TWI763203B - 玻璃纖維用玻璃組成物、玻璃纖維、玻璃纖維織物及玻璃纖維強化樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
發明提供一種具備低介電正切,且脈衝之產生受到抑制的玻璃纖維用玻璃組成物。玻璃纖維用玻璃組成物相對於全量而言含有:52.0質量%以上56.0質量%以下的範圍之SiO2
、21.0質量%以上24.5質量%以下的範圍之B2
O3
、9.5質量%以上13.0質量%以下的範圍之Al2
O3
、0質量%以上且未達1.0質量%的範圍之MgO、0.5質量%以上5.5質量%以下的範圍之CaO、0.5質量%以上6.0質量%以下的範圍之SrO,與0.1質量%以上3.0質量%以下的範圍之TiO2
;其中含有合計之0.1質量%以上2.0質量%以下的範圍F2
及Cl2
。
Description
本發明係關於玻璃纖維用玻璃組成物、由該玻璃纖維用玻璃組成物所成的玻璃纖維、含有該玻璃纖維的玻璃纖維織物,及含有該玻璃纖維的玻璃纖維強化樹脂組成物。
玻璃纖維係將欲調合成由具有所望組成的玻璃纖維用玻璃組成物之玻璃原料以玻璃熔融爐進行熔融而作為熔融玻璃(玻璃纖維用玻璃組成物之熔融物),將該熔融玻璃由具有以數個至數千個噴嘴尖端所形成的噴嘴板之容器(套管;Bushing)吐出,在高速下藉由捲取一邊拉伸一邊冷卻,經固體化而成纖維狀(以下將該操作稱為「紡紗」)而製造。前述套管,例如由鉑等貴金屬所形成。
過去玻璃纖維在提高樹脂成形品的強度之種種用途上廣泛地被使用,該樹脂成形品已增加為使用於伺服器、智慧型手機或筆記型電腦等電子機器的外殼或零件上。
一般而言,玻璃會吸收交流電流的能量所產生的熱,將前述樹脂成形品使用於前述電子機器的外殼或零件時,會有該樹脂成形品發熱之問題。
其中,被玻璃吸收的介電損耗能量係由玻璃的成分及結構所決定的介電率及介電正切作為比例,如以下式(A)所示。
其中,W表示介電損耗能量,k表示定數,f表示頻率,v2
表示電位傾度,ε表示介電率,tanδ表示介電正切。由式(A)得知,介電率及介電正切越大,又頻率越高,介電損耗變得更大,前述樹脂成形品的發熱變得越大。
近年來,承受使用於前述電子機器的外殼或零件之交流電流的頻率(前述式(A)之f)的變高,欲減低介電損耗能量,對於使用於前述電子機器的外殼或零件的玻璃纖維,要求更低介電率及更低介電正切。特別為比介電率乘以1/2,對前述式(A)的影響更為大,故要求較低的介電正切。
對應該要求,本申請人提出以下玻璃纖維用玻璃組成物,該玻璃纖維用玻璃組成物為,欲具備較低介電率及較低介電正切,且欲可有效率地玻璃纖維化,相分離(Phasesplit)之產生受到抑制,且在高溫下的黏性減低者,其中相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,含有52.0~59.5質量%的範圍之SiO2
、17.5~25.5質量%的範圍之B2
O3
、9.0~14.0質量%的範圍之Al2
O3
、0.5~6.0質量%的範圍之SrO、1.0~5.0質量%的範圍之MgO,與1.0~5.0質量%的範圍之CaO,且含有合計的0.1~2.5質量%之範圍的F2
及Cl2
(參照專利文獻1)。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1:專利第6468409號公報
發明所解決的問題
然而,本發明者們發現將由專利文獻1的玻璃纖維用玻璃組成物所形成的玻璃纖維,使用具備具有形成100個以上噴嘴尖端的噴嘴板之套管的玻璃熔融爐,以工業上大量生產時,會於紡紗中產生玻璃纖維之切斷,而有著製造效率降低之不當情況。
有鑑於該不當情況,本發明者們重複進行詳細檢討,發現紡紗中之玻璃纖維的斷裂係因產生脈衝之不當情況而產生者。其中,在具備具有形成有未達100個噴嘴尖端之噴嘴板的小套管的玻璃熔融爐中,配合套管的尺寸,玻璃熔融爐之容積變小,玻璃熔融爐內的溫度或玻璃原材料之揮發量較為均勻。另一方面,使用具備具有形成有100個以上噴嘴尖端之噴嘴板的較大套管之玻璃熔融爐時,配合套管的尺寸,玻璃熔融爐之容積亦變大,故有著產生玻璃熔融爐內之溫度或玻璃原材料之揮發量的偏差,由此偏差造成玻璃組成的偏頗。藉此偏頗所產生的異種玻璃在熔融過程中產生條狀,作為玻璃中之折射率的差所表現者即為脈衝。產生脈衝時,使熔融玻璃自套管吐出,藉由以高速進行捲取而拉伸時,因於脈衝部分有組成差而產生黏性差,因該黏性差會阻礙到熔融玻璃之延伸,故推定其為容易產生紡紗中之玻璃纖維斷裂者。
本發明係為解決該不當情況者,以提供具備低介電正切,脈衝之產生受到抑制的玻璃纖維用玻璃組成物作為目的。又,本發明係以提供由該玻璃纖維用玻璃組成物所形成的玻璃纖維、含有該玻璃纖維之玻璃纖維織物及使用該玻璃纖維的玻璃纖維強化樹脂組成物為目的。
解決課題的手段
欲達成該目的,本發明之玻璃纖維用玻璃組成物的特徵為,相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量,含有52.0質量%以上56.0質量%以下的範圍之SiO、21.0質量%以上24.5質量%以下的範圍之B2
O3
、9.5質量%以上13.0質量%以下的範圍之Al2
O3
、0質量%以上且未達1.0質量%的範圍之MgO、0.5質量%以上5.5質量%以下的範圍之CaO、0.5質量%以上6.0質量%以下的範圍之SrO,與0.1質量%以上3.0質量%以下的範圍之TiO2
,且含有合計之0.1質量%以上2.0質量%以下的範圍之F2
及Cl2
。
依據本發明之玻璃纖維用玻璃組成物,因含有上述範圍之SiO2
、B2
O3
、Al2
O3
、MgO、CaO、SrO、TiO2
及F2
或Cl2
,具備低介電正切且脈衝之產生受到抑制。
且,其中所謂具備低介電正切表示,介電正切在頻率10GHz中為0.00185以下者的意思。
又,本發明之玻璃纖維用玻璃組成物中,前述MgO之含有率(質量%)M、前述CaO之含有率(質量%)C、前述SrO之含有率(質量%)S及前述TiO2
之含有率(質量%)T滿足下述式(1)者為佳。
又,本發明之玻璃纖維用玻璃組成物中,前述M、C、S及T滿足下述式(2)者為較佳。
且,其中所謂具備更低介電正切表示,介電正切在頻率10GHz中為0.00175以下的意思。
又,本發明之玻璃纖維用玻璃組成物中前述M、C、S及T以滿足下述式(3)者為更佳。
且,其中所謂具備極低介電正切表示,介電正切在頻率10GHz中為0.00170以下的意思。
本發明之玻璃纖維係由前述本發明之玻璃纖維用玻璃組成物所成。本發明之玻璃纖維例如可由以下步驟而得,該步驟為將前述本發明之玻璃纖維用玻璃組成物經熔融後,將所得之熔融物自具有形成有1~8000個噴嘴尖端或孔的噴嘴板之套管中吐出,藉由以高速進行捲取而一邊拉伸一邊冷卻,經固化後形成纖維狀者。然而,本發明之玻璃纖維具備有與前述本發明之玻璃纖維用玻璃組成物相同的玻璃組成。
本發明之玻璃纖維織物含有前述本發明之玻璃纖維。
本發明之玻璃纖維強化樹脂組成物含有前述本發明之玻璃纖維。本發明之玻璃纖維強化樹脂組成物,例如對於含有樹脂(熱塑性樹脂或熱硬化性樹脂)、玻璃纖維、其他添加劑之玻璃纖維強化樹脂組成物,相對於玻璃纖維強化樹脂組成物全量含有10~90質量%之本發明的玻璃纖維。
實施發明的形態
其次對於本發明之實施的形態進行更詳細說明。
本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物中,相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,含有52.0質量%以上56.0質量%以下的範圍之SiO2
、21.0質量%以上24.5質量%以下的範圍之B2
O3
、9.5質量%以上13.0質量%以下的範圍之Al2
O3
、0質量%以上且未達1.0質量%的範圍之MgO、0.5質量%以上5.5質量%以下的範圍之CaO、0.5質量%以上6.0質量%以下的範圍之SrO,與0.1質量%以上3.0質量%以下的範圍之TiO2
,且含有合計之0.1質量%以上2.0質量%以下的範圍之F2
及Cl2
。又,依據前述玻璃纖維用玻璃組成物,藉由含有上述的範圍之SiO2
、B2
O3
、Al2
O3
、MgO、CaO、SrO、TiO2
及F2
或Cl2
,而具備低介電正切,且脈衝之產生受到抑制。
本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物中相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,SiO2
的含有率未達52.0質量%時,由該玻璃纖維用玻璃組成物所形成的玻璃纖維之機械強度會大大降低,且損害到該玻璃纖維所具有的玻璃纖維強化樹脂組成物中之補強材的功能。又,該玻璃纖維處在酸性環境下時容易產生劣化。另一方面,相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,SiO2
的含有率超過56.0質量%時,因在高溫下的黏性會變高,故使玻璃原材料熔融的溫度變高,由製造成本之觀點來看,並不適合於使用於具備具有形成有100個以上噴嘴尖端之噴嘴板的套管之玻璃熔融爐的工業玻璃纖維製造上。
對於本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物,相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,SiO2
之含有率以52.5質量%以上55.5質量%以下者為佳,以53.1質量%以上54.9質量%以下者為較佳,以53.3質量%以上54.6質量%以下者為更佳,以53.5質量%以上54.3質量%以下者為特佳,以53.6質量%以上54.2質量%以下者為最佳。
對於本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物,相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,B2
O3
的含有率為未達21.0質量%時,無法充分地減低玻璃纖維用玻璃組成物之介電正切。另一方面,相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,B2
O3
的含有率超過24.5質量%時,恐怕會有玻璃纖維用玻璃組成物之化學耐久性惡化情況產生。
對於本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物,相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,B2
O3
的含有率以22.6質量%以上24.5質量%以下者為佳,以22.8質量%以上24.5質量%以下者為較佳,以23.0質量%以上24.5質量%以下者為更佳,以23.1質量%以上24.4質量%以下者為特佳,以23.3質量%以上24.2質量%以下者為最佳。
本實施形態之玻璃纖維用玻璃組成物相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,若Al2
O3
的含有率未達9.5質量%時,恐怕會有玻璃纖維用玻璃組成物之化學耐久性惡化情況產生。另一方面,相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量,若Al2
O3
的含有率超過13.0質量%時,無法充分減低玻璃纖維用玻璃組成物之介電正切。
對於本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物,相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,Al2
O3
的含有率以11.0質量%以上12.8質量%以下者為佳,以11.2質量%以上12.7質量%以下者為較佳,以11.4質量%以上12.6質量%以下者為更佳,以11.6質量%以上12.5質量%以下者為特佳,以11.8質量%以上12.3質量%以下者為最佳。
本實施形態之玻璃纖維用玻璃組成物相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,若MgO的含有率為1.0質量%以上時,無法充分地抑制脈衝之產生。
對於本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物,相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,MgO的含有率以0質量%以上0.9質量%以下者為佳,以0質量%以上0.8質量%以下者為較佳,以0質量%以上0.7質量%者為更佳,以0質量%以上0.6質量%以下者為特佳,以0.1質量%以上0.5質量%以下者為最佳。
本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,若CaO的含有率未達0.5質量%或超過5.5質量%時,維持化學耐久性之同時,無法充分地減低玻璃纖維用玻璃組成物之介電正切。
對於本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物,相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,CaO的含有率以1.5質量%以上5.3質量%以下者為佳,以2.0質量%以上5.2質量%以下者為較佳,以2.5質量%以上5.1質量%以下者為更佳,以2.8質量%以上5.0質量%以下者為特佳,以2.9質量%以上4.8質量%以下者格外佳,以2.9質量%以上4.5質量%以下者特殊佳,以3.0質量%以上4.0質量%以下者為最佳。
本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,若SrO的含有率未達0.5質量%且超過6.0質量%時,無法充分減低玻璃纖維用玻璃組成物之介電正切。
對於本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物,相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,SrO的含有率以1.5質量%以上5.8質量%以下者為佳,以2.0質量%以上5.5質量%以下者為較佳,以2.2質量%以上5.3質量%以下者為更佳,以2.5質量%以上5.2質量%以下者為特佳,以3.0質量%以上5.0質量%以下者特殊佳,以3.5質量%以上4.5質量%以下者為最佳。
本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,若TiO2
的含有率未達0.1質量%時,因在高溫的黏性會變高,使玻璃原材料熔融的溫度會變高,由製造成本之觀點來看,並不適用於使用具備具有形成有100個以上噴嘴尖端之噴嘴板的套管之玻璃熔融爐的工業玻璃纖維製造上。另一方面,相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量,若TiO2
的含有率超過3.0質量%時,無法充分減低玻璃纖維用玻璃組成物之介電正切。
對於本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物,相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,TiO2
的含有率以0.2質量%以上2.8質量%以下者為佳,以0.3質量%以上2.7質量%以下者為較佳,以0.4質量%以上2.6質量%以下者為更佳,以0.5質量%以上2.5質量%以下者為特佳,以1.0質量%以上2.0質量%以下者為最佳。
本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,若F2
及Cl2
的合計含有率未達0.1質量%時,因在高溫的黏性變高,而使玻璃原材料熔融的溫度變高,由製造成本之觀點來看,並不適用於使用具備具有形成有100個以上噴嘴尖端之噴嘴板的套管之玻璃熔融爐的工業玻璃纖維製造上。另一方面,相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,若F2
及Cl2
的合計含有率超過2.0質量%時,恐怕會有玻璃纖維用玻璃組成物之化學耐久性惡化情況產生。
對於本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物,相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,F2
及Cl2
的合計含有率以0.2質量%以上1.8質量%以下者為佳,以0.5質量%以上1.5質量%以下者為較佳,以0.6質量%以上1.4質量%以下者為更佳,以0.7質量%以上1.3質量%以下者為特佳,以0.8質量%以上1.2質量%以下者為最佳。
本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物中,F2
的含有率以0.2質量%以上1.8質量%以下者為佳,以0.5質量%以上1.5質量%以下者為較佳,以0.6質量%以上1.4質量%以下者為更佳,以0.7質量%以上1.3質量%以下者為特佳,以0.8質量%以上1.2質量%以下者為最佳。
本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物中,含有0.4質量%以上的F2
時,實質上可不含Cl2
(即,Cl2
的含有率可未達0.01質量%)。
本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,可含有0質量%以上3.0質量%以下之範圍的ZnO。本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物含有ZnO時,若ZnO的含有率超過3.0質量%時,變得容易產生失透物,且無法製造出穩定的玻璃纖維。
本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物含有ZnO時,相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,ZnO之含有率以2.5質量%以下者為佳,以1.5質量%以下者為較佳,以0.5質量%以下者為更佳。
本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,可含有0質量%以上1.0質量%以下的範圍之Fe2
O3
。本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物含有Fe2
O3
時,由可抑制含於玻璃纖維中之氣泡的觀點來看,使Fe2
O3
的含有率設定在0.1質量%以上0.6質量%以下之範圍時為有效。
本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,亦可含有0質量%以上1.0質量%以下的範圍之SnO2
。若本實施形態之玻璃纖維用玻璃組成物含有SnO2
時,由可抑制含於玻璃纖維中之氣泡的觀點來看,使SnO2
的含有率設定在0.1質量%以上0.6質量%以下之範圍時為有效。
對於本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物,Na2
O、K2
O及Li2
O的合計含有率,相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,未達1.0質量%,且各成分的含有率若未達0.4質量%時,亦可含有Na2
O、K2
O或Li2
O。相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量,若Na2
O、K2
O及Li2
O的合計含有率為1.0質量%以上或各成分的含有率為0.4質量%以上時,玻璃纖維用玻璃組成物之介電率及介電正切會大幅度地惡化。
對於本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物,ZrO2
的含有率為相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,若未達0.4質量%時,可含有ZrO2
。相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,若ZrO2
的含有率為0.4質量%以上時,變得容易產生失透物,且無法製造出穩定的玻璃纖維。
對於本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物,Cr2
O3
的含有率相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,若未達0.05質量%時,亦可含有Cr2
O3
。相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量,若Cr2
O3
的含有率為0.05質量%以上時,變得容易產生失透物,且無法製造出穩定的玻璃纖維。
本實施形態之玻璃纖維用玻璃組成物中,作為原材料中之雜質,相對於玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,可含有合計未達1.0質量%的Ba、P、Mn、Co、Ni、Cu、Mo、W、Ce、Y、La之氧化物。特別為本實施形態之玻璃纖維用玻璃組成物中作為雜質,含有BaO、P2
O5
、CeO2
、Y2
O3
或La2
O3
時,該含有量各自獨立以未達0.40質量%者為佳,以未達0.20質量%者為較佳,以未達0.10質量%者為更佳,以未達0.05質量%者為特佳,以未達0.01質量%者為最佳。
又,本實施形態之玻璃纖維用玻璃組成物中,作為原材料中之雜質,含有Bi2
O3
、Gd2
O3
、Pr2
O3
、Sc2
O3
或Yb2
O3
時,該含有量各亦獨立以未達0.10質量%者為佳,以未達0.05質量%者為較佳,以未達0.01質量%者為更佳。
對於本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物,SiO2
、B2
O3
、Al2
O3
、MgO、CaO、SrO、TiO2
、F2
及Cl2
的合計含有率為98.0質量%以上,以98.5質量%以上者為佳,以99.0質量%以上者為較佳,以99.5質量%以上者為更佳,以99.8質量%以上者為特佳,以100.0質量%者為最佳。
對於本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物,前述MgO的含有率(質量%)M、前述CaO的含有率(質量%)C、前述SrO的含有率(質量%)S及前述TiO2的含有率(質量%)T滿足下述式(1)者為佳。
對於前述M、C、S及T滿足前述式(2)時,本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物以含有53.6質量%以上54.6質量%以下的範圍之SiO2
、22.9質量%以上24.4質量%以下的範圍之B2
O3
、11.5質量%以上12.5質量%以下的範圍之Al2
O3
、0質量%以上0.9質量%以下的範圍之MgO、2.0質量%以上5.0質量%以下的範圍之CaO、3.0質量%以上5.0質量%以下的範圍之SrO、0.5質量%以上2.0質量%以下的範圍之TiO2
,與0.5質量%以上1.5質量%以下的範圍之F2
者為佳。
又,對於本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物,前述M、C、S及T滿足下述式(4)者為更佳。
對於前述M、C、S及T滿足前述式(4)時,本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物以含有53.6質量%以上54.6質量%以下的範圍之SiO2
、2.9質量%以上24.4質量%以下的範圍之B2
O3
、11.5質量%以上12.5質量%以下的範圍之Al2
O3
、0質量%以上0.7質量%以下的範圍之MgO、2.8質量%以上5.0質量%以下的範圍之CaO、3.0質量%以上4.5質量%以下的範圍之SrO、0.5質量%以上2.0質量%以下的範圍之TiO2
,與0.5質量%以上1.5質量%以下的範圍之F2者為佳。
又,對於本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物,前述M、C、S及T以滿足下述式(3)者為特佳。
對於前述M、C、S及T滿足前述式(3)之情況,本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物以含有53.6質量%以上54.2質量%以下的範圍之SiO2
、2.9質量%以上24.4質量%以下的範圍之B2
O3
、12.0質量%以上12.5質量%以下的範圍之Al2
O3
、0質量%以上0.5質量%以下的範圍之MgO、2.8質量%以上5.0質量%以下的範圍之CaO、3.0質量%以上4.0質量%以下的範圍之SrO、0.5質量%以上2.0質量%以下的範圍之TiO2
,與0.5質量%以上1.5質量%以下的範圍之F2
者為佳。
又,對於本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物,前述M、C、S及T以滿足下述式(5)者為最佳。
且,對於本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物,前述各成分的含有率之測定,對於輕元素之Li,使用ICP發光分光分析裝置,其他元素可使用波長分散型螢光X線分析裝置進行。
作為測定方法,起初將批量玻璃(混合玻璃原料而調合者),或玻璃纖維(於玻璃纖維表面附著有機物時,或玻璃纖維在有機物(樹脂)中作為主要強化材而含有時,例如以300~650℃的馬弗爐進行相當於0.5~24小時程度之加熱,除去有機物後再用)放入於鉑坩中,在電爐中,對於批量玻璃於1550℃之溫度中,對於玻璃纖維於1400℃之溫度中,保持6小時並一邊攪拌一邊使其熔融而得到均質的熔融玻璃。其次,將所得之熔融玻璃流出於碳板上而製造出玻璃碎片後,經粉碎使其粉末化後成為玻璃粉末。對於輕元素之Li,將所得之玻璃粉末以酸進行加熱分解後,使用ICP發光分光分析裝置進行定量分析。其他元素為將前述玻璃粉末以押按器成形為圓盤狀後,使用波長分散型螢光X線分析裝置進行定量分析。將此等定量分析結果經氧化物換算後計算出各成分之含有量及全量,由此等數值求得前述各成分的含有率。
本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物為,經熔融固化後,將調合成如前述組成玻璃原料(批量玻璃)進行熔融後,經冷卻並固化後可得到。
對於本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物,1000泊溫度為1330~1400℃之範圍,以1340~1390℃之範圍為佳,較佳為1345~1380℃之範圍,更佳為1350~1375℃之範圍。又,對於本發明之玻璃纖維用玻璃組成物,液相溫度(降低熔融玻璃的溫度時,最初產生結晶析出之溫度)為1050~1240℃之範圍,以1100~1210℃的範圍為佳,較佳為1130~1200℃的範圍,更佳為1150~1195℃的範圍。又,對於本發明之玻璃纖維用玻璃組成物,1000泊溫度與液相溫度之間的溫度範圍(作業溫度範圍)為200℃以上,以200~400℃的範圍為佳,較佳為210~360℃的範圍。
由本實施形態的玻璃纖維用玻璃組成物形成本實施形態的玻璃纖維時,首先,將如前述所調合的玻璃原料供給於玻璃熔融爐,在前述1000泊溫度以上的溫度區,具體為在1450~1550℃的範圍之溫度下進行熔融。然後,將在前述溫度經熔融的熔融玻璃,控制在所定溫度中,自100~8000個噴嘴尖端或孔吐出,藉由以高速進行捲取下一邊拉長一邊冷卻,藉由進行固化而形成玻璃纖維。
其中,由1個噴嘴尖端或孔吐出,經冷卻・固化的玻璃單纖維(玻璃細絲),通常具有真圓形之截面形狀,具有3.0~35.0μm的直徑。在求得低介電特性之用途中,前述玻璃細絲以具有3.0~6.0μm之直徑者為佳,以具有3.0~4.5μm的範圍之直徑者為較佳。另一方面,在前述噴嘴尖端具有非圓形形狀,且具有使熔融玻璃急冷的突起部或切口部時,藉由控制溫度條件,可得到具有非圓形(例如楕圓形、長圓形)之截面形狀的玻璃細絲。在玻璃細絲具有楕圓形或長圓形的截面形狀時,對於截面形狀之短徑的長徑之比(長徑/短徑),例如在2.0~10.0的範圍中,使截面積換算為真圓時的纖維徑(換算纖維徑)在3.0~35.0μm的範圍。
本實施形態的玻璃纖維通常為前述玻璃細絲(Glassfilament)成為集束為10~8000根的玻璃纖維束(玻璃股)之形狀,具備1~10000tex(g/km)的範圍之重量。且,由複數的噴嘴尖端或孔所吐出的玻璃細絲可為集束成1根玻璃纖維束,亦可集束成複數根的玻璃纖維束。
本實施形態的玻璃纖維係對前述玻璃股進一步施予種種加工而得的紡紗、織物、編物、不織布(含有短切原絲氈(Choppedstrandmat)或多軸不織布)、切碎的線、粗紗(Roving)、粉末等種種形態者。
本實施形態的玻璃纖維,將玻璃細絲之集束性提高、玻璃纖維與樹脂之接著性提高、玻璃纖維與樹脂或無機材料中的混合物中之玻璃纖維的均勻分散性提高等作為目的,可將該表面以有機物包覆。作為如此有機物,可舉出澱粉、胺基甲酸酯樹脂、環氧樹脂、乙酸乙烯基樹脂、丙烯酸樹脂、變性聚丙烯(特別為羧酸變性聚丙烯)、(聚)羧酸(特別為馬來酸)與不飽和單體之共聚物等。又,本實施形態的玻璃纖維除此等樹脂以外,亦可由含有矽烷偶合劑、潤滑劑、界面活性劑等樹脂組成物所包覆。又,本實施形態的玻璃纖維未含有上述樹脂,可由含有矽烷偶合劑、界面活性劑等處理劑組成物進行包覆。如此樹脂組成物或處理劑組成物為,將未包覆有樹脂組成物或處理劑組成物之狀態的本實施形態之玻璃纖維的質量作為基準,以0.03~2.0質量%的比例來包覆玻璃纖維。且,藉由有機物之玻璃纖維的包覆,例如對於玻璃纖維之製造步驟,使用可滾筒式敷貼器等公知方法而將樹脂溶液或樹脂組成物溶液賦予於玻璃纖維後,藉由乾燥樹脂溶液或樹脂組成物溶液所賦予的玻璃纖維而進行。又,可將作為織物形態的本實施形態之玻璃纖維,浸漬於處理劑組成物溶液中,其後乾燥賦予處理劑組成物之玻璃纖維而進行。
其中,作為矽烷偶合劑,可舉出胺基矽烷(γ-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-β-(胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-β-(胺基乙基)-N’-β-(胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷、γ-苯胺丙基三甲氧基矽烷等)、氯矽烷(γ-氯丙基三甲氧基矽烷等)、環氧矽烷(β-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷等)、巰基矽烷(γ-巰基三甲氧基矽烷等)、乙烯基矽烷(乙烯基三甲氧基矽烷、N-β-(N-乙烯基苯甲基胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基矽烷等)、(甲基)丙烯酸矽烷(γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等)。在本實施形態中,可單獨使用前述矽烷偶合劑,或組合二種以上而使用。
作為潤滑劑,可舉出變性聚矽氧油、動物油(牛脂等)及該氫化物、植物油(大豆油、椰子油、菜籽油、棕櫚油、蓖麻油等)及該氫化物、動物性蠟(蜜蠟、羊毛脂等)、植物性蠟(小燭樹蠟、巴西棕櫚蠟等)、礦物系蠟(石蠟、蒙坦蠟等)、高級飽和脂肪酸與高級飽和醇之縮合物(月桂基硬脂酸酯等硬脂酸酯等)、聚乙烯亞胺、聚烷基聚胺烷基醯胺衍生物、脂肪酸醯胺(例如二乙烯三胺、三亞乙基四胺、四乙烯五胺等聚乙烯聚胺與月桂酸、肉荳蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸等脂肪酸之脫水縮合物等)、第4級銨鹽(月桂基三甲基銨氯化物等烷基三甲基銨鹽等)。在本實施形態中,可單獨使用前述潤滑劑,或組合二種以上而使用。
作為界面活性劑,可舉出非離子系界面活性劑、陽離子系界面活性劑、負離子系界面活性劑、兩性界面活性劑。在本實施形態中,可單獨使用前述界面活性劑,或組合二種以上而使用。
作為非離子系界面活性劑,可舉出環氧乙烷環氧丙烷烷基醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯-聚氧伸丙基-嵌段共聚物、烷基聚氧乙烯-聚氧伸丙基-嵌段共聚物醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸單酯、聚氧乙烯脂肪酸二酯、聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯環氧乙烷加成物、聚氧乙烯蓖麻油醚、硬化蓖麻油環氧乙烷加成物、烷基胺環氧乙烷加成物、脂肪酸醯胺環氧乙烷加成物、甘油脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、季戊四醇脂肪酸酯、山梨醇脂肪酸酯、山梨糖醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、多元醇烷基醚、脂肪酸鏈烷醇醯胺、乙炔甘醇、乙炔醇、乙炔甘醇的環氧乙烷加成物、乙炔醇的環氧乙烷加成物。
作為陽離子系界面活性劑,可舉出氯化烷基二甲基苯甲基銨、氯化烷基三甲基銨、烷基二甲基乙基銨乙基硫酸鹽、高級烷基胺鹽(乙酸鹽或鹽酸鹽等)、對高級烷基胺的環氧乙烷加成物、高級脂肪酸與聚亞烷基聚胺之縮合物、高級脂肪酸與鏈烷醇胺之酯的鹽、高級脂肪酸醯胺的鹽、咪唑啉型陽離子性界面活性劑、烷基吡啶鎓鹽。
作為負離子系界面活性劑,可舉出高級醇硫酸酯鹽、高級烷基醚硫酸酯鹽、α-烯烴硫酸酯鹽、烷基苯磺酸鹽、α-烯烴磺酸鹽、脂肪酸鹵化物與N-甲基牛磺酸之反應生成物、磺基琥珀酸二烷基酯鹽、高級醇磷酸酯鹽、高級醇環氧乙烷加成物的磷酸酯鹽。
作為兩性界面活性劑,可舉出烷基胺基丙酸鹼金屬鹽等之胺基酸型兩性界面活性劑、烷基二甲基甜菜鹼等之甜菜鹼型兩性界面活性劑、咪唑啉型兩性界面活性劑。
本實施形態的玻璃纖維織物含有前述本實施形態之玻璃纖維。具體為,本實施形態的玻璃纖維織物為,將前述本實施形態的玻璃纖維作為至少經紗或緯紗的一部分,藉由該自體公知的織機進行製織而可得。作為前述織機,例如可舉出噴氣或噴水等噴射式織機、梭織機、劍桿織機等。又,作為藉由前述織機的織布方法,例如可舉出平織、緞紋編織、籃子編織(Nanakoweave)、綾織等,由製造效率之觀點來看,以平織為佳。本實施形態之玻璃纖維織物,將前述本實施形態的玻璃纖維作為經紗及緯紗者為佳。
對於本實施形態之玻璃纖維織物,前述本實施形態的玻璃纖維為,細絲徑3.0~9.0μm的玻璃細絲35~400根經集束後,具備0~1.0次/25mm的捲曲,且具備0.9~69.0tex(g/1000m)之質量者為佳。
對於本實施形態的玻璃纖維織物,將前述本實施形態的玻璃纖維作為經紗或緯紗使用時,經紗織密度以40~120根/25mm者為佳,緯紗織密度以40~120根/25mm者為佳。
本實施形態的玻璃纖維織物在經製織後,可施予脫油處理、表面處理及開纖處理。
作為脫油處理,將玻璃纖維織物於環境溫度350℃~400℃的加熱爐內配置40~80小時,將附著於玻璃纖維的有機物經加熱分解之處理可舉出。
作為表面處理,於含有前述矽烷偶合劑或前述矽烷偶合劑及前述界面活性劑之溶液中浸漬玻璃纖維織物,將多餘的水分作為擠壓液後,在80~180℃之溫度範圍下進行1~30分鐘的加熱乾燥處理可舉出。
作為開纖處理,例如對於玻璃纖維織物之經紗一邊施予30~200N之張力,一邊進行藉由水流壓力之開纖、藉由將液體作為媒體之高頻率振動的開纖、藉由具有面壓之流體的壓力之開纖、以藉由輥的加壓之開纖等,使經紗及緯紗的紗寬擴充的處理可舉出。
本實施形態的玻璃纖維織物係以具備7.0~190.0g/m2
之範圍,且具備8.0~200.0μm的範圍之厚度者為佳。
本實施形態之玻璃纖維織物的經紗之紗寬以110~600μm者為佳,緯紗之紗寬以110~600μm者為佳。
本實施形態的玻璃纖維織物亦可具備含有前述矽烷偶合劑或前述矽烷偶合劑及前述界面活性劑之表面處理層。本實施形態之玻璃纖維織物在含有該表面處理層時,該表面處理層相對於含有表面處理層之玻璃纖維織物的全量而言,例如可具備0.03~1.50質量%的範圍之質量。
本實施形態的玻璃纖維強化樹脂組成物含有前述本實施形態之玻璃纖維。具體為本實施形態之玻璃纖維強化樹脂組成物為含有樹脂(熱塑性樹脂或熱硬化性樹脂)、玻璃纖維、其他添加劑的玻璃纖維強化樹脂組成物時,相對於玻璃纖維強化樹脂組成物全量而言,含有10~90質量%之玻璃纖維。又,本實施形態的玻璃纖維強化樹脂組成物相對於玻璃纖維強化樹脂組成物全量而言,含有90~10質量%的樹脂,含有其他添加劑0~40質量%之範圍。
於此,作為前述熱塑性樹脂,可舉出聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、苯乙烯/馬來酸酐樹脂、苯乙烯/馬來醯亞胺樹脂、聚丙烯腈、丙烯腈/苯乙烯(AS)樹脂、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯(ABS)樹脂、氯化聚乙烯/丙烯腈/苯乙烯(ACS)樹脂、丙烯腈/乙烯/苯乙烯(AES)樹脂、丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸甲酯(ASA)樹脂、苯乙烯/丙烯腈(SAN)樹脂、甲基丙烯酸樹脂、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚醯胺、聚縮醛、聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、聚丁烯對苯二甲酸酯(PBT)、聚三亞甲基對苯二甲酸酯(PTT)、聚碳酸酯、聚伸芳基硫化物、聚醚碸(PES)、聚苯基碸(PPSU)、聚伸苯基醚(PPE)、變性聚伸苯基醚(m-PPE)、聚芳基醚酮、液晶聚合物(LCP)、氟樹脂、聚醚醯亞胺(PEI)、聚芳酯(PAR)、聚碸(PSF)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、聚胺基雙馬來醯亞胺(PABM)、熱塑性聚醯亞胺(TPI)、聚乙烯萘二甲酸酯(PEN)、乙烯/乙酸乙烯酯(EVA)樹脂、離聚物(IO)樹脂、聚丁二烯、苯乙烯/丁二烯樹脂、聚丁烯、聚甲基戊烯、烯烴/乙烯基醇樹脂、環狀烯烴樹脂、纖維素樹脂、聚乳酸等。
具體而言,作為聚乙烯,可舉出高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯(LDPE)、直鏈狀低密度聚乙烯(LLDPE)、超高分子量聚乙烯等。
作為聚丙烯,可舉出等規聚丙烯、無規聚丙烯、間規立構聚丙烯及此等混合物等。
作為聚苯乙烯,可舉出具有無規結構的無規聚苯乙烯之廣用的聚苯乙烯(GPPS)、於GPPS加入橡膠成分的耐衝擊性聚苯乙烯(HIPS)、具有間規立構結構之間規立構聚苯乙烯等。
作為甲基丙烯酸樹脂,可舉出使丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、脂肪酸乙烯基酯中一種進行均聚合的聚合物,或二種以上進行共聚合的聚合物等。
作為聚氯乙烯,可舉出藉由過去公知的乳化聚合法、懸浮聚合法、微懸浮聚合法、塊狀聚合法等方法進行聚合的氯化乙烯基均聚物,或氯化乙烯基單體與可共聚合之單體的共聚物,或於聚合物將氯化乙烯基單體進行接枝聚合的接枝共聚物等。
作為聚醯胺,可舉出聚己內醯胺(尼龍6)、聚六亞甲基己二醯胺(尼龍66)、聚四亞甲基己二醯胺(尼龍46)、聚四亞甲基癸二醯胺(尼龍410)、聚五亞甲基己二醯胺(尼龍56)、聚五亞甲基癸二醯胺(尼龍510)、聚六亞甲基癸二醯胺(尼龍610)、聚六亞甲基十二醯胺(尼龍612)、聚十亞甲基己二醯胺(尼龍106)、聚十亞甲基癸二醯胺(尼龍1010)、聚十亞甲基十二醯胺(尼龍1012)、聚十一烷醯胺(尼龍11)、聚十一亞甲基己二醯胺(尼龍116)、聚十二烷醯胺(尼龍12)、聚二甲苯己二醯胺(尼龍XD6)、聚二甲苯癸二醯胺(尼龍XD10)、聚間亞二甲苯己二醯胺(尼龍MXD6)、聚對亞二甲苯己二醯胺(尼龍PXD6)、聚四亞甲基對苯二甲醯胺(尼龍4T)、聚五亞甲基對苯二甲醯胺(尼龍5T)、聚六亞甲基對苯二甲醯胺(尼龍6T)、聚六亞甲基異鄰苯二醯胺(尼龍6I)、聚九亞甲基對苯二甲醯胺(尼龍9T)、聚十亞甲基對苯二甲醯胺(尼龍10T)、聚十一亞甲基對苯二甲醯胺(尼龍11T)、聚十二亞甲基對苯二甲醯胺(尼龍12T)、聚四亞甲基異鄰苯二醯胺(尼龍4I)、聚雙(3-甲基-4-胺基己基)甲烷對苯二甲醯胺(尼龍PACMT)、聚雙(3-甲基-4-胺基己基)甲烷異鄰苯二醯胺(尼龍PACMI)、聚雙(3-甲基-4-胺基己基)甲烷十二醯胺(尼龍PACM12)、聚雙(3-甲基-4-胺基己基)甲烷十四醯胺(尼龍PACM14)等成分中1種或者組合2種以上的成分之共聚物或此等混合物等。
作為聚縮醛,可舉出將氧亞甲基單位作為主要重複單位之均聚物及由作為主要單位的氧亞甲基單位所成,含有於主鏈中具有2~8個鄰接碳原子之氧亞烷基單位的共聚物等。
作為聚乙烯對苯二甲酸酯,可舉出藉由將對苯二甲酸或該衍生物與乙二醇經聚縮合而得之聚合物等。
作為聚丁烯對苯二甲酸酯,可舉出將對苯二甲酸或該衍生物與1,4-丁二醇進行聚縮合而得之聚合物等。
作為聚三亞甲基對苯二甲酸酯,可舉出藉由將對苯二甲酸或該衍生物與1,3-丙烷二醇進行聚縮合而得之聚合物等。
作為聚碳酸酯,可舉出藉由將二羥基二芳基化合物與二苯基碳酸酯等碳酸酯在熔融狀態下進行反應的酯交換法而得之聚合物,或藉由將二羥基芳基化合物與光氣進行反應的光氣法而得之聚合物。
作為聚伸芳基硫化物,可舉出直鏈型聚伸苯基硫化物、藉由聚合後進行硬化反應而高分子量化的交聯型聚伸苯基硫化物、聚伸苯基硫化物碸、聚伸苯基硫化物醚、聚伸苯基硫化物酮等。
作為聚伸苯基醚,可舉出聚(2,3-二甲基-6-乙基-1,4-亞苯醚)、聚(2-甲基-6-氯甲基-1,4-亞苯醚)、聚(2-甲基-6-羥基乙基-1,4-亞苯醚)、聚(2-甲基-6-n-丁基-1,4-亞苯醚)、聚(2-乙基-6-異丙基-1,4-亞苯醚)、聚(2-乙基-6-n-丙基-1,4-亞苯醚)、聚(2,3,6-三甲基-1,4-亞苯醚)、聚〔2-(4’-甲基苯基)-1,4-亞苯醚〕、聚(2-溴-6-苯基-1,4-亞苯醚)、聚(2-甲基-6-苯基-1,4-亞苯醚)、聚(2-苯基-1,4-亞苯醚)、聚(2-氯-1,4-亞苯醚)、聚(2-甲基-1,4-亞苯醚)、聚(2-氯-6-乙基-1,4-亞苯醚)、聚(2-氯-6-溴-1,4-亞苯醚)、聚(2,6-二-n-丙基-1,4-亞苯醚)、聚(2-甲基-6-異丙基-1,4-亞苯醚)、聚(2-氯-6-甲基-1,4-亞苯醚)、聚(2-甲基-6-乙基-1,4-亞苯醚)、聚(2,6-二溴-1,4-亞苯醚)、聚(2,6-二氯-1,4-亞苯醚)、聚(2,6-二乙基-1,4-亞苯醚)、聚(2,6-二甲基-1,4-亞苯醚)等。
作為變性聚伸苯基醚,可舉出聚(2,6-二甲基-1,4-亞苯)醚與聚苯乙烯之聚合物合金、聚(2,6-二甲基-1,4-亞苯)醚與苯乙烯/丁二烯共聚物之聚合物合金、聚(2,6-二甲基-1,4-亞苯)醚與苯乙烯/馬來酸酐共聚物之聚合物合金、聚(2,6-二甲基-1,4-亞苯)醚與聚醯胺之聚合物合金、聚(2,6-二甲基-1,4-亞苯)醚與苯乙烯/丁二烯/丙烯腈共聚物之聚合物合金、於前述聚伸苯基醚的聚合物鏈末端導入胺基、環氧基、羧基、苯乙烯基等官能基者、於前述聚伸苯基醚的聚合物鏈側鏈導入胺基、環氧基、羧基、苯乙烯基、甲基丙烯酸基等官能基者等。
作為聚芳基醚酮,可舉出聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚醚酮酮(PEEKK)等。
作為液晶聚合物(LCP),可舉出由選自由熱致液晶聚酯之芳香族羥基羰基單位、芳香族二羥基單位、芳香族二羰基單位、脂肪族二羥基單位、脂肪族二羰基單位等1種以上之結構單位所成的(共)聚合物等。
作為氟樹脂,可舉出聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基樹脂(PFA)、氟化乙烯丙烯樹脂(FEP)、氟化乙烯四氟乙烯樹脂(ETFE)、聚乙烯氟化物(PVF)、聚氟化亞乙烯基(PVDF)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、乙烯/氯三氟乙烯樹脂(ECTFE)等。
作為離聚物(IO)樹脂,其為烯烴或苯乙烯與不飽和羧酸之共聚物,可舉出使羧基的一部分以金屬離子進行中和而成的聚合物等。
作為烯烴/乙烯基醇樹脂,可舉出乙烯/乙烯基醇共聚物、伸丙基/乙烯基醇共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物皂化物、丙烯/乙酸乙烯酯共聚物皂化物等。
作為環狀烯烴樹脂,可舉出環己烯等單環體、四環戊二烯等多環體、環狀烯烴單體之聚合物等。
作為聚乳酸,可舉出L體之均聚物的聚L-乳酸、D體之均聚物的聚D-乳酸,或該混合物之立體複合型聚乳酸等。
作為纖維素樹脂,可舉出甲基纖維素、乙基纖維素、羥基纖維素、羥基甲基纖維素、羥基乙基纖維素、羥基乙基甲基纖維素、羥基丙基甲基纖維素、纖維素乙酸酯、纖維素丙酸酯、纖維素丁酸酯等。
又,作為前述熱硬化性樹脂,可舉出不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂、環氧(EP)樹脂、三聚氰胺(MF)樹脂、酚樹脂(PF)、胺基甲酸酯樹脂(PU)、聚異氰酸酯、聚異氰脲酸酯、聚醯亞胺(PI)、尿素(UF)樹脂、矽氧(SI)樹脂、呋喃(FR)樹脂、苯並胍胺(BR)樹脂、醇酸樹脂、二甲苯樹脂、雙馬來醯亞胺三嗪(BT)樹脂、二烯丙基鄰苯二甲酸酯樹脂(PDAP)等。
具體而言,作為不飽和聚酯樹脂,可舉出將脂肪族不飽和二羧酸與脂肪族二醇進行酯化反應而得之樹脂。
作為乙烯基酯樹脂,可舉出雙系乙烯基酯樹脂、酚醛清漆系乙烯基酯樹脂。
作為環氧樹脂,可舉出雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚E型環氧樹脂、雙酚S型環氧樹脂、雙酚M型環氧樹脂(4,4’-(1,3-亞苯二異預二烯)雙酚型環氧樹脂)、雙酚P型環氧樹脂(4,4’-(1,4-亞苯二異預二烯)雙酚型環氧樹脂)、雙酚Z型環氧樹脂(4,4’-環己二烯雙酚型環氧樹脂)、酚酚醛清漆型環氧樹脂、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂、四酚基乙烷型酚醛清漆型環氧樹脂、具有縮合環芳香族烴結構的酚醛清漆型環氧樹脂、聯苯基型環氧樹脂、亞二甲苯型環氧樹脂或苯基芳烷基型環氧樹脂等芳烷基型環氧樹脂、亞萘基醚型環氧樹脂、萘酚型環氧樹脂、萘二醇型環氧樹脂、2官能或4官能環氧型萘樹脂、聯萘型環氧樹脂、萘芳烷基型環氧樹脂、蒽型環氧樹脂、苯氧基型環氧樹脂、二環戊二烯型環氧樹脂、降冰片烯型環氧樹脂、金剛烷型環氧樹脂、芴型環氧樹脂等。
作為三聚氰胺樹脂,可舉出由三聚氰胺(2,4,6-三胺基-1,3,5-三嗪)與甲醛之聚縮合所成的聚合物。
作為酚樹脂,可舉出酚酚醛清漆樹脂、甲酚酚醛清漆樹脂、雙酚A型酚醛清漆樹脂等酚醛清漆型酚樹脂、羥甲基型甲階酚醛樹脂、二亞甲基醚型甲階酚醛樹脂等甲階酚醛型酚樹脂,或芳基伸烷型酚樹脂等,其中一種或者組合二種以上者。
作為尿素樹脂,可舉出藉由尿素與甲醛之縮合而得之樹脂。
前述熱塑性樹脂或前述熱硬化性樹脂可單獨使用,亦可組合二種以上而使用。
本實施形態之玻璃纖維強化樹脂組成物因使用於要求低介電特性之用途上,故作為前述樹脂,以環氧樹脂、變性聚伸苯基醚、聚丁烯對苯二甲酸酯、聚丙烯、氟樹脂、液晶聚合物(LCP)為佳。
作為前述其他添加劑,可舉出玻璃纖維以外之強化纖維(例如碳素纖維、金屬纖維)、玻璃纖維以外的填充劑(例如玻璃粉末、滑石、雲母)、難燃劑、紫外線吸收劑、熱安定劑、抗氧化劑、帶電防止劑、流動性改良劑、防密封劑、潤滑劑、核劑、抗菌劑、顏料等。
本實施形態之玻璃纖維強化樹脂組成物亦可為於本實施形態之前述玻璃纖維織物中,藉由本身公知方法,含浸前述樹脂,使其半硬化之預浸料。
本實施形態的玻璃纖維強化樹脂組成物可藉由射出成形法、射出壓縮成形法、二色成形法、中空成形法、發泡成形法(亦含有超臨界流體)、插入成型方法、模內塗布成形法、押出成形法、片狀成形法、熱成形法、轉動成形法、積層成形法、壓製成型法、吹塑成形法、沖壓成型方法、輸液方法、手糊方法、噴塗方法、樹脂傳遞模塑法、片狀模塑複合方法、散裝模塑料法、拉擠方法、細絲纏繞方法等公知成形法而可得到成形的種種玻璃纖維強化樹脂成形品。又,亦可藉由硬化前述預浸料,得到玻璃纖維強化樹脂成形品。
作為如此成形品之用途,例如可舉出電子機器外殼、電子零件(印刷配線基板)、汽車外裝構件(保險槓、擋泥板、引擎蓋、氣壩、輪蓋等)、汽車內裝構件(門飾板、天花板材料等)、汽車引擎(發動器)周圍構件(油底殼、發動機蓋、進氣管、排氣管等)、消聲器相關構件(消音構件等)、高壓罐等。
且,本實施形態之玻璃纖維除本實施形態之玻璃纖維強化樹脂組成物以外,亦可適用於如石膏或水泥之無機材料的補強材。例如作為石膏(換言之厚度4~60mm之石膏板)的補強材而使用時,具備前述的範圍之玻璃組成的玻璃纖維,相對於石膏的全質量而言,可以0.1~4.0質量%之範圍而含有。
其次表示本發明之實施例及比較例。
實施例
首先,熔融固化後之玻璃組成依據表1所示的實施例1~5及比較例1~6之各組成下混合玻璃原料而得到批量玻璃。
其次,將對應實施例1~5或比較例1~6之玻璃纖維用玻璃組成的批量玻璃,在1550℃下經6小時的熔融後得到均質玻璃碎片。其次,將前述玻璃碎片放入80mm徑之鉑坩中,將經1500℃且4小時熔融者,由坩取出後得到批量玻璃。其次,將所得之批量玻璃在580℃下進行8小時的退火(annealing)後得到試驗片。對於所得之試驗片,以以下所示方法,測定介電正切。
又,將對應實施例1~5或比較例1~6的玻璃纖維用玻璃組成之批量玻璃或前述玻璃碎片,在玻璃熔融爐中,以1550℃進行熔融,將所得之熔融物由具有形成200個噴嘴尖端的噴嘴板之套管吐出,經冷卻且固化後得到玻璃珠。將所得之玻璃珠在580℃且8小時的時間之條件下徐徐冷卻,使用至少40個經徐徐冷卻的玻璃珠,藉由以下所示方法評估脈衝特性。
評估結果如表1所示。
[介電正切之測定方法]
研磨試驗片後製作出80mm×3mm(厚度1mm)之研磨試驗片。其次,將所得之研磨試驗片,經絕對乾燥後,於23℃且濕度60%之室內保管24小時。其次,對於所得之研磨試驗片,依據JIS C 2565:1992,使用AET股份有限公司製的空洞共振器法介電率測定裝置ADMS01Oc1(商品名),測定在10GHz中之介電正切(散逸率Df)。
[脈衝特性之評估方法]
由倍率20~50倍之光學顯微鏡觀察玻璃珠,計算具有脈衝之玻璃珠的個數。所觀察的全數中,具有脈衝之玻璃珠為40%以下時評估為「○」,超過40%時評估為「×」。
如表1所示,對於在實施例1~5所表示的玻璃纖維用玻璃組成物全量而言,含有52.0質量%以上56.0質量%以下的範圍之SiO2
、21.0質量%以上24.5質量%以下的範圍之B2
O3
、9.5質量%以上13.0質量%以下的範圍之Al2
O3
、0質量%以上且未達1.0質量%的範圍之MgO、0.5質量%以上5.5質量%以下的範圍之CaO、0.5質量%以上6.0質量%以下的範圍之SrO,與0.1質量%以上3.0質量%以下的範圍之TiO2
,且含有合計0.1質量%以上2.0質量%以下的範圍之F2
及Cl2
,本發明之玻璃纖維用玻璃組成物具備低介電正切(0.00185以下)且脈衝之產生受到抑制。
另一方面,在比較例1~6的玻璃纖維用玻璃組成物中,MgO的含有率為1.0質量%以上,脈衝之產生未受到抑制。又,在比較例3~6的玻璃纖維用玻璃組成物中,MgO的含有率為2.0質量以上,未具備低介電正切。
[實施例6]
熔融固化後的玻璃組成中混合玻璃原料至成為如與實施例1相同的組成,得到批量玻璃。其次,將前述批量玻璃在1550℃進行熔融,將所得之熔融物由具有形成200個噴嘴尖端的噴嘴板之套管吐出,藉由以所定速度進行捲取而一邊使其延伸一邊冷卻固化,形成具備真圓狀圓形截面之纖維徑5μm的玻璃纖維(玻璃細絲)。於所得之200根的玻璃細絲以敷貼器賦予集束劑並使其集束,捲取於筒夾(Collet)上而得到玻璃纖維束。將一連串操作(紡紗)繼續進行6小時後,並未產生玻璃纖維之切斷。
[比較例7]
熔融固化後之玻璃組成中混合玻璃原料成為如比較例4的相同組成後得到批量玻璃。其次,將前述批量玻璃以1550℃熔融,將所得之熔融物,由具有形成200個噴嘴尖端的噴嘴板之套管吐出,藉由以所定速度進行捲取而一邊使其延伸一邊冷卻固化,形成具備真圓狀圓形截面的纖維徑5μm之玻璃纖維(玻璃細絲)。於所得之200根的玻璃細絲以敷貼器賦予集束劑並使其集束,捲取於筒夾(Collet)上而得到玻璃纖維束。將一連串操作(紡紗)繼續進行6小時後,產生20次的玻璃纖維之切斷。
由實施例6及比較例7可確認,若為本發明之玻璃纖維用玻璃組成物,玻璃纖維及玻璃纖維束可在抑制此等切斷下製造。又,若繼續進行紡紗6小時時的玻璃纖維之切斷次數為7次以下時,表示可耐住工業上製造,而確認本發明之玻璃纖維用玻璃組成物充分地滿足該水準。且在工業上製造玻璃纖維時,繼續進行紡紗6小時時的玻璃纖維的切斷次數以5次以下為佳,以3次以下為較佳,以1次以下為更佳。
Claims (7)
- 一種玻璃纖維用玻璃組成物,其特徵為相對於全量而言含有52.0質量%以上56.0質量%以下的範圍之SiO2、21.0質量%以上24.5質量%以下的範圍之B2O3、9.5質量%以上13.0質量%以下的範圍之Al2O3、0質量%以上且未達1.0質量%的範圍之MgO、0.5質量%以上5.5質量%以下的範圍之CaO、0.5質量%以上6.0質量%以下的範圍之SrO、0.1質量%以上3.0質量%以下的範圍之TiO2,與未達0.40質量%之Y2O3,且含有合計之0.1質量%以上2.0質量%以下的範圍之F2及Cl2。
- 如請求項1之玻璃纖維用玻璃組成物,其中前述MgO的含有率(質量%)M、前述CaO的含有率(質量%)C、前述SrO的含有率(質量%)S及前述TiO2的含有率(質量%)T滿足下述式(1);0.60≦S3/2/{(M+S+T)×C1/2}≦1.07‧‧‧(1)。
- 如請求項2之玻璃纖維用玻璃組成物,其中前述M、C、S及T滿足下述式(2);0.66≦S3/2/{(M+S+T)×C1/2}≦1.07‧‧‧(2)。
- 如請求項3之玻璃纖維用玻璃組成物,其中前述M、C、S及T滿足下述式(3);0.66≦S3/2/{(M+S+T)×C1/2}≦0.78‧‧‧(3)。
- 一種如請求項1~4中任1項之玻璃纖維用玻璃組成物所成的玻璃纖維。
- 一種玻璃纖維織物,其特徵為含有如請 求項5之玻璃纖維。
- 一種玻璃纖維強化樹脂組成物,其特徵為含有如請求項5之玻璃纖維。
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