JPH1121147A - 高強度ガラス繊維用組成物 - Google Patents
高強度ガラス繊維用組成物Info
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- JPH1121147A JPH1121147A JP17669497A JP17669497A JPH1121147A JP H1121147 A JPH1121147 A JP H1121147A JP 17669497 A JP17669497 A JP 17669497A JP 17669497 A JP17669497 A JP 17669497A JP H1121147 A JPH1121147 A JP H1121147A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C13/00—Fibre or filament compositions
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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- H05K1/03—Use of materials for the substrate
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プリント基板に使用した場合に絶縁抵抗の劣
化原因となりうるホローファイバーがほとんどなく、ま
た溶融時間の短い高強度ガラス繊維が得られるガラス繊
維用組成物を提供する。 【解決手段】 重量基準で、SiO2 60〜70%、
Al2O3 17〜27%、MgO 7〜17%および遷
移金属酸化物0.1〜1.0%の組成を有するガラス繊
維用組成物とすることにより、溶融工程で発生する泡が
少なくなり、溶融時間が短く、ホローファイバーの発生
がほとんど見られない高強度ガラス繊維を得ることがで
きる。
化原因となりうるホローファイバーがほとんどなく、ま
た溶融時間の短い高強度ガラス繊維が得られるガラス繊
維用組成物を提供する。 【解決手段】 重量基準で、SiO2 60〜70%、
Al2O3 17〜27%、MgO 7〜17%および遷
移金属酸化物0.1〜1.0%の組成を有するガラス繊
維用組成物とすることにより、溶融工程で発生する泡が
少なくなり、溶融時間が短く、ホローファイバーの発生
がほとんど見られない高強度ガラス繊維を得ることがで
きる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高強度ガラス繊維用
組成物に関し、さらに詳しくは、溶融工程において泡の
生成が少なく、そのためプリント基板に使用した場合に
絶縁抵抗の劣化の原因となるホローファイバーがほとん
どない上、溶融時間の短い高強度ガラス繊維を与えるガ
ラス繊維用組成物に関するものである。
組成物に関し、さらに詳しくは、溶融工程において泡の
生成が少なく、そのためプリント基板に使用した場合に
絶縁抵抗の劣化の原因となるホローファイバーがほとん
どない上、溶融時間の短い高強度ガラス繊維を与えるガ
ラス繊維用組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】プリント配線板などに使用されるガラス
繊維には、高強度のものが要求され、このような高強度
ガラス繊維用のガラス素材としては、例えば(1)Mg
O約4〜25重量%を加えた本質的にSiO2とAl2O
3からなる組成であって、具体的には重量基準でSiO2
55〜85%、Al2O3 10〜35%およびMgO
4〜25%の組成を有するガラス(特公昭48−30
125号公報)、(2)重量基準で、SiO2 54〜
72%、Al2O3 11〜32%、MgO 7.5〜2
2%、As2O3少なくとも0.1%、CaO 0〜5
%、Li2O 0〜2%、B2O3 0〜2%およびLa2
O3 0〜5%の組成を有するガラス(特公昭45−1
1228号公報)などが知られている。
繊維には、高強度のものが要求され、このような高強度
ガラス繊維用のガラス素材としては、例えば(1)Mg
O約4〜25重量%を加えた本質的にSiO2とAl2O
3からなる組成であって、具体的には重量基準でSiO2
55〜85%、Al2O3 10〜35%およびMgO
4〜25%の組成を有するガラス(特公昭48−30
125号公報)、(2)重量基準で、SiO2 54〜
72%、Al2O3 11〜32%、MgO 7.5〜2
2%、As2O3少なくとも0.1%、CaO 0〜5
%、Li2O 0〜2%、B2O3 0〜2%およびLa2
O3 0〜5%の組成を有するガラス(特公昭45−1
1228号公報)などが知られている。
【0003】しかしながら、前記(1)の組成を有する
ガラス(Sガラス)においては、100ポイズの粘度を
得るための温度(以下、溶融温度と称す)が1600℃
以上と高いために、その製造工程において溶融炉の炉材
が浸食されやすく、そのため炉の耐熱性を考慮して比較
的低温で溶融すると、溶融炉中のガラスの粘度が高くな
って、溶融工程で発生する泡が抜けにくくなるという好
ましくない事態を招来する。
ガラス(Sガラス)においては、100ポイズの粘度を
得るための温度(以下、溶融温度と称す)が1600℃
以上と高いために、その製造工程において溶融炉の炉材
が浸食されやすく、そのため炉の耐熱性を考慮して比較
的低温で溶融すると、溶融炉中のガラスの粘度が高くな
って、溶融工程で発生する泡が抜けにくくなるという好
ましくない事態を招来する。
【0004】この際、発生する泡径が小さい場合には、
この泡がガラス繊維中に含まれた、いわゆるホローファ
イバーが生成され、該ホローファイバーを含有したガラ
ス繊維を、例えばプリント配線基板に強化繊維として用
いた際には、絶縁抵抗が低下して絶縁不良の原因とな
る。一方、泡径が大きい場合には、ガラス繊維の紡糸時
に泡による切断不良の原因となる。
この泡がガラス繊維中に含まれた、いわゆるホローファ
イバーが生成され、該ホローファイバーを含有したガラ
ス繊維を、例えばプリント配線基板に強化繊維として用
いた際には、絶縁抵抗が低下して絶縁不良の原因とな
る。一方、泡径が大きい場合には、ガラス繊維の紡糸時
に泡による切断不良の原因となる。
【0005】また、前記(2)の組成を有するガラス
は、As2O3を必須成分としているので、このAs2O3
による清澄効果は発揮されるが、砒素は人体に有害であ
り、安全衛生上大きな問題がある。
は、As2O3を必須成分としているので、このAs2O3
による清澄効果は発揮されるが、砒素は人体に有害であ
り、安全衛生上大きな問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情のもとで、溶融工程で発生する泡を減少させること
により、溶融時間の短縮による生産性の向上が図られる
と同時にホローファイバーの発生がほとんどない高強度
ガラス繊維を、安全衛生上問題なく与える高強度ガラス
繊維用組成物を提供することを目的とするものである。
事情のもとで、溶融工程で発生する泡を減少させること
により、溶融時間の短縮による生産性の向上が図られる
と同時にホローファイバーの発生がほとんどない高強度
ガラス繊維を、安全衛生上問題なく与える高強度ガラス
繊維用組成物を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の好
ましい性質を有する高強度ガラス繊維用組成物を開発す
べく鋭意研究を重ねた結果、SiO2、Al2O3および
MgOを特定の割合で含有するガラス組成に、さらに遷
移金属酸化物を所定の割合で加えることにより、その目
的を達成しうることを見出し、この知見に基づいて本発
明を完成するに至った。
ましい性質を有する高強度ガラス繊維用組成物を開発す
べく鋭意研究を重ねた結果、SiO2、Al2O3および
MgOを特定の割合で含有するガラス組成に、さらに遷
移金属酸化物を所定の割合で加えることにより、その目
的を達成しうることを見出し、この知見に基づいて本発
明を完成するに至った。
【0008】すなわち、本発明は、重量基準で、SiO
2 60〜70%、Al2O3 17〜27%、MgO
7〜17%および遷移金属酸化物0.1〜1.0%の組
成を有することを特徴とする高強度ガラス繊維用組成物
を提供するものである。
2 60〜70%、Al2O3 17〜27%、MgO
7〜17%および遷移金属酸化物0.1〜1.0%の組
成を有することを特徴とする高強度ガラス繊維用組成物
を提供するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の組成物におけるSiO2
はガラスの骨格成分であり、その含有量は60〜70重
量%の範囲にあることが必要である。この含有量が60
重量%未満では引張り強度が不充分であるし、70重量
%を超えるとガラスの溶融粘度が高くなりすぎて、紡糸
時、場合によっては繊維化が困難となる。引張り強度お
よび溶融粘度などを考慮すると、このSiO2の好まし
い含有量は62〜67重量%の範囲である。
はガラスの骨格成分であり、その含有量は60〜70重
量%の範囲にあることが必要である。この含有量が60
重量%未満では引張り強度が不充分であるし、70重量
%を超えるとガラスの溶融粘度が高くなりすぎて、紡糸
時、場合によっては繊維化が困難となる。引張り強度お
よび溶融粘度などを考慮すると、このSiO2の好まし
い含有量は62〜67重量%の範囲である。
【0010】また、Al2O3は、17〜27重量%の範
囲で含有することが必要である。この含有量が17重量
%未満では溶融粘度が高くなりすぎ、また、27重量%
を超えると液相温度が上昇し、いずれも紡糸性が悪くな
る。紡糸性などの面から、このAl2O3の好ましい含有
量は22〜27重量%の範囲である。
囲で含有することが必要である。この含有量が17重量
%未満では溶融粘度が高くなりすぎ、また、27重量%
を超えると液相温度が上昇し、いずれも紡糸性が悪くな
る。紡糸性などの面から、このAl2O3の好ましい含有
量は22〜27重量%の範囲である。
【0011】一方、MgOは7〜17重量%の範囲で含
有することが必要である。この含有量が7重量%未満で
は溶融粘度が高くなりすぎるし、17重量%を超えると
引張り強度が低下する。溶融粘度および引張り強度など
を考慮すると、このMgOの好ましい含有量は7〜15
重量%の範囲である。
有することが必要である。この含有量が7重量%未満で
は溶融粘度が高くなりすぎるし、17重量%を超えると
引張り強度が低下する。溶融粘度および引張り強度など
を考慮すると、このMgOの好ましい含有量は7〜15
重量%の範囲である。
【0012】本発明の組成物においては、遷移金属酸化
物を0.1〜1.0重量%の範囲で含有させることが必
要である。この遷移金属酸化物は、溶融工程で生成する
泡を減少させるのに必要な成分であり、その含有量が
0.1重量%未満では泡を減少させる効果が充分に発揮
されないし、1.0重量%を超えると引張り強度が低下
する。脱泡効果および引張り強度などを考慮すると、こ
の遷移金属酸化物の好ましい含有量は0.2〜1.0重
量%の範囲である。
物を0.1〜1.0重量%の範囲で含有させることが必
要である。この遷移金属酸化物は、溶融工程で生成する
泡を減少させるのに必要な成分であり、その含有量が
0.1重量%未満では泡を減少させる効果が充分に発揮
されないし、1.0重量%を超えると引張り強度が低下
する。脱泡効果および引張り強度などを考慮すると、こ
の遷移金属酸化物の好ましい含有量は0.2〜1.0重
量%の範囲である。
【0013】この遷移金属酸化物を構成する遷移金属と
しては特に制限はなく、周期律表IB族、IIB族、III
B族、IVB族、VB族、VIB族、VIIB族およびVIII族
に属する元素の中から適宜選択すればよい。遷移金属酸
化物の好ましいものとしては、例えばFe2O3、TiO
2、MnO2、Co2O3、CuO、ZnOおよびCeO2
を挙げることができ、これらは単独で用いてもよいし、
2種以上を組み合わせて用いてもよいが、これらの中
で、特にFe2O3が好適である。
しては特に制限はなく、周期律表IB族、IIB族、III
B族、IVB族、VB族、VIB族、VIIB族およびVIII族
に属する元素の中から適宜選択すればよい。遷移金属酸
化物の好ましいものとしては、例えばFe2O3、TiO
2、MnO2、Co2O3、CuO、ZnOおよびCeO2
を挙げることができ、これらは単独で用いてもよいし、
2種以上を組み合わせて用いてもよいが、これらの中
で、特にFe2O3が好適である。
【0014】この遷移金属酸化物の効果について、Fe
2O3を例に挙げて説明すると、反応式
2O3を例に挙げて説明すると、反応式
【化1】 で示されるように、高温では酸素による脱泡が促進さ
れ、低温では酸素が吸収されるため、実質的に泡が減少
する。また、遷移金属イオンにより、ガラス表面からの
輻射熱も減少するため、雰囲気温度が200℃程度下が
り、省エネルギーにも寄与する。
れ、低温では酸素が吸収されるため、実質的に泡が減少
する。また、遷移金属イオンにより、ガラス表面からの
輻射熱も減少するため、雰囲気温度が200℃程度下が
り、省エネルギーにも寄与する。
【0015】従来、清澄剤として、Sb2O3やAs2O3
が知られているが、これらは揮発性を有し、特にSガラ
スのように、1600℃を超える溶融温度では効果があ
まり期待できないが、これに対し、本発明で用いる遷移
金属酸化物は揮発性を有していないため、高い溶融温度
を有するガラスにおいても充分に効果が発揮される。ま
た、As2O3は人体に対して毒性を有し、安全衛生上の
問題もある。
が知られているが、これらは揮発性を有し、特にSガラ
スのように、1600℃を超える溶融温度では効果があ
まり期待できないが、これに対し、本発明で用いる遷移
金属酸化物は揮発性を有していないため、高い溶融温度
を有するガラスにおいても充分に効果が発揮される。ま
た、As2O3は人体に対して毒性を有し、安全衛生上の
問題もある。
【0016】本発明の高強度ガラス繊維用組成物には、
その特性を損なわない範囲で、所望によりフッ素成分や
亜硫酸成分などを、0.1〜0.5重量%程度含有させ
ることができる。
その特性を損なわない範囲で、所望によりフッ素成分や
亜硫酸成分などを、0.1〜0.5重量%程度含有させ
ることができる。
【0017】
【実施例】次に、本発明を実施例により、さらに詳細に
説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定
されるものではない。
説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定
されるものではない。
【0018】実施例1〜9および比較例1、2 表1および表2に示すガラス組成物になるように、各成
分を白金ルツボに入れ、電気炉中で1600℃、6時間
溶融した。次に、この溶融ガラスをカーボン板に流し出
して、ガラスカレットを作成し、このガラスカレットを
紡糸に供した。
分を白金ルツボに入れ、電気炉中で1600℃、6時間
溶融した。次に、この溶融ガラスをカーボン板に流し出
して、ガラスカレットを作成し、このガラスカレットを
紡糸に供した。
【0019】次に、1ホールの白金製ブッシングを用い
て、温度1450〜1500℃、ガラス引き出し速度1
100m/分の条件で紡糸し、モノフィラメントのガラ
ス繊維を得た。
て、温度1450〜1500℃、ガラス引き出し速度1
100m/分の条件で紡糸し、モノフィラメントのガラ
ス繊維を得た。
【0020】得られたモノフィラメントを25cmの長
さに切り、引張り強度測定用試料とした。この試料をモ
ノフィラメントの長さ方向に沿って、2.5cm×1c
mの開口4個を有する板紙上に取り付け、この板紙の端
部を切り取り、レーザー外径測定機で試料の直径を測定
した。
さに切り、引張り強度測定用試料とした。この試料をモ
ノフィラメントの長さ方向に沿って、2.5cm×1c
mの開口4個を有する板紙上に取り付け、この板紙の端
部を切り取り、レーザー外径測定機で試料の直径を測定
した。
【0021】モノフィラメントを板紙の各開口間で接着
し、開口部毎に切り取り、2.5cmのモノフィラメン
トについて、テンシロンUTMで引張り強度を測定し、
60本の中央値をモノフィラメント強度とした。その結
果を表1、2に示す。
し、開口部毎に切り取り、2.5cmのモノフィラメン
トについて、テンシロンUTMで引張り強度を測定し、
60本の中央値をモノフィラメント強度とした。その結
果を表1、2に示す。
【0022】泡数の測定は、表1、2に示すガラス組成
になるように調製したバッチをそれぞれ白金ルツボに入
れ、電気炉中で、無撹拌の状態で、1600℃、6時間
および15時間溶融後、溶融物をグラファイト製の鋳型
に流し込んで、厚さ15mm、外径50mmの試料と
し、所定の範囲の泡数を顕微鏡で測定後、ガラス1g当
たりの泡数とした。その結果を表1、2に示す。
になるように調製したバッチをそれぞれ白金ルツボに入
れ、電気炉中で、無撹拌の状態で、1600℃、6時間
および15時間溶融後、溶融物をグラファイト製の鋳型
に流し込んで、厚さ15mm、外径50mmの試料と
し、所定の範囲の泡数を顕微鏡で測定後、ガラス1g当
たりの泡数とした。その結果を表1、2に示す。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】実施例のガラス繊維は、Sガラス組成であ
る比較例1のガラス繊維と比較し、引張り強度は変わら
ず、いずれも高強度ガラス繊維であることを示してい
る。
る比較例1のガラス繊維と比較し、引張り強度は変わら
ず、いずれも高強度ガラス繊維であることを示してい
る。
【0026】また、実施例のガラス繊維における泡数
は、6時間において比較例1に対し1/10〜1/4程
度であり、15時間においては1/15以下程度であ
り、極めて少ないことを示している。
は、6時間において比較例1に対し1/10〜1/4程
度であり、15時間においては1/15以下程度であ
り、極めて少ないことを示している。
【0027】また、実施例のガラス繊維は、Sb2O3を
含有する比較例2のガラス繊維と比較して泡数が15時
間において特に少ないことが明らかである。
含有する比較例2のガラス繊維と比較して泡数が15時
間において特に少ないことが明らかである。
【0028】
【発明の効果】本発明の高強度ガラス繊維用組成物は、
溶融工程で発生する泡を実質的になくすことができる。
これにより、溶融時間の短縮が図られ、紡糸切断が少な
いだけでなく、ホローファイバーの生成も極めて少な
く、プリント基板に最適な高強化ガラス繊維が得られ
る。
溶融工程で発生する泡を実質的になくすことができる。
これにより、溶融時間の短縮が図られ、紡糸切断が少な
いだけでなく、ホローファイバーの生成も極めて少な
く、プリント基板に最適な高強化ガラス繊維が得られ
る。
【0029】また、本発明の高強度ガラス繊維用組成物
は、紡糸時、安全衛生上の問題がほとんどないものであ
る。
は、紡糸時、安全衛生上の問題がほとんどないものであ
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 重量基準で、SiO2 60〜70%、
Al2O3 17〜27%、MgO 7〜17%および遷
移金属酸化物0.1〜1.0%の組成を有することを特
徴とする高強度ガラス繊維用組成物。 - 【請求項2】 重量基準で、SiO2 62〜67%、
Al2O3 22〜27%、MgO 7〜15%および遷
移金属酸化物0.2〜1.0%の組成を有する請求項1
に記載の高強度ガラス繊維用組成物。 - 【請求項3】 遷移金属酸化物が、Fe2O3、Ti
O2、MnO2、Co2O3、CuO、ZnOおよびCeO
2の中から選ばれる少なくとも1種である請求項1また
は2に記載の高強度ガラス繊維用組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17669497A JPH1121147A (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 高強度ガラス繊維用組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17669497A JPH1121147A (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 高強度ガラス繊維用組成物 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1121147A true JPH1121147A (ja) | 1999-01-26 |
Family
ID=16018113
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17669497A Pending JPH1121147A (ja) | 1997-07-02 | 1997-07-02 | 高強度ガラス繊維用組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1121147A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US9187361B2 (en) | 2005-11-04 | 2015-11-17 | Ocv Intellectual Capital, Llc | Method of manufacturing S-glass fibers in a direct melt operation and products formed there from |
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WO2019003464A1 (ja) | 2017-06-29 | 2019-01-03 | 日本板硝子株式会社 | ガラス組成物及びこれを用いたガラス製品 |
CN116282934A (zh) * | 2023-02-24 | 2023-06-23 | 泰山玻璃纤维有限公司 | 高镁高比模量玻璃纤维组合物及玻璃纤维 |
-
1997
- 1997-07-02 JP JP17669497A patent/JPH1121147A/ja active Pending
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