JP3180484B2 - Matrix glass for FRG - Google Patents

Matrix glass for FRG

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JP3180484B2 JP35600892A JP35600892A JP3180484B2 JP 3180484 B2 JP3180484 B2 JP 3180484B2 JP 35600892 A JP35600892 A JP 35600892A JP 35600892 A JP35600892 A JP 35600892A JP 3180484 B2 JP3180484 B2 JP 3180484B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はホットプレス法を用いた
繊維強化ガラス(FRG)のマトリックスガラスに関す
る。本発明のガラスは高屈折率を有し、オキシナイトラ
イドガラスなど高屈折率を有するガラス繊維のマトリッ
クスガラスとして用いると透明なFRGを得ることがで
きる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fiber reinforced glass (FRG) matrix glass using a hot pressing method. The glass of the present invention has a high refractive index, and when used as a matrix glass of glass fibers having a high refractive index such as oxynitride glass, transparent FRG can be obtained.

【0002】[0002]

【従来の技術および課題】従来の繊維強化ガラス(FR
G)は、主として炭素繊維など有色の繊維を耐熱性を有
するパイレックスガラス、リチウムアルミノシリケート
(LAS)のような結晶化ガラスをマトリックスとして複
合化したものであり、可視光の透過性については考慮が
なされていない。
2. Description of the Related Art Conventional fiber reinforced glass (FR)
G) is mainly made of colored fiber such as carbon fiber made of Pyrex glass or lithium aluminosilicate having heat resistance.
It is a composite of crystallized glass such as (LAS) as a matrix, and does not take into account the transmittance of visible light.

【0003】オキシナイトライドガラスは、優れた物理
的性質を有しており、強化繊維として有用であって、か
つ透明で可視光の透過性も高い。しかしながら、オキシ
ナイトライドガラスは通常の酸化物ガラスより屈折率が
大きく、オキシナイトライドガラスを強化繊維とし、マ
トリックスガラスとして従来のパイレックスガラス(屈
折率約1.5)などを用いた場合、両者の屈折率が大き
く異なり、特に可視域において高い透過性を有するFR
Gを得ることはできない。
[0003] Oxynitride glass has excellent physical properties, is useful as a reinforcing fiber, and is transparent and has high transmittance of visible light. However, oxynitride glass has a higher refractive index than ordinary oxide glass. When oxynitride glass is used as a reinforcing fiber and conventional Pyrex glass (refractive index: about 1.5) or the like is used as a matrix glass, both of them are used. FR that has a large difference in refractive index and high transparency especially in the visible region
You can't get G.

【0004】また、FRGは通常ホットプレス法により
製造されるため、マトリックスガラスは軟化点が低く、
かつ軟化点付近で結晶化しないことが必要である。
[0004] Further, since FRG is usually manufactured by a hot press method, matrix glass has a low softening point,
In addition, it is necessary that crystallization does not occur near the softening point.

【0005】例えば、泉谷(大阪工業技術試験所報告、v
ol 311、昭和33年7月)は、B23−La23−Ba
O系で屈折率1.68台の高屈折率ガラスを得ている。
しかしながら、このガラスはオキシナイトライドガラス
繊維を強化繊維とするFRG用としては、未だ充分な屈
折率とはいえない。また、このガラスは表面結晶を生
じ、ホットプレス用のマトリックスガラスとしては好ま
しくない。
For example, Izumaya (Report of Osaka Institute of Technology, v.
ol 311; July 1958) is B 2 O 3 —La 2 O 3 —Ba
High refractive index glass with a refractive index of 1.68 units is obtained in O system.
However, this glass cannot be said to have a sufficient refractive index for FRG using oxynitride glass fiber as a reinforcing fiber. In addition, this glass produces surface crystals, which is not preferable as a matrix glass for hot pressing.

【0006】本発明の目的は、強化繊維として用いるオ
キシナイトライドガラスと同程度の高い屈折率(1.65
〜1.72)およびホットプレスが行える低軟化点(50
0〜750℃)を有し、しかも軟化点付近(軟化点+7
0℃以下)で結晶化し難いFRG用マトリックスガラス
を提供することにある。本発明の他の目的は、ガラス繊
維との反応(ガラス中の酸化物の還元)性の低いマトリ
ックスガラスを提供することにある。また、屈折率向上
のために添加されている高価なNb25の使用の低減を
はかるものである。
An object of the present invention is to provide a high refractive index (1.65) as high as oxynitride glass used as a reinforcing fiber.
~ 1.72) and a low softening point (50
0 to 750 ° C.) and near the softening point (softening point +7).
(0 ° C. or less) is to provide a matrix glass for FRG which is hardly crystallized at 0 ° C. Another object of the present invention is to provide a matrix glass having low reactivity with glass fibers (reduction of oxides in the glass). Further, it is intended to reduce the use of expensive Nb 2 O 5 added for improving the refractive index.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の課
題について鋭意検討を行った結果、所定のガラス組成に
より、オキシナイトライドガラスと同等の屈折率を有
し、しかもホットプレス法を適用することができるマト
リックスガラスが得られるとの知見を得て本発明を完成
するに至った。
Means for Solving the Problems As a result of diligent studies on the above-mentioned problems, the present inventors have found that, with a predetermined glass composition, it has a refractive index equivalent to that of oxynitride glass, and uses a hot press method. The inventors have found that a matrix glass that can be applied is obtained, and have completed the present invention.

【0008】本発明の第1発明は、オキシナイトライド
ガラス繊維を強化繊維として用いるFRG用のマトリッ
クスガラスであって、その化学組成がモル%でSiO2
45〜70%、Na2Oおよび/またはLi2O 5〜2
5%、BaO 5〜25%、Nb25 2〜15%および
2O 0〜20%であり、屈折率が1.70〜1.72で
あることを特徴とするFRG用マトリックスガラスを提
供するものである。
A first invention of the present invention is a matrix glass for FRG using oxynitride glass fiber as a reinforcing fiber, and its chemical composition is SiO 2 in mol%.
45-70%, Na 2 O and / or Li 2 O 5-2
5%, BaO 5 to 25%, Nb 2 O 5 2 to 15% and K 2 O 0 to 20%, having a refractive index of 1.70 to 1.72. To provide.

【0009】SiO2−Na2O−BaO系ガラスにおい
てSiO2を50モル%に保持しつつNb25を2〜1
5モル%導入し、かつNa2Oを一部K2Oに置換した。
このようなマトリックスガラスは500〜750℃で軟
化し、しかも軟化点+30℃以下で結晶化しない。この
ようにNb25を添加したことによりガラスの屈折率が
増加し、Na2Oを一部K2Oに置換したことにより軟化
点が20〜40℃低下した。また、SiO2を50%以
上に保つと軟化点+70℃以下では結晶化しない。
In an SiO 2 —Na 2 O—BaO-based glass, Nb 2 O 5 is kept at 2 to 1 while maintaining SiO 2 at 50 mol%.
5 mol% was introduced, and Na 2 O was partially replaced with K 2 O.
Such a matrix glass softens at 500 to 750 ° C and does not crystallize at a softening point + 30 ° C or lower. Thus Nb 2 O 5 the refractive index of the glass is increased by the addition of a softening point by substituted on a portion K 2 O and Na 2 O was reduced 20 to 40 ° C.. Further, when SiO 2 is kept at 50% or more, crystallization does not occur at a softening point of + 70 ° C. or less.

【0010】また、Na2OをLi2Oに置換すると屈折
率がより大きくなり、高価なNb25の使用を少なくす
ることができる。
Further, when Na 2 O is replaced with Li 2 O, the refractive index becomes larger, and the use of expensive Nb 2 O 5 can be reduced.

【0011】第2の発明はオキシナイトライドガラス繊
維を強化繊維として用いるFRG用のマトリックスガラ
スであって、その化学組成がモル%でSiO2 45〜7
0%、BaO 5〜25%、Li2O 5〜25%、Y2
3 1〜15%およびTa250.01〜15%であり、
屈折率が1.70〜1.72であることを特徴とするFR
G用マトリックスガラスを提供するものである。
A second invention is a matrix glass for FRG using oxynitride glass fiber as a reinforcing fiber, and its chemical composition is SiO 2 45 to 7 in mol%.
0%, BaO 5-25%, Li 2 O 5-25%, Y 2 O
A 3 1% to 15% and Ta 2 O 5 0.01~15%,
FR having a refractive index of 1.70 to 1.72
A matrix glass for G is provided.

【0012】Yはガラスの屈折率を増大する。この元素
は価数を+3しかとらないので、他の元素より耐還元性
に優れる。なお、SiO2−BaO−R2O系のガラスに
おいてYを導入した場合、Na、KなどLi以外のアル
カリ金属ではガラス化しない。Taの添加により溶融時
の結晶晶出が抑制され、屈折率も増加した。
[0012] Y increases the refractive index of the glass. Since this element has a valence of only +3, it has better reduction resistance than other elements. When Y is introduced into SiO 2 —BaO—R 2 O-based glass, alkali metal other than Li, such as Na and K, does not vitrify. Crystal addition during melting was suppressed by addition of Ta, and the refractive index also increased.

【0013】また、第3の発明は、オキシナイトライド
ガラス繊維を強化繊維として用いるFRG用のマトリッ
クスガラスであって、その化学組成がモル%でSiO2
30〜45%、Na2O 20〜30%、BaO 0〜5
%、K2O 0〜10%、TiO2 25〜35%、Al2
3 0〜5%およびCs2O 0〜5%であり、屈折率
が1.65〜1.72であることを特徴とするFRG用マ
トリックスガラスを提供するものである。
Further, a third invention is a matrix glass for FRG using oxynitride glass fiber as a reinforcing fiber, the chemical composition of which is SiO 2 in mole%.
30~45%, Na 2 O 20~30% , BaO 0~5
%, K 2 O 0~10%, TiO 2 25~35%, Al 2
O 3 0-5% and Cs 2 O 0-5%, there is provided a FRG for the matrix glass, wherein the refractive index of 1.65 to 1.72.

【0014】さらに、第4の発明は、オキシナイトライ
ドガラス繊維を強化繊維として用いるFRG用のマトリ
ックスガラスであって、その化学組成がモル%でSiO
2+B23 40〜90%、BaO 5〜55%およびL
23 5〜55%、かつこれらの成分の合計量が全体
の80%以上であり、SiO2とB23とのモル比が3.
0/3.4〜3.0/4.3であることを特徴とするFR
G用マトリックスガラスを提供するものである。本発明
の組成のガラスでは高い価数(+3)のみを有するLaを
多量に導入することができ、高屈折率のガラスが得られ
た。
Further, a fourth invention is a matrix glass for FRG using oxynitride glass fiber as a reinforcing fiber, wherein the chemical composition of the matrix glass is SiO
2 + B 2 O 3 40~90% , BaO 5~55% and L
a 2 O 3 5 to 55%, and is the total amount of these components total more than 80%, molar ratio of SiO 2 and B 2 O 3 is 3.
FR characterized by being 0 / 3.4 to 3.0 / 4.3
A matrix glass for G is provided. In the glass having the composition of the present invention, a large amount of La having only a high valence (+3) could be introduced, and a glass having a high refractive index was obtained.

【0015】特に第4発明のガラスは耐還元性が高く、
オキシナイトライドガラスと反応しない。このため、空
気中でホットプレスを行うことができる。また、FRG
のマトリックスガラスとして用いた場合も可視域での透
光性に優れ、屈折率もオキシナイトライドガラスにほぼ
等しい(屈折率Nd=1.712)。さらに、このガラスは
結晶を生じにくく、ホットプレス法によるFRG製造に
特に適している。すなわち、従来のマトリックスガラス
では、高屈折率を得るために添加した金属酸化物の陽イ
オンがオキシナイトライドガラス繊維によって還元さ
れ、マトリックスガラスが着色し、特に可視域での透光
性が失われる。これら従来のマトリックスガラスは耐還
元性の高いものであっても、ホットプレスの雰囲気をH
e+O2に保つ必要があった。
In particular, the glass of the fourth invention has high reduction resistance,
Does not react with oxynitride glass. Therefore, hot pressing can be performed in the air. Also, FRG
When used as a matrix glass, the glass has excellent light transmittance in the visible region, and has a refractive index substantially equal to that of oxynitride glass (refractive index N d = 1.712). Furthermore, this glass is less likely to produce crystals, and is particularly suitable for FRG production by a hot press method. That is, in the conventional matrix glass, the cation of the metal oxide added to obtain a high refractive index is reduced by the oxynitride glass fiber, and the matrix glass is colored, and the light transmittance in the visible region is lost particularly. . Even if these conventional matrix glasses have high resistance to reduction, the atmosphere of the hot press is H
e + O 2 had to be maintained.

【0016】なお、第4発明において、SiO2とB23
の組成比を3.0:3.4〜4.3、すなわちSi:B比を
3.0:6.8〜8.6とすると結晶のない透明なガラス
を得ることができる。B23:SiO2:BaO:La
3系ガラスにおいて、SiO2とB23の組成比を3.
0:3.4〜4.3に保つとガラスが安定し、結晶化を生
ずることなく透明なガラスが得られる。また、ガラスの
屈折率については、B23+SiO2をXグループ、Ba
OとLaO3をYグループとすると、XとYとの相対比
及びYグループ内のBaO、LaO3比により容易に調
整できる。
In the fourth invention, SiO 2 and B 2 O 3
When the composition ratio is 3.0: 3.4 to 4.3, that is, when the Si: B ratio is 3.0: 6.8 to 8.6, a transparent glass without crystals can be obtained. B 2 O 3 : SiO 2 : BaO: La
In the O 3 glass, the composition ratio of SiO 2 and B 2 O 3 is set to 3.
When the ratio is maintained at 0: 3.4 to 4.3, the glass is stabilized, and a transparent glass can be obtained without crystallization. Regarding the refractive index of glass, B 2 O 3 + SiO 2 is defined as X group, and Ba is defined as Ba.
Assuming that O and LaO 3 are in the Y group, it can be easily adjusted by the relative ratio of X and Y and the ratio of BaO and LaO 3 in the Y group.

【0017】本発明のマトリックス用ガラスを製造する
には、従来公知の溶融法などを用いるのがよい。ガラス
原料としては、一般に金属酸化物などが用いられる。ア
ルカリ金属、アルカリ土類金属はLi2CO3、Na2
3、K2CO3、Cs2CO3、BaCO3などの炭酸塩を
使用してもよい。炭酸塩は高温下でCO2が離脱し、酸
化物となる。ガラス原料粉末の溶融は空気中、約120
0〜1300℃にて電気炉など適宜の装置にて行う。本
発明の第1〜4で得られるマトリックス用ガラスの屈折
率は、1.65〜1.72、好ましくは1.70〜1.72
である。
In order to produce the matrix glass of the present invention, it is preferable to use a conventionally known melting method or the like. As a glass raw material, a metal oxide or the like is generally used. Alkali metals and alkaline earth metals are Li 2 CO 3 and Na 2 C
Carbonates such as O 3 , K 2 CO 3 , Cs 2 CO 3 and BaCO 3 may be used. At high temperatures, CO 2 is released from the carbonate to form an oxide. Melting of glass raw material powder in air is about 120
This is performed at 0 to 1300 ° C. in an appropriate device such as an electric furnace. The refractive index of the glass for matrix obtained in the first to fourth aspects of the present invention is 1.65 to 1.72, preferably 1.70 to 1.72.
It is.

【0018】[0018]

【実施例】つぎに本発明を実施例にもとづきさらに具体
的に説明する。実施例中、%はモル%を意味する。
Next, the present invention will be described more specifically based on examples. In the examples,% means mol%.

【0019】[実施例1](第1発明) ガラス原料として、SiO2:29.71g、Na2
3:19.91g、BaCO3:37.06g、Nb
25:28.91gおよびK2CO3:1.37gを秤量し
た(SiO2:50%、Na2O:19%、BaO:19
%、Nb25:11%、K2O:1%)。この原料を磁性
乳鉢に入れ、自動混練機を用いて0.5〜1時間混練し
た。得られた原料を白金ルツボに入れ、電気炉を用いて
空気中にて1200℃で溶融した。一次溶融により試料
粉末を完全に融解した後、ステンレス板に流し出し粉砕
した。ついで、二次融解として前記と同じ溶融条件で再
融解し、再びステンレス板上に流し出して試料とした。
Example 1 (First Invention) As a glass raw material, SiO 2 : 29.71 g, Na 2 C
O 3 : 19.91 g, BaCO 3 : 37.06 g, Nb
2 O 5: 28.91g and K 2 CO 3: 1.37g were weighed (SiO 2: 50%, Na 2 O: 19%, BaO: 19
%, Nb 2 O 5: 11 %, K 2 O: 1%). This raw material was placed in a magnetic mortar and kneaded for 0.5 to 1 hour using an automatic kneader. The obtained raw material was put in a platinum crucible and melted at 1200 ° C. in air using an electric furnace. After the sample powder was completely melted by primary melting, it was poured into a stainless steel plate and pulverized. Then, it was re-melted as the secondary melting under the same melting conditions as above, and again poured out onto a stainless steel plate to obtain a sample.

【0020】(評価)作成した試料は、屈折率:nd
軟化温度:Ts、結晶化温度:Tcの3点を測定し、F
RG用マトリックスガラスとしての評価を行った。評価
方法は以下の通りである。
(Evaluation) The prepared sample has a refractive index: n d ,
The softening temperature: Ts and the crystallization temperature: Tc were measured at three points.
Evaluation as a matrix glass for RG was performed. The evaluation method is as follows.

【0021】(屈折率)屈折率の測定には粉末法を用い
た。まず、被検ガラスをアルミナ乳鉢にて粉砕する。試
験管にジヨードメチル(CH22)を約5g滴下(滴下量
は控えておく)し、この試験管に前記の粉砕した試料を
入れてよく撹拌する。ndが不一致であると、試験管内
は白濁し、試験管を通して印刷物の文字等を読むことは
できない。つぎに、この試験管に1−ブロモナフタレン
(C107Br)を滴下して撹拌する。試験管内が透明と
なり、印刷物の文字が鮮明に読めるまで、この操作を続
ける。試験管が透明になったときの1−ブロモナフタレ
ン量を測定する。2液を混合した屈折率:nは、一般に
次式で求めることができる。
(Refractive index) The powder method was used for measuring the refractive index. First, the test glass is ground in an alumina mortar. Approximately 5 g of diiodomethyl (CH 2 I 2 ) is dropped into the test tube (the amount of drop is to be kept short), and the above-mentioned crushed sample is put into the test tube and stirred well. If n d does not match, the inside of the test tube becomes cloudy, and it is impossible to read characters and the like of printed matter through the test tube. Next, 1-bromonaphthalene was added to this test tube.
(C 10 H 7 Br) is added dropwise and stirred. This operation is continued until the inside of the test tube becomes transparent and the printed characters can be clearly read. The amount of 1-bromonaphthalene when the test tube becomes transparent is measured. The refractive index n obtained by mixing the two liquids can be generally obtained by the following equation.

【0022】n=na・ma+nb・mba,nb:液体a,bの各屈折率 ma,mb:液体a,bのmol分率 このときモル分率は、 ma=(Wa/Ma)/(Wa/Ma+Wb/Mb) mb=(Wb/Mb)/(Wa/Ma+Wb/Mb) Wa,Wb:液体a,bの重量 Ma,Mb:液体a,bの分子量 で求める。[0022] n = n a · m a + n b · m b n a, n b: Liquid a, the refractive index m a and b, m b: Liquid a, mol fraction this time mole fraction of b, m a = (W a / M a) / (W a / M a + W b / M b) m b = (W b / M b) / (W a / M a + W b / M b) W a, W b : weight of liquids a and b Ma , Mb : molecular weight of liquids a and b

【0023】(軟化点)針状の試料ガラスを作製し、所
定の温度に設定した電気炉内に2時間置き、試料が曲が
った温度を軟化点とした。
(Softening Point) A needle-shaped sample glass was prepared, placed in an electric furnace set at a predetermined temperature for 2 hours, and the temperature at which the sample was bent was taken as the softening point.

【0024】(結晶化温度)軟化点+70℃に設定した
電気炉内に試料を5時間保持し、結晶の有無を調べた。
(Crystallization Temperature) The sample was kept in an electric furnace set at a softening point of + 70 ° C. for 5 hours, and the presence or absence of crystals was examined.

【0025】(測定結果) 屈折率 1.70〜1.72 軟化点 540〜570℃ 結晶化温度 軟化点+70℃ 以上 [実施例2](第1発明) ガラス原料としてSiO2:32.22g,Li2CO3
15.84g,BaCO3:42.31g,Nb25:2
8.50g(SiO2:50%,Li2O:20%,Ba
O:20%,Nb25:10%)を用いた以外は、実施
例1と同様にしてガラスを製造した。得られた試料を実
施例1と同様にして評価したところ、屈折率n=1.7
20、軟化点Ts=580℃であった。
(Measurement results) Refractive index 1.70 to 1.72 Softening point 540 to 570 ° C. Crystallization temperature Softening point + 70 ° C. or more Example 2 (First invention) 32.22 g of SiO 2 as a glass raw material, Li 2 CO 3 :
15.84 g, BaCO 3 : 42.31 g, Nb 2 O 5 : 2
8.50 g (SiO 2 : 50%, Li 2 O: 20%, Ba)
O: 20%, Nb 2 O 5 : 10%), except that glass was produced in the same manner as in Example 1. When the obtained sample was evaluated in the same manner as in Example 1, the refractive index n = 1.7.
20, softening point Ts = 580 ° C.

【0026】Na2Oを用いたほぼ同組成比のマトリッ
クスガラス、すなわちSiO2 50%:Na2O 19
%:BaO 19%:Nb25 9%:K2O 1%のガラ
スの屈折率は1.707であり、またSiO2 50%:
Na2O 20.4%:BaO 19%:Nb25 10.6
%のガラスの屈折率はn=1.708であり、明らかに
屈折率が増大した。
Matrix glass of almost the same composition ratio using Na 2 O, that is, 50% SiO 2 : Na 2 O 19
%: BaO 19%: Nb 2 O 5 9%: K 2 O 1% Glass has a refractive index of 1.707 and SiO 2 50%:
Na 2 O 20.4%: BaO 19 %: Nb 2 O 5 10.6
% Glass had a refractive index n = 1.708, which clearly increased the refractive index.

【0027】なお、SiO2:52%、Li2O:19
%、BaO:20%、Nb25:8%、Na2O:1%
としたところ、Tsが550℃まで低下した。
Note that SiO 2 : 52%, Li 2 O: 19
%, BaO: 20%, Nb 2 O 5: 8%, Na 2 O: 1%
As a result, Ts dropped to 550 ° C.

【0028】[実施例3](第2発明) SiO2:48%、BaO:25%、Li2O:15%、
23:10%、Ta25:2%に相当するSiO2
BaCO3、Li2CO3、Y23、Ta25を秤量して
ガラス原料とした以外は、実施例1と同様にしてガラス
を製造した。
Example 3 (Second Invention) SiO 2 : 48%, BaO: 25%, Li 2 O: 15%,
SiO 2 corresponding to Y 2 O 3 : 10% and Ta 2 O 5 : 2%,
A glass was produced in the same manner as in Example 1 except that BaCO 3 , Li 2 CO 3 , Y 2 O 3 , and Ta 2 O 5 were weighed and used as glass raw materials.

【0029】つぎに、直径100〜300μmのオキシ
ナイトライドグラスファイバー数十本をステンレス板上
に置き、その上から前記の溶融ガラス(1100〜1200℃)を
流し出し自然冷却した。得られたFRGの強化繊維とマ
トリックスガラスとの間には反応は見られなかった。前
記と同様にして屈折率測定したところ、1.705であ
った。
Next, several tens of oxynitride glass fibers having a diameter of 100 to 300 μm were placed on a stainless steel plate, and the above-mentioned molten glass (1100 to 1200 ° C.) was poured from above and allowed to cool naturally. No reaction was observed between the obtained FRG reinforcing fibers and the matrix glass. The refractive index was measured in the same manner as described above, and was 1.705.

【0030】[実施例4](第3発明) (a)ガラス原料としてSiO236%、TiO2 30
%、Na2CO3 28%、Al23 3%、K2CO3
%を用い、1150℃にて2時間溶融してガラスを製造
した。得られたガラスの屈折率は1.69、軟化点は5
50℃であった。このガラスを粉砕機で1〜10μm程
度に粉砕し、570℃にて5時間熱処理した。このガラ
スのX線回折を行ったところ結晶は認められなかった。
[0030] [Example 4] (Third invention) (a) SiO 2 36% as a glass material, TiO 2 30
%, Na 2 CO 3 28%, Al 2 O 3 3%, K 2 CO 3 3
% And melted at 1150 ° C. for 2 hours to produce glass. The obtained glass has a refractive index of 1.69 and a softening point of 5
It was 50 ° C. This glass was pulverized to about 1 to 10 μm with a pulverizer and heat-treated at 570 ° C. for 5 hours. X-ray diffraction of this glass revealed no crystals.

【0031】(b)ガラス原料としてSiO2 38%、
TiO2 32.5%、Na2CO3 23.5%、Cs2CO
3 2.0%、BaCO3 4.0%を用いた。この原料を1
150℃にて2時間溶融してガラスを製造した。得られ
たガラスの屈折率ndは1.72、軟化点は570℃、
前記と同様に結晶化を調べたところ、580℃で結晶化
はみられなかった。
(B) 38% of SiO 2 as a glass raw material,
TiO 2 32.5%, Na 2 CO 3 23.5%, Cs 2 CO
3 2.0% and BaCO 3 4.0% were used. 1
Glass was produced by melting at 150 ° C. for 2 hours. The obtained glass has a refractive index nd of 1.72, a softening point of 570 ° C.,
When crystallization was examined in the same manner as described above, no crystallization was observed at 580 ° C.

【0032】(c)ガラス原料としてSiO2 35%、
TiO2 33%、Na2CO3 28%、Al23 2%、
Cs2CO3 2%を用い、1150℃にて2時間溶融し
てガラスを製造した。得られたガラスの屈折率ndは
1.70、軟化点は550℃であり、580℃でも結晶
化しなかった。
(C) 35% of SiO 2 as a glass raw material,
TiO 2 33%, Na 2 CO 3 28%, Al 2 O 3 2%,
Glass was produced by melting at 1150 ° C. for 2 hours using 2% of Cs 2 CO 3 . The obtained glass had a refractive index nd of 1.70 and a softening point of 550 ° C., and did not crystallize even at 580 ° C.

【0033】[実施例5](第4発明) SiO2、B23、BaO、La23がモル比で30:4
0:10:20になるように秤量した。但しBaOのみ
は同分量のBaCO3を用いた。上記原料を磁製乳鉢に
入れ、混練器で1時間機械式混練を行った。この原料約
60gを白金ルツボ(Rh10%)に入れ、電気炉で空気
中1250℃で20分、1次溶解を行った。溶融ガラス
をステンレス板に流し出した(本発明の組成以外の類似
の組成を有するガラスでは、冷却途中でバルク表面に結
晶が発生し数秒でガラス表面の大部分を覆ってしま
う)。得られたガラスを粗粉砕し、ルツボに入れ、前記
と同条件で2次溶解した。これを再度ステンレス板に流
し出し試料とした。得られたガラスの屈折率は1.704〜
1.712であった。このガラスは650℃で軟化し、70
0℃以上でも結晶化しなかった。
Embodiment 5 (Fourth Invention) SiO 2 , B 2 O 3 , BaO, La 2 O 3 are mixed in a molar ratio of 30: 4.
It was weighed so as to be 0:10:20. However, for BaO, the same amount of BaCO 3 was used. The above raw materials were put in a porcelain mortar and mechanically kneaded for 1 hour with a kneader. About 60 g of this raw material was put in a platinum crucible (Rh 10%) and subjected to primary melting in an electric furnace at 1250 ° C. for 20 minutes in air. The molten glass was poured onto a stainless steel plate (for a glass having a similar composition other than the composition of the present invention, crystals were generated on the bulk surface during cooling and covered most of the glass surface in a few seconds). The obtained glass was roughly pulverized, placed in a crucible, and secondarily melted under the same conditions as above. This was again poured onto a stainless steel plate to obtain a sample. The refractive index of the obtained glass is 1.704-
1.712. The glass softens at 650 ° C.
It did not crystallize even at 0 ° C or higher.

【0034】SiO2:B23:BaO:La23 が約
30:40:10:20モルのガラスにおいて、La2
3は高屈折率を与え、SiO2は高屈折率を与えると同
時に表面結晶の晶出を阻害するものと推定される。
In a glass having about 30: 40: 10: 20 mol of SiO 2 : B 2 O 3 : BaO: La 2 O 3 , La 2
It is presumed that O 3 gives a high refractive index and SiO 2 gives a high refractive index and at the same time inhibits crystallization of surface crystals.

【0035】得られたマトリックスガラスを用いホット
プレス法によりFRGを製造した。すなわち、前記のガ
ラスをアルミナ乳鉢にて粉砕し、32〜125μmに分
級した。マトリックス、オキシナイトライドガラス繊維
(100〜300μmφ、約10mm長さ)及び金型セッ
トを電気炉で300℃、12時間熱処理を行い脱水し
た。100℃以上で型内に試料(マトリックス6g、ガ
ラス繊維0.1g)をセットし、公知の油圧ホットプレス
装置を用い50MPaにて10秒間の予備プレスを行っ
た。
Using the obtained matrix glass, FRG was manufactured by hot pressing. That is, the glass was pulverized in an alumina mortar and classified to 32 to 125 μm. Matrix, oxynitride glass fiber
(100-300 μmφ, about 10 mm length) and the mold set were subjected to heat treatment in an electric furnace at 300 ° C. for 12 hours to be dehydrated. A sample (6 g of matrix, 0.1 g of glass fiber) was set in a mold at 100 ° C. or higher, and pre-pressed at 50 MPa for 10 seconds using a known hydraulic hot press.

【0036】つぎに型を720℃まで約4時間かけて昇
温し、さらに1時間保持した。さらに、50MPaにて
30分間の本プレスを行った。ついで降温し、約200
℃になった時点で圧を除去した。得られたガラスは無
色、透明であり、繊維との反応も見られなかった。
Next, the temperature of the mold was raised to 720 ° C. over about 4 hours, and the temperature was further maintained for 1 hour. Further, the main press was performed at 50 MPa for 30 minutes. Then cool down, about 200
When the temperature reached ° C, the pressure was removed. The obtained glass was colorless and transparent, and no reaction with the fiber was observed.

【0037】[実施例6](第4発明) SiO2、B23、BaO、La23がモル比で31:3
6:18:15になるように秤量した。但しBaOのみ
は同分量のBaCO3を用いた。これらの原料を磁製乳
鉢に入れ、混練器で30分間機械式混練した。この原料
約50gを白金ルツボ(Rh10%)に入れ、電気炉で空
気中1200℃にて15分間、1次溶解を行った。つい
で溶融ガラスをステンレス板に流し出した。得られたガ
ラスを粗粉砕し、ルツボに入れ、前記1次溶解と同様の
条件で2次溶解した。これを再度ステンレス板に流し出
し、無色透明なガラスを得た。このガラスは屈折率1.
704、軟化点(Ts)640℃であった。
Example 6 (Fourth Invention) SiO 2 , B 2 O 3 , BaO, and La 2 O 3 in a molar ratio of 31: 3
The weight was weighed so as to be 6:18:15. However, for BaO, the same amount of BaCO 3 was used. These raw materials were put in a porcelain mortar and mechanically kneaded with a kneader for 30 minutes. About 50 g of this raw material was put in a platinum crucible (Rh 10%) and subjected to primary melting in an electric furnace at 1200 ° C. for 15 minutes in air. Next, the molten glass was poured into a stainless steel plate. The obtained glass was roughly pulverized, put into a crucible, and subjected to secondary melting under the same conditions as in the primary melting. This was again poured onto a stainless steel plate to obtain a colorless and transparent glass. This glass has a refractive index of 1.
704, softening point (Ts) 640 ° C.

【0038】得られたマトリックスガラスを用い実施例
5と同様にホットプレス法によりFRGを製造した。す
なわち、前記ガラスをアルミナ乳鉢で微粉化し、別に用
意したオキシナイトライドガラスウィスカー(10〜2
0μm、25μm<)5重量%を混合した。この試料を
金属型に入れ、ホットプレス装置にセットし大気中で3
時間かけて700℃まで昇温した。700℃で1時間保
持した後、50MPaで加圧し、この温度で30分間保
持した。圧力をかけたまま降温し、200℃で除圧し、
常温になったところでFRGを型から取り出した。得ら
れたFRGは#400、#600、#1000、#20
00及びCeO2の各研磨剤で鏡面研磨を行った。得ら
れたFRGのUV−可視域における光の透過率を測定し
たところ、可視域で30〜45%の透過率を示した。
Using the obtained matrix glass, FRG was manufactured by hot pressing in the same manner as in Example 5. That is, the glass was pulverized in an alumina mortar, and oxynitride glass whiskers (10 to 2) prepared separately were prepared.
0 μm, 25 μm <) 5% by weight were mixed. This sample was placed in a metal mold, set on a hot press, and
The temperature was raised to 700 ° C. over time. After holding at 700 ° C. for 1 hour, pressure was applied at 50 MPa, and the temperature was held at this temperature for 30 minutes. The temperature is lowered while applying pressure, and the pressure is reduced at 200 ° C.
When the temperature reached room temperature, the FRG was removed from the mold. The obtained FRGs are # 400, # 600, # 1000, # 20
Mirror polishing was performed with each of 00 and CeO 2 abrasives. When the light transmittance of the obtained FRG in the UV-visible range was measured, it showed a transmittance of 30 to 45% in the visible range.

【0039】[実施例7〜12]下記の表1の原料組成
を用い実施例6と同様にしてガラスを製造した。得られ
たガラスの屈折率を同様に表1に示す。
Examples 7 to 12 Glasses were produced in the same manner as in Example 6 using the raw material compositions shown in Table 1 below. Table 1 also shows the refractive index of the obtained glass.

【0040】 [表1] ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 原料モル% 実施例 ─────────────── 溶解 屈折率 SiO223 BaO La232O 温度 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 6 31 36 18 15 1200 1.704 7 30 40 10 20 1230 1.712 8 30 40 8 20 2 1230 1.708 9 29 38 20 13 1220 1.698 10 31 36 20 13 1200 1.698 11 31 36 17 16 1200 1.708 12 31 36 18.5 14.5 1200 1.700 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━[Table 1] {Mole% of raw material Example}溶解 Dissolution refractive index SiO 2 B 2 O 3 BaO La 2 O 3 K 2 O temperature ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 6 6 31 36 18 15 1200 1.704 7 30 40 10 20 1230 1.712 8 30 40 8 20 2 1230 1.708 9 29 38 20 13 1220 1.698 10 31 36 20 13 1200 1.698 11 31 36 17 16 1200 1.708 12 31 36 18.5 14.5 1200 1.700 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明のマトリックスガラスは、強化繊
維として用いる窒化ガラス(オキシナイトライドガラス)
など屈折率の大きなガラスと同程度の高い屈折率(1.65
〜1.72)およびホットプレスが行える低軟化点を有し、
しかも軟化点付近で結晶化し難い。したがって、オキシ
ナイトライドガラスを強化繊維とする透光性に優れたF
RGがホットプレスにより得られる。本発明ではFRG
作製時のホットプレス処理においても優れた耐還元性を
有し、かつオキシナイトライドガラスと等しい屈折率を
有するマトリックガラスが得られる。本発明のガラスは
高屈折率を有するため光学機器にも用いることができ
る。
The matrix glass of the present invention is a nitride glass (oxynitride glass) used as a reinforcing fiber.
Such as high refractive index glass (1.65
~ 1.72) and has a low softening point that can be hot pressed,
Moreover, it is difficult to crystallize near the softening point. Therefore, the oxynitride glass is used as a reinforcing fiber and has excellent translucency.
RG is obtained by hot pressing. In the present invention, FRG
Matrix glass having excellent reduction resistance and a refractive index equal to that of oxynitride glass can be obtained even in hot press treatment during production. Since the glass of the present invention has a high refractive index, it can be used for optical equipment.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 オキシナイトライドガラス繊維を強化繊
維として用いるFRG用のマトリックスガラスであっ
て、その化学組成がモル%でSiO2 45〜70%、N
2Oおよび/またはLi2O 5〜25%、BaO 5〜
25%、Nb25 2〜15%およびK2O 0〜20%
であり、屈折率が1.65〜1.72であることを特徴と
するFRG用マトリックスガラス。
1. A matrix glass for FRG using oxynitride glass fiber as a reinforcing fiber, the chemical composition of which is 45 to 70% of SiO 2 by mol%,
a 2 O and / or Li 2 O 5 to 25%, BaO 5 to 5%
25%, Nb 2 O 5 2~15 % and K 2 O 0 to 20%
And a refractive index of 1.65 to 1.72.
【請求項2】 オキシナイトライドガラス繊維を強化繊
維として用いるFRG用のマトリックスガラスであっ
て、その化学組成がモル%でSiO2 45〜70%、B
aO 5〜25%、Li2O 5〜25%、Y23 1〜1
5%およびTa25 0.01〜15%であり、屈折率が
1.65〜1.72であることを特徴とするFRG用マト
リックスガラス。
2. A matrix glass for FRG using oxynitride glass fiber as a reinforcing fiber, wherein the chemical composition is 45 to 70% of SiO 2 in mole%, and B is
aO 5 to 25%, Li 2 O 5 to 25%, Y 2 O 3 1 to 1
It was 5% and Ta 2 O 5 0.01~15%, FRG for the matrix glass having a refractive index, characterized in that a 1.65 to 1.72.
【請求項3】 オキシナイトライドガラス繊維を強化繊
維として用いるFRG用のマトリックスガラスであっ
て、その化学組成がモル%でSiO2 30〜45%、N
2O 20〜30%、BaO 0〜5%、K2O 0〜1
0%、TiO225〜35%、Al23 0〜5%およ
びCs2O 0〜5%であり、屈折率が1.65〜1.7
2であることを特徴とするFRG用マトリックスガラ
ス。
3. A matrix glass for FRG using oxynitride glass fiber as a reinforcing fiber, wherein the chemical composition is 30 to 45% of SiO 2 by mol%,
a 2 O 20~30%, BaO 0~5 %, K 2 O 0~1
0%, TiO 2 25~35%, a Al 2 O 3 0~5% and Cs 2 O 0~5%, the refractive index from 1.65 to 1.7
2. A matrix glass for FRG, which is 2.
【請求項4】 オキシナイトライドガラス繊維を強化繊
維として用いるFRG用のマトリックスガラスであっ
て、その化学組成がモル%でSiO2+B2340〜9
0%、BaO 5〜55%およびLa23 5〜55%、
かつこれらの成分の合計量が全体の80%以上であり、
SiO2とB23とのモル比が3.0/3.4〜3.0/
4.3であることを特徴とするFRG用マトリックスガ
ラス。
4. A matrix glass for FRG using oxynitride glass fiber as a reinforcing fiber, the chemical composition of which is SiO 2 + B 2 O 3 40 to 9 in mol%.
0%, BaO 5~55% and La 2 O 3 5~55%,
And the total amount of these components is 80% or more of the whole,
The molar ratio of SiO 2 to B 2 O 3 is 3.0 / 3.4 to 3.0 /
A matrix glass for FRG, which is 4.3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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