JP2016117627A - Production method of glass fiber - Google Patents

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拡志 澤里
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研 長壽
稔 松本
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稔 松本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method of glass fibers having a small B amount to be discharged into the atmosphere, and producible inexpensively.SOLUTION: In a production method of glass fibers for melting a raw material batch comprising a mixture of a glass-making feedstock and glass cullet in a glass melting furnace, and for drawing molten glass continuously from a bushing so as to be molded fibrously, the raw material batch containing 25 mass% or more B (boron)-containing glass cullet as the glass cullet is used.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の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing glass fibers used as a reinforcing material for composite materials.

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(原料バッチと呼ぶ)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, a raw material mixture (called a raw material batch) prepared and mixed to have the desired composition is put into a melting furnace, and glass is heated by burner combustion of heavy oil or gas, or by direct energization, and the surface of the batch Then, the 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 特許5420683号公報Japanese Patent No. 5420683

従来、Eガラスと呼ばれる低アルカリのガラス繊維がプリント配線板、FRP等の補強材として広く使用されている。Eガラスは、ガラス成分としてB(硼素)を含有しているが、これはBを導入することによってガラスのネットワーク強度を高められると同時にガラスの溶融温度や成形温度Tの低下が可能であり、しかも液相温度Tも低下できるためである。しかし、Bを含む原料は価格が非常に高価である。またBは溶融窯中で他の粉末状原料と共に加熱されると、その一部がBとなって蒸発する。蒸発によって失われたBは製造コストの更なる上昇をもたらすだけでなく、大気中に放出されると環境問題を引き起こしやすい。このためBを殆ど含まないガラス繊維組成物が提案されている(特許文献2)。 Conventionally, a low alkali glass fiber called E glass has been widely used as a reinforcing material for printed wiring boards, FRP, and the like. E glass, although containing B (boron) as a glass component, which is capable of lowering the melting temperature and forming temperature T X of the glass at the same time enhances the network strength of the glass by introducing the B In addition, the liquidus temperature TL can also be lowered. However, the raw material containing B is very expensive. Further, when B is heated together with other powdery raw materials in a melting furnace, a part thereof becomes B 2 O 3 and evaporates. B lost by evaporation not only leads to a further increase in production costs, but also tends to cause environmental problems when released into the atmosphere. For this reason, the glass fiber composition which hardly contains B is proposed (patent document 2).

しかし特許文献2に記載された様なガラス繊維組成物は成形温度Tが高いことから、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が高くなる。さらに温度差ΔTXLが小さく、糸切れが発生しやすいため生産性が低い。 But the glass fiber composition such as described in Patent Document 2 that a higher molding temperature T X, bushing life tends shortened by deformation, resulting in manufacturing cost is increased. Further, since the temperature difference ΔT XL is small and yarn breakage is likely to occur, productivity is low.

本発明は、大気中に放出されるB量が少なく、しかも安価に製造することが可能なガラス繊維の製造方法、およびこの製造方法により製造されたガラス繊維を提供することを課題とする。   It is an object of the present invention to provide a glass fiber manufacturing method that can be manufactured at low cost with a small amount of B released into the atmosphere, and a glass fiber manufactured by this manufacturing method.

本発明者等は種々の検討を行った結果、ガラス組成としてBを含有するガラスカレットを主なB供給源として使用することによって上記目的が達成できることを見いだし、本発明として提案するものである。   As a result of various studies, the present inventors have found that the above object can be achieved by using a glass cullet containing B as a glass composition as a main B supply source, and propose the present invention.

すなわち、本発明のガラス繊維の製造方法は、ガラス原料とガラスカレットの混合物からなる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ガラス繊維の製造方法であって、ガラスカレットとして、B(硼素)含有ガラスカレットを25質量%以上含有する原料バッチを使用することを特徴とする。ここで「ガラスカレット」とは、ガラス製造工程で発生した製品とならないガラスや、家電製品などから回収したリサイクルガラス等の屑ガラスを指す。「B(硼素)含有ガラスカレット」とは、B(硼素)成分を組成に含むガラスからなるガラスカレットを指す。   That is, the glass fiber manufacturing method of the present invention is a method for manufacturing a glass fiber in which a raw material batch composed of a mixture of a glass raw material and a glass cullet is melted in a glass melting furnace, and the molten glass is continuously drawn from the bushing and formed into a fiber shape. The method is characterized in that a raw material batch containing 25% by mass or more of B (boron) -containing glass cullet is used as the glass cullet. Here, the “glass cullet” refers to glass that does not become a product generated in the glass manufacturing process, and waste glass such as recycled glass collected from home appliances. “B (boron) -containing glass cullet” refers to a glass cullet made of glass containing a B (boron) component in its composition.

上記構成を採用した本発明の方法は、安価に入手可能なガラスカレットをB(硼素)供給源とすることから、原料コストを低減できる。またガラス繊維組成を変更する必要がないため、紡糸温度の上昇によるブッシングの早期劣化や、紡糸性の悪化を回避できる。しかもB原料の使用量が少なくなり、Bの蒸発量を効果的に削減できることから、環境への負担を軽減できる。なお本発明において「B原料」とは、B(硼素)を含有する天然原料や化成原料を指す
本発明においては、目標とするガラス繊維組成のB含有量の20質量%以上が、B含有ガラスカレットから供給されるように、原料バッチを調合することが好ましい。
The method of the present invention adopting the above configuration can reduce the raw material cost since the glass cullet available at low cost is used as the B (boron) supply source. Further, since there is no need to change the glass fiber composition, it is possible to avoid early deterioration of the bushing due to an increase in spinning temperature and deterioration of spinnability. Moreover, since the amount of the B raw material used is reduced and the amount of evaporation of B 2 O 3 can be effectively reduced, the burden on the environment can be reduced. In the present invention, the “B raw material” refers to a natural raw material or a chemical raw material containing B (boron). In the present invention, 20% by mass or more of the B 2 O 3 content of the target glass fiber composition is It is preferable to prepare the raw material batch so as to be supplied from the B-containing glass cullet.

上記構成を採用すれば、B原料の使用量を大幅に削減できる。   If the said structure is employ | adopted, the usage-amount of B raw material can be reduced significantly.

本発明においては、B含有ガラスカレットが、ガラス組成としてB 5質量%以上のガラスからなることが好ましい。 In the present invention, the B-containing glass cullet is preferably made of a glass having a glass composition of 5% by mass or more of B 2 O 3 .

上記構成を採用すれば、少ないガラスカレットの使用量でガラス繊維を製造することができることから、原料バッチの調製の自由度が高くなる。   If the said structure is employ | adopted, since glass fiber can be manufactured with the usage-amount of a small glass cullet, the freedom degree of preparation of a raw material batch becomes high.

本発明においては、B含有ガラスカレットが、ガラス組成としてLiO+NaO+KO 0〜2%のガラスからなることが好ましい。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。 In the present invention, B-containing glass cullet is preferably made of Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0~2% of glass as a glass composition. 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.

上記構成を採用すれば、本製造方法をアルカリ金属酸化物の含有量が2質量%以下であるEガラス繊維の製造に適用し易くなる。   If the said structure is employ | adopted, it will become easy to apply this manufacturing method to manufacture of E glass fiber whose content of an alkali metal oxide is 2 mass% or less.

本発明においては、Bを質量%で3〜6.3%含有するガラスとなるように原料バッチを調合することが好ましい。 In the present invention, it is preferable to formulate the raw batch so that the glass containing 3 to 6.3% of B 2 O 3 in mass%.

本発明においては、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%含有するガラスとなるように原料バッチを調合することが好ましい。 In the present invention, SiO 2 50-60% by mass percentage of oxide equivalent, 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 It is preferable to prepare the raw material batch so that the glass contains 0 to 2%.

本発明のガラス繊維は、上記方法によって製造されてなることを特徴とする。   The glass fiber of the present invention is manufactured by the above method.

以下、本発明のガラス繊維の製造方法を説明する。   Hereinafter, the manufacturing method of the glass fiber of this invention is demonstrated.

本発明の製造方法は、原料バッチを用意する工程と、原料バッチを溶融して溶融ガラスとする工程と、溶融ガラスを繊維状に成形する工程を含む。   The production method of the present invention includes a step of preparing a raw material batch, a step of melting the raw material batch to form molten glass, and a step of forming the molten glass into a fiber shape.

まず原料バッチを用意する工程を説明する。   First, a process for preparing a raw material batch will be described.

原料バッチを構成する材料の一つとして、B含有ガラスカレットを使用する。原料バッチに占めるガラスカレットの含有量は、25質量%以上、27質量%以上、特に30〜50質量%であることが好ましい。ガラスカレットの割合が少なすぎるとB供給量が少なくなり、本発明の効果を享受し難くなる。なおガラスカレットから必要なBを全て補うことが望ましいが、それが難しい場合には天然原料や化成原料でB供給量の不足分を補えばよい。或いはガラス溶融過程で蒸発したBを含む気体を冷却して固化し、回収したBを含む紛体状物質(B回収物)を使用してもよい。 B-containing glass cullet is used as one of the materials constituting the raw material batch. The content of the glass cullet in the raw material batch is preferably 25% by mass or more, 27% by mass or more, and particularly preferably 30 to 50% by mass. If the ratio of glass cullet is too small, the amount of B supply decreases, making it difficult to enjoy the effects of the present invention. Although it is desirable to supplement all necessary B from the glass cullet, if this is difficult, the shortage of the B supply amount may be supplemented with natural raw materials or chemical raw materials. Alternatively, it is possible to use a powdery substance (B recovered material) containing B recovered by cooling and solidifying a gas containing B 2 O 3 evaporated in the glass melting process.

また本発明においては、目標とするガラス繊維組成のB含有量の20質量%以上、35質量%以上、特に50質量%以上が、B含有ガラスカレットから供給されるように原料バッチを調合することが好ましい。この割合が低すぎると、多量のB原料を使用しなければならず、本発明の効果を享受し難くなる。 In the present invention, the raw material batch is prepared so that 20% by mass or more, 35% by mass or more, particularly 50% by mass or more of the B 2 O 3 content of the target glass fiber composition is supplied from the B-containing glass cullet. It is preferable to blend. When this ratio is too low, a large amount of B raw material must be used, and it becomes difficult to enjoy the effects of the present invention.

B含有ガラスカレットとしては、ガラス組成としてB 5質量%以上、8質量%以上、特に10質量%以上含有するガラスカレットを使用することが好ましい。ガラスカレットのB含有量が少なすぎると、十分な量のBをガラスカレットから供給することが難しくなる。 As the B-containing glass cullet, it is preferable to use a glass cullet containing 5% by mass or more, 8% by mass or more, particularly 10% by mass or more of B 2 O 3 as a glass composition. When the content of B 2 O 3 of the glass cullet too small, it is difficult to supply a sufficient amount of B from the glass cullet.

またB含有ガラスカレットは、ガラス組成としてLiO+NaO+KOの含有量が0〜2%、0〜1%、特に0〜0.5%であるガラスカレットを使用することが好ましい。LiO+NaO+KOの含有量が多すぎると、得られたガラス繊維のアルカリ溶出量が増加する。その結果、プリント配線板等の補強繊維として用いた場合、樹脂とガラス界面における接着強度が低下して機械的強度が低下しやすくなる。また本発明方法を、Eガラス繊維の製造に採用し難くなる。 The B-containing glass cullet is preferably a glass cullet having a Li 2 O + Na 2 O + K 2 O content of 0 to 2%, 0 to 1%, particularly 0 to 0.5%. When Li 2 O + Na 2 O + K 2 O content is too much, an alkali elution amount of the obtained glass fiber is increased. As a result, when it is used as a reinforcing fiber for a printed wiring board or the like, the adhesive strength at the resin-glass interface decreases, and the mechanical strength tends to decrease. Moreover, it becomes difficult to employ | adopt the method of this invention for manufacture of E glass fiber.

なおB含有ガラスカレットは、具体的には質量百分率表示でSiO 50〜70%、Al 10〜20%、B 5〜20%、MgO 0〜5%、CaO 1〜20%、SrO 0〜15%、BaO 0〜15%、LiO+NaO+KO 0〜2%含有するガラスからなることが好ましい。またガラスカレットは、作製するガラス繊維とは組成の異なるガラスからなることが好ましく、特に作製するガラス繊維よりもB含有量が高いガラスからなることが望ましい。このようにすれば、Bを効率良くガラスに導入することが可能になる。 The B-containing glass cullet is specifically expressed in terms of mass percentage of SiO 2 50 to 70%, Al 2 O 3 10 to 20%, B 2 O 3 5 to 20%, MgO 0 to 5%, CaO 1 to 20 %, SrO 0-15%, BaO 0-15%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0-2%. The glass cullet is preferably made of glass having a composition different from that of the glass fiber to be produced, and is particularly preferably made of glass having a higher B 2 O 3 content than the glass fiber to be produced. If it does in this way, it will become possible to introduce B into glass efficiently.

次に原料バッチを溶融して溶融ガラスとする工程を説明する。   Next, the process of melting the raw material batch to obtain molten glass will be described.

既述のようにして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。ガラスの溶融は1300〜1600℃程度で行うことが好ましい。なお目標とするガラス繊維の好適な組成については後述する。   The glass raw material batch prepared as described above is put into a glass melting furnace, vitrified, melted and homogenized. The glass is preferably melted at about 1300 to 1600 ° C. A suitable composition of the target glass fiber will be described later.

続いて、溶融ガラスを繊維状に成形する工程を説明する。   Then, the process of shape | molding molten glass in a fiber form is demonstrated.

まず均質に溶融された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。ガラス繊維を紡糸する温度(ブッシングノズルから引き出す温度)は1100〜1300℃とすることが好ましい。   First, molten glass that has been uniformly melted 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. The temperature at which the glass fiber is spun (temperature drawn from the bushing nozzle) is preferably 1100 to 1300 ° C.

このようにして成形されたガラス繊維は、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 formed in this way is processed into chopped strands, yarns, rovings, etc. and used for various purposes.

以下、本発明の方法で作製するガラス繊維の好適な組成及び特性について説明する。以下の説明において、%表示は質量%を指す。   Hereafter, the suitable composition and characteristic of the glass fiber produced with the method of this invention are demonstrated. In the following description,% display refers to mass%.

本発明の方法で作製するガラス繊維は、組成としてBが3〜6.3質量%含有するガラス、特にSiO 50〜60%、Al 10〜18%、B 3〜6.3%、MgO 0〜5%、CaO 18〜28%、LiO+NaO+KO 0〜2%含有するガラスであることが好ましい。以下に各成分の含有量を上記のように限定した理由を述べる。 The glass fiber produced by the method of the present invention is a glass containing 3 to 6.3% by mass of B 2 O 3 as a composition, particularly SiO 2 50 to 60%, Al 2 O 3 10 to 18%, B 2 O 3. It is preferable that the glass contains 3 to 6.3%, MgO 0 to 5%, CaO 18 to 28%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0 to 2%. The reason why the content of each component is limited as described above will be described below.

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%、50〜58%、特に52〜56%であることが好ましい。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 preferably 50 to 60%, 50 to 58%, particularly preferably 52 to 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%、11〜16%、特に12〜15%であることが好ましい。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 preferably 10 to 18%, 11 to 16%, particularly 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%、4〜6%、特に4.5〜5.5%であることが好ましい。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 preferably 3 to 6.3%, 4 to 6%, and particularly 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%、1〜4%、特に1.5〜3%であることが好ましい。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 preferably 0 to 5%, 1 to 4%, particularly 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%、20〜25%、特に22〜25%であることが好ましい。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。 CaO is a component that lowers the high temperature viscosity together with MgO. The CaO content is preferably 18 to 28%, 20 to 25%, and particularly 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, when the content of CaO is too large, 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(LiO+NaO+KOの含有量)は、0〜2%、0〜1%、特に0〜0.8%であることが好ましい。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 (content of Li 2 O + Na 2 O + K 2 O) is preferably 0 to 2%, 0 to 1%, particularly 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.

また上記成分に加え、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, various components can be further contained.

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.

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。 In order to reduce the high temperature viscosity, SrO and BaO may be contained. 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.

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。 One or more clarifiers may be included to reduce foam in the product glass. 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%.

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、F等の成分を各々3%まで含有して良い。また不純物として、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。 In order to improve chemical durability, high temperature viscosity, etc., in addition to the above components, 3 components each of Cr 2 O 3 , PbO, La 2 O 3 , WO 3 , Nb 2 O 5 , Y 2 O 3 , F, etc. % May be contained. Further, for example, H 2 , CO 2 , CO, H 2 O, He, Ne, Ar, and N 2 may be contained up to 0.1% as impurities. Further, Pt, Rh, and Au may be contained up to 0.05% or less as impurities.

本発明の方法で作製するガラス繊維は、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 fiber produced by the method 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.

また成形温度T(ガラスの粘度が103.0dPa・sとなる温度)は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 molding temperature T X (the temperature at which the glass has a viscosity of 10 3.0 dPa · s) is preferably 1210 ° C. or less, particularly preferably 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.

なお溶融温度Tmelt及び成形温度Tは、白金球引き上げ法を用いて測定することができる。 Note the melting temperature T melt and shaping temperature T X can be measured using a platinum ball pulling method.

また液相温度Tは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Tの測定は、白金ボートに粉砕した試料を充填して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 liquidus temperature TL is preferably 1080 ° C. or lower, particularly preferably 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 TL is measured by filling a crushed sample in a platinum boat and placing it in an electric furnace having a temperature gradient for 16 hours, and calculating the temperature of the crystal precipitation point determined by a microscope from the temperature gradient graph of the electric furnace. It can be determined by the method to do.

また成形温度Tと液相温度Tとの温度差ΔTXLは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。 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, and particularly preferably 120 ° C. or higher. If ΔT XL is too small, spinnability deteriorates.

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は、本発明の実施例(試料No.1〜5)及び比較例(試料No.6)を示している。また表2は、使用するB含有ガラスカレット(ガラスカレットa〜d)の組成を示している。   Table 1 shows Examples (Sample Nos. 1 to 5) and Comparative Examples (Sample No. 6) of the present invention. Table 2 shows the composition of the B-containing glass cullet (glass cullet ad) used.

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

まず、表1のガラス組成になるように、天然原料、化成原料等の各種原料と、表2に示すB含有ガラスカレットを秤量、混合して500gの原料バッチを作製した。なおB含有ガラスカレットは表1に示す割合で使用した。またB含有ガラスカレットの組成は、予め蛍光X線分析装置を用いて確認した。次に、この原料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 raw materials such as natural raw materials and chemical raw materials and the B-containing glass cullet shown in Table 2 were weighed and mixed so as to have the glass composition shown in Table 1, to prepare a 500 g raw material batch. The B-containing glass cullet was used in the ratio shown in Table 1. The composition of the B-containing glass cullet was confirmed in advance using a fluorescent X-ray analyzer. Next, this raw material 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.1〜5は、成形温度Tが1183℃以下、ΔTXLが102℃以上であった。 As can be seen from the table, the sample No. 1-5, the molding temperature T X is 1183 ° C. or less, [Delta] T XL was at 102 ° C. or higher.

これに対し、比較例である試料No.6は、ΔTXLが80℃と小さかった。 On the other hand, sample No. which is a comparative example. 6, ΔT XL was as small as 80 ° C.

なおB含有ガラスカレットによるガラス繊維組成へのB供給率は、目標となるガラス組成のB含有量に対して、B含有ガラスカレットから導入されるB含有量の比率を求めたものである。 Note B feed rate to the glass fiber composition according to B-containing glass cullet, determined for B 2 O 3 content of the glass composition as a target, the ratio of the content of B 2 O 3 introduced from the B-containing glass cullet It is a thing.

成形温度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 molding temperature T X (the temperature at which the viscosity of the glass becomes 10 3.0 dPa · s) was performed 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 .

さらにブッシングを備えた貴金属製のポットに前記塊状のガラス試料を投入し、通電加熱によってリメルトした。その後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た。なお、本実施例では、一旦、塊状のガラス試料を作製し、これをリメルトして紡糸する方法を採用したが、工業的規模で生産する場合には、溶融ガラスを直接ブッシングに供給して紡糸する方法を採用することが好ましい。
Further, the massive glass sample was put into a noble metal pot equipped with a bushing and remelted by energization heating. Thereafter, various treatment agents were applied to the monofilament continuously drawn out in a filament form from the bushing nozzle, and the glass fibers were obtained by focusing each monofilament. In this example, a method of once producing a lump glass sample and remelting and spinning it was adopted. However, when producing on an industrial scale, the molten glass was directly supplied to the bushing for spinning. It is preferable to adopt the method to do.

Claims (7)

ガラス原料とガラスカレットの混合物からなる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ガラス繊維の製造方法であって、ガラスカレットとして、B(硼素)含有ガラスカレットを25質量%以上含有する原料バッチを使用することを特徴とするガラス繊維の製造方法。   A glass fiber manufacturing method in which a raw material batch composed of a mixture of a glass raw material and a glass cullet is melted in a glass melting furnace, and the molten glass is continuously drawn from a bushing and formed into a fiber shape. ) A raw material batch containing 25% by mass or more of glass cullet containing is used. 得られるガラス繊維組成のB含有量の20質量%以上が、B(硼素)含有ガラスカレットから供給されるように、原料バッチを調合することを特徴とする請求項1に記載のガラス繊維の製造方法。 2. The glass according to claim 1, wherein the raw material batch is prepared so that 20% by mass or more of the B 2 O 3 content of the obtained glass fiber composition is supplied from a B (boron) -containing glass cullet. A method for producing fibers. B(硼素)含有ガラスカレットが、ガラス組成としてB 5質量%以上のガラスからな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の製造方法。 The method for producing glass fibers according to claim 1, wherein the B (boron) -containing glass cullet is made of glass having a glass composition of 5% by mass or more of B 2 O 3 . B(硼素)含有ガラスカレットが、ガラス組成としてLiO+NaO+KO 0〜2%のガラスからな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の製造方法。 B (boron) containing glass cullet, process for producing a glass fiber according to claim 1, characterized in that it consists of Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0~2% of glass as a glass composition. を質量%で3〜6.3%含有するガラスとなるように原料バッチを調合す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の製造方法。 The method for producing glass fibers according to any one of claims 1 to 4, wherein the raw material batch is prepared so as to be a glass containing 3 to 6.3% of B 2 O 3 by mass%. 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%含有するガラスとなるように原料バッチを調合す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の製造方法。 SiO 2 50-60%, Al 2 O 3 10-18%, B 2 O 3 3-6.3%, MgO 0-5%, CaO 18-28%, Li 2 O + Na in terms of mass percentage in terms of oxide process for producing a glass fiber according to claim 1, characterized in that formulating raw batch so that 2 O + K 2 O 0~2% glass containing. 請求項1〜6の何れかの方法によって製造されてなることを特徴とするガラス繊維。   A glass fiber produced by the method according to claim 1.
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