JP2011530475A - 紫外線透過率が改善された耐熱性及び耐薬品性ガラス及びガラス繊維並びにその使用 - Google Patents
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Abstract
本発明は、改善された紫外線透過率を有する耐熱性及び耐薬品性ガラス又はガラス繊維、並びに、紫外線硬化可能な複合物へのその使用に関する。本発明によると、このガラス／ガラス繊維は、９２０℃を超える軟化温度、８０〜９２％の光透過率を有し、５８〜６２％のＳｉＯ2、１１．０〜１５．５％のＡｌ2Ｏ3、２０〜２５％のＣａＯ、０．１〜０．８％のＭｇＯ、０．０４〜１．２％のＮａ2Ｏ、０．１〜１．２％のＫ2Ｏ、０．２〜１．８％のＴｉＯ2、０．０５〜０．５％のＦｅ2Ｏ3及び０．００２〜０．０８５のＣｒ2Ｏ3を含む。
Description
本発明は、改善された紫外線透過率を有する耐熱性及び耐薬品性ガラス又はガラス繊維、並びに紫外線硬化可能な複合物へのその使用に関する。
特許文献１から、ホウ素及びフッ化物の無いガラス複合物が公知であり、これは、５４．５〜６０％のＳｉＯ2、９〜１４．５％のＡｌ2Ｏ3、１７〜２４％のＣａＯ、２〜４％のＴｉＯ2、１．５〜４％のＭｇＯ及び１〜６％のＲＯ(Ｒ＝Ｚｎ、Ｓｒ、Ｂａ)と、３％以下のＮａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏとを含み、繊維へ良好に引き伸ばすことができ、Ｅガラスの性質を有する。そのため、この繊維の耐薬品性は満足すべきものではない。
良好な耐熱性及び耐薬品性を有する特許文献２による公知の繊維は、５９〜６２％のＳｉＯ2、１２〜１５％のＡｌ2Ｏ3、２０〜２４％のＣａＯ、１〜４％のＭｇＯ、０．１〜２％のＮａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ、０〜０．９％のＴｉＯ2及び０〜０．５％のＦｅ2Ｏ3を含む。しかしながら、多くの使用目的に対して耐熱性が充分ではない。
特許文献３は、ＳｉＯ2５６〜６２％、Ａｌ2Ｏ3１１〜２０％、ＣａＯ２０〜２４．５％、ＴｉＯ2１．５〜４％、ＭｇＯ０．２〜１％、Ｎａ2Ｏ０．０５〜２％、Ｋ2Ｏ０〜２％、Ｆｅ2Ｏ3０．１１〜０．３％から構成される連続ガラス繊維を記述しており、この繊維の織縮み率は、８００℃で２０％未満である。しかしながら、この繊維の光透過性は、特定の使用目的に対しては満足すべきものではない。
本発明は、良好な紫外線透過率／屈折率を有する耐熱性及び耐薬品性ガラス又はガラス繊維を提供するという課題に基づいている。
本発明によると、このガラス又はガラス繊維は、(重量％で、全重量に対して)
ＳｉＯ2 ５８．０〜６２．０
Ａｌ2Ｏ3 １１．０〜１５．５
ＣａＯ ２０．０〜２５．０
ＭｇＯ ０．１〜０．８
Ｎａ2Ｏ ０．０４〜１．２
Ｋ2Ｏ ０．１〜１．２
ＴｉＯ2 ０．２〜１．８
Ｆｅ2Ｏ3 ０．０５〜０．５
Ｃｒ2Ｏ3 ０．００２〜０．０８５
から構成され、９２０℃以上の軟化温度(Erweichungstemperatur)を有する。
ＳｉＯ2 ５８．０〜６２．０
Ａｌ2Ｏ3 １１．０〜１５．５
ＣａＯ ２０．０〜２５．０
ＭｇＯ ０．１〜０．８
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ＴｉＯ2 ０．２〜１．８
Ｆｅ2Ｏ3 ０．０５〜０．５
Ｃｒ2Ｏ3 ０．００２〜０．０８５
から構成され、９２０℃以上の軟化温度(Erweichungstemperatur)を有する。
ＳｉＯ2の含有量が５９．８〜６１．３％の範囲にあるガラス又はガラス繊維が特に好ましい。
Ａｌ2Ｏ3の含有量は、好ましくは１３．０〜１５．０％、特に１３．５〜１４．７％の範囲にある。
ＣａＯの含有量は、好ましくは２２．０〜２５．０％、特に２２．６〜２４．４％の範囲にある。
ＴｉＯ2の含有量は、好ましくは０．２〜１．２％、特に０．２〜０．９５％の範囲にある。
軟化温度に関する好ましい範囲は、９２０〜９７０℃、特に９２５〜９６０℃である。
本発明のガラスの光透過率は、８０〜９２％、特に８５〜９１％の範囲にある。
光透過率は、ＤＩＮ６７５０７に従って、ウルブリヒト球を有する分光光度計を使用して行われる。測定誤差は±０．５％である。
本発明のガラスの製造は、公知の方法に従って行われ、本発明のガラス繊維の製造が、それぞれ連続ガラス繊維を製造するための従来の方法によって行われるのと全く同様である。連続ガラス繊維は、２段階又は１段階方法によって製造することができる。この場合、混合物からガラスペレット又はガラス球を作製し、第２段階でこれを再び溶融し、得られた溶融物から連続繊維を引き出す。繊維の引抜きのために使用される溶融物を、混合物から直接生産することも可能である。繊維は、巻取り機を用いて繊維を引き抜くと同時に、溶融物を凝固させ、ガラスフィラメント又はガラス繊維にすることによって形成される。
本発明による好ましい方法は、ガラス混合物を酸化環境で溶融し、ガラス溶融物の液相線温度(Liquidustemperatur)と繊維形成温度との差が、７５℃以上となるように調整することにある。
酸化環境は、排気に対する酸素の比率が０．８〜１．６の範囲にあることを表す。ＦｅＯ：Ｆｅ2Ｏ3比は０．５〜１．２である。
繊維形成温度は、１２７０〜１４２０℃の温度である。これは、溶融物が１０3ポアズの粘度に達するのが１２７０℃以上であり、液相線温度が１１９０℃より高いことを表す。ガラス溶融物のΔＴは、７０℃以上、好ましくは９０℃以上、特に１２０℃以上である。
本発明の対象は、ガラス又はガラス繊維を連続ガラス繊維の形で、複合物内で使用することでもあり、この複合物は、ガラス繊維及び紫外線硬化可能なポリエステル樹脂又はビニルエステル樹脂から構成され、この場合、ガラス／ガス繊維は８０〜９２％の光透過率を有する。
例えばこれは、ガラス繊維マット又はガラス繊維チューブに紫外線硬化可能なポリエステル樹脂又はビニルエステル樹脂を含浸させ(積層)、続いて相応に成型後、固定又は可動の紫外線光源を複合物の近くに移動し、調整可能な時間内で紫外線により硬化させることで行うことができる。この場合、紫外線光源の波長は、約２５０〜４２０ｎｍである。
好ましい樹脂は、例えば高品位不飽和ポリエステル樹脂１１４０型又は特殊目的ビニルエステル樹脂１３１０型である。
紫外線のみを用いた所謂ＵＰライナの硬化は、例えば壁厚の小さいライナに対してのみ認められる。比較的大きな壁厚(ｓ＞７ｍｍ)の場合には、過酸化物硬化を援用することによってのみ紫外線硬化を適用することができる。
ガラス繊維層を紫外光波(ナノメートル領域)を用いて透過する場合、特定の厚み(約８〜１０ｍｍ)からは光線が曲げられることによって問題が生ずる虞があり、そのことから積層体を充分に硬化出来なくなるので、通常ほかにも熱硬化から知られている過酸化物を、樹脂−硬化剤混合物に添加した。これは、紫外線照射によって励起される反応では特性温度によって反応し、そのため、硬化はライナの外側にある縁領域へと進行する。このため、紫外線硬化ライナの貯蔵安定性(通常約６ヶ月)は確かに下がるが、積層体の充分な硬化は保証される。
本発明の特に好ましい実施形態は、樹脂とガラス繊維がほぼ等しい屈折率を有する複合物にある。
硬化される複合物の形状での、ガラス繊維と樹脂との厚みが紫外線照射硬化に関して重要であるので、この厚みは、よく知られているように一般に２〜７ｍｍの範囲にあるべきである。本発明のガラス繊維を用いて、１５ｍｍまでの複合物の壁厚が達せられ、これは問題なく硬化することができる。選択的に、この硬化を過酸化物無しで行うことも可能であり、このことで貯蔵安定性が延長されるので、これは本発明の特別な長所である。
本発明のガラス又はガラス繊維への更なる要求は、耐薬品性である。これは、一般に５．４及び７．７重量％である(１０％ＨＣｌの場合の２４時間及び１８６時間での質量損失)。本発明に関しては、これは４．８及び６．８重量％であり、従って明らかに改善されている。
本発明のガラス繊維は、排気用マフラーの充填材として、直接又はロービングとして、又はチューブ若しくはマットとして使用することも可能である。その高い耐熱性と良好な耐薬品性のために、本発明のガラス繊維は公知の繊維より明らかに優れている。
使用の更なる実施形態は、マフラー内でガラス繊維ロービングをスチールウールと組み合わせて使用することにあり、この場合、排気管用の中央パーフォレーション管はスチールウールで巻き付けられ、この内殻の周りに本発明の連続ガラス繊維がランダムに配され、外殻は排気口を備えたタンク室により形成される。そのため、ガラス繊維の耐熱性及び織縮み率は更に改善される。本発明のガラスの耐熱性は、変形温度(Transformationstemperatur)によって確定され(ＤＩＮ ＩＳＯ ７８８４−８)、７６０〜７８０℃の範囲にある。
本発明を、以下に例によって詳しく説明する。
実施例１
分析により、以下の組成を(重量％で)有するガラスを、実験室のガラス溶融装置内で製造した。
ＳｉＯ2６０．７％、Ａｌ2Ｏ3１４．０％、ＣａＯ２３．４％、ＭｇＯ０．４％、Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ０．７５％、ＴｉＯ2０．４％、Ｆｅ2Ｏ3０．３％、Ｃｒ2Ｏ3０．０１５％
分析により、以下の組成を(重量％で)有するガラスを、実験室のガラス溶融装置内で製造した。
ＳｉＯ2６０．７％、Ａｌ2Ｏ3１４．０％、ＣａＯ２３．４％、ＭｇＯ０．４％、Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ０．７５％、ＴｉＯ2０．４％、Ｆｅ2Ｏ3０．３％、Ｃｒ2Ｏ3０．０１５％
１０3ポアズの粘度での温度は１２９１℃であり、液相線温度は１２００℃で、液相線温度と繊維形成温度との差(ΔＴ)は９１℃であった。
中に白金−ロジウム合金製の孔ノズル坩堝が設置された実験装置を用いて、このガラスから繊維を引き抜き、ロービングにまとめた。
ガラスを１２９０℃の変形温度以上に加熱し、３０分間の保持時間後に１０℃ずつ温度を上昇させてガラス繊維を引き抜いた。繊維引抜き温度は、１２９０〜１３６０℃の範囲であった。則ち、この複合物は、７０℃以内では繊維引抜きに対する安定したプロセス経過が保証された。
引き伸ばされた連続ガラス繊維は、９２７℃の軟化温度と、８９．９％の光透過率を有するものであった。
１０％ＨＣｌの場合の２４時間及び１８６時間での耐薬品性は、４．８２及び６．４重量％(質量損失)であり、耐熱性は、約７６０℃であった。
実施例２
例１の繊維を、１１４０型の光硬化ポリエステル樹脂と共に加工し、８ｍｍのプレート厚の積層体にした。この光学的に透明な積層体を、紫外線光源を用いて照射し、５分間以内に硬化した。
例１の繊維を、１１４０型の光硬化ポリエステル樹脂と共に加工し、８ｍｍのプレート厚の積層体にした。この光学的に透明な積層体を、紫外線光源を用いて照射し、５分間以内に硬化した。
実施例３
以下の組成を有する、例１に対応するガラスを作製した。
６０．２ＳｉＯ2、１３．８３Ａｌ2Ｏ3、２３．５ＣａＯ；０．３１ＭｇＯ、０．１８Ｎａ2Ｏ、０．５４Ｋ2Ｏ、１．２ＴｉＯ2、０．２５Ｆｅ2Ｏ3、０．０３Ｃａ2Ｏ3
以下の組成を有する、例１に対応するガラスを作製した。
６０．２ＳｉＯ2、１３．８３Ａｌ2Ｏ3、２３．５ＣａＯ；０．３１ＭｇＯ、０．１８Ｎａ2Ｏ、０．５４Ｋ2Ｏ、１．２ＴｉＯ2、０．２５Ｆｅ2Ｏ3、０．０３Ｃａ2Ｏ3
液相線温度は１１８３℃であり、ΔＴは１００℃であった。繊維引抜きの間は、１２７０〜１３５０℃であった。引き伸ばされた連続ガラス繊維は、９２２℃の軟化温度を有するものであった。
実施例４
例３の繊維を、例２のように、９．５ｍｍのプレートへ加工し、７分間以内に紫外線照射して硬化させた。
例３の繊維を、例２のように、９．５ｍｍのプレートへ加工し、７分間以内に紫外線照射して硬化させた。
Claims (9)
- ガラス及びガラス繊維が、(重量％で、全重量に対して)
ＳｉＯ2 ５８．０〜６２．０
Ａｌ2Ｏ3 １１．０〜１５．５
ＣａＯ ２０．０〜２５．０
ＭｇＯ ０．１〜０．８
Ｎａ2Ｏ ０．０４〜１．２
Ｋ2Ｏ ０．１〜１．２
ＴｉＯ2 ０．２〜１．８
Ｆｅ2Ｏ3 ０．０５〜０．５
Ｃｒ2Ｏ3 ０．００２〜０．０８５
の量と、９２０℃以上の軟化温度とを有することを特徴とする、改善された光透過率を有する耐熱性及び耐薬品性ガラス及びガラス繊維。 - ＳｉＯ2の含有量が、５９．８〜６１．３重量％の範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載のガラス及びガラス繊維。
- Ａｌ2Ｏ3の含有量が、１３．０〜１５．０重量％の範囲にあることを特徴とする、請求項１及び２の何れかに記載のガラス及びガラス繊維。
- Ａｌ2Ｏ3の含有量が、１３．５〜１４．７重量％の範囲にあることを特徴とする、請求項１乃至３の何れかに記載のガラス及びガラス繊維。
- ＣａＯの含有量が、２２．０〜２５．０重量％の範囲にあることを特徴とする、請求項１乃至４の何れかに記載のガラス及びガラス繊維。
- ＴｉＯ2の含有量が、０．２〜１．２重量％、特に０．２〜０．９５重量％の範囲にあることを特徴とする、請求項１乃至５の何れかに記載のガラス及びガラス繊維。
- 軟化温度が、９２５〜９７０℃の範囲にあることを特徴とする、請求項１乃至６の何れかに記載のガラス及びガラス繊維。
- ガラス又は繊維が、８０〜９２％、特に８５〜９１％の光透過率を有することを特徴とする、請求項１乃至７の何れかに記載のガラス及びガラス繊維。
- 複合物が、ガラス又はガラス繊維及び紫外線硬化可能なポリエステル樹脂又はビニルエステル樹脂から構成され、前記ガラス又はガラス繊維が８０〜９２％の光透過率を、前記ポリエステル樹脂が８９〜９４％の光透過率を有する複合物内の、請求項１に記載の連続ガラス繊維の形での、ガラス又はガラス繊維の使用。
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