JPS5939378B2 - 繊維用ガラス組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、耐アルカリ性に優れた繊維用ガラス組成物、
特にＧＲＣ（ガラス繊維強化セメント）用のガラス繊維
に適したガラス組成物に関するものである。

従来からＧＲＣに使用するガラス繊維は、種々開発され
てきており、主としてＺｒＯ２，ＴｉＯ□。

５ｎ０２を耐アルカリ性を付与する成分として添加した
ガラス組成物が多く発表されてきている。

しかし、それらの多くは、耐アルカリ性に問題がある或
いは耐アルカリ性は優れているが、液相温度が高く溶融
が困難であり又、失透しやすく繊維を製造する歩留りが
低いものになっていた。

本発明は、これらのガラス組成物の内、ＺｒＯ□を耐ア
ルカリ性を付与する成分の主成分としたガラス組成物の
改良にかかわるものであり、優れた耐アルカリ性と、紡
糸性を有しているものである。

本発明は、 ５ｉ０２ ４５〜６５Ｗｔ０１）Ｚｒ０２
１０〜２４ ｗｔ ｆｂＡ１２０３０〜５ｗｔ係 ＲＯ０〜１８ｗｔ幅 Ｒ１０５〜２４ｗｔ係 希土類酸化物 ０．５〜１５ｗｔ％ Ｂ２Ｏ３０〜３ ｗｔ％ ＳＯ３０，０５〜 １ｗｔ係 Ｃ１０〜 Ｉ ＷｔｃｌＯ からなり、ＲＯはＣａＯ，ＭｇＯ，ＺｎＯ，ＢａＯ。

ＳｒＯなる群から選ばれ、ＲＩＯはＮａ２Ｏ０〜２４ｗ
ｔ’％、ＬｉＯ２０〜５Ｗｔ係、Ｋ２Ｏ０〜５Ｗｔ係で
あり、ＺｒＯ，十希土類酸化物１２〜３５ｗｔ％であり
、希土類酸化物はｏ、５ｗｔ％以上のＬａ２Ｏ３を含む
ところの繊維用ガラス組成物である。

本発明のガラス組成物は、優れた耐アルカリ性特に繊維
状態でセメントマトリックス中に混合された時に優れた
耐アルカリ性を発揮するとともに。

その繊維化に関しても、溶解性の良く、液相温度が低く
、それにより白金合金製のブッシングの寿命が伸びると
ともに、失透しに＜＜、防糸性が良いものであり、繊維
化が容易なものである。

好ましくは、 ５ｉＯ２５０〜６２ｗｔ係 ＺｒＯ２１２〜２２ ｗｔ％ Ａ１２０３０〜５ｗｔ係 ＲＯＯ〜１０ｗｔ係 Ｒ２′０ １０〜２０ｗｔ係 希土類酸化物 ０．５〜１２ｗｔφ Ｂ２Ｏ３０〜 Ｂｗｉ係 ８０３０．０５〜１ｗｔ０７０ Ｃ１Ｏ〜 Ｉｗｔ係 からなり、ＲＯはＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＢａＯ。

ＳｒＯなる群から選ば３Ｒ，；ＯはＮａ２Ｏ５〜２０ｗ
ｔ’％、Ｌｉ２００〜５ｗｔ係、Ｋ２Ｏ０〜５ｗｔ％で
あり、ＺｒＯ２＋希土類酸化物１２．５〜３０ ｗ を
係であり、希土類酸化物は０．５ｗｔ％以上のＬａ２Ｏ
３を含むところの繊維用ガラス組成物であり、特に好ま
しくは、 ５ｉｎ２ ５３〜６０ｗｔ係 ＺｒＯ２１５〜２０ｗｔ係 Ａ１２０３０〜３ｗｔ係 ＲＯＯ〜 ８ｗｔ係 Ｒｈｏ １２〜１８ｗｔ係 希土類酸化物 ２〜１２ｗｔ係 Ｂ２Ｏ３０〜 ３ｗｔ係 Ｓ０３ ０．０５〜１ｗｔ係 ＣＩ Ｏゝ Ｉｗｔ係 からなり、ＲＯはＣａＯ、Ｍ ｇＯ、ＺｎＯ、ＢａＯ。

ＳｒＯなる群から選ば［Ｒ，？ＯはＮａ２０１０〜１８
ｗｔ％、Ｌｉ２００〜３ｗｔ係、Ｋ２Ｏ０〜３Ｗｔ係で
あり、ｚｒＯ□十希土類酸化物は１７〜３０ｗｔ係であ
り、希土類酸化物は１ｗｔ％以上のＬａ２Ｏ３を含むと
ころの繊維用ガラス組成物である。

本発明は特に長繊維用に適したものであり、次のような
製造方法により製造される。

ガラス原料が所望の組成割合となるように粉砕、秤量、
混合され、フィーダーにより溶融炉へ供給される。

この溶融炉は、重油バーナー、ガスバーナー、電気ヒー
ター等により加熱されており、この溶融炉内でガラス原
料が溶融され、徐々に清澄され、次に多数のオリフィス
を有する白金合金製のブッシングに供給され、該オリフ
ィスから流出せしめられる。

この流出せしめられたガラスは、高速で延伸されつつ急
冷され、サイズ剤の付与を受け、ついで適当にあや振ら
れて巻取器のコレット上に巻取られる。

その後必要に応じて乾燥させ、巻もどし操作、切断操作
、集積操作等をへて各種ガラス繊維製品とされる。

本発明のガラス繊維の最も適した用途は、セメントマト
リックス中に混入してＧＲＣとなし、強度を向上させる
ことであり、具体的には、ポルトランドセメント（普通
ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中
庸熱ポリトランドセメント、白色セメント）、アルミナ
セメント、マグネシアセメント、石膏、石灰等の水硬性
無機質セメント及びそれらの混合セメント並びにセメン
ト合量の６倍量以下の範囲内でそれらに珪砂、軽量骨材
、石、発泡樹脂ビーズ等の骨材及びフライアッシュ、白
土、スラグ等の添加材、及び凝結速度調整剤、顔料、増
粘剤等の添加剤を必要に応じて加えたセメントマトリッ
クスに対してガラス繊維はフィラメント、ストランド、
ロービング又はそれらの切断物、集積物、積層物等が１
〜２０ｗｔ％混入して使用される。

中でもストランド又はロービングを３〜１００ｍｍ長に
切断したチョツプドストランドを混入することが強度上
好ましい。

本発明の各成分は、相互に影響しあっているものである
が、各成分の作用効果を次に説明する。

Ｓ ｉ０２は、ガラスの中心となる成分であり、４５ｗ
４％未満、又は６５ｗｔ％より多い場合には、ガラス化
しない場合があり、中でも５０〜６２ｗｔ係、特には５
３〜６ｏｗｔ％とすることにより容易にガラス化できて
好ましい。

ＺｒＯ２は、耐アルカリ性、耐水性を向上させる主なる
成分であり、１０ｗｔ％未満ではその効果が不充分であ
り、逆に２４ｗｔ％を越えると液相温度が上昇し、又失
透しやすくなり、中でも１２〜２２ｗｔａＩ）、特には
１５〜２０ｗｔ係とすることにより優れた耐アルカリ性
を有し、かつ優れた紡糸性を保持できるものである。

希土類酸化物は、ＺｒＯ２の耐アルカリ性の向上を助長
する成分であり、０．５〜１５ｗｔ％好ましくは２〜１
２ｗｔ％加えられ、少なくともその内０．５ｗｔ％以上
好ましくは１ｗｔ％以上・はＬａ２Ｏ３であり、かつＺ
ｒＯ２と希土類酸化物の合量で１２〜３５ｗｔ％好まし
くは１２．５〜３０ｗｔ係とされる必要がある。

Ｌａ２Ｏ３はＺｒＯ２の働きを助ける成分として希土類
酸化物中特に有効であり、耐アルカリ性の向上に比して
液相温度の上昇及び溶融性の劣化がほとんどなく、０．
５ｗｔ％以上特に１ｗｔ％以上含有することにより耐ア
ルカリ性を著しく改善するものであり、Ｌａ２Ｏ３の存
在下においては、他の希土類酸化物、例えばＣｅＯ２、
ｐ ｒａ Ｏ、ｔ 、Ｎｄ ２０ｓ等もＬａ２Ｏ３の
働きを助ける作用をするためＬａ２Ｏ３との合量で１５
ｗｔ％以下混入されるが、１５ｗｔ％を越えると、粘性
が上昇し好ましくない。

中でも希土類酸化物は２〜１２ｗｔ％とされることが耐
アルカリ性改善及び失透性及び粘性の点で好ましい。

ＲＯは、ガラスの粘性を低下させ、失透温度を低下させ
る作用を有するものであり、ＣａＯが代表的なものであ
るが、ＭｇＯ，ＺｎＯ，ＢａＯ，Ｓｒ。

も同様に使用でき、０〜１８ｗｔ％含有されるものであ
る。

１８ｗｔ％を越えると、耐アルカリ性、耐水性の損失が
大きくなると共に失透温度が上昇し、好ましくない。

中でも０〜１０ ｗｔ ％’％には０〜８ｗｔ％とする
ことが、溶融性、紡糸性、耐アルカリ性の点からみて好
ましい。

又、ＲＯは後述のＲ２′０の含有量が少ない場合には混
入することが好ましい。

Ｒ１０は、ガラスの粘性を低下させ、液相温度を下げ、
溶融性を良くするための成分であり、Ｌｉ２Ｏ，Ｎａ２
Ｏ及びに２０の合量で５〜２４ｗｔ係とされるものであ
り、これも２４ｗｔ％を越えると耐アルカリ性、耐水性
を低下させるため好ましくない。

又、Ｌ ｌ ２０及びに２０は夫々５ｗｔ％以下とされ
るものであり、５ｗｔ％を越えると失透しやすくなるた
め好ましくない。

又、ＲＩＯは１０〜２０ｗｔ％とすることが溶融性から
見て好ましい。

特に１２〜１５ｗｔ％とすることが好ましく、Ｌｉ２Ｏ
及びに２０は夫々５ｗｔ％以下とすることが好ましく、
優れた溶融性を保持しつつ高い耐アルカリ性を得ること
ができる。

Ｓ０３は溶融性の点からみて必須成分であり、０．０５
〜１ｗｔ幅混入されるものであり、溶融性の悪いＺ ｒ
Ｏ２等を含む原料の溶融を促進する成分であるととも
に、白金合金製のブッシングを腐食させないという利点
を有している。

なお、一般的に８０３は硫酸ナトリウム又は硫酸カルシ
ウム等の状態で混入される。

ＣＩはＳＯ３の助剤として働く成分であり、特にＳＯ３
の量が少ない場合に加えられると好ましく、１ｗｔ％以
下混入されうるものである。

Ａ１□０３は任意成分であり、５ｗｔ％以下混入されて
も良く、５ｗｔ％を越えると耐アルカリ性を劣化させる
ため好ましくなく、特に３ｗｔ％以下とされることが好
ましい。

Ｂ２Ｏ３も任意成分であり、液相温度を下げ溶融性を改
善するが、３ｗｔ％を越えて混入されると耐アルカリ性
を劣化させるため０〜３ｗｔ０；ｂとされる。

これらの各成分以外の成分も本発明の効果を損しない範
囲で混入することが可能であり、具体的には耐アルカリ
性を助長する成分であるＴｉＯ□。

５ｎ０２．Ｃｒ２Ｏ３等も溶融性を損しなく、液相温度
の著しい上昇を生じない範囲以内約５ ｗ ｔ ％以下
程度混入でき、又、液相温度若しくは溶融性を改善する
成分としてＡｓ２ ｏ３．Ｓ ｂ２０３ ＋ Ｐ ２０
５等も２ｗｔ％以下程度混入できるが、白金のブッシン
グを使用する場合には白金を侵食しやすいため混入しな
いことが好ましい。

その他Ｆ ｅ ２０３ ＋ＭｎＯ２等の不純物も本発明
の効果を損しない範囲で入りうる。

本発明のガラス繊維は、前述の方法等により繊維化され
、好ましくは長繊維化され、ストランドの形態でセメン
トに配合されるのに適している。

即チ、ポルトランドセメント、ローマンセメント、アル
ミナセメント、マグネシアセメント、石膏等の水硬性無
機質セメント及びそれらの混合セメント並びにそれらに
必要に応じて６重量倍以下の砂、砂利、軽量骨材、石綿
、パルプ、合成繊維、シラスバルーン、木材チップ、発
泡スチレンビーズ等の添加物を加え、さらに必要に応じ
て顔料、硬化速度調整剤、発泡剤、増粘剤、分散剤等の
添加剤を加えたセメント質材料を使用し、該セメント質
材料に、本発明のガラス繊維を外割りで１〜２ｏｗｔ％
、中でも強度、剥離、表面性状、混合性等からみて２〜
１ｏｗｔ％混入して使用することが好ましい。

この場合混入されるガラス繊維はフィラメント、ストラ
ンド（ロービングを含む）、及びそれらの切断物、集積
物、積層物等の形態が使用できるが、ストランドの形態
の使用が強度的に見て最も好ましい。

このようにして準備されたガラス繊維とセメント質材料
は、予め混合されて型に注入され、或いは吹付しつつ混
合する。

或いは抄造する管種々の方法を使用してガラス繊維強化
セメント（ＧＲＣ）体とされる。

次に本発明の詳細な説明する。

各実施例は、原料を白金ルツボにより溶融し、全成分溶
融後、ルツボからガラスを引き上げ、直径５ｍｍのガラ
ス棒となし、これを５０ｍｍに切断してサンプルとして
使用した。

耐アルカリ性試験は、２Ｎ−ＮａＯＨ水溶液を９５℃に
保ち、この中に秤量したガラス棒のサンプルを４時間浸
漬した後、水洗し、乾燥させ秤量を行い、減量割合を測
定した。

耐水性試験は、ＪＩＳＲ３５０２に準拠して行なった。

その結果を第１表及び第２表に示す。

／４６１は本発明の最も好ましい範囲の実施例であり、
Ｚ ｒ ０２を１６ｗｔ％、Ｌａ２Ｏ３３ｗｔ％、Ｎｄ
２０３ ］ ｗ ｔ ％を含んでおり、優れた耐ア
ルカリ性及び耐水性を有しているとともに液相温度も１
１８０℃と低いものであった。

又／Ｉ６２も本発明の最も好ましい範囲の実施例であり
、Ｚ ｒ０２ １７ ｗ ｔ ％、Ｌａ ２０３ ２
ｗ ｔ ％、ＣｅＯ２］ｗｔ％を含んでおり、／／６１
と同様優れた耐アルカリ性、耐水性を有しており、液相
温度は／１６１よりも低い１１３０℃であった。

／Ｉ６３は高希土類酸化物の実施例であり、希土類酸化
物を７ｗｔ％、ＺｒＯ２を１８ｗｔ％含有しており、優
れた耐アルカリ性を有しているものであった。

／Ｉ６４も高希土類酸化物の実施例であり、希土類酸化
物をｉｏ、ｗｔ％、ＺｒＯ２を１７ｗｔ％含有しており
、極めて優れた耐アルカリ性を有しているにもかかわら
ず、液相温度は比較的低く、溶解性も良いものであった
。

／ｉ６５は高ＺｒＯ２の例であり、高い耐アルカリ性を
有しているが、Ｎ ａ ２０及びＬ Ｉ ２０で１９．
５ｗｔ係を含んでいるため液相温度は／Ｉ６１より若干
高いのみであり、ＲＩＯを多く含むため耐水性は若干低
下しているが充分高いものであった。

Ｊ４６６は逆に低ＺｒＯ２の例であり、耐アルカリ性、
耐水性は若干低いものであったが充分に実用に耐えるも
のであった。

／４６７は、高ＺｒＯ２の例であり、耐アルカリ性は高
いが、溶融性の改善のため高ＲＯ，高Ｒ２′０であるた
め若干耐水性が低下しており、又液相温度が若干高いも
のになっている。

４８．９は低Ｒ１０の例であるが、優れた耐アルカリ性
を有しており、液相温度も比較的低く溶解性も良好であ
った。

又／Ｉ６１乃至７ｇ６７のいずれもＳＯ３を０．２〜０
，８ｗｔａ７０混入しているため原料の溶解が短時間で
すみ、特に液相温度の高い例については溶解時間を短縮
するためやや多口に添加されている。

このＳＯ３はＺｒＯ□を１０ｗｔ％以上も含む系におい
ては、特にＺｒＯ２と希土類酸化物を多量に含む系にお
いては重要であり、ＳＯ３を加えないで溶融した場合、
全原料が完全に溶解するのにかなり長時間を必要とし、
又はより高温での溶解を必要とし生産性がかなり低下し
た。

Ａ、１０は通常の板ガラスと同じ組成のものであり、耐
アルカリ性、耐水性とも悪いものであり、Ａｌｌは通常
のＦＲＰ用のＥ−ガラスであり耐水性は良いが、耐アル
カリ性は非常に劣っているものであった。

この実施例１記載のガラスを再溶融し、白金ルツボの底
部より直径１０〜２５μのガラスフィラメントとして繊
維化し、このフィラメントを１００本集めてストランド
となしたものを使用し、ポルトランドセメント６５ ｗ
を係、砂３０ ｗ ｔ％、前記のガラス繊維を２５關
長に切断したチョツプドストランド５ｗｔ％を水セメン
ト比３０係で混合し、吹付法により厚さ５ｍｍの板状Ｇ
ＲＣを得た。

このＧＲＣ板は曲げ強度３１２ｋｇ／ｃａ、衝撃強度１
３ｋｇｃｒＩｌ／ｉであり、優れた強度を有するもので
あった。

このように本発明のガラス繊維は優れた耐アルカリ性、
耐水性を有するとともに、優れた溶融性、紡糸性を有し
、さらにセメント中にうめ込まれた場合、優れた強度を
有するＧＲＣが容易に得られ、今後、種々の応用が可能
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｉ ５ｉ０２ ４５〜６５ ｗｔｆＯ２
   ｒＯ２１０〜２４ Ａｌ２Ｏ２０〜 ５ ＲＯＯ〜１８ Ｒ２′０５〜２４ 希土類酸化物 ０．５〜１５ ８２０３ ０〜３ ８０３ ０．０５〜１ ＣＩ Ｏ〜 １ からなり、ＲＯはＣａＯ，ＭｇＯ，ＺｎＯ，ＢａＯ。 ＳｒＯなる群から選ばれ、Ｒ２′０はＮａ２Ｏ０〜２４
   ｗｔ％、Ｌｉ２Ｏ０〜５ｗｔ係、Ｋ２Ｏ０〜５ｗｔ係で
   あり、ｚｒＯ２＋希土類酸希土類酸化物１胃〜３５ を含むところの繊維用ガラス組成物。 ２ ５ｉ０２ ５ ０ 〜６ ２ ｗ
   ｔ％ＺｒＯ２ １２〜２２ｗｔ％ Ａｌ２Ｏ３ ０〜 ５ｗｔ係 ＲＯ Ｏ〜１０ｗｔ係 Ｒ２′０ １０〜２９ｗｔ％ 希土類酸化物 ０．５〜１２ｗｔ係 Ｂ２Ｏ３ ０〜 ３ ｗｔ係８０３
   ’ ０．０５〜 １ ｗｔ％Ｃ１
   ０〜 １ ｗｔ係 からなり、ＲＯはＣａＯ，ＭｇＯ，ＺｎＯ，ＢａＯ。 ＳｒＯなる群から選ばれ、Ｒ２′０はＮａ２Ｏ５〜２０
   ｗｔ％、Ｌｉ２００〜５ｗｔ係、Ｋ２Ｏ０〜５ｗｔ係で
   あり、ｚｒＯ２＋希土類酸化物１ ２．５〜３０ｗｔ係
   であり、希土類酸化物は０．５ｗｔ％以上のＬａ２Ｏ３
   を含むところの特許請求の範囲第１項記載の繊維用ガラ
   ス組成物。 ３ ＳｉＯ２ ５３〜６０ ｗｔ係ＺｒＯ
   ２ １ ５ 〜２ ０ ｗｔ４Ｎ１□０
   ３ ０〜 ３ ｗｔ係ＲＯ
   Ｏ〜 ８ ｗｔ４Ｒ７０ １ ２ 〜ｌ
   ８ ｗｔ％希土類酸化物 ２〜１２ｗｔ係 Ｂ２０ ０〜 ３ｗｔ係 ＳＯ３ ０．０５〜 ｌ ｗｔ係Ｃ１
   ０〜 ｌ ｗｔ係 からなり、ＲＯはＣａＯ，ＭｇＯ，ＺｎＯ，ＢａＯ。 ＳｒＯなる群から選ばれ、Ｒ２′０はＮａ２０１０〜１
   ８ｗｔ係、Ｌｉ２０ｏ〜３ｗｔ係、Ｋ２ｏｏ〜３ｗｔ係
   であり、ＺｒＯ２＋希土類酸希土類酸化物１胃〜３０ を含むところの特許請求の範囲第２項記載の繊維用ガラ
   ス組成物。 ４ セメント補強用の特許請求の範囲第１項乃至第３項
   のいずれか１項記載の繊維用ガラス組成物。