CN103974917A - 具备非圆形横截面形状的玻璃纤维以及使用该玻璃纤维的纤维强化树脂成型体 - Google Patents

具备非圆形横截面形状的玻璃纤维以及使用该玻璃纤维的纤维强化树脂成型体 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具备非圆形横截面形状、且具备优异强度以及弹性率的玻璃纤维以及使用其的纤维强化树脂成型体。具备非圆形横截面形状的玻璃纤维通过将作为玻璃纤维原料的玻璃组成物熔融成熔融玻璃、并从该熔融玻璃纺丝而成。玻璃纤维具备如下组分：相对总量，SiO2的含有量为57.0～63.0质量％，Al2O3的含有量为19.0～23.0质量％，MgO的含有量为10.0～15.0质量％，CaO的含有量为5.5～11.0质量％，并且CaO的含有量与MgO的含有量的比MgO/CaO在0.8～2.0的范围内。

Description

具备非圆形横截面形状的玻璃纤维以及使用该玻璃纤维的纤维强化树脂成型体
技术领域
本发明涉及具备非圆形横截面形状的玻璃纤维以及使用其的纤维强化树脂成型体。
背景技术
以往，已提出具备非圆形横截面形状的玻璃纤维(例如参照专利文献1)。还有，在本申请中，圆周的所有部分从中心点起算为相等距离的形状为正圆，定义与该正圆不同形状为非圆形。所述非圆形包括例如扁平形状，星形，十字形，多角形，甜甜圈形状等。另外，所述扁平形状包括例如椭圆形，长圆形，茧形等。
所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维通过与热塑性树脂混合熔融注射成型形成纤维强化树脂成型体，能够改善该纤维强化树脂成型体的机械强度，尺寸精度，弯曲等。作为所述纤维强化树脂成型体的机械强度被改善的理由，能够列举出所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维，与横截面形状为正圆的玻璃纤维进行比较，与所述热塑性树脂的接触面积变大。另外，作为所述纤维强化树脂成型体的尺寸精度，弯曲等被改善的理由，能够列举出所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维在形成该纤维强化树脂成型体之时，与横截面形状为正圆的玻璃纤维进行比较，成型体平面方向的配向性较好，容易配向为2次元。
一般而言，所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维由E玻璃形成，但是由该E玻璃形成的玻璃纤维有不能得到充分的强度以及弹性率的情况。在此，希望赋予所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维充分的强度以及弹性率。
作为相比由所述E玻璃形成的玻璃纤维具备更优异强度的玻璃纤维由S玻璃形成的玻璃纤维被广泛知晓。所述由S玻璃形成的玻璃纤维具备相对总量SiO2的含有量为65质量％，Al2O3的含有量为25质量％，MgO的含有量为10.0质量％的组分。然而，所述S玻璃熔融作为其原料的玻璃组成物，作为熔融玻璃，在从该熔融玻璃纺丝得到玻璃纤维时，有该熔融玻璃的1000泊温与液相线温度之差较小的问题。
所述「1000泊温」是指熔融玻璃的粘度变为1000泊的温度，「液相线温度」是指在使该熔融玻璃的温度降低时最初结晶析出的温度。一般而言，制造玻璃纤维时适当的粘度为1000泊以下，所述纺丝是1000泊温与液相线温度之间的温度范围(作业温度范围)越广越能够安定地纺丝，因此作业温度范围作为确保纺丝性的指标被使用。
熔融玻璃的1000泊温与液相线温度之差较小的话，该熔融玻璃在纺丝后被冷却变成玻璃纤维的过程中，在仅有的温度低下的影响下容易结晶化(失透)，且容易发生玻璃纤维切断等问题。所述S玻璃因为作业温度范围比较窄，所以在熔融作为其原料的玻璃组成物作为熔融玻璃时，难以从该熔融玻璃安定地纺丝具备非圆形横截面形状的玻璃纤维。还有，「失透」是指在使所述熔融玻璃的温度降低时结晶析出的现象。
在此，提出了改良所述作为S玻璃的原料的玻璃组成物，含有SiO2，Al2O3，MgO与CaO的玻璃组成物。作为所述玻璃组成物，例如，通过降低1000泊温使粘性降低，能够以比较低的温度保持作业温度范围容易地纺丝而成的玻璃组成物被知晓(参照专利文献2)。另外，作为所述玻璃组成物，1000泊温与液相线温度之差较大的玻璃组成物被知晓(参照专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006－45390号公报
专利文献2：日本特公昭62－001337号公报
专利文献3：日本特表2009－514773号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，含有SiO2，Al2O3，MgO与CaO的专利文献2中记载的玻璃组成物通过熔融作为熔融玻璃时有容易失透的倾向，难以安定地纺丝。另外，专利文献3中记载的玻璃组成物通过熔融作为熔融玻璃时该熔融玻璃的1000泊温较高，因此难以大量生产。因此，有从所述以往的玻璃组成物难以得到具备非圆形横截面形状，且具备优异强度以及弹性率的玻璃纤维的不便。
鉴于以上不便，本发明的目的在于提供一种具备非圆形横截面形状，且具备优异强度以及弹性率的玻璃纤维。
另外，本发明的目的还在于提供一种使用所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维的纤维强化树脂成型体。
用于解决课题的方法
为了达成以上目的，本发明的具备非圆形横截面形状的玻璃纤维，其通过将作为玻璃纤维原料的玻璃组成物熔融成熔融玻璃、并从该熔融玻璃纺丝而成，其特征在于，该玻璃纤维具备如下组分：相对总量，SiO2的含有量为57.0～63.0质量％，Al2O3的含有量为19.0～23.0质量％，MgO的含有量为10.0～15.0质量％，CaO的含有量为5.5～11.0质量％，并且CaO的含有量与MgO的含有量的比MgO/CaO在0.8～2.0范围内。
根据本发明，熔融作为具备所述组分的玻璃纤维的原料的玻璃组成物，作为熔融玻璃。然后，通过从所述熔融玻璃纺丝得到具备非圆形横截面形状的玻璃纤维。因为本发明的具备非圆形横截面形状的玻璃纤维具备所述组分，所以能够得到优异的强度以及弹性率。
所述玻璃纤维相对总量SiO2的含有量低于57.0质量％，则不能得到作为玻璃纤维的充分的机械强度，相对总量SiO2的含有量超过63.0质量％，则从作为其原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃的1000泊温以及液相线温度变得较高。
另外，所述玻璃纤维相对总量Al2O3的含有量低于19.0质量％，则不能得到充分的弹性率，相对总量Al2O3的含有量超过23.0质量％，则从作为其原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃的液相线温度变得较高。
另外，所述玻璃纤维相对总量MgO的含有量低于10.0质量％，则不能得到充分的弹性率，相对总量MgO的含有量超过15.0质量％，则从作为其原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃的液相线温度变得较高。
另外，所述玻璃纤维相对总量CaO的含有量低于5.5质量％，则所述玻璃组成物的液相线温度变得较高，相对总量CaO的含有量超过11.0质量％，则从作为其原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃的1000泊温以及液相线温度变得较高。
进一步，所述玻璃纤维相对于CaO的含有量MgO的含有量的比MgO/CaO低于0.8，则不能得到充分的弹性率，相对于CaO的含有量MgO的含有量的比MgO/CaO超过2.0，则从作为其原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃的液相线温度变得较高。
在本发明的所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维中，所述横截面形状为例如扁平形状。作为所述扁平形状，能够列举从椭圆形，长圆形，茧形形成的群中选择出来的一种形状。
另外，纺丝从作为其原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃时，容易失透的话会产生玻璃纤维切断等问题。然而，在本发明中，因为所述玻璃纤维具备所述组分，所以所述熔融玻璃在使温度降低时最初析出的结晶(失透的最初阶段)为堇青石的单体结晶或是堇青石与钙长石的混合结晶。根据失透的最初阶段的种类，能够知晓给于结晶的析出和/或气泡的发生等带来的影响。但是，所述熔融玻璃其失透的最初阶段与所述以外的其他的结晶的场合进行比较，在液相线温度上难以析出结晶。因此，纺丝熔融所述作为其原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃时，能够抑制玻璃纤维切断等麻烦的发生，且能够进行安定地纺丝。
另外，在本发明中，通过使所述熔融玻璃的粘度为1000泊的温度作为1000泊温，与使其温度降低时，最初析出结晶的温度的液相线温度之间的温度范围的作业温度范围为50℃以上，且所述熔融玻璃的对应于液相线温度的粘度(液相粘度)为3000泊以上，能够使所述玻璃纤维的横截面形状为非圆形。
作成横截面形状为非圆形的玻璃纤维相对作成横截面形状为圆形的玻璃纤维，纺丝温度的温度范围的设定条件较严。为了使横截面形状为非圆形，有必要在1000泊以上的高粘度中进行纺丝。所述熔融玻璃的纺丝时的粘度在低于1000泊的情况下，纺丝而成的玻璃纤维由于表面张力具有圆形的横截面，不能使其横截面形状为非圆形。因此，为了使横截面形状为非圆形，一般有必要在1000以上的高粘度中进行纺丝。满足此条件，为了确保纺丝的作业温度范围，有必要至少使液相粘度在3000泊以上。为了安定地进行纺丝，液相粘度优选于4000泊以上，更优选于5000泊以上。
另外，有必要使1000泊温与液相线温度之差的作业温度范围在50℃以上。作业温度范围较窄的话，有可能发生熔融玻璃失透玻璃纤维切断等纺丝时的麻烦。
因此，本发明的具备非圆形横截面形状的玻璃纤维，通过熔融作为玻璃纤维原料的玻璃组成物作为熔融玻璃，从该熔融玻璃纺丝而成，其特征在于所述熔融玻璃的1000泊温与液相线温度之差的作业温度范围为50℃以上，且所述熔融玻璃的对应于液相线温度的粘度的液相粘度为3000泊以上。
本发明的熔融作为玻璃纤维原料的玻璃组成物的熔融玻璃具备使所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维进行纺丝的温度条件。因此，能够安定地纺丝非圆形横截面形状的玻璃纤维。
另外，在本发明中，优选于所述玻璃纤维的强度为4.0GPa以上，所述玻璃纤维的弹性率85GPa以上。通过使本发明的具备非圆形横截面形状的玻璃纤维的强度为4.0GPa以上，所述玻璃纤维的弹性率85GPa以上，能够适合地使用于构成纤维强化树脂成型体的用途。
另外，本发明的纤维强化树脂成型体，其特征在于混合熔融所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维与热塑性树脂射出成型形成。因为本发明的纤维强化树脂成型体含有所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维，所以机械强度，尺寸精度，弯曲等被改善，且能够得到优异的强度。
附图说明
[图1]是依据玻璃纤维的种类比较纤维强化树脂成型体强度的图。
具体实施方式
其次，进一步详细地说明涉及本发明的实施方式接。
本实施方式的具备非圆形横截面形状的玻璃纤维通过熔融作为玻璃纤维原料的玻璃组成物作为熔融玻璃，从该熔融玻璃纺丝而得。本实施方式的具备非圆形横截面形状的玻璃纤维该横截面形状可以为扁平形状，也可以是星形，十字形，多角形，三叶形，四叶形，H形，U形，V形，甜甜圈形等各种形状。作为所述扁平形状，能够列举例如椭圆形，长圆形，茧形等任意的形状。
本实施方式的具备非圆形横截面形状的玻璃纤维具备相对总量SiO2的含有量为57.0～63.0质量％，Al2O3的含有量为19.0～23.0质量％，MgO的含有量为10.0～15.0质量％，CaO的含有量为5.5～11.0质量％，且相对于CaO的含有量MgO的含有量的比MgO/CaO为0.8～2.0范围的组分。
所述玻璃纤维相对总量SiO2的含有量低于57.0质量％，则不能得到作为玻璃纤维的充分的机械强度，相对总量SiO2的含有量超过63.0质量％，则从作为其原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃的1000泊温以及液相线温度变得较高。为了使从所述作为玻璃纤维的原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃的组成物的1000泊温在1350℃以下，所述SiO2的含有量优选于相对所述玻璃纤维的总量57.0～62.0质量％的范围，更优选于57.0～61.0质量％的范围。
另外，所述玻璃纤维相对总量Al2O3的含有量低于19.0质量％，则不能得到充分的弹性率，相对总量Al2O3的含有量超过23.0质量％，则从作为其原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃的液相线温度变得较高。为了使在所述玻璃纤维上得到优异的弹性率且降低所述熔融玻璃的液相线温度扩大作业温度范围，所述Al2O3的含有量优选于相对该玻璃纤维的总量19.5～22.0质量％的范围，更优选于20.0～21.0质量％的范围。
另外，所述玻璃纤维相对总量Al2O3的含有量为19.0～23.0质量％的范围，特别是通过使其在20.0质量％的附近能够使在从作为其原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃中的所述失透的最初阶段为堇青石的单体结晶或是堇青石与钙长石的混合结晶。所述Al2O3的含有量相对所述玻璃纤维的总量低于19.0质量％，则不能使从作为其原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃中的所述失透的最初阶段为堇青石的单体结晶或是堇青石与钙长石的混合结晶。在此，所述玻璃纤维为了使从作为其原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃中的所述失透的最初阶段为堇青石的单体结晶或是堇青石与钙长石的混合结晶，所述Al2O3的含有量优选于相对所述玻璃纤维的总量19.0质量％～22.0质量％附近的范围。
另外，SiO2的含有量/Al2O3的含有量的重量比优选于2.6～3.3。采用此范围，玻璃纤维在其制造时的作业温度范围变得较广，另外能具有充分的弹性率。进一步，SiO2的含有量/Al2O3的含有量的重量比优选于2.7～3.2。SiO2的含有量/Al2O3的含有量的重量比为3.2以下，则能够得到有高弹性率的玻璃纤维。另外，该重量比为2.7以上，则能够使液相线温度变低，且能够抑制失透现象。
另外，所述玻璃纤维相对总量MgO的含有量低于10.0质量％，则不能得到充分的弹性率，相对总量MgO的含有量超过15.0质量％，则从作为其原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃的液相线温度变得较高。为了使在所述玻璃纤维上得到优异的弹性率，且降低所述熔融玻璃的液相线温度扩大作业温度范围，所述MgO的含油量优选于相对所述玻璃纤维的总量11.0～14.0质量％的范围，更优选于11.5％～13.0质量％的范围。
另外，所述玻璃纤维相对总量CaO的含有量低于5.5质量％，则从作为其原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃的液相线温度变得较高，相对总量CaO的含有量超过11.0％，则该熔融玻璃的1000泊温以及液相线温度变得较高。为了降低所述熔融玻璃的1000泊温以及液相线温度，扩大作业温度范围，所述CaO的含有量优选于相对该玻璃纤维总量6.0～10.5质量％，更优选于7.0～10.0质量％的范围。
进一步，所述玻璃纤维相对CaO的含有量MgO的含有量的比MgO/CaO低于0.8，则不能得到充分的弹性率，MgO/CaO超过2.0，则从作为其原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃的液相线温度变得较高。为了在玻璃纤维上得到优异的弹性率，且降低所述熔融玻璃的液相线温度扩大作业温度范围，所述相对CaO的含有量的MgO的含有量的比MgO/CaO优选为1.0～1.8的范围。
所述玻璃纤维使作为基本组分的SiO2，Al2O3，MgO，CaO含有上述范围的含有量，也可以是由于包含于各成分的原料中等原因不可避免的含有混入的其他成分。作为所述其他的成分，能够列举Na2O等的碱性金属氧化物，F2O3，TiO2，ZrO2，MoO3，Cr2O3等。所述其他的成分的含有量优选于相对所述玻璃纤维的总量低于1.0质量％，更优选于低于0.5质量％，进一步优选于低于0.2质量％。
通过使所述玻璃纤维使SiO2，Al2O3，MgO，CaO的合计含有量为99.0质量％以上，其他的不纯成分的含有量相对较少，则能够得到充分的弹性率。另外，由从作为其原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃制造玻璃纤维时，能够确保充分的作业范围温度。
另外，SiO2，AL2O3，MgO，CaO的合计含有量为99.5质量％以上，能够在所述玻璃纤维上得到更优异的弹性率。进一步，为了确保在从作为所述玻璃纤维的原料的玻璃组成物得到的熔融玻璃上的充分的作业温度范围，SiO2，AL2O3，MgO，CaO的合计含有量更优选于为相对该玻璃纤维的总量99.8质量％以上的范围。
所述玻璃纤维具有作为原料的玻璃组成物以及与熔融该玻璃组成物得到的熔融玻璃等同的组分。
作为所述玻璃纤维的原料的玻璃组成物能够使用碎玻璃或是玻璃配合料。另外，所述熔融玻璃能够通过再熔融碎玻璃，或是直接熔融所述玻璃配合料的方法得到。具体而言，所述熔融玻璃的所述1000泊温与所述液相线温度之差的作业温度范围为50℃以上。进一步，所述熔融玻璃的对应该液相线温度的粘度(液相粘度)为3000泊以上，从纺丝安定性的角度出发，优选于4000泊以上，更优选于5000泊以上。
所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维从所述熔融玻璃以公知的方法能够制造。根据所述公知的方法，通过从数十～数千个被称为轴套的铂合金喷嘴抽出所述熔融玻璃纺丝，高速地绕卷，得到玻璃纤维。
在此，使所述熔融玻璃为低温，则能够提高粘度，然而目标的高粘性领域低于液相线温度，则有可能发生失透玻璃纤维切断等的麻烦。然而，本实施方式的所述熔融玻璃具备与所述玻璃纤维相同的组分，作业温度范围更广，即使失透的最初阶段为堇青石的单体结晶或是堇青石与钙长石的混合结晶，结晶化的速度也很小。在此，所述熔融玻璃不失透能够安定地纺丝，能够得到具备所述非圆形横截面形状的玻璃纤维。
为了防止熔融玻璃由于表面张力在纺丝而成的玻璃纤维的横截面上变圆，纺丝具备非圆形横截面形状的玻璃纤维，有必要在1000泊以上的高粘性下纺丝。因为在1000泊以上的高粘性领域下纺丝，所以有必要使熔融玻璃为低温，有玻璃失透的可能性。在此，至少液相粘度为3000泊以上的话，从喷嘴抽出熔融玻璃时，玻璃也不失透，能够纺丝具备非圆形横截面形状的玻璃纤维。
这样，纺丝具备非圆形横截面形状的玻璃纤维相比较纺丝具备圆形横截面形状的玻璃纤维，有必要更严密地进行玻璃组分的选择，以及纺丝温度范围的选定。
如之前所述的那样纺丝而成所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维的强度为4.0GPa以上，其弹性率为85GPa以上。
本实施方式的所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维具备如之前所述的那样的优异强度以及弹性率。在此，本实施方式的所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维通过例如与热塑性树脂混合熔融射出成型，使机械强度，尺寸精度，弯曲等被改善，且能够得到具备优异的强度以及弹性率的纤维强化树脂成型体。
为了使所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维作为所述纤维强化树脂成型体的基础材料，其横截面积换算为正圆时的纤维直径优选于为3～30μm的范围。另外，为了使所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维作为所述纤维强化树脂成型体的基础材料，在测量该横截面形状的长径以及短径时，以长径/短径的比来表示的玻璃变形比优选于为2～10的范围。
作为所述热塑性树脂能够列举聚乙烯树脂，聚丙烯树脂，聚苯乙烯树脂，丙烯腈/丁二烯/苯乙烯(ABS)树脂，甲基丙烯酸树脂，氯乙烯树脂，聚酰胺树脂，聚缩醛树脂，聚对苯二甲酸乙二酯(PET)树脂，聚对苯二甲酸(PBT)树脂，聚碳酸酯树脂，聚苯硫醚(PPS)树脂，聚醚醚酮(PEEK)树脂，液晶聚合物(LCP)树脂，氟树脂，聚醚酰亚胺(PEI)树脂，聚芳酯(PAR)树脂，聚砜(PSF)树脂，聚醚砜(PES)树脂，聚酰胺-酰亚胺(PAI)树脂等。
另外，代替所述热塑性树脂，也可使用热固性树脂，作为该热固性树脂，能够列举不饱和聚酯树脂，乙烯基酯树脂，环氧树脂，三聚氰胺树脂，酚醛树脂等。所述热塑性树脂或是所述热固性树脂即可单独使用，也可是2种以上的组合。
另外，代替射出成型，能够使用冲压成型方法，输液方法，手糊法，喷雾法，树脂传递模塑(RTM)法，片状模塑料(SMC)法，块状模塑料(BMC)法，拉挤成型法，纤维缠绕法等公知的成型法。
在所述成型法中，可以单独使用本实施方式的所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维，也可以与本实施方式的所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维相同组分的具备正圆形横截面形状的玻璃纤维，公知的市场营销的玻璃纤维，碳纤维，有机纤维，陶瓷纤维等一种以上组合使用。
另外，本实施方式的所述具备非圆形横截面形状的玻璃纤维能够使用作为制造材料的玻璃纤维织布，组布，编布，不织布，垫料，三轴组布，四轴组布，短切原丝，粗纱，粉末等各种复合材料用的玻璃纤维强化基础材料。
本实施方式的纤维强化树脂成型体能够合适地使用于要求优异的机械强度和/或尺寸精度的零件，部件等的用途。作为所述零件，部件等能够列举出例如车辆外装部件，车辆内装部件，车辆引擎周围的部件，电子器件外壳，电子零件，高压罐等。
作为所述车辆外装部件能够列举门镜，天窗周围的部件等。作为所述车辆内装部件以及车辆引擎周围的部件能够分别列举控制台箱以及引擎罩等。另外，作为所述电子器件外壳能够列举手机外壳，电脑外壳，数码相机的镜筒，游戏机的外壳等。另外。作为所述电子零件能够列举各种连接器等。
其次，表示本发明的实施例以及比较例。
实施例
〔实施例1〕
在本实施例中，首先，调和玻璃原料，使相对总量SiO2的含有量为60.2质量％，Al2O3的含有量为20.1质量％，MgO的含有量为10.1质量％，CaO的含有量为9.5质量％，Fe2O3的含有量为0.1质量％，得到玻璃组成物。SiO2，AL2O3，MgO，CaO的合计含有量为99.9质量％，且相对于CaO的含有量MgO的含有量的比MgO/CaO为1.1。表示所述玻璃组成物的组分于表1。
其次，将具备与所述玻璃组成物相同组分的玻璃粉碎物容纳于铂舟中，以设置有1000～1500℃的温度梯度的管状电炉加热，结晶析出开始的温度作为液相线温度。
其次，所述玻璃组成物在铂金坩埚中熔融，一边改变熔融玻璃的温度，一边使用旋转式B型粘度计连续地测量粘度，粘度在1000泊时的对应温度为1000泊温。另外，对应所述液相线温度的粘度为液相粘度。还有，粘度以JIS Z8803-1991的标准测量。表示所述1000泊温，液相线温度以及液相粘度于表2。
其次，将所述玻璃组成物加热到所述1000泊温以上的温度熔融后，在与所述液相线温度相比低100～300℃的条件下，放置6小时。接着，观察在所述玻璃组成物的表面以及内部发现的结晶的形态，以A，B，C3个阶段来评价耐失透性。A表示结晶没有析出，B表示在表面的一部分结晶析出，C表示在表面以及内部结晶析出。
其次，在使用于所述液相线温度的测量的试料上，粉碎经析出的结晶的最初阶段部，以X射线衍射装置分析，鉴定失透的最初阶段的结晶类。表示耐失透性的评价以及失透的最初阶段的结晶类于表2。
其次，熔融所述玻璃组成物作为熔融玻璃，纺丝该熔融玻璃，得到具备扁平的长圆形横截面形状的玻璃纤维。还有，得到的玻璃纤维具有与所述玻璃组成物相同的组分，且将其横截面积换算为正圆时的纤维直径为15μm。
其次，将所述玻璃纤维的单丝作为试料进行牵拉试验，计算出该玻璃纤维的强度及弹性率。
其次，将所述玻璃纤维的单丝作为试料，测量在该单丝的横截面上的长径以及短径，将长径/短径的比作为玻璃变形比。表示所述玻璃纤维的横截面形状，玻璃变形比，强度以及弹性率于表2。
其次，将集束具备所述长圆形横截面形状的玻璃纤维而得到的玻璃纤维束(缕)以3mm的长度进行切割制作短切原丝。其次，将得到的短切原丝与聚酰胺树脂(聚酰胺66)熔融混炼，通过押出成型法制作的玻璃含有量为30质量％的纤维强化树脂粒料。其次，使用得到的纤维强化树脂粒料通过射出成型法制作具备80mm×10mm×4mm大小的板状的纤维强化树脂成型体，通过牵拉试验算出该纤维强化树脂成型体的强度。表示其结果于表2。
〔实施例2〕
在本实施例中，首先，调和玻璃原料，使相对总量SiO2的含有量为59.2质量％，Al2O3的含有量为20.1质量％，MgO的含有量为12.6质量％，CaO的含有量为8.0质量％，Fe2O3的含有量为0.1质量％，得到玻璃组成物。SiO2，AL2O3，MgO，CaO的合计含有量为99.9质量％，且相对于CaO的含有量MgO的含有量的比MgO/CaO为1.6。表示所述玻璃组成物的组分于表1。
其次，除使用本实施例得到的所述玻璃组成物以外与实施例1完全相同，求出液相线温度以及液相粘度，且评价耐失透性，鉴定失透的最初阶段的结晶类。表示其结果于表2。
其次，熔融所述玻璃组成物作为熔融玻璃，纺丝该熔融玻璃，得到具备扁平的长圆形横截面形状的玻璃纤维。还有，得到的玻璃纤维具有与所述玻璃组成物相同的组分，且将其横截面积换算为正圆时的纤维直径为15μm。其次，除使用本实施例得到的所述具备长圆形横截面形状的玻璃纤维以外与实施例1完全相同，算出该玻璃纤维的强度，弹性率以及玻璃变形比。表示其结果于表2。
其次，除使用本实施例得到的具备所述长圆形横截面形状的玻璃纤维以外与实施例1完全相同，制作纤维强化树脂成型体，通过牵拉试验算出该纤维强化树脂成型体的强度。表示其结果于表2。
〔实施例3〕
在本实施例中，首先，调和玻璃原料，使相对总量SiO2的含有量为58.2质量％，Al2O3的含有量为20.7质量％，MgO的含有量为12.0质量％，CaO的含有量为9.0质量％，Fe2O3的含有量为0.1质量％，得到玻璃组成物。SiO2，AL2O3，MgO，CaO的合计含有量为99.9质量％，且相对于CaO的含有量MgO的含有量的比MgO/CaO为1.3。表示所述玻璃组成物的组分于表1。
其次，除使用本实施例得到的所述玻璃组成物以外与实施例1完全相同，求出液相线温度以及液相粘度，且评价耐失透性，鉴定失透的最初阶段的结晶类。表示其结果于表2。
其次，熔融所述玻璃组成物作为熔融玻璃，纺丝该熔融玻璃，得到具备扁平的长圆形横截面形状的玻璃纤维。还有，得到的玻璃纤维具有与所述玻璃组成物相同的组分，且将其横截面积换算为正圆时的纤维直径为15μm。其次，除使用本实施例得到的具备所述长圆形横截面形状的玻璃纤维以外与实施例1完全相同，算出该玻璃纤维的强度，弹性率以及玻璃变形比。表示其结果于表2。
其次，除使用本实施例得到的所述具备长圆形横截面形状的玻璃纤维以外与实施例1完全相同，制作纤维强化树脂成型体，通过牵拉试验算出该纤维强化树脂成型体的强度。表示其结果于表2。
〔实施例4〕
在本实施例中，首先，调和玻璃原料，使相对总量SiO2的含有量为61.4质量％，Al2O3的含有量为19.0质量％，MgO的含有量为12.9质量％，CaO的含有量为6.5质量％，Fe2O3的含有量为0.1质量％，Na2O的含有量为0.1质量％，得到玻璃组成物。SiO2，AL2O3，MgO，CaO的合计含有量为99.8质量％，且相对于CaO的含有量MgO的含有量的比MgO/CaO为2.0。表示所述玻璃组成物的组分于表1。
其次，除使用本实施例得到的所述玻璃组成物以外与实施例1完全相同，求出液相线温度以及液相粘度，且评价耐失透性，鉴定失透的最初阶段的结晶类。表示其结果于表2。
其次，熔融所述玻璃组成物作为熔融玻璃，纺丝该熔融玻璃，得到具备扁平的长圆形横截面形状的玻璃纤维。还有，得到的玻璃纤维具有与所述玻璃组成物相同的组分，且将其横截面积换算为正圆时的纤维直径为15μm。其次，除使用本实施例得到的所述具备长圆形横截面形状的玻璃纤维以外与实施例1完全相同，算出该玻璃纤维的强度，弹性率以及玻璃变形比。表示其结果于表2。
〔实施例5〕
在本实施例中，首先，调和玻璃原料，使相对总量SiO2的含有量为58.0质量％，Al2O3的含有量为21.9质量％，MgO的含有量为10.0质量％，CaO的含有量为10.0质量％，Fe2O3的含有量为0.1质量％，得到玻璃组成物。SiO2，AL2O3，MgO，CaO的合计含有量为99.9质量％，且相对于CaO的含有量MgO的含有量的比MgO/CaO为1.0。表示所述玻璃组成物的组分于表1。
其次，除使用本实施例得到的所述玻璃组成物以外与实施例1完全相同，求出液相线温度以及液相粘度，且评价耐失透性，鉴定失透的最初阶段的结晶类。表示其结果于表2。
其次，熔融所述玻璃组成物作为熔融玻璃，纺丝该熔融玻璃，得到具备扁平的长圆形横截面形状的玻璃纤维。还有，得到的玻璃纤维具有与所述玻璃组成物相同的组分，且将其横截面积换算为正圆时的纤维直径为15μm。其次，除使用本实施例得到的所述具备长圆形横截面形状的玻璃纤维以外与实施例1完全相同，算出该玻璃纤维的强度，弹性率以及玻璃变形比。表示其结果于表2。
〔实施例6〕
在本实施例中，首先，调和玻璃原料，使相对总量SiO2的含有量为57.0质量％，Al2O3的含有量为20.0质量％，MgO的含有量为12.0质量％，CaO的含有量为10.9质量％，Fe2O3的含有量为0.1质量％，得到玻璃组成物。SiO2，AL2O3，MgO，CaO的合计含有量为99.9质量％，且相对于CaO的含有量MgO的含有量的比MgO/CaO为1.1。表示所述玻璃组成物的组分于表1。
其次，除使用本实施例得到的所述玻璃组成物以外与实施例1完全相同，求出液相线温度以及液相粘度，且评价耐失透性，鉴定失透的最初阶段的结晶类。表示其结果于表2。
其次，熔融所述玻璃组成物作为熔融玻璃，纺丝该熔融玻璃，得到具备扁平的长圆形横截面形状的玻璃纤维。还有，得到的玻璃纤维具有与所述玻璃组成物相同的组分，且将其横截面积换算为正圆时的纤维直径为15μm。其次，除使用本实施例得到的所述具备长圆形横截面形状的玻璃纤维以外与实施例1完全相同，算出该玻璃纤维的强度，弹性率以及玻璃变形比。表示其结果于表2。
其次，除使用本实施例得到的具备所述长圆形横截面形状的玻璃纤维以外与实施例1完全相同，制作纤维强化树脂成型体，通过牵拉试验算出该纤维强化树脂成型体的强度。表示其结果于表2。
〔比较例1〕
在本比较例中，除使用所谓的S玻璃(SiO2；64～66％，Al2O3；24～26％，MgO；9～11％)以外与实施例1完全相同，求出液相线温度以及液相粘度，且评价耐失透性，鉴定失透的最初阶段的结晶类。表示其结果于表2。
其次，熔融所述玻璃组成物作为熔融玻璃，在纺丝该熔融玻璃后，因为在熔融玻璃中产生失透，且纺丝切割经常发生，所以不能得到具备长圆形横截面形状的玻璃纤维。为了不使失透发生，提高熔融玻璃的温度进行纺丝后，由于表面张力不能防止从铂合金喷嘴抽出的玻璃纤维的横截面变圆，所述玻璃纤维具备略正圆形横截面形状。还有，得到的玻璃纤维具有与所述玻璃组成物相同的组分，且其纤维直径为15μm。
另外，因为本比较例得到的玻璃纤维如之前所述具备略正圆形横截面形状，所以没有算出以「-」表示于表2的玻璃变形比，玻璃纤维的强度以及弹性率，纤维强化树脂成型体的强度。
〔比较例2〕
在本比较例中，除使用所谓的E玻璃(SiO2的含有量为52.0～56.0质量％，Al2O3的含有量为12.0～16.0质量％，MgO的含有量为0～6质量％，CaO的含有量为16～25质量％，Na2O的含有量为0～0.8质量％，B2O3的含有量为5.0～10.0质量％)以外与实施例1完全相同，求出液相线温度以及液相粘度，且评价耐失透性，鉴定失透的最初阶段的结晶类。表示其结果于表2。
其次，除使用本实施例得到的所述玻璃组成物以外与实施例1完全相同，求出液相线温度以及液相粘度，且评价耐失透性，鉴定失透的最初阶段的结晶类。表示其结果于表2。
其次，熔融所述玻璃组成物作为熔融玻璃，纺丝该熔融玻璃，得到具备长圆形横截面形状的玻璃纤维。还有，得到的玻璃纤维具有与所述玻璃组成物相同的组分，且将其横截面积换算为正圆时的纤维直径为15μm。其次，除使用本实施例得到的所述具备长圆形横截面形状的玻璃纤维以外与实施例1完全相同，算出该玻璃纤维的强度，弹性率以及玻璃变形比。表示其结果于表2。
其次，除使用本实施例得到的所述具备长圆形横截面形状的玻璃纤维以外与实施例1完全相同，制作纤维强化树脂成型体，通过牵拉试验算出该纤维强化树脂成型体的强度。表示其结果于表2。
[表1]
[表2]
耐失透性：A表示结晶没有析出，B表示在表面的一部分结晶析出，C表示在表面以及内部结晶析出。
失透的最初阶段：cor…堇青石，ano…钙长石，mul…莫来石，cri…方石英
玻璃纤维的横截面形状能够制造成非圆形横截面形状的为「○」。在此，实际制作正圆，进行涉及变形比的测量。涉及比较例1的玻璃，以「×」表示由于不能制造非圆形横截面形状的玻璃纤维，所以不能测量作为玻璃纤维性质的强度等以及成型体强度。
表中的「N.D.」表示为未实施试验，「-」表示起因于得到的纤维的形状不能实施测量。
从表2中可清楚地知晓实施例1～6的具备长圆形横截面形状的玻璃纤维具备4.0GPa以上的强度与85GPa以上的弹性率，且具备优异的强度以及弹性率。另外，可清楚地知晓实施例1～6的纤维强化树脂成型体通过使用具备所述长圆形横截面形状的玻璃纤维制造，具备优异的强度。
另一方面，比较例1在玻璃纤维的组分中因为未含有CaO，所以液相粘度较低，不能得到具备长圆形横截面形状的玻璃纤维。
另外，比较例2在玻璃纤维的组分中因为Al2O3以及MgO的含有量低于本发明的下限，所以具备长圆形横截面形状的玻璃纤维的强度以及弹性率与实施例1～6的具备长圆形横截面形状的玻璃纤维相比较低。另外，比较例2的纤维强化树脂成型体，其强度与实施例1～6的纤维强化树脂成型体相比也较低。
进一步，使用本发明的玻璃纤维制作纤维强化树脂成型体的情况下，表示能够实现与作为高强度玻璃的S玻璃同等程度的牵引强度。在图1中表示使用本发明的玻璃纤维(1，2)，E玻璃形成的玻璃纤维(3，4)，S玻璃纤维(5)与上述相同地制作成型体，将测量牵拉强度的结果表示于图1。
使用由实施例1的玻璃组分制造，由圆形(图1，1)，长圆(图1，2)的玻璃纤维，E玻璃组分制造，由圆形(图1，3)，长圆(图1，4)，作为高强度玻璃的S玻璃组分制造的圆形(1，5)的玻璃纤维，以与实施例1同样的方式制造纤维强化树脂成型体，进行牵拉试验。
与E玻璃组分的玻璃纤维进行比较，使用本发明的玻璃纤维的情况下，能够确认到成型体强度的增加。使用本发明的玻璃纤维的情况下，横截面形状即使为圆形的玻璃纤维(图1，1)，与使用E玻璃纤维的长圆(图1，4)的情况相比，可清楚地知晓略有强度增加。
进一步，通过使用本发明的玻璃组分的非圆形横截面形状的玻璃纤维，制造成型体的情况下(图1，2)，能够实现与作为高强度玻璃的S玻璃同等程度的成型体强度(图1，5)。通过形成非圆形横截面形状，与圆形横截面形状的玻璃纤维相比，与热塑性树脂的接触面积变得更广制造成型体时的强度增加。在此，使用非圆形横截面形状为长圆的玻璃纤维，然而因为能够根据玻璃纤维的横截面形状改变接触面积，所以有进一步调节表面积，增大成型体强度的可能。
通过使用本发明的非圆形横截面形状的玻璃纤维，能够达成成型品的高强度化。其结果，由于能够维持强度制造薄壁的成型品和/或细小的成型品，因此能够实现成型品的轻量化。

Claims (8)

1.一种具备非圆形横截面形状的玻璃纤维，其通过将作为玻璃纤维原料的玻璃组成物熔融成熔融玻璃、并从该熔融玻璃纺丝而成，所述玻璃纤维的特征在于，
所述玻璃纤维具备如下组分：相对于总量，SiO2的含有量为57.0～63.0质量％，Al2O3的含有量为19.0～23.0质量％，MgO的含有量为10.0～15.0质量％，CaO的含有量为5.5～11.0质量％，并且MgO的含有量与CaO的含有量的比MgO/CaO在0.8～2.0的范围内，并且所述玻璃纤维具备非圆形横截面形状。
2.根据权利要求1所述的具备非圆形横截面形状的玻璃纤维，其特征在于，该横截面形状为扁平形状。
3.根据权利要求2所述的具备非圆形横截面形状的玻璃纤维，其特征在于，所述扁平形状为从由椭圆形、长圆形、茧形构成的组中选择的一种形状。
4.根据权利要求1至权利要求3中的任一项所述的具备非圆形横截面形状的玻璃纤维，其特征在于，所述熔融玻璃在使温度降低时最早析出的结晶为堇青石的单体结晶或是堇青石与钙长石的混合结晶。
5.根据权利要求1至权利要求4中的任一项所述的具备非圆形横截面形状的玻璃纤维，其特征在于，所述熔融玻璃的作业温度范围为50℃以上，并且所述熔融玻璃的液相粘度为3000泊以上，所述作业温度范围是1000泊温与液相线温度之差，所述液相粘度是对应于液相线温度的粘度。
6.根据权利要求1至权利要求5中的任一项所述的具备非圆形横截面形状的玻璃纤维，其特征在于，所述玻璃纤维的强度为4.0GPa以上，所述玻璃纤维的弹性率为85GPa以上。
7.一种具备非圆形横截面形状的玻璃纤维，其通过将作为玻璃纤维原料的玻璃组成物熔融成熔融玻璃、并从该熔融玻璃纺丝而成，所述玻璃纤维的特征在于，
所述熔融玻璃的作业温度范围为50℃以上，并且该熔融玻璃的液相粘度为3000泊以上，所述作业温度范围是1000泊温与液相线温度之差，所述液相粘度是对应于液相线温度的粘度。
8.一种纤维强化树脂成型体，其特征在于，
所述纤维强化树脂成型体通过将玻璃纤维与热塑性树脂混合熔融并注射成型而形成，
所述玻璃纤维具备如下组分：相对于总量，SiO2的含有量为57.0～63.0质量％，Al2O3的含有量为19.0～23.0质量％，MgO的含有量为10.0～15.0质量％，CaO的含有量为5.5～11.0质量％，并且MgO的含有量与CaO的含有量的比MgO/CaO在0.8～2.0的范围内，并且所述玻璃纤维具备非圆形横截面形状。
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