JP7480832B1 - 石英ガラス繊維の保管方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1.SiO2を95質量%以上含み、比表面積が5.0m2/g以下である石英ガラス繊維の保管方法であって、
100℃以下かつ容積絶対湿度が15g/m3以下となる雰囲気で保管し、かつ
上記条件下で保管後の石英ガラス繊維の吸水率が0.10質量%以下であることを特徴とする石英ガラス繊維の保管方法。
2.前記容積絶対湿度が、10g/m3以下の雰囲気で保管する1記載の石英ガラス繊維の保管方法。
3.前記容積絶対湿度が、5g/m3以下の雰囲気で保管する2記載の石英ガラス繊維の保管方法。
4.保管後の石英ガラス繊維の10GHzにおける誘電正接が、保管前に対して1.3倍以下である、1~3のいずれかに記載のガラス繊維の保菅方法。
5.保管後の石英ガラス繊維の10GHzにおける誘電正接が0.0010以下である、1~4のいずれかに記載のガラス繊維の保菅方法。
6.保管後の石英ガラス繊維の40GHzにおける誘電正接が0.0015以下である、1~5のいずれかに記載のガラス繊維の保菅方法。
7.1~6のいずれかに記載の保管方法の条件を保ったまま輸送する輸送方法。
[石英ガラス繊維]
本発明におけるガラス繊維とは、フィラメント、ストランド、チョップドストランド、ヤーン、ミルドファイバー、平織りクロス、朱子織クロス、扁平クロス、不織布等のガラスクロスも含むものをいう。中でも、平織りガラスクロスが本発明の効果を確認する上で好適である。
石英ヤーンは、上記で作製したストランドに撚りをかけることで得られる。撚りの頻度としては、25mmあたり0.1~5.0回が好ましい。チョップドストランドは、得られたストランドを数μm~数mmの長さでカットすることで得られ、ミルドファイバーはストランドやヤーンを粉砕することで得られる。
本発明における石英ガラス繊維の比表面積は5.0m2/g以下であり、1m2/g以下が好ましく、0.5m2/g以下がより好ましい。下限は特に限定されず、0.01m2/g等から適宜選定される。比表面積が5m2/gを超えると、容積絶対湿度が15g/m3以下であっても、吸着水と接触する表面積が非常に大きくなるため、吸着水が吸着してしまい、低く誘電正接を保つことができない。比表面積の算出方法は、BET法等のN2ガス吸着による方法にて測定する。
本発明における保管とは倉庫等の一定の場所に置いておくことや、輸送時等ガラス繊維を次工程で加工していない状態をいう。なお、加工工程間の加工が行われていない状況も含まれる。本発明の保管方法は、100℃以下かつ容積絶対湿度が15g/m3以下となる雰囲気下で保管する。
本発明は、上記保管方法を保ったまま輸送する輸送方法を提供する。好適な範囲は上記と同じである。輸送時の梱包に関してはガラス繊維が容積絶対湿度15g/m3以下の空間に梱包されていれば特には限定されず、例えば、石英ガラス繊維を水蒸気透過度の低い、フィルム、シート、袋等の防湿剤でガラス繊維を包むことが挙げられる。防湿剤に関しては特には限定されないが、アルミやポリエチレン等が挙げられる。前記防湿剤の水蒸気透過度は、5g/m2・24h以下が好ましく、1g/m2・24h以下がさらに好ましく、0.1g/m2・24h以下が最も好ましい。水蒸気透過度の測定方法についてはJISZ0208-1976に記載の方法で測定ができる。梱包の形状としてはガラス繊維が容積絶対湿度15g/m3以下の空間に梱包されていれば特には限定されず、ガラス繊維を防湿剤に直接梱包してもガラス繊維を段ボール等の梱包材に入れて、梱包材ごと防湿剤で梱包してもよい。
本発明の石英ガラス繊維の保管方法によって得られた石英ガラス繊維の吸水率は、0.10質量%以下であり、0.05質量%以下が好ましい。吸水率が0.10質量%を超えると、着水の影響が大きく誘電正接に影響して石英ガラス繊維の誘電正接を悪化させる。なお、下限は特に限定されず、0質量%等であってもよい。容積絶対湿度を15g/m3以下で保管することで、吸水率を調整することができる。本発明の保管方法の評価に関しては、保管期間にかかわらず、保管終了後に吸着水を評価する。吸水率に関しては、ガラスクロスの場合は、JISR3420に記載の水分率、ミルドファイバーの場合は、JISK1150に記載の乾燥減量から算出できる。測定は、保管3日後に固定することも可能である。
本発明における保管方法で保管後の石英ガラス繊維の誘電正接は、10GHzで0.0010以下が好ましく、0.0008以下がより好ましい。40GHzで0.0015以下が好ましく、0.0012以下がより好ましい。保管後の誘電正接は、実質的に吸着水を取り除いた石英ガラス繊維本来の誘電正接である。上記範囲内とすることで、吸着水以外の影響が小さくなり、本発明の吸着水を除去するという効果がより向上する。本発明の保管方法の評価に関しては、保管期間にかかわらず、保管終了後に誘電正接を評価する。なお、誘電正接の測定方法は、実施例に記載の方法である。測定は、保管3日後に固定することも可能である。
本発明における保管方法で保管する前の石英ガラス繊維の誘電正接は、10GHzで0.0015以下が好ましく、0.0010以下がより好ましい。40GHzで0.0020以下が好ましく、0.0015以下がより好ましい。このような範囲で本発明の効果をより得ることができる。
本発明における保管方法で3日保管した石英ガラス繊維の10GHzにおける誘電正接、つまり誘電正接の比は1.3倍以下が好ましく、1.1倍以下がより好ましく、1.0倍以下がさらに好ましい。保管後の石英ガラス繊維の誘電正接は、10GHzで0.0015以下が好ましく、0.0010以下がより好ましく、40GHzで0.0020以下が好ましく、0.0015以下がより好ましい。
SiO2が99.9質量%以上の石英ガラスインゴットを加熱延伸して、直径5.3μmの石英ガラスフィラメントからなる石英ガラス繊維を作製した。この石英ガラス繊維に、上記の石英ガラス繊維集束剤(澱粉3.0質量%、牛脂0.5質量%、乳化剤0.1質量%、残部水)を、アプリケーターにて塗布した後に集束機により集束し、巻き取って石英ガラスフィラメント本数200本の石英ガラスストランドを作製した。巻き取った石英ガラスストランドに24T/mの撚りを掛け、石英ガラスヤーンを作製した(Q-D450)。
ガラスクロス製造時に得られたQ-D450を、ナイロンボールミル及びナイロンボール(三庄インダストリー(株)製)を用いて室温で1時間粉砕した後、篩で繊維長の平均長が15μmとなるように調整した粉砕物を得た。
得られた粉砕物を、電気炉B80×85×200-3Z12-10(ネムス(株)製)を用いて700℃で10時間加熱し、上記粉砕物に付着した有機不純物を除去して石英ガラスミルドファイバーを得た(SQ3)。
なお、SQ3には平均繊維長15μmの繊維状粉砕物と繊維形状を保てなかった粒径5.3μm以下の破砕粉砕物が含まれる。
その後、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン:KBM-503の付着量が1質量%となる様にシラン処理した(SQ3-CF)。
シラン処理済み1078石英ガラスクロス(SQ1-CF)を、エスペック社製低湿度型恒温恒湿器(PDL-3J)に入れ、25℃・容積絶対湿度7.0g/m3で3日間保管した。
SQ1-CFを、サンプラテック社製アクリル真空デシケーター(SNH型)に入れ、真空にした後、アズワン社製湿度調整ユニット(STU-1)によって作製した、容積絶対湿度7.0g/m3の空気で置換し続けた。デシケーター(PDL-3J)をヤマト社製送風定温恒温器DKN602に入れ、80℃で3日保管した。
SQ1-CFを、ナカトミ社製コンプレッサー式除湿機DM-10を容積絶対湿度を12g/m3とした部屋で、25℃で3日保管した。
SQ1-CFを、サンプラテック社製アクリル真空デシケーター(SNH型)に入れ、真空にした後、HITATHI社製インバーターパッケージオイルフリーベビコン POD-15VNPを用いて作製した容積絶対湿度0.8g/m3の空気で置換し続けた。その中にSQ1-CFを入れて25℃で3日保管した。
保管時間を1時間にした以外は実施例4と同様に保管した。
保管時間を12時間にした以外は実施例4と同様に保管した。
保管時間を1日にした以外は実施例4と同様に保管した。
保管時間を180日にした以外は実施例4と同様に保管した。
保管時間を365日にした以外は実施例4と同様に保管した。
置換する空気を容積絶対湿度が0.1g/m3の窒素(巴商会社製)で置換し続けた以外は実施例4と同様にSQ1-CFを保管した。
SQ1-CFをサンプラテック社製アクリル真空デシケーター(SNH型)に入れ、真空にしたまま25℃で3日保管した。
シラン処理を行っていないSQ1を実施例1と同様に保管した。
SQ2-CFを実施例1と同様の方法で保管した。
SQ3-CFを実施例1同様に保管した。
比較例1で得られたSQ1-CFを実施例1の条件で再度同様に保管した。
SQ1-CFを最大吸湿量が35質量%のトラスコ中山社製のA型シリカゲルTSG-100A 500gと共に、水蒸気透過度4.8g/m2/dayの三友社製ポリエチレン袋HR-502で包み、露点が24℃の空間で3日間保管した。この際ガラス繊維と共にAND社製温湿度計AD-5696を同梱し平均容積絶対湿度は14g/m3であった。この際、ポリエチレン袋の表面積は3.2m2であった。
SQ1-CFを最大吸湿量が35質量%のトラスコ中山社製のA型シリカゲルTSG-100A 100gと共に水蒸気透過度0.5g/m2/dayのサンユー印刷社製防湿フィルムP-1で包み、露点が24℃の空間で3日間保管した。この際ガラス繊維と共にAND社製温湿度計AD-5696を同梱した。平均容積絶対湿度は12g/m3であった。この際、防湿フィルムP-1の表面積は3.2m2であった。
SQ1-CFを最大吸湿量が35質量%のトラスコ中山社製のA型シリカゲルTSG-100A 100gと共に水蒸気透過度0.1g/m2/dayのサンユー印刷社製防湿フィルムP-3で包み、露点が24℃の空間で3日間保管した。この際ガラス繊維と共にAND社製温湿度計AD-5696を同梱し平均容積絶対湿度は10g/m3であった。この際、防湿フィルムP-3の表面積は3.2m2であった。
SQ1-CFを最大吸湿量が210質量%のサンユー印刷社製の塩化マグネシウム系乾燥材DryMax100gと共に水蒸気透過度0.1g/m2/dayのサンユー印刷社製防湿フィルムP-3で包み、露点が24℃の空間で3日間保管した。この際ガラス繊維と共にAND社製温湿度計AD-5696を同梱し平均容積絶対湿度は8.4g/m3であった。この際、防湿フィルムP-1の表面積は3.2m2であった。
SQ1-CFを水蒸気透過度0.1g/m2/dayのサンユー印刷社製防湿フィルムP-3で包み、露点が24℃の空間で3日間保管した。この際ガラス繊維と共にAND社製温湿度計AD-5696を同梱し平均容積絶対湿度は13g/m3であった。この際、防湿フィルムP-1の表面積は3.2m2であった。
SQ1-CFをエスペック社製小型環境試験機(SH-222)に入れ25℃、容積絶対湿度20g/m3で3日間保管した。
ガラスクロス製造時に得られたQ-BC5000をナイロンボールミル及びナイロンボール(三庄インダストリー(株)製)を用いて室温で5時間粉砕した後、篩で繊維長の平均長が4μmとなるように調整した粉砕物を得た。
得られた粉砕物を電気炉B80×85×200-3Z12-10(ネムス(株)製)を用いて700℃で10時間加熱して上記粉砕物に付着した有機不純物を除去して石英ガラスミルドファイバーを得た。(SQ4)
なおSQ4には平均繊維長4μmの繊維状粉砕物と繊維形状を保てなかった粒径3.6μm以下の破砕粉砕物が含まれる。
その後、KBM-503の付着量が1質量%となる様にシラン処理した(SQ4-CF)。得られたSQ4-CFを実施例1の条件で保管した。比較例2は、保管前の誘電正接が低いものであったが、比較例の保管方法では、誘電正接が上昇しており、3日間保管した石英ガラス繊維の10GHzにおける誘電正接が、保管前に対して1.4倍となっていた。
SQ1-CFを水蒸気透過度11.2g/m2/dayの日本サニパック製低密度ポリエチレン袋 E12F-CLで包み、露点が24℃の空間で3日間保管した。この際ガラス繊維と共にAND社製温湿度計AD-5696を同梱し平均容積絶対湿度は23g/m3であった。この際、低密度ポリエチレン袋E12F-CLの表面積は3.2m2であった。
1.比表面積の測定
島津製作所社製トライスターII Plus 3030を用いてSQ1~SQ4についてBET法にて測定した。
電池式のAND社製温湿度計AD-5696を用いて温度(℃)と相対湿度(%)を測定し、下記式で容積絶対湿度を算出した。実施例1~15、比較例1,2のように容積絶対湿度を一定に保てる場合は保存期間終了時の容積絶対湿度のみを測定した。実施例16~20、比較例3については6時間毎に測定し、その平均値を容積絶対湿度とした。
〈ガラスクロス〉
JISR3420に記載の水分率に従って測定した。
〈ミルドファイバー〉
JISK1150に記載の乾燥減量に従って測定した。
〈ガラスクロス〉
ガラスクロスの10GHz及び40GHzの誘電正接はエーイーティー社製空洞共振器(TE011モード)を用いて測定した。なおガラスクロスの厚みは理論膜厚を用いて測定しており、ガラスクロスの理論膜厚は
理論膜厚t(μm)=目付量(g/m2)/比重(g/cm3)
から算出した。
ミルドファイバーの誘電正接の計算方法を示す。
下記表1に示す割合で、ミルドファイバーを低誘電率マレイミド樹脂(SLK-3000、信越化学工業(株)製)と、硬化剤としてラジカル重合開始剤であるジクミルパーオキサイド(パークルD、日油(株)製)を含むアニソール溶剤に混合して分散させ、溶解してワニスを作製した。
ミルドファイバーを樹脂に対して体積%で0%、17.6%、33.3%、48.1%となるように添加し、バーコーターで厚さ200mmに引き延ばし、80℃で30分間、乾燥機に入れてアニソール溶剤を除去することで未硬化のマレイミド樹脂組成物を調製した。
得られた樹脂硬化シートを50mm×50mmの大きさに切り、10GHz及び40GHzの誘電正接を、空洞共振器を用いて測定した。
誘電正接比=保管後の石英繊維の誘電正接/保管前の石英繊維の誘電正接
6.水蒸気透過度の測定
JISZ0208-1976に記載の防湿包装材料の水蒸気透過度試験方法(カップ法)にて測定を行った。
7.最大吸湿量の測定
JISZ0701-1977に記載の相対湿度90%の条件で測定を行った。
Claims (10)
- SiO2を95質量%以上含み、比表面積が5.0m2/g以下である石英ガラス繊維の保管方法であって、
100℃以下かつ容積絶対湿度が15g/m3以下となる雰囲気で、3日~3年保管し、かつ
上記条件下で保管後の石英ガラス繊維の吸水率が0.10質量%以下、及び
保管後の石英ガラス繊維の10GHzにおける誘電正接が0.0010以下であることを特徴とする石英ガラス繊維の保管方法。 - 前記容積絶対湿度が、10g/m3以下の雰囲気で保管する請求項1記載の石英ガラス繊維の保管方法。
- 前記容積絶対湿度が、5g/m3以下の雰囲気で保管する請求項2記載の石英ガラス繊維の保管方法。
- 保管後の石英ガラス繊維の吸水率が0.03質量%以下である、請求項1記載の石英ガラス繊維の保管方法。
- 保管後の石英ガラス繊維の10GHzにおける誘電正接が、保管前に対して1.3倍以下である、請求項1記載のガラス繊維の保菅方法。
- 保管後の石英ガラス繊維の40GHzにおける誘電正接が0.0015以下である、請求項1記載のガラス繊維の保菅方法。
- SiO 2 を95質量%以上含み、比表面積が5.0m 2 /g以下であり、シラン処理をしたシラン処理石英ガラス繊維の保管方法である、請求項1記載のガラス繊維の保菅方法。
- 保管温度が10~80℃である、請求項1記載のガラス繊維の保菅方法。
- 保管する前の石英ガラス繊維の誘電正接が、10GHzで0.0015以下である請求項1記載のガラス繊維の保菅方法。
- 請求項1~9のいずれか1項記載の保管方法の条件を保ったまま輸送する輸送方法。
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