JP6080010B2 - Glass fiber composition, glass fiber, and method for producing glass fiber - Google Patents

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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、及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a glass fiber used as a reinforcing material for a composite material, and a manufacturing method thereof.

複合材料に用いられるガラス繊維(ガラスファイバーともいう)は、一般に略矩形状の外観を有するブッシング(白金加熱容器ともいう)と称される成形装置を使用して連続的に成形、紡糸することで製造されている。ブッシング装置は、溶融ガラスを一時滞留させることができるポット形状容器であり、白金等の耐熱性金属材料により構成されている。またその底部には、多数のノズル(ブッシングノズル)を備えている。このブッシング装置によって、ブッシングノズル先端で溶融ガラスが最適な温度、具体的には10dPa・sに相当する温度(成形温度Tx)近傍の値となるように温度管理を行い、溶融ガラスをブッシングノズルから連続的に引き出し、フィラメント状に成形する。このようにして成形されたモノフィラメントを所定本数毎に集束し、ガラス繊維(ガラス長繊維)を得る。 Glass fibers (also referred to as glass fibers) used in composite materials are generally formed and spun using a molding device generally called a bushing (also referred to as a platinum heating container) having a substantially rectangular appearance. It is manufactured. The bushing device is a pot-shaped container that can temporarily retain molten glass, and is made of a heat-resistant metal material such as platinum. In addition, a large number of nozzles (bushing nozzles) are provided at the bottom. With this bushing device, the temperature of the molten glass is controlled at the tip of the bushing nozzle so that the molten glass has an optimum temperature, specifically, a value in the vicinity of a temperature corresponding to 10 3 dPa · s (molding temperature Tx). Pull out continuously from the nozzle and mold into a filament. The monofilaments formed in this way are bundled into a predetermined number to obtain glass fibers (long glass fibers).

このようなガラス繊維の成形を行う場合、溶融ガラスの液相温度Tyが成形温度Txで以上になると、ブッシングノズル近傍部で失透の原因となる結晶が溶融ガラス中に析出し易くなり、その結果、ブッシングノズルが詰まり、ブレークと称される糸切れの原因となる。このため、溶融ガラスの液相温度Tyと紡糸温度の温度差△Txyが大きいほど、また失透温度Tyが低いほど好ましい。   When molding such glass fibers, if the liquid phase temperature Ty of the molten glass is equal to or higher than the molding temperature Tx, crystals that cause devitrification near the bushing nozzle are likely to precipitate in the molten glass. As a result, the bushing nozzle is clogged, causing thread breakage called break. For this reason, it is preferable that the temperature difference ΔTxy between the liquidus temperature Ty and the spinning temperature of the molten glass is larger and the devitrification temperature Ty is lower.

一方、ガラス繊維の製造では、環境汚染の問題に対する配慮から、ガラス組成物中のホウ素(B)の含有量を低減する試みが行われてきている。さらに、ホウ素の供給源となる原料が高価であることから、ガラス繊維原価の低減を達成するためにもガラス組成中のホウ素含有量を減少させることは重要となっている。このような観点から特許文献1、特許文献2あるいは特許文献3は、いずれもガラス組成の限定を行うことで、この目的の達成を試みている。   On the other hand, in the manufacture of glass fibers, attempts have been made to reduce the content of boron (B) in the glass composition in consideration of the problem of environmental pollution. Furthermore, since the raw material used as a supply source of boron is expensive, it is important to reduce the boron content in the glass composition in order to achieve a reduction in the glass fiber cost. From this point of view, Patent Document 1, Patent Document 2 or Patent Document 3 all attempt to achieve this object by limiting the glass composition.

また、微細な構造制御を要する機能部材に利用される用途では、細番手のガラス繊維製品への要望が強くなっている。例えば、プリント配線基板等では、絶縁基材を介して設けられた任意の導体層間を連結する0.1mm以下の導通孔(ビアホールあるいはビア、スルーホール、インナビアホール、ブラインドビアホール、バイアホール等と呼称される)をドリル加工やレーザー加工する必要があり、そのような高精度の加工を基板に施すためには基材を構成するガラス繊維として細番手のガラス繊維を使用することが好ましいことが判明している。   Further, in applications that are used for functional members that require fine structure control, there is an increasing demand for fine glass fiber products. For example, in printed wiring boards, etc., conductive holes of 0.1 mm or less (via holes or vias, through holes, inner via holes, blind via holes, via holes, etc.) that connect any conductor layer provided via an insulating base material. It is found that it is preferable to use fine count glass fibers as the glass fibers constituting the base material in order to perform such high-precision processing on the substrate. doing.

細番手のガラス繊維を紡糸するためには、ブッシングのノズル径を細くすればよいが、細くすればするほど、ノズルのクリープ変形等の問題が発生し易くなり、ブッシングのベースプレートの耐用時間が短くなるという問題がある。このような問題を回避するため、特許文献4や特許文献5などでは、ブッシングやノズルの形状を限定する発明が行われている。また、上記したようなブッシングによるガラス繊維の成形では、ノズルの詰まりは繊維の切断につながり、製品歩留まりを低下させることになるため、それを防止することが重要である。そこで、特許文献6では、ノズルに不均質な異物などが流れてこないようにするための堰を設けるという発明が行われている。   In order to spin glass fibers with fine count, the bushing nozzle diameter should be reduced. However, the thinner the nozzle diameter, the more likely the problem of nozzle creep deformation and the shorter the service life of the bushing base plate. There is a problem of becoming. In order to avoid such a problem, Patent Document 4 and Patent Document 5 disclose inventions that limit the shapes of bushings and nozzles. Further, in the glass fiber molding by the bushing as described above, clogging of the nozzle leads to fiber cutting, which lowers the product yield, so it is important to prevent it. Therefore, Patent Document 6 discloses an invention in which a weir is provided to prevent inhomogeneous foreign matter from flowing into the nozzle.

特開2000−247684号公報JP 2000-247684 A 特開2005−29465号公報JP 2005-29465 A 特表2003−500330号公報Special table 2003-500330 gazette 特開平5−279072号公報JP-A-5-279072 特開平7−215729号公報JP 7-215729 A 特開平9−142871号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-142871

しかしながら、これまでに行われた各種の改善だけでは充分に高い効果を実現することは困難であり、さらなる改善の余地があった。例えば、ガラス製造業は非常に多くのエネルギーを消費する産業であり、ガラスの高温粘度を低下させる必要がある。また、ガラスの高温粘度が高いと溶融温度が高くなり、溶融窯の耐火物侵食が大きくなることで窯の寿命が短くなるという問題がある。窯の改修で発生する廃耐火物は埋め立て処理されるため、いずれにしても環境に負荷を与えるものである。溶融性を改善するためには、製造設備の能力を大幅に向上させる等の対応を要する場合も多く、その結果、トータルの製造原価を高額なものとしてしまうという問題がある。また、細番手に対応するために行われる設備の変更にも、ブッシングのベースプレート等の設備寿命を短くする要因もあることから、限界がある。また、このような設備の変更は従来想定されていなかった以下のような製造上の問題を新たに発生させる。例えば、ブッシングノズル径を細くすると、従来問題とされなかった微細な寸法の異物や溶融ガラスの失透までもが糸切れの原因となる。そして、このような問題を解決できるガラス組成物を実現するという取り組みに関しても、従来の繊維径に加えて、より細番手のガラスモノフィラメントの成形を、容易に製造できるものにはなっていない。   However, it is difficult to achieve a sufficiently high effect only by various improvements made so far, and there is room for further improvement. For example, the glass manufacturing industry is an industry that consumes a great deal of energy, and it is necessary to reduce the high temperature viscosity of the glass. In addition, when the high-temperature viscosity of the glass is high, there is a problem that the melting temperature is increased, and the refractory erosion of the melting kiln is increased, thereby shortening the lifetime of the kiln. Since waste refractories generated by refurbishment of the kiln are landfilled, the environment is burdened anyway. In order to improve the meltability, it is often necessary to take measures such as greatly increasing the capacity of the production facility, and as a result, there is a problem that the total production cost becomes high. In addition, there is a limit to the change in the equipment performed to cope with the fine count because there is a factor that shortens the equipment life of the base plate of the bushing. In addition, such a change in equipment newly causes the following manufacturing problems that were not assumed in the past. For example, when the diameter of the bushing nozzle is reduced, even fine foreign matters and devitrification of molten glass, which have not been regarded as problems in the past, cause thread breakage. Further, regarding the efforts to realize a glass composition that can solve such problems, in addition to the conventional fiber diameter, it is not possible to easily form a glass monofilament having a finer count.

このような状況にあって、本発明者等は上記したような問題、特に細番手ガラスモノフィラメントの製造が容易なガラス繊維用組成物を提供することを課題とする。   Under such circumstances, the inventors of the present invention have an object to provide a composition for glass fiber that facilitates the production of the above-described problems, in particular, a fine count glass monofilament.

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SrOとBaOを少量含有させることにより、上記課題を解決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 problems can be solved by adding a small amount of SrO and BaO as a glass composition, and propose the present invention.

即ち、本発明のガラス繊維組成物は、酸化物換算の質量百分率表示でSiO 50〜60%、Al 10〜16%、B 0〜8%、MgO 0〜5%、CaO 16〜30%、SrO 0.1〜2%、BaO 0.1〜2%、MgO+CaO+SrO+BaO 22〜30%、NaO 0〜2%、KO 0〜2%、LiO+NaO+KO 0〜2%、P 0〜3%含有することを特徴とする。ここで「MgO+CaO+SrO+BaO」とは、MgO、CaO、SrO及びBaOの含有量の合量を意味する。また「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 fiber composition of the present invention, SiO 2 50-60% by mass percentage of oxide equivalent, Al 2 O 3 10~16%, B 2 O 3 0~8%, 0~5% MgO, CaO 16~30%, SrO 0.1~2%, BaO 0.1~2%, MgO + CaO + SrO + BaO 22~30%, Na 2 O 0~2%, K 2 O 0~2%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0 to 2%, characterized in that it contains P 2 O 5 0~3%. Here, “MgO + CaO + SrO + BaO” means the total content of MgO, CaO, SrO and BaO. “Li 2 O + Na 2 O + K 2 O” means the total content of Li 2 O, Na 2 O and K 2 O.

上記構成によれば、生産性を損なうことがなく、細番手のガラス繊維を製造する場合にも糸切れなどによって製造歩留まりの低下を効果的に抑制できる。   According to the above configuration, productivity is not impaired, and a decrease in manufacturing yield can be effectively suppressed due to yarn breakage or the like even when manufacturing a fine count glass fiber.

本発明においては、成形温度Txが1250℃以下であり、かつ液相温度Tyが1130℃以下であることが好ましい。ここで「成形温度Tx」とは、ガラスの粘性が10dPa・sとなる温度を意味する。「液相温度Ty」とは、特定の結晶相が初相として生成する温度を意味する。 In the present invention, it is preferable that the molding temperature Tx is 1250 ° C. or lower and the liquidus temperature Ty is 1130 ° C. or lower. Here, the “forming temperature Tx” means a temperature at which the viscosity of the glass is 10 3 dPa · s. “Liquid phase temperature Ty” means a temperature at which a specific crystal phase is generated as an initial phase.

上記構成によれば、低温で紡糸できることから、設備に対する負荷を軽減することが可能になる。またガラスモノフィラメント成形時に溶融ガラス中に結晶が析出することがない状態を維持し易くなる。   According to the said structure, since it can spin at low temperature, it becomes possible to reduce the load with respect to an installation. Moreover, it becomes easy to maintain a state in which no crystal is precipitated in the molten glass during the molding of the glass monofilament.

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

上記構成によれば、ブッシングノズル付近での失透が生じ難くなり、糸切れを効果的に抑制することができる。これにより安定したガラス繊維の成形、特に細番手のガラス繊維の連続成形を実現することが容易になる。   According to the above configuration, devitrification near the bushing nozzle is less likely to occur, and yarn breakage can be effectively suppressed. This makes it easy to achieve stable glass fiber molding, particularly continuous molding of fine glass fibers.

本発明のガラス繊維は、上記したガラス繊維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、複数のガラスモノフィラメントを集束したものの総称を指し、その形態は問わない。   The glass fiber of the present invention is characterized by comprising the glass fiber composition described above. In the present invention, “glass fiber” refers to a collective term for a plurality of glass monofilaments, and the form thereof is not limited.

本発明においては、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あることが好ましい。   In the present invention, any form of chopped strands, yarns, and rovings is preferable.

本発明のガラス繊維含有複合材料は、上記したガラス繊維を有機媒体、コンクリート又はモルタルと複合化させてなることを特徴とする。   The glass fiber-containing composite material of the present invention is characterized in that the above-described glass fiber is combined with an organic medium, concrete, or mortar.

上記構成によれば、有機媒体やコンクリート、あるいはモルタル単独では実現できなかった長期間に亘る安定した物理的な強度を達成することが可能になる。   According to the said structure, it becomes possible to achieve the stable physical strength over a long period which was not realizable with organic medium, concrete, or mortar alone.

本発明のガラス繊維の製造方法は、酸化物換算の質量百分率表示でSiO 50〜60%、Al 10〜16%、B 0〜8%、MgO 0〜5%、CaO 16〜30%、SrO 0.1〜2%、BaO 0.1〜2%、MgO+CaO+SrO+BaO 22〜30%、NaO 0〜2%、KO 0〜2%、LiO+NaO+KO) 0〜2%、P 0〜3%含有するガラスとなるようにガラス原料を調合し、溶融した後、紡糸してガラス繊維に成形することを特徴とする。 Process for producing a glass fiber of the present invention, SiO 2 50-60% by mass percentage of oxide equivalent, Al 2 O 3 10~16%, B 2 O 3 0~8%, 0~5% MgO, CaO 16~30%, SrO 0.1~2%, BaO 0.1~2%, MgO + CaO + SrO + BaO 22~30%, Na 2 O 0~2%, K 2 O 0~2%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O ) A glass raw material is prepared so as to be a glass containing 0 to 2% and P 2 O 5 0 to 3%, melted, and then spun to form glass fibers.

本発明においては、目標成形温度に対して±20℃の範囲で計測管理しながら紡糸することが好ましい。   In the present invention, it is preferable to perform spinning while measuring and managing within a range of ± 20 ° C. with respect to the target molding temperature.

上記構成によれば、成形時の温度変動に応じた対処を行うシステムと連動させることによって高い寸法品位を達成することが可能となる。   According to the said structure, it becomes possible to achieve a high dimensional quality by interlocking with the system which copes with the temperature fluctuation at the time of shaping | molding.

以下、本発明のガラス繊維組成物について、各成分の組成範囲を上記のように限定した理由を述べる。なお以下の説明において、特に断りがない限り、%表示は質量%を意味する。   Hereinafter, the reason for limiting the composition range of each component as described above for the glass fiber composition of the present invention will be described. In the following description, unless otherwise specified,% display means mass%.

SiOは、酸化物ガラスの骨格構造を形成し、ガラス物品の強度や基本的な化学的耐久性、そして溶融時の粘性に大きく寄与する成分である。SiOの含有量が少ないとガラス繊維の機械的な強度が低下する。また、SiOの含有量が多いと溶融ガラスの粘性が高くなりすぎるため、均質な溶融状態にし難くなり、その結果、ガラス繊維径の調整が困難となり成形し難いといった問題の発生する可能性が大きくなる。SiOの含有量の好ましい範囲は50〜57%、より好ましくは51〜55%、最も好ましくは52〜55%である。 SiO 2 is a component that forms a skeletal structure of oxide glass and greatly contributes to the strength and basic chemical durability of the glass article and the viscosity at the time of melting. When the content of SiO 2 is small, the mechanical strength of the glass fiber is lowered. Further, if the content of SiO 2 is large, the viscosity of the molten glass becomes too high, so that it becomes difficult to obtain a homogeneous molten state. As a result, there is a possibility that the glass fiber diameter is difficult to adjust and difficult to mold. growing. The preferable range of the content of SiO 2 is 50 to 57%, more preferably 51 to 55% , and most preferably 52 to 55% .

Alは、ガラスの初期溶解性を向上する成分であり、失透性の改善効果も有する成分である。Alの含有量が少ないとガラスの失透傾向が強くなる。また、Alの含有量が多くなると、SiOほどではないが、ガラスの粘性が高くなり、成形などでの問題発生が懸念される。Alの含有量の好ましい範囲は10〜14%、より好ましくは11〜14%、最も好ましくは12〜14%である。 Al 2 O 3 is a component that improves the initial solubility of the glass and also has an effect of improving devitrification. Devitrification tendency of the glass with a low content of Al 2 O 3 is increased. Moreover, when the content of Al 2 O 3 increases, the viscosity of the glass becomes high, but not as high as SiO 2 , and there is a concern that problems such as molding may occur. The preferable range of the content of Al 2 O 3 is 10 to 14%, more preferably 11 to 14%, and most preferably 12 to 14%.

は、ガラスの粘性を低下させることによってガラスの溶融温度を低くし、ガラスの溶解性を向上させる働きを有する成分である。ただ、その原料は一般に高価であり、さらに多量に含有させると溶融ガラスからの蒸発量も多くなるので環境保護の観点からも多量に含有させるのは好ましくない。Bの含有量の好ましい範囲は1〜8%、より好ましくは2〜7%、最も好ましくは3〜6.5%である。 B 2 O 3 is a component having a function of lowering the glass melting temperature by lowering the viscosity of the glass and improving the solubility of the glass. However, the raw materials are generally expensive, and if they are contained in a large amount, the amount of evaporation from the molten glass also increases, so that it is not preferable to contain a large amount from the viewpoint of environmental protection. A preferable range of the content of B 2 O 3 is 1 to 8%, more preferably 2 to 7%, and most preferably 3 to 6.5%.

MgO及びCaOは、いずれも溶解性を改善する成分である。   MgO and CaO are both components that improve solubility.

MgOの含有量が多くなるとディオプサイト(Di)(CaO・MgO・2SiO)が析出し易くなり、液相温度が上昇するので好ましくない。MgOの含有量の好ましい範囲は0〜4%、より好ましくは0〜3%、最も好ましくは0.1〜3%である。 An increase in the content of MgO is not preferable because diopsite (Di) (CaO.MgO.2SiO 2 ) is likely to precipitate and the liquidus temperature rises. The preferable range of the content of MgO is 0 to 4%, more preferably 0 to 3%, and most preferably 0.1 to 3%.

CaOの含有量が少ないと溶融ガラスの粘性が高くなり、溶融性や紡糸性が悪くなる。一方、CaOの含有量が多くなるとウォラストナイト(Wo)(CaO・SiO)が析出し易くなるので好ましくない。CaOの含有量の好ましい範囲は16〜25%、より好ましくは20〜25%、最も好ましくは20〜24%である。 When there is little content of CaO, the viscosity of a molten glass will become high and a meltability and spinnability will worsen. On the other hand, an increase in the content of CaO is not preferable because wollastonite (Wo) (CaO.SiO 2 ) is likely to precipitate. The preferable range of the content of CaO is 16 to 25%, more preferably 20 to 25%, and most preferably 20 to 24%.

SrO及びBaOは、溶解性や失透性の向上に寄与する成分である。また、SrOやBaOは、MgOやCaOと一部置換してこれらの成分の含有量を低減させることができるため、ディオプサイト(Di)(CaO・MgO・2SiO)やウォラストナイト(Wo)(CaO・SiO)の析出温度を下げることができる。その結果、紡糸の際に失透が生じ難くなり、生産性を向上させることができる。 SrO and BaO are components that contribute to the improvement of the solubility and resistance to devitrification. Further, SrO and BaO can be partially substituted with MgO and CaO to reduce the content of these components, so that diopsite (Di) (CaO · MgO · 2SiO 2 ) and wollastonite (Wo ) The precipitation temperature of (CaO.SiO 2 ) can be lowered. As a result, devitrification hardly occurs during spinning, and productivity can be improved.

SrOが多くなると原料コストが上昇するため好ましくない。SrOの含有量の好ましい範囲は0.1〜1.8%、より好ましくは0.1〜1.6%、さらに好ましくは0.1〜1.4%、最も好ましくは0.1〜1%である。   An increase in SrO is not preferable because the raw material cost increases. The preferable range of the SrO content is 0.1 to 1.8%, more preferably 0.1 to 1.6%, still more preferably 0.1 to 1.4%, and most preferably 0.1 to 1%. It is.

BaOが多くなると原料コストが上昇するため好ましくない。BaO成分の好ましい範囲は0.1〜1.8%、より好ましくは0.1〜1.5%、最も好ましくは0.2〜1%である。   An increase in BaO is not preferable because the raw material cost increases. The preferable range of the BaO component is 0.1 to 1.8%, more preferably 0.1 to 1.5%, and most preferably 0.2 to 1%.

アルカリ土類金属酸化物(MgO、CaO、SrO、BaO)の含有量の合量が少ないと溶融ガラスの粘性が高くなり、溶融性や紡糸性が悪くなる。一方、これらの成分の合量が多いと失透性が悪化する。アルカリ土類金属酸化物の含有量の合量は、22〜29%、特に23〜28%であることが好ましい。   When the total content of the alkaline earth metal oxides (MgO, CaO, SrO, BaO) is small, the viscosity of the molten glass increases, and the meltability and spinnability deteriorate. On the other hand, when there is much total amount of these components, devitrification will deteriorate. The total content of the alkaline earth metal oxide is preferably 22 to 29%, particularly preferably 23 to 28%.

なおアルカリ土類金属酸化物の中でも、SrOやBaOの原料は比較的高価である。そこで原料として炭酸ストロンチウムや炭酸バリウムで導入する方法以外に、使用可能な範囲で液晶ディスプレイなどに用いられ、SrOやBaOを含有するシリカーアルミーホウ酸系ガラスカレットを原料として用いることも可能である。   Among alkaline earth metal oxides, SrO and BaO materials are relatively expensive. Therefore, in addition to the method of introducing strontium carbonate or barium carbonate as a raw material, it can be used for liquid crystal displays and the like within a usable range, and it is also possible to use silica-aluminum-borate glass cullet containing SrO or BaO as a raw material. is there.

アルカリ金属酸化物(LiO、NaO、KO)は、ガラスの溶解性やガラス繊維の紡糸性を顕著に向上させるという働きを有する。しかしながらアルカリ金属酸化物が多くなりすぎると複合材料とした場合に、ガラス中のこれらアルカリ金属成分が溶出することにより、経時的な強度を維持し難くなるといった問題が生じる。アルカリ金属酸化物の含有量の合量は、0〜2%、特に0〜1%、さらには0.1〜0.8%であることが好ましい。なお原料として、高純度な原料構成を採用するならば、実質上アルカリ金属酸化物を含有しない組成とすることもできるが、天然原料を使用しても含有量を管理できるのであれば、0.1%以上の含有を許容してもよい。 Alkali metal oxides (Li 2 O, Na 2 O, K 2 O) have a function of significantly improving glass solubility and glass fiber spinnability. However, when the amount of alkali metal oxide is excessive, when a composite material is used, the alkali metal component in the glass is eluted, which makes it difficult to maintain strength over time. The total content of alkali metal oxides is preferably 0 to 2%, particularly 0 to 1%, and more preferably 0.1 to 0.8%. If a high-purity raw material composition is adopted as the raw material, the composition can be made substantially free of alkali metal oxides. A content of 1% or more may be allowed.

LiO、NaO、KOの含有量の好ましい範囲は、何れも0〜1%である。 The preferable ranges of the contents of Li 2 O, Na 2 O, and K 2 O are all 0 to 1%.

は、溶融ガラス中に微細な結晶核の形成を抑止する効果を有する成分である。特に、ウォラストナイト(Wo)(CaO・SiO)、ディオプサイト(Di)(CaO・MgO・2SiO)の結晶生成温度を低下させる効果が顕著である。しかし、Pの含有量が多くなるとガラスの失透傾向が強くなるため好ましくない。Pの含有量の好ましい範囲は0〜2%、より好ましくは0〜1%、最も好ましくは0.1〜1%である。 P 2 O 5 is a component having an effect of suppressing the formation of fine crystal nuclei in the molten glass. In particular, the effect of lowering the crystal formation temperature of wollastonite (Wo) (CaO.SiO 2 ) and diopsite (Di) (CaO.MgO.2SiO 2 ) is remarkable. However, an increase in the content of P 2 O 5 is not preferable because the tendency of glass to devitrify becomes strong. The preferable range of the content of P 2 O 5 is 0 to 2%, more preferably 0 to 1%, and most preferably 0.1 to 1%.

また、上記した以外に、TiO、ZrO、As、SnO、ZnO、Sb、SO、Cl、HO、He、Ar、Xr、H、Fe、Ni、W、Mo、Pt、Rh、Ag、Au、Cu、Hg、あるいはNbなどを必要に応じて適量含有することができる。特に、気体成分であるO、CO、CO、SO、N、Cl、HO、He、Ne、Ar、XrあるいはHについては0.01ppmから1000ppmまで含有してもよい。 Further, in addition to the above, TiO 2, ZrO 2, As 2 O 3, SnO 2, ZnO, Sb 2 O 3, SO 3, Cl 2, H 2 O, He, Ar, Xr, H 2, Fe, Ni , W, Mo, Pt, Rh, Ag, Au, Cu, Hg, or Nb can be contained in an appropriate amount as necessary. In particular, O 2 , CO 2 , CO, SO 3 , N 2 , Cl 2 , H 2 O, He, Ne, Ar, Xr or H 2 that are gas components may be contained from 0.01 ppm to 1000 ppm. .

本発明のガラス繊維は、ガラス繊維の特性上あるいは用途上何ら問題が生じなければ、たとえ微細結晶が含有されるものであってもよい。   The glass fiber of the present invention may contain fine crystals as long as there is no problem with the characteristics of the glass fiber or the application.

本発明のガラス繊維は、成形温度Txが1250℃以下であり、かつ液相温度Tyが1130℃以下であるガラスからなることが好ましい。溶融紡糸(melt−spinning)工程で溶融ガラスを繊維状とするために重要なガラスについての物理因子は、溶融ガラスの表面張力と溶融ガラスの粘性であるが、溶融ガラスの表面張力は温度依存性が小さく、一般に300dyn/cm程度である。このため、溶融ガラスをモノフィラメントとするには粘性が最も重要なものとなる。本発明者は、これまでの研究から、細番手のガラス繊維であっても充分な余裕をもって成形操作を実現できる範囲として、液相温度Tyが1130℃以下、特に1100℃以下、さらには1080℃以下であり、しかも成形温度Txが1250℃以下、特に1230℃以下、さらには1200℃以下であることが望ましいことを見いだした。   The glass fiber of the present invention is preferably made of glass having a molding temperature Tx of 1250 ° C. or lower and a liquidus temperature Ty of 1130 ° C. or lower. The physical factors for glass that are important for making a molten glass into a fiber in the melt-spinning process are the surface tension of the molten glass and the viscosity of the molten glass, but the surface tension of the molten glass depends on temperature. Is generally about 300 dyn / cm. For this reason, the viscosity is the most important for making molten glass into a monofilament. The present inventor has found that the liquid phase temperature Ty is 1130 ° C. or less, particularly 1100 ° C. or less, more preferably 1080 ° C. It has been found that the molding temperature Tx is 1250 ° C. or lower, particularly 1230 ° C. or lower, more preferably 1200 ° C. or lower.

また成形温度Txと液相温度Tyの温度差が100℃以上、特に110℃以上、さらには120℃以上であれば、成形条件に幅を持たせることができ、細番手からそれよりも太い番手のガラス繊維までも対応することが可能となるため好ましい。液相温度Tyを成形温度Txから充分に低い温度とすることによって、成形温度Txでの成形条件の微妙な変動や、成形繊維径寸法の変更等によって溶融ガラスの温度が変動することがあっても、微細な結晶が溶融ガラス中に析出することがなく、安定した品位を維持することが可能となるので好ましい。   Further, if the temperature difference between the molding temperature Tx and the liquidus temperature Ty is 100 ° C. or more, particularly 110 ° C. or more, and further 120 ° C. or more, the molding condition can be widened, and the count is finer to thicker than that. It is preferable because even glass fibers can be accommodated. By setting the liquidus temperature Ty to a temperature sufficiently lower than the molding temperature Tx, the temperature of the molten glass may fluctuate due to subtle variations in molding conditions at the molding temperature Tx, changes in the molding fiber diameter, etc. However, it is preferable because fine crystals are not precipitated in the molten glass and stable quality can be maintained.

上記した特性は、上記組成範囲内において成分割合を適切に選択すれば容易に得ることができる。   The above characteristics can be easily obtained by appropriately selecting the component ratio within the above composition range.

次に本発明のガラス繊維を製造する方法を、ダイレクトメルト法(DM法)を例にして説明する。なお本発明は下記の方法に制限されるものではなく、例えばマーブル状に成形した繊維用ガラス材料をブッシング装置で再溶融し紡糸する、いわゆる間接成形法(MM法:マーブルメルト法)を採用することもできる。この方法は少量他品種生産に向いている。   Next, the method for producing the glass fiber of the present invention will be described by taking the direct melt method (DM method) as an example. The present invention is not limited to the following method. For example, a so-called indirect molding method (MM method: marble melt method) in which a glass fiber material molded into a marble shape is remelted and spun using a bushing apparatus is employed. You can also. This method is suitable for the production of small quantities of other varieties.

まず酸化物換算の質量百分率表示でSiO 50〜60%、Al 10〜16%、B 0〜8%、MgO 0〜5%、CaO 16〜30%、SrO 0.1〜2%、BaO 0.1〜2%、MgO+CaO+SrO+BaO 22〜30%、NaO 0〜2%、KO 0〜2%、LiO+NaO+KO 0〜2%、P 0〜3%含有するガラスとなるようにガラス原料を調合する。各成分の含有量を上記の通りとした理由は既述の通りであり、ここでは説明を省略する。 First, SiO 2 50-60%, Al 2 O 3 10-16%, B 2 O 3 0-8%, MgO 0-5%, CaO 16-30%, SrO 0.1 in terms of mass percentage in terms of oxide. ~2%, BaO 0.1~2%, MgO + CaO + SrO + BaO 22~30%, Na 2 O 0~2%, K 2 O 0~2%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0~2%, P 2 O 5 A glass raw material is prepared so that the glass contains 0 to 3%. The reason why the content of each component is as described above is as described above, and the description is omitted here.

次いで、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。溶融温度は1400〜1550℃程度が好適である。   Subsequently, the prepared glass raw material batch is put into a glass melting furnace, vitrified, melted and homogenized. The melting temperature is preferably about 1400 to 1550 ° C.

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装置に供給する。さらにブッシング装置の底面に設けられた多数のブッシングノズルからガラスをフィラメント状に引き出し、所定本数毎に集束することによってガラス繊維に成形する。ブッシング装置を用いて製造することにより、所望の直径を有するガラス繊維を大量に連続生産することができ、得られたガラス繊維の変動直径値が所定範囲内となるように調整することが可能である。   Subsequently, molten glass is spun and formed into glass fibers. More specifically, molten glass is supplied to the bushing device. Further, the glass is drawn into filaments from a number of bushing nozzles provided on the bottom surface of the bushing device, and is formed into glass fibers by focusing every predetermined number. By manufacturing using a bushing device, it is possible to continuously produce a large amount of glass fibers having a desired diameter, and it is possible to adjust the obtained glass fiber to have a variable diameter value within a predetermined range. is there.

ブッシング装置については、どのようなものであっても、所望の耐熱性を有し、充分な強度を有する装置であって、容器の一部に溶融ガラスを流出させる所定の開口部を有する装置であるならば使用することができる。ブッシング装置の他部位の構造や、付帯された装置の有無等は問わない。また、ブッッシング装置の全体寸法や形状、さらに加熱方式や孔数、孔寸法、孔形状、ノズル形状あるいはノズル数についても特に限定されることはない。そして、所定の強度を有するならどのような材料で構成されたものであっても使用することが可能である。特に好適なものとしては、白金を含有する耐熱金属によって構成されたものである。   As for the bushing device, any device having desired heat resistance and sufficient strength, and having a predetermined opening for allowing molten glass to flow out to a part of the container. Can be used if there is. The structure of other parts of the bushing device, the presence or absence of an attached device, etc. are not questioned. Further, the overall size and shape of the bushing device, and further, the heating method, the number of holes, the hole size, the hole shape, the nozzle shape or the number of nozzles are not particularly limited. And what is comprised with what kind of material if it has predetermined intensity | strength can be used. Particularly preferred is one composed of a refractory metal containing platinum.

なお、ブッシング装置へと流入する溶融ガラスの加熱方法、均質化方法などについては、任意の方法を採用することができ、溶融ガラスの流量や原料構成などについても限定されることはない。   In addition, about the heating method, the homogenization method, etc. of the molten glass which flows into a bushing apparatus, arbitrary methods can be employ | adopted and the flow rate of a molten glass, a raw material structure, etc. are not limited.

また、ブッシング装置による溶融ガラスの成形温度Txを目標成形温度に対して±20℃の範囲で計測管理しながら紡糸することが好ましい。このようにすれば、成形されるガラス繊維径の変動を抑えるためのブッシング温度の微調整が的確に行え、これによりガラス繊維の成形粘度を高度に安定化させることが可能となる。   Further, it is preferable to perform spinning while measuring and managing the molding temperature Tx of the molten glass by the bushing device in a range of ± 20 ° C. with respect to the target molding temperature. In this way, it is possible to finely adjust the bushing temperature for suppressing fluctuations in the diameter of the glass fiber to be molded, thereby making it possible to highly stabilize the molding viscosity of the glass fiber.

成形温度Txの計測管理は、どのような測定手段で温度計測を行うものであってもよい。例えば、熱電対によるものであっても、オプティカルパイロメーターのような光学的な方法によるものであってもよい。計測された結果については、随時プログラム等によって監視することが可能であり、温度の急激な上昇や下降に即応できるような加熱冷却システムをブッシング装置に付加することで、高精度な管理が可能となる。   The measurement management of the molding temperature Tx may be performed by measuring the temperature with any measuring means. For example, it may be a thermocouple or an optical method such as an optical pyrometer. The measured results can be monitored at any time by a program, etc., and by adding a heating / cooling system that can quickly respond to a sudden rise or fall in temperature, highly accurate management is possible. Become.

また各種の処理剤は、モノフィラメントを集束する際に塗布することができる。例えば、集束剤、結束剤、カップリング剤、潤滑剤、帯電防止剤、乳化剤、乳化安定剤、pH調整剤、消泡剤、着色剤、酸化防止剤、妨黴剤あるいは安定剤等を単独種あるいは複数種を任意に組み合わせて集束されたガラス繊維の表面に適量塗布し、被覆することができる。また、このような表面処理剤あるいは塗布剤は、殿粉系のものであってもプラスチック系のものであってもよい。例えば、FRP用の集束剤であれば、アクリル、エポキシ、ウレタン、ポリエステル、酢酸ビニル、酢酸ビニル・エチレン共重合体などを適宜使用することができる。   Various treatment agents can be applied when the monofilament is focused. For example, sizing agent, binding agent, coupling agent, lubricant, antistatic agent, emulsifier, emulsion stabilizer, pH adjuster, antifoaming agent, colorant, antioxidant, hindering agent or stabilizer, etc. Or it can apply | coat and coat | cover an appropriate amount on the surface of the glass fiber which was converged combining arbitrary multiple types. Further, such a surface treatment agent or coating agent may be a starch type or a plastic type. For example, in the case of a sizing agent for FRP, acrylic, epoxy, urethane, polyester, vinyl acetate, vinyl acetate / ethylene copolymer, and the like can be used as appropriate.

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.

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ガラス繊維(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 chopped strand is obtained by cutting glass fibers (strands) 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.

チョップドストランドについては、その長さ寸法や繊維径については限定されない。繊維の長さ寸法や繊維径については、用途に適応したものを選択することができる。また、チョップドストランドの製造方法についても任意のものを採用することができる。切断方法についても任意の方法を採用することができる。例えば、外周刃切断装置や内周刃切断装置、ハンマーミル等を使用することが可能である。   About a chopped strand, the length dimension and fiber diameter are not limited. About the length dimension and fiber diameter of a fiber, what was adapted for a use can be selected. Further, any method for producing chopped strands can be adopted. An arbitrary method can be adopted as a cutting method. For example, an outer peripheral blade cutting device, an inner peripheral blade cutting device, a hammer mill, or the like can be used.

また、チョップドストランドの使用形態についても特に制限されない。すなわち、チョップドストランドを平面上、或いは三次元的に無方向に積層或いは集積させ、特定の結合剤でバルク状に一体化させることができる。   Moreover, it does not restrict | limit especially about the usage form of a chopped strand. That is, chopped strands can be laminated or accumulated on a plane or three-dimensionally in a non-directional direction and integrated in a bulk shape with a specific binder.

ヤーンについては、その撚りの大きさや方向などについては特に限定されない。   As for the yarn, the size and direction of the twist are not particularly limited.

また、ロービングについては、巻き取られた繊維径やひき揃えた本数について限定されるものではない。   Moreover, about roving, it is not limited about the diameter of the wound-up fiber and the number of wires arranged.

また、本発明のガラス繊維は、上記以外にもLFTP、コンティニュアスストランドマット、ボンデッドマット、クロス、テープ、組布、あるいはミルドファイバ等の形態として利用することもできる。また、樹脂を含浸させたプレプレグとすることもできる。そして、ガラス繊維を適用する使用法、成形法などについても、スプレーアップ、ハンドレーアップ、フィラメントワインディング、射出成型、遠心成形、ローラー成形、あるいはマッチダイを使用するBMC、SMC法などにも対応することができる。   In addition to the above, the glass fiber of the present invention can also be used in the form of LFTP, continuous strand mat, bonded mat, cloth, tape, braided fabric, milled fiber, or the like. Moreover, it can also be set as the prepreg impregnated with resin. And for usage and molding methods that apply glass fiber, spray-up, hand lay-up, filament winding, injection molding, centrifugal molding, roller molding, or BMC using match die, SMC method, etc. Can do.

また本発明のガラス繊維組成物は、上記したような長繊維として使用する場合に限定されるものではなく、例えば断熱材等に使用される短繊維に成形することも可能である。この場合、ブッシング装置の使用に代えて、スピナーと呼ばれる繊維化装置により成形すればよい。   Further, the glass fiber composition of the present invention is not limited to use as the above-described long fiber, and can be formed into a short fiber used for a heat insulating material, for example. In this case, it may be formed by a fiberizing device called a spinner instead of using a bushing device.

本発明のガラス繊維は、有機媒体、コンクリート又はモルタルと複合化させることができる。   The glass fiber of the present invention can be combined with an organic medium, concrete or mortar.

ここで、有機媒体とは、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂などの有機樹脂に代表されるものである。また、コンクリートはセメントと砂、砂利、水を混合したもの、モルタルはセメントと砂、水を混合したものである。   Here, the organic medium is typified by an organic resin such as a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Concrete is a mixture of cement, sand, gravel and water, and mortar is a mixture of cement, sand and water.

有機媒体の種類については、用途に応じて適宜最適な樹脂を単独、あるいは複数種併用することが可能であり、他の構造補強材、例えば炭素繊維やセラミックス繊維、ビーズ材等も併用することもできる。   As for the type of organic medium, it is possible to use one or more types of optimal resins as appropriate depending on the application, and other structural reinforcing materials such as carbon fibers, ceramic fibers, bead materials, etc. may be used in combination. it can.

また、コンクリートやモルタルを構成する各種成分の配合割合やセメントの種類についても特に限定するものではない。フライアッシュ等も添加することができる。   Further, the mixing ratio of various components constituting the concrete or mortar and the type of cement are not particularly limited. Fly ash etc. can also be added.

本発明のガラス繊維複合材料は、具体的に次の様な用途での使用が可能である。例えば、電子機器関連用途では、プリント配線基板、絶縁板、端子板、IC用基板、電子機器ハウジング材、ギアテープリール、各種収納ケース、光部品用パッケージ、電子部品用パッケージ、スイッチボックス、絶縁支持体などがあり、車載関連用途では、車体屋根材(ルーフ材)、窓枠材、車体フロント、カーボディ、ランプハウス、エアスポイラー、フェンダーグリル、タンクトロリー、ベンチレーター、水タンク、汚物タンク、座席、ノーズコーン、フェンダーグリル、カーテン、フィルター、エアコンダクト、マフラーフィルター、ダッシュパネル、ファンブレード、ラジエータータイヤ、タイミングベルトなどがあり、航空機関連用途では、エンジンカバー、エアダクト、シートフレーム、コンテナ、カーテン、内装材、サービストレイ、タイヤ、防振材、タイミングベルトなどがあり、造船、陸運海運関連用途では、モーターボート、ヨット、漁船、ドーム、ブイ、海上コンテナ、フローター、タンク、信号機、道路標識、カーブミラー、コンテナ、パレット、ガードレール、照明灯カバー、火花保護シートなどがあり、農業関連用途では、ビニールハウス、サイロタンク、スプレーノズル、支柱、ライニング、土壌改良剤などがあり、建設・土木・建材関連では、バスタブ、バストイレユニット、便槽、浄化槽、水タンク、内装パネル、カプセル、バルブ、ノブ、壁補強材、プレキャストコンクリートボード、平板、並板、テント、シャッター、外装パネル、サッシ、配管パイプ、貯水池、プール、道路、構造物側壁、コンクリート型枠、ターポリン、防水ライニング、養生シート、防虫網などがあり、工業施設関連用途では、バグフィルター、下水道パイプ、浄水関連装置、妨振コンクリート補強材(GRC)、貯水槽、ベルト、薬品槽、反応槽、容器、ファン、ダクト、耐蝕ライニング、バルブ、冷蔵庫、トレー、冷凍庫、トラフ、機器部品、電動機カバー、絶縁ワイヤ、変圧器絶縁、ケーブルコード、作業服、カーテン、蒸発パネル、機器ハウジングなどがあり、レジャースポーツ関連用途では、釣竿、スキー、アーチェリー、ゴルフクラブ、プール、カヌー、サーフボード、カメラ筐体、ヘルメット、衝撃保護防具、植木鉢、表示ボードなどがあり、日用品関連用途では、テーブル、椅子、ベッド、ベンチ、マネキン、ゴミ箱、携帯端末保護材などがある。   Specifically, the glass fiber composite material of the present invention can be used in the following applications. For example, in applications related to electronic equipment, printed wiring boards, insulating boards, terminal boards, IC boards, electronic equipment housing materials, gear tape reels, various storage cases, optical parts packages, electronic parts packages, switch boxes, insulation supports For vehicle-related applications, vehicle roofing materials (roof materials), window frame materials, car body fronts, car bodies, lamp houses, air spoilers, fender grills, tank trolleys, ventilators, water tanks, filth tanks, seats, There are nose cones, fender grills, curtains, filters, air conditioning ducts, muffler filters, dash panels, fan blades, radiator tires, timing belts, etc. For aircraft-related applications, engine covers, air ducts, seat frames, containers, curtains, interior materials , Service There are trays, tires, anti-vibration materials, timing belts, etc. For shipbuilding, land transportation and shipping related applications, motor boats, yachts, fishing boats, domes, buoys, marine containers, floaters, tanks, traffic lights, road signs, curved mirrors, containers, pallets , Guardrails, lighting lamp covers, spark protection sheets, etc., for agriculture-related applications, there are greenhouses, silo tanks, spray nozzles, struts, linings, soil conditioners, etc. For construction, civil engineering and building materials, bathtubs, baths Toilet unit, toilet tank, septic tank, water tank, interior panel, capsule, valve, knob, wall reinforcement, precast concrete board, flat plate, parallel plate, tent, shutter, exterior panel, sash, piping pipe, reservoir, pool, road , Side wall of structure, concrete formwork, tarpaulin, waterproof liner , Curing sheets, insect screens, etc. For industrial facilities, bug filters, sewer pipes, water purification equipment, anti-vibration concrete reinforcement (GRC), water tanks, belts, chemical tanks, reaction tanks, containers, fans , Ducts, corrosion-resistant linings, valves, refrigerators, trays, freezers, troughs, equipment parts, motor covers, insulation wires, transformer insulation, cable cords, work clothes, curtains, evaporation panels, equipment housings, etc. In, there are fishing rods, skis, archery, golf clubs, pools, canoes, surfboards, camera housings, helmets, shock protection armor, flower pots, display boards, etc.In daily goods related applications, tables, chairs, beds, benches, mannequins, There are trash cans and mobile phone protection materials.

また、本発明のガラス繊維組成物は、スペーサー材料として使用することもできる。例えば、液晶テレビやパソコンの表示装置として利用される液晶表示装置において、2枚の基板ガラス間の間隔を保持するために用いられる液晶スペーサー用途として用いることができる。この用途の場合、モノフィラメントを集束させず、単体で使用する。   The glass fiber composition of the present invention can also be used as a spacer material. For example, in a liquid crystal display device used as a display device for a liquid crystal television or a personal computer, it can be used as a liquid crystal spacer used to maintain a distance between two substrate glasses. In this case, the monofilament is not focused but used alone.

さらに、本発明のガラス繊維はリサイクルも可能である。すなわち、本発明のガラス繊維を含有する物品から再溶融工程を経て、繊維形状、あるいは球状や粒状等の繊維以外の各種形状に成形して他の用途に使用してもよい。例えば、土壌添加材、コンクリート添加材あるいは骨材、アスファルト添加材などとしても使用できる。   Furthermore, the glass fiber of the present invention can be recycled. That is, an article containing the glass fiber of the present invention may be subjected to a remelting step to be shaped into a fiber shape or various shapes other than a fiber such as a spherical shape or a granular shape and used for other purposes. For example, it can be used as a soil additive, a concrete additive, an aggregate, an asphalt additive, or the like.

以下に本発明のガラス繊維用組成物及びガラス繊維について、実施例に基づいて具体的に説明する。
[実施例1]
表1は、本発明の実施例(試料No.1〜10)及び比較例(試料No.11)を示している。
Below, the composition for glass fibers and glass fiber of this invention are demonstrated concretely based on an Example.
[Example 1]
Table 1 shows Examples (Sample Nos. 1 to 10) and Comparative Examples (Sample No. 11) of the present invention.

試料No.1〜11の各ガラス試料は、以下の手順で調製し、各評価に供した。   Sample No. Each glass sample of 1-11 was prepared in the following procedures, and used for each evaluation.

まず、それぞれのガラス組成となるようにガラス原料を所定量秤量して混合したガラスバッチ原料を、白金ロジウム坩堝に投入し、間接加熱方式の電気炉内にて大気雰囲気中で1500℃、5時間の加熱溶融を実施した。尚、均質な溶融ガラスとするために加熱溶融の途中で耐熱性撹拌棒を使用して溶融ガラスの撹拌を行った。   First, a glass batch raw material obtained by weighing and mixing a predetermined amount of glass raw material so as to have each glass composition is put into a platinum rhodium crucible, and is heated at 1500 ° C. for 5 hours in an air atmosphere in an indirect heating type electric furnace. Was heated and melted. In order to obtain a homogeneous molten glass, the molten glass was stirred using a heat-resistant stirrer during heating and melting.

その後、均質な状態となった溶融ガラスをカーボン製の鋳型に流し出して所定形状に鋳込み成形を行い、徐冷操作を行って最終的な計測用のガラス成形体を得た。   Thereafter, the molten glass in a homogeneous state was poured out into a carbon mold, cast into a predetermined shape, and slowly cooled to obtain a final glass molded body for measurement.

表1に示した実施例の各ガラス組成物についての物理特性は、以下の手順で計測した。   The physical characteristics of each glass composition of the examples shown in Table 1 were measured by the following procedure.

溶融ガラスの粘性値が10dPa・sに相当する成形温度Txについては、各ガラス成形体をアルミナ製坩堝に投入して、再加熱し、融液状態にまで加熱した後に、白金球引き上げ法に基づいて計測した各粘性値の複数の計測によって得られた粘性曲線の内挿によって算出した。 Regarding the molding temperature Tx corresponding to a viscosity value of 10 3 dPa · s of the molten glass, each glass molded body was put into an alumina crucible, reheated and heated to a molten state, and then a platinum ball pulling method. It was calculated by interpolation of viscosity curves obtained by multiple measurements of each viscosity value measured based on.

また、液相温度Tyについては、各ガラス成形体を所定形状に切断して所定粒度に粉砕加工し、微粉砕物を除去して、所定範囲の表面積となるように300μmから500μmの粒度範囲に調整し、白金製の容器に適切な嵩密度を有する状態に充填して、最高温度を1250℃に設定した間接加熱型の温度勾配炉内に入れて静置し、16時間大気雰囲気中で加熱操作を行った。その後に白金製容器ごと試験体を取り出し、室温まで放冷後、偏光顕微鏡によって析出結晶の同定と析出温度である液相温度Tyの特定作業を行った。   Also, for the liquidus temperature Ty, each glass molded body is cut into a predetermined shape and pulverized to a predetermined particle size, and the finely pulverized product is removed to a particle size range of 300 μm to 500 μm so as to have a predetermined surface area. Adjust and fill a platinum container with an appropriate bulk density, place it in an indirect heating type temperature gradient furnace set at a maximum temperature of 1250 ° C, and heat it in the atmosphere for 16 hours The operation was performed. Thereafter, the test specimen was taken out together with the platinum container, allowed to cool to room temperature, and then identified with a polarizing microscope and the specific operation of the liquidus temperature Ty, which is the deposition temperature, was performed.

また成形温度Txと液相温度Tyの温度差を示すΔTxyは、上記の方法で求めた成形温度Txと液相温度Tyから算出した。   Further, ΔTxy indicating a temperature difference between the molding temperature Tx and the liquidus temperature Ty was calculated from the molding temperature Tx and the liquidus temperature Ty obtained by the above method.

以上の試験によって、本発明の実施例である試験No.1〜10の試料は、表1に示したようにガラス繊維の成形に適したガラス組成を有するため、成形温度Txが1174〜1194℃、液相温度Tyが1030〜1072℃、ΔTxyが110〜154℃であり、低温で成形可能であり、しかも成形時の失透が生じ難い材質であることが確認できた。   By the above test, test No. which is an example of the present invention. Since the samples 1 to 10 have a glass composition suitable for molding glass fibers as shown in Table 1, the molding temperature Tx is 1174 to 1194 ° C., the liquidus temperature Ty is 1030 to 1072 ° C., and ΔTxy is 110 to 110. It was 154 ° C., and it was confirmed that the material could be molded at a low temperature and was not easily devitrified during molding.

一方、比較例である試料No.11のガラス組成物は、SrOやBaOを含んでいないため、液相温度Tyが1140℃と高く、またアルカリ土類金属酸化物の合量が22%と少ないため、成形温度Txが1270℃と高かった。
[実施例2]
次いで、本発明のガラス繊維用組成物を使用することによって実現できるガラス繊維について説明する。
On the other hand, sample No. which is a comparative example. Since the glass composition of No. 11 does not contain SrO or BaO, the liquidus temperature Ty is as high as 1140 ° C., and the total amount of the alkaline earth metal oxide is as low as 22%, so that the molding temperature Tx is 1270 ° C. it was high.
[Example 2]
Next, glass fibers that can be realized by using the glass fiber composition of the present invention will be described.

例えば、実施例1の試料No.1のガラス組成を有するガラス繊維用組成物を溶融した後、白金製のノズルを有するブッシング装置に供給し、直径3μmのモノフィラメントをブッシングノズルから引き出す。このモノフィラメントに集束剤を塗布し、複数本束ねてストランドとする。   For example, sample no. After the glass fiber composition having the glass composition of 1 is melted, it is supplied to a bushing device having a platinum nozzle, and a monofilament having a diameter of 3 μm is pulled out from the bushing nozzle. A sizing agent is applied to the monofilament, and a plurality of bundles are bundled to form a strand.

このブッシング装置には、熱電対計測でブッシング温度に該当するブッシング装置内の溶融ガラスの温度を常時監視できるシステムが作動するように設計されている。監視温度幅は目標とする成形温度に対して±20℃であり、成形温度が監視温度幅から外れた場合、それを是正するように温度調整が行われる。このため、安定した成形紡糸が可能となっている。   This bushing device is designed to operate a system capable of constantly monitoring the temperature of the molten glass in the bushing device corresponding to the bushing temperature by thermocouple measurement. The monitored temperature range is ± 20 ° C. with respect to the target molding temperature, and when the molding temperature deviates from the monitored temperature range, temperature adjustment is performed so as to correct it. For this reason, stable forming spinning is possible.

このように本発明の組成物を使用すれば、連続成形しても糸切れが発生しにくいため、繊維径の安定したガラス繊維とすることが可能である。   As described above, when the composition of the present invention is used, yarn breakage hardly occurs even when continuously formed, so that glass fibers having a stable fiber diameter can be obtained.

以上のように、本発明のガラス繊維組成物を適用したガラス繊維、及びガラス繊維含有複合材は、優れた性能を発揮するものであり、産業のあらゆる分野に適用することが可能となるものである。特に細番手が要求される用途/分野において極めて有用である。
As described above, the glass fiber to which the glass fiber composition of the present invention is applied, and the glass fiber-containing composite material exhibit excellent performance, and can be applied to all fields of industry. is there. Particularly useful in applications / fields where fine counts are required.

Claims (8)

酸化物換算の質量百分率表示でSiO 50〜60%、Al 10〜16%、B %、MgO 0.1〜5%、CaO 16〜30%、SrO 0.1〜2%、BaO 0.1〜2%、MgO+CaO+SrO+BaO 22〜30%、NaO 0〜2%、KO 0〜2%、LiO+NaO+K0.1〜2%、P 0〜3%含有することを特徴とするガラス繊維組成物。 SiO 2 50-60% by mass percentage of oxide equivalent, Al 2 O 3 10~16%, B 2 O 3 1 ~ 7%, MgO 0.1 ~5%, CaO 16~30%, SrO 0. 1~2%, BaO 0.1~2%, MgO + CaO + SrO + BaO 22~30%, Na 2 O 0~2%, K 2 O 0~2%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0.1 ~2%, P glass fiber composition characterized in that it contains 2 O 5 0~3%. 成形温度Txが1250℃以下であり、かつ液相温度Tyが1130℃以下であることを特徴とする請求項1に記載のガラス繊維組成物。   2. The glass fiber composition according to claim 1, wherein the molding temperature Tx is 1250 ° C. or less and the liquidus temperature Ty is 1130 ° C. or less. 成形温度Txと液相温度Tyとの温度差△Txyが100℃以上であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のガラス繊維組成物。   The glass fiber composition according to claim 1 or 2, wherein a temperature difference ΔTxy between the molding temperature Tx and the liquidus temperature Ty is 100 ° C or more. 請求項1〜3の何れかのガラス繊維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 3. 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あることを特徴とする請求項4に記載のガラス繊維。   The glass fiber according to claim 4, wherein the glass fiber is in the form of chopped strand, yarn, or roving. 請求項4又は5に記載のガラス繊維を有機媒体、コンクリート又はモルタルと複合化させてなることを特徴とするガラス繊維含有複合材料。   A glass fiber-containing composite material comprising the glass fiber according to claim 4 or 5 combined with an organic medium, concrete or mortar. 酸化物換算の質量百分率表示でSiO 50〜60%、Al 10〜16%、B %、MgO 0.1〜5%、CaO 16〜30%、SrO 0.1〜2%、BaO 0.1〜2%、MgO+CaO+SrO+BaO 22〜30%、NaO 0〜2%、KO 0〜2%、LiO+NaO+K0.1〜2%、P 0〜3%含有するガラスとなるようにガラス原料を調合し、溶融した後、紡糸してガラス繊維に成形することを特徴とするガラス繊維の製造方法。 SiO 2 50-60% by mass percentage of oxide equivalent, Al 2 O 3 10~16%, B 2 O 3 1 ~ 7%, MgO 0.1 ~5%, CaO 16~30%, SrO 0. 1~2%, BaO 0.1~2%, MgO + CaO + SrO + BaO 22~30%, Na 2 O 0~2%, K 2 O 0~2%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 0.1 ~2%, P A glass raw material is prepared so as to be a glass containing 2 O 5 0 to 3%, melted, then spun and formed into glass fiber. 目標成形温度に対して±20℃の範囲で計測管理しながら紡糸することを特徴とする請求項7に記載のガラス繊維の製造方法。   The method for producing glass fibers according to claim 7, wherein spinning is performed while measuring and managing in a range of ± 20 ° C. with respect to a target molding temperature.
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