保持不變。在超過約40℃時浮充電流隨溫度的增加而增加。使用由若干公開的玻璃纖維組合物形成的隔板的測試表明，在低於或等於約40℃時，對照樣本(408MCC)、08-UAC(組合物1，表3)、08-UCC(組合物2，表3)、08UDC(組合物4，表3)和08-UEC(組合物5，表3)的浮充電流是類似的，因為浮充電流在設備的精確度範圍之內(即，±3mA)。通過CSIROEnergyTechnologylaboratoryofVictoria，Australia的測試實驗室建立和使用標準的充電/放電設備。表11中給出在浮充充電測試前後電解質和極板材料中微量元素的水平(即從使用的隔板中浸出的那些元素)。表11的數據顯示，從形成隔板的玻璃纖維中浸出的鉍將覆蓋在電池極板上，而鋅材料不會。表11A中列出了形成列於表11中的電池A-E的測試隔板的玻璃纖維組合物。表11BDL＝低於檢測限表11A在電池的使用壽命期間，這樣分析由公開的玻璃纖維組合物的某些實施方案製造的電池隔板的性能，即，使某些實施方案的玻璃纖維組合物經過標準的、熱酸浸泡和提取工序。於21℃、40℃和60℃下將表面面積1345cm2的玻璃纖維氈形式的某些玻璃纖維組合物樣品在不同濃度的硫酸樣品(即，比重相當於約1.1、1.25、1.3和1.35g/cm3的酸)中浸泡約20小時。使用平均直徑約0.8μm的、由通過常規M-玻璃的玻璃形成的玻璃纖維構成的電池隔板介質作為參照。使用光學發射光譜儀-modelPerkinElmerOptima4300DV分析隔板浸沒前後的酸溶液樣品，從而確定玻璃纖維樣品中元素的浸出程度。圖2A-2D顯示分析的結果，所分析的從公開的特定玻璃纖維組合物中浸出的Bi離子的濃度為酸的比密度和溫度的函數。鉍離子濃度與在玻璃組合物溶液溫度中鉍氧化物的含量成正比，與所用酸的比重呈反比。如此，經由從玻璃纖維組合物中的浸出，通過操縱用於形成玻璃纖維的玻璃組合物中鉍氧化物的含量和通過控制電池工作溫度可以得到特別有利的鉍離子濃度。例如，為了在約20至約60℃的溫度範圍獲得約0.05ng/cm2h至約12.0ng/cm2h的期望的Bi離子浸出常數，可以使用由具有約0.5wt％至約15wt％鉍氧化物的玻璃組合物製造的玻璃纖維。測試表明，由08UAC玻璃纖維(組合物1，表3)製造的電池隔板的實施方案具有意外的優異性能。此實施方案的玻璃纖維組合物的Bi離子浸出常數(ng/cm2h)作為酸比重和溫度的函數示於圖8。圖2A-2D顯示在下列比重的硫酸溶液中浸泡20小時以後在特定的玻璃纖維組合物的浸出物中Bi離子的濃度(圖2A)1.1gr/cm3、(圖2B)1.25ggr/cm3、(圖2C)1.3gr/cm3和(圖2D)1.35gr/cm3。當鉍加入到正極板和負極板時，在深度循環或部分充電狀態循環但低速率(電流＜1C)的情況下，約0.01wt.％至約0.06wt.％的浸出Bi離子濃度使循環壽命顯著提高。在以上列出的條件下公開的玻璃纖維組合物的某些實施方案的Bi離子浸出常數示於表17。一般地，電解質中浸出離子的濃度與溫度成正比，與酸濃度成反比。對於不同比重的硫酸溶液，典型的離子濃度對溫度的圖示在圖3中給出。對於通過由C-4(表3)玻璃組合物形成的玻璃纖維構成的氈(UDC)在比重為1.1gr/cm3、1.25ggr/cm3、1.3gr/cm3和1.35gr/cm3的硫酸溶液中浸泡20小時以後得到的Ca離子濃度由圖3中的曲線圖給出。電池隔板的一個重要物理性能是介質(即，玻璃纖維氈)壓縮恢復。對於所有的玻璃纖維介質都測試了溼態和幹態的壓縮恢復。如圖5和6中所示，當比較由公開的玻璃纖維組合物的實施方案製造的1.4μm介質的壓縮恢復曲線時，顯示出公開的玻璃纖維組合物具有優於或至少等同於目前市售的用於隔板製造的對照(609MAC)纖維的性能。對於由玻璃纖維組合物C-1(12-UAC)和C-2(12-UCC)製造的隔板在溼態和幹態下都意外地得到了優異的結果。如圖5所示，與公開的1.4μm纖維介質相比，用於形成0.8μm纖維介質的公開的玻璃組合物的優勢不太明顯。公開的玻璃纖維組合物還具有合適的造紙性能，可以轉化成紙(非織造物)。使用公開的玻璃纖維組合物的特定實施方案製造一系列的手抄片，使用各種等級的纖維進行實驗性的中試機紙試驗。在造紙過程期間，玻璃纖維在各種製漿器和混合器中經受應力和應變。如果玻璃纖維的耐受性不足的話，由纖維製造出的最終的紙不會具有足夠的強度或均勻性。在12×12手抄片模中以兩種不同的混合時間和三種不同的終點pH值製造手抄片。進行一系列的11個獨立的中試機實驗。進行六次目標為具有0.8微米的纖維直徑的玻璃纖維運轉試驗。還測試了一個對照物，即工業上出售的標準玻璃纖維，標誌為408MCC(購自FiberManufacturingCorporation)。還進行了使用目標纖維直徑1.4微米的玻璃纖維的五次運轉試驗。對照物為工業上購得的609MAC纖維。實驗中試機在成形器段具有29英寸的製造寬度。這容許在捲軸上得到成品寬(trimwidth)24-26英寸的優質紙張。成形器是改進的長網造紙機。改進在於在成形段具有微小傾斜。在直徑36英寸的17蒸汽乾燥機容器上對紙進行乾燥，然後在卷線軸上卷繞。使用製漿機製備玻璃纖維，其中每一批次包括將兩個50磅袋子的玻璃纖維加入到製漿機中，製漿機中具有清潔、過濾的水，其用硫酸調至約2至約3pH範圍的酸性條件pH。在加入玻璃纖維和400加侖水後，對每個批次料混合七分鐘，在此之後，將成漿的玻璃纖維泵入到儲存罐中，加入1200加侖清潔、過濾的水。然後將纖維泵入到造紙機中，用水進行進一步的稀釋。稀釋水為漿流體積的大約2倍。如造紙領域的普通技術人員熟知的那樣進行各種較小的調整，從而調節最終產品的重量和厚度。表12確定了各種試驗和測試的玻璃纖維組合物實施方案。表12得到的手抄片的測試性能值示於表15和16以及圖5-7中。數據表明，由公開的和測試的玻璃纖維組合物形成的手抄片具有與參考對照組相比等同或更好的物理性能。如上面所討論的那樣，玻璃纖維組合物在形成過濾器介質(即公開的過濾器介質)方面也是有用的。在評估玻璃組合物在形成用於ASHRAE、HEPA和ULPA過濾介質應用的過濾介質的適用性時，進行一系列的過濾測試。在上面參照的中試機上形成由常規玻璃纖維製造的介質。用由公開的玻璃組合物實施方案製造的0.8μm纖維製造的介質具有相對高的空氣阻力(在5.33cm/sec表面流速下為143mmH2O)。使用1.4μm纖維製造的介質具有的空氣阻力值在40′mmH2O的中間，等同於ULPA介質具有的那些值。採用TSI的model8160Certitest對1.4μm的纖維進行測試，使用冷DOP氣溶膠測試過濾器介質，結果在下面給出。統計分析給出了某些樣品之間的γ值差別(γ定義為-[log(滲透率/100)/阻力]*100)(12UBC的γ低於12UAC、12UCC和609MAC)。介質樣品的空氣阻力與γ之間存在相關性(更高的空氣阻力下γ更低)，這可以解釋測試的過濾器介質之間的統計差別。U纖維化學得到與M玻璃化學等同的空氣過濾性能。表13中的數據是通過TSI的model8160Certitest、使用冷DOP氣溶膠改變過濾器介質而得到的。表13中公開的玻璃過濾器介質組合物與在上面表12中設定的那些組合物相符。表13由玻璃組合物C-1、C-2、C-3、C-4製造具有約1.4μm平均直徑的玻璃纖維(表12和13中的「12系列」)，由玻璃組合物C-1、C-2、C-3、C-4和C-5(在表3中公開的組合物)製造具有約0.8μm平均直徑的玻璃纖維(表12和13中的「08系列」)。由這些玻璃纖維組合物形成纖維過濾器介質。公開的纖維介質的主要性質示於表15和16。參考1.4μm過濾器介質的測試結果，將由公開的玻璃纖維組合物製造出來的所公開的過濾器介質與對照物進行比較，公開的介質具有更高的拉伸強度和優異的耐穿刺性能。同樣公開的介質與對照物的比較顯示出同等的芯吸(wicking)、JIS吸收和Frazier滲透性能。某些實施方案的介質(玻璃組合物C-1、C-2、C-3形成的那些)在溼態和幹態條件下均顯示出特別高的總拉伸和克重補償的穿刺測試值。這裡採用的是標準的拉伸強度、穿刺測試和其它測試方法，即被BCIBatteryTechnicalManual，BCIS-03B，Rev.APRO1，pp.3-92(2002-04)認可的方法，在此將其引用以供參考。參考0.8μm過濾器介質的測試結果，將由公開的玻璃纖維組合物製造出來的所公開的過濾器介質與408玻璃介質對照物相比較，公開的介質具有稍好的拉伸和耐穿刺性能。公開的介質還具有在水和酸溶液中改善的芯吸特性。由C-3玻璃組合物製造的過濾器介質的實施方案意外地具有優異的性能，所有的結果在表15和16中給出。表14表15介質性能(纖維平均直徑0.8μm)表17對於C-1、2、3、4、5玻璃纖維組合物的Bi離子浸出常數表18在116℃時C1-5玻璃纖維組合物在1.26s.g.H2SO4中的Bi離子浸出常數公開的玻璃組合物和玻璃纖維組合物還適合於特定的絕緣應用當中，例如輻射屏蔽和特殊品過濾用途。鉍氧化物是最重的、非放射性氧化物之一。將重金屬氧化物引入到玻璃中可以顯著提高玻璃組合物對γ(gamma)和X射線的吸收能力。已經通過引入一層或多層不同玻璃組合物的玻璃纖維氈確定了公開的玻璃纖維組合物的某些實施方案的X射線衰減效果。玻璃纖維介質是用平均直徑0.8微米的纖維製造出來的。樣品介質的基重為約170g/m2。將玻璃纖維層置於X射線源與照相板之間。使用購自MicrofocusImagingCompany的Micro50在密閉照相機中將樣品暴露於22kV能量的X射線。X射線源和樣品之間的距離為約25cm。通過測量可見光通過X射線圖像的透射量確定每個玻璃纖維組合物的衰減效果，列於表9C中。I0為在X射線源和探測器之間沒有任何介質時在探測器上的X射線能量的強度；I為當介質置於X射線源和探測器之間時在探測器上的X射線能量的強度。根據周知的NationalInstituteofStandards(NIST)測試方法計算衰減係數，這種方法在例如ICRU(1984)，StoppingPowersforElectronsandPositrons，Report37oftheInternationalCommissiononRadiatioUnitsandMeasurements(Bethesda，MD).2)Seltzer，S.M.(1993)，CalculationofPhotonMassEnergy-TransferandMassEnergy-AbsorptionCoefficients，Rad.Res.136，147-170中公開，在此均引用以供參考，還有http://physics.nist.gov/PhysRefData/XrayMassCoef，更具體地，http://physics.nist.gov/PhysRefData/XrayMassCoef/chap2.html，在此引用以供參考。提供的實驗和計算的數據是對於一層介質樣品和對於每個測試組合物樣品的五層玻璃纖維介質的。測試和列於表9C中的組合物對應於表3和5中所述的那些組合物。在特定公開的玻璃組合物中存在的鉍氧化物提高了玻璃纖維組合物的X射線衰減能力。通常用於X射線衰減的玻璃纖維組合物包含大量的氧化鉛。由於鉛及其化合物有毒，在環境上是有害的，本文公開的玻璃纖維組合物中不存在顯著量的鉛和鉛化合物，與市售的X射線屏蔽玻璃纖維材料相比，所公開的玻璃組合物無毒且對環境是友好的。此外，與鉛原子相比，鉍原子對X射線和γ射線具有增強的衰減能力。如在表9C中給出的結果顯示，所公開的具有約9wt.％或更多鉍氧化物含量的玻璃纖維的玻璃組合物可以提高衰減效應。對於編號3和5的玻璃組合物得到了特別好的結果(參見上面的表3和5中的這些組合物組分的濃度和表9C中的衰減結果)。與由常規的M-玻璃形成的玻璃纖維層樣品相比，由這些特定的玻璃組合物形成的玻璃纖維層使X射線的衰減提高了3至5倍。由玻璃組合物3和5形成的三至四層玻璃纖維使X射線完全衰減。包含此處公開的玻璃纖維組合物的X射線屏蔽物有許多潛在的應用。例如服裝屏蔽，如X射線檢查時在患者身上的護底(apron)披布。與目前的X射線屏蔽服裝相比，用本文公開的玻璃纖維製作的X射線屏蔽服裝的重量大大減少，降低了此類服裝中包含鉛的需求，或不需要包含鉛。因此，與常規的X射線屏蔽服裝相比，此類服裝的處理更簡單、更便宜。另一個使用此處公開的玻璃纖維組合物的X射線屏蔽物的實例包括層壓或以別的方式附著至硬紙板或其它基材上的面氈，用於建造屏蔽室，消除例如牙科診所的X射線暴露。進一步的用途的實例包括X射線設備或鄰接此類工具或設備的包裝和/或絕緣材料。這種材料可以用於增強的屏蔽技術，如在軍事應用中，金屬或塑料的表面護板或增強纖維，或用於軍裝中以使個體屏蔽有害的X射線。這種材料可以用於形成膠捲的保護蓋或容器，保護膠捲免受來自例如機場安全篩檢系統的有害X射線的影響。儘管已經參考多重的實施方案和實施例描述了公開的玻璃組合物、玻璃纖維、玻璃纖維電池隔板、過濾器介質、紙產品和輻射屏蔽介質以及它們的應用，應該理解的是，本發明不局限於那些實施方案和實施例。本發明試圖包括可能包含於如在所附的權利要求中定義和在說明書中公開的本發明的實質和範圍之內的所有修正方案、可選方案及等同方案。權利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種玻璃纖維氈，其包括包含約0.5至約30重量百分比的鉍氧化物、約54至70重量百分比的二氧化矽和低於約25重量百分比的氧化鈉的玻璃纖維的氈。2.一種玻璃纖維氈，其包括玻璃纖維的氈，該玻璃纖維包含約0.5至約30重量百分比的鉍氧化物、約50至約75重量百分比的二氧化矽和約0.01至5重量百分比的氧化鋅。3.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維還包含約0.01至約5重量百分比的氧化鋅。4.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維包含約0.5至約15重量百分比的鉍氧化物。5.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維包含約0.5至約7重量百分比的鉍氧化物。6.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有低於約3m2/g的平均表面面積。7.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有低於約2m2/g的平均表面面積。8.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有低於約3m2/g的平均表面面積。9.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有低於約2m2/g的平均表面面積。10.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有約0.6至約8μm的平均直徑。11.權利要求4的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有約0.6至約8μm的平均直徑。12.權利要求5的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有約0.6至約8μm的平均直徑。13.一種玻璃纖維氈，其包括玻璃纖維的氈，該玻璃纖維包含約0.5至約15重量百分比的鉍氧化物，約54至約70重量百分比的二氧化矽；低於約25重量百分比的氧化鈉；其中當將1g玻璃纖維在100ml比重為1.26g/cm3的H2SO4中煮沸三小時後，玻璃纖維浸出約10ng/cm2h至約250ng/cm2h的鉍離子。14.一種玻璃纖維氈，其包括包含約9至約15重量百分比的鉍氧化物的玻璃纖維；其中當將1克玻璃纖維在100ml比重為1.26g/cm3的H2SO4中煮沸三小時後，玻璃纖維浸出約130ng/cm2h至約360ng/cm2h的鉍離子。15.權利要求2的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維包含約1至約15重量百分比的鉍氧化物和約0.01至5重量百分比的氧化鋅；其中當將1克玻璃纖維在100ml比重為1.26g/cm3的H2SO4中煮沸三小時後，玻璃纖維浸出約15至約320ng/cm2h的鉍離子。16.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維還包含低於約0.1重量百分比的CoO或TiO2或它們的混合物。17.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維還包含約0.1至約3重量百分比的ZrO2。18.權利要求1的玻璃纖維氈，其中鉍氧化物和氧化鋅相對於二氧化矽的重量百分數之比為約0.059至約0.29。19.權利要求2的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維包含約0.5至約2重量百分比的鉍氧化物。20.一種玻璃纖維氈，其包括包含約9至約15重量百分比的鉍氧化物和約0.01至5重量百分比的氧化鋅的玻璃纖維的氈。21.權利要求20的玻璃纖維氈，其還包含約50至約75重量百分比的二氧化矽。22.權利要求1的電池玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維還包含23.權利要求22的玻璃纖維氈，其還包含約50至約75重量百分比的二氧化矽。24.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有低於約703℃的軟化點。25.權利要求2的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維包含約1至約15重量百分比的鉍氧化物。26.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有約2.5至約2.85的密度。27.權利要求3的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有約2.5至約2.85的密度。28.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈形成電池隔板的至少一部分。29.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈形成過濾器的至少一部分。30.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈形成空氣過濾器的至少一部分。31.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈形成輻射屏蔽物的至少一部分。32.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維是織造物。33.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維是非織造物。34.權利要求2的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維是織造物。35.權利要求2的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維是非織造物。36.權利要求13的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維是非織造物。37.權利要求14的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維是非織造物。38.一種玻璃纖維氈，其包括包含約0.5至約30重量百分比的鉍氧化物、約56至69重量百分比的二氧化矽、約0至1重量百分比的氧化硼、約0至約5重量百分比的氧化鋇的玻璃纖維；其中該玻璃纖維適合用於過濾器和電池隔板。39.權利要求38的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈形成過濾器的至少一部分。40.一種玻璃纖維氈，其包括包含約0.5至約30重量百分比的鉍氧化物、約0至1重量百分比的氧化硼、約0至約5重量百分比的氧化鋇和低於約25重量百分比的氧化鈉的玻璃纖維；其中該玻璃纖維適合用於過濾器和電池隔板。41.一種玻璃纖維氈，其包括至少一種由玻璃纖維形成的氈，其中該玻璃纖維包含約0.5至約30重量百分比的鉍氧化物、約56至69重量百分比的二氧化矽、約0至約2重量百分比的氧化鋇、約9至約20重量百分比的R2O、約1至5重量百分比的氧化鋁、約3至約7重量百分比的氧化鈣、約1至約5重量百分比的氧化鎂、約0至約5重量百分比的氧化鋅和約0至約1重量百分比的氟，且基本上不含氧化硼，其中R2O為氧化鈉和氧化鉀的混合物。42.權利要求41的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈形成過濾器的至少一部分。43.一種玻璃纖維氈，其包括至少一種由玻璃纖維形成的氈，其中該玻璃纖維包含約0.5至約30重量百分比的鉍氧化物、約0至約2重量百分比的氧化鋇、約9至約20重量百分比的R2O、約1至5重量百分比的氧化鋁、約3至約7重量百分比的氧化鈣、約1至約5重量百分比的氧化鎂、約0至約5重量百分比的氧化鋅和約0至約1重量百分比的氟，且基本上不含氧化硼，其中R2O為氧化鈉和氧化鉀的混合物。44.一種電化學裝置，其包括位於外殼中的電極板；和包含具有約0.5至約30重量百分比鉍氧化物和約54至約70重量百分比二氧化矽的玻璃纖維的電化學裝置隔板，其中該電化學裝置隔板位於電極板之間。45.權利要求44的電化學裝置，其中該電化學裝置包括鉛酸電池。46.權利要求45的電化學裝置，其中該電化學裝置是閥調節的重組電池。47.一種電池，其包括位於電池外殼中的電極板；活性材料；該活性材料包括含有玻璃纖維的添加劑，所述玻璃纖維具有約0.5至約30重量百分比鉍氧化物，其中當電池工作時，該玻璃纖維浸出鉍到活性材料上。48.權利要求47的電池，該玻璃纖維還包含約50至約75重量百分比的二氧化矽。49.權利要求47的電池，其中該添加劑包括玻璃粒子而不是玻璃纖維。50.權利要求49的電池，其中平均粒度在約100μm以下。51.權利要求49的電池，其中平均粒度在約50μm以下。52.權利要求49的電池，其中平均粒度在約7μm以下。53.一種電池，其包括位於電池外殼中的電極板；活性材料；和活性材料上的塗層，其中該塗層包含具有約0.5至約30重量百分比鉍氧化物和約54至約70重量百分比二氧化矽的玻璃組合物，其中當電池工作時，該塗層浸出鉍到活性材料上。54.一種在鉛酸電池中減少氫氣體放出的方法，該方法包括將由玻璃纖維形成的電池隔板插入到電池的電極板之間，所述玻璃纖維包含約0.5至約30重量百分比的鉍氧化物和約54至約70重量百分比的二氧化矽。55.一種玻璃纖維氈，其包括至少一種由玻璃纖維形成的氈，其中該玻璃纖維包含約0.5至約30重量百分比的鉍氧化物、低於約0.0001重量百分比的鉛，且其中當玻璃纖維的氈具有約170g/m2的基重時，該玻璃纖維氈能夠吸收至少約15％的X射線，所述X射線從具有約22kV的能量水平的X射線源發出，這種源位於距該玻璃纖維氈約25cm處的位置。56.權利要求55的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維是織造物。57.權利要求55的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維包含約9至約15重量百分比的鉍氧化物。58.權利要求55的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維還包含約0.01至約5重量百分比的氧化鋅。59.一種玻璃纖維氈，其包括至少一種由玻璃纖維形成的氈，其中該玻璃纖維包含約9至約15重量百分比的鉍氧化物、約56至69重量百分比的二氧化矽、約0.01至約2重量百分比的氧化鋅、約2至約4重量百分比的Al2O3、低於約0.0001重量百分比的鉛，其中當玻璃纖維的氈具有約170g/m2的基重時，該玻璃纖維氈能夠吸收至少約90％的X射線，所述X射線從具有約22kV的能量水平的X射線源發出，這種源位於距該玻璃纖維氈約25cm處的位置。60.權利要求59的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維是織造物。61.權利要求59的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈還包括形成為護底或毯形狀的氈，在X射線暴露期間，該玻璃纖維氈能披在人身上用作X射線屏蔽物。62.權利要求59的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈還包括用於建造X射線屏蔽室而附著至剛性基材上的面氈。63.權利要求59的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈還包括附著至硬紙板上的面氈。64.權利要求59的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈還包括附著至增強材料或與增強材料混合的氈。65.權利要求64的玻璃纖維氈，其中該增強材料為金屬、塑料、橡膠、陶瓷、石膏或它們的混合物。66.權利要求59的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈還包括被織物覆蓋或附著至織物從而形成服裝的至少一種氈。67.權利要求59的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈包括X射線設備中的絕緣材料或用於包裝X射線設備的包裝材料。68.權利要求59的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈構成容器的至少一部分，所述容器能夠存放膠捲和保護膠捲免於安全篩檢系統發射的X射線。69.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有約50至約150ng/cm2h的Kdis值。70.一種玻璃纖維氈，其包括至少一種由玻璃纖維形成的氈，其中該玻璃纖維包含約0.5至約30重量百分比的鉍氧化物、約0.01至約2重量百分比的氧化鋅、約2至約4重量百分比的Al2O3，並具有約0.8μm的平均直徑；其中當將1克玻璃纖維在100ml比重為1.26g/cm3的H2SO4中煮沸三小時後，玻璃纖維具有的Bi2O3浸出常數為約7ng/cm2h至約650ng/cm2h；且其中該玻璃纖維氈形成過濾器的至少一部分。71.權利要求70的玻璃纖維氈，該玻璃纖維還包含約56至69重量百分比的二氧化矽。72.權利要求71的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有低於約703℃的軟化點。73.權利要求71的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有約1.4μm的平均直徑、約203至約236g/m2的基重，並具有大於約0.016的總拉伸強度/gsm。74.權利要求71的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維還包含約9至約15重量百分比的鉍氧化物，具有約1.4μm的平均直徑、約125至約145lbs/3000ft2的基重，和幹態時超過約0.4kg、溼態時超過0.3kg的耐穿刺性能。75.權利要求70的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維包含約0至約1重量百分比的氧化硼。76.權利要求71的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維形成具有約50至約150ng/hcm2的Kdis值的過濾器。77.權利要求71的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維形成具有約2.5至約2.85的密度的過濾器。78.權利要求2的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈形成至少約60至約99重量百分比的電池隔板。79.權利要求3的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈形成至少約60至約99重量百分比的電池隔板。80.權利要求4的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈形成至少約60至約99重量百分比的電池隔板。權利要求1.一種玻璃纖維氈，其包括包含約0.5至約30重量百分比的鉍氧化物的玻璃纖維的氈。2.一種玻璃纖維氈，其包括玻璃纖維的氈，該玻璃纖維包含約0.5至約30重量百分比的鉍氧化物和約50至約75重量百分比的二氧化矽。3.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維還包含約0.01至約5重量百分比的氧化鋅。4.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維包含約0.5至約15重量百分比的鉍氧化物。5.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維包含約0.5至約7重量百分比的鉍氧化物。6.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有低於約3m2/g的平均表面面積。7.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有低於約2m2/g的平均表面面積。8.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有低於約3m2/g的平均表面面積。9.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有低於約2m2/g的平均表面面積。10.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有約0.6至約8μm的平均直徑。11.權利要求4的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有約0.6至約8μm的平均直徑。12.權利要求5的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有約0.6至約8μm的平均直徑。13.一種玻璃纖維氈，其包括玻璃纖維的氈，該玻璃纖維包含約0.5至約15重量百分比的鉍氧化物，約54至約70重量百分比的二氧化矽；其中當將1g玻璃纖維在100ml比重為1.26g/cm3的H2SO4中煮沸三小時後，玻璃纖維浸出約10ng/cm2h至約250ng/cm2h的鉍離子。14.一種玻璃纖維氈，其包括包含約9至約15重量百分比的鉍氧化物的玻璃纖維；其中當將1克玻璃纖維在100ml比重為1.26g/cm3的H2SO4中煮沸三小時後，玻璃纖維浸出約130ng/cm2h至約360ng/cm2h的鉍離子。15.權利要求2的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維包含約1至約15重量百分比的鉍氧化物；其中當將1克玻璃纖維在100ml比重為1.26g/cm3的H2SO4中煮沸三小時後，玻璃纖維浸出約15至約320ng/cm2h的鉍離子。16.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維還包含低於約0.1重量百分比的CoO或TiO2或它們的混合物。17.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維還包含約0.1至約3重量百分比的ZrO2。18.權利要求1的玻璃纖維氈，其中鉍氧化物和氧化鋅相對於二氧化矽的重量百分數之比為約0.059至約0.29。19.權利要求2的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維包含約0.5至約2重量百分比的鉍氧化物。20.一種玻璃纖維氈，其包括包含約9至約15重量百分比的鉍氧化物的玻璃纖維的氈。21.權利要求20的玻璃纖維氈，其還包含約50至約75重量百分比的二氧化矽。22.權利要求1的電池玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維還包含23.權利要求22的玻璃纖維氈，其還包含約50至約75重量百分比的二氧化矽。24.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有低於約703℃的軟化點。25.權利要求2的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維包含約1至約15重量百分比的鉍氧化物。26.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有約2.5至約2.85的密度。27.權利要求3的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有約2.5至約2.85的密度。28.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈形成電池隔板的至少一部分。29.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈形成過濾器的至少一部分。30.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈形成空氣過濾器的至少一部分。31.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈形成輻射屏蔽物的至少一部分。32.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維是織造物。33.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維是非織造物。34.權利要求2的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維是織造物。35.權利要求2的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維是非織造物。36.權利要求13的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維是非織造物。37.權利要求14的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維是非織造物。38.一種玻璃纖維氈，其包括包含約0.5至約30重量百分比的鉍氧化物、約56至69重量百分比的二氧化矽、約0至1重量百分比的氧化硼、約0至約5重量百分比的氧化鋇的玻璃纖維；其中該玻璃纖維適合用於過濾器和電池隔板。39.權利要求38的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈形成過濾器的至少一部分。40.一種玻璃纖維氈，其包括包含約0.5至約30重量百分比的鉍氧化物、約0至1重量百分比的氧化硼、約0至約5重量百分比的氧化鋇的玻璃纖維；其中該玻璃纖維適合用於過濾器和電池隔板。41.一種玻璃纖維氈，其包括至少一種由玻璃纖維形成的氈，其中該玻璃纖維包含約0.5至約30重量百分比的鉍氧化物、約56至69重量百分比的二氧化矽、約0至約2重量百分比的氧化鋇、約9至約20重量百分比的R2O、約1至5重量百分比的氧化鋁、約3至約7重量百分比的氧化鈣、約1至約5重量百分比的氧化鎂、約0至約5重量百分比的氧化鋅和約0至約1重量百分比的氟，且基本上不含氧化硼，其中R2O為氧化鈉和氧化鉀的混合物。42.權利要求41的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈形成過濾器的至少一部分。43.一種玻璃纖維氈，其包括至少一種由玻璃纖維形成的氈，其中該玻璃纖維包含約0.5至約30重量百分比的鉍氧化物、約0至約2重量百分比的氧化鋇、約9至約20重量百分比的R2O、約1至5重量百分比的氧化鋁、約3至約7重量百分比的氧化鈣、約1至約5重量百分比的氧化鎂、約0至約5重量百分比的氧化鋅和約0至約1重量百分比的氟，且基本上不含氧化硼，其中R2O為氧化鈉和氧化鉀的混合物。44.一種電化學裝置，其包括位於外殼中的電極板；和包含具有約0.5至約30重量百分比鉍氧化物和約54至約70重量百分比二氧化矽的玻璃纖維的電化學裝置隔板，其中該電化學裝置隔板位於電極板之間。45.權利要求44的電化學裝置，其中該電化學裝置包括鉛酸電池。46.權利要求45的電化學裝置，其中該電化學裝置是閥調節的重組電池。47.一種電池，其包括位於電池外殼中的電極板；活性材料；該活性材料包括含有玻璃纖維的添加劑，所述玻璃纖維具有約0.5至約30重量百分比鉍氧化物，其中當電池工作時，該玻璃纖維浸出鉍到活性材料上。48.權利要求47的電池，該玻璃纖維還包含約50至約75重量百分比的二氧化矽。49.權利要求47的電池，其中該添加劑包括玻璃粒子而不是玻璃纖維。50.權利要求49的電池，其中平均粒度在約100μm以下。51.權利要求49的電池，其中平均粒度在約50μm以下。52.權利要求49的電池，其中平均粒度在約7μm以下。53.一種電池，其包括位於電池外殼中的電極板；活性材料；和活性材料上的塗層，其中該塗層包含具有約0.5至約30重量百分比鉍氧化物和約54至約70重量百分比二氧化矽的玻璃組合物，其中當電池工作時，該塗層浸出鉍到活性材料上。54.一種在鉛酸電池中減少氫氣體放出的方法，該方法包括將由玻璃纖維形成的電池隔板插入到電池的電極板之間，所述玻璃纖維包含約0.5至約30重量百分比的鉍氧化物和約54至約70重量百分比的二氧化矽。55.一種玻璃纖維氈，其包括至少一種由玻璃纖維形成的氈，其中該玻璃纖維包含約0.5至約30重量百分比的鉍氧化物、低於約0.0001重量百分比的鉛，且其中當玻璃纖維的氈具有約170g/m2的基重時，該玻璃纖維氈能夠吸收至少約15％的X射線，所述X射線從具有約22kV的能量水平的X射線源發出，這種源位於距該玻璃纖維氈約25cm處的位置。56.權利要求55的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維是織造物。57.權利要求55的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維包含約9至約15重量百分比的鉍氧化物。58.權利要求55的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維還包含約0.01至約5重量百分比的氧化鋅。59.一種玻璃纖維氈，其包括至少一種由玻璃纖維形成的氈，其中該玻璃纖維包含約9至約15重量百分比的鉍氧化物、約56至69重量百分比的二氧化矽、約0.01至約2重量百分比的氧化鋅、約2至約4重量百分比的Al2O3、低於約0.0001重量百分比的鉛，其中當玻璃纖維的氈具有約170g/m2的基重時，該玻璃纖維氈能夠吸收至少約90％的X射線，所述X射線從具有約22kV的能量水平的X射線源發出，這種源位於距該玻璃纖維氈約25cm處的位置。60.權利要求59的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維是織造物。61.權利要求59的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈還包括形成為護底或毯形狀的氈，在X射線暴露期間，該玻璃纖維氈能披在人身上用作X射線屏蔽物。62.權利要求59的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈還包括用於建造X射線屏蔽室而附著至剛性基材上的面氈。63.權利要求59的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈還包括附著至硬紙板上的面氈。64.權利要求59的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈還包括附著至增強材料或與增強材料混合的氈。65.權利要求64的玻璃纖維氈，其中該增強材料為金屬、塑料、橡膠、陶瓷、石膏或它們的混合物。66.權利要求59的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈還包括被織物覆蓋或附著到織物上以形成服裝的至少一種氈。67.權利要求59的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈包括X射線設備中的絕緣材料或用於包裝X射線設備的包裝材料。68.權利要求59的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈構成容器的至少一部分，所述容器能夠存放膠捲和保護膠捲免於安全篩檢系統發射的X射線。69.權利要求1的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有約50至約150ng/cm2h的Kdis值。70.一種玻璃纖維氈，其包括至少一種由玻璃纖維形成的氈，其中該玻璃纖維包含約0.5至約30重量百分比的鉍氧化物、約0.01至約2重量百分比的氧化鋅、約2至約4重量百分比的Al2O3，並具有約0.8μm的平均直徑；其中當將1克玻璃纖維在100ml比重為1.26g/cm3的H2SO4中煮沸三小時後，玻璃纖維具有的Bi2O3浸出常數為約7ng/cm2h至約650ng/cm2h；且其中該玻璃纖維氈形成過濾器的至少一部分。71.權利要求70的玻璃纖維氈，該玻璃纖維還包含約56至69重量百分比的二氧化矽。72.權利要求71的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有低於約703℃的軟化點。73.權利要求71的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維具有約1.4μm的平均直徑、約203至約236g/m2的基重，並具有大於約0.016的總拉伸強度/gsm。74.權利要求71的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維還包含約9至約15重量百分比的鉍氧化物，具有約1.4μm的平均直徑、約125至約145lbs/3000ft2的基重，和幹態時超過約0.4kg、溼態時超過0.3kg的耐穿刺性能。75.權利要求70的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維包含約0至約1重量百分比的氧化硼。76.權利要求71的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維形成具有約50至約150ng/hcm2的Kdis值的過濾器。77.權利要求71的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維形成具有約2.5至約2.85的密度的過濾器。78.權利要求2的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈形成至少約60至約99重量百分比的電池隔板。79.權利要求3的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈形成至少約60至約99重量百分比的電池隔板。80.權利要求4的玻璃纖維氈，其中該玻璃纖維氈形成至少約60至約99重量百分比的電池隔板。全文摘要本發明公開了玻璃組合物、玻璃纖維組合物、玻璃纖維電池隔板、玻璃纖維過濾器介質、用所公開的玻璃組合物形成的電池添加劑和活性材料、玻璃纖維輻射屏蔽和玻璃纖維紙組合物。某些實施方案中除了其它組分以外包括鉍氧化物。某些實施方案包括按組合物重量的約0.5－30％的鉍氧化物和按組合物重量的約54－70％的二氧化矽。實施方案中還可以包括其它的組分。例如，氧化鋅可以構成組合物重量的約0.01－3％。文檔編號H01M2/16GK101018667SQ200580024818公開日2007年8月15日申請日期2005年7月11日優先權日2004年7月21日發明者喬治·茲古裡斯,約翰·溫迪施,派屈克·斯沃博達,尤裡·武爾夫松申請人:伊萬奈特纖維公司