JP2016113339A - Glass fiber glass composition, glass fiber and method for producing glass fiber - Google Patents

Glass fiber glass composition, glass fiber and method for producing glass fiber Download PDF

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Hiroshi Sawazato
拡志 澤里
長壽 研
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研 長壽
稔 松本
Minoru Matsumoto
稔 松本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a glass fiber composition which enables glass melting and spinning at a low temperature without special treatment such as crushing of raw material.SOLUTION: The composition comprises, by mass percentage in terms of oxide, SiO50-60%, AlO10-18%, BO3-6.3%, MgO 0-5%, CaO 18-28%, LiO+NaO+KO 0-2%, and F 0.001-0.2%.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、複合材料の補強材等として用いられるガラス繊維用ガラス組成物、これを用いて作製したガラス繊維、及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a glass composition for glass fiber used as a reinforcing material for a composite material, a glass fiber produced using the same, and a method for producing the same.

樹脂との複合材料等に用いられるガラス繊維(ガラスファイバーともいう)は一般に次のようにして製造される。   Glass fibers (also referred to as glass fibers) used for composite materials with resins are generally produced as follows.

まず、目的の組成となるように調合し、混合した原料混合物(バッチと呼ぶ)を溶融窯の中に投入し、重油やガスのバーナー燃焼、あるいは直接通電によってガラスを加熱してバッチの表面から融解を進行させ、徐々にガラス融液とする。   First, the raw material mixture (referred to as a batch), which has been prepared and mixed to the desired composition, is put into a melting kiln, and the glass is heated by burner combustion of heavy oil or gas or by direct energization from the surface of the batch. Melting is advanced to gradually make a glass melt.

続いて、溶融したガラスをブッシング(紡糸炉ともいう)と呼称される成形装置に供給する。ブッシングは多数のノズル部(又はオリフィス部)を備えた略矩形状の外観を有する装置であり、ブッシングノズル先端部での溶融ガラスの粘度が大凡10dPa・sとなるように温度管理される(例えば特許文献1)。溶融ガラスの粘度が10dPa・sとなる温度は成形温度Tと呼ばれ、Tと液相温度Tとの温度差ΔTXLが小さいほどブッシングノズル先端部でガラス融液中に失透物が発生しやすくなり、糸切れが発生しやすくなる。このため、ΔTXLは大きい方が好ましいとされる。 Subsequently, the molten glass is supplied to a molding apparatus called a bushing (also called a spinning furnace). The bushing is a device having a substantially rectangular appearance with a large number of nozzle parts (or orifice parts), and the temperature is controlled so that the viscosity of the molten glass at the tip part of the bushing nozzle is approximately 10 3 dPa · s. (For example, patent document 1). The temperature at which the viscosity of the molten glass becomes 10 3 dPa · s is called the molding temperature T X, and the smaller the temperature difference ΔT XL between T X and the liquidus temperature TL , the more the loss in the glass melt at the bushing nozzle tip. Permeability is likely to occur, and thread breakage is likely to occur. For this reason, it is preferable that ΔT XL is larger.

その後、溶融ガラスを紡糸してガラス繊維を製造する。詳述すると、ブッシングに供給された溶融ガラスを、ブッシングノズルの先端部から連続的に引き出して急冷することによりフィラメント状に成形するとともに所定本数毎を集束してガラス繊維を得る。   Thereafter, molten glass is spun to produce glass fibers. More specifically, molten glass supplied to the bushing is continuously drawn out from the tip of the bushing nozzle and rapidly cooled to form a filament shape, and a predetermined number of the glass melts to obtain glass fibers.

このようにして製造されたガラス繊維は長繊維と呼ばれ、プリント配線板や車、飛行機などの構造部材である繊維強化プラスチック(Fiber Reinforced Plastics、FRP)に使用される。   The glass fiber manufactured in this way is called a long fiber, and is used for fiber reinforced plastic (FRP) which is a structural member such as a printed wiring board, a car, and an airplane.

特開2007−39320号公報JP 2007-39320 A

ガラス繊維の製造を行う場合、ガラスを融解させるための溶融窯内は1500℃以上の高温となり、ガラスの溶融から紡糸の工程において膨大なエネルギーを必要とする。しかし、近年の地球環境問題の意識の高まりから、多くのエネルギーを使用するガラス産業に対して省エネルギー化が求められている。また高温で溶融するほど、重油、ガス、電気の消費量が増え、製造コストの高騰につながる。このような事情から、ガラスをより低温で溶融する取り組みが必要とされている。   When manufacturing glass fiber, the inside of the melting furnace for melting glass becomes a high temperature of 1500 ° C. or more, and enormous energy is required in the process from melting of glass to spinning. However, with the recent increase in awareness of global environmental problems, energy saving is required for the glass industry that uses a lot of energy. In addition, the higher the melting temperature, the greater the consumption of heavy oil, gas, and electricity, leading to higher manufacturing costs. Under such circumstances, efforts to melt glass at a lower temperature are required.

さらに紡糸温度が高いほどブッシングが変形して寿命が短くなりやすく、結果的に製造コストの高騰につながる。このため、紡糸温度を下げる取り組みも必要とされている。   Further, the higher the spinning temperature, the more likely the bushing is deformed and the life is shortened, resulting in an increase in manufacturing cost. For this reason, efforts to lower the spinning temperature are also required.

しかしながら、低温で溶融すると、バッチ中のSiOなど難溶性成分の融解が遅れ、不均質な融液が形成されるという問題がある。 However, when melted at a low temperature, there is a problem that melting of a hardly soluble component such as SiO 2 in the batch is delayed and a heterogeneous melt is formed.

均質性の高いガラス融液を低温で溶融するためには難溶性の原料を粉砕して粒度を細かくする方法がある。しかしこの方法では、ガラス製造工程に原料を粉砕する工程が加わるため製造コストが上昇するという問題がある。またこの方法では紡糸温度を下げることはできない。   In order to melt a highly homogeneous glass melt at a low temperature, there is a method in which a hardly soluble raw material is pulverized to reduce the particle size. However, this method has a problem that the manufacturing cost increases because a step of crushing the raw material is added to the glass manufacturing step. Also, the spinning temperature cannot be lowered by this method.

本発明は、原料の粉砕等、特別な処理を行わなくても、低温でガラスの溶融及び紡糸が可能なガラス繊維用組成物を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a glass fiber composition that can melt and spin glass at a low temperature without performing special treatment such as pulverization of raw materials.

本発明者等は、所定量のF(フッ素)をガラス中に導入することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明として提案するものである。   The present inventors have found that the above problem can be solved by introducing a predetermined amount of F (fluorine) into glass, and propose the present invention.

すなわち本発明のガラス繊維用ガラス組成物は、酸化物ガラス組成物であって、酸化物換算の質量百分率表示でSiO 50〜60%、Al 10〜18%、B 3〜6.3%、MgO 0〜5%、CaO 18〜28%、LiO+NaO+KO 0〜2%、F 0.001〜0.2%を含有することを特徴とする。ここで「LiO+NaO+KO」とはLiO、NaO及びKOの含有量の合量を意味する。 That is, the glass composition for glass fibers of the present invention is an oxide glass composition, and is expressed in terms of mass percentage in terms of oxide, SiO 2 50-60%, Al 2 O 3 10-18%, B 2 O 3 3. It is characterized by containing ˜6.3%, MgO 0-5%, CaO 18-28%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0-2%, F 0.001-0.2%. Here, “Li 2 O + Na 2 O + K 2 O” means the total content of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O.

上記構成を採用する本発明のガラス繊維用ガラス組成物は、高温粘度を低下させることができることから、低温で溶融及び紡糸を行える。よってエネルギー消費量を抑制した生産ができ、安価に製品を供給することが可能になる。   Since the glass composition for glass fiber of the present invention adopting the above configuration can reduce the high temperature viscosity, it can be melted and spun at a low temperature. Therefore, production with reduced energy consumption can be achieved, and products can be supplied at low cost.

本発明においては、酸化物換算の質量%で、さらにP 0.1〜2%を含有することが好ましい。 In the present invention, in mass percent on the oxide basis, preferably further contains a P 2 O 5 0.1~2%.

上記構成を採用すれば、液相温度をさらに低下させることができ、ΔTXLを十分に確保することができる。 If the said structure is employ | adopted, liquid phase temperature can further be lowered | hung and (DELTA) TXL can fully be ensured.

本発明においては、酸化物換算の質量%で、さらにSrO 0〜2%、BaO 0〜2%を含有することが好ましい。   In this invention, it is preferable to contain SrO 0-2% and BaO 0-2% by the mass% of oxide conversion.

本発明においては、ガラスの粘度が102.0dPa・sとなる温度(溶融温度Tmelt)が1400℃以下であることが好ましい。 In the present invention, the temperature at which the viscosity of the glass becomes 10 2.0 dPa · s (melting temperature T melt ) is preferably 1400 ° C. or lower.

上記構成によれば、低温で溶融することが可能になる。   According to the said structure, it becomes possible to fuse | melt at low temperature.

本発明においては、ガラスの粘度が103.0dPa・sとなる温度(成形温度T)が1210℃以下であることが好ましい。 In the present invention, the temperature at which the viscosity of the glass becomes 10 3.0 dPa · s (molding temperature T X ) is preferably 1210 ° C. or lower.

上記構成によれば、低温で紡糸することが可能になる。   According to the said structure, it becomes possible to spin at low temperature.

本発明においては、成形温度Tと液相温度Tとの温度差ΔTXLが100℃以上であることが好ましい。 In the present invention, the temperature difference ΔT XL between the molding temperature T X and the liquidus temperature TL is preferably 100 ° C. or higher.

上記構成によれば、安定して紡糸することが容易になる。   According to the above configuration, stable spinning becomes easy.

本発明のガラス繊維は、上記したガラス繊維用組成物からなることを特徴とする。なお本発明において「ガラス繊維」とは、複数のフィラメントを集束させたものだけでなく、モノフィラメントも含む。またその形態は制限されない。   The glass fiber of the present invention comprises the above-described glass fiber composition. In the present invention, the “glass fiber” includes not only a bundle of a plurality of filaments but also monofilaments. The form is not limited.

本発明のガラス繊維は、チョップドストランド、ヤーン、及びロービングの何れかの形態で供されることが好ましい。   The glass fiber of the present invention is preferably provided in any form of chopped strands, yarns, and rovings.

本発明のガラス繊維の製造方法は、ガラス組成として、酸化物換算の質量%で、SiO 50〜60%、Al 10〜18%、B 3.0〜6.3%、MgO 0〜5%、CaO 18〜28%、LiO+NaO+KO 0〜2%、F 0.001〜0.2%含有するガラスとなるように調合した原料バッチをガラス溶融炉で溶融し、溶融ガラスをブッシングから連続的に引き出して繊維状に成形することを特徴とする。 Process for producing a glass fiber of the present invention has a glass composition, in weight percent oxide equivalent, SiO 2 50~60%, Al 2 O 3 10~18%, B 2 O 3 3.0~6.3% , MgO 0-5%, CaO 18-28%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0-2%, F 0.001-0.2% of raw material batch prepared in a glass melting furnace It is characterized by melting and continuously drawing molten glass from the bushing into a fiber shape.

以下、本発明のガラス繊維用ガラス組成物について、ガラスを構成する成分の作用と、その含有量を上記のように規定した理由を説明する。尚、各成分の含有範囲の説明において、%表示は質量%を指す。   Hereinafter, the reason for having prescribed | regulated the effect | action of the component which comprises glass, and its content as mentioned above about the glass composition for glass fibers of this invention is demonstrated. In addition, in description of the containing range of each component,% display points out the mass%.

SiOはガラスのネットワークを構成する元素の一つである。その含有量は50〜60%であり、好ましくは50〜58%、より好ましくは52〜56%である。SiO含有量が少なすぎるとガラスの構造強度が著しく悪化し、ガラス繊維を用いた複合部材に要求される機械的強度を満足できない。一方、SiO含有量が多すぎると高温粘度が上昇する。その結果、溶融法によりこのようなガラス組成物を高い効率で均質になるように製造しようとすれば、ガラスの溶融に必要なエネルギーが増大し、製造コストが高くなる。また低温で溶融しようとすると、原料を粉砕して微粉化する等の工程が必要となり、これも製造コストの上昇を招く。 SiO 2 is one of the elements constituting the glass network. The content is 50-60%, preferably 50-58%, more preferably 52-56%. If the SiO 2 content is too small, the structural strength of the glass is remarkably deteriorated and the mechanical strength required for the composite member using glass fibers cannot be satisfied. On the other hand, when the SiO 2 content is too large, the high temperature viscosity increases. As a result, if an attempt is made to produce such a glass composition to be homogeneous with high efficiency by a melting method, the energy required for melting the glass increases and the production cost increases. In addition, when melting at a low temperature, a process such as pulverizing the raw material to make it fine is necessary, which also increases the manufacturing cost.

Alは溶融ガラス中での結晶の晶出や分相生成を抑制する成分である。Alの含有量は10〜18%であり、好ましくは11〜16%、より好ましくは12〜15%である。Alの含有量が少なすぎると、液相温度が上昇してΔTXLが小さくなるため好ましくない。一方、Al含有量が多すぎると、ガラスの高温粘度が上昇し、溶融性が悪化しやすくなる。 Al 2 O 3 is a component that suppresses crystal crystallization and phase separation in molten glass. The content of Al 2 O 3 is 10 to 18%, preferably 11 to 16%, more preferably 12 to 15%. If the content of Al 2 O 3 is too small, the liquidus temperature rises and ΔT XL becomes small, which is not preferable. On the other hand, the Al 2 O 3 content is too large, the high temperature viscosity of the glass is increased, the melting property tends to deteriorate.

はSiOと同様にガラス網目構造において、その骨格をなす成分であるが、SiOのように溶融ガラスの高温粘度を上昇させることはなく、むしろ高温粘度を低下させる働きがある。Bの含有量は3〜6.3%であり、好ましくは4〜6%、より好ましくは4.5〜5.5%である。Bの含有量が少なすぎると、高温粘度が上昇し、溶融性が悪化しやすくなる。一方、B含有量が多すぎると溶融過程においてスカムなどの異質ガラスが生成しやすくなる。 In B 2 O 3 is a glass network structure similarly to SiO 2, is a component that forms the skeleton, rather than increasing the high temperature viscosity of the molten glass as SiO 2, there is work to lower the high temperature viscosity rather . The content of B 2 O 3 is 3 to 6.3%, preferably 4 to 6%, more preferably 4.5 to 5.5%. When B 2 content of O 3 is too small, it increased high temperature viscosity, the melting property tends to deteriorate. On the other hand, when the content of B 2 O 3 is too large, foreign glass such as scum is likely to be generated in the melting process.

MgOは、ガラス原料を溶融し易くする融剤としての働きを有する成分であると同時に高温粘度の低下に非常に有効であり、溶融時にガラスの泡切れを良くし、均質なガラスを作るのに役立つ成分である。MgOの含有量は0〜5%であり、好ましくは1〜4%、より好ましくは1.5〜3%である。MgO含有量が多すぎると溶融ガラスの分相性が高くなり、ΔTXLが小さくなるため好ましくない。 MgO is a component that acts as a flux that makes it easy to melt glass raw materials, and at the same time is very effective in reducing high-temperature viscosity. It is a useful ingredient. The content of MgO is 0 to 5%, preferably 1 to 4%, more preferably 1.5 to 3%. If the MgO content is too large, the phase separation of the molten glass increases and ΔT XL decreases, which is not preferable.

CaOは、MgOと共に高温粘度を低下させる成分である。CaOの含有量は18〜28%であり、好ましくは20〜25%、より好ましくは22〜25%である。CaO含有量が少なすぎると、ガラスの高温粘度が上昇し、溶融性が悪化しやすくなる。一方、CaO含有量が28%より多いと溶融ガラスの分相性が高くなり、ΔTXLが小さくなるため好ましくない。 CaO is a component that lowers the high temperature viscosity together with MgO. The content of CaO is 18 to 28%, preferably 20 to 25%, more preferably 22 to 25%. When there is too little CaO content, the high temperature viscosity of glass will rise and a meltability will deteriorate easily. On the other hand, if the CaO content is more than 28%, the phase separation of the molten glass is increased, and ΔT XL is decreased, which is not preferable.

アルカリ金属酸化物成分であるLiO、NaO及びKOは、複数のガラス原料を混合した状態で加熱してガラス融液とする際に、ガラス融液の生成を容易にする、いわゆる融剤としての働きをする。さらに高温粘度を低下させる働きもある。LiO、NaO、KOの合量は、0〜2%であり、好ましくは0〜1%、より好ましくは0〜0.8%である。LiO、NaO、KO合量が多すぎるとガラスのアルカリ溶出量が増加し、樹脂とガラス界面における接着強度が低下して、プリント配線板の機械的強度が低下しやすくなるため好ましくない。 Li 2 O, Na 2 O and K 2 O which are alkali metal oxide components facilitate the production of a glass melt when heated in a mixed state of a plurality of glass raw materials to form a glass melt. It acts as a so-called flux. It also has the function of reducing the high temperature viscosity. The total amount of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O is 0 to 2%, preferably 0 to 1%, more preferably 0 to 0.8%. If the total amount of Li 2 O, Na 2 O, and K 2 O is too large, the amount of alkali elution of the glass increases, the adhesive strength at the resin-glass interface decreases, and the mechanical strength of the printed wiring board tends to decrease. Therefore, it is not preferable.

Fは原料の溶解性を高め、また高温粘度を下げて、溶融温度Tmelt、紡糸温度Tおよび液相温度Tを著しく低下させる成分である。Fの含有量は0.001〜0.2%であり、好ましくは0.01〜0.18%、より好ましくは0.02〜0.15%、さらに好ましくは0.025〜0.14%、最も好ましくは0.03〜0.12%である。F含有量が少なすぎるとガラスの高温粘度が上昇し、溶融性が悪化する。さらにガラス溶融に必要なエネルギーが増加する。一方、F含有量が多すぎると環境中に排出されるFが増大し、環境上好ましくない。 F enhances the solubility of the raw material, also lower the high temperature viscosity, it is the melting temperature T melt, spinning temperature T x and liquidus temperature T L significantly ingredients to lower. The content of F is 0.001 to 0.2%, preferably 0.01 to 0.18%, more preferably 0.02 to 0.15%, still more preferably 0.025 to 0.14%. Most preferably, it is 0.03 to 0.12%. When there is too little F content, the high temperature viscosity of glass will rise and a meltability will deteriorate. Furthermore, the energy required for glass melting increases. On the other hand, when there is too much F content, F discharged | emitted in an environment will increase and it is unpreferable environmentally.

本発明のガラス繊維用ガラス組成物は、上記成分に加え、さらに種々の成分を含有することができる。   In addition to the above components, the glass composition for glass fiber of the present invention can further contain various components.

は微細な結晶核が溶融ガラス中に形成されるのを阻止する効果があり、液相温度を低下させることができる成分である。しかし多量に添加すると、逆に液相温度を高めてしまう。Pの含有量は好ましくは0.1〜2%であり、より好ましくは0.1〜1%、さらに好ましくは0.1〜0.5%である。なおP含有量が少なすぎると上記効果が得られない。 P 2 O 5 is an ingredient that has the effect of preventing the formation of fine crystal nuclei in the molten glass and can lower the liquidus temperature. However, if added in a large amount, the liquidus temperature is increased. The content of P 2 O 5 is preferably 0.1 to 2%, more preferably 0.1 to 1%, and still more preferably 0.1 to 0.5%. If the P 2 O 5 content is too small, the above effect cannot be obtained.

また高温粘度を低下させるためSrOとBaOを含有してもよい。SrOの含有量は好ましくは0〜2%であり、より好ましくは0.1〜2%、さらに好ましくは0.1〜1.5%である。また、BaOの含有量は好ましくは0〜2%であり、より好ましくは0.05〜1%、さらに好ましくは0.05%〜0.5%である。SrOやBaOの含有量が多すぎると溶融ガラスの分相性が高くなり、ΔTXLが小さくなるため好ましくない。 Further, SrO and BaO may be contained in order to reduce the high temperature viscosity. The SrO content is preferably 0 to 2%, more preferably 0.1 to 2%, and still more preferably 0.1 to 1.5%. Further, the content of BaO is preferably 0 to 2%, more preferably 0.05 to 1%, and still more preferably 0.05% to 0.5%. If the content of SrO or BaO is too large, the phase separation of the molten glass is increased, and ΔT XL is decreased, which is not preferable.

また製品ガラス中の泡を低減するため清澄剤を一種類以上含有してもよい。清澄剤としては例えばSOやCl、SnO、Sb、Asなどを使用できる。この場合標準的な清澄剤の添加量の合計は、0.5%以内である。 Moreover, in order to reduce the foam in product glass, you may contain 1 or more types of fining agents. As the clarifier, for example, SO 3 , Cl, SnO 2 , Sb 2 O 3 , As 2 O 3 and the like can be used. In this case, the total amount of standard fining agents added is within 0.5%.

また化学的耐久性、高温粘度等を改善するために上記成分以外に、Cr、PbO、La、WO、Nb、Y等の成分を各々3%まで含有して良い。 Further, in order to improve chemical durability, high temperature viscosity, etc., in addition to the above components, 3% of each component such as Cr 2 O 3 , PbO, La 2 O 3 , WO 3 , Nb 2 O 5 , Y 2 O 3 is added. May contain up to.

また、本発明のガラス繊維用ガラス組成物は、不純物として、例えば、H、CO、CO、HO、He、Ne、Ar、Nを各々0.1%まで含有して良い。さらに不純物として、Pt、Rh、Auを各々0.05%以下まで含有して良い。 Moreover, the glass composition for glass fibers of this invention may contain, for example, H 2 , CO 2 , CO, H 2 O, He, Ne, Ar, and N 2 up to 0.1% as impurities. Further, Pt, Rh, and Au may be contained up to 0.05% or less as impurities.

本発明のガラス繊維用ガラス組成物は、溶融温度Tmelt(ガラスの粘度が102.0dPa・sとなる温度)が1400℃以下、1380℃以下、特に1360℃以下であることが好ましい。溶融温度Tmeltが高すぎると、ガラス溶融を高温で行わなければならず、重油、ガス、電気の消費量が増え、製造コストの増大につながる。 The glass composition for glass fiber of the present invention preferably has a melting temperature T melt (temperature at which the viscosity of the glass becomes 10 2.0 dPa · s) is 1400 ° C. or lower, 1380 ° C. or lower, particularly 1360 ° C. or lower. If the melting temperature T melt is too high, the glass must be melted at a high temperature, which increases the consumption of heavy oil, gas, and electricity, leading to an increase in manufacturing costs.

本発明のガラス繊維用ガラス組成物は、成形温度T(ガラスの粘度が103.0dPa・sとなる温度)が1210℃以下、特に1190℃以下であることが好ましい。Tが高すぎると、ガラス繊維を高温で紡糸する必要が生じることから、ブッシングが変形して寿命が短くなりやすく、製造コストの増大につながる。 The glass composition for glass fibers of the present invention preferably has a molding temperature T X (temperature at which the glass has a viscosity of 10 3.0 dPa · s) of 1210 ° C. or less, particularly 1190 ° C. or less. When T X is too high, since the glass fiber must be spun at a high temperature occurs, bushing life tends shortened deformed, leading to increase in manufacturing cost.

本発明のガラス繊維用ガラス組成物は、液相温度Tが1080℃以下、特に1060℃以下であることが好ましい。Tが高すぎると、ΔTLXが小さくなり、紡糸性が悪化する。すなわちガラス融液中に失透物が発生しやすくなり、糸切れが発生しやすくなる。なお液相温度は約120×20×10mmの白金ボートに粉砕した試料を充填して線形の温度勾配を有する電気炉に16時間投入し、顕微鏡によって判定した結晶析出箇所の温度を電気炉の温度勾配グラフから算出する方法によって求めることができる。 The glass composition for glass fiber of the present invention preferably has a liquidus temperature TL of 1080 ° C. or lower, particularly 1060 ° C. or lower. When TL is too high, ΔT LX becomes small and spinnability deteriorates. That is, devitrified substances are easily generated in the glass melt, and yarn breakage is likely to occur. The liquid phase temperature is about 120 × 20 × 10 mm in a platinum boat filled with the pulverized sample, placed in an electric furnace having a linear temperature gradient for 16 hours, and the temperature of the crystal precipitation determined by a microscope is the temperature of the electric furnace. It can obtain | require by the method of calculating from a gradient graph.

本発明のガラス繊維用ガラス組成物は、成形温度Tと液相温度Tとの温度差ΔTXLが100℃以上、110℃以上、特に120℃以上であることが好ましい。ΔTXLが小さすぎると紡糸性が悪化する。 In the glass composition for glass fiber of the present invention, the temperature difference ΔT XL between the molding temperature T X and the liquidus temperature TL is preferably 100 ° C. or higher, 110 ° C. or higher, particularly 120 ° C. or higher. If ΔT XL is too small, spinnability deteriorates.

本発明のガラス繊維は、上記組成及び特性を有することを特徴とする。組成や特性は既述の通りであり、ここでは説明を省略する。また本発明のガラス繊維は、例えばチョップドストランド、ヤーン、ロービング等の形態で使用に供することが好ましい。なおチョップドストランドとは、ガラスモノフィラメントを集束したストランドを所定長の長さに切断したものである。ヤーンとは、ストランドに撚りをかけたものである。ロービングとは、ストランドを複数本合糸し、円筒状に巻き取ったものである。   The glass fiber of the present invention has the above composition and characteristics. The composition and characteristics are as described above, and the description is omitted here. The glass fiber of the present invention is preferably used in the form of chopped strand, yarn, roving or the like. The chopped strand is obtained by cutting a strand obtained by focusing glass monofilaments into a predetermined length. A yarn is a twisted strand. Roving is a combination of a plurality of strands wound in a cylindrical shape.

次に本発明のガラス繊維の製造方法を製造する方法を説明する。   Next, a method for producing the glass fiber production method of the present invention will be described.

まず上記組成(及び特性)となるように、調合したガラス原料バッチをガラス溶融炉に投入し、ガラス化し、溶融、均質化する。組成については既述の通りであり、ここでは説明を省略する。   First, the prepared glass raw material batch is put into a glass melting furnace so as to have the above composition (and characteristics), and is vitrified, melted and homogenized. The composition is as described above, and the description is omitted here.

続いて溶融ガラスを紡糸してガラス繊維に成形する。詳述すると、溶融ガラスをブッシングに供給する。ブッシングに供給された溶融ガラスは、その底面に設けられた多数のブッシングノズルからフィラメント状に連続的に引き出される。このようにして引き出されたモノフィラメントに各種処理剤を塗布し、所定本数毎に集束することによってガラス繊維を得る。   Subsequently, molten glass is spun and formed into glass fibers. More specifically, molten glass is supplied to the bushing. The molten glass supplied to the bushing is continuously drawn out in filament form from a number of bushing nozzles provided on the bottom surface. Various processing agents are applied to the monofilaments drawn in this way, and glass fibers are obtained by focusing each monofilament.

このようにして成形された本発明のガラス繊維は、チョップドストランド、ヤーン、ロービング等に加工され、種々の用途に供される。   The glass fiber of the present invention thus formed is processed into chopped strands, yarns, rovings, etc. and used for various applications.

以下、実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, based on an Example, this invention is demonstrated in detail.

表1、2は、本発明の実施例(試料No.1〜11)及び比較例(試料No.12)を示している。   Tables 1 and 2 show examples (sample Nos. 1 to 11) and comparative examples (sample No. 12) of the present invention.

各試料は、以下のようにして調製した。   Each sample was prepared as follows.

まず、各表中のガラス組成になるように、天然原料、化成原料等の各種ガラス原料を秤量、混合して、500gのガラスバッチを作製した。次に、このガラスバッチを白金ロジウム合金製坩堝に投入した後、間接加熱電気炉内で1450℃、4時間溶融した。続いて、得られた溶融ガラスを耐火性鋳型内に流し出し、空気中で放冷して塊状のガラス試料を得た。このようにして得られたガラス試料について、各種の評価に供した。結果を各表に示す。   First, various glass raw materials, such as a natural raw material and a chemical raw material, were weighed and mixed so that it might become the glass composition in each table | surface, and a 500-g glass batch was produced. Next, this glass batch was put into a platinum rhodium alloy crucible and then melted at 1450 ° C. for 4 hours in an indirect heating electric furnace. Subsequently, the obtained molten glass was poured into a refractory mold and allowed to cool in air to obtain a massive glass sample. The glass sample thus obtained was subjected to various evaluations. The results are shown in each table.

表から明らかなように、実施例である試料No.1〜11は、溶融温度Tmeltが1375℃以下であった。また紡糸温度Tが1184℃以下、ΔTXLが109℃以上であった。 As can be seen from the table, the sample No. 1 to 11 had a melting temperature T melt of 1375 ° C. or lower. The spinning temperature T X was 1184 ° C. or lower, and ΔT XL was 109 ° C. or higher.

これに対し、比較例である試料No.12は、溶融温度Tmeltが1401℃、紡糸温度Tが1220℃であり、低温での溶融、紡糸が困難であることが分かる。 On the other hand, sample No. which is a comparative example. 12, the melting temperature T melt is 1401 ° C., spinning temperature T X is the 1220 ° C., melting at low temperature, it can be seen spinning is difficult.

溶融温度Tmelt(ガラスの粘度が102.0dPa・sとなる温度)及び紡糸温度T(ガラスの粘度が103.0dPa・sとなる温度)は次のようにして行った。塊状のガラス試料を適正な寸法に破砕し、なるべく気泡が巻き込まれないようにアルミナ製坩堝に投入した。続いてアルミナ坩堝を加熱して、試料を融液状態とし、白金球引き上げ法によって複数の温度におけるガラスの粘度の計測値を求め、Vogel−Fulcher式の定数を算出して粘度曲線を作成し、その内挿によってガラスの粘度が103.0dPa・sとなる温度と102.0dPa・sとなる温度を算出する方法により測定した。 The melting temperature T melt (temperature at which the glass viscosity becomes 10 2.0 dPa · s) and the spinning temperature T X (temperature at which the glass viscosity becomes 10 3.0 dPa · s) were carried out as follows. The massive glass sample was crushed to an appropriate size, and put into an alumina crucible so that bubbles were not caught as much as possible. Subsequently, the alumina crucible is heated, the sample is made into a molten state, the measured value of the viscosity of the glass at a plurality of temperatures is obtained by a platinum ball pulling method, the constant of Vogel-Fulcher formula is calculated, and the viscosity curve is created, The glass was measured by a method of calculating the temperature at which the viscosity of the glass becomes 10 3.0 dPa · s and the temperature at which the viscosity becomes 10 2.0 dPa · s.

液相温度Tの測定は、約120×20×10mmの白金ボートに粉砕した試料を充填して線形の温度勾配を有する電気炉に16時間投入し、顕微鏡によって判定した結晶析出箇所の温度を電気炉の温度勾配グラフから算出、この温度を液相温度Tとした。 The liquid phase temperature TL is measured by filling a crushed sample in a platinum boat of about 120 × 20 × 10 mm and placing it in an electric furnace having a linear temperature gradient for 16 hours. Calculated from the temperature gradient graph of the electric furnace, this temperature was defined as the liquidus temperature TL .

Claims (9)

酸化物ガラス組成物であって、酸化物換算の質量百分率表示でSiO 50〜60%、Al 10〜18%、B 3〜6.3%、MgO 0〜5%、CaO 18〜28%、LiO+NaO+KO 0〜2%、F 0.001〜0.2%を含有することを特徴とするガラス繊維用ガラス組成物。 It is an oxide glass composition, and it is SiO 2 50 to 60%, Al 2 O 3 10 to 18%, B 2 O 3 3 to 6.3%, MgO 0 to 5% in terms of oxide percentage. A glass composition for glass fiber, which contains CaO 18 to 28%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0 to 2%, F 0.001 to 0.2%. 酸化物換算の質量%で、さらにP 0.1〜2%を含有することを特徴とする請求項1に記載のガラス繊維用ガラス組成物。 The glass composition for glass fibers according to claim 1, further containing 0.1 to 2 % of P 2 O 5 in terms of mass% in terms of oxide. 酸化物換算の質量%で、さらにSrO 0〜2%、BaO 0〜2%を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載のガラス繊維用ガラス組成物 The glass composition for glass fibers according to claim 1 or 2, further comprising SrO 0 to 2% and BaO 0 to 2% in terms of mass% in terms of oxide. ガラスの粘度が102.0dPa・sとなる温度(溶融温度Tmelt)が1400℃以下であることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のガラス繊維用ガラス組成物。 The glass composition for glass fibers according to any one of claims 1 to 3, wherein a temperature (melting temperature Tmelt) at which the glass has a viscosity of 10 2.0 dPa · s is 1400 ° C or lower. ガラスの粘度が103.0dPa・sとなる温度(成形温度T)が1210℃以下であることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のガラス繊維用ガラス組成物。 The glass composition for glass fibers according to any one of claims 1 to 4, wherein a temperature at which the glass has a viscosity of 10 3.0 dPa · s (molding temperature T X ) is 1210 ° C or lower. 成形温度Tと液相温度Tとの温度差ΔTXLが100℃以上であることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載のガラス繊維用ガラス組成物。 Glass fiber glass composition according to any one of claims 1 to 5 temperature difference [Delta] T XL the forming temperature T X and the liquidus temperature T L is equal to or is 100 ° C. or higher. 請求項1〜6の何れかに記載のガラス繊維用組成物からなることを特徴とするガラス繊維。   A glass fiber comprising the glass fiber composition according to any one of claims 1 to 6. チョップドストランド、ヤーン、及びロービングの何れかの形態で供されることを特徴とする請求項7に記載のガラス繊維。   The glass fiber according to claim 7, wherein the glass fiber is provided in any form of chopped strand, yarn, and roving. ガラス組成として、酸化物換算の質量%で、SiO 50〜60%、Al 10〜18%、B 3〜6.3%、MgO 0〜5%、CaO 18〜28%、LiO+NaO+KO 0〜2%、F 0.001〜0.2%含有するガラスとなるように調合した原料バッチをガラス溶融炉で溶融し、溶融ガラスをブッシングから連続的に引き出して繊維状に成形することを特徴とするガラス繊維の製造方法。 As a glass composition, in weight percent oxide equivalent, SiO 2 50~60%, Al 2 O 3 10~18%, B 2 O 3 3~6.3%, 0~5% MgO, CaO 18~28% , Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0-2%, F 0.001-0.2% of the raw material batch prepared so as to contain glass is melted in a glass melting furnace, and the molten glass is continuously drawn from the bushing And forming into a fiber shape.
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