JPS6319459B2

JPS6319459B2 -

Info

Publication number: JPS6319459B2
Application number: JP19174583A
Authority: JP
Inventors: Kyosuke Kawai; Mitsuru Nakagawa; Shinji Yanase; Kyoshi Kawai
Original assignee: Eito Kosan Kk
Current assignee: Eito Kosan Kk
Priority date: 1983-10-14
Filing date: 1983-10-14
Publication date: 1988-04-22
Also published as: JPS6086055A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は耐熱性及び耐アルカリ性に優れたガラ
ス繊維に関し、詳しくは、ガラス繊維強化セメン
ト（GRC）の補強用ガラス繊維、特に高温の用
途に適したGRC用として有効なガラス繊維に関
する。既知の如く、特公昭54―36603号公報等によつ
て、ZrO₂を含む無硼酸ガラスの耐アルカリ性及
び耐酸性を有するガラス繊維がFRP及びGRC用
ガラス繊維として好ましいものとして提案されて
いるが、更に耐熱性に富む耐アルカリ性ガラス繊
維の開発が望まれている。また特に耐アルカリ性を重視したガラス繊維と
しては、上記特許の他に高ZrO₂含有ガラス組成
のものも知られているが、耐アルカリ性並びに耐
熱性の双方の性質を兼ね備え、かつ均質で安価に
製造しうるガラス繊維については未だ知られてい
ない。高ZrO₂含有のものは溶融温度が高く、長い溶
融時間を要するため、ZrO₂の溶解が不完全で、
不均質なものとなり、強度や耐アルカリ性にバラ
ツキが生じ易い。また繊維化温度が1320℃を超え
るものでは、一般に岩綿の製造法が適用される為
歩留りが悪く均質な繊維は得難いので、B₂O₃や
アルカリ金属化物等の融剤を多量に用いて繊維化
温度を1320℃以下としているが、多量のB₂O₃及
び／又はアルカリ金属化物の混入はむしろガラス
繊維の耐アルカリ性及び耐熱性を低下させること
になるからである。このような高ZrO₂含有ガラス繊維として、従
来、SiO₂の一部をCaOに置換し20〜45％含有す
るものも知られているが、ガラス化温度が高く熔
融炉の損耗が激しくコスト高となり、又風化し易
いので保存性に劣る。更にまた、CaOと多量の
Al₂O₃及び／又はFe₂O₃とを含有するものも知ら
れているが、ZrO₂の溶解が不完全で、ZrO₂や
ZrO₂・SiO₂の結晶粒が繊維に混入する為不均質
なものとなり易い。本発明者は、このような問題点を解決すべく
種々の研究を重ねた結果、ZrO₂含量が比較的多
く、耐熱性及び耐アルカリ性を有するガラス繊維
の製造に成功し、耐熱性及び耐アルカリ性に優れ
かつ均質で、安価に製造しうるガラス組成のガラ
ス繊維を提供するものである。而してかかる目的を達成するための本発明のガ
ラス繊維は、上記成分のガラス組成からなる。
（％はいずれも重量％にて示した。以下同じ。）
SiO₂41〜55％、Al₂O₃1〜３％、Fe₂O₃＋FeO0.1
〜１％、CaO12〜18％、B₂O₃1〜６％、ZrO₂14〜
30％、Na₂O＋K₂O6〜12％、RF_1〜3０〜５％。
（前記RF_1〜3はLiF、NaF、CaF₂、AlF₃のなかか
ら選ばれる少くとも１種の金属弗化物である。）本発明は14〜30％の高ZrO₂含有ガラス組成に
おいて、12〜18％のCaOと、CaOに対して約1/2
〜１倍のB₂O₃＋Na₂O、K₂Oと、不可避成分とし
てAl₂O₃1〜３％、Fe₂O₃、FeO0.1〜１％、その
他RF_1〜3０〜６％を含有するように構成した特徴
をもつている。本発明のガラス繊維は、熱間において変形が少
なく700℃以上の高温に耐え、かつアルカリ溶液
に対しても十分な耐アルカリ性を備えており、
GRCに用いたとき高温の条件下で耐久性に富む
ものであり、上記目的に合致すべく長期にわたり
研究を積重ねた結果上記成分の組合せによる組成
範囲が最適であることを見出し、得られたもので
ある。以下、本発明のガラス繊維の特長と各構成々分
の作用について説明する。本発明において、SiO₂はガラス網目構造の主
要な形成々分であり、耐熱性を得るため41％以上
含有することが必要であるが、通常は41〜55％、
好ましくは45〜50％が望ましい。 Al₂O₃の導入は失透を防止し、丈夫な網目を形
成させるに有効なものとして１〜３％程度の少量
範囲含有させることが好ましい。 CaOは、耐熱性及び耐アルカリ性を保持し、か
つ溶融温度を適度に調整するに有効で、ZrO₂と
共に重要な成分であり、通常は12〜18％、好まし
くは15〜18％含有させることが望ましい。 Na₂O＋K₂Oは粘度低下に有効であり、６〜12
％、特に８〜10％の範囲が好ましい。 B₂O₃は溶融温度を下げるに特に有効であるが、
１〜６％、好ましくは１〜４％の範囲で用いら
れ、６％を超えると耐熱性が低下し易く、コスト
高となる。 Fe₂O₃、FeOの少量含有は強度向上に好まし
く、通常は0.1〜１％含ませることがよい。 RF_1〜3の金属弗化物、具体的にLiF、CaF₂、
AlF₃の含有は、溶融温度の低下に効果があり、
特にB₂O₃と併用した場合に効果を奏するもので、
通常は０〜５％、好ましくは0.1〜１％が望まし
い。 ZrO₂は耐アルカリ性及び耐熱性の向上をもた
らし通常は12〜30％、好ましくは17〜30％の含有
範囲が有効である。上記成分中にMgO、BaO、ZnO等、他のガラ
ス成分を合計０〜２％の範囲であれば含有しても
特に差支えはない。又、本発明においてB₂O₃と
結合して炭化物を形成し易く、耐熱性及び強度の
向上をもたらすのでＣを含有させてもよく、この
場合０〜0.5％の範囲で含有させることがよい。本発明において、上記成分の組成物は1360〜
1500℃にて繊維化される。繊維化は特願昭57―
42080号の明細書に記載の方法を用いると最適で
ある。即ち、この方法はガラス繊維原料を熔融炉
で溶融し、その炉底のノズルから垂直に流出さ
せ、この溶融ガラス流を溶融炉の下方に設置させ
た高速で回転する回転盤の周縁部全周に亘り放射
状に刻まれ、かつガラス層で被覆された溝の部分
に落下させ同時に前記回転盤の径内側上方に設け
られたバーナからの燃焼ガスを回転盤の周縁部に
放射状に排出させ、前記溝部の温度を保持調整
し、落下した溶融ガラス流を回転する回転盤の遠
心力でその周辺に投射して繊維状に細長化するも
ので、1360〜1500℃の高温度でも繊維化を行なう
ことを可能としたものである。次に本発明を実施例により説明する。実施例１〜５第１表に示されている成分の組成物にて上記の
製造法を用いてガラス繊維径が５〜20μのガラス
繊維を製造し、得られたガラス繊維を用いて耐ア
ルカリ性及び耐熱性試験を行つた。その結果は第
２表に示した。また比較例１、２についても同様に製造、試験
を行ないその結果を第１表、第２表中に示した。第２表に示すアルカリ性試験及び耐熱性試験は
下記の方法にて行つた。 (1) 耐アルカリ性試験各実施例及び比較例の試料約３ｇを秤量後、
2N―NaOH溶液に90℃にてそれぞれ24時間浸
漬する。浸漬後試料を室温で溶液から取出し
て、水洗、希塩酸で洗浄し、更に水洗乾燥す
る。乾燥したものを秤量し、浸漬処理による重
量減少率を算出する。 (2) 耐熱性試験各実施例及び比較例で得られたガラス繊維で
それぞれ50mm角×25mm厚の形状でカサ密度100
Kg／m³に成形し、これを試料とする。各試料を
加熱炉入れて加熱し炉内温度を測定する。試料
を所定の温度で４時間保持し試料の厚さの収縮
率が２％以下に相当する温度を求め、これを耐
熱温度とする。

【表】

【表】第２表に示す通り、本発明実施例のものは2N
―NaOH溶液に対し0.9〜2.0％程度の小さな重量
減少率を示して、十分にGRC用補強繊維として
使用できること、又耐熱性においては700〜750℃
迄の高温化でも使用可能で、通常のガラス繊維に
くらべ150〜200℃も向上することが確認され、本
発明の効果が十分に認められた。

Claims

【特許請求の範囲】１下記の成分組成（重量％） SiO₂ 41 〜55 Al₂O₃ 1 〜3 Fe₂O₃，FeO 0.1〜1 CaO 12 〜18 B₂O₃ 1 〜6 ZrO₂ 14 〜30 Na₂O，K₂O 6 〜12 RF_1〜3 0 〜5 を有することを特徴とする耐熱性及び耐アルカリ
性を有するガラス繊維。（前記RF_1〜3はLiF、NaF、CaF₂又はAlF₃のなか
から選ばれる少なくとも１種の金属弗化物であ
る。）